典型零件的数控编程及加工仿真说明书

本科毕业设计论文题 目 典型零件的数控编程及加工仿真 专业名称 机械设计制造及自动化 学生姓名指导教师毕业时间毕业 任务书设 计 论 文一、题目典型零件的数控编程及加工仿真二、指导思想和目的要求数控加工是一种现代化的加工手段，数控加工技术也成为一个国家制造业发展的标志，利用数控加工技术可以完成很多以前不能完成的曲面零件的加工，而且加工的准确性和精度都可以得到很好的保证。本次毕业设计题目来源于生产实践，利用 UG 三维造型软件进行的数控编程与加工仿真。通过对零件进行三维建模，并模拟数控仿真生成数控程序，加强对 UG 软件的运用，巩固了机械设计知识。三、主要技术指标1. 零件图 1 张；2. 三维建模零件 1 个；3. 辅助加工程序 1 份；4. 毕业设计论文 1 份；四、进度和要求 1搜集相关资料 2 周2加工仿真的中英科技文翻译 2 周3运用 UG 软件进行三维建模 2 周4运用 UG 软件进行辅助加工 2 周5运用 UG 软件数控仿真 2 周6编写说明书（论文） 2 周7准备并完成答辩 2 周五、主要参考书及参考资料1 刘治映毕业设计（论文）写作导论.长沙：中南大学出版社.2006.62 徐伟 杨永计算机辅助与制造.北京：高等教育出版社.2011.23 于杰数控加工与编程. 北京：国防工业出版社.2009.14 赵长明数控加工工艺及设备. 北京：高等教育出版社.2003.10.5 麓山文化UG7从入门到精通.北京：机械工业出版社2012,26 朱焕池机械制造工艺学. 北京：机械工业出版社.2003.47 李提仁数控加工与编程技术. 北京：北京大学出版社.2012.78 焦小明机械加工技术. 北京：机械工业出版社.2005.79 龚桂义机械设计课程设计图册 （第三版).高等教育出版社.2010.10 薛顺源机床夹具设计.机械工业出版社，2001.11 肖继德 陈宁平机床夹具设计.机械工业出版社，2002.12 张世昌机械制造技术基础.天津大学出版社，2002.13 刘建亭机械制造基础.机械工业出版社，2001.14 庄万玉 丁杰雄制造技术.国防工业出版社，2005.15 韩鸿鸾 荣维芝数控机床加工程序的编制. 北京：机械工业出版社.2002.1216 周湛学机电工人识图及实例详解.北京：化学工业出版社.2011.1217 施平机械工程专业英语教程.第二版.电子工业出版社.学生 指导教师 系主任 I摘要数控编程是一种可编程的柔性加工方法，它的普及大大提高了加工效率。但是在加工技术方面，除要求数控机床具有较强的运动控制能力之外，更重要的是如何有效地获得高效优质的数控加工程序，并从加工过程整体上提高生产效率。由于零件复杂性的增加，而且工人技术水平有限，手工编程越来越困难。应用数控编程可大大提高生产率、稳定加工质量、缩短加工周期、增加生产柔性、实现对各种复杂精密零件的自动化加工,易于在工厂或车间实行计算机管理,使车间设备总数减少、节省人力、改善劳动条件,有利于加快产品的开发和更新换代,提高企业对市场的适应能力并提高企业综合经济效益。本文以 UG NX 8.5 为工具,完成了典型零件的三维造型及仿真加工。内容包括:首先,根据零件的结构特点和技术要求,在对其进行加工工艺分析之后,确定了零件的加工方法。然后,利用 UG/CAD 模块完成了零件几何体的参数化建模。在此基础上,利用 UG/CAM 模块进行数控编程,设计了加工路线、刀具轨迹,切削方式等工艺参数,生成了零件的 NC 程序。关键词：，三维建模，加工仿真， UG 软件IIABSTRACTCNC machining is a programmable flexible processing methods, its popularity greatly improve the processing efficiency. But in the processing technology, in addition to requirements of CNC machine tools has a strong ability to control movement and, more importantly, how to efficiently obtain high-quality CNC machining process, and from the process as a whole to improve production efficiency. As part of the increased complexity and limited skills of workers, manual programming more difficult.CNC machining applications can greatly improve productivity, stability, processing quality, shorten the processing cycle, increasing the production of flexible, to achieve a variety of complex precision components for the automation of