UG高级仿真 篇1
随着制造业的迅速发展, 数控加工技术也广泛应用于制造过程之中。数控设备只是为精确加工零部件提供了基本保障, 但要实现零件预期的加工效果, 必须编制精确的加工程序。对于简单的零件, 手工编制程序还可以实现, 但对于复杂的零件, 手工编制程序存在难度大且效率低, 有时无法实现对零件加工程序的编制, 这种情况利用CAM软件或软件的CAM模块进行自动编程是非常有效的方法[1]。本文将讨论基于UG的凸模零件的数控铣削加工, UG的数控铣削加工包括平面铣、轮廓铣、钻孔、铰孔等, 通过自动编程缩短工作人员的编程时间, 降低生产成本, 提高工作效率。
1 UG软件的CAM模块
UG软件提供了强大的实体建模和造型功能, 其CAM模块可以根据建立的三维模型直接进入加工环境, 解决刀轨的生成、加工仿真和加工验证等问题, 为机床编程提拱了一套完整解决方案[2]。UG CAM系统除了提供生成NC代码程序的工具以及后置任务, 还提供了在这个领域最新改进的加工切削技术, 比如高速铣、样条插补以及数字检验确认。利用UG CAM模块, 可以改善其NC编程和加工过程, 极大地减少浪费, 大幅提高生产力。
2 凸模零件的加工工艺分析
如图1所示为凸模零件的零件图, 工件材料为45钢, 毛坯尺寸为150mm×150mm×20mm的精毛坯。从零件图可以看出, 零件具有凸台、槽、孔等结构, 充分体现了UG数控铣在编程方面的优越性。另外, 零件的尺寸精度和表面粗糙度要求相对较高, 需经精加工完成。其加工工艺表述如下。
工序1:铣外轮廓。
工步1:粗铣外轮廓;工步2:精铣外轮廓。
工序2:铣内槽。
工步1:粗铣内槽;工步2:精铣内槽。
工序3:孔加工。
工步1:点钻;工步2:钻孔;工步3:镗孔。
3 零件的加工仿真
3.1 零件三维模型构建
根据凸模零件的零件图, 在UG的建模模块下构建零件的三维模型, 零件的建模过程可以采用完全利用草图构建或完全利用基本体素构建或者利用基本体素加草图的方式构建。在模型构建的时候要注意工件坐标系的位置, 尽量使工件坐标系和加工坐标系重合, 所以选择工件坐标系在工件上表面的中心。构建的零件三维模型如图2所示。
3.2 加工环境初始化
在UG开始菜单下, 选择加工模块, 进入加工环境, 在“要创建的CAM设置”中选择mill_contour, 单击确定进入加工环境。
3.3 设置零件的加工坐标系
在导航器工具栏上选择几何视图, 切换到几何视图操作导航器, 双击导航器里的MCS_MILL, 设置加工坐标系, 加工坐标系与工件坐标系重合。
3.4 创建毛坯
在导航器里双击WORKPIECE, 弹出铣削几何体对话框, 首先指定加工的部件, 然后指定毛坯为包容零件的自动块。
3.5 创建刀具
在导航器工具栏上选择机床视图, 切换到机床视图操作导航器, 这里主要是创建加工所需要的刀具。根据前面的工艺分析可知, 加工完成这个凸模零件需要用到七把刀具, 包括铣刀和钻。对于铣刀的设置为:创建刀具对话框里选择刀具类型为mill_contour, 刀具子类型为MILL, 单击对话框确定弹出铣刀参数对话框, 在此对话框里设置所需铣刀的具体参数。
3.6 创建操作粗加工外轮廓和内槽
单击创建操作图标, 弹出创建操作对话框, 设置加工类型为轮廓铣, 子类型为型腔铣, 并在对话框选择粗加工刀具和粗铣加工方法, 然后单击确定, 弹出型腔铣的对话框, 在此对话框里设置切削模式、切削深度、进给率和速度、切削参数等, 设置完成后生成粗加工轨迹, 如图3所示, 并且可以动画演示粗加工的过程。
3.7 创建操作精加工外轮廓和内槽
精加工外轮廓和内槽与粗加工的方式方法有很多相似的地方, 但需要注意加工方法选为精铣, 刀具选为精加工刀具, 并且切削用量、切削余量、进给率和速度等需要修改。
3.8 创建操作粗精加工内孔
加工内孔需要三步完成, a.点钻定位中心孔。b.利用Ф20mm的钻钻成通孔。c.利用镗道到扩孔至Ф400+0.039。
3.9 后处理
零件加工仿真是仿真零件加工的过程, 其最终目的是生成数控机床可以识别的代码程序和车间技术文档, 减轻工作人员的工作负担。UG/POST是UG软件自带的一个后处理程序, 可将仿真中生成的加工轨迹转换成指定的机床控制系统所能识别的加工指令, 最后输出加工凸模零件的数控程序[3]。
4 结束语
本文以凸模零件的加工为例仿真零件的加工过程, 通过加工仿真, 一方面可以及时发现加工中存在的问题, 比如加工参数的设置是否合理, 刀路轨迹是否正确;另一方面, UG软件后处理功能比较强大, 可以直接输出数控加工程序和车间技术文档。目前, 数控机床基本上都具有传输功能, 可以将UG输出的加工程序直接或者稍微修改某些指令后传输到机床上, 这在很大程度上减轻了编程人员的工作量, 避免了编程人员的编程错误, 缩短了机床上的调试时间, 提高了生产效率。
参考文献
[1]朱学超.基于车铣复合中心的针阀接头数控加工[J].机床与液压, 2011 (8) :50-52.
