侯江兰
（新疆天业集团三期化工筹建处，新疆石河子， 832000）
摘要：利用3D-MAX提供人像曲面模型，在UG软件中进行处理和加工，介绍UG软件强大的数据转换功能，丰富的加工策略和强大的曲面加工能力。
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关键词 ：UG，加工工艺，后处理，刀路
作者简介：侯江兰（1979～），女，本科，从事机电工程及其自动化。
1.引言
UG(Unigraphics)是当今世界最先进、面向先进制造行业、紧密集成的CAD/CAE/CAM(计算机辅助设计/辅助工程/辅助制造)软件系统它提供了从产品设计、分析、仿真到数控程序生成等一整套解决方案。本文介绍了非工程软件3D-MAX的人像模型在UG软件处理和加工过程。
2.对人像模型的加工前的处理
如图1所示为由3DMAX的stl文件格式导入UG软件的人头部模型，模型的类型为faceted Body。由于模型类型，模型也没有任何参数，UG中绝大部分建模和编辑命令多对他无法操作，只有采用间接的方法去操作它。首先将模型面部调整到较好的视觉角度，调整坐标系，做一个120mm×160mm长方形，通过Edit-transform-scale和translate命令将模型调整到合适的大小并移动到长方形中，然后对长方形进行extrude操作，将人头部模型中除像部包裹在六方体中，见图2，这样人像的加工模型就建立起来了，为了在加工模块里便于操作，通过对此模型以stl文件格式进行导出导入，使人像模型和六方模型如何融合为一体，都变为faceted Body类型。
3.利用UG加工模块进行模型加工
为了保证人像模型加工质量和效果，加工的材料选用航空锻铝，选用的机床为高速轻载机床DMU-80T,主轴转速最高可达30000r/min。
3.1 数控加工工艺设计
根据人像模型的尺寸，选择120mm×160mm×70mm毛胚。根据人像模型轮廓特点和材料特点，加工工序分为四个工序：粗加工 、半精加工、精加工、和清根加工。
3.2 刀具选用和切削参数的确定
为了保证加工的质量和加工效果，刀具全部选用肯那硬质合金涂层刀具，粗加工选用φ10mm四刃立铣刀，切削速度为80m/min,主轴转速n=2500r/min，切削进给速度为200mm/min。半精加工选用φ5mm四刃球头铣刀，主轴转速n=5000r/min，切削进给速度为600mm/min。精加工选用φ2mm四刃球头铣刀,主轴转速n=12000r/min，切削进给速度为1000mm/min。清根加工选用φ1mm四刃立铣刀，切,主轴转速n=24000r/min，切削进给速度为1000mm/min。
3.3 数控加工编程
3.3.1 编程准备
用U G 软件对人像模型编程需要作几项准备工作:首先，将几何体WORKPIECE项毛坯设为120mrn×160rnrn×70mrn的方料，MCS加工坐标系设在矩形体的上表面左下角；其次，为提高编程的效率，需预先对模型的像部做驱动面面，在具体编程时候就可以利用UG的强大分类选择功能对指定的面进行特定选择，极大地提高了编程操作的效率和加工时间，降低了劳动强度。
3.3.2 曲面加工编程
(1)粗加工 整体粗加工粗加工的目的在于尽可能快地有效切除多余材料。采用型腔铣cavity Mill方式进行粗加工，选择φ10mm四刃立铣刀。粗加工采取高切削速度、高进给速度和小切削量的策略，尽可能地保持刀具负荷的稳定，减少任何切削方向的突然变化，保持最大和稳定的切削速度。 型腔铣削方式随工件模式而定，每刀切深设0.5mm。选择层优先，顺铣。部件加工余量设为0.3mm，内外公差设为0.03mm。在连接方式中选择优化方式、打开刀路方式，减少空行程，见图4。
(2)半精加工选择φ5mm四刃球头铣刀，采用FIXED_CONTOUR加工方式半精加工，FIXED_CONTOUR加工方式主要是对驱动面进行操作，非常适合对Faceted Body模型加工编程，以平行方式走刀，切削类型选择ZIG_ ZAG，以减少抬刀次数，走刀间距是通过stepover的值来控制，值越大走刀越密集，半精加工stepover的值定为100，模型内外公差设为0.03mm，加工余量设为0。图5半精加工横向刀路轨迹，通过对刀路观察，在模型的陡峭处切屑不好，所以增加了对工件的纵向刀路见图6，对驱动面对切削方向选择就可实现。
(3)精加工精加工仍然采用FIXED_CONTOUR加工方式，选择φ2mm四刃球头铣刀，采用stepover的值定为300，以更加密集刀路对模型进行加工，加工余量设为0，内外公差设为0.001mm。
(4)清根加工清根加工采用Flowcut_smooth加工方式，采用φ1mm球头铣刀, 选择面部的眼、口、鼻为加工区域，加工余量设为0，内外公差设为0.001mm，得到的加工轨迹见图7。
3.3.3 仿真加工
刀路程序编制完成后，对全部程序进行仿真加工，检查程序有无过切现象，如图8仿真加工结果显示，所有程序无过切现象。
3.4 实际加工
刀路程序经后处理后生成G代码的加工程序，传入数控机床进行实际加工，经加工验证，人像轮廓和细节形状清晰，加工表面光洁度高，而且切削效率较高。
4.结论
利用3D-Max动画模型，通过UG软件处理和数控编程，完成了动画模型复杂人像模型的加工过程，展现了UG软件强大的数据转换和曲面加工及后处理过程。本文仅从数控加工的角度出发，对基于UG的数控加工技术与经验进行了总结和归纳。
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参考文献
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