processing, easy to implement in a factory or workshop computer management, reducing the total number of workshop equipment, saving manpower, improve labor conditions, help speed up product development and upgrading, and improving the ability of the market to adapt and improve their overall economic efficiency.In this paper, UG NX 8.5 as a tool,complete the adjust frame three-dimensional modeling . Include: First, based on the adjusted frame structural features and technical requirements, in its process analysis, to determine the part of the processing methods. Then, using UG / CAD module to complete the part geometry parametric modeling. On this basis, the use of UG / CAM module for NC programming, design the machining line, the tool path, cutting mode and other parameters, to generate a part of the NC program. By checking in a timely manner tool path found between the parts with undercuts and under cut. And through the virtual machining process simulation tools found in advance of the moving parts, jig and tool interference and collision between the determined interference collision occurred and the corresponding position of the NC block, and previous design and NC program to be modified.KEYWORDS: CNC technology, UG ,three-dimensional modeling目录III第一章 绪 论 .11.1 课题研究的背景及意义 .11.2 计算机辅助设计工艺过程设计辅助制造 .21.2.1 计算机辅助设计 .21.2.2 计算机辅助工艺过程设计 .21.2.3 计算机辅助制造 .2第二章 数控编程的关键技术 .42.1 数控编程的定义 .42.2 数控编程研究的内容 .52.3 数控编程的步骤 .72.4 数控编程的方法 .72.5 数控编程常用软件介绍 .8第三章 三维建模及工艺规划 .113.1 创建零件模型 .113.2 零件的工艺规划 .16第四章 典型零件仿真加工 .184.1UG 软件平面铣 .184.2 典型零件的工艺设置 .184.3 设置加工环境 .194.4 配合件数控加工仿真 .204.4.1 设置加工方法 .204.4.2 定义加工坐标系 .214.4.3 创建刀具 .214.4.4 指定通用的工序参数 .224.4.5 孔的设置 .264.5 零件仿真加工的输出 .28第五章 后处理及代码输出 .295.1 零件仿真加工的后处理 .295.2 加工代码的生成 .30IV第六章 总结与展望 .336.1 论文总结 .336.2 后续展望 .34参考文献 .35致 谢 .36毕业设计小结 .37附录 .395第一章 绪 论1.1课题研究的背景及意义数控机床是按照记录在载体上的信息指令自动进行加工的，当加工对象改变时只需要重新编制数控加工程序，而无需对机床结构进行调整，也不需要制造凸轮、靠模一类的辅助机械装置。这样，便可以快速地从一种零件的加工变到另一种零件的加工，使生产准备周期大为缩短。数控加工是一种现代化的加工手段，数控加工技术也成为一个国家制造业发展的标志，利用数控加工技术可以完成很多以前不能完成的曲面零件的加工，而且加工的准确性和精度都可以得到很好的保证,数控加工是机械加工的一种，是新型加工技术，主要工作是编制加工程序，即将原来手工活转为电脑编程。总体上说，和传统的机械加工手段相比数控加工技术具有以下优点：1) 加工效率高利用数字化的控制手段可以加工复杂的曲面。而加工过程是由计算机控制，所以零件的互换性强，加工的速度快。 2） 加工精度高同传统的加工设备相比，数控系统优化了传动装置,提高分辨率,减少为误差，因此加工的效率可以得到很大的提高。 