数控技术专业精品毕业论文ug在电器底座型腔编程中的应用

摘 要随着现代科学技术的发展，以数控技术为核心的现代制造技术正逐渐取代传统的机械制造技术。而作为数控技术的重点数控编程也发辉出越来越重要的作用。根据数控技术的发展方向数控编程技术正向高速化、高智能化发展，三维软件在数控技术中得到了广泛的应用。本文以遥控板底座型腔为实例，采用UGNX4作为设计软件，采用文字和图形相结合的形式，详细介绍了零件的设计及编程过程和UG 软件的特点及基本应用，在编写方式上强调通俗易懂、由浅入深并将各部分内容系统的规划的各个章节中。从不同方面去剖析UG在各模块中的应用。让读者清楚明白地了解UG的产品设计功能及相关的数控编程及加工。本文以UG在电器底座型腔编程中的应用为主线，了解UG在三维建模、编程、仿真方面的应用。以强化应用为重点，以培养从实际工作的基础能力和基础技能为目的，并尽量反映数控加工领域的新知识、新技术和新动向。本文共五章，第一章主要介绍数控技术的发展现状、CAD/CAM技术及UG的基础知识；第二章组要介绍UG在模具三维图形绘制中的应用，包括如何在UG的注塑模向导模块生成凸模和凹模；第三章主要介绍数控加工工艺分析及数控编程的基础知识；第四章主要介绍UG模具加工程序编制中的应用；第五章主要介绍数控程序的后处理及仿真加工。【关键词】数控技术；UG应用；结构 AbstractWith the development of modern science and technology, numerical control technology as the core of modern manufacturing technology is gradually replacing the traditional mechanical manufacturing technology. As the focus of NC programming CNC technology, also made out of an increasingly important role in FAI. Under the direction of development of numerical control technology toward high-speed CNC programming techniques, the development of high intelligence, three-dimensional software in CNC technology has been widely used.In this paper, base of the cavity remote control as an example, using UGNX4 as a design software, using a combination of text and graphic form, detailed design and programming of parts UG software process and the characteristics and basic applications, stressed in the preparation of popular easy way to understand, progressive approach to the various elements of the system and the planning of the various sections. UG from different aspects to the analysis of the application of the various modules. Let the reader clear understanding of the UGs product design features and the associated NC programming and processing. In this paper, UG base of the cavity in the electrical programming of the main line to learn about UG in three-dimensional modeling, programming, simulation, applications. To strengthen the application of focus in order to cultivate the actual basis of the work capacity and basic skills for the purpose of, and as far as possible to reflect new knowledge in the field of CNC machining, new technology and new trends.This total of five chapters, the first chapter introduces the development status of numerical