王明河, 趙興福

（中航工業(yè)哈爾濱東安發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限公司，黑龍江 哈爾濱 150066）

0 引言

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)加工之中，將UG 編程模板應(yīng)用到數(shù)控加工中，不僅可以有效保證工作質(zhì)量，還可以減少航空發(fā)動(dòng)機(jī)加工數(shù)控編程中對(duì)操作以及加工參數(shù)的重復(fù)輸入，提高工作的效率。因此在航空發(fā)動(dòng)機(jī)加工中應(yīng)用UG 編程模板，不僅可以?xún)?yōu)化制作流程，還可以提高對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)加工的質(zhì)量，以下就對(duì)此做具體介紹。

1 UG 編程介紹

UG 可以為用戶(hù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及加工過(guò)程中全程提供有效的數(shù)字化造型與驗(yàn)證手段。滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及工藝設(shè)計(jì)的需求，提供有效的實(shí)踐驗(yàn)證方案，可以作為用戶(hù)指南。UG 的CAM 模塊，就是通過(guò)UG 軟件，可以改變傳統(tǒng)零件加工中的 “圖板” 設(shè)計(jì)模式，可以實(shí)現(xiàn) “數(shù)字化” 的設(shè)計(jì)與制造，提高設(shè)計(jì)以及制造技術(shù)[1]。UG 是交互式的CAD/CAM 系統(tǒng)，不僅功能強(qiáng)大，還可以輕松的實(shí)現(xiàn)對(duì)各種復(fù)雜實(shí)體以及造型的建構(gòu)工作，已經(jīng)成為行業(yè)中在三維設(shè)計(jì)方面的主流應(yīng)用。UG用最新的多重網(wǎng)格、自適應(yīng)局部網(wǎng)格加密以及并行計(jì)算技術(shù)，通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、子系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及組件設(shè)計(jì)三個(gè)層次，實(shí)現(xiàn)對(duì)程序的編制。

2 航空發(fā)動(dòng)機(jī)加工介紹

對(duì)于實(shí)際中的航空發(fā)動(dòng)機(jī)加工，由于發(fā)動(dòng)機(jī)零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且其加工工作的程序繁多，也不利于培養(yǎng)新的員工，這些都將是影響航空發(fā)動(dòng)機(jī)加工效率的關(guān)鍵。相比其他機(jī)械產(chǎn)品，航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸頸類(lèi)零件的車(chē)加工編程比較復(fù)雜，難度大（對(duì)于軸類(lèi)件的加工，包括有軸頸類(lèi)軸、薄壁空心長(zhǎng)軸以及鼓筒類(lèi)軸的數(shù)控加工）并且在航空發(fā)動(dòng)機(jī)加工中，對(duì)于其軸頸類(lèi)軸，又可以分為前軸頸與后軸頸，都是屬于薄壁短軸，是位于盤(pán)類(lèi)零件與長(zhǎng)軸類(lèi)零件之間的軸，特別是在半精車(chē)與精車(chē)工序中，都包含有典型的車(chē)加工循環(huán)結(jié)構(gòu)，主要包括車(chē)端面、外圓、內(nèi)孔以及車(chē)端面槽、外圓槽等[2]因此在對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的加工中，不僅要選用適合的刀具，還應(yīng)該制定合理的走刀路線(xiàn)，這樣才可以使得軸頸類(lèi)零件車(chē)加工編程符合設(shè)計(jì)需求。因此在實(shí)際的加工中，對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件精度提出了很高的要求，可以利用UG 編程模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)加工中這些復(fù)雜、精密結(jié)構(gòu)的編程，不僅方便、準(zhǔn)確，還可以降低出錯(cuò)率，有實(shí)際的應(yīng)用效率。

3 航空發(fā)動(dòng)機(jī)加工中應(yīng)用UG 編程模塊的優(yōu)勢(shì)

針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)，根據(jù)其零件結(jié)構(gòu)，通過(guò)UG 軟件數(shù)控編制，不僅可以有效解決編程難度大、人員培養(yǎng)周期長(zhǎng)的弊端，也可以將常用數(shù)控加工方式以及加工參數(shù)、經(jīng)驗(yàn)按編程規(guī)范集成在UG 模塊中，從而形成航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件加工的UG 編程模板，這不僅可以有效提升航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件數(shù)控程序編制質(zhì)量，也可以提高數(shù)控編程效率，并可使航空產(chǎn)品的編程過(guò)程得到規(guī)范的管理[3]。利用UG 編程模板，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)加工中新人的培養(yǎng)，規(guī)范航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品數(shù)控編程流程，為加工編程提供各種的加工方式，并且還可以通過(guò)UG 編程模板對(duì)數(shù)控加工中關(guān)鍵內(nèi)容及主要參數(shù)集中規(guī)范，使新工作人員可以在較短的時(shí)間內(nèi)就可以掌握發(fā)動(dòng)機(jī)零件加工的關(guān)鍵技術(shù)。

