基于ug奥迪汽车车身的曲面设计与加工

南京工程学院 本科毕业设计（论文）题目：基于UG奥迪汽车车身的曲面设计与加工专 业： 自动化（数控技术） 班 级： K数控051 学 号： 学生姓名： 李强 指导教师： 实验师 起迄日期： 2009.42009.6 设计地点： 工程实践中心 2019整理的各行业企管，经济，房产，策划，方案等工作范文，希望你用得上，不足之处请指正Graduation Design (Thesis)Design and NC manufacturing for the curved face of the Aodi Car Based on UGByChen JinSupervised byLab Assistant.Zhao JianfengSchool of AutomationNanjing Institute of TechnologyJune, 2009摘 要本次课题是基于UG NX软件对奥迪汽车车身模型的曲面进行设计和加工。在整个设计过程中，以目前国际上最流行的三维造型和加工软件之一的UG NX 6.0为平台，设计出奥迪汽车车身的曲面造型和实体模型，并在此基础上进行虚拟制造和数控加工。随着计算机技术的发展，UG作为一体化的CAD/CAE/CAM（计算机辅助设计/计算机辅助分析/计算机辅助制造）软件在各个领域得到了广泛地应用。该软件以工作站和微机为平台，UG CAD与UG CAM功能之间紧密相连，确保了CAM模型与CAD设计的同步性。它是工业界中最好且最具代表性的数控软件之一，利用它可以针对任何加工任务生成优化和可用的数控加工路径。本次设计，以目前市场中知名高档汽车之一的奥迪汽车模型为参考，首先用UG软件的CAD模块绘制出车身曲面并进行实体建模；然后用UG软件中的分析功能对模型进行曲面分析与优化；再运用UG软件的CAM模块对汽车车身模型进行虚拟制造，最后通过计算机与RS232通信接口，进行数控机床的DNC加工，最终生成产品模型。关键字：UG；奥迪汽车；实体建模；虚拟制造；数控加工 ABSTRACTThis paper presents UG-based Computer-Aided Design and Manufaturing of the curved face of the Aodi Car model. In the whole design process, the design and manufacturing software is UG NX6.0. And use UG software to produce the mould, and then analyses surface and dimenation of the mould by analysing function of UG software.Along with calculator technical development, the UG that as the CAD/CAM software turn to get at each realm broadly applied. This software takes the work station and the computer as terrace, the function of the UG CAD and UG CAM is close to connect with each other, insuring the synchronization of the CAM model and CAD design. It is one of the best and the most representative NC softwares in the industry, making use of it can produce excellent and available NC process path aim at any process mission.The main process is: Select the popular Aodi Car in current market. First uses UG software to set up the mould, and then analyse surface and dimenation of the mould by analysing function of UG software. After that, completes the virtual manufacturing of the mould by CAM function of UG. Finally,transfers