基于UG軟件的數(shù)控加工與模具設計分析

郭偉

摘要：UG是集成CAD、CAE、CAM的計算機輔助機械設計制造軟件，已實現(xiàn)了在數(shù)控加工技術中的廣泛應用，但是想要獲得預期加工效果，需注重編制數(shù)控程序的質量，由于數(shù)控加工流程繁雜，就簡單零部件加工而言，可手動編程，但是復雜零部件則需以UG軟件為輔助編程，以縮短時間，提高效率。以此，本文詳細分析了基于UG軟件的數(shù)控加工與模具設計。

關鍵詞：UG軟件;數(shù)控加工;模具設計

中圖分類號：TQ320.52? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）21-0081-02

1? UG軟件功能分析

UG軟件功能十分強大，即構建模型、曲面造型、運動仿真、模具設計、數(shù)控加工等等?；赨G建模，工業(yè)設計可快速準確構建并優(yōu)化復雜產(chǎn)品形狀，并利用先進渲染與可視化工具最大程度上滿足設計的審美要求。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悍;而作為全參數(shù)建模團建，Pro/E具有團隊協(xié)作關聯(lián)性較強，單一轉變影響全局變化等優(yōu)勢。UG軟件將各種規(guī)格化特征進行了詳細劃分，相當于合并多個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工具進行生產(chǎn)加工過程模型優(yōu)化，利用多過程計算工具對刀具路徑與交互NC編程進行同時性處理，可有效提高編程速率。新編程與后處理工具的有效應用，有助于充分發(fā)揮生產(chǎn)力較高的關鍵機床與控制器相關功能。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備時間，從而快速準確獲得仿真評估結果，以順利完成設計-分析-加工迭代，構成順暢的同步過程，將生產(chǎn)加工效率提升到近100%，進而通過及時精確的仿真結果優(yōu)化產(chǎn)品性能與質量。此外，UG軟件具備強有力的靈活性與突破性技術，可顯著提高設計生產(chǎn)力。通過同步建模技術的優(yōu)化創(chuàng)新，可加快設計建模與修改速度，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)代設計加工領域中的重要作用

UG軟件以其自身獨特優(yōu)勢，實現(xiàn)了在航空航天、汽車、通用機械、工業(yè)設施設備等多領域的廣泛應用。據(jù)調查數(shù)據(jù)顯示，美國航空航天領域使用UG軟件數(shù)量超出了近1萬件，而俄羅斯的航空航天領域UG軟件市場占有率高達90%，此外UG軟件在醫(yī)療器械、電子技術、高科技工業(yè)設備等行業(yè)的應用屢見不鮮，例如飛利浦、吉列、Will-Pecos等等。而在機械模具設計與數(shù)控加工中，UG軟件以其強大的功能，使得實踐應用十分便捷，為機械設計人員提供了完善的設計方案，且受益匪淺。為進一步滿足模具數(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，為模具設計與數(shù)控加工行業(yè)提供了先進的應用軟件。

在實際應用中，UG軟件可非常短的時間內為工作人員設計相對完整的初級方案，同時還可根據(jù)實際需要進行優(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軟件在模具設計與數(shù)控加工領域的重要作用不言而喻。而且，UG軟件就社會與企業(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械工程設計行業(yè)發(fā)展奠定了堅實的基礎，對于未來科學技術的發(fā)展也起到了良好的導向作用。

3? 基于UG軟件的數(shù)控加工與模具設計

3.1 模具設計

在社會經(jīng)濟快速更新發(fā)展趨勢下，相同產(chǎn)品對于創(chuàng)新性的要求不斷提高，在此市場環(huán)境下，UG軟件在模具設計中應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求的局面，UG軟件在實踐應用中，不僅可在很大程度上節(jié)省人力、經(jīng)濟、物力等資源，還可節(jié)約時間，提升生產(chǎn)效率。同時基于UG軟件特征，于虛擬環(huán)境完全一對一仿真模擬，以此在系統(tǒng)中創(chuàng)建的零部件庫與標準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)人員勞動量，提高生產(chǎn)加工效率。所以基于UG軟件的模具設計科學可行，這就為虛擬環(huán)境下的仿真模擬生產(chǎn)投入實踐奠定了堅實的基礎，同時對模具設計也發(fā)揮著重要實踐應用意義[2]。