3） 有利于加工复杂形状的零件数控机床能同时控制多个坐标联动，可以加工其他机床难以加工甚至不可能加工的复杂零件，如曲线的二维复杂轮廓零件、含曲面的三维实体零件。4）劳动强度低 由于采用了自动控制方式，也就是说加工的全部过程是由数控系统完成，传统加工手段那样烦琐，操作者在数控机床工作时，只需要监视设备的运行状态。所以劳动强度很低。5）适应能力强数控加工系统就象计算机一样，可以通过调整部分参数达到修改或改变其6运作方式，因此加工的范围可以得到很大的扩展。而本文所要研究的内容就是在 UG 软件平台上，进行回转体带腔体类零件的加工模拟仿真，提高回转体带腔体类零件的加工效率 1。通过计算机模拟五坐标机床实际加工过程，达到对数控加工程序验证、切削过程优化和加工结果预测的目的。1.2 CAD/CAM简介1.2.1 计算机辅助设计指工程技术人员以计算机为辅助工具来完成产品设计过程中的各项工作，如草图绘制、零件设计、装配设计、工程分析等，并达到提高产品设计质量、缩短产品开发周期、降低产品成本的目的。1.2.2 计算机辅助工艺过程设计指在工艺人员借助于计算机，根据产品设计阶段给出的信息和产品制造工艺要求，交互地或自动地确定产品加工方法和方案，如加工方法选择、工艺路线确定、工序设计等。1.2.3 计算机辅助制造计算机辅助制造有广义和狭义两种定义。广义 CAM 是指借助计算机来完成从生产准备到产品制造出来的过程中的各项活动，包括工艺过程设计（CAPP)、工装设计、计算机辅助数控加工编程、生产作业计划、制造过程控制、质量检测与分析等。狭义 CAM 通常是指 NC 程序编制，包括刀具路径规划、刀位文件生成、刀具轨迹仿真及 NC 代码生成等。7图 1-1 CAD/CAM 系统工作过程随着计算机的高速发展数控加工仿真技术得到了广泛应用，数控技术是应用计算机自动控制、自动检验及精密机器等高科技术的产物。数控加工仿真是利用计算机技术模拟实际的机床加工过程，它验证数控加工程序的可靠性和预测切削过程的作用，减少工件的试切，提高工作效率。典型零件的数控加工研究非常普遍，但是在实际的加工中，却存在很多问题。因此，还有很大的探索空间。鉴于此，选择本课题主要是根据在数控加工中，典型零件数控编程及加工仿真进行研究。使我们对加工典型零件采用更加形象、经济、科学、安全的加工方法进行加工，在此基础上使自己的理论水平和实际操作水平得到进一步的巩固和完善。本次毕业设计主要是通过 AUTO CAD 软件绘制零件图，并用 UG 软件对零件进行三维实体建模，然后对零件进行工艺分析，在确定了加工工艺之后，用UG 软件对零件进行数控仿真加工和计算机自动编程。8第二章 数控编程的关键技术计算机辅助制造 CAM 的含义有广义和狭义之分：从广义上讲，计算机辅助制造是指利用计算机辅助完成制造过程的全部工作环节，即从原材料到产品的全部制造过程，包括直接制造过程和间接制造过程。内容涉及计算机辅助制造的环境，辅助设计和辅助制造的衔接，计算机辅助零件信息分类和编码的成组技术（GT ） ，计算机辅助工艺设计和工艺规划（ CAPP） ，计算机数控技术（CNC） ，计算机辅助工装设计，计算机辅助质量管理和质量控制，计算机辅助数控编程，计算机加工过程仿真，数控加工工艺，计算机辅助加工过程监控等。从狭义上讲，计算机辅助制造就是计算机辅助机械加工，也就是数控加工，其核心是数控编程和数控加工工艺的设计。在这一章中介绍与数控加工技术有关的内容。2.1数控编程的定义生成数控机床进行零件加工的数控程序的过程，称为数控编程（NC programming） ，有时也称为零件编程（part programming） 。数控编程可以手工完成，即手工编程（manual programming） ，也可以由计算机辅助完成，即计算机辅助数控编程（computer aided NC programming） 。采用计算机辅助数控编程需要一套专用的数控编程软件，现在数控编程软件主要分为批处理命令方式为主的各种类型的 APT 语言和以 CAD/CAM 软件为基础的图形交互式自动程编如 UG 软件、CATIA 等软件。编程方式分为手工和自动两种类型。 手工编程是指编程的各个阶段均由人工完成。利用一般的计算工具，通过各种数学方法，人工进行刀具轨迹的运算，并进行指令编制。 这种方式比较简单，很容易掌握，适应性较大。适用于中等复杂程度程序、计算量不大的零件编程，对机床操作人员来讲必须掌握。对于几何形状复杂的零件需借助计算机使用规定的数控语言编写零件源程序，经过处理后生成加工程序，称为自动编程。 随着数控技术的发展，先进的数控系统不仅向用户编程提供了一般的准备功能和辅助功能，而且为编程提供了扩展数控功能的手段。FANUC6M 数控系9统的参数编程，应用灵活，形式自由，具备计算机高级语言的表达式、逻辑运算及类似的程序流程，使加工程序简练易懂，实现普通编程难以实现的功能。 2.2数控编程研究的内容数控程编研究的内容主要有六部分工作组成: 1)数控加工工艺分析及规划(1)加工对象的确定：通过对模型的分析，确定工件的哪些部位需要在数控机床或在数控加工中心加工。数控铣削加工的工艺适用性也是有一定限制的，对于尖角、细小的筋条部位是不适合数控铣削加工的，应使用线切割或者电火花加工。而某些部位使用普通机床有更好的经济效益（如飞机起落架的耳片部位） 。