NC code to NC Machine Tool with RS232 and then manufacturs the product. Such a finished product is made.Key words: UG；Aodi Car；Substantiality mould；virtual manufacturing；NC manufacturing目 录第一章 绪论1 1.1 引言1 1.2 选题背景及意义1 1.3 研究现状2 1.4 设计步骤及内容3 1.5 本文的结构3第二章 UG软件的介绍42.1 UG NX 6软件概述42.2 UG NX 6软件的常用模块4 2.2.1 建模4 2.2.2 外观造型设计4 2.2.3 绘图4 2.2.4 装配4 2.2.5 加工42.3 UG NX 6中的CAD技术52.3.1 草图设计52.3.2 曲线52.3.3 基础建模52.3.4 曲面设计52.3.5 零件装配62.3.6 工程图设计62.4 UG NX 6中的CAM技术62.4.1 主要加工方式62.4.2 仿真功能82.4.3 后置处理和车间工艺文档8第三章 奥迪汽车车身的建模93.1 建模分析93.1.1 设计方法分析93.1.2 汽车车身曲面构造分析93.2 具体设计步骤93.2.1 创建车顶曲面93.2.2 创建车头曲面123.2.3 创建车身侧曲面143.2.4 创建车灯曲面153.2.5 创建车尾曲面163.2.6 创建车头过渡曲面173.2.7 创建车轮过渡曲面173.2.8 创建车门过渡曲面183.2.9 创建汽车其他过渡曲面183.3 建模总结19第四章 奥迪汽车车身模型的虚拟制造204.1 设计流程与加工方案204.1.1 生成刀轨的编程步骤204.1.2 加工方案204.2 虚拟加工具体步骤214.2.1 进入加工模块214.2.2 创建刀具214.2.3 创建几何体224.2.4 设置加工方法244.2.5 型腔粗加工244.2.6 精加工284.2.7 后置处理324.3 虚拟制造总结33第五章 奥迪汽车车身模型的数控加工345.1 数控铣床简介345.1.1 数控铣床的主要功能345.1.2 数控铣床的主要加工对象355.2 数控加工具体步骤355.3 数控加工总结38第六章 结论396.1 论文总结396.2 感想39致谢40参考文献41附录A：英文资料42附录B：英文资料翻译51附录C：粗加工程序58附录D：精加工程序59附录：毕业设计光盘资料第一章 绪 论1.1 引言CAD/CAM技术是先进制造技术的重要组成部分，是计算机技术在工程设计、制造等领域中具有重要影响的高新技术。CAD/CAM技术的推广应用有助于利用电子信息技术改造传统产业，提高企业的活力、竞争能力、市场应变能力和技术创新能力。CAD/CAM软件作为企业信息化基础应用软件，其发展过程和趋势是从单项技术的发展和应用到各种技术的集成化应用，从单个企业向集团联盟化发展，这不仅是 CAD/CAM技术和产品的趋势，同时也反映了制造业信息化技术的应用趋势。CAD/CAM技术和系统的发展和应用使传统的产品设计方法与生产模式发生了深刻变化，产生了巨大的经济和社会效益。UG NX是由美国UGS公司推出的面向制造行业的CAD/CAE/CAM的高端软件，是当今世界上最先进、最流行的工业设计软件之一。它集设计、分析和制造等功能于一体, 为工程技术人员提供了丰富的三维图形资源库,可以用于机械制造领域的计算机辅助设计、计算机辅助分析、计算机辅助制造等方面。更为可贵的是UG NX 实现了上面三种功能的有机集成, 可以实现虚拟产品开发、精确装配、加工仿真、运动仿真等过程。从而实现机械设计和制造集成化, 大大缩短了产品的开发设计周期, 节省了大量的材料、资金和人力, 给机械设计和加工带来了革命性的变革。【1】 1.2 选题背景及意义随着我国改革开放步伐的进一步加快，中国正逐步成为全球制造业的基地，特别是加入WTO后，作为制造业基础的模具行业近年来得到了迅速发展。模具生产水平的高低，己成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。而CAD/CAM软件加工及快速成型等先进制造技术的不断发展，以及这些技术在模具行业中的普及应用，使得模具设计与制造领域正发生着一场深刻的技术革命，传统的二维设计及模拟量加工方式正逐步被基于产品三维数字化定义的数字化制造方式所取代。在这场技术革命中，逐步掌握三维CAD/CAM软件的使用，并用于模具的数字化设计与制造中是其中的关键。随着人们生活水平的逐渐提高，汽车走进了越来越多的家庭。