基于UG自动编程型腔类零件加工的设计Word格式.docx
《基于UG自动编程型腔类零件加工的设计Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于UG自动编程型腔类零件加工的设计Word格式.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
摘要
第一章绪论
课题的提出
UG的现状及发展
论文的主要内容
第二章型腔零件的实体造型
分析零件
零件的实体三维造型
建模
第三章基于UG自动编程的型腔零件加工
加工工艺分析
零件加工的刀具及各参数分析
创建UG加工工序
设置加工环境
设置加工方法
定义加工坐标系和安全平面
定义几何体
创建刀具
创建工序FM
创建工序CM
创建工序FC
创建精加工工序CMC
创建精加工工序FCC
第四章后处理生成程序
后处理
生成程序
第五章模拟仿真加工
第六章总结
参考文献
致谢
第一章绪论
课题的提出
UG是Unigraphics的缩写，是一个交互CAD/CAM（计算机辅助设计与计算机辅助制造）系统，UGCAM被广泛的应用在航空航天、汽车制造、家用电器等各个领域。
它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。
它在诞生之初主要基于工作站，但随着PC硬件的发展和个人用户的迅速增长，在PC上的应用取得了迅猛的增长，已经成为模具行业三维设计的一个主流应用。
本次所选课题是以模具零件为原形，进行设计、加工和编程。
通过实例来加强对UG软件的掌握。
可以更加形象的体现UG软件在设计、编程方面的强大功能。
UG的现状及发展
自从UG出现以后，在航空航天、汽车、通用机械、工业设备、医疗器械以及其它高科技应用领域的机械设计和模具加工自动化的市场上得到了广泛的应用。
多年来，UGS一直在支持美国通用汽车公司实施目前全球最大的虚拟产品开发项目，同时Unigraphics也是日本着名汽车零部件制造商DENSO公司的计算机应用标准，并在全球汽车行业得到了很大的应用，如Navistar、底特律柴油机厂、Winnebago和RobertBoschAG等。
另外，UG软件在航空领域也有很好的表现：
在美国的航空业，安装了超过10,000套UG软件；
在俄罗斯航空业，UG软件具有90%以上的市场；
在北美汽轮机市场，UG软件占80%。
UGS在喷气发动机行业也占有领先地位，拥有如Pratt&
Whitney和GE喷气发动机公司这样的知名客户。
航空业的其它客户还有：
B/E航空公司、波音公司、以色列飞机公司、英国航空公司、NorthropGrumman、伊尔飞机和Antonov。
同时，UGS公司的产品同时还遍布通用机械、医疗器械、电子、高技术以及日用消费品等行业，如：
3M、Will-Pemco、Biomet、Zimmer、飞利浦公司、吉列公司、Timex、Eureka和ArcticCat等。
进入中国以后，其在中国的业务有了很大的发展，中国已成为其远东区业务增长最快的国家。
论文的主要内容
1、对零件图形进行分析
2、零件图形的三维实体造型
3、加工工艺分析
4、零件加工的刀具及各参数分析
5、用UG进行自动编程模拟仿真加工
论文应用了三维建模、加工工艺分析、UG自动编程及仿真加工等内容。
第二章型腔零件的实体造型
分析零件
通过图形分析可知：
（1）零件涉及曲面、钻孔等造型方法
（2）零件可通过建立草图、拉伸、镜像、阵列、布尔运算等常用命令进行造型
零件的实体三维造型
（1）打开，新建建模文件“”
（2）点击新建草图1，绘制105*105的正方形（如图2-1）
图2-1
（3）将草图1拉伸高度为13的立方体（如图2-2）
图2-2
（4）在立方体表面建立草图2，绘制图形（如图2-3）
图2-3
（5）拉伸草图2，距离为6（如图2-4）
图2-4
（6）使用孔命令在中间创建孔（如图2-5）
图2-5
（7）在XZ平面创建草图3，绘制图形（如图2-6）
图2-6
（8）使用
回转命令，选择草图3、选择布尔运算中的求差（如图2-7）
图2-7
第三章基于UG自动编程的型腔零件加工
加工工艺分析
（1）为了保证加工精度，所以在三轴数控铣床上一次装夹完成，采用四边分中进行对刀。
（2）该零件包括曲面、孔、型腔等结构，形状比较复杂，但是工序相对容易，表面质量和精度要求不高，所以综合考虑，工序安排比较关键。
（3）为了保证加工精度和表面质量，分析采用一次装夹加工完成，按照先主后次、先近后远、先里后外、先粗加工后精加工的原则依次划分工序加工
（4）选择105mm*105mm*20mm的方型毛坯料，材质为45#钢。