control technology, CAD / CAM technology and basic knowledge of UG; second chapter in the mold UG group would like to introduce three-dimensional graphics rendering application, including how to guide the injection mold in the UG module generate punch and die; third chapter introduces the CNC Machining process analysis and NC programming basics; fourth chapter focuses on programming UG mold in the application; fifth chapter focuses on NC program processing of post-processing and simulation.【Keywords】CNC technology; UG applications; Structure目 录第一章 引言81.1CAD/CAM技术与UG基础81.1.1 CAD/CAM概念81.1.2 UG概述91.1.3 UG应用与特点91.2 数控加工技术101.2.1 数控技术及装备发展10第二章 UG在产品设计中的应用122.1 绘制实体122.1.1 建立新文件122.1.2 建立模型132.2创建型腔152.2.1 项目初始化152.2.2 设置工件尺寸172.2.3 分型17第三章 数控加工工艺分析213.1 工艺分析213.1.1 数控加工工艺的主要内容213.1.2 数控加工工序分析213.2工艺规划223.2.1加工步骤22第四章 加工程序的编制244.1 初始设置244.1.1 初始化操作244.1.2 父节点建立254.2创建粗加工操作274.2.1 创建操作274.2.2 参数设置284.2.3 第二次粗加工余量的清除294.3创建半精加工操作294.3.1创建操作294.4创建精加工操作324.4.1平面铣创建操作324.4.2 参数的设置324.4.3 固定轴铣创建操作334.4.4对曲面进行反补354. 4.5 曲面的驱动方式36第五章 后处理及仿真385.1确认刀轨385.1.1 程序在UG中的加工效果385.2 程序后处理385.2.1 后处理385.2.2 对程序进行仿真加工40结论41致谢42参考文献43 第43页 共43页第一章 引言随着现代科学技术日新月异的发展，传统的普通加工设备已难以适应市场对高质量、高效率和多样化的要求，以数控技术为核心的现代加制造技术正逐渐取代传统的机械制造技术。先进制造技术是机械最重要的发展方向之一。数控技术综合的应用了计算机技术、现代控制技术、传感器技术等高技术手段，实现了数控加工技术向高速化、高精度化、高柔性化、复合化、网络化、智能化发展。而作为数控技术最重要的组成部分数控编程技术也越来越受到人们的重视。随着技术的不断提高加工零件的形状也越来越复杂，计算机辅助设计及辅助制造技术(CAD/CAM)以成为重要的手段。CAD/CAM技术是通过计算机对要加工的零件进行产品造型、分析（包括材料、性能、加工精度等）及加工程序的编制等。可以说 它将模具加工前一系列准备工作集中到一起，不仅缩短了时间提高了效率，还以图形的方式实现各单元的数据转换和传递，使工作变得简单且方便。目前，计算机辅助设计及辅助制造（CAD/CAM）一体化、柔性制造化技术在工厂、企业应用越来越广泛，它们成为提高企业核心竞争力的有力手段。1.1 CAD/CAM技术与UG基础21世纪是信息时代，而图形是最重要的信息载体，CAD/CAM实际上己经渗透到我们工作和生活的各个方面。CAD/CAM(计算机辅助设计与制造)技术的结合是制造业的发展方向。目前常用的CAD/CAM软件主要有AutoCAD，CAXA，UG，PRO/E 等。1.1.1 CAD/CAM概念1）计算机辅助设计技术（computer aided design，简称CAD）通过计算机对图形进行绘制、数据提取与分析，可完成产品的设计、材料的选择、制造要求的分析、优化产品的性能以及完成通用零部件、工艺装备和机械设备的设计和仿真等工作。2）计算机辅助制造技术（computer aided manufacturing，简称CAM）以计算机数控机床（computer numeric control， CNC）、加工中心（machining center， MC）、柔性制造系统（flexible manufacturing system， FMS）为基础，借助计算机辅助工艺设计（computer added process planing， CAPP）、组成技术（grup technology，GT）和自动编程工具（automatically programmed tool，APT）而形成，可实现零件加工的柔性自动化。1.1.2 UG概述Unigraphics，简称UG，是美国EDS 公司推出的功能强大、闻名遐迩的CAD/CAE/CAM 一体化软件。