郭偉

摘要：UG是集成CAD、CAE、CAM的計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計(jì)制造軟件，已實(shí)現(xiàn)了在數(shù)控加工技術(shù)中的廣泛應(yīng)用，但是想要獲得預(yù)期加工效果，需注重編制數(shù)控程序的質(zhì)量，由于數(shù)控加工流程繁雜，就簡單零部件加工而言，可手動(dòng)編程，但是復(fù)雜零部件則需以UG軟件為輔助編程，以縮短時(shí)間，提高效率。以此，本文詳細(xì)分析了基于UG軟件的數(shù)控加工與模具設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：UG軟件;數(shù)控加工;模具設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TQ320.52? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2020）21-0081-02

1? UG軟件功能分析

UG軟件功能十分強(qiáng)大，即構(gòu)建模型、曲面造型、運(yùn)動(dòng)仿真、模具設(shè)計(jì)、數(shù)控加工等等?；赨G建模，工業(yè)設(shè)計(jì)可快速準(zhǔn)確構(gòu)建并優(yōu)化復(fù)雜產(chǎn)品形狀，并利用先進(jìn)渲染與可視化工具最大程度上滿足設(shè)計(jì)的審美要求。作為半?yún)?shù)化建模軟件，UG在模型修改等層面的功能性比較強(qiáng)悍;而作為全參數(shù)建模團(tuán)建，Pro/E具有團(tuán)隊(duì)協(xié)作關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)，單一轉(zhuǎn)變影響全局變化等優(yōu)勢。UG軟件將各種規(guī)格化特征進(jìn)行了詳細(xì)劃分，相當(dāng)于合并多個(gè)Pro/E特征為一體。但是Pro/E的草繪特征更為顯著，建模效率相對(duì)不高，而柔性卻很突出。通過UG軟件可使用新型同步建模技術(shù)工具進(jìn)行生產(chǎn)加工過程模型優(yōu)化，利用多過程計(jì)算工具對(duì)刀具路徑與交互NC編程進(jìn)行同時(shí)性處理，可有效提高編程速率。新編程與后處理工具的有效應(yīng)用，有助于充分發(fā)揮生產(chǎn)力較高的關(guān)鍵機(jī)床與控制器相關(guān)功能。而且，基于UG軟件的建模工具，可在很大程度上縮短仿真模型準(zhǔn)備時(shí)間，從而快速準(zhǔn)確獲得仿真評(píng)估結(jié)果，以順利完成設(shè)計(jì)-分析-加工迭代，構(gòu)成順暢的同步過程，將生產(chǎn)加工效率提升到近100%，進(jìn)而通過及時(shí)精確的仿真結(jié)果優(yōu)化產(chǎn)品性能與質(zhì)量。此外，UG軟件具備強(qiáng)有力的靈活性與突破性技術(shù)，可顯著提高設(shè)計(jì)生產(chǎn)力。通過同步建模技術(shù)的優(yōu)化創(chuàng)新，可加快設(shè)計(jì)建模與修改速度，提升來源于CAD系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理效率[1]。

2? UG軟件在現(xiàn)代設(shè)計(jì)加工領(lǐng)域中的重要作用

UG軟件以其自身獨(dú)特優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)了在航空航天、汽車、通用機(jī)械、工業(yè)設(shè)施設(shè)備等多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，美國航空航天領(lǐng)域使用UG軟件數(shù)量超出了近1萬件，而俄羅斯的航空航天領(lǐng)域UG軟件市場占有率高達(dá)90%，此外UG軟件在醫(yī)療器械、電子技術(shù)、高科技工業(yè)設(shè)備等行業(yè)的應(yīng)用屢見不鮮，例如飛利浦、吉列、Will-Pecos等等。而在機(jī)械模具設(shè)計(jì)與數(shù)控加工中，UG軟件以其強(qiáng)大的功能，使得實(shí)踐應(yīng)用十分便捷，為機(jī)械設(shè)計(jì)人員提供了完善的設(shè)計(jì)方案，且受益匪淺。為進(jìn)一步滿足模具數(shù)控加工特性，各企業(yè)就模具特性，逐步健全優(yōu)化UG軟件功能，為模具設(shè)計(jì)與數(shù)控加工行業(yè)提供了先進(jìn)的應(yīng)用軟件。