（5）在加工时先加工外轮廓和孔，最后加工曲面。
零件加工的刀具及各参数分析
合理选择切削用量的原则是：
粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；
半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。
具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。
具体要考虑以下几个因素：
切削深度ap。
在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，ap就等于加工余量，这是提高生产率的一个有效措施。
为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，一般应留一定的余量进行精加工。
数控机床的精加工余量可略小于普通机床。
切削宽度L。
一般L与刀具直径d成正比，与切削深度成反比。
经济型数控机床的加工过程中，一般L的取值范围为：
L=～d。
切削速度V。
提高V也是提高生产率的一个措施，但v与刀具耐用度的关系比较密切。
随着v的增大，刀具耐用度急剧下降，故v的选择主要取决于刀具耐用度。
主轴转速n（r/min）。
主轴转速一般根据切削速度v来选定。
计算公式为：
V=pnd/1000。
数控机床的控制面板上一般备有主轴转速修调（倍率）开关，可在加工过程中对主轴转速进行整倍数调整。
主要根据允许的切削速度Vc（m/min）选取：
n=其中Vc-切削速度，D-工件或刀具的直径（mm）
根据切削原理可知，切削速度的高低主要取决于被加工零件的精度、材料、刀具的材料和刀具耐用度等因素。
综合以上的分析，确定了零件的加工顺序、刀具规格和必要的参数，如表
表加工操作顺序和刀具规格
工序
名称
加工类型
刀具
直径
转角
半径
主轴
速度
进给
步长
深度
FM
平面
平面铣
D16
16
—
500
200
1
CM
开粗
型腔铣
D8
8
FC
曲面粗铣
固定轮廓铣
R5
5
CMC
侧壁
精铣
800
2
FCC
曲面精铣
创建UG加工工序
设置加工环境
打开零件图，单击开始图标，选择“加工”选项，如图3-1设置加工环境。
图3-1
设置加工方法
进入加工方法视图（如图3-2），将MILL_ROUGH设置为其余都设置为0。
（如图3-3）
图3-2
图3-3
定义加工坐标系和安全平面
（1）单击几何视图图标，进入几何视图（如图3-4）
图3-4
（2）双击MCS_MILL然后将坐标系移动至工件表面。
（如图3-5）
图3-5
（3）点击自动平面，切换成平面，选择工件顶面，输入30。
（如图3-6）
图3-6
定义几何体
（1）双击WORKPIECE，弹出工件对话框（如图3-7）
图3-7
（2）点击，选择三维图形点击确认。
（如图3-8）
图3-8
（3）点击，选择包容块，然后在ZM+内输入1，点击确定。
（如图3-9）
图3-9
创建刀具
单击创建刀具，弹出刀具选项框，选择刀具点击确认，之后弹出刀具参数框，设置后点击确定。
（如图3-10、3-11）
重复上述步骤，分别创建D16、D8的平铣刀和D5R5的球头刀。
图3-10图3-11
创建工序FM
点击创建工序图标，弹出对话框选择mill_planar点击第三个面铣图标，设置（如图3-12）所示，点击确定弹出对话框。
（如图3-13）
图3-12图3-13
点击
选择工件表面，方法选择METHOD，切削模式选择往复，每刀深度设置为1。
设置切削参数（如图3-14）点击确定。
图3-14
设置好以上参数后点击
设置移动切削（如图3-15）之后点击确定。
设置主轴转速和切削用量（如图3-16）点击确定。
图3-15图3-16
点击图3-13中的
生成刀具轨迹（如图3-17），点击图3-13中的可以进入加工仿真界面（如图3-18）点击确定完成工序的创建。
图3-17图3-18
创建工序CM
点击创建工序图标选择millc_cintour然后点第一个型腔铣图标刀具选择D8，方法选择MILL_ROUGH（如图3-19点击确定。
之后设置切削模式和每刀深度（如图3-20）。
图3-19图3-20
设置切削参数里的空间范围:
处理中的工件选择使用3D（如图3-21）
图3-21
设置非移动切削（如图3-22）
图3-22
设置主轴转速和切削用量（如图3-23）点击确定，最后点击
生成刀具轨迹点击确定完成工序的创建。
图3-23
创建工序FC
点击创建工序图标选择固定轮廓铣图标，刀具选择R5方法选择MILL_ROUGH（如图3-24）点击确定进入对话框如图（3-25）
