榮天愛，陳濟輪，張 昆，朱 波，馬海鵬

（首都航天機械公司，北京100076）

在航天系統(tǒng)的電火花加工領域，目前多采用Solidworks、AutoCAD等基礎三維軟件，相比之下，UG NX的參數(shù)化設計優(yōu)勢更突出，環(huán)境更優(yōu)越，且制造功能強大，電極設計后可在UG制造模塊下直接進行數(shù)控編程，實現(xiàn)設計制造一體化。

采用UG CAD/CAM模塊進行數(shù)字化設計與制造一體化，可形成更高效、快捷的整體制造模式。在航天系統(tǒng)領域開展基于UG裝配環(huán)境的電火花成形加工研究，對推進UG設計制造的集成化開發(fā)和應用具有深遠的意義。

1 UG電火花成形CAD/CAM工藝設計

UG裝配模式下的電火花成形數(shù)控編程的一般流程見圖1。編程的兩個基本條件是建立零件和電極的CAD模型，在建立零件三維模型、創(chuàng)建反拷電極后，進入UG裝配模式。通過電極和零件的相對運動，檢查運動干涉情況，并確定電極運動的中心點，再根據(jù)點數(shù)據(jù)形成刀位軌跡，通過位置運動模擬仿真，最終完成電火花數(shù)控程序的編制。

2 單向閥體電火花成形設置原則及方法

2.1 幾何體造型

在零件建模過程中需充分考慮材料的電火花放電特點，通過對零件加工部位的處理與優(yōu)化，修正設計工藝輔助邊界，以便于零件的加工。一般情況下，零件的設計應以公差中值作為理論尺寸，通過粗加工、半精加工、精加工過程最終保證設計性能指標。圖2是進氣環(huán)零件剖面圖，圖3是錐孔示意圖。

2.2 電極設計

根據(jù)UG設計特征和布爾運算生成電極時，需注意電極裝夾部位的設計，保證電極定位中心和機床主軸中心重合，電極的長短以加工部位下限長度為基線，以避免干涉為前提。圖4是電極設計示意圖，圖5是錐孔電極放大圖。

圖1 UG裝配模式的電火花成形數(shù)控編程的一般流程

圖2 進氣環(huán)零件剖面

圖3 錐孔示意圖

設計電極時，還應根據(jù)放電量增大或縮小相應設計尺寸，形成電極尺寸的最優(yōu)化。圖6是電極設計示意圖，圖7是在此基礎上進行參數(shù)改動后形成的新電極，根據(jù)上述原則可生成多個電極。圖8是其他閥類零件的電極實物。

圖4 電極設計示意圖

圖5 電極放大圖

圖6 電極設計示意圖

圖7 優(yōu)化電極設計示意圖

圖8 其他閥類零件的電極實物圖

2.3 干涉檢查

將進氣環(huán)零件作為裝配體，并將錐孔電極作為裝配組件添加到裝配體中。通過錐孔電極和進氣環(huán)零件的相對運動，達到蝕除零件材料的目的。在錐孔的運動過程中，需避免過切現(xiàn)象，可通過干涉檢查來實現(xiàn)。圖9是電極運動過程中的干涉高亮顯示，圖10是電極無干涉的情況（對話框表示電極面和裝配體接觸）。

圖9 電極干涉顯示

圖10 電極無干涉

2.4 軌跡模擬的驗證

圖11 是軌跡模擬過程中的電極中心移動示意圖。在分析多錐孔進氣環(huán)的結構特點后，設計電極的運動方向為自外而內(nèi)漸入。先運動到圖12所示的最終加工部位，再自內(nèi)而外抽離，形成完整的電火花成形加工刀位軌跡。

圖11 電極中心移動示意圖

圖12 電極最終加工部位

2.5 優(yōu)化電極軌跡及數(shù)控電火花編程

在電極加工運動過程中，既要避免零件與電極的干涉，也要盡可能做到少量移動。對于電火花成形加工來說，由于加工過程中的多軸聯(lián)動與旋轉都會使生產(chǎn)效率降低，電極損耗會增大，加工速度會變慢，故可盡量通過單軸運動來實現(xiàn)加工需要。

采用UG裝配模式生成的數(shù)控電火花加工程序如下：

(PL ON OFF IP SV S LP DN JS LNS STEP V HP PP C ALV OC LF JM LS LNM)；

N10 C160 JS003；加工條件賦值

N20 UP15 DN80；

N30 G00 G54 G90 G92 X0.0 Y0.0 Z100 U0；

N40 G00 X 62.555 Y 65.358 U-154.Z0.0；

N50 G01 X 45.235 Y 55.358；

N60 G01 X-4.198 Y 31.248；

N70 G03 X-4.743 Y 31.170 I 4.198 J-31.248 U+1.0；

......

N250 C120 JS001；

N260 UP10 DN90；

N270 M02；

程序結束。

3 結論

通過伺服系統(tǒng)單向閥體項目的實踐，對UG Assembly有了更充分的認識，并取得了較好的效果，既得到了客戶的認可，又提高了對工程項目的適應能力。

（1）UG強大的參數(shù)化設計功能，使產(chǎn)品和電極的設計可集中控制，如：在電極尺寸微改動的同時，產(chǎn)品和裝配環(huán)境可同時更新，既節(jié)省了重復建模的時間，又保證了設計效率。

（2）UG裝配模塊的應用可進一步延展，不僅適用于本文所述閥類產(chǎn)品的數(shù)控編程，還適用于復雜扭曲葉片的渦輪盤類產(chǎn)品。

未來將進一步加強對UG Assembly的應用性研究，爭取早日實現(xiàn)電火花成形的一體化制造，為航天制造能力的整體提升貢獻力量。