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摘 要：仿真加工是零件实际加工的演示过程。本文以一个三轴数控加工中心仿真加工电风扇叶轮模具为例，研究了三轴加工中心仿真加工电风扇叶轮模具零件的过程。对零件进行了工艺分析，确定了加工方案，通过UG软件进行了建模，并利用UG的CAM模块生成刀具轨迹，加工仿真，并将刀具路径对应的NC程序导入到VERICUT软件建好的项目文件中进行最后的加工仿真，对程序的准确性进行验证。整个加工过程体现出利用UG与VERICUT相结合仿真加工的优势，对实际加工具有重大意义。同样的仿真加工办法也可用于类似零件的仿真加工。
关键词：UG VERICUT 电风扇叶轮模具
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）04（c）-0135-05
Abstract： Machining simulation is a demonstration of part machining. This paper takes a three-axis NC machining center simulation machining electric fan impeller as an example to study the process of simulation machining of electric fan impeller mold parts in a three-axis machining center. Process analysis was performed on the parts， the machining plan was determined， modeling was performed by UG software， and UG CAM module was used to generate tool trajectories and machining simulations. The NC program corresponding to the tool path is imported into the VERICUT software project file for final machining simulation to verify the accuracy of the program. The entire machining process embodies the advantages of using UG and VERICUT to simulate machining， which is of great significance to actual machining. The same simulation machining method can also be used for simulation processing of similar parts.
Key Words：UG；VERICUT；Electric fan impeller mould
UG的后處理模块可以根据刀具轨迹直接生成加工程序，对于复杂件的加工极大的缩短了编程时间并且简化了编程难度。但是UG加工仿真只是一个基本加工仿真过程，其仿真加工过程未考虑安装夹具，安装刀具等实际操作环境对加工效果的影响，所以经过CAM模块自动生成的NC程序不能直接用于零件的实际加工[1]。
VERICUT软件仿真过程可以直观的观测到刀具的实时运动，相对于UG而言，VERICUT软件设有夹具装夹、刀具在机床上安装等步骤，可以检测刀具的干涉问题，验证NC程序的准确性，并可以对工件进行过切或欠切的检测，减少实际加工的试切过程，大大地缩短加工周期[2]。
1 UG软件数控加工仿真
1.1 零件分析
1.1.1 零件结构
电风扇整体叶轮模具叶片部分的轮廓及其尺寸如图1所示。
1.1.2 电风扇整体叶轮模具成型零件工艺分析
该零件的毛坯是一个长为350mm，宽为350mm，高为60mm的长方体块，其上表面有一个基准角，以便对毛坯进行装夹定位。将铸铁设置为本次仿真加工毛坯的材料。本次仿真加工不涉及到通孔的加工，故可选择吸盘安装的方式，可以将零件的底面与机床的工作台上表面相接触。
1.1.3 加工刀具选择
一味地追求加工精度，会增长加工周期，一味地考虑加工效率又会影响加工精度，所以在实际的加工过程中刀具的选择一定要能够平衡好加工精度和加工效率的关系。除此以外，还要把刀具的补偿考虑在内。长度补偿可以保证刀尖与毛坯准确地接触，半径补偿可以保证刀具可以准确地加工出轮廓，不会造成过切或者欠切现象。建立好的刀具使用卡如表1所示。
1.1.4 确认加工方案
为保证加工速度及其加工精度，采用粗精混合的加工方法。电风扇整体叶轮模具的刀具使用卡已经做了初步的加工规划，这里只需查询切削用量手册，确定切削速度以及每齿进给速度，并在UG加工环境进行参数设置，最终完成表2数控工序卡的填写。
1.2 UG加工模块构建
1.2.1 几何体的构建
在UG建模环境下构建与二维零件图对应的三维工件的几何体模型。如图2所示。
1.2.2 UG加工环境构建
电风扇叶轮模具的加工具体加工分如下四步完成：
第一步：定义坐标系及安全平面：将几何体的上表面中心设置为加工坐标原点，将高于工件上表面30mm处设为安全平面。