在實(shí)際應(yīng)用中，UG軟件可非常短的時(shí)間內(nèi)為工作人員設(shè)計(jì)相對(duì)完整的初級(jí)方案，同時(shí)還可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行優(yōu)化修改。就理論角度來講，UG軟件的高效性可直接為工作人員提供更多靈感與方向。因此UG軟件在模具設(shè)計(jì)與數(shù)控加工領(lǐng)域的重要作用不言而喻。而且，UG軟件就社會(huì)與企業(yè)而言，其節(jié)省成本與高效提供方案等優(yōu)勢不僅高度適用快節(jié)奏高效率的市場環(huán)境，還在很大程度上為機(jī)械工程設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，對(duì)于未來科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也起到了良好的導(dǎo)向作用。

3? 基于UG軟件的數(shù)控加工與模具設(shè)計(jì)

3.1 模具設(shè)計(jì)

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速更新發(fā)展趨勢下，相同產(chǎn)品對(duì)于創(chuàng)新性的要求不斷提高，在此市場環(huán)境下，UG軟件在模具設(shè)計(jì)中應(yīng)用的重要性便越來越突出，若是依舊由傳統(tǒng)方式加工模具，很容易造成市場供不應(yīng)求的局面，UG軟件在實(shí)踐應(yīng)用中，不僅可在很大程度上節(jié)省人力、經(jīng)濟(jì)、物力等資源，還可節(jié)約時(shí)間，提升生產(chǎn)效率。同時(shí)基于UG軟件特征，于虛擬環(huán)境完全一對(duì)一仿真模擬，以此在系統(tǒng)中創(chuàng)建的零部件庫與標(biāo)準(zhǔn)零部件庫之間是相互共通的，并非不合格零部件，所以在數(shù)據(jù)互通保障下，還能減輕生產(chǎn)人員勞動(dòng)量，提高生產(chǎn)加工效率。所以基于UG軟件的模具設(shè)計(jì)科學(xué)可行，這就為虛擬環(huán)境下的仿真模擬生產(chǎn)投入實(shí)踐奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)對(duì)模具設(shè)計(jì)也發(fā)揮著重要實(shí)踐應(yīng)用意義[2]。

3.1.1 圖紙?jiān)O(shè)計(jì)

在零部件模具設(shè)計(jì)中圖紙?jiān)O(shè)計(jì)扮演著不可或缺的重要角色。隨著數(shù)控加工技術(shù)在零部件模具設(shè)計(jì)中的廣泛應(yīng)用，在繪制圖紙時(shí)，要求也不斷提高，特別是零部件尺寸與比例等都需要嚴(yán)格把控。圖紙?jiān)O(shè)計(jì)可全面生動(dòng)地展現(xiàn)零部件加工制造整個(gè)過程，而精確清晰的圖紙可以促使工作人員在加工之前全方位清楚直觀地檢查零部件各個(gè)加工制造環(huán)節(jié)，以及時(shí)糾正不科學(xué)、不合理的零部件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，進(jìn)而避免在加工制造時(shí)造成不必要的資源浪費(fèi)，還可減少損失，顯著提升加工效率。

3.1.2 刀具選擇

在模具設(shè)計(jì)與數(shù)控加工中，刀具選擇也十分關(guān)鍵。硬度、強(qiáng)度、耐用度較高是刀具的基本特性，所以在刀具選擇方面，應(yīng)注重充分考慮其自身特性。此外，還要重視刀具斷屑性與抗脆性，選取斷屑性較強(qiáng)的刀具，可為零部件設(shè)計(jì)提供有利幫助，節(jié)約時(shí)間與材料，降低成本，提升零部件生產(chǎn)加工效率。選擇好的道具是零部件加工的重要前提條件，即使在較差環(huán)境下依舊可以開展生產(chǎn)加工工作。而較為簡單的工具，例如車刀等合金工具，需對(duì)其導(dǎo)熱性與強(qiáng)度進(jìn)行綜合考慮，其中強(qiáng)度較高的車刀可顯著提升零部件加工制造效率，節(jié)省成本，減少耗時(shí)。

3.1.3 裝夾方式

在高效工作基礎(chǔ)上，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理選擇零部件模具設(shè)計(jì)裝夾方式，此方式應(yīng)具備可高效應(yīng)用車窗的功能與性能。簡言之就是在每次裝夾結(jié)束后，使其操作一次性完成，通過數(shù)控加工，最大程度上完成全部待加工零部件的加工處理，減少加工前對(duì)刀環(huán)節(jié)，并注意刀具與工件具體位置，就實(shí)際情況適度靈活調(diào)整，設(shè)計(jì)科學(xué)可行方案，有效解決零部件的模具設(shè)計(jì)與數(shù)控加工生產(chǎn)缺陷，避免延誤時(shí)間，或者引發(fā)事故。而且正確合理的裝夾方式可提升生產(chǎn)效率，為零部件加工提供一定的時(shí)間保障，以適當(dāng)減少對(duì)刀次數(shù)加以實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還可節(jié)省成本，降低經(jīng)濟(jì)損失[3]。