奥迪汽车作为高档汽车中的领跑者在众多汽车品牌中脱颖而出，不仅因为其有着高技术、高性能、经济性及环保性的完美结合，优美的车身外型也起到了至关重要的作用。UG NX软件则作为目前功能最为强大的CAD/CAM/CAE集成软件之一，在汽车、航天、机械制造等行业应用十分普遍，并且发展势头迅猛。本次课题则基于UG NX软件对奥迪汽车车身模型的曲面进行设计和加工，由此可见本次毕业设计有着重大的意义。通过本次毕业设计，可以熟练地掌握UG NX软件的各种强大的功能以及这些功能在汽车车身的曲面设计和加工中的应用。通过对奥迪汽车车身模型的造型设计，培养了独立思考和自主设计的能力，并使得自学和综合分析能力有所提高。最后对设计出的汽车车身模型在加工中心上进行数控加工，更是做到了将基础与专业、理论与实践相结合，在掌握数控加工中心操作方法的同时使自己的动手能力有了进一步的提高。1.3 研究现状我国制造业正面临着市场全球化、经济一体化，处于竞争战略不断升级，相应的制造理念和制造模式不断创新的时期，先后出现了柔性制造、集成制造、敏捷制造、智能制造以及其他各种先进制造理念和模式。企业不得不面对低成本化、高品质化、交货期缩短化、直接成型化的挑战。另一方面，由于计算机技术日新月异的发展，PC机的性能已完全赶上甚至超过早期工作站的性能，促进了CAD/CAM技术的普及。同时，数控技术、计算机技术的发展，在数控加工、模具加工现场很多都引入了计算机，从过去的劳动密集型向技术、信息密集型产业转化。而数控加工、CAD/CAM是支撑现代制造业的基础。目前，国内外常用的CAD/CAM软件主要有以下几种：1Solidworks：它是一套智能型的高级3D实体绘图设计软件，拥有直觉式的设计空间，是三维实体造型CAD软件中用的最普通的一种软件。它使用最新的物体导向软件技术，采用特征管理员的参数式3D设计方式及高效率的实体模型核心，并且有高度的文件兼容性。2UG NX：它是UGS公司的软件，功能多、性能好。机械产品设计从上而下，从装配的约束关系开始，改变装配图中任一零件尺寸，所有关联尺寸会自动作相应的修改，大大减少了修改中的失误，思路更清晰，更符合机械产品的设计方法和习惯。3PRO/E：它是美国参数科技公司开发出的CAD/CAE/CAM软件，采用面向对象的单一数据库和基于特征的参数化造型技术，为三维实体造型提供了一个优良的平台。零件的参数化设计，修改很方便，零件都设计完后，能进行虚拟组装，组装后的模型可以进行动力学分析，验证零件之间是否有干涉。当今信息革命的浪潮正在冲击着世界的每一个角落，世界同一市场正在形成，全球经济一体化正以超乎寻常的速度发展。因此，制造业所面临的环境比以往任何时候都要复杂多变，竞争之激烈在时空上超越了国家、地区的界限，而延伸至全球的每个角落。制造业要有能力对其外部环境的瞬间变化作出快捷反应，必须采用先进的制造技术、战略理念，以求得长期的生存和发展。而CAD/CAM技术作为最先进的制造技术之一，在高速宽带网络技术和快速无图纸设计/制造技术两方面应有更多的投入和发展。1.4 设计步骤及内容本次课题所研究的内容是基于UG NX软件对奥迪汽车车身模型的曲面设计和加工，主要分为以下几个步骤： 1奥迪汽车车身模型的三维建模。 根据奥迪汽车车身模型的光栅图，用UG软件的CAD模块绘制出车身曲面并进行实体建模；然后用UG软件中的分析功能对模型进行曲面分析与优化。 2奥迪汽车车身模型的虚拟制造。 利用UG NX里的CAM功能，通过生成刀具路径工具产生加工过程中刀具的运动轨迹，并且在计算机中进行虚拟制造，对刀具运动轨迹的合理性进行验证。 3奥迪汽车车身模型的数控加工。 利用UG NX软件将仿真后得到的数控加工程序通过数据线传送到加工中心系统，并在加工中心上实现奥迪汽车车身模型的数控加工。1.5 本文的结构本文以奥迪汽车车身模型的设计与数控加工为应用背景，对UG中的CAD/CAM技术进行了研究。全文共分为六章，各章的主要内容如下：第一章介绍了UG的特点与相关研究背景以及该设计的研究方向；第二章对UG软件的主要模块和技术特点做了介绍；第三章详细介绍了利用UG CAD功能模块进行汽车车身建模的过程；第四章介绍对已经建好的汽车模型进行虚拟加工的步骤；第五章主要讲了汽车模型的实际数控加工过程；第六章总结了全文的研究工作，给出了存在的问题和进一步研究的方向。 第二章 UG NX 6软件的介绍2.1 UG NX 6软件概述UG NX 6是UGS公司目前推出的最新版本的高端CAD/CAE/CAM软件，为制造业提供了全过程的解决方案，被广泛应用于航母、汽车、机械和电子等行业。UG NX 6由多个模块组成，通过这些模块可以实现概念设计、详细设计、装配、绘图、分析和数控和加工的一体化。UG NX 6系统提供了一个基于过程的产品设计环境，该软件以Parasolid为实体建模核心，并且具有良好的用户界面。