基于UG与VERICUT的缸体零件虚拟数控加工技术研究

包君

摘 要：本文采用UG 6.0软件对缸体零件建模、制定加工工艺路线、自动生成数控加工程序，通过VERICUT7.0进行虚拟环境中数控仿真加工，检查数控加工过程中可能发生碰撞和干涉，分析零件的加工工艺性和工序的合理性，以及检验数控加工程序的正确性，这样能大大缩短产品研发周期，降低成本，同时提高产品的品质和生产效率。

关键词：UG；VERICUT；数控加工；虚拟加工

1 零件图样分析

压缩机缸体是压缩机的核心零部件，压缩机缸体的制造方式、加工的经济性和加工质量直接决定该企业的市场竞争力。压缩机缸体在加工过程中，一般它的特点是：有加工精度要求较高的活塞孔，孔与孔之间的位置精度、圆柱度表面粗糙度求较高，另外上、下两平面的平行度要求也较高，铝合金材料与一般刚件相比，切削后容易产生切削应力，导致变形等特点。所需加工的各面如图1所示。

2 缸体CAD建模

根据图纸的要求，压缩机缸体毛坯是铸造的铝合金零件，需要加工的零件实体特征主要有平面、斜面、孔等组成，采用多种建模方式相结合完成压缩机缸体建模过程，在基本造型完成之后，应该检查结构尺寸是否正确，如果发现错误可以通过编辑特征等方法对创建的特征参数、定位、顺序等进行修改，准确无误后进行细节特征操作，最后建模完实体如图2所示。

图1 缸体零件待加工正面图 图2 缸体零件

建模过程的正确与否，直接影响到后续零件的数控程序的生成及彷真加工，因此压缩机缸体零件的建模是基础。

3 虚拟加工过程

3.1 数控程序的添加

虚拟加工仿真过程是将在UG中生成的NC数控代码导入到VERICUT 7.0中，重点是：刀具放置的数据、工件放置的数据、控制器的数据及加工原点的位置，基本上只要有了这四种数据，就可以进行仿真加工了。FANUC OM系统是目前国际上应用最为广泛的虚拟数控加工仿真系统之一，它不仅可以模拟数控代码查证步骤，还可以最大限度地提高加工效率和加工精度。

经过试切检查，在UG NX 6.0中生成的数控加工程序有些细节需要修改才能在VERICUT 7.0系统中仿真加工，例如：部分程序刀具号在UG中和在VERICUT 7.0仿真加工中有可能不一致，需要检查程序和修改。修改的方法是以“记事本”形式打开格式为.mcd的程序文件，以压缩机缸体加工的第一道工序中第一个工步为例，在UG NX 6.0中加工第一把刀具的刀具号是“00号”如图9所示，而我们在VERICUT 7.0中设置刀具时，指定的第一把刀具的刀具号是“01”号，这样使虚拟加工中不能按照我们所指定的正确刀具进行仿真加工，所以应该把“记事本”中的程序到刀具号进行修改，才能使虚拟加工得以顺利进行，如图3所示。

3.2 虚拟加工

机床模型重置后，就可以进行数控加工仿真了。VERICUT 7.0提供了多种捕捉图像的方法，正在加工的工件和机床的运动图片都可以捕捉并输出到打印机或保存到文件中。图像的文件格式可以是JPEG、PS、EPSF、TIFF等，图像的重放功能还可使捕捉到的仿真过程按照需要以不同的方式进行重放。本文机床的仿真过程如图4所示。

仿真结束后，VERICUT 7.0将自动产生Ascll文本格式的日志文件。日志文件包含仿真过程中的错误、警告和其他信息，其中错误和警告部分包括产生错误的刀轨所在的行数、刀轨代码和所用刀具，因此能够将错误和警告定位到某一个程序段。通过与前面介绍的刀轨重放功能结合起来，可以进一步将错误刀轨和视图中刀具所处位置对应起来。

3.3 仿真结果分析与与零件的检验

分析模块的主要作用是进行过切与欠切的检查，它能将仿真加工后的模型和設计模型叠加在一起进行精确比较，自动识别并显示出留在工件上的过切与欠切的部位，并显示发生该情况的程序行提示用户修改。这样就可以保证加工完毕的零件能够满足最开始的设计要求，从而减少试切削的时间，提高生产效率。如图5所示在加工中产生欠切现象，系统根据实际欠切情况生成欠切报告如图6所示。并且对错误的程序行能够进行精确的刀轨图像显示定位，根据具体情况对程序进行编辑和修改，然后进行模拟仿真。

4 结论

本文利用UG 6.0软件和VERICUT7.0对缸体零件进行虚拟加工，为进一步实现优质高效的数控加工过程提供了有利条件[9]。利用虚拟加工的相关数据来评定产品的性能和加工工艺存在的问题，用以调整设计细节并缩短设计周期，最大限度地提高加工质量和加工效率，降低生产成本。

参考文献

[1]J.Endres，O.Burak.Existence and Effects of overlap Factors Greater han Unity and Less than Zero[J].Journal of Manufacturing Process，2002，4（1）：67-76.

[2]LIN Y Z，SHENY L.Enhanced virtual machining for Sculptured surfaces by integrating machine tool error models into NC machining simulation[J].International Journal of Machine Tools and Manufacture，2004，44（1）：79-86.

[3]姜彬，郑敏利等.数控铣削用量多目标优化[J].哈尔滨理工大学学报，2002，7：67-68.