第二步：创建几何体以及毛坯：将电风扇叶轮模具的三维模型设置为所要加工的几何体，将其对应的自动块设置为加工毛坯。
第三步：创建刀具：按照表1刀具试用卡，选择刀具并进行相应参数的设定。 第四步：创建操作并仿真：按照表2数控加工工序卡创建操作，并进行对应参数的设定，生成对应的刀具轨迹，并进行仿真。粗加工整体轮廓的刀具轨迹如图3所示，在UG中最终仿真效果如图4所示。
1.3 后处理
后置处理是整个自动编程加工的重点。后置处理就是将刀具位置以及机床控制指令转化成为能被特定机床控制系统接收的程序的处理过程。后置处理所出的数控程序直接关系到机床能否正确识别。因为UG中给定的后处理器不能满足对特定机床的要求，所以就需根据机床以及控制系统，结合实际加工情况去构建符合要求的特定后处理器。机床的具体参数设置如图5所示。
单击程序和刀轨，在程序开始段将%改为N，西门子的程序段开头是%，FANUC的程序段开头是N，设置后如图6所示。除此以外，还可以对刀轨、机床运动、程序结束、M代码等进行参数化设置。还可以根据自己的实际需求去定制命令，当然加工本马氏盘零件不需要再对这些参数进行修改。完成以上参数的设定即可完成本次仿真。返回到UG加工环境，在程序视图下选择各项操作，把刀具轨迹以及机床指令转化成G代码输出。
2 VERICUT加工仿真
第一步：机床以及控制系统的选择，在VERICUT中调用控制系统库中的三轴加工中心，如图7所示。这是一个带有刀库，能够实现自动换刀功能的基本三轴立式加工中心，调用控制系统中的fan6m控制系统。
第二步：添加零件几何体以及毛坯，将毛坯和几何体添加到正确的装夹位置。
第三步：定义程序零点，依照UG中机床坐标系原点的設定，将毛坯的上表面对应点作为加工坐标系的原点。
第四步：加工刀具的添加以及管理，按刀具使用卡添加刀具，合理设计刀柄，并设置准确的装夹位置。
第五步：数控程序的添加以及改进，将UG自动编程生成的程序添加到VERICUT数控程序中，并将每段程序使用的刀具以及刀补与VERICUT中创建的刀具一一对应。
第六步：VERICUT加工仿真，在VERICUT中仿真过程效果如图8所示，最终仿真加工的零件视图如图9所示。
3 结语
本次仿真利用了轮廓铣的加工方法，对曲面零件进行了加工仿真操作。利用了UG的建模模块和加工模块把电风扇叶轮的加工程序进行了自动编程，并在VERICUT中对自动生成的程序进行了有效性验证。同样的仿真操作过程也可以应用到同类型工件的加工。
参考文献
[1] 郑贞平，黄云林，陈思涛.VERICUT7.3中文版数控仿真技术与实例详解[M].北京：机械工业出版社，2015.
[2] 李云龙，曹岩.数控机床加工仿真系统VERICUT[M].西安：交通大学出版社，2005.
[3] 刘宏军.加工中心加工与CAD/CAM应用技术[M].上海：上海科学技术出版社，2011.
[4] 展迪优.UGNX6.0数控加工教程[M].北京：机械工业出版社，2013.
[5] 付本国，管殿柱.UG NX 6.0三维机械设计[M].北京：机械工业出版社，2010.
关键词：UG VERICUT 电风扇叶轮模具
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）04（c）-0135-05
Abstract： Machining simulation is a demonstration of part machining. This paper takes a three-axis NC machining center simulation machining electric fan impeller as an example to study the process of simulation machining of electric fan impeller mold parts in a three-axis machining center. Process analysis was performed on the parts， the machining plan was determined， modeling was performed by UG software， and UG CAM module was used to generate tool trajectories and machining simulations. The NC program corresponding to the tool path is imported into the VERICUT software project file for final machining simulation to verify the accuracy of the program. The entire machining process embodies the advantages of using UG and VERICUT to simulate machining， which is of great significance to actual machining. The same simulation machining method can also be used for simulation processing of similar parts.