当进行命令操作时，具有自动推理功能和相应的提示信息，易于学习和掌握。 2.2 UG NX 6软件的常用模块2.2.1 建模本模块是基于约束的特征建模方式，可以通过草图和成型特征等方式建立实体模型，也可以方便地修改模型各个特征的尺寸大小及位置。2.2.2 外观造型设计本模块用于建立复杂的曲面模型，提供了扫描、桥接、网格曲面和艺术曲面等功能，利用这些工具可以建立有复杂曲面的工业产品。2.2.3 绘图本模块用于从三维实体或曲面直接生成二维工程图，包括直接添加旋转剖和阶梯剖等视图，能根据用户定义标准标注尺寸、形位公差、明细表及技术要求等，并且保持了与实体模型的关联性，大大提高了制图效率。2.2.4 装配本模块用于零件的虚拟装配，利用装配约束关系将零件或者组件装配成一个完整的产品。在装配过程中，可以自上而下或者自下而上装配零件，还可以对零件进行设计和更改，使各个零件之间存在关联性，尽可能避免设计失误，从而提高设计效率。2.2.5 加工本模块用于数控加工模拟及加工自动编程,可进行一般的二轴、二轴半铣削,也可以进行三轴到五轴的加工;可完成数控车削加工的全过程;支持线切割等加工操作;可根据加工机床控制器的不同自行定制后处理程序,从而使生成的指令文件可直接用于用户特定的数控机床,不在需要修改指令即可加工。【2】2.3 UG NX 6中的CAD技术2.3.1 草图设计草图属于一个特征，并且草图与其相关的特征存在父子关系，可以通过对草图的几何约束和尺寸约束进行修改，从而快速更新模型。草图在默认情况下是一个二维图形，可以作为其他功能命令的截面图形，在创建了草图特征后，可以在资源条中的“部件导航器”窗口中找到相应的草图特征。当需要绘制特定的形状截面时，就可以通过草图来实现。在草图中可以对图形进行参数化驱动，快速修改草图的几何约束和尺寸约束，实现自己的设计意图。通过使用草图，也可以实现模型的高度参数化与关联性，并且最终的设计易于修改。只需要用鼠标双击草图，系统便自动进入编辑的草图空间，修改相关的参数即可，草图是UG NX 6中使用的最频繁的功能命令。2.3.2 曲线在创建扫掠和旋转等特征时，都需要选择相关的曲线或者边缘线。通过使用UG NX 6中的曲线功能，可以直接在模型空间中创建相应的曲线，并且可以设置曲线是否关联，从而将参数与非参数建模有效结合在一起，快速对相关的模型进行创建和编辑。UG NX 6中的曲线主要包括直线、圆弧/圆、螺旋线、规律曲线、样条曲线和文本曲线等。在创建曲线后，还可以通过曲线操作的相关命令直接对曲线进行操作，包括修剪曲线、分割、编辑曲线长度和光顺等，使曲线编辑达到设计意图。2.3.3 基础建模UG NX 6有着强大的实体基础建模功能，可以交互式地创建与修改特征，也可以使用简单的基础建模命令创建出复杂的实体模型，并保持各个特征之间的关联性，相关参数可以引用到其他模块中。UG NX 6的同一个模型中允许存在多个实体，并且支持多个实体之间的布尔运算（求和、求差和求交），使建模方式灵活多变。所有的零件都是基于特征进行建模的，并且由多个简单的特征构成。2.3.4 曲面设计设计曲面时，既可以直接创建曲面，也可以将曲面转换成实体。UG NX 6中的曲面设计与实体设计是紧密相关的，部分的曲面命令与实体命令合并在一起，如拉伸、旋转和镜像体等。UG NX 6中的曲面设计功能强大，使用方便，可以直接预览生成的曲面。绝大多数的曲面命令都是基于线生成的，因此在构建产品的曲面外形时，首先需要建立构建曲面的边界曲线，然后使用曲面命令通过边界曲线生成相应的曲面。一般情况，简单的曲面可以一次完成，而实际产品往往比较复杂，此时就应该采用先构建主要的/大面积的曲面，然后处理连接过度部分，最终完成整个产品造型。2.3.5 零件装配UG NX 6中零部件的装配过程，实际就是通过定义零件模型之间的装配约束过程，从而达到模拟现实环境的装配关系。与草绘中添加二维约束以确定草绘曲线关系的方法类似，在零件模型之间也可以添加约束关系，从而确定各个零件的相对位置，完成组件的装配，也可以检查零件间的可装配性和干涉等问题。装配完成后，还可以直接创建装配的爆炸图，用于生成表示装配关系的工程图。通过UG NX 6中的零部件虚拟的装配，极大地方便了装配件及零部件的设计与管理。在装配环境下，还可以将其他零部件中的几何元素引用到当前零部件中，从而快速实现零部件中的尺寸和位置关联。【3】2.3.6 工程图设计设计完成零件模型后，大多数需要绘制零件的工程图，此时就需要用到UG NX 6的制图模块。在本模块中，可以方便地创建所需要的视图，如剖视图、局部剖视图、断裂视图、局部放大图和半剖视图等，这些视图完全可以满足制图需要，并且可以快速标注零件尺寸和公差，添加文字说明、标题栏和明细表等内容。