一、UG軟件介紹

　　在當前流行的CAD/CAM軟件中，UG為用戶提供了一個較完善的企業級C A D/ C A E/C A M/P D M集成系統。在U G中，先進 的參數化和變量化技術與傳統的實體、 線框和曲面功能結合在一起，而這一結合被實踐證明是強有力的。

　　1.UG的CAD功能

　　UG Hybrid Modeler復合建模模塊 無縫地集成了基于約束的特征建模和傳統的幾何建模(實體、曲面和線框)到 單一的建模環境內，在設計過程中提供 更多的靈活性，用戶可以選擇最自然地 支持設計意圖的方法。

　　2.UG的CAM功能

　　U G C A M提供了一整套從鉆孔、線 切割到5軸銑削的單一加工解決方案。 在加工過程中的模型、加工工藝、優化 和刀具管理，都可以與主模型設計相聯 接，始終保持最高的生產效率。

　　二、五軸加工介紹

　　五軸聯動數控機床是一種科技含量高、精密度高、專門用于加工復雜 曲面的機床，這種機床系統對一個國 家的航空、航天、軍事、科研、精密 器械以及高精醫療設備等行業，有著 舉足輕重的影響力。現在大家普遍認 為，五軸聯動數控機床系統是解決葉 輪、葉片、船用螺旋槳、重型發電機 轉子、汽輪機轉子以及大型柴油機曲 軸等加工的惟一手段。

　　五軸聯動加工中心具有高效率、高精度的特點，工件一次裝夾就可完成 五面體的加工。五軸機床的種類分為： 搖籃式、立式、臥式、N C工作臺+N C分 度頭、N C工作臺+90°B軸、N C工作臺+45°B軸、N C工作臺+A軸°以及二軸 NC主軸等。

　　三、葉片結構分析

　　從 葉 片 的 結 構 ( 如 圖 1 所 示 ) 來看，其葉身型面部分為復雜的空間曲 面，各部分的曲率、扭轉變化較大，是 典型的薄壁件。由于其為動力等裝置的 重要部件，工作條件較為惡劣，就對 零件本身的精度和質量提出了很高的要 求。型面的加工質量直接影響其工作性 能，還可能影響整機性能。葉片的材料 要求有很高的質量-強度比，加工中難 切削，切削抗力大，引起的變形也大。 由于其截面形狀，在葉盆和葉背方向上 抵抗變形的能力也不同，進排邊緣處又 較薄，加工中的形變很復雜，對數控加 工提出了很高的要求。在實際加工中，多采用如圖2所示的加工流程。

圖1 葉片結構

圖2 加工流程

　　四、UG中葉片加工實例

　　要加工如圖3所示的某型發動機靜子葉片，編程過程如下。

圖3 某型發動機靜子葉片

　　1.零件造型

　　曲面造型時，首先由圖紙提供的 截面上的列表點數據定義樣條曲線， 然后再完成曲面定義。

　　(1)曲線造型

　　在 U G 軟 件 中 可 先 點 擊“A p p l i c ati o n”→“Mo d el i n g” 進 入 造 型 模 塊 ， 然“Insert”→“Curve”→“Spline”或單擊，進入樣條曲線定義對話框。

　　選擇“T h r o u g h P o i n t s”→“P o i n t sf r o m f i l e”并輸入樣條曲線的列表 點數據文件(如y p11.d a t)，單擊“O K”，即可生成通過這些點的樣條 曲線，如圖4所示。用同樣的方法生成 這個截面上的葉盆曲線，如圖5所示。 對這兩根樣條曲線倒圓角，使它成為一 條封閉的曲線，大端的圓角為1.2m m， 小端的圓角為0.23m m，如圖6所示。用 同樣的方法繪制其他9個截面的曲線， 形成如圖7所示的形狀。

　　(2)曲面造型

　　選擇“I n s e r t”→“F r e e F r o m Feature”→“Through Curves”或單擊，依次選取10個截面的曲線，在對話框中輸入容差等參數，即可由曲線生成曲面，生成相應的葉片零件，參見 圖3。

