UG培訓(xùn)-UG 4.0軟件在模具字碼標識NC編程中的應(yīng)用

2013-05-10  by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM  來源:仿真在線

   針對模具上字碼標識的經(jīng)常更新的狀況及NC編程的諸多要求,選用容CAD/CAM/CAE/PLM為一體的三維參數(shù)化UG4.0軟件是進行NC編程的必然首選。以字碼標識為例,通過對其工藝分析、三維建模、后續(xù)的數(shù)控加工以及其它軟件的比較,證明了UG4.0在制造業(yè)的廣泛應(yīng)用。UG4.0在很大程度上減輕了工程師們在程序上的計算量,同時也減輕了機床操作者的工作量和提高了生產(chǎn)效率,為企業(yè)贏得了成本和時間。

1、前言
 
UG軟件是集 CAD/CAM/CAE/PLM一體化的三維參數(shù)化軟件,提供了一個基于過程的產(chǎn)品設(shè)計環(huán)境,使產(chǎn)品開發(fā)從設(shè)計到加工真正實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無縫集成,從而優(yōu)化了企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計與制造。該軟件不僅具有強大的實體造型、曲面造型、虛擬裝配和產(chǎn)生工程圖等設(shè)計功能;而且,在設(shè)計過程中可進行有限元分析、機構(gòu)運動分析、動力學(xué)分析和仿真模擬,提高設(shè)計的可靠性;同時,可用建立的三維模型直接生成數(shù)控代碼,用于產(chǎn)品的加工,其后處理程序支持多種類型數(shù)控機床。另外它所提供的二次開發(fā)語言UG/OPen GRIP,UG/open API 簡單易學(xué),實現(xiàn)功能多,便于用戶開發(fā)專用CAD系統(tǒng)。廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、造船、通用機械和電子等工業(yè)領(lǐng)域。
 
2、字碼標識的NC編程要求及加工工藝的分析:
 
    2.1公司生產(chǎn)的產(chǎn)品為鍛件,由于客戶產(chǎn)品可追溯性要求,在產(chǎn)品表面需要生產(chǎn)批號標識:
 
    (1) 606RA123: 606代表2006年6月生產(chǎn),R代表右件,A代表6月份第一批,123代表材料爐號;
    (2) 字體為Windows系統(tǒng)自帶的Arial,字體高度為6mm;
 
    (3) 在鍛件產(chǎn)品上為凸字,鋼質(zhì)模具上為凹字,即標識的石墨電極為凸字;
 
    (4) 因生產(chǎn)批號更改頻繁,CAD中文本批號最好參數(shù)化(更改文本批號后,重新生成刀軌即可);
 
    (5) 由于產(chǎn)品種類比較多,字碼有平面、斜面、曲面等不同情況(曲面加工相比其它較為復(fù)雜,所以能解決曲面加工,其它問題就迎刃而解)。字碼深度也不近相同(在編程時不要考慮刻字的深度!加工時由操機者根據(jù)不同產(chǎn)品不同的字碼深度手動即可);
 
    2.2針對上述編程要求并結(jié)合公司實際情況,以曲面加工為例初步制定其加工工藝:
 
    (1)考慮加工對象為石墨電極,選用5mm的球刀銑曲面(電極塊首次加工必需的步驟,加工效率高,不易斷刀);參見圖8
 
    (2)因字體高度為6mm,選用刀具直徑為0.8mm的刻字刀加工;

3、各類軟件的編程比較及其選用:
 
市場上集CAD /CAM一體化的各類軟件可謂是層出不窮、百花齊放。諸如:CATIA、UG、 proe、MASTERCAM、SURFCAM等等,針對目前市場上應(yīng)用普遍比較多的軟件MASTERCAM、SURFCAM 、UG、 proe四類常用軟件對字碼標識編程做初步比較:
 
3.1 MASTERCAM X:
 
美國CNC SoftWare INC 公司出品的CAD /CAM軟件,尤其以其強大的加工功能聞名于世,加工操作界面通俗易懂,編程加工效率顯著。但針對此模具字碼標識編程而言,編程操作靈活,易學(xué)易用,標識文本是非參數(shù)化,批號即時更新不易,導(dǎo)致編程效率不高。參見圖1、圖 2