2.4 UG NX 6中的CAM技术UG NX 6中加工编程环境可以由用户自己定制，用户可以根据自己的工作需要来定制编程环境，排除与自己的工作不相关的功能，简化编程环境，使环境最符合自己的需要，减少过于复杂的编程界面带来的烦恼，有利于提高工作效率。2.4.1 主要加工方式1车削加工车削加工提供为高质量生产车削零件需要的所有能力，UG NX 6/Lathe为了自动的更新，在零件几何体与刀轨间是全相关的，它包括粗车、多刀路精车、车沟槽、车螺纹和中心钻等子程序；输出时可以直接被后处理，产生机床可读的一个源文件。2型腔铣型腔铣提供粗加工一个或多个型腔和围绕任意形状对象移去大量毛坯材料的所有能力，其中最好的功能是能够在很复杂的形状上生成轨迹和切削图样，容差型腔铣允许加工放松公差设计的形状，这些形状可以有间隙和重叠，当型腔铣检测到反常时，可以纠正它们或在用户规定的公差内加工型腔，这个模块提供对模芯和模腔实际上的过程全自动化。3平面铣平面铣用于平面轮廓或平面区域的粗精加工，刀具平行于工件底面进行多层铣削。每一切削层均与刀轴垂直，各加工部位的侧面与底面垂直。平面铣用边界定义加工区域，切除的材料是各边界投射到底面之间的部分，但平面铣不能加工与底面不垂直的部位。4固定轴曲面轮廓铣固定轴曲面轮廓铣模块为产生3-轴运动刀轨提供完全和综合差工具，它可以非常方便地选取加工的表面和零件部件，包括各种切削方法和切削图样供选择，包括边界、径向切削、螺旋切削和用户定义。5可变轴曲面轮廓铣可变轴曲面轮廓铣模块提供任何UG曲面的固定轴和多轴铣削的功能。规定了35轴轮廓运动、刀具定向和曲面加工质量。通过用曲面参数把刀具轨迹映射到加工面上，并利用任意曲线及点就可以对刀具轨迹进行控制。6顺序铣顺序铣模块适用于用户要求对切削过程中刀具的每一步路径生成都要进行控制的情况。UG/Sequential Milling和几何模型是全相关的。它类似于从前市场上APT系统处理的软件，但生产率要高得多。用交互式可以逐段地建立刀具路径，但处理过程的每一步都受总控制的约束。7线切割线切割方便地在2-轴和4-轴方式中切削零件，线切割支持线框或实体UG模型，在编辑和模型更新中，所有操作是全相关的，多种类型的线切割操作是有效的，如多刀路轮廓，线反向和区域移去，也支持允许黏结线停止的轨迹和使用各种线尺寸和功率设置，用户可以使用通用的后置处理器，对于待定的后置开发一个加工机床数据文件，UG线切割模块也支持许多流行的EDM软件包，包括AGIE Charmilles和许多其他的工具。8螺纹铣对于一些因为螺纹直径太大，不适合用攻丝加工的螺纹都可以利用螺纹铣加工方法加工。螺纹铣利用特别的螺纹铣刀通过铣削的方式加工螺纹。9点位加工点位加工可产生钻、扩、镗、铰和攻螺纹等操作的加工路径，该加工的特点是：用点作为驱动几何，可根据需要选择不同的固定循环。2.4.2 仿真功能UG NX 6数控加工提供了完整的工具，用于对整套加工流程进行模拟和确认。UG NX 6拥有一系列可扩展的模拟仿真方案，从机床刀路显示到动态切削模拟以及完全的机床运动仿真。 1机床刀路验证作为UG NX 6的标准功能，我们可以立即重新执行已计算好的机床刀路。UG NX 6有一系列显示选择项，包括在毛坯上进行动态切削模拟，2机床运动仿真UG NX 6数控加工模块内完整的机床运动仿真可以有UG NX 6后置处理程序输出进行驱动。机床上的三维实体模型以及加工部件、夹具和刀具将会按加工代码和已经设定好的机床移动方式进行移动。3同步显示使用UG NX 6可以以全景或放大模式动态地观察到在完整的机床模拟环境中对毛坯进行动态切削仿真。4VCR（录像机）模式控制UG NX 6提供了简单的屏幕按钮控制模拟显示，就如同我们所熟悉的录像回放装置中的典型控制一样。2.4.3 后置处理和车间工艺文档UG NX 6拥有后置处理生成器，可以图形方式创建从25轴的后置处理程序。运用后置处理程序生成器，用户可以指定NC编码所需的参数文本或用于工厂以及用于阐释内部UG NX机床刀路所需的机床运动参数。车间工艺文档的编制，包括工艺流程图、操作顺序信息和工具列表等，通常需要消耗很多时间并被公认为是最大的流程瓶颈。UG NX 6可以自动生成车间工艺文档并以各种格式进行输出，包括ASCII内部局域网的HTML格式。【4】第三章 奥迪汽车车身的建模3.1 建模分析3.1.1 设计方法分析本次设计中，重点通过使用自上而下的方法来设计。总体设计思路为：先将汽车作为一个整体，将外形曲面构建出来；然后再将构建出的外形曲面作为参照，设计各个零部件。根据光栅图作为原始参照曲线，并使最终完成的曲面尽量逼近原始参照曲线。