基于UG 软件的机械加工方法研究

曹代焕

（广西理工职业技术学院，广西崇左 532200）

0 引言

当前社会科技多元化发展趋势下，机械制造技术的应用愈加广泛，技术水平也逐步提升。无论是在机械设备调试方面，还是在机械设备生产方面，均取得了一定成果[1]。目前，传统机械加工方法无法满足高效率生产需求而逐渐被淘汰，取而代之的是智能化新技术。UG 软件能够满足用户对虚拟产品设计与工艺生产设计的需求，通过UG 软件可以为其提供数字化的造型以及验证手段[2]。利用UG 软件自身具备的强大自动编程功能，生成各类形态复杂的结构。同时，利用UG 软件还可以通过多种方式模拟整个操作过程，因此得到广泛应用。基于此，本文结合UG 软件，开展对机械加工方法的设计研究。

1 基于UG 软件的机械加工方法设计

1.1 设置加工机械标准尺寸允许误差范围

机械加工作为数控机床一体化的关键部分，设计加工方法时，应当提前确定其标准尺寸要求下的允许误差范围。首先，将机械设计图纸引入UG 软件，利用软件的测量功能，获取机械零件各结构的标准尺寸，将各项数据呈现在上位机显示器中[3]。通过调整数据的灰度值大小，将其映射在新范围内，突出机械结构边缘的部分特征数据，从而对其自然图像灰度进行识别。其次，对图像中的数据进行平衡化处理，得到方向一致的边缘数据直方图。但是在实际测量机械尺寸过程中，受到外界环境因素不同程度干扰和影响，现场采集的数据中敏感机械零件可能会存在内部噪声[4]。因此，针对这一问题，本文结合数据滤波处理方法，提取滤波处理后的机械零件尺寸标准数据集。设备处理后机械加工尺寸标准数据集为K，其计算见公式（1）。

式中 δ——测量中多种外界影响因素干扰产生的噪声数据

x——获取的数据量

P——标准数据集合

根据公式（1）可得出，机械加工尺寸初期获取数据集，搭建测量中数据集合空间表达标准轴距。采用3 点均匀测量的方式，分析获取数据与空间标准数据差异性，计算机械加工边缘标准尺寸允许误差。假设设计图纸中机械加工尺寸为ω，则其计算见公式（2）。

式中 f——机械边界到测量胶片距离

g——边界检测长度

l——中心实际距离

s——数据表达清晰度

结合公式（2），明确机械加工零件标准值，考虑到动力距离测量具有均匀性，输出允许最大误差值，完成对加工机械标准尺寸允许误差范围设置。

1.2 基于UG 软件的机械加工坐标参数设置

在确定加工机械标准尺寸允许误差范围后，结合UG 软件，对机械加工坐标参数进行设置。在UG 软件定义机械加工坐标位置，同时，在软件中进行编程。根据机械加工零件的轮廓，将其在加工坐标上精确标出。利用UG 软件的坐标设定功能，设置3个坐标轴，即X 轴、Y 轴和Z 轴，3 个坐标轴的方向规定着加工机床导轨的方向[5]。在实际加工过程中，保证毛坯在机床上的位置，方便加工、对刀等操作。在UG 软件中，再次设置机械加工坐标参数，具体流程如下。

第一步，设定加工坐标系，在UG 软件弹出的加工窗口中点击操作导航装置，选择其中的几何视图按钮并勾选MCS 选项。

第二步，设定机械加工坐标系及工作坐标系，并使其保持一致，始终保证机械加工底面为X 轴，平面为Y 轴，刀轴方向为Z 轴。

第三步，在UG 软件中创建一个加工操作，并为该操作制定4 个父节点组，包括：程序父节点组、刀具父节点组、加工几何体父节点组以及加工方法父节点组。机械加工几何体父节点组用于指定加工零件的毛培几何体、部件几何体等，并指定加工零件的加工方位。通过重设加工机床坐标参数，加工几何体父节点在加工过程中可以保证加工精度和质量。

1.3 机械加工精度误差补偿

为进一步提高机械加工精度，在完成机械加工坐标参数设置后，施加对机械加工精度的误差补偿。在一般情况下，由于受到模具与加工机械配合精度的影响，机械加工精度会存在一定误差。因此，本文主要针对零件方面产生的误差进行补偿。在机械加工产品的中心轴上，增加辅助定位面，并形成内孔为Φ8K6、外圆为Φ41h3 的定位结构，对可能存在误差的多个位置进行补偿。通常情况下机械加工产品的结构中心轴上定位孔Φ41h3、定位轴Φ8K6 均是固定在机械零件的卡盘上，并进行一次加工工艺。通过机械同轴度、垂直度误差的近似值，反映加工机床的误差情况，可实现更加精准的误差复映。同时，通过在机械零件上设置3 个定位面，可以进一步实现机械加工的高精度要求。形成内孔为Φ7F4/k2 与外圆为Φ34h3/2 两种配合间隙，通常情况下二者数值不同。利用间隙较小的定位面，实现对机械定位作用，从而补偿利用单径向定位面时由于间隙过大而不能进行选择的限制，以此实现对加工精度误差的补偿。

2 试验论证分析

将上述提出的基于UG 软件的机械加工方法具体加工程序引入到机床中，并与传统加工方法进行比较，验证两种加工方法的加工精度。设置加工机床运行过程中的电压为24 V，主转轴转速为1800 r/min，机床中电解液内喷压力设置为1.25 MPa，脉冲频率设置为28.5 kHz。按照机械生产厂对加工质量提出的具体要求，首先分别采用两种方法测量待加工的100 个机械零件的结构尺寸，完成加工的机械零件应当保证其误差不超过0.08 mm。测量两种机械加工方法得到的200 个机械零件，得出试验结果对比（表1）。

表1 两种机械加工方法试验结果对比

由表1 中数据可以看出，本文提出的机械加工方法在对5种不同型号机械零件进行加工时，其尺寸平均差测量值均小于机械生产厂对零件误差提出的要求。传统加工方法仅在对KSI-125-01 型号机械零件加工时，符合生产厂的加工要求。由于对加工精度进行误差补偿，有效减少机械零件的尺寸平均差值，保证加工后得到的产品与设计图纸基本吻合。因此，通过试验进一步证明，本文提出的基于UG 软件的机械加工方法在实际应用中具有更高加工精度，能够充分满足机械生产厂对加工的高精度要求。

3 结束语

针对高精度的机械加工需求，提出一种全新的加工方法，通过试验证明该加工方法具有良好的工艺加工效果。同时，将该加工方法引用到实际机械加工厂，可以保证同一批次加工产品的合格率高达98.0%以上，从而更好地解决在实际加工过程中存在的技术问题。本文介绍的加工方法也进一步证明了UG 软件在机械设备加工领域中的可行性，将其引用到机械生产的各方面，可为生产厂提供更大效益，值得广泛推广。