3.1.1 圖紙設計

在零部件模具設計中圖紙設計扮演著不可或缺的重要角色。隨著數(shù)控加工技術在零部件模具設計中的廣泛應用，在繪制圖紙時，要求也不斷提高，特別是零部件尺寸與比例等都需要嚴格把控。圖紙設計可全面生動地展現(xiàn)零部件加工制造整個過程，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加工制造環(huán)節(jié)，以及時糾正不科學、不合理的零部件設計環(huán)節(jié)，進而避免在加工制造時造成不必要的資源浪費，還可減少損失，顯著提升加工效率。

3.1.2 刀具選擇

在模具設計與數(shù)控加工中，刀具選擇也十分關鍵。硬度、強度、耐用度較高是刀具的基本特性，所以在刀具選擇方面，應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，選取斷屑性較強的刀具，可為零部件設計提供有利幫助，節(jié)約時間與材料，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，需對其導熱性與強度進行綜合考慮，其中強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。

3.1.3 裝夾方式

在高效工作基礎上，應根據(jù)實際情況合理選擇零部件模具設計裝夾方式，此方式應具備可高效應用車窗的功能與性能。簡言之就是在每次裝夾結束后，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，減少加工前對刀環(huán)節(jié)，并注意刀具與工件具體位置，就實際情況適度靈活調整，設計科學可行方案，有效解決零部件的模具設計與數(shù)控加工生產(chǎn)缺陷，避免延誤時間，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間保障，以適當減少對刀次數(shù)加以實現(xiàn)，同時還可節(jié)省成本，降低經(jīng)濟損失[3]。

3.2 數(shù)控加工

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

4? 實例分析

4.1 零部件設計

根據(jù)零部件工作條件與強度要求，詳細分析結構特性與量產(chǎn)需求，精密鍛造加工具備其自身獨特優(yōu)勢，即加工精確度較高，鍛件力學性能良好，生產(chǎn)效率相對偏高等等。以高壓精密鍛造工藝進行零部件模具設計與數(shù)控加工，通過UG繪制零部件圖紙，即連接傳動零部件，以1Cr17Ni為材料，結構組織需均勻且致密，外部應干凈光滑且無縮孔氣孔?；诹悴考Y構特性，以明確鍛件分型面。

4.2 模具設計

基于壓機噸位與產(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構形式。作為模具核心構成，凸模形狀復雜，加工要求較高，精確度與鍛件精度息息相關。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，以詳細分析模具結構特性，明確產(chǎn)品毛坯與加工設施設備。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，基于UG軟件的CAM模塊進行加工工序構建，即構建加工坐標系、明確零部件與毛坯及切削區(qū)域、創(chuàng)建刀具、設計工藝路線方案、創(chuàng)建加工工具、生成加工刀路、生成道路運動軌跡，以動態(tài)化仿真模擬。所謂刀路軌跡實際上就是刀位源文件，需調取專項后處理器，面向刀路軌跡文件完成后置處理，自主自動轉變成與設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)過熱處理分析強化模具整體強度。通過檢測與實踐表明，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，可投入實踐運用[5]。

5? 結語

綜上所述，UG軟件應用范圍廣泛，對于不同工作環(huán)境適應能力較強，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)控加工與模具設計中的應用具有十分重要的現(xiàn)實意義。本文通過實例分析表明，基于UG軟件進行零部件模具設計與數(shù)控加工，不僅可保證加工精確度，可優(yōu)化零部件力學性能，還可顯著提升加工生產(chǎn)效率。

參考文獻：

[1]張立昌，楊根.基于UG-CAM模塊非標零件的模具設計與數(shù)控加工[J].艦船電子工程，2019，39（8）：190-193.

[2]陽夏冰，楊素華.基于UG的控制器支架熱流道注塑模具設計與成型件數(shù)控加工[J].中國塑料，2019，33（8）：112-117，143.

[3]陳彥兆.UG軟件在數(shù)控加工與模具設計方面的使用探討[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟和信息化，2019，9（8）：60-61.

[4]趙娟.UG注塑模具設計與數(shù)控加工應用[J].山東工業(yè)技術，2017，（1）：242.

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