3.1.2 汽车车身曲面构造分析图3-1 汽车外观曲面如图3-1所示，汽车车身外观由多个分曲面构成，包括：车顶曲面、车头曲面、车身侧曲面、车灯曲面、车尾曲面、车头过渡曲面、车轮过渡曲面、车门过渡曲面以及其它过渡曲面。设计时，需要首先确定建模的顺序，先创建车顶曲面，再依次创建车头曲面、车身侧曲面、车灯曲面、车尾曲面、车头过渡曲面、车轮过渡曲面、车门过渡曲面，在创建车门曲面时，可以将车身侧曲面作为一块整面，再将车门部分移除，最后创建其它过渡曲面。3.2 具体设计步骤3.2.1 创建车顶曲面 1打开UG NX 6.0软件，导入汽车车身前视图、俯视图，后视图以及侧视图的TIF格式的光栅图。如图3-2所示。图3-2 汽车车身光栅图2调用“直线” 、“艺术样条”命令，绘制如图3-3所示的直线和艺术样条。XZ基准平面端点直线艺术样条图3-3 艺术样条3调用“投影”命令，选取图3-3中艺术样条的6个端点作为要投影的对象，选择“XZ基准平面”作为投影面，确定创建投影点。4捕捉投影点，创建图3-4中所示的艺术样条。5调用“组合投影”命令，选择图3-5中的“艺术样条1”为第一组曲线串，“艺术样条2”为第二组曲线串，确定完成组合投影曲线的创建。 6同理，选择图3-5中的“艺术样条3”和“艺术样条4” 、“艺术样条5”和“艺术样条6”分别创建投影曲线。 直线直线 艺术样条图3-4 直线和艺术样条艺术样条2艺术样条1艺术样条5艺术样条3艺术样条6艺术样条4 图3-5 投影曲线7调用“通过曲线网格”命令，选择车顶曲面的边缘线作为主线串和交叉线串，创建出车顶曲面，如图3-6所示。【5】车顶曲面图3-6 车顶曲面3.2.2 创建车头曲面艺术样条1调用“直线” 、“艺术样条”命令，绘制如图3-7所示的直线和艺术样条。直线 图3-7 艺术样条2调用“草图”命令，选择草图平面，单击“确定”按钮进入草图空间，创建如图3-8所示的“HEADR” 、“HEADF”、“TRAILR”和“TRAILF”草图曲线。TRAILRHEADFHEADRTRAILF图3-8 草图曲线3调用“组合投影”命令，分别选择草图曲线“HEADR”和“HEADF” 、 “TRAILR”和“TRAILF”作为第一组曲线串和第二组曲线串，使用“垂直于曲线所在的平面”作为投影矢量，“确定”创建组合投影曲线如图3-9所示。4调用“通过曲线网格”命令，如图3-9选择主线串和交叉线串，并设定主线串“起始”边界与之相接的拉伸面为G1连续，单击“确定”完成车头曲面的创建。第二交叉曲线车头曲面规律延伸曲面拉伸面组合投影曲线（组合投影曲线）第二主线串第一交叉曲线第一主线串图3-9 车头曲面 5调用“规律延伸”命令，选择图3-9中的“第二主线串”作为基本曲线串，选择“车头曲面”作为参考面，设置之“起始角度”为160，“起始长度”为6mm，“结束角度”为180，“结束长度”为3mm，单击“确定”完成规律延伸曲面的创建。3.2.3 创建车身侧曲面1调用“艺术样条”和“直线”命令，按照光栅图绘制车身侧面部分的艺术样条和直线。2通过“组合投影”命令，创建如图3-10所示的组合投影曲线。第二主线串网格曲面SWSEC最后交叉曲线投影曲线扫掠曲面第一交叉曲线第一主线串图3-10 扫掠曲面和网格曲面3进入“草图”空间，选定草图平面，绘制如图3-10所示的“SWSEC”草图曲线。4调用“扫掠”命令，选择图3-10中的“组合投影曲线”作为引导线串，选择“SWSEC”草图曲线作为剖面线串，单击“确定”创建如图3-10所示的扫掠曲面。5调用“通过曲线网格”命令，按图3-10选择主线串和交叉线串，并设定主线串“起始”边界与之相接的曲面为G1连续，单击“确定”完成曲线网格曲面的创建。【6】6调用“艺术样条”命令，绘制如图3-11所示的艺术样条。艺术样条图3-11 艺术样条基准平面7调用“修剪的片体”命令，选择图3-12中的“曲面”作为目标片体，分别选择图3-11中的“艺术样条”和图3-12中的“基准平面”作为修剪边界，单击“确定”完成车身侧曲面的创建。曲面图3-12 车身侧曲面3.2.4 创建车灯曲面1创建如图3-13所示的基准平面，调用“相交曲线”命令，选择图中“修剪片体”作为求交的第一组面，选择三个“基准平面”作为求交的第二组面，单击“确定”创建出“相交曲线” 。车灯曲面修剪曲面基准平面图3-13 车灯曲面2通过“艺术样条”命令创建车灯部分的艺术样条3调用“通过曲线网格”命令，创建出车灯部分的曲面。3.2.5 创建车尾曲面1与创建车头曲面步骤类似，首先创建车尾曲面的艺术样条。2调用“通过曲线网格”命令，选择主线串和交叉线串，创建如图3-14所示的车尾曲面。车尾曲面图3-14 车尾曲面3.2.6 创建车头过渡曲面 1调用“桥接”命令，创建图3-15中的“桥接曲面” 。 2调用“通过网格曲面”命令，创建图3-15中的“网格曲面” 。