图3-24图3-25
点击
选择曲面（如图3-26）点击确定。
驱动方法选择区域铣削，点击设置驱动方法参数（如图3-27）
图3-26图3-27
处理中的工件选择使用3D（如图3-27）点击确定，点击
设置主轴转速和切削用量（如图3-28）点击确定，最后点击图3-25中的
图3-27图3-28
创建精加工工序CMC
点击几何视图里的工序CAVITY_MILL进行复制在他下面粘贴（如图3-29）
图3-29
然再点击粘贴的CAVITY_MILL_COPY弹出对话框（如图3-30）刀轨设置里的方法改成MILL_FINISH，切削模式改成轮廓加工，每刀最大深度为2（如图3-30）
图3-30
修改主轴转速和切削用量（如图3-31）点击确定，最后点击图3-30中的
生成刀具轨迹点击确定完成工
图3-31
创建精加工工序FCC
点击几何视图里的工序FIXED_CONTOUR进行复制在他下面粘贴（如图3-33）
图3-33
然后再点击粘贴的FIXED_CONTOUR_COPY弹出对话框（如图3-34），刀轨设置里的方法改成MILL_FINISH
图3-34
然后点击修改驱动方法参数（如图3-35）点击修改主轴转速和切削用量（如图3-36）点击确定，最后点击图3-34中的
图3-35图3-36
第四章后处理生成程序
后处理
依次在工序上右键，选择后处理（如图4-1）弹出对话框，在其中选择后处理文件，（如图4-2）。
这里选择已经编辑设置好的WIRE_EDM_4_AXIS系统后处理文件，指定存放位置，确认输出，生成G代码，至此，加工完成。
（如图4-2）。
图4-1图4-2
生成程序
由于程序太多在此只截取部分程序（如图4-3）
图4-3
第五章模拟仿真加工
图5-1为模拟仿真加工出的工件
图5-1
第六章总结
通过对型腔类零件的设计与加工研究，我对大学中所学习的专业课有了一个框架式的回忆，尤其对数控加工与工艺设计方面有了一定的掌握。
同时对于UG软件的加工与建模模块有了一定的熟悉，认识到当前的数控加工编程更加倾向于计算机辅助制造的方向发展，正是通过该课题的研究，体会到了CAM技术的灵活性与效率性。
使用UG软件进行数控编程时，首先要记住UG数控编程的操作流程；
对于型腔铣削加工难点是操作参数中几何体和切削层的设定操作几何体时，要根据零件的几何形状选择必需设定的几何体进行切削区域的定义；
设定切削层时，要与操作几何体相结合，根据零部件的几何形状设置内容要前后一致，有些参数可以采用系统自动生成的默认值。
用UG软件能够快速地进行零件的实体建模，模拟零件的加工，代替人完成复杂的坐标计算和编程工作；
它可以解决许多手工编程无法完成的零件编程；
通过模拟加工，可以优化加工轨迹，缩短了产品设计和制造周期，提高了产品质量。
参考文献
[1]张安鹏.UG数控加工技术与案例应用.北京航空航天大学出版社,2008
[2]钟日铭.UGNX8中文版基础教程.人民邮电出版社,2009
[3]陈伟珍.机械制造基础.人民邮电出版社,2008
[4]宋育红.机械设计基础.北京理工大学出版社,2003
[5]王隆太.机械CAD/CAM技术.北京：
机械工业出版社,2001
[6]庞恩泉.CAD/CAM数控编程技术一体化教程.济南：
山东大学出版社,2009
[7]范青.数控加工编程与操作.镇江：
江苏大学出版社,
[8]袁锋.CAD/CAM技术应用UG.北京：
机械工业出版社,
[9]罗春阳.UGNX数控造型与编程.北京：
中国劳动社会保障出版社,2015
[10]苏伟.零件的数控铣削加工.北京：
机械工业出版社,
[11]李明.型腔类零件在UG_NX中的设计与加工研究[J].2010
[12]于辉.数控铣削加工讲座第三讲数控铣削刀具与选用[J].2010
[13]余英良.轮廓、型腔的铣削加工[J].2008
[14]李斌.毕业设计之（基于UG下的型腔零件数控仿形加工）[J].2003
[15]李小力.基于UG的数控编程及加工自动化的研究[J].2008
[16]李艳霞.基于UG的型腔铣削数控编程的应用技巧[J].2010
致谢
这篇论文是在导师老师的精心指导下完成的。
在大学学习期间，我得到了老师各方面的关心和照顾.，老师们对我们倾囊相授，才使我们在踏出大学校园之前有了丰富的文化知识，在此，我谨向导师表示衷心的感谢并致以崇高的敬意！
对于书中引用资料的作者在此表示衷心的感谢！
在学习期间，一直得到了父母、家人在各方面的关怀和照顾，正是他们在千里之外的鼓励与支持，才使我得以顺利地完成学业，在此向一直支持我的父母和家人表示深深的感谢!
升级会员 