（楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

隨著柔性制造、機(jī)床數(shù)控技術(shù)的飛速發(fā)展，具有復(fù)雜、精密、小批量、多品種的曲面零件越來越多，如何利用數(shù)控加工技術(shù)高質(zhì)量、高效率加工該類零部件是很有研究價(jià)值的。

本研究利用UG軟件對(duì)復(fù)雜曲面合金零件進(jìn)行三維實(shí)體建模、設(shè)計(jì)加工工藝過程，并結(jié)合UG強(qiáng)大的參數(shù)化功能和后處理器支持多種數(shù)控機(jī)床功能，快速規(guī)劃復(fù)雜曲面合金零件的加工刀軌，解決刀軌編程困難問題，從而有效地縮短零件的加工工藝設(shè)計(jì)時(shí)間，提高零件的加工效率和加工精度。

1 合金零件加工模具的工藝路線

1.1 零件圖樣的分析

合金零件加工模具材料選擇鋁合金，鋁合金是一種易于切削加工的材料，該材料的特點(diǎn)是重量輕，硬度、強(qiáng)度較低，導(dǎo)熱系數(shù)和線膨脹系數(shù)大等。在加工過程中其切削變形，刀具磨損情況，切削力變化，成型表面質(zhì)量與鋼件有所區(qū)別。

合金零件加工模具模型如圖1所示，分析其主要工藝流程及要求如下：

（1）合金零件加工模具需正、反面加工。

（2）內(nèi)部型腔、外輪廓分別進(jìn)行粗、精加工。

（3）加工時(shí)間要求較短，表面質(zhì)量要求較高。

通過模型及工藝流程可知，合金零件加工模具需要二次裝夾，需采用虎鉗來進(jìn)行裝夾加工才能確保形位公差及精度要求；其次考慮加工機(jī)床所能達(dá)到的加工精度與加工成本。

圖1 合金零件加工模具模型圖

1.2 確定毛胚種類

合金零件加工模具材料為鋁合金，考慮到刀具的磨損，以及成本的原因，還有鋁合金件易于切削加工，具有重量輕，硬度，強(qiáng)度較低。查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊》可知合金零件加工模具尺寸公差。

1.3 確定工件加工余量及形狀

毛坯選擇塊狀鋁合金件76mm＊76mm＊50mm，進(jìn)行加工合金零件加工模具。合金零件加工模具毛胚圖如圖2所示。

圖2 合金零件加工模具毛胚圖

1.4 選擇定位基準(zhǔn)

（1）粗基準(zhǔn)的選擇：正面內(nèi)型腔加工以零件的外側(cè)為主要的定位粗基準(zhǔn)，反面加工以小凸臺(tái)側(cè)面為定位基準(zhǔn)。

（2）精基準(zhǔn)的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾、定位準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，以粗加工的側(cè)面為主要的定位精基準(zhǔn)。

1.5 制定工藝路線

依據(jù)合金零件加工模具的外形特點(diǎn)，尺寸公差及形位公差的技術(shù)指標(biāo)，并考慮到加工方法能夠達(dá)到精度要求，還需保證降低生產(chǎn)成本。

查閱《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊》選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：下料→去毛刺→銑平面→銑側(cè)壁→型腔銑銑內(nèi)腔→輪廓銑精銑內(nèi)腔→進(jìn)行反面加工→銑小凸臺(tái)→型腔銑粗銑外腔→輪廓銑精銑外腔→精銑側(cè)壁。

2 合金零件加工模具的仿真加工

利用UG軟件在特征和三維建模方面強(qiáng)大功能，合金零件加工模具的三維實(shí)體模型，如圖3所示。

圖3 合金零件加工模具的三維實(shí)體模型

2.1 數(shù)控加工的基本流程

數(shù)控加工的基本流程可以分為三個(gè)過程：第一個(gè)階段是加工對(duì)象和加工設(shè)備的確定，主要包括建立三維模型、建立制造數(shù)據(jù)庫、定義加工對(duì)象、確定切削機(jī)床、確定切削刀具和確定工裝夾具等；第二個(gè)階段是數(shù)控加工的相關(guān)參數(shù)和加工方式的設(shè)置，主要包括設(shè)置加工方式、定義切削工藝參數(shù)、確定進(jìn)刀退刀安全平面、生成刀位文件；第三個(gè)階段是模擬加工過程并優(yōu)化，主要包括仿真加工、是否要進(jìn)行軌跡優(yōu)化等內(nèi)容。

2.2 合金零件加工模具主要加工面的數(shù)控仿真加工

合金零件加工模具的主要加工面有：合金零件加工模具上表面，正面內(nèi)型腔結(jié)構(gòu)，反面外輪廓，合金零件加工模具小凸臺(tái)等。

2.3 合金零件加工模具數(shù)控代碼生成

利用后處理模塊，進(jìn)行機(jī)床、程序和刀路軌跡參數(shù)、NC數(shù)據(jù)的定義、輸出程序結(jié)構(gòu)設(shè)置以及虛擬NC控制器等參數(shù)的設(shè)置[1，2]，生成數(shù)控代碼。

生成數(shù)控代碼傳輸?shù)綌?shù)控銑床，加工出產(chǎn)品，如圖6、如圖7所示。

圖4 外輪廓數(shù)控仿真加工

圖5 內(nèi)腔數(shù)控仿真加工

圖6 外輪廓數(shù)控加工

圖7 內(nèi)腔數(shù)控加工

3 總結(jié)

本文利用UG軟件介紹了含有復(fù)雜曲面零件的建模、數(shù)控仿真加工及數(shù)控加工的方法、應(yīng)用，有利于加工者對(duì)類似零部件加工方法的認(rèn)識(shí)。驗(yàn)證了數(shù)控自動(dòng)編程高質(zhì)量、高效率完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造的可能性。