以一個復雜曲面殼體零件的加工為例，論述了UG 的CAD/CAM 功能模塊在其中的應用過程和方法，利用UG 的建模模塊對零件進行曲面造型設計和三維建模; 經工藝分析后制定加工工藝路線，設計了輔助夾具; 使用UG 的CAM 功能模塊，對加工零件進行合理的加工參數設置、刀路規劃及編輯，從而生成各部位加工的優化刀具軌跡; 定制所用數控機床的后處理器，并由UG 后處理生成NC 代碼; 將經過仿真檢驗的NC代碼傳入數控機床加工出實體零件，加工完成的零件具有高的精度和表面質量。UG 軟件高度集成的CAD/CAM 功能，在曲面殼體零件加工中充分發揮了優勢，降低了編程難度，并大大減少了編程出錯率，提高了編程的效率，從而保證了數控加工的質量和效率，可為同類零件的數控加工提供參考。

　　UG( Unigraphics) 是美國UGS 公司推出的面向制造行業的交互式CAD/CAE /CAM 高端軟件，具有強大的實體造型、裝配、工程圖生成和數控加工等功能。作為一款非常優秀的CAD/CAM 軟件，UG 被越來越廣泛地應用于機械制造、航空航天、汽車、船舶和電子設計等領域。一些具有復雜空間曲面的零件，在設計造型、數控編程與加工上都有相當的難度和復雜性，選擇CAD 和CAM 功能都非常強大且高度集成的UG 軟件可實現方便、高效、高精度的數控加工。筆者以一個復雜曲面殼體零件的設計制造為例，介紹UG 的CAD/CAM 模塊在其中的應用過程和方法，旨在為其他同類零件的數控加工提供參考。

1、CAD 建模分析

　　1.1、UG 的建模功能與方法

　　所有數控加工都由CAD 建模開始。UG 建模所用的模塊是UG - MODELING。

　　UG - CAD 的建模方法主要有實體建模、線框建模和自由曲面建模3 種。選擇何種建模方法，要依加工對象的特點而定。

　　1.2、零件特點與建模方法的選擇

　　需要設計一個玩具汽車模型的外殼，采用鋁合金材料，在3 軸立式數控銑床上試制完成，并與已有的遙控玩具汽車車芯裝配，形成能正常遙控行駛的1∶ 24 的玩具汽車模型。由于零件表面主要由曲面構成，內部又包含一些孔、槽結構特征，因此需綜合利用UG 的曲面建模和實體建模技術進行設計造型。

　　實體建模主要包括顯式建模、參數化建模、基于約束建模和復合建模4 種具體建模方法，其中復合建模法是顯式建模、參數化建模和基于約束建模3 種建模技術的發展與選擇性組合。零件建模時，筆者選擇復合建模法。

　　1.3、零件的實際建模過程與技巧

　　該零件的設計過程大致如圖1 所示。在模型建立之前，首先確定零件的主要特征及建立特征的先后順序。根據零件的主要特征建立特征曲線，并通過適當的掃略、拉伸、橋接等操作建立零件的主要特征曲面。再利用一些曲面編輯工具，進行修剪、延伸、倒圓、鏡像、縫合等操作形成完整的曲面造型。該零件外表面設計時既要考慮曲面造型流暢、美觀，還應考慮其需適于3 軸數控銑床加工，將曲面片體加厚成實體( 殼體) ，厚度為1. 8 mm，再利用一些實體建模和編輯工具完成各細節特征和內表面結構特征的建模。

圖1 零件建模主要過程

　　建模中，零件外表曲面的構建非常關鍵，重點和難點是保證曲面的光順性。先構造特征曲線，對曲線進行光順檢查，調整不光順的曲線或去掉其“壞點”，再利用“smooth”功能獲得光順的曲線。同樣，對生成的曲面也要進行光順檢驗，對光順性差的曲面，可運用UG 的分析功能并結合實際經驗來修正曲面的生成曲線，以實現曲面光順。另外，為方便后續數控編程，需構建一個包容零件并留有適當余量的長方體毛坯模型如圖2 所示。

圖2 所設計的零件與毛坯

4、結論

　　利用UG 軟件強大的三維CAD 功能，既可方便地進行復雜曲面殼體零件的造型及結構設計，還可將加工需用的輔助夾具等與零件進行相關設計，使工藝設計變得靈活高效。在軟件的CAM 模塊中，一方面通過引用曲面零件的三維整體造型，將干涉面、輔助面、刀具軌跡限制區域等一次全部設計完成，從而方便地生成正確的刀具軌跡; 另一方面，通過合理的CAM 編程與造型策略優化刀具軌跡，保證零件的加工質量，提高編程的效率和質量。