基于UG參數化設計的數控車削編程

俞麗青

（通用電氣能源杭州有限公司，杭州311231）

1 引 言

Unigraphics（UG）是優秀的面向制造行業的CAD/CAM/CAE 高端軟件，各模塊之間高端集成，形成無縫結合。運用UG 強大的參數化設計功能，建立模型尺寸約束及拓撲關系，變化參數值，自動改變圖形形狀，形成新的與原零件相似的零件模型。這能縮短產品設計生產的周期性，減少重復勞動，提高設計效率。

同時在該設計產品的CAM 模塊中對參數化方法建立的模型進行自動編程，生成程序模板，針對不同的相似產品，一旦模型改變，重新生成刀具軌跡，輸出NC 程序，就可以完成新零件的編程工作。使新產品模型確立后就已完成相關數控編程工作，大大縮短編程人員的編程時間,降低生產成本,提高工作效率。

2 三維模型建立

圖1 車削零件圖

圖1 是一個回轉體零件圖，材料是Q235A，毛坯材料為內徑、外徑及厚度各單邊留10mm 的環形零件。

2.1 零件分析

2.1.1 工藝方案

該零件為簡單的回轉體，加工工藝方案如下：（1）夾外圓，車端面、內圓及內圓臺階面。（2）翻身撐內圓，車外圓及端面。

2.1.2 建模前準備

參數化模型包括尺寸約束和幾何約束，如果全尺寸約束，那么通過尺寸的改變，可以變化出不同結構的形狀，對于零件設計具有相對的優點，但由于該模型文件中需要建立編程模板，尺寸約束過多，不僅對參數的管理增加負擔，而且增加了編程的復雜性。因此在建立該零件模型時，不要過多引入圖紙以外的尺寸約束，采用尺寸約束和幾何約束相結合的方式建模。

表1 零件參數表

該零件內外圓和高度在毛坯上均留有10mm 余量，為了尺寸約束簡單，且便于余量調整修改，在此可引入余量參數S=10mm。

車削編程時，此零件的加工需要翻身，因此在編程時需要注意毛坯繼承關系，在建模時，提前關聯鏡像一個的草圖，第二工位的編程時不需要新建模型及截面線，可減少一定工作量。

車削需要設置車刀的進退刀點，直接引用模型中任意一點，在變換零件時，該退刀點不會根據零件變動，刀具軌跡會出現錯誤，因此進、退刀點也必須在草圖中進行約束，利用參數自動變更點位，進、退刀點自動跟隨模型變化。為簡化參數，統一設置進退刀點到端面及內外圓的距離為H=20mm。

2.2 模型建立

新建一個part 文件后選擇合適的坐標系位置進入“Sketch”界面。

（1）草圖中畫出零件圖類似形狀的輪廓，并對各線段進行幾何約束，運用鏡像曲線命令，通過對稱軸對稱另一輪廓曲線。如圖2 所示。

（2）點擊“Delay Evaluation”命令，該命令可以保證曲線在添加尺寸時，不會跟隨尺寸變化形成另外的形狀曲線。根據圖1 添加各尺寸約束，為了管理參數簡單化，尺寸名稱與參數名應一一對應。尺寸約束結束后，點擊“Evaluate Sketch”，曲線由于尺寸約束自動變化成要求模型截面。如圖3 所示。

圖2 輪廓曲線創建

圖3 尺寸約束

（3）在已建好的零件輪廓周圍建立毛坯曲線，在適當位置設置好進、退刀點，并添加對應的約束。如圖4 所示，毛坯及進、退刀點添加約束時原則上以直接參數或者以參數組成的表達式為好，且進、退刀點應該從兩個工位上考慮其位置，結合關聯鏡像時，盡量減少點數量。

圖4 毛坯及進、退刀點設置

（4）完成草圖后，用“Instance Geometry”命令關聯鏡像一個零件曲線，然后用“旋轉”命令生成零件模型。如圖5所示。“Instance Geometry”命令中“Associative”設置可以保證兩個零件曲線輪廓的關聯性。

圖5 關聯輪廓曲線

（5）在“Tool”下的“Expression”中，“Export Expressions To File”輸出表達是文件PT08.exp（本例中選用序8 零件參數）。用記事本打開可得模型的所有參數表達式，如圖6 所示。從表達式可以看到，實際模型涉及到的參數只有表1 中A～G 及S、H 共9 個參數。可以在文件中去掉不相關的參數，對新模型不產生影響。

2.3 CAM 模板

進入UG CAM 模塊中，按照工藝方案建立兩個工位的程序，選擇適合的加工坐標系，建立刀具，幾何體及加工操作，并生成程序軌跡。兩個工位生成的軌跡如圖7 所示。

圖6 參數文件

圖7 刀具軌跡

（1）在第一工位中，選擇零件幾何體時，用“Curve Boundary”選擇草圖中零件的曲線即可，毛坯用“From Curve”命令選擇，但是在第二工位中，零件幾何體選用關聯的鏡像曲線，而毛坯則需用“From Workspace”選擇，該命令使得第二工位的毛坯直接引用第一工位程序后的毛坯，可避免仿真出錯。

（2）而在選擇進、退刀點時，則必須選中在草圖中參數約束的點。

（3）程序軌跡生成后，進行所有程序的仿真并經過后處理生成適用于特定機床適用的數控程序。

3 其余零件程序生成

在輸出的PT08.exp 文件中，對應參數表達式中尺寸用另外一個零件的參數尺寸替代，并保存修改后的文件。

在模型中“Tool”下“Expression”中選擇“Export Expressions From File”，導入重新保存的.exp 文件參數后，草圖即發生變化，同時實體模型更新成新的零件。

重新進入CAM 模塊后會發現所有程序文件都出現發紅。此時，只要全部選中程序，右擊“Generate”彈出對話框，選“OK”后，新零件的程序軌跡全部自動生成，然后再重新仿真一下，即可生成新零件的數控程序。

4 結 語

本文介紹了用UG 基于草圖的參數化設計，維持模型的拓撲關系不變，并在CAM 中建立標準模塊，通過改變表達式中的參數值來實現模型的重建及程序更新的方法。該方法可實現結構類似或同系列的產品設計，生成標準的零件庫，同時大大減少了同類型零件的重復編程工作，提高工作效率，縮短產品生產周期。

［1］ 王澤鵬，等.UG 6.0 中文版數控加工從入門到精通［M］.北京：機械工業出版社，2009.

［2］ 王藝樹，張毅，梁強.基于UG 的參數化標準件庫的研究和實現［M］.信息與技術，2009，38（2）：127-129.

［3］ 張黎驊，呂小蓉.UG NX 6.0 計算機輔助設計與制造實用教程［M］.北京：北京大學出版社，2009.

（編輯 黃 荻）