[2]杨浩.UG NX5铣制造基础培训教程[M].北京:清华大学出版社, 2008.
UG高级仿真 篇2
叉车最早出现在1917年，属于自行式，是采用托盘对大件或成件货物和重物进行堆垛、短距离搬运的机械车辆。叉车作为重型、大型货物搬运的重要设备，实现了装卸、搬运作业机械化，减轻了劳动强度，节约了大量劳动力，提高了工作效率，缩短了装卸、搬运、堆码的作业时间，加速了物资、车辆的周转。随着中国经济的快速发展，各行各业对叉车的需求量都在不断增加。目前的手动叉车一般规格比较单一，而且大都用在小仓库、超市等地，主要存在的不足有：(1)叉车的宽度不可调，不能满足不同大小货物的运输要求；(2)叉车的液压系统提升速度比较缓慢，效率相对于机动叉车比较低下，只能在一些小空间使用[1]。本文针对上述问题，基于UG对某型号手动叉车进行了CAD改进设计和运动仿真。
2 叉车结构设计
本文所改进设计的叉车整体结构包括快速升降机构、宽度伸缩机构、车体和车轮等。
2.1 快速升降机构的设计
快速升降机构采用液压缸结构，由升降叉板、液压缸、活动块和升降拉杆组成。该液压缸位于升降叉板的下方，其中包括可升降的升降轴；活动块位于液压缸上方，上端顶在升降叉板底部，块下端设有纵向滑槽，滑槽内设有单向开关；升降拉杆位于活动块下方，且其上端顶在活动块的下端，快速升降机构工作时，动力装置驱动升降拉杆快速上升，使升降叉板快速接触货物底面，此时单向开关锁死活动块，再通过液压缸运动就可以托起货物。快速升降机构结构示意图如图1所示。这种方式更加省力，效率更高。
2.2 宽度伸缩机构的设计
图2为宽度伸缩机构结构示意图。升降板下方设有推动其升降的快速升降机构，快速升降机构固定连接在机架上，升降板两端分别对称设有一水平伸缩装置，水平伸缩装置一端与连接板体相连，另一端为气缸，包括缸体和可伸缩的气缸臂，缸体与升降板固定连接，气缸臂与叉车托板体固定连接。
1-摇杆；2-压块；3-升降拉杆；4-活动块；5-升降叉板；6-滑槽；7-单向开关；8-升降轴；9-液压缸
1-升降板；2-水平伸缩装置；3-连接板体；4-托板体；5-第二支撑杆；6-第一支撑杆；7-连杆；8-快速升降机构；9-机架；10-把手
2.3 快速升降机构自由度分析
根据参考文献[1]，自由度F计算公式为：
其中：n为机构的活动连杆数；Pl为机构中的低副；Ph为机构中的高副。
图3为快速升降机构剖视图。由图3可知，叉车快速升降机构中有3个活动连杆（可伸缩连杆在受力收缩之前可以认为是活动连杆），3个旋转副，1个滑动副，则机构的自由度数F=3×3-2×4=1。所以，原动件数为1。原动件数目等于机构自由度数，所以机构具有确定的运动。
2.4 其他结构数据的确定
表1为某系列型号叉车的技术参数。根据表1的数据，结合本设计的具体结构，确定本叉车结构参数，如表2所示。改进设计后叉车整体结构如图4所示。
3 叉车运动仿真
UG软件本身带有机构运动仿真模块，设计模块和运动仿真模块共用数据库，通过给设计模块中的零件三维模型添加诸如伺服电机等的运动驱动，在各部件之间建立一定的运动连接关系，可以将三维实体模型转化为运动仿真模型，从而进行干涉检查、轨迹包络等运动机构的装配分析和运动合理性分析，得到运动机构的运动参数，校验产品设计的合理性和可行性。
3.1 数据准备
在进行运动仿真模拟之前需要对已经设计好的三维模型进行简单的数据处理，在UG中打开已装配的叉车。
3.2 运动仿真
3.2.1 运动连杆分析
(1）数据完成以后进行连杆制作。首先要进入运动仿真模块（如图5所示）才能进行相关操作，右击ZZZZZ文件，点击新建仿真出现图5右侧界面，点击运动然后确定，进入运动仿真。