它的内容博大精深，涉及到平面工程制图、三维造型(CAD)、装配、制造加工(CAM)、逆向工程、工业造型设计、注塑模具设计(MoldWizard)、注塑模流道 分析(Moldflow)、钣金设计、机构运动分析、有限元分析、渲染和动画仿真、工业标准 交互传输、数控模拟加工十几个模块。它不仅造型功能强大，其他功能更是无与伦比，是全球应用最广泛、最优秀的大型计算机辅助设计、制造和分析软件之一，广泛应用于航天航空、汽车、家用电器、机械以及模具等领域。UG作为目前市场上功能最全面的机械设计一体化工具之一。它集CAD/CAM/CAE技术为一体，以成为产品设计、制造、分析的重要手段。UG自1990 年进入中国市场以来，发展迅速，已成为中国航天航空、汽车、家用电器、机械以及模具等领域首选软件。但是，在中国能熟练驾驭 UG 软件的人才凤毛麟角，企业急需这方面的专业人才，不惜高薪聘请。1.1.3 UG应用与特点UG主要应用在集成化的工作流程中。它不仅包括了实体建模、曲面造型、虚拟装配及工程图等设计功能，还可以对实体特征进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析等，从而提高效率。其特点主要表现在灵活的建模方式、协同化装配建模、二维绘图、精确有效的数控加工、领先的钣金制造、集成的数字分析与仿真、二次开发工具、内嵌的工程电子表格、真实效果渲染及全面的数据管理。1.2 数控加工技术1.2.1 数控技术及装备发展数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备。其技术涉及多个领域：（1）机械制造技术；（2）信息处理、加工、传输技术；（3）自动控制技术；（4）伺服驱动技术；（5）传感器技术；（6）软件技术等。数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备。世界各国信息产业、生物产业、航空、航天等国防工业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高市场的适应能力和竞争能力。工业发达国家还将数控技术列为战略部署，不仅大力发展数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国进行封锁和限制。因此大力发展以数控技术为核心的先进制造技术以世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。现阶段数控技术及装备发展的趋势主要表现在六方面：一、高速化发展趋势目前高速加工中心进给速度最高可达80m/min空运行速度可达100m/min。世界上许多的汽车厂已经采用高速加工中心组成的生产线替代组合机床。美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度最大达60m/min快速时为100m/min主轴转速已达60000r/min加工一薄壁飞机零件只需30分钟，而同样的零件在铣床上加工需要3小时。二、精密化发展的趋势在加工精度方面，近10年来普通级数控机床加工精度以由10um提高到5um，精密级加工中心则从35um提高到11.5um，并且超精密加工已开始进入纳米级（0.01um）。三、高效能发展的趋势对机床高速化加工的目的时提高加工工件的制造速度，同时由于产品的激烈竞争促使提高效率，模具的快速加工以成为缩短产品开发时间的必备条件。 四、开放化发展的趋势随着制造业的发展，中小批量生产的趋势的日益增强，对数控技术柔性、通用性提出了更高的要求，希望市场能提供不同的加工要求。迅速高效、低成本地构造面向用户的控制系统，并大幅度地将低维护和培养成本，同时还要求新一代的数控系统具有网络功能，以适应未来车间面向任务和订单生产的组织和管理模式。为此近10年来，随着计算机技术的发展各种开放数控系统应运而生发展很快。目前正朝着标准化开放系统方向发展。五、复合化发展趋势产品外观复杂化促使模具加工技术不断的上升，机床五轴加工、六轴加工已日益普及，机床加工的复合化已是不可避免的发展趋势。六、智能化发展趋势 21世纪数控装备将是具有一定智能化系统，智能化内容包括数控系统中各个方面：为追求加工效率和加工质量方面智能化，如加工过程自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便智能化，如前馈控制、电机参数自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面智能化，如智能化自动编程、智能化人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面内容、方便系统诊断及维修等。第二章 UG在产品设计中的应用本章主要介绍遥控器底座型腔的构建，其构建思路是采用拉升生成实体，然后通过网格曲线功能绘制片体利用片体对实体进行分割，最后进行抽壳。如图2.1所示。图2.12.1 绘制实体2.1.1 建立新文件点击（建立新文件）按钮，出现【新部件文件】对话框，在地址栏新建文件夹作为工作目录，选择【单位】栏中的【毫米】，以毫米为单位。2.1.2 建立模型1. 在草图器中分别绘制如下图2.2的曲线。然后对草图以进行拉伸拉伸高度为40mm。