航空发动机加工对UG编程模板的应用

王明河, 赵兴福

（中航工业哈尔滨东安发动机（集团）有限公司，黑龙江 哈尔滨 150066）

0 引言

在航空发动机加工之中，将UG 编程模板应用到数控加工中，不仅可以有效保证工作质量，还可以减少航空发动机加工数控编程中对操作以及加工参数的重复输入，提高工作的效率。因此在航空发动机加工中应用UG 编程模板，不仅可以优化制作流程，还可以提高对发动机加工的质量，以下就对此做具体介绍。

1 UG 编程介绍

UG 可以为用户在产品设计以及加工过程中全程提供有效的数字化造型与验证手段。满足用户对虚拟产品设计以及工艺设计的需求，提供有效的实践验证方案，可以作为用户指南。UG 的CAM 模块，就是通过UG 软件，可以改变传统零件加工中的 “图板” 设计模式，可以实现 “数字化” 的设计与制造，提高设计以及制造技术[1]。UG 是交互式的CAD/CAM 系统，不仅功能强大，还可以轻松的实现对各种复杂实体以及造型的建构工作，已经成为行业中在三维设计方面的主流应用。UG用最新的多重网格、自适应局部网格加密以及并行计算技术，通过结构设计、子系统设计以及组件设计三个层次，实现对程序的编制。

2 航空发动机加工介绍

对于实际中的航空发动机加工，由于发动机零件结构复杂，而且其加工工作的程序繁多，也不利于培养新的员工，这些都将是影响航空发动机加工效率的关键。相比其他机械产品，航空发动机轴颈类零件的车加工编程比较复杂，难度大（对于轴类件的加工，包括有轴颈类轴、薄壁空心长轴以及鼓筒类轴的数控加工）并且在航空发动机加工中，对于其轴颈类轴，又可以分为前轴颈与后轴颈，都是属于薄壁短轴，是位于盘类零件与长轴类零件之间的轴，特别是在半精车与精车工序中，都包含有典型的车加工循环结构，主要包括车端面、外圆、内孔以及车端面槽、外圆槽等[2]因此在对航空发动机的加工中，不仅要选用适合的刀具，还应该制定合理的走刀路线，这样才可以使得轴颈类零件车加工编程符合设计需求。因此在实际的加工中，对于航空发动机零件精度提出了很高的要求，可以利用UG 编程模块，实现对发动机加工中这些复杂、精密结构的编程，不仅方便、准确，还可以降低出错率，有实际的应用效率。

3 航空发动机加工中应用UG 编程模块的优势

针对航空发动机的特点，根据其零件结构，通过UG 软件数控编制，不仅可以有效解决编程难度大、人员培养周期长的弊端，也可以将常用数控加工方式以及加工参数、经验按编程规范集成在UG 模块中，从而形成航空发动机零件加工的UG 编程模板，这不仅可以有效提升航空发动机零件数控程序编制质量，也可以提高数控编程效率，并可使航空产品的编程过程得到规范的管理[3]。利用UG 编程模板，可以实现对航空发动机加工中新人的培养，规范航空发动机产品数控编程流程，为加工编程提供各种的加工方式，并且还可以通过UG 编程模板对数控加工中关键内容及主要参数集中规范，使新工作人员可以在较短的时间内就可以掌握发动机零件加工的关键技术。

在数控程序编制中，通过UG 编程模板还可以根据加工中几何体的形状、毛坯情况进行规范，依靠UG 模块，可以极大提高数控加工质量与加工效率。UG 编程模板中，不仅可以 “精细化分片编程”，也可以实现“不等间隙加工编程”，对于 “等高高速加工编程”、“铸造毛坯实型整体数控加工”、“过切清根” 以及“少余量无抛修工艺编程” 更是可以轻易实现。提高航空发动机制造的全程数控加工水平，通过在航空发动机零件加工中建立UG 编程模板的方式来提高我们的编程质量与效率，也可以提高发动机制造过程中的整体CAM 技术水平，规范CAM 编程[4]。UG 编程模板深入使用可以实现航空发动机零件的全程序化数控加工，转变传统加工模式，实现航空发动机加工技术的“无图化”、“自动化”发展。

4 UG 编程模块中应包括的规范指标

鉴于CAM 技术的发展，以及其所取得的经验与成果，可以为航空发动机数控编程中制定加工编程规范，把经验变为规范工作的标准，可以将其制作成UG 编程模板。在航空发动机加工中应用UG 编程模板，规范执行数控加工编程，提高人员技术水平，提高编程质量与数控加工效率。而且将UG 编程模板应用到发动机加工中，不再是传统的纸上规范，而是要建立数控编程样板文件，将对航空发动机加工中的各种数控加工方式等加入到规范库中，并且对于常用的刀具、加工参数都进行数控加工编程规范[5]。并且在实际的UG 编程模板中，应该根据航空发动机加工中的实际情况进行精细化加工，对于各种经验以及加工参数都可以按编程规范集成在UG 文件中，从而实现对发动机加工的UG 编程模板应用。在实际的UG 编程模板中，可以针对发动机加工中典型零件的加工特点，从而可以制定不同的加工操作方式，通过UG 软件中的灵活驱动方式，改善加工工艺，在实现精确加工的同时也可以满足高效要求。