(2）单击按钮，进入如图6所示的连杆选择界面，单击选择对象项，选择连杆，取消固定连杆选项，按确定结束。
(3）按照步骤（2）的方法依次选择摇杆、上液压缸、连接杆进行运动连杆分析，结果如图7所示。
3.2.2 运动副分析
(1）选择主动件。选择一摇杆为主动件建立旋转副，如图8所示。
(2）选择简谐运动方式，并修改数值。
(3）旋转连杆，建立滑动副，如图9所示。
依次按上述方式建立其他4个运动副。
3.2.3 解算方案与解算分析
(1）单击命令，编辑解算方案，修改时间为10s、步数为100步，其他采用系统默认参数，单击进行解算。
(2）单击动画命令，调节播放速度（0到1 000），选择循环播放命令，进行叉车运动仿真。
从以上叉车运动仿真可以看出，本叉车运动具有连续性，符合实际要求。
4 结论
本文主要对当前工程用手动叉车存在的不足进行分析，对市场某型号叉车进行改进设计，增加了宽度伸缩机构，使叉车宽度可随运输货物大小调整；增加了快速升降机构，使叉车高度方向的升降速度得到提高；并对伸缩机构和升降机构进行自由度计算和运动仿真，从理论和实验两方面校验所设计机构运动的合理性。
摘要：针对市场上所用的手动叉车存在托板宽度不能调整,升、降速较慢等不足,基于UG三维软件设计了叉车的宽度伸缩和高度升降机构,并利用UG软件本身带有的机构运动仿真模块对所设计机构进行了虚拟运动仿真,仿真结果表明机构运动正确。
关键词：叉车,改进设计,运动仿真,UG
参考文献
[1]王尚林.UG NX6.0三维建模实训教程[M].北京:中国电力出版社,2014.
[2]路连,高荣.基于UG的电动自行车虚拟装配与运动学分析[J].机械设计与制造,2011(11):32-34.
[3]霍尚斌.UG的CAD技术和UG/CAD在机械设计中的应用[J].科技情报开发与经济,2005(10):214-215.
[4]康文利,张颖,王川.基于UG和ADAMS的减速器的虚拟样机设计与仿真分析[J].机械,2011(1):49-50.
UG三维数控加工仿真 篇3
【关键字】UG；五轴数控加工；加工仿真
现阶段，使用的五轴数控仿真系统通常只有二维动画仿真，且整个仿真系统的几何功能有所限制，加工零件和机床模型必须借助其他CAD软件才能建模，整个模型的仿真精度不高。基于UG软件创建五軸数控机床仿真模型，能够准确读出数控代码，并为机床的各个部件实施三维仿真，同时对零件加工环节机床各部件之间的干涉进行检查，为合理修改刀具轨迹提供可靠依据，避免因文件格式转化导致仿真精度降低的情况。
创建三维仿真系统的步骤
（一）仿真系统工作流程
三维仿真环境是基于计算机虚拟系统中，以不消耗能源和资源真实加工系统的映射，虚拟环境的操作应于实际加工系统所具备的功能相互一致。五坐标数控机床建立的仿真系统具体流程如图1.五坐标联动机床进行加工的零件极为管饭干，可以综合考虑工件、道具等物品的外形、参数的变化，通过装配的形式把制作的CAD模型加入仿真系统内，从而提升仿真系统的灵活性。用户依照实际加工操作基于UG环境下创建刀具、工件等模型，进一步方便对这些模型的尺寸进行修改，在仿真系统的操作直视下，用户只要挑选最佳的部件和位置，
就能把工件、夹具等模型装配至仿真系统的模板文件内。
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图1 仿真系统程序具体流程图
初始化仿真环境
建立合理的仿真模型之后，应对UG环境展开初始化操作，随之进入运动分析模块。为了方便在仿真系统内合理控制机床的各个运动部件，在开展仿真操作前要对机床模型中的几何体实施遍历，随后获得相关几何体的指针。
