基于UG 軟件的機(jī)械加工方法研究

曹代煥

（廣西理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西崇左 532200）

0 引言

當(dāng)前社會(huì)科技多元化發(fā)展趨勢(shì)下，機(jī)械制造技術(shù)的應(yīng)用愈加廣泛，技術(shù)水平也逐步提升。無(wú)論是在機(jī)械設(shè)備調(diào)試方面，還是在機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)方面，均取得了一定成果[1]。目前，傳統(tǒng)機(jī)械加工方法無(wú)法滿(mǎn)足高效率生產(chǎn)需求而逐漸被淘汰，取而代之的是智能化新技術(shù)。UG 軟件能夠滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝生產(chǎn)設(shè)計(jì)的需求，通過(guò)UG 軟件可以為其提供數(shù)字化的造型以及驗(yàn)證手段[2]。利用UG 軟件自身具備的強(qiáng)大自動(dòng)編程功能，生成各類(lèi)形態(tài)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。同時(shí)，利用UG 軟件還可以通過(guò)多種方式模擬整個(gè)操作過(guò)程，因此得到廣泛應(yīng)用。基于此，本文結(jié)合UG 軟件，開(kāi)展對(duì)機(jī)械加工方法的設(shè)計(jì)研究。

1 基于UG 軟件的機(jī)械加工方法設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)置加工機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)尺寸允許誤差范圍

機(jī)械加工作為數(shù)控機(jī)床一體化的關(guān)鍵部分，設(shè)計(jì)加工方法時(shí)，應(yīng)當(dāng)提前確定其標(biāo)準(zhǔn)尺寸要求下的允許誤差范圍。首先，將機(jī)械設(shè)計(jì)圖紙引入U(xiǎn)G 軟件，利用軟件的測(cè)量功能，獲取機(jī)械零件各結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，將各項(xiàng)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)在上位機(jī)顯示器中[3]。通過(guò)調(diào)整數(shù)據(jù)的灰度值大小，將其映射在新范圍內(nèi)，突出機(jī)械結(jié)構(gòu)邊緣的部分特征數(shù)據(jù)，從而對(duì)其自然圖像灰度進(jìn)行識(shí)別。其次，對(duì)圖像中的數(shù)據(jù)進(jìn)行平衡化處理，得到方向一致的邊緣數(shù)據(jù)直方圖。但是在實(shí)際測(cè)量機(jī)械尺寸過(guò)程中，受到外界環(huán)境因素不同程度干擾和影響，現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)中敏感機(jī)械零件可能會(huì)存在內(nèi)部噪聲[4]。因此，針對(duì)這一問(wèn)題，本文結(jié)合數(shù)據(jù)濾波處理方法，提取濾波處理后的機(jī)械零件尺寸標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集。設(shè)備處理后機(jī)械加工尺寸標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集為K，其計(jì)算見(jiàn)公式（1）。

式中 δ——測(cè)量中多種外界影響因素干擾產(chǎn)生的噪聲數(shù)據(jù)

x——獲取的數(shù)據(jù)量

P——標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)集合

根據(jù)公式（1）可得出，機(jī)械加工尺寸初期獲取數(shù)據(jù)集，搭建測(cè)量中數(shù)據(jù)集合空間表達(dá)標(biāo)準(zhǔn)軸距。采用3 點(diǎn)均勻測(cè)量的方式，分析獲取數(shù)據(jù)與空間標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)差異性，計(jì)算機(jī)械加工邊緣標(biāo)準(zhǔn)尺寸允許誤差。假設(shè)設(shè)計(jì)圖紙中機(jī)械加工尺寸為ω，則其計(jì)算見(jiàn)公式（2）。

式中 f——機(jī)械邊界到測(cè)量膠片距離

g——邊界檢測(cè)長(zhǎng)度

l——中心實(shí)際距離

s——數(shù)據(jù)表達(dá)清晰度

結(jié)合公式（2），明確機(jī)械加工零件標(biāo)準(zhǔn)值，考慮到動(dòng)力距離測(cè)量具有均勻性，輸出允許最大誤差值，完成對(duì)加工機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)尺寸允許誤差范圍設(shè)置。

1.2 基于UG 軟件的機(jī)械加工坐標(biāo)參數(shù)設(shè)置

在確定加工機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)尺寸允許誤差范圍后，結(jié)合UG 軟件，對(duì)機(jī)械加工坐標(biāo)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。在UG 軟件定義機(jī)械加工坐標(biāo)位置，同時(shí)，在軟件中進(jìn)行編程。根據(jù)機(jī)械加工零件的輪廓，將其在加工坐標(biāo)上精確標(biāo)出。利用UG 軟件的坐標(biāo)設(shè)定功能，設(shè)置3個(gè)坐標(biāo)軸，即X 軸、Y 軸和Z 軸，3 個(gè)坐標(biāo)軸的方向規(guī)定著加工機(jī)床導(dǎo)軌的方向[5]。在實(shí)際加工過(guò)程中，保證毛坯在機(jī)床上的位置，方便加工、對(duì)刀等操作。在UG 軟件中，再次設(shè)置機(jī)械加工坐標(biāo)參數(shù)，具體流程如下。

第一步，設(shè)定加工坐標(biāo)系，在UG 軟件彈出的加工窗口中點(diǎn)擊操作導(dǎo)航裝置，選擇其中的幾何視圖按鈕并勾選MCS 選項(xiàng)。

