放大镜型腔零件加工自动编程CAM.docx

1、放大镜型腔零件加工自动编程CAM南通航运职业技术学院机电系模块化课程项目研究报告课程名称： 模具CAD/CAM 项目名称： 放大镜型腔零件加工自动编程 班 级： 机制3072 姓 名： 徐亚东 学号 133071235 成 绩： 教师签名： 目录一. 项目背景 2二. 项目培训内容 6三. 项目训练研究方法与思路 61.建立放大镜型腔加工主模型 62.创建毛坯 73.初始化加工环境 74.创建加工几何 75.创建刀具 86.创建操作 117.验证刀轨 208.碰撞检查 209.输出车间工艺文件 2010.后处理，输出NC程序 20四. 项目成果 20五. 结束语 21一. 项目背景CAD/CA

2、M技术是制造工程技术与计算机技术紧密结合、相互渗透而发展起来的一项综合性应用技术，具有知识密集、学科交叉、综合性强、应用范围广等特点。CAD/CAM技术是先进制造技术的重要组成部分，它的发展和应用使传统的产品设计、制造内容和工作方式等都发生了根本性的变化，是提高产品与工程设计水平、降低消耗、缩短产品开发与工程建设周期、大幅度提高劳动生产率的重要手段，是提高研究与开发能力、提高创新能力和管理水平、增强市场竞争力和参与国际竞争的必要条件。目前CADCAM技术已具备零件三维造型、装配造型、工程分析、自动加工编程、优化设计等功能，它彻底改变了传统的产品设计与制造的模式，为制造业信息化提供基本的、原始的

3、数字化信息。随着计算机应用的普及，CAD/CAM已经在机械、电子、自动化等许多领域得到了广泛应用。同样，CAD/CAM的这种应用也对从业人员提出了新的要求，掌握CAD/CAM软件已经成为其必备的职业技能。随着人才流动性的增强，拥有一定的CAD/CAM软件技能已经成为很多人求职、就业和提升自我的便捷途径。这类读者往往由于某种自身需要，从内心感觉到知识技能对于个人工作岗位和收入的影响。他们的求知目的相当明确，刻苦认真，愿意从零开始，埋头苦读，掌握新的技术。这些读者有一个共同的特点，那就是一方面希望能够比较系统地、轻松地学习软件，同时又希望能够面向应用，自己动手，解决一些工作上常见的专业技术问题。经

4、过对图书市场的认真调研和分析，我们认为这套“一册通”可以满足读者的需求。UG NX是集CAD/CAE/CAM于一体的三维参数化软件，涵盖了产品设计、工程分析和加工制造等功能，广泛应用于航空、航天、汽车、造船、通用机械和电子等工业领域。通过其虚拟产品开发（VPD）的理念提供多级化的、集成的、企业级的包括软件产品与服务在内的完整的CAD解决方案。UG NX5.0系统提供了一个基于过程的产品设计制造环境，使产品从实体造型、模具设计到数控加工真正实现了数据的无缝集成，优化了企业的产品开发流程。UG不仅具有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配和产生工程图等设计功能，而且在设计过程中可进行有限元分析、机构运

5、动分析、动力学分析和仿真模拟，提高了设计的可靠性。另外，它所提供的二次开发语言UG/OPEN GRIP、UG/OPEN API简单易学，实现功能多，便于用户开发专用CAD系统。 Unigraphics NX/CAM数控铣削加工编程 Unigrahics NX/CAM有以下重要组成部分：三维建模、刀具轨迹设计、刀具轨迹编辑修改、加工仿真、后置处理、数控编程模板、切削参数库设计和二次开发功能接口等。 1. 数控编程模板 使用数控编程模板有利于利用已有的经验和专家知识，达到企业内部资源共享的目的。系统提供了加工程式模板、刀具模板、加工对象模板和刀具轨迹模板。在模板中不断注入数控编程员、加工工艺师和技