网格曲面桥接曲面图3-15 车头过渡曲面3.2.7 创建车轮过渡曲面 1创建如图3-16所示的投影曲线和艺术样条。 2调用“修剪的片体”命令，选择图3-16中的“投影曲线”作为修剪边界，选择图中“曲面”作为目标片体，单击“确定”完成修剪片体。曲面艺术样条投影曲线图3-16 车轮过渡曲面3调用“通过曲线网格”命令，分别选择图3-16中的“艺术样条”和“投影曲线”作为主线串和交叉线串，完成车轮过渡曲面的创建。3.2.8创建车门过渡曲面 1进入草图空间，绘制如图3-17所示的草图曲线“DOOR” ，并将DOOR偏置，设定偏置距离为4mm。偏置曲线车门曲面DOOR图3-17 车门过渡曲面2调用“修剪的片体”和“通过曲线网格”命令，创建图3-17所示的车门曲面。3.2.9创建其余过渡曲面 1与创建车门过渡曲面相似，先进入草图空间绘制车头标志曲线、车尾车牌曲线和排气管曲线。2调用“修建的片体”命令，以“草图曲线”作为修剪边界，修剪车头曲面和车尾曲面。3调用“隐藏”命令，选择图中所有的拉伸面、曲线、基准和点作为隐藏的对象，单击“确定”完成隐藏，得到如图3-18所示的车身曲面。4调用“镜像”命令，最终完成如图3-1所示的汽车车身曲面。【7】图3-18 车身曲面3.3 建模总结本章详细介绍了汽车车身曲面的过程。该实例设计思路为：先将汽车作为一个整体，将外形曲面构建出来；然后在将构建出的外形曲面作为参照，设计各个零部件。通过本次设计，掌握UG NX 6中汽车车身曲面的设计方法；创建曲面之前，先分析曲面的构成情况，然后再对曲面进行简单的划分，确定哪些部分是整面，哪些部分需要先做；并学会在设计过程中，应用UG NX 6中曲线、曲面和图层的灵活操作，来达到最终设计的目的和效果。第四章 奥迪汽车车身模型的虚拟制造4.1 设计流程与加工方案4.1.1生成刀轨的编程步骤使用UG NX 6生成刀位轨迹的流程图如图4-1所示。获得CAD数据模型选择加工环境定义和CAM设置创建几何体生成刀位轨迹创建/修改加工父组程序加工方法几何体刀具创建操作刀具路径的验证、编辑后置处理图4-1 UG NX 6生成刀位轨迹的流程图4.1.2 加工方案具体加工方案：1粗加工：10的立铣刀，分层铣削，每层铣削1mm，加工余量0.2mm；2精加工：8R4的球头铣刀，固定轴曲面轮廓铣，加工余量0mm；具体的加工工艺方案如表4-1所示。表4-1 加工工艺方案表序号方法程序名刀具名称刀具直径R角余量1粗加工CAV_ROUD1010mm00.2mm2精加工FIXED_FINR48mm40mm4.2 虚拟加工具体步骤4.2.1 进入加工模块 1打开文件 启动UG NX 6，单击“打开”按钮，选择创建好的汽车车身模型，确定后打开该文件。 2根据虚拟制造和实际数控加工的可操作性，将汽车车身模型补充修改成如图4-2所示。图4-2 汽车车身模型3进入加工模块进入环境，选择菜单“开始” “加工”命令，系统弹出如图4-3所示的“加工环境”对话框，选择mill_contour模板，单击“初始化”按钮，即可进入加工环境。4.2.2 创建刀具 1创建刀具D10(1) 单击“操作导航器”工具条中的“机床视图”按钮，“操作导航器”切换到机床刀具组视窗。 图4-3 “加工环境”对话框 图4-4 “创建刀具”对话框(2) 单击“加工创建”工具条中的“创建刀具”按钮，系统弹出如图4-4所示的“创建刀具”对话框。“刀具子类型”选择，“名称”文本框中输入D10，单击“应用”按钮，弹出如图4-5所示的“Mill Tool-5 Parameters”对话框，设置刀具参数。“直径”为“10mm” ；“底圆角半径”为“0” ；“刀具号”为“1” ；“长度补偿”为“1” ； 其他选项采用默认值。刀具参数设置完后，单击“确定”按钮，D10立铣刀就创建好了。2按照以上步骤，创建刀具R4。4.2.3创建几何体1设置加工坐标系 (1) 单击“操作导航器”工具条中的“几何视图”按钮，“操作导航器”切换到加工几何组视窗。 (2) 在“操作导航器”窗口中选择“MCS_MILL” ，单击右键并选择“编辑” ，系统弹出如图4-6所示的“Mill Orient”对话框。单击“指定MCS”后的按钮，拖动加工坐标原点至毛坯上表面的中心处。【8】 图4-5 “Mill Tool-5 Parameters”对话框 图4-6 “Mill Orient”对话框2创建几何体在“操作导航器”窗口中选择“MCS_MILL”下的“WORKPIECE” ，单击右键并选择“编辑” ，系统弹出如图4-7所示的“Mill Geom”对话框。 图4-7 “Mill Geom”对话框 图4-8 “部件几何体”对话框 (1) 选择部件几何体在“Mill Geom”对话框中，单击“指定部件”后的按钮，系统弹出如图4-8所示的“部件几何体”对话框。