草图1 草图2 草图3图2.22. 选择（基本曲线）按钮，分别连接草图2和草图3，如图2.3图2.33. 通过曲线网格命令将图2.3的曲线生成片体，然后选择(修剪体)命令利用片体对草图1所生成的实体进行进行修剪，如图2.4所示。 图2.4 4. 对保留的实体上边倒半径为5R的角，选择X-Y平面为草图平面绘制如图2.5的曲线，然后对其拉伸并进行布尔运算。 图2.55. 对实体进行抽壳其厚度为1.5mm，然后将图2.5中的1-6点进行拉伸贯穿与实体求差。最后得到的实体如图2.1左图所示。2.2创建型腔2.2.1 项目初始化1. 点击“开始”进入注塑模向导模块，在注塑模向导工具条中单击（项目初始化）按钮弹出项目初始化窗口，在项目路径栏设置文件保存路径并且单位使用毫米，如图2.6所示。 图2.62. 在导入工作部件时如果此部件不是一个整体则需要选择所要导入的部件。3. 导入后的图形如右图所示，然后点击（旋转WCS）按钮。使X-Y平面定义在动模和定模的接触面上Z轴正方向指向注入模具主流道方向。点击（模具坐标）如图2.7所示进行设置。图2.72.2.2 设置工件尺寸1. 设置收缩率，在利用注塑机进行注塑时工件往往会有一定比例的收缩，这就要求我们在利用工件生成模腔时有一定的收缩率。点击（收缩率）图标弹出收缩率活动框在均匀的一栏内输入1.07点击确定。2. 点击（工件）图标，在工件尺寸一栏选择“标准长方体”如图2.8所示。 图2.82.2.3 分型在分型管理器中可以对工件进行修补片体、编辑分型线、引导线、创建分型面和型腔、型芯等工作，点击（分型）图标弹出如图2.9所示的分型管理器。在建立型腔的过程中我们会用到创建补片面、编辑分型线、定义分型段、创建分型面和创建型腔等工具。图2.91.点击（创建删除补片面）图标，在搜索方法中选择“自动”，在补片方法中选择“型芯侧面”然后点击“自动修补”，如图3.0。 图3.02. 点击编辑分型线图标，在分型线对话框中点击“自动搜索分型线”最后点击“确定”完成分型线的建立，如图3.01。 图3.011.点击（定义编辑分型段）图标对1点和2点进行选择如图3.1所示。 图3.14. 创建分型面选择图标，再点击“创建分型面”在对话框中的曲面内型中选择“拉伸”设置拉伸长度点击“确定”生成如图3.21，再选择“有界平面”设置拉伸长度生成如图3.22所示的曲面。 图3.21 图3.225. 抽取区域和分型线点击图标，在抽取区域里的型腔面与型芯面应与总面数相等。其步骤如图3.3。 图3.36. 点击（创建型腔型芯）图标，选择“创建型腔”生成如图3.4型腔。图3.4第三章 数控加工工艺分析数控加工工艺分析是零件加工过程的重要阶段，它关系到整个加工过程的成败。工艺分析不仅要确定数控加工的步骤，还要对材料、加工材料表面、刀具及进给率等进行分析。3.1 工艺分析 3.1.1 数控加工工艺的主要内容1）通过数控加工的适应性分析，确定零件加工的内容；2）结合加工表面的特点和数控设备对加工工艺进行分析；3）设计加工程序；4）根据编程的需要对图形进行数学处理和计算；5）编写加工程序及对程序进行检验和修改；6）编写数控加工技术文件；3.1.2 数控加工工序分析工序设计主要包括加工内容、切削用量、定位加紧方式、刀具运动的轨迹、刀具的选择等内容。1. 确定刀具的走刀路线和工步顺序。如图3.5所要加工的零件其工件的尺寸大小为260*150*43。在数控加工中，对工件的加工顺序是挖槽（去除工件的大部部分余量）、小余量挖槽、淸壁、平面精加工、曲面精加工。 图3.52. 刀具的选择。在型腔中最窄处为3mm型腔里面且包含曲面，我们用到的刀具有8平底刀、4平底刀、2平底刀、2小球刀。在应用中8平底刀主要应用于初加工去除大量的余量，2平底刀、2小球刀用于精加工中。3. 定位夹紧方式。因为是长方体的规则零件我们可直接采用平口虎钳对其定位夹紧。4. 切削用量的确定。在粗加工中为了节省时间提高效率，提高切削速度背吃刀量和进给量尽可能大。进给量受加工精度和表面粗糙度的影响。在精加工中以表面粗糙度来确定进给量。进给量与进给速度、刀具转速的关系为：V = Fn = ZFzN3.2工艺规划3.2.1加工步骤型腔零件表面较为复杂，在加工过程中要用到粗加工、半精加工、精加工加工步骤如表3-1所示。序号加工步骤加工策略加工刀具公差余量1对零件进行粗加工型腔铣8平底刀0.10.52对零件进行二次粗加工型腔铣2平底刀0.10.53对零件进行半精加工等高轮廓铣4平底刀0.050.14对零件平面进行精加工平面铣4平底刀0.0105对零件曲面进行精加工固定轴铣2球刀0.0106对零件曲面进行精加工固定轴铣2球刀0.0107对零件曲面进行精加工固定轴铣2球刀0.010表3-1第四章 加工程序的编制本章将详细的介绍零件的加工过程，通过该章的学习能够让读者了解包括父接点的建立、粗加工、半精加工、精加工。使读者能灵活的将知识点应用到编程中。4.1 初始设置4.1.1 初始化操作1. 打开零件图形，在UG基本界面打开要导入的文件进入基本环境，在工具栏的起始中选择加工模块。2. 进入加工模块后系统会提示进行初始化操作，如图4.1所示在CAM设置窗中选择mill_contour点击初始化进入加工模块。