圖1 MASTERCAM平面標識仿真加工  圖2 MASTERCAM斜面標識仿真加工

    3.2 SURFCAM:

早期的CAM軟件,加工操作界面通俗易懂,編程加工效率顯著。但針對此模具字碼標識編程而言,編程操作簡單,標識文本也是非參數(shù)化,批號即時更新不易,導(dǎo)致編程效率不高。參見圖3、圖4

圖3 SURFCAM平面標識編程加工刀軌    圖4 SURFCAM曲面標識編程加工刀軌

   3.3 proe:

proeNGINEER是由美國參數(shù)技術(shù)公司推出的一套博大精深的三維CAD/CAM參數(shù)化軟件,它的內(nèi)容涵蓋了產(chǎn)品從概念設(shè)計、工業(yè)造型設(shè)計、三維模型設(shè)計、分析計算、動態(tài)模擬與仿真、工程圖的輸出、生產(chǎn)加工成產(chǎn)品的全過程,其中還包括了大量的電纜和管道布線、模具設(shè)計與分析等實用模塊。應(yīng)用領(lǐng)域包括航空航天、汽車、機械、數(shù)控(NC)加工、電子等諸多行業(yè)。尤其全參數(shù)化的建模思路,大大縮短了產(chǎn)品設(shè)計和更改周期,但CAM模塊功能不如CAD模塊強大(據(jù)筆者了解目前有些公司CAD在proe 中完成,然后轉(zhuǎn)入MASTERCAM或Cimatron中完成CAM加工),用proe編出的NC程式,加工效率較低(筆者曾經(jīng)試圖摸索過proe的 NC加工,但總覺得proe應(yīng)該在CAM模塊中加強其功能,提供多樣性的加工方式)。參見圖5、圖6

圖5 proe斜面標識仿真加工     圖6 proe斜面標識加工刀軌屏幕演示

    3.4 UG: 
 
Unigraphics(簡稱UG)是美國UGS公司的主導(dǎo)產(chǎn)品,也是全球應(yīng)用最普遍的CAD/CAM/CAE/PLM的系統(tǒng)軟件之一。UG軟件在CAD 方面的建模和造型分為兩個模塊一實體造型和自由曲面造型。在造型功能方面,除其他軟件所具有的通用功能外,它還擁有靈活的復(fù)合建模、齊備的仿真照相、細膩的動畫渲染和快速的原型工具,僅復(fù)合建模就可讓用戶在實體建模、曲面建模、線框建模和基于特征的參數(shù)建模和非參數(shù)建模中任意選擇,使設(shè)計者可根據(jù)工程設(shè)計實際情況確定最佳建模方式,從而得到最佳設(shè)計效果。在加工功能方面,UG件針對CAM的實用性、適應(yīng)性和效能性,通過覆蓋制造過程,實現(xiàn)制造的自動化、集成化和用戶化,從而在產(chǎn)品制造周期、產(chǎn)品制造成本和產(chǎn)品制造質(zhì)量諸方面都給用戶提供了極大的收益。它不僅提供可靠、精確刀具路徑,更讓NC編程人員可以隨心所欲地設(shè)計出心目中最有效率的加工程序。
 
    3.4.1 UG/CAM有下列幾個特點:
 
    (1)提供可靠、精確的刀具路徑;
 
    (2)能直接在曲面及實體上加工;
 
    (3)良好的用戶界面,并允許使用者能依工作上的需要,定制用戶界面;
 
    (4)提供多樣性的加工方式,方便了編程人員設(shè)計各種高效率的刀具路徑;
 
    (5)對CAD主模型更改,則NC模型隨之更改。NC編程人員不需要把工作推倒重來,只需重新生成(Regenerate)刀位軌跡,刀位軌跡就可以立即更新;
 