单击“全选”按钮，再单击“确定”按钮，系统返回到“Mill Geom”对话框。 (2) 选择毛坯几何体在“Mill Geom”对话框中，单击“指定毛坯”后的按钮，系统弹出如图4-9所示的“毛坯几何体”对话框。单击“自动块”按钮，设置向X、Y、Z各个方向延伸5mm，再单击“确定”按钮，系统返回到“Mill Geom”对话框。 图4-9 “毛坯几何体”对话框 图4-10 “Mill Mothed”对话框4.2.4设置加工方法设置加工方法主要是修改粗加工的加工余量。 (1) 单击“操作导航器”工具条中的“加工方法”按钮，“操作导航器”切换到加工方法视窗。 (2) 双击“操作导航器”栏中的图标“Mill_ROUGH” ，系统弹出如图4-10所示的“Mill Mothed”对话框。在“部件余量”文本框中输入0.2mm，单击“确定”按钮。4.2.5型腔粗加工 单击“操作导航器”工具条中的“程序视图”按钮，“操作导航器”切换到加工程序顺序视窗。1创建操作单击“加工创建”工具条中的“创建操作”按钮，系统弹出如图4-11所示的“创建操作”对话框设置该对话框的各参数。“类型”下拉式列表中选择“mill_contour” ；“操作子类型”选项选择第1行第1个图标；“程序”下拉式列表中选择“PROGRAM” ；“几何体”下拉式列表中选择“WORKPIECE” ；“刀具”下拉式列表中选择“D10” ；“方法”下拉式列表中选择“Mill_ROUGH ” “名称”输入CAV_ROU。完成以上参数设置后，单击“确定”按钮，系统弹出如图4-12所示的“型腔铣”对话框。 图4-11 “创建操作”对话框 图4-12 “型腔铣”对话框2选择切削方式和切削用量在“型腔铣”对话框中，按图4-12所示进行用户参数设置。 在“型腔铣”对话框中，“切削模式”下拉式列表中选择“跟随部件” ；“步进”下拉式列表中选择“刀具直径” ；“百分比”文本框中输入70；“全局每刀深度”文本框中输入1mm。3设置切削参数在“型腔铣”对话框中，单击“刀轨设置”选项栏下的“切削参数”后的按钮，系统弹出如图4-13所示的“切削参数”对话框，在该对话框中设置切削参数。 图4-13 “切削参数”对话框 图4-14 “切削参数”对话框 (1) 设置策略单击“策略”选项卡，按如图4-13所示设置各项参数：“切削方向”下拉列表框中选择“顺铣” ；“切削顺序”下拉列表框中选择“层优先” ； 激活“添加精割刀路数” ；“刀路数”文本框中输入1；“精加工步距”文本框中输入3，单位为mm； 其他参数采用默认值。 (2) 设置其他参数单击“更多”选项卡，按如图4-14所示设置各项参数： 激活“边界近似” ； 激活“容错加工” ； 其他参数采用默认值。 (3) 当“切削参数”设置完毕后，单击“确定”按钮，系统返回到“型腔铣”对话框。4设置非切削运动 (1) 在“型腔铣”对话框中，单击“刀轨设置”选项栏下的“非切削移动”后的按钮，系统弹出如图4-15所示的“非切削运动”对话框，在该对话框中设置非切削运动参数。 (2) 在“非切削运动”对话框中，单击“进刀”选项卡。对话框上部为“封闭的区域”进刀方式，下部为“开放区域”进刀方式，按如图4-15所示设置各参数。“进刀类型”下拉列表中选择“螺旋线” ；“开放区域”选项组下的“类型”下拉列表框中选择“圆弧” ； 其他参数采用默认值。 (3) 其他选项卡中的选项和参数都采用默认值，单击“非切削运动”对话框中“确定”按钮，系统返回到“型腔铣”对话框。 图4-15 “非切削运动”对话框图 4-16 “拐角和进给率控制”对话框5设置角控制在“型腔铣”对话框中，单击“刀轨设置”选项栏下的“角控制”后的按钮，系统弹出如图4-16所示的“拐角和进给率控制”对话框，“圆角”下拉列表中选择“所有刀路 ” ，“圆角半径”文本框中输入3mm，其他参数采用默认值，单击“确定”按钮，系统返回到“型腔铣”对话框。【9】6设置进给参数 (1) 在“型腔铣”对话框中，单击“刀轨设置”选项栏下的“进给和速度”后的按钮，系统弹出如图4-17所示的“进给”对话框，在该对话框中设置进给速度和主轴转速。 (2) 在“主轴速度”文本框中输入1000，单击“主轴速度”选项组下的“设置”选项栏，展开“设置”选项组，“输出模式”下拉列表框中选择“RPM” ，“方向”下拉列表中选择“顺时针” 。 (3) 在“切削”文本框中输入200，单位选择mm/min。单击“进给率”选项组下“更多”选项栏，展开“更多”选项组，分别在“进刀”和“第一刀切削”文本框中输入300，单位选择mm/min，单击“确定”按钮，系统返回到“型腔铣”对话框。7产生刀具路径 (1) 单击按钮产生刀具路径，观察