Key Words：UG；VERICUT；Electric fan impeller mould
UG的后處理模块可以根据刀具轨迹直接生成加工程序，对于复杂件的加工极大的缩短了编程时间并且简化了编程难度。但是UG加工仿真只是一个基本加工仿真过程，其仿真加工过程未考虑安装夹具，安装刀具等实际操作环境对加工效果的影响，所以经过CAM模块自动生成的NC程序不能直接用于零件的实际加工[1]。
VERICUT软件仿真过程可以直观的观测到刀具的实时运动，相对于UG而言，VERICUT软件设有夹具装夹、刀具在机床上安装等步骤，可以检测刀具的干涉问题，验证NC程序的准确性，并可以对工件进行过切或欠切的检测，减少实际加工的试切过程，大大地缩短加工周期[2]。
1 UG软件数控加工仿真
1.1 零件分析
1.1.1 零件结构
电风扇整体叶轮模具叶片部分的轮廓及其尺寸如图1所示。
1.1.2 电风扇整体叶轮模具成型零件工艺分析
该零件的毛坯是一个长为350mm，宽为350mm，高为60mm的长方体块，其上表面有一个基准角，以便对毛坯进行装夹定位。将铸铁设置为本次仿真加工毛坯的材料。本次仿真加工不涉及到通孔的加工，故可选择吸盘安装的方式，可以将零件的底面与机床的工作台上表面相接触。
1.1.3 加工刀具选择
一味地追求加工精度，会增长加工周期，一味地考虑加工效率又会影响加工精度，所以在实际的加工过程中刀具的选择一定要能够平衡好加工精度和加工效率的关系。除此以外，还要把刀具的补偿考虑在内。长度补偿可以保证刀尖与毛坯准确地接触，半径补偿可以保证刀具可以准确地加工出轮廓，不会造成过切或者欠切现象。建立好的刀具使用卡如表1所示。
1.1.4 确认加工方案
为保证加工速度及其加工精度，采用粗精混合的加工方法。电风扇整体叶轮模具的刀具使用卡已经做了初步的加工规划，这里只需查询切削用量手册，确定切削速度以及每齿进给速度，并在UG加工环境进行参数设置，最终完成表2数控工序卡的填写。
1.2 UG加工模块构建
1.2.1 几何体的构建
在UG建模环境下构建与二维零件图对应的三维工件的几何体模型。如图2所示。
1.2.2 UG加工环境构建
电风扇叶轮模具的加工具体加工分如下四步完成：
第一步：定义坐标系及安全平面：将几何体的上表面中心设置为加工坐标原点，将高于工件上表面30mm处设为安全平面。
第二步：创建几何体以及毛坯：将电风扇叶轮模具的三维模型设置为所要加工的几何体，将其对应的自动块设置为加工毛坯。
第三步：创建刀具：按照表1刀具试用卡，选择刀具并进行相应参数的设定。 第四步：创建操作并仿真：按照表2数控加工工序卡创建操作，并进行对应参数的设定，生成对应的刀具轨迹，并进行仿真。粗加工整体轮廓的刀具轨迹如图3所示，在UG中最终仿真效果如图4所示。
1.3 后处理
后置处理是整个自动编程加工的重点。后置处理就是将刀具位置以及机床控制指令转化成为能被特定机床控制系统接收的程序的处理过程。后置处理所出的数控程序直接关系到机床能否正确识别。因为UG中给定的后处理器不能满足对特定机床的要求，所以就需根据机床以及控制系统，结合实际加工情况去构建符合要求的特定后处理器。机床的具体参数设置如图5所示。
单击程序和刀轨，在程序开始段将%改为N，西门子的程序段开头是%，FANUC的程序段开头是N，设置后如图6所示。除此以外，还可以对刀轨、机床运动、程序结束、M代码等进行参数化设置。还可以根据自己的实际需求去定制命令，当然加工本马氏盘零件不需要再对这些参数进行修改。完成以上参数的设定即可完成本次仿真。返回到UG加工环境，在程序视图下选择各项操作，把刀具轨迹以及机床指令转化成G代码输出。
2 VERICUT加工仿真
第一步：机床以及控制系统的选择，在VERICUT中调用控制系统库中的三轴加工中心，如图7所示。这是一个带有刀库，能够实现自动换刀功能的基本三轴立式加工中心，调用控制系统中的fan6m控制系统。
第二步：添加零件几何体以及毛坯，将毛坯和几何体添加到正确的装夹位置。
第三步：定义程序零点，依照UG中机床坐标系原点的設定，将毛坯的上表面对应点作为加工坐标系的原点。
第四步：加工刀具的添加以及管理，按刀具使用卡添加刀具，合理设计刀柄，并设置准确的装夹位置。
第五步：数控程序的添加以及改进，将UG自动编程生成的程序添加到VERICUT数控程序中，并将每段程序使用的刀具以及刀补与VERICUT中创建的刀具一一对应。
第六步：VERICUT加工仿真，在VERICUT中仿真过程效果如图8所示，最终仿真加工的零件视图如图9所示。
3 结语
本次仿真利用了轮廓铣的加工方法，对曲面零件进行了加工仿真操作。利用了UG的建模模块和加工模块把电风扇叶轮的加工程序进行了自动编程，并在VERICUT中对自动生成的程序进行了有效性验证。同样的仿真操作过程也可以应用到同类型工件的加工。
参考文献
[1] 郑贞平，黄云林，陈思涛.VERICUT7.3中文版数控仿真技术与实例详解[M].北京：机械工业出版社，2015.
[2] 李云龙，曹岩.数控机床加工仿真系统VERICUT[M].西安：交通大学出版社，2005.
[3] 刘宏军.加工中心加工与CAD/CAM应用技术[M].上海：上海科学技术出版社，2011.
[4] 展迪优.UGNX6.0数控加工教程[M].北京：机械工业出版社，2013.
[5] 付本国，管殿柱.UG NX 6.0三维机械设计[M].北京：机械工业出版社，2010.