在數(shù)控程序編制中，通過(guò)UG 編程模板還可以根據(jù)加工中幾何體的形狀、毛坯情況進(jìn)行規(guī)范，依靠UG 模塊，可以極大提高數(shù)控加工質(zhì)量與加工效率。UG 編程模板中，不僅可以 “精細(xì)化分片編程”，也可以實(shí)現(xiàn)“不等間隙加工編程”，對(duì)于 “等高高速加工編程”、“鑄造毛坯實(shí)型整體數(shù)控加工”、“過(guò)切清根” 以及“少余量無(wú)拋修工藝編程” 更是可以輕易實(shí)現(xiàn)。提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造的全程數(shù)控加工水平，通過(guò)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件加工中建立UG 編程模板的方式來(lái)提高我們的編程質(zhì)量與效率，也可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)制造過(guò)程中的整體CAM 技術(shù)水平，規(guī)范CAM 編程[4]。UG 編程模板深入使用可以實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件的全程序化數(shù)控加工，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)加工模式，實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)加工技術(shù)的“無(wú)圖化”、“自動(dòng)化”發(fā)展。

4 UG 編程模塊中應(yīng)包括的規(guī)范指標(biāo)

鑒于CAM 技術(shù)的發(fā)展，以及其所取得的經(jīng)驗(yàn)與成果，可以為航空發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)控編程中制定加工編程規(guī)范，把經(jīng)驗(yàn)變?yōu)橐?guī)范工作的標(biāo)準(zhǔn)，可以將其制作成UG 編程模板。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)加工中應(yīng)用UG 編程模板，規(guī)范執(zhí)行數(shù)控加工編程，提高人員技術(shù)水平，提高編程質(zhì)量與數(shù)控加工效率。而且將UG 編程模板應(yīng)用到發(fā)動(dòng)機(jī)加工中，不再是傳統(tǒng)的紙上規(guī)范，而是要建立數(shù)控編程樣板文件，將對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)加工中的各種數(shù)控加工方式等加入到規(guī)范庫(kù)中，并且對(duì)于常用的刀具、加工參數(shù)都進(jìn)行數(shù)控加工編程規(guī)范[5]。并且在實(shí)際的UG 編程模板中，應(yīng)該根據(jù)航空發(fā)動(dòng)機(jī)加工中的實(shí)際情況進(jìn)行精細(xì)化加工，對(duì)于各種經(jīng)驗(yàn)以及加工參數(shù)都可以按編程規(guī)范集成在UG 文件中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)加工的UG 編程模板應(yīng)用。在實(shí)際的UG 編程模板中，可以針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)加工中典型零件的加工特點(diǎn)，從而可以制定不同的加工操作方式，通過(guò)UG 軟件中的靈活驅(qū)動(dòng)方式，改善加工工藝，在實(shí)現(xiàn)精確加工的同時(shí)也可以滿(mǎn)足高效要求。

在UG 編程模板文件中，應(yīng)該包括編程歸類(lèi)、對(duì)加工中的刀具制做、加工對(duì)象的選擇以及加工方式與加工編程的操作五大部分。其中的編程歸類(lèi)中，可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)加工的形狀與特點(diǎn)進(jìn)行規(guī)范；對(duì)于刀具制作中，進(jìn)入U(xiǎn)G 加工模塊就可以按規(guī)范要求自動(dòng)建立好，簡(jiǎn)化道具加工流程[6]；在加工對(duì)象選擇以及加工方式中，都可以根據(jù)實(shí)際的數(shù)控加工工藝規(guī)范，首先定義好相應(yīng)的加工方式，對(duì)于加工編程操作，也可以在UG 編程模板中針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)加工中的不同材料、特征進(jìn)行分類(lèi)歸納，采用UG 編程模板，可以對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)加工中的各種加工參數(shù)進(jìn)行確定與輸入，不僅可以避免以后編程中不必要地重復(fù)輸入，也可以有效降低錯(cuò)誤的出現(xiàn)率，同時(shí)還對(duì)加工切削參數(shù)、條件和控制選項(xiàng)等規(guī)范設(shè)置，這樣在以后的發(fā)動(dòng)機(jī)編程工中就可以不再輸入，節(jié)省時(shí)間，并且在UG 編程模板中，還應(yīng)該制作各種圖標(biāo)放在指定文件夾中，確保工作界面清晰易辯。

5 UG 編程模塊在航空發(fā)動(dòng)機(jī)加工中的應(yīng)用步驟

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)加工中，典型軸頸類(lèi)零件加工應(yīng)用UG 編程模板，不僅可以提高編程的準(zhǔn)確率，且節(jié)省編程時(shí)間，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。以下就對(duì)此做具體介紹，分析航空發(fā)動(dòng)機(jī)加工中應(yīng)用UG 編程模板的步驟。