图4.14.1.2 父节点建立（1）创建程序父节点组单击“创建”工具栏中的“创建程序”按钮，在内型中选择“mill_contour”，父级组中选择“program”,在名称栏内输入yaokongban。如图4.2所示会在程序视图框中出现此文件夹。 图4.2（2）创建刀具父节点组 单击“创建”工具栏中的“创建刀具”按钮，在父级组中选择generic_machine 分别建立D8R0.5、D4、D2、D2R1四把刀具，如图4.3所示。 图4.3（3）创建几何体父节点组单击“创建”工具栏中的“创建几何体”按钮，在子类型中选择“MCS”点击确定进入MCS对话框，在对话框中以动态坐标对坐标系进行移动保证Z轴向上。步骤如图4.4。 图4.1点击“MILL_GEOM”图标，在MILL_GEOM对话框中对几何体进行拾取并设置待加工的工件大小，在点击“MILL_GEOM”图标之前在父级组中选择“MCS”作为坐标系，如图4.2。 图4.2（4）创建方法父节点的建立在创建方法里可以对同组成员的部件余量和内外公差等进行设置，点击图标可依据表3-1里的加工余量和公差进行设置，如图4.3所示。 图4.34.2创建粗加工操作4.2.1 创建操作单击（创建操作）图标，在组对话框中分别设置成员，在子类型中选择型腔铣为加工方法，单击“确定”完成创建，如下图4.4所示。 图4.44.2.2 参数设置1.切削方式的选择如下图所示，其每一刀的深度设为0.5mm。2.在进退刀选项里安全平面和先前的平面两选项所生成的刀路区别如下图所示。3.单击“切削”选项弹出切削参数卡，在切削顺序选项里选择以层优先，毛培栏设置毛培的余量。4.点击（生成）图标，系统自动计算刀具路劲生成的刀路如上图所示。4.2.3 第二次粗加工余量的清除1. 在操作导航器中点击刚刚生成的程序对它进行复制和粘贴的操作。并对新生成的程序文件进行编辑，点击切削进入切削选项卡在包容菜单框，参考刀具的选择一定要比当前使用的刀具大，如图4.5所示。 图4.52. 在组菜单里要对复制后的刀具进行重新选取，第二次粗加工选择2平底刀的平底刀进行加工。3. 点击（生成）图标，系统自动计算刀具路劲生成的刀路如图4.6所示。图4.64.3创建半精加工操作4.3.1创建操作1. 单击（创建操作）图标，在组对话框中分别设置成员，在子类型中选择“等高轮廓铣”为加工方法，单击“确定”完成创建，如下图4.7所示。图4.72. 点击主界面中的几何体图标，在选择所要切削的区域对指定的区域进行加工，如图4.8所示。 选择曲面图4.83. 在主界面可以设置“陡峭度”利用陡峭度对倾斜面可以进行有选择的加工，如图4.9所示。 陡峭度为60度图4.94. 切削参数的设置。在切削的参数中进给量已经在组中进行设置了，所以在这里就不必设置了，只对主轴转速进行设置。5. 点击（生成）图标，系统自动计算刀具路劲生成的刀路如图5.0所示。图5.04.4创建精加工操作4.4.1平面铣创建操作1. 单击（创建操作）图标，在组对话框中分别设置成员，在子类型中选择“平面铣”为加工方法，单击“确定”完成创建，如下图5.1所示。 图5.14.4.2 参数的设置1. 如图5.1所示，在几何体中选择面按钮，点击“选择”在图中进行选择，选择的面一定要保证是平面。2. 对毛培的距离进行设置，因为粗加工时所留的余量为0.5mm所以毛培距离为0.5mm。 3. 在切削方式中选择“跟随周边”其刀路如图5.2所示。图5.24. 自动进退刀的设置。如图5.3所示其进退刀的路线有直线和螺旋线两种。 图5.35. 点击（生成）图标，系统自动计算刀具路劲生成的刀路如图5.2所示。4.4.3 固定轴铣创建操作1. 单击（创建操作）图标，在组对话框中分别设置成员，在子类型中选择“固定轴铣”为加工方法，单击“确定”完成创建，如下图5.4所示。 图5.42. 选择如下图5.5所示的曲面为切削区域。3. 驱动方式选择以“区域铣削”为方式，点击（编辑方式）进入如下图的窗口。4. 在步进中选择“可变的”可对不同地方的刀路的疏密进行设置如图5.6所示。 5. 点击（生成）图标，系统自动计算刀具路劲生成的刀路如图5.7所示图5.74.4.4 对曲面进行反补1.将第一个曲面的程序进行复制，改变所要切削的区域。如图5.8所示因曲面的疏密不均，所以对不均处进行二次精加工。 图5.82. 选择如图5.8所示的“重新选择”选项在工件上选择如图5.9的曲面。图5.93. 驱动方式选择以“区域铣削”为方式，点击（编辑方式）进入如下图的窗口，在切削角度中选择“用户自定义”可以改变刀路的角度。 图6.04. 4.5 曲面的驱动方式1. 将第一个曲面的程序进行复制，将驱动方式栏的“区域铣削”改为“曲面区域”弹出如图6.1所示的对话框，再选择要加工的曲面。 图6.1选择后可确定走刀的方向如图6.2所示。 生成刀路点击“切削方向” 图6.22. 图样和切削路径的选择如下图。3. 最终生成的刀具路径如图6.3所示。图6.3第五章 后处理及仿真5.1确认刀轨5.1.1 程序在UG中的加工效果效果一 效果四效果三效果二 图6.45.2 程序后处理5.2.1 后处理1.如图6.5所示是工件的刀具路径，在“加工操作”工具条中将后处理工具调出来。图6.52. 在操作导航器中将所有的程序全选，点击后处理按钮，如图6.6所示。在可用机床中包含了Fanuc18M_kinci、Meldas60S_kinci、sinmen