圖4 樣條曲線圖

圖5 葉盆曲線

圖6 倒圓角后的封閉曲線

圖7 9個截面曲線

　　2.刀位軌跡生成與仿真

　　在這個例子中，假定只對該葉片 進行精加工，那么生成精加工程序的過 程如下。

　　◎ 進入加工模塊

　　“Application”→“Manufacturing”，單擊，進入“Create Operation”(創建 操作)對話框，如圖8所示進行設置，選用多軸加工方法中的“可變軸銑”。

圖8 創建操作對話框

　　◎進入“可變軸銑”對話框后，設定相應的參數，如圖9所示。在“G e o m e t r y”中單擊，選中葉片零件。

圖9 參數設置圖

　　◎在“Drive Metho d”(驅動 方法)中選擇“S u r f a c e A r e a”(曲面區域)方法，進入“S u r f a c e A r e aM e t h o d ”對話框，選擇葉片曲面為“D r i v e r G e o m e t r y”(驅動幾何)， 其他參數如圖10進行設置，在“T o o l Axis”中選擇刀軸為“4 Axis Normal To D r i v e r”(四軸沿驅動面法向)，點擊“OK”回到“可變軸銑”對話框。

圖10 Surface Area Method對話框

　　◎進入“G r o u p s”組，新建一把直徑為φ 12m m的球頭刀，參數如圖11 所示。

a)               b)

圖11 刀具參數設置

　　◎回到“M a i n”組，單擊“N o n- C u t t i n g”，進入進退刀設置對話框，按圖12設定。

　　◎單擊，生成葉片加工的刀具 軌跡，如圖13所示。單擊，可對生成的刀軌進行加工仿真。

a)                                                b)

圖12 進退刀設置對話框

圖13 葉片加工的刀具軌跡

　　3.后置處理，生成NC程序

　　單擊，進入后置處理對話框(如圖14所示)，選擇相應的機床特性文件，生成加工葉片零件的NC程序。

圖14 后置處理對話框

　　部分程序如下(五軸加工)：

　　……

　　N57 X-36.763 Y-170.757 Z78.51 A91.04 C10.76;

　　N59 X-33.86 Y - 1 7 0 . 6 3 4 Z78.422 A90.87 C10.35;

　　N61 X-30.999 Y - 1 7 0 . 5 0 1 Z78.055 A90.69 C10.31;

　　N63 X-28.165 Y-170.41 Z77.688 A90.56 C10.51; N65 X-25.305 Y - 1 7 0 . 3 6 9 Z77.591 A90.51 C10.48;

　　N67 X-22.423 Y - 1 7 0 . 3 2 8 Z77.572 A90.46 C10.25;

　　N69 X-19.553 Y-170.284 Z77.483 A90.4 C10.14;

　　N71 X-16.692 Y-170.247 Z77.393 A90.35 C10.1;

　　N73 X-13.833 Y-170.214 Z77.304 A90.3 C10.08;

　　N75 X-10.979 Y-170.177 Z77.195 A90.25 C10.1;

　　N77 X-8.128 Y-170.131 Z77.059 A90.19 C10.15;

　　N79 X-5.282 Y - 1 7 0 . 0 7 9 Z76.903 A90.12 C10.24;

　　N81 X-2.44 Y - 1 7 0 . 0 2 2 Z76.737 A90.05 C10.36;

　　N 8 3 X . 4 0 4 Y - 1 6 9 . 9 6 5 Z76.576 A89.97 C10.47;

　　N85 X3.251 Y - 1 6 9 . 9 1 2 Z 7 6 . 4 3 4 A 8 9 . 9 C10.55;

　　N87 X6.104 Y - 1 6 9 . 8 7 Z 7 6 . 3 1 8 A 8 9 . 8 5 C10.58;

　　……

　　五、結束語

　　由于葉片型面是由復雜的三維自由曲面組成，幾何精度要求較高、技術 難度大，傳統的加工方法無法滿足葉片 的精度要求。本文旨在應用U G對葉片 進行實體建模，得到一個理想的三維葉片實體，再根據加工葉片的材料特點， 選擇合理的刀具進行加工。根據葉片的 形狀特點，選擇合理的編程策略、走刀 路徑和進退刀方式。將U G強大的功能 應用于葉片的五軸銑削加工，較好地 解決了葉片批量生產中的質量和效率問 題，能夠取得良好的經濟效益。