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(qiáng)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(jìn)行有限元分析、機(jī)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(jī)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(jī)械和電子等工業(yè)領(lǐng)域。
2、字碼標(biāo)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(biāo)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(biāo)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(jī)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、 Pro/E、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、 Pro/E四類常用軟件對字碼標(biāo)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(qiáng)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(biāo)識編程而言，編程操作靈活，易學(xué)易用，標(biāo)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(biāo)識仿真加工
圖2 MASTERCAM斜面標(biāo)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(biāo)識編程而言，編程操作簡單，標(biāo)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(biāo)識編程加工刀軌
圖4 SURFCAM曲面標(biāo)識編程加工刀軌
3.3 Pro/E：
Pro/ENGINEER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(jī)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(qiáng)大（據(jù)筆者了解目前有些公司CAD在Pro/E 中完成，然后轉(zhuǎn)入MASTERCAM或Cimatron中完成CAM加工），用Pro/E編出的NC程式，加工效率較低（筆者曾經(jīng)試圖摸索過Pro/E的 NC加工，但總覺得Pro/E應(yīng)該在CAM模塊中加強(qiáng)其功能，提供多樣性的加工方式）。參見圖5、圖6
圖5 Pro/E斜面標(biāo)識仿真加工
圖6 Pro/E斜面標(biāo)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(xì)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(jìn)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(bǔ)外，還出現(xiàn)了基于Nurbs理論的CNC插補(bǔ)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(jī)適用的NC程序（也可以通過機(jī)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(biāo)識字碼編程加工中的應(yīng)用：UG 在CAM模塊中就增加了標(biāo)識字碼加工功能，但在曲面標(biāo)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(jìn)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(biāo)識編程步驟如下：
(1)根據(jù)要求在UG里做字（字碼標(biāo)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(biāo)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(biāo)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(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)的具體情況對其數(shù)據(jù)庫進(jìn)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(biāo)識編程重新更新步驟如下：
(1) 鼠標(biāo)雙擊所要更改的文本標(biāo)識進(jìn)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(biāo)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(biāo)識NC程式在生產(chǎn)現(xiàn)場試加工，得到現(xiàn)場操機(jī)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(biāo)識字碼和模具上的標(biāo)識字碼。參見圖11、圖12
圖11 加工后的模具標(biāo)識字碼
圖12 模具上的標(biāo)識字碼
5、結(jié)束語：
Unigraphics 誕生在美國麥道飛機(jī)公司，從一開始就是飛機(jī)零件數(shù)控加工的最佳編程工具，經(jīng)歷了幾十年，與它同時代的CAD/CAM軟件（ComputerVision、 Calma、EUCLID、Intergraph、Autotrol）有不少已經(jīng)消亡了，惟有少數(shù)經(jīng)歷了長期的生產(chǎn)實踐驗證才走到了 CAD/CAM/CAE/PLM高度數(shù)據(jù)的無縫集成的頂峰。隨著加工技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，其中包含了程序的編寫日益簡單，根據(jù)各企業(yè)的實際情況選擇相應(yīng)的軟件并能熟練駕馭它（好的編程技術(shù)是與好的編程平臺分不開的，所謂欲善其事，必利其器），這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(jī)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。通過對此字碼標(biāo)識的實例編程示范和其它軟件的編程比較，充分顯示了UG4.0在各類軟件中的優(yōu)越性。由于筆者水平有限，詣在通過此實例的編程加工，將自己的使用心得分享給各位讀者，在此希望能起到的拋磚引玉作用，為中國的加工制造業(yè)做出各自的綿薄之力。