    (6)提供完整的刀具庫及加工參數(shù)庫管理功能(切削數(shù)據(jù)庫的可利用性及客戶化),使新進人員能充分利用資深人員的經(jīng)驗,設(shè)計優(yōu)良的刀具路徑;
 
    (7) CAM后置處理不但提供了常規(guī)的直線和圓弧插補外,還出現(xiàn)了基于Nurbs理論的CNC插補控制器(提高了高速銑的加工精度,大大縮短了刀位文件長度);
 
    (8)提供通用型后處理功能,產(chǎn)生各種NC加工機適用的NC程序(也可以通過機床構(gòu)造器或二次開發(fā)隨心所欲的制訂后處理配置命令)。
 
下面就著重談?wù)刄G在模具標識字碼編程加工中的應(yīng)用:UG 在CAM模塊中就增加了標識字碼加工功能,但在曲面標識加工編程操作中,頗感不便(筆者曾經(jīng)試圖摸索過,但沒有找到更好的方法)。而UG4.0在 CAD/CAM中新增了文本功能,能有效并快速的對文本進行實時編輯更新,從而很大程度提高了加工編程的速度(文本編輯更新后重新生成NC程序即可,無需更改任何參數(shù)設(shè)置,可謂是一勞永逸)。突出顯示了CAD/CAM/CAE/PLM數(shù)據(jù)的無縫集成及參數(shù)化的優(yōu)越性。
 
    3.4.2 UG中字碼標識編程步驟如下:
 
    (1)根據(jù)要求在UG里做字(字碼標識在相應(yīng)位置的曲面上),或通過其它CAD 軟件轉(zhuǎn)出UG能接受的文件格式導(dǎo)入UG中(字碼標識文本必須在UG中重新編輯,方便以后的即時更新);參見圖7
 
    (2) 選用直徑5mm的球刀加工大曲面(具體參數(shù)設(shè)置步驟不傲述);參見圖8
 
    (3) 選用直徑0.8mm的刻字刀2D挖槽加工(具體參數(shù)設(shè)置步驟不傲述,UG中FACE_MILLING_AREA加工模塊,平面字碼標識無需第(4)步);參見圖9
 
    (4) 選用直徑0.8mm的刻字刀投影加工(具體參數(shù)設(shè)置步驟不傲述,UG中 FIXED_CONTOUR加工模塊,驅(qū)動方式選項為刀軌(2D挖槽加工));參見圖10
 
    (5) 后置處理生成NC程式(后置處理器配置了各類型數(shù)控系統(tǒng)的后置處理,用戶也可以根據(jù)數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)的具體情況對其數(shù)據(jù)庫進行修改和編譯,定制自己的專有后置處理程序,UG生成的 NC程序加工效率高,NC文件小的優(yōu)點)。
 
    3.4.3字碼標識編程重新更新步驟如下:
 
    (1) 鼠標雙擊所要更改的文本標識進行編輯(大概編輯時間在5秒鐘以內(nèi));參見圖7
 
    (2) 重新計算刀具軌跡,生成NC程序(大概需要10~20秒鐘時間,具體時間根據(jù)操作參數(shù)設(shè)置而定);
 
    筆者1個工作日內(nèi)(8個小時)大約能出NC程序400多個,幾乎完成了全年的字碼標識編程任務(wù)。大大縮短了NC編程時間,避免了繁瑣復(fù)雜的參數(shù)設(shè)置,深受編程人員的青睞。

圖7 UG4.0中新增了文本編輯功能          圖8 UG仿真加工大曲面

圖9 UG4.0中刻字刀2D挖槽(平面)仿真加工 圖10 UG4.0投影(曲面)仿真加工(IPW )

     4、生產(chǎn)實際加工結(jié)果: 
 
將UG4.0的字碼標識NC程式在生產(chǎn)現(xiàn)場試加工,得到現(xiàn)場操機人員的好評。尤其在刀路優(yōu)化、減少提刀次數(shù)等方面相比其它軟件尤為顯著。加工后的模具標識字碼和模具上的標識字碼。參見圖11、圖12

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