UG软件在数控加工中的应用

叶焜南

摘 要：UG软件在现代制造业中有着极其重要的地位，本文根据UG在零件模拟数控加工中的应用，详细介绍了UG软件的先进技术。利用UG建立零件的几何模型，可以进行交互式模拟并演示按数控刀轨数据如何被去除，能够迅速生成数控代码，缩短编程时间，进一步提高程序的正确性与安全性，降低生产成本，提高工作效率。

关键词：UG；编程；数控加工

UG在数控加工技术中已得到广泛的应用，但要达到预期的加工效果，编制数控程序的高质量是不容忽视的，因为数控加工程序不单包括对零件的加工，还包括刀具形状、尺寸以及切削用量和走刀路径等工艺。对于简单零件的加工，可进行手工编程，对于复杂零件就需要借助于UG软件，以便达到缩短编程的时间提高工作效率的目的。

1UG软件简介及功能介绍

UG是一款集CAD、CAE、CAM于一体的计算机辅助机械设计制造系统软件，产于美国Un Graphic Solutions公司。应用UG软件，能对所设计零件进行绘制几何图形与建模；对加工工艺进行分析，使加工步骤达到合理的刀具路径；并通过程序上的后期处理，生成数控加工的指令代码，再将得到的指令代码进行编辑，调试完毕后输入数控机床进行数控加工。

UG的功能相当强大。建模、曲面造型、运动仿真、结构分析、模具设计、数控加工等，可从UG软件所包含的不同模块功能具体介绍：

1.1CAD模块

（1）建模：提供草图设计，各种曲线生成和编辑，以及特征建模与曲面设计等工具。（2）制图：提供了多种工具，使用户能从UG三维实体模型得到相关的二维工程图。（3）钣金设计：它是基于参数和特征的钣金零件建模功能模块，可生成复杂的钣金零件，并可对其进行参数化编辑。（4）装配：提供了自上而下和自下而上两种装配方式，模拟实际的机械装配过程，利用约束将各个零件图形装配成一个完整的机械图形。（5）主朔模：为设计者提供了一个与UG三维建模完全整合的模具设计环境，可逐步引导用户进行模具设计工作。

1.2CAM模块

（1）加工基础：提供基于UG的所有加工模块的基础框架。（2）后处理：使用户可方便地建立自己的加工后置处理程序。（3）型芯和型腔铣削：提供了粗加工单个或多个型腔功能，并可以通过容腔铣削加工设计精度低、曲面间有间隙和重叠的形状。（4）线切割：可以进行2轴和4轴线切割加工，并可以运用多种线切割方式。

1.3CAE模块

（1）机械运动及运动力学分析：可以对任何机构进行运动学分析、动力学分析和运动仿真。（2）结构分析：是一个集成化的建模分析工具，可以进行标准模态与稳态热传递分析等，并能够对零件装配前后处理，用于工程仿真和性能评估。（3）注塑流体仿真：对注塑模零件的塑料流动进行仿真，帮助模具设计人员确定注塑模是否合理，检查出不合适的部分。

2UG软件在现代制造业中的重要地位

2.1UG在航空航天、汽车、医疗器械与工业设备中的应用

UG在航空航天、汽车、通用机械、医疗器械与工业设备等市场上得到了广泛的应用。多年以来，UG一直支持着美国通用汽车公司虚拟产品的开发，也被日本一些著名汽车的零部件制造商作为计算机应用标准，而且在全球汽车行业也得到广泛应用；在航空领域，美国航空业UG软件的安装数量就超过了10000套，俄罗斯航空业UG软件占有高于90%的市场，北美汽轮机市场占80%；UG在喷气发动机领域也占据领先地位，如Pratt & Whitney，B/E航空公司以色列飞机公司、英国航空公司、Northrop Grumman、伊尔飞机和Antonio和GE喷气发动机都是世界知名公司。同时，UG还遍布于医疗器械、电子、高技术的工业设备等行业，如3M、Will-Pecos、Biomet、Zimmer、飞利浦公司与吉列公司等。

2.2UG在机械设计和模具加工中的应用

在机械设计和模具加工中的过程中，UG功能非常强大，使用起来非常方便，为机械设计者提供近乎完整的设计方案，使机械设计工作者受益匪浅。随着UG性能上的不断完善，其优势会被更多机械设计者所受用，成为机械设计领域的首选产品。近几年，市场竞争越来越激烈，注塑模具型腔形状、模具结构变得愈加复杂，对模具精度的要求非常高，生产周期却越来越短。在这种发展形势下，UG技术被广泛应用于模具工业并收到良好效果。相比于其它工业，模具工业的自身特点尤为特殊，其设计制造是一种逆向过程（产品模型到生产装配），为了满足模具加工的特点，各大公司针对模具特点，不断完善软件功能，为用户在机械设计与模具加工行业提供了目前市场上最为先进的一款软件。

3数控加工模拟

图1为数控加工模拟流程如图，通过流程处理，在CAD/CAM软件中数控加工程序如下：

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在UG软件中进入建模功能模块，利用仿真功能对零件模拟出仿真图（如图2所示）。UG的加工仿真功能可进行交互式模拟并演示按数控刀轨数据如何被去除，首先进入加工模块，对刀具和加工路径进行设置完毕，利用UG提供的零件加工模拟功能可观察到切削加工整个过程；对工艺参数设置的合理性进行检测，以及零件在数控的实际操作中是否存在影响，设备的运行是否正确，在加工前应对加工的操作过程进行验证。

模拟的零件是不是符合设计的要求，在数控模拟加工过程中，系统能直接给出相关的加工过程报告，省去了实际生产中的试切过程，降低了材料的消耗，提高了生产效率。

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4数控加工数据的生成

计算机中所建立的数控机床加工环境，需根据加工工艺的具体方案对参数进行设置，模拟数控机床在实际切削过程中进行刀具的干涉检查。通过计算机的模拟数控进行加工，并确认符合要求后，便可利用UG的后处理程序生成数控代码，再经过仿真、零件的加工刀轨最后形成刀位轨迹的文件。待零件刀位轨迹文件生成以后，计算结果是不可以在数控机床直接使用的，因为数控机床的控制系统仅仅能识别如G代码和M代码等数控指令。为了能够得到可以驱动数控机床正确工作的数控指令，需将刀位文件换成特定数控指令，就是进行后处理而生成的数控代码。另外，对于不同数控设备，它们的数控系统也不同，在加工程序上的格式也有区别，所以需对G代码实施后处理，待后处理所生成的数控代码经过适当得修改后，便可输入数控设备进行数控加工，利用UG软件后处理功能所生成的NC文件。

5结束语

采用UG软件可以方便地创建零件的几何模型，并以刀具路径进行屏幕上的显示模拟，能迅速自动生成数控代码，特别是复杂零件的数控程序编制，其程序有自动生成的特点。因此，既节省了计算工作量，又缩短了产品工艺的准备时间，避免了手工编程过程出错，从而提高了产品加工的质量。

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