第二步，設(shè)定機(jī)械加工坐標(biāo)系及工作坐標(biāo)系，并使其保持一致，始終保證機(jī)械加工底面為X 軸，平面為Y 軸，刀軸方向?yàn)閆 軸。

第三步，在UG 軟件中創(chuàng)建一個(gè)加工操作，并為該操作制定4 個(gè)父節(jié)點(diǎn)組，包括：程序父節(jié)點(diǎn)組、刀具父節(jié)點(diǎn)組、加工幾何體父節(jié)點(diǎn)組以及加工方法父節(jié)點(diǎn)組。機(jī)械加工幾何體父節(jié)點(diǎn)組用于指定加工零件的毛培幾何體、部件幾何體等，并指定加工零件的加工方位。通過(guò)重設(shè)加工機(jī)床坐標(biāo)參數(shù)，加工幾何體父節(jié)點(diǎn)在加工過(guò)程中可以保證加工精度和質(zhì)量。

1.3 機(jī)械加工精度誤差補(bǔ)償

為進(jìn)一步提高機(jī)械加工精度，在完成機(jī)械加工坐標(biāo)參數(shù)設(shè)置后，施加對(duì)機(jī)械加工精度的誤差補(bǔ)償。在一般情況下，由于受到模具與加工機(jī)械配合精度的影響，機(jī)械加工精度會(huì)存在一定誤差。因此，本文主要針對(duì)零件方面產(chǎn)生的誤差進(jìn)行補(bǔ)償。在機(jī)械加工產(chǎn)品的中心軸上，增加輔助定位面，并形成內(nèi)孔為Φ8K6、外圓為Φ41h3 的定位結(jié)構(gòu)，對(duì)可能存在誤差的多個(gè)位置進(jìn)行補(bǔ)償。通常情況下機(jī)械加工產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)中心軸上定位孔Φ41h3、定位軸Φ8K6 均是固定在機(jī)械零件的卡盤(pán)上，并進(jìn)行一次加工工藝。通過(guò)機(jī)械同軸度、垂直度誤差的近似值，反映加工機(jī)床的誤差情況，可實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的誤差復(fù)映。同時(shí)，通過(guò)在機(jī)械零件上設(shè)置3 個(gè)定位面，可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工的高精度要求。形成內(nèi)孔為Φ7F4/k2 與外圓為Φ34h3/2 兩種配合間隙，通常情況下二者數(shù)值不同。利用間隙較小的定位面，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械定位作用，從而補(bǔ)償利用單徑向定位面時(shí)由于間隙過(guò)大而不能進(jìn)行選擇的限制，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)加工精度誤差的補(bǔ)償。

2 試驗(yàn)論證分析

將上述提出的基于UG 軟件的機(jī)械加工方法具體加工程序引入到機(jī)床中，并與傳統(tǒng)加工方法進(jìn)行比較，驗(yàn)證兩種加工方法的加工精度。設(shè)置加工機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中的電壓為24 V，主轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速為1800 r/min，機(jī)床中電解液內(nèi)噴壓力設(shè)置為1.25 MPa，脈沖頻率設(shè)置為28.5 kHz。按照機(jī)械生產(chǎn)廠對(duì)加工質(zhì)量提出的具體要求，首先分別采用兩種方法測(cè)量待加工的100 個(gè)機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)尺寸，完成加工的機(jī)械零件應(yīng)當(dāng)保證其誤差不超過(guò)0.08 mm。測(cè)量?jī)煞N機(jī)械加工方法得到的200 個(gè)機(jī)械零件，得出試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比（表1）。

表1 兩種機(jī)械加工方法試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

由表1 中數(shù)據(jù)可以看出，本文提出的機(jī)械加工方法在對(duì)5種不同型號(hào)機(jī)械零件進(jìn)行加工時(shí)，其尺寸平均差測(cè)量值均小于機(jī)械生產(chǎn)廠對(duì)零件誤差提出的要求。傳統(tǒng)加工方法僅在對(duì)KSI-125-01 型號(hào)機(jī)械零件加工時(shí)，符合生產(chǎn)廠的加工要求。由于對(duì)加工精度進(jìn)行誤差補(bǔ)償，有效減少機(jī)械零件的尺寸平均差值，保證加工后得到的產(chǎn)品與設(shè)計(jì)圖紙基本吻合。因此，通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)一步證明，本文提出的基于UG 軟件的機(jī)械加工方法在實(shí)際應(yīng)用中具有更高加工精度，能夠充分滿(mǎn)足機(jī)械生產(chǎn)廠對(duì)加工的高精度要求。

3 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)高精度的機(jī)械加工需求，提出一種全新的加工方法，通過(guò)試驗(yàn)證明該加工方法具有良好的工藝加工效果。同時(shí)，將該加工方法引用到實(shí)際機(jī)械加工廠，可以保證同一批次加工產(chǎn)品的合格率高達(dá)98.0%以上，從而更好地解決在實(shí)際加工過(guò)程中存在的技術(shù)問(wèn)題。本文介紹的加工方法也進(jìn)一步證明了UG 軟件在機(jī)械設(shè)備加工領(lǐng)域中的可行性，將其引用到機(jī)械生產(chǎn)的各方面，可為生產(chǎn)廠提供更大效益，值得廣泛推廣。