6、术工人等的知识、经验和习惯，建立起规范的数控加工工艺过程，为强化企业生产管理、提高产品的加工效率和质量打下良好的工艺技术基础。CAM系统创建用户自己的模板可以将预先的加工顺序、工艺参数和切削参数设置好。针对相似的零件加工对象，应用模板可以大幅度提供数控编程的效率和质量，尤其是在模具行业对形似的成组零件的加工。例如，在制造模具时将加工凸模和凹模时的最佳工艺过程定义为加工模板，在加工新的产品对象时，只需调用模板文件，选择所需的几何体，并起动这个流程即可。用户通过加工向导非常容易地从模板中获得专家级的制造过程指导。通过向导，预先定义的模板可以被激活，并通过简单的交互快速生成数控加工刀具轨迹。 2.

7、刀具轨迹的生成 系统提供了钻孔循环、攻丝和镗孔等点位加工编程模块，具有多种轮廓加工、等高环切、行切以及岛屿加工平面铣削等编程功能。其提供的35坐标复杂曲面的固定轴与变轴加工编程功能，可以任意控制刀具轴的矢量方向，具有曲面轮廓、等高分层、参数线加工、曲面流线、陡斜面和曲面清根等多种刀具轨迹控制方式。 3. 刀具轴的导动方式 空间曲面轴加工涉及的内容比较多，尤其是五轴加工时更明显。进行五轴加工时，涉及加工导动曲面、干涉面、轨迹限制区域、进退刀及刀轴矢量控制等关键技术。四轴五轴加工的关键技术之一是理解刀具轴的矢量(刀具轴的轴线矢量)在空间的变化。刀具轴的矢量变化是通过摆动工作台或主轴的摆动来实现的。

8、对于矢量不发生变化的固定轴铣削场合，一般用三轴铣削即可加工出产品。五轴加工关键就是通过控制刀具轴矢量在空间位置的不断变化或使刀具轴的矢量与机床原始坐标系构成空间某个角度，利用铣刀的侧刃或底刃切削加工来完成。刀具轴的矢量变化控制一般有如图3所示的几种方式。 4. 刀具轨迹的编辑修改 该模块可在图形方式下观测刀具沿轨迹运动的情况并进行图形化修改，具有刀位文件复制、编辑和修改，定义刀具、机床和切削参数数据库等功能（如对刀具轨迹进行延伸、缩短或修改等），可按用户需求进行灵活的用户化修改和剪裁等。 5. 加工仿真 切削仿真模块UG/Vericut是集成在UG软件中的第三方模块，它采用人机交互方式模拟、检

9、验和显示NC加工程序，是一种方便的验证数控程序的方法。由于省去了试切样件的步骤，可节省机床调试时间，减少刀具磨损和机床清理工作。通过定义被切零件的毛坯形状，调用NC刀位文件数据，就可检验由NC生成的刀具路径的正确性。UG/Vericut可以显示出加工后并着色的零件模型，用户可以容易地检查出不正确的加工情况。作为检验的另一部分，该模块还能计算出加工后零件的体积和毛坯的切除量，因此就容易确定原材料的损失。Vericut提供了许多功能，其中有对毛坯尺寸、位置和方位的完全图形显示，可模拟25轴联动的铣削和钻削加工。 6. 后置处理 后置处理最重要的是将CAM软件生成的刀位轨迹转化为适合数控系统加工的N

10、C程序，通过读取刀位文件，根据机床运动结构及控制指令格式，进行坐标运动变换和指令格式转换。通用后置处理程序是在标准的刀位轨迹以及通用的CNC系统的运动配置及控制指令的基础上进行处理。它包含机床坐标运动变换、非线性运动误差校验、进给速度校验、数控程序格式变换及数控程序输出等方面的内容。只有采用正确的后置处理系统才能将刀位轨迹输出为相应数控系统的机床能正确进行加工的数控程序，因此，编制正确的后置处理系统模板是数控编程与加工的前提条件之一。7. 切削参数库设计 使用系统库可以得到机床、刀具及其材料、零件材料、切削工艺方法、主轴转速及进给速度的数据，定义标准化刀具库、加工工艺参数样板库，使粗加工、半精