在UG 编程模板文件中，应该包括编程归类、对加工中的刀具制做、加工对象的选择以及加工方式与加工编程的操作五大部分。其中的编程归类中，可以根据发动机加工的形状与特点进行规范；对于刀具制作中，进入UG 加工模块就可以按规范要求自动建立好，简化道具加工流程[6]；在加工对象选择以及加工方式中，都可以根据实际的数控加工工艺规范，首先定义好相应的加工方式，对于加工编程操作，也可以在UG 编程模板中针对发动机加工中的不同材料、特征进行分类归纳，采用UG 编程模板，可以对航空发动机加工中的各种加工参数进行确定与输入，不仅可以避免以后编程中不必要地重复输入，也可以有效降低错误的出现率，同时还对加工切削参数、条件和控制选项等规范设置，这样在以后的发动机编程工中就可以不再输入，节省时间，并且在UG 编程模板中，还应该制作各种图标放在指定文件夹中，确保工作界面清晰易辩。

5 UG 编程模块在航空发动机加工中的应用步骤

在航空发动机加工中，典型轴颈类零件加工应用UG 编程模板，不仅可以提高编程的准确率，且节省编程时间，具有较强的实用价值。以下就对此做具体介绍，分析航空发动机加工中应用UG 编程模板的步骤。

在航空发动机轴颈类零件编程中，首先建立UG 零件与毛坯的模型，然后再建立UGCAM 模型，之后就可以创建UGCAM 中的刀具轨迹，最后就可以产生加工零件的数控程序。轴颈类零件模型与毛坯模型如图1 所示。

在实际的UG 编程模板中，根据该轴颈类零件的结构特征，可以分为粗加工与精加工。在该零件的工艺方案中，在粗加工阶段可以循环利用粗加工操作及插削操作，以此来除去大部分的零件余量，并且为精加工留0.5mm 的余量。在粗加工阶段中，刀具可以选择能提高加工效率的刀片，比如可以选择75°R 0.8m m 菱形刀片；在精加工的工步中，利用插削操作中的轮廓加工功能以及精加工循环操作，刀具应选择45°D 型R0.4mm 菱形刀片与球形刀片。

其后，就可以利用UG 软件中的CAD 模块，建立UG 零件和毛坯模型，并且一定要保证模型在同一个工作坐标系中加工状态下的正确位置，在草图绘制阶段就需要将其绘制在草图WCS 中的合理位置。之后就可以建立UGCAM 模型，并且一定要将零件模型与毛坯模型的装配方式都添加到UG 编程模型之中，工作坐标系选择为WCS，这样可以确保零件模型与毛坯模型都被装配到一起，在装配时，其放置选项应该选择原点。之后还应该设置好程序、几何体以及加工方法节点组，做好创建刀具轨迹的准备工作，并且在创建UG 刀具轨迹中，可以在节点组中创建粗车程序组与精车程序组并设置好工件、毛坯；在加工操作的创建中，应该选取相应的操作类型以及节点组，编辑好切削区域，并设置相应的切削策略，对于刀具轨迹方向以及设置主轴转速、进给率、步距及其他切削参数等，都应该在UG 编程模板中设置好。如以图2 中所示就是设置的粗加工刀具轨迹。

图1 轴颈类零件

图2 粗加工刀具轨迹

在UGCAM 程序的后置处理中，可以将刀具轨迹转换成数控机床可以识别的代码，操作人员只需要点选相应的后处理工具图标，就可根据弹出的后置处理对话框选择相应的的后处理文件，然后在输出文件栏及浏览NC 程序中输入最后的输出路径，写好文件名之后单击确认，就可以生成本次的NC 数控程序。在本次的数控程序编制完成之后，就可以对生产程序进行有效的仿真验证。

在基于软件的Vericut 数控程序仿真中，可以根据已建立的机床文件以及控制系统文件，针对发动机加工中的轴颈类零件，根据UG 编程模板中的信息，导入关于发动机加工中的相关数据，零件与毛坯的模型文件，并且导入数控程序的导入，设置好发动机零件加工的坐标系，确保编程原点与毛坯原点的重合。然后根据UG 编程模板创建刀具库文件，就可以在主对话框中的演示工具条中，选择控制仿真的状态，并通过菜单中的“信息-状态” 观察程序的运行情况，仿真加工工作的流程。

6 结论

综上所述，在航空发动机加工中应用UG 编程模板，将仿真技术应用到数控加工中，可以在UG 编程模板中选择合理的加工方式，不仅节省了航空发动机零件的加工时间，其样板中固化的参数可以自动继承，减少重复输入，同时也可以减少出错机会，提高数控编程质量，保证程序的规范化，提高航空发动机加工的技术含量，值得在实际中应用。

[1] 青春.基于UG 的数控编程及加工过程仿真[D].内蒙古工业大学，2012，18.

[2] 李笑东.数控砂带磨抛加工仿真系统研究[D].南京航空航天大学，2011，12.

[3] 季源源.基于UG 的汽轮机叶片CAD/CAM 系统开发研究[D].扬州大学，2010，14.

[4] 伍铁军.数控加工仿真关键技术研究与软件开发[D].南京航空航天大学，2011，34.

[5] 沈自林，沈庆云，范彦斌.基于UG 的叶轮产品的五坐标数控加工技术研究[J].机械设计与制造，2012，32.

[6] 董洪伟.基于标识的特征造型原型系统的研究与实现[D].南京航空航天大学，2010，24.