解释NC代码语义
基于NC代码对整个机床加工环节进行仿真操作，必须准确解释机床NC代表的意义，把代码指令进行转化，从而得到机床不同轴的联动运动。机床NC代码是由大量繁乱的机床运动指令组成，每次读取的代码都必须进行语义解释，从而把NC代码内有用的控制命令和数据转换为机床各个轴的位移。
基于三维造型仿真加工过程
使用三维实体造型的办法，能在仿真环境内更改不同的视角并无需重新进行计算，准确表示刀具与工件之间的几何关系和位置。把NC代码予以转化成各个轴的位移，并对其运动情况实施仿真操作。在三维造型中把动画一帧帧的展示出来，并保存到UG后台数据库内。经过存储的仿真动画能够反复回放，可以根据各行的NC代码依次显示，实际显示时可以进行放大、缩小及变换视角等操作。基于三维造型对整个加工环节进行仿真操作，能够准确展现出空间内实体之间的位置关系，三维效果非常好。
干涉检查仿真过程
对仿真过程进行干涉和检查操作，主要是对加工操作中刀具、夹具、刀柄与工件之间进行干涉。因整个仿真过程采用三维实体造型的模式，因此干涉检查就是对机床模型运动时是否相交进行判断。采用模型的几何体指针，对加工环节内可能出现的干涉部件其位置关系展开检查计算。如果运动部件遭到干涉，创建干涉产生的实体，并通过UG系统获取干涉部位的深度、体积等相关信息，并输出形成干涉效果的NC代码，为合理修改刀具轨迹提供可靠依据。
五坐标机床仿真系统实现
文中以五坐标联动机床为研究对象，为该机床建立仿真模型，同时为三元叶轮的铣削加工环节实施仿真操作。整体式三元叶轮形状非常复杂，具有大量的约束条件，因此加工难度较大，这是五轴数控加工操作中独具代表性的零件。根据数控机床具体的传动尺寸，基于UG环境创建仿真模型，对机床各个轴的运动方向及副作性质进行设定，同时把建立的模型存储为模板文件。五坐标联动机床的运动轴是由2个转动轴，和三个移动轴组合而成。根据实际机床部件的具体尺寸，使用UG/Modeling模块为机床部件创建各自的实体模型，随后使用UG/Assemblies模块把不同部件进行装配操作，从而形成完整的实体模型。在UG/Motion运动分析模块挑选工作台等机床部件定义成连杆，移动副由机床的X、Y、Z轴定义，B、C轴表示转动副，根据设定的机床传动轴运动方向进行操作，同时设定运动副其驱动方式是Articulation。对仿真完成的机床模型进行保存，就能加载各类工件、刀具及夹具，如此采用同个机床对各类工件进行加工时，不需要反复创建仿真模型。通过UF_UI_FILENAME函数弹出的对话框，挑选应该装配的部件，同时输入待装部件的位置，采用UF_ASSEM_assembly函数对部件进行装配，并把部件实体指针设置为运动副。若装配部件有必须隐藏的地方，可通过UG中Blank命令对其进行隐藏操作。
【结束语】：总之，基于UG建立的数控加工仿真模型，可以对整个加工过程机床干涉情况进行检查，为合理修改刀位提供有效依据，提升整个数据加工的工作效率，具有优良的实用性。
【参考文献】
[1] 范蓉.整体叶轮曲面造型及数控加工仿真研究[J].中国机械，2013，（6）：102-103.
[2] 章芳芳.基于Vericut的车削中心仿真系统研究[J].科技视界，2013，（28）：180-180.
[3] 丁刚强.整体叶轮五轴数控加工技术的研究[J].制造技术与机床，2013，（4）：100-103.
[4] 杜丽，张信，赵爽宇等.S 形检测试件五轴联动数控加工方法研究[J].中国机械工程，2014，（21）：2907-2911.