11、加工、精加工等操作常用参数标准化，以减少使用培训时间并优化加工工艺，提供储存刀具及切削参数和标准刀具指令数据库。用户通过修改库中的数据，使其满足本企业的需要。 8. CAM二次开发功能接口 使用系统提供了二次开发接口，用户可以C语言，利用VisualC+为集成开发环境，开发专业的数控编程功能程序，以进一步提高编程的效率和简化操作。其提供的C语言头函数位于UG OPEN目录下，包括Uf_cam.h、Uf_camgeom.h、Uf_cam_planes.h等头文件。 UnigrahpicsNX/CAM数控编程流程 Unigraphics NX/CAM用于产品零件的数控加工，其流程一般如下。 首先是

12、调用产品零件加载毛坯，调用系统的模板或用户自定义的模板；然后分别创建加工的程式，定义工序加工的对象，设计刀具，定义加工的方式并生成该相应的加工程式；用户依据加工程式的内容，如加工对象的具体内容、刀具的导动方式、切削步距、主轴转速、进给量、切削角度、进退刀点、干涉面及安全平面等详细内容来确立刀具轨迹的生成方式；仿真加工后对刀具轨迹进行相应的编辑修改、拷贝等；待所有的刀具轨迹设计合格后，进行后处理生成相应数控系统的加工代码进行DNC传输与数控加工。Unigraphics NX/CAM系统提供了多种加工对象的定义方式，刀具轴的导动方式和刀具轨迹的多样化设计。二. 项目培训内容放大镜型腔零件加工自动编

13、程三. 项目训练研究方法与思路1. 建立放大镜型腔加工主模型启动UG。建立CAM放大镜型腔加工主模型文件，文件名CAMprt 。单击应用装配命令，进入装配模块。单击装配组件添加已存的命令，出现选择部件对话框，单击选择部件按钮，将cavity.prt 文件添加进来，点击确定按钮，出现选择对话框，单击取消按钮取消对话框。调整工件坐标系的相对位置，使ZC轴向上。2. 创建毛坯单击应用建模命令。单击长方体按钮，完成毛坯的创建。3. 初始化加工环境单击应用加工命令出现加工环境初始化对话框，分别选择cam_general和mill_contour，单击初始化按钮，使加工环境初始化。如图a4. 创建加工几何

14、(1) 创建加工坐标系 在操作导航器工具条图b，单击第四个按钮，切换到几何视图。 单击屏幕右侧的资源工具条调整坐标系的相对位置，使得MCS与工作坐标系重合。(2) 创建WORKPIECE 在图c中双击WORKPIECE，打开图d所示的对话框。选择最上方第一个按钮，单击选择按钮，选择放大镜型腔模型，单击确定确认。 设置毛坯材料，选择硬度为275325的合金，单击确定确认，选择图d所示的对话框最上方第二个按钮，单击选择按钮，选择新建立的毛坯块，使毛坯材料与工件材料相同。 图b 图a5. 创建刀具根据放大镜型腔零件孔的尺寸大小分别创建以下刀具2.5m m中心钻，11.8mm、5.8mm的钻头，6mm

15、、12mm的铰刀，3mm平底铣刀、3mm带R0.5圆角铣刀，10mm、3mm的球刀。创建方法如下：在图b所示的操作导航器工具条中，选择刀具按钮，切换到刀具视图。在加工创建对话框中如图e，单击创建刀具按钮，打开创建刀具对话框如图f，设置所要创建刀具的类型和刀具参数如图g，创建完毕后点击确定确认。完成刀具创建后，单击资源工具条上的按钮，将所有已创建的刀具显示出来。如图h 如图e 如图f 如图g如图h6. 创建操作(1) 创建加工6mm、12mm的中心孔在加工创建工具条上，单击创建操作图标，设置如图i所示的操作参数，单击应用按钮，打开如图j所示的对话框。在图j中，选择图标，单击选择按钮，分别选择12