3.2 數(shù)控加工

UG軟件于數(shù)控加工的關(guān)鍵應(yīng)用體現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)實(shí)與虛擬的有機(jī)融合。在實(shí)際工作過程中，基于UG軟件可實(shí)現(xiàn)以理論基礎(chǔ)為載體的虛擬加工。而在虛擬環(huán)境中，所選機(jī)床模型、刀具型號(hào)、配件、加工流程，可完全根據(jù)現(xiàn)實(shí)模式進(jìn)行，且就不同加工環(huán)境與數(shù)據(jù)信息，面向加工制造科學(xué)合理更換所使用的工具設(shè)備與具體流程等等。以此方式可實(shí)現(xiàn)加工制作流程可視化，可以根據(jù)具體狀況改進(jìn)優(yōu)化全過程。因此UG軟件在數(shù)控加工中，是可以實(shí)現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實(shí)高度融合的，不會(huì)發(fā)生虛擬建設(shè)加工無法投入實(shí)踐應(yīng)用的不良現(xiàn)象[4]。

4? 實(shí)例分析

4.1 零部件設(shè)計(jì)

根據(jù)零部件工作條件與強(qiáng)度要求，詳細(xì)分析結(jié)構(gòu)特性與量產(chǎn)需求，精密鍛造加工具備其自身獨(dú)特優(yōu)勢，即加工精確度較高，鍛件力學(xué)性能良好，生產(chǎn)效率相對(duì)偏高等等。以高壓精密鍛造工藝進(jìn)行零部件模具設(shè)計(jì)與數(shù)控加工，通過UG繪制零部件圖紙，即連接傳動(dòng)零部件，以1Cr17Ni為材料，結(jié)構(gòu)組織需均勻且致密，外部應(yīng)干凈光滑且無縮孔氣孔?；诹悴考Y(jié)構(gòu)特性，以明確鍛件分型面。

4.2 模具設(shè)計(jì)

基于壓機(jī)噸位與產(chǎn)品特征，著眼于提升生產(chǎn)效率，零部件模具選擇一模兩腔結(jié)構(gòu)形式。作為模具核心構(gòu)成，凸模形狀復(fù)雜，加工要求較高，精確度與鍛件精度息息相關(guān)。凸模具體如圖1所示。

凹模具體如圖2所示。

4.3 數(shù)控加工

基于生產(chǎn)加工條件，以詳細(xì)分析模具結(jié)構(gòu)特性，明確產(chǎn)品毛坯與加工設(shè)施設(shè)備。模具數(shù)控加工工藝方案具體如表1所示。

以模具加工工藝路線方案為基礎(chǔ)，基于UG軟件的CAM模塊進(jìn)行加工工序構(gòu)建，即構(gòu)建加工坐標(biāo)系、明確零部件與毛坯及切削區(qū)域、創(chuàng)建刀具、設(shè)計(jì)工藝路線方案、創(chuàng)建加工工具、生成加工刀路、生成道路運(yùn)動(dòng)軌跡，以動(dòng)態(tài)化仿真模擬。所謂刀路軌跡實(shí)際上就是刀位源文件，需調(diào)取專項(xiàng)后處理器，面向刀路軌跡文件完成后置處理，自主自動(dòng)轉(zhuǎn)變成與設(shè)備加工要求相符的編程代碼。通過銑床、磨床、加工中心等，加工處理毛坯與型腔，以得到與圖紙要求相符的模具，然后經(jīng)過熱處理分析強(qiáng)化模具整體強(qiáng)度。通過檢測與實(shí)踐表明，此零部件模具加工制造精確度與物理性能整體較好，與要求相符，且生產(chǎn)效率有明顯提升，可投入實(shí)踐運(yùn)用[5]。

5? 結(jié)語

綜上所述，UG軟件應(yīng)用范圍廣泛，對(duì)于不同工作環(huán)境適應(yīng)能力較強(qiáng)，不論怎樣，UG軟件配備與需求都屬于硬性要求，所以深入探究UG軟件于數(shù)控加工與模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文通過實(shí)例分析表明，基于UG軟件進(jìn)行零部件模具設(shè)計(jì)與數(shù)控加工，不僅可保證加工精確度，可優(yōu)化零部件力學(xué)性能，還可顯著提升加工生產(chǎn)效率。

參考文獻(xiàn)：

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[5]周曉龍.UG軟件在數(shù)控加工與模具設(shè)計(jì)方面的使用探討[J].科技展望，2017，27（12）：70.