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸頸類(lèi)零件編程中，首先建立UG 零件與毛坯的模型，然后再建立UGCAM 模型，之后就可以創(chuàng)建UGCAM 中的刀具軌跡，最后就可以產(chǎn)生加工零件的數(shù)控程序。軸頸類(lèi)零件模型與毛坯模型如圖1 所示。

在實(shí)際的UG 編程模板中，根據(jù)該軸頸類(lèi)零件的結(jié)構(gòu)特征，可以分為粗加工與精加工。在該零件的工藝方案中，在粗加工階段可以循環(huán)利用粗加工操作及插削操作，以此來(lái)除去大部分的零件余量，并且為精加工留0.5mm 的余量。在粗加工階段中，刀具可以選擇能提高加工效率的刀片，比如可以選擇75°R 0.8m m 菱形刀片；在精加工的工步中，利用插削操作中的輪廓加工功能以及精加工循環(huán)操作，刀具應(yīng)選擇45°D 型R0.4mm 菱形刀片與球形刀片。

其后，就可以利用UG 軟件中的CAD 模塊，建立UG 零件和毛坯模型，并且一定要保證模型在同一個(gè)工作坐標(biāo)系中加工狀態(tài)下的正確位置，在草圖繪制階段就需要將其繪制在草圖WCS 中的合理位置。之后就可以建立UGCAM 模型，并且一定要將零件模型與毛坯模型的裝配方式都添加到UG 編程模型之中，工作坐標(biāo)系選擇為WCS，這樣可以確保零件模型與毛坯模型都被裝配到一起，在裝配時(shí)，其放置選項(xiàng)應(yīng)該選擇原點(diǎn)。之后還應(yīng)該設(shè)置好程序、幾何體以及加工方法節(jié)點(diǎn)組，做好創(chuàng)建刀具軌跡的準(zhǔn)備工作，并且在創(chuàng)建UG 刀具軌跡中，可以在節(jié)點(diǎn)組中創(chuàng)建粗車(chē)程序組與精車(chē)程序組并設(shè)置好工件、毛坯；在加工操作的創(chuàng)建中，應(yīng)該選取相應(yīng)的操作類(lèi)型以及節(jié)點(diǎn)組，編輯好切削區(qū)域，并設(shè)置相應(yīng)的切削策略，對(duì)于刀具軌跡方向以及設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給率、步距及其他切削參數(shù)等，都應(yīng)該在UG 編程模板中設(shè)置好。如以圖2 中所示就是設(shè)置的粗加工刀具軌跡。

圖1 軸頸類(lèi)零件

圖2 粗加工刀具軌跡

在UGCAM 程序的后置處理中，可以將刀具軌跡轉(zhuǎn)換成數(shù)控機(jī)床可以識(shí)別的代碼，操作人員只需要點(diǎn)選相應(yīng)的后處理工具圖標(biāo)，就可根據(jù)彈出的后置處理對(duì)話(huà)框選擇相應(yīng)的的后處理文件，然后在輸出文件欄及瀏覽NC 程序中輸入最后的輸出路徑，寫(xiě)好文件名之后單擊確認(rèn)，就可以生成本次的NC 數(shù)控程序。在本次的數(shù)控程序編制完成之后，就可以對(duì)生產(chǎn)程序進(jìn)行有效的仿真驗(yàn)證。

在基于軟件的Vericut 數(shù)控程序仿真中，可以根據(jù)已建立的機(jī)床文件以及控制系統(tǒng)文件，針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)加工中的軸頸類(lèi)零件，根據(jù)UG 編程模板中的信息，導(dǎo)入關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)加工中的相關(guān)數(shù)據(jù)，零件與毛坯的模型文件，并且導(dǎo)入數(shù)控程序的導(dǎo)入，設(shè)置好發(fā)動(dòng)機(jī)零件加工的坐標(biāo)系，確保編程原點(diǎn)與毛坯原點(diǎn)的重合。然后根據(jù)UG 編程模板創(chuàng)建刀具庫(kù)文件，就可以在主對(duì)話(huà)框中的演示工具條中，選擇控制仿真的狀態(tài)，并通過(guò)菜單中的“信息-狀態(tài)” 觀(guān)察程序的運(yùn)行情況，仿真加工工作的流程。

6 結(jié)論

綜上所述，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)加工中應(yīng)用UG 編程模板，將仿真技術(shù)應(yīng)用到數(shù)控加工中，可以在UG 編程模板中選擇合理的加工方式，不僅節(jié)省了航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件的加工時(shí)間，其樣板中固化的參數(shù)可以自動(dòng)繼承，減少重復(fù)輸入，同時(shí)也可以減少出錯(cuò)機(jī)會(huì)，提高數(shù)控編程質(zhì)量，保證程序的規(guī)范化，提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)加工的技術(shù)含量，值得在實(shí)際中應(yīng)用。

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[3] 季源源.基于UG 的汽輪機(jī)葉片CAD/CAM 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)研究[D].揚(yáng)州大學(xué)，2010，14.

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