16、mm及两个6mm孔边，单击确定按钮，返回到图j单击图标，选择放大镜模型上表面，单击确定按钮确认。在图j中，单击标准钻下拉列表框，设置循环组，使用默认参数1，单击确定，继续设置循环参数对话框，深度0，刀尖深度8，点击确定，返回图j所示的对话框。在图j中，设置切削用量参数，从表格中获取，单击确定确认。单击图k中的图标，生成刀轨，最后点击确定确认。 如图i 图j (2) 创建钻削11.8mm孔，铰削12mm孔，钻削5.8mm孔，铰削6mm孔。其加工操作与(1)中相似，只需修改相应特定的参数即可。(3) 创建放大镜型腔粗铣操作 单击加工创建工具条，单击创建按钮，设置如图l所示操作参数。 单击应用按钮，

17、打开如图m所示的CAVITY_MILL对话框。 打开切削范围及切削深度设置对话框，设置如图n所示参数，单击确定确认。 单击Method按钮，打开Engage对话框，选择Transer Method 为Clearance Plane，其余参数使用默认值，单击确定按钮确认。 单击Cutting按钮，打开切削参数设置对话框，设置如图o、p和q所示的切削参数，其余参数使用默认值，单击确定按钮确认。 单击避让按钮，在弹出的对话框中，单击空白平面，单击Specify按钮，设置如图r的参数。 单击进给率按钮，打开切削用量设置对话框，单击从表格中获取，其余参数使用默认值，单击确定按钮确认。 单击图k中的图标，

18、生成刀轨，最后点击确定确认。 图l 图n图m图o图p图q(4) 创建放大镜型腔半精铣操作加工操作与(3)相似(5) 创建放大镜型腔精铣操作加工操作与(3)相似，参数设置如图s、图t、图u 图s 图u 图t(6) 创建浇道加工操作 单击应用建模命令 单击放大镜型腔Cavity，使其成为工作部件。 绘制如下图V所示图V 单击插入曲面边界曲面命令，选择图V所示的封闭边界，单击确定按钮确认。 更新放大镜型腔加工主模型。 单击应用加工命令，在弹出的对话框中，单击确定按钮。 创建浇道精加工操作，选择放大镜型腔及图V中建立的片体，单击确定按钮确认。主轴转速改为1200，其余操作与放大镜型腔精铣操作相似。(7

19、) 创建镜面倒圆面精加工操作。 在图k所示的加工创建工具条上，单击按钮，打开创建操作对话框并设置如图w所示的操作参数。 单击应用按钮，打开如图x所示的对话框。 选择图标，单击选择按钮，分别选择放大镜镜面的两个倒圆面，单击确定按钮确认。 单击按钮，打开驱动参数设置对话框，设置驱动参数，单击确定按钮确定。其余参数设定方法与放大镜型腔精铣操作相似。(8) 创建浇口加工操作 在图k所示的加工创建工具条上，单击按钮，打开创建操作对话框并设置如图y所示的操作参数。 单击应用按钮，打开如图z所示的对话框，设置其加工参数。 选择图标，单击选择按钮，分别选择图示中的两个浇口平面，单击确定按钮确认。 其余参数设定

20、方法与放大镜型腔精铣操作相似。 图w 图x 图y 图z 7 .验证刀轨 打开操作导航器对话框，使其切换到程序视图。 单击资源工具条上的图标，将显示所有已创建的操作。 选择程序，打开验证刀轨对话框，开始验证，并注意观察验证过程中是否有过切现象，如有，应记住出现的位置，并及时修改相应操作。8. 碰撞检查9. 输出车间工艺文件10. 后处理，输出NC程序四. 项目成果五. 结束语时光匆匆，转眼间4个星期已经过去了，想想自己在这四个星期里的确学习了不少东西，了解到UG软件在型腔零件制造方面的强大，也希望自己今后能够有更多的机会去进一步的学习和了解UG软件，中国是制造业大国，但中国在制造业里需要的还是人才，自己也会不断的去努力的。谢谢这4个星期里的曹老师，他不厌其烦的给我们讲课，老师，谢谢您！