UG高级曲面造型 篇4
利用CAD/CAM软件进行三维造型是现代产品设计的重要实现手段，而曲面造型则是三维造型中的难点，
UG高级曲面造型
。我们在从事CAD/CAM培训的过程中发现，尽管现有的CAD/CAM软件提供了十分强大的曲面造型功能，但初学者面对众多的造型功能普遍感到无所适从，往往是软件功能似乎已经学会了，但面对实际产品时又感到无从下手。即使是一些有经验的造型人员，由于其学习过程中的问题，也常常在造型思路或功能使用上存在一些误区，使产品造型的正确性和可*性打了折扣。 针对上述情况，本文从整体上讨论了曲面造型的一般学习方法，并举例介绍了曲面造型的一般步骤。 『::好就好::中国权威模具网』2 曲面造型的学习方法
面对CAD/CAM软件所提供的众多曲面造型功能，要想在较短的时间内达到学会实用造型的目标，掌握正确的学习方法是十分必要的。
要想在最短的时间内掌握实用造型技术，应注意以下几点：(1)应学习必要的基础知识，包括自由曲线(曲面)的构造原理。这对正确地理解软件功能和造型思路是十分重要的，所谓“磨刀不误砍柴功”。不能正确理解也就不能正确使用曲面造型功能，必然给日后的造型工作留下隐患，使学习过程出现反复。其实，曲面造型所需要的基础知识并没有人们所想象的那么难，只要掌握了正确的讲授方法，具有高中文化水平的学员就能理解。(2)要针对性地学习软件功能。这包括两方面意思：一是学习功能切忌贪多，一CAD/CAM软件中的各种功能复杂多样，初学者往往陷入其中不能自拔。其实在实际工作中能用得上的只占其中很小一部分，完全没有必要求全。对于一些难得一用的功能，即使学了也容易忘记，徒然浪费时间;另一方面，对于必要的、常用的功能应重点学习，真正领会其基本原理和应用方法，做到融会贯通。 『::好就好::中国权威模具网』(3)重点学习造型基本思路。造型技术的核心是造型的思路，而不在于软件功能本身。大多数CAD/CAM软件的基本功能大同小异，要在短时间内学会这些功能的操作并不难，但面对实际产品时却又感到无从下手，这是许多自学者常常遇到的问题。这就好比学射击，其核心技术其实并不在于对某一型号的枪械的操作一样。只要真正掌握了造型的思路和技巧，无论使用何种CAD/CAM软件都能成为造型高手。(4)应培养严谨的工作作风，切忌在造型学习和工作中“跟着感觉走”，在造型的每一步骤都应有充分的依据，不能凭感觉和猜测进行，否则贻害无穷。 『::好就好::中国权威模具网』3 曲面造型的基本步骤
曲面造型有三种应用类型：一是原创产品设计，由草图建立曲面模型;二是根据二维图纸进行曲面造型，即所谓图纸造型;三是逆向工程，即点测绘造型，
这里介绍第二种类型的一般实现步骤。
图纸造型过程可分为两个阶段：第一阶段是造型分析，确定正确的造型思路和方法。包括：(1)在正确识图的基础上将产品分解成单个曲面或面组。(2)确定每个曲面的类型和生成方法，如直纹面、拔模面或扫略面等;(3)确定各曲面之间的联接关系(如倒角、裁剪等)和联接次序;图1以图1所示的产品图(为清晰起见，图纸仅给出了部分标注)为例，可将其分解为图中所示的9个面或面组。其中面1为平面(由图纸标注确定)，面2、面3分别是两个半径为100和150的倒圆角面。4、5是两个面组，即由俯视图部分轮廓线(A→B→C和D→E→F)生成的两度拔模面。面6是直线段GH生成的零度拔模面。面7是一个变截面的扫略面。产品顶部的凸台由一个扫略面(顶面8)和一个拔模面组(面9)组成。各面和面组之间由倒圆角联接，其中面7与面1、2、3之间的倒圆半径为15，而面4、5与顶面1、2、3之间的倒圆半径为10，因此在其间拐角处(I到A，J到F)有变半径(从15到10)倒角过渡。第二阶段是造型的实现，包括：(1)根据图纸在CAD/CAM软件中画出必要的二维视图轮廓线，并将各视图变换到空间的实际位置，如图2所示。图2(2)针对各曲面的类型，利用各视图中的轮廓线完成各曲面的造型，如图3所示。图3(3)根据曲面之间的联接关系完成倒角、裁剪等工作，如图4所示。图4(4)完成产品中结构部分(实体)的造型;显然，第一阶段是整个造型工作的核心，它决定了第二个阶段的操作方法。可以说，在CAD/CAM软件上画第一条线之前，已经在其头脑中完成了整个产品的造型，做到“胸有成竹”。第二阶段的工作只不过是第一阶段工作的在某一类CAD/CAM软件上的反映而已。 在一般情况下，曲面造型只要遵守以上步骤，再结合一些具体的实现技术和方法，不需要特别的技巧即可解决大多数产品的造型问题。5 结语
本文介绍了曲面造型学习的方法和根据二维图纸进行曲面造型的一般步骤。当然，在具体实现过程中还需要掌握一些基本技术和方法，如单个曲面的制作、倒圆角等。另外还应了解一些常见问题(如曲面造型中的多义性问题)的处理和如何避免一些常见的错误(如拔模基准面的确定)。这些内容我们将在以后的文章中逐步介绍。