(2)加工区域的规划：即对加工对象进行分析，按其形状特征、功能特征及精度、光洁度要求将加工对象分成若干个加工区域。对加工区域的合理规划，可以达到提高加工效率和加工质量的目的。(3)加工工艺路线的规划：从粗加工到半精加工、精加工、再到清根加工的加工流程规划（其中包括加工余量的分配及残留余量的在现加工） 。目的是提高加工效率、控制加工表面质量，防止加工变形。2）完善零件加工模型：由于 CAD 造型人员更多地考虑零件设计的完整性，较少地考虑地零件模型对 CAM 加工的影响，因此，要根据加工对象的确定及加工区域划分对模型进行一些完善。其内容如下：(1)定义加工坐标系：加工坐标系是加工的基准，将坐标系定位在适合机床操作人员确定的位置（即找正方便的位置） 。同时，最好保持模型坐标系与加工坐的统一。(2) 清理隐藏对加工不产生影响的体素。(3) 修补部分曲面:如钻孔的曲面，狭小的凹槽部等，必要时重新构造三维曲面（重新构造U、V 参数线） 。以便有利参数线曲面的刀位轨迹生成。10(4) 几何分析模块：其作用是分析零件的图形文件，得到图形的一些特征参数，并将这些参数传递给需要它的加工子程序，用以协助加工的自动完成。(5) 增加虚面、约束面、检查面、导引面等，提高加工质量防止刀具过切。(6) 构造刀路边界、裁剪边界、检查边界、构造毛坯模型，防止刀具与夹具干涉、计算加工的工时。3）加工参数的优化：加工参数的设置可视为利用 UG 软件进行数控编程的主要内容，它直接影响生成数控程序的质量，它是根据所输入的零件工艺过程设计的工艺文件，对各工序设定切削用量，刀具补偿，加工坐标原点（刀具起点）等，其所需原始数据均取至工艺文件，按实际所选数控机床的情况进行设置。其主要内容如下：(1) 创建程序组、 创建刀具组、创建几何组（指定零件、毛坯、卡具、压板等检查体） 、创建方法组（设置部件余量、部件的内外公差等)(2) 选择编程方法（指 UG 软件中的加工类型） 。(3) 设置切削方式及参数：即刀具轨迹的类型及相关参数（如：进退刀方式、切削用量、刀路的行间距、切深。 、安全高度等） 。(4) 设置机械参数包括主轴转速、切削进给量、冷却液的控制等。4) 刀位轨迹生成： 其作用是设计刀具的运动轨迹，产生历史文件和刀位文件。根据加工工艺调用相应加工程序，自动产生加工的详细描述，这些描述及零件的图形被纪录为历史文件（类似数控 APT 语言的描述） ，同时也产生了刀位文件（二进制或ASCII 格式） 。加工子程序是各种加工方法的处理程序，它是对各种加工方法的具体描述，所提供的加工方法越多，软件应用的范围越广。5) 刀位轨迹验证为了保证数控程序的安全性，必须对生成的刀位轨迹进行检查效验，检查刀轨是否过切或者加工不到位，同时检查是否发生与工件及夹具干涉。对检查中发现的问题，应该进行参数调整，再进行重新计算、效验，直到 准确无误（可通过可视化仿真软件 VERICUT 来实现） 。6) 生成数控代码指令（后置处理）：11UG 软件生成的只是数控刀位源文件，还需要将刀位源文件转换成数控机床代码指令。2.3数控编程的步骤在数控编程之前，编程员应了解所用数控机床的规格、性能、CNC 系统所具备的功能及编程指令格式等。编制程序时，应先对图样规定的技术特性、零件的几何形状、尺寸及工艺要求进行分析，确定加工方法和走刀路线，在进行数值计算，获得刀位数据。然后按数控机床规定的代码和程序格式，将工件的尺寸、刀位数据、加工路线、切削参数（主轴转速、进给速度、切削深度等）以及辅助功能（换刀、主轴正转、反转、冷却液开、关等）编制成加工程序，并输入数控系统，由数控系统控制数控机床自动地进行加工。 8一般来说，数控编程过程主要包括：分析零件图样、工艺处理、数学处理、编写程序单、输入数控系统及程序检查，如图 21 所示。床图 2-1 数控编程过程2.4数控编程的方法数控编程的分类方法有多种，大致可归纳为：1) 根据编程地点进行分类：办公室或车间。2) 根据编程计算机进行分类：CNC 内部计算机，个人计算机（PC）或工作站（workstation）等。3) 根据编程软件进行分类：CNC 内部编程软件， APT 语言或图形交互式自动程序检验工艺处理分析零件图样数学处理编写程序单输入数控系统数控机床12编程软件。下面探讨手工编程、APT 语言自动编程和图形交互式自动编程：1. 手工编程 是指编制零件数控加工程序的各个步骤，即从零件图样分析、工艺处理、确定加工路线和工艺参数、几何计算、编写零件的数控加工程序清单直至程序的检验，均由人工来完成。对于点位加工和几何形状不复杂的零件，数控编程计算较简单，程序段不多，手工编程即可实现。但对轮廓形状不是由简单的直线、圆弧组成的复杂零件，计算机编写程序则相当繁琐，工作量大，容易出错，且很难校对，采用手工编程是难以完成的。因此，为了缩短生成周期，提高数控机床的利用率，有效的解决各种模具及复杂零件的加工问题，采用手工编程不能满足要求，而必须采用自动程编方法。2. APT 语言自动编程 APT 是一种自动编程工具（ Automatically Programmed Tool）的简称，是一种对工件、刀具的几何形状及刀具相对于工件的运动等进行定义时所用的一种接近于英语的符号语言。把用 APT 语言书写的零件加工程序输入计算机，经过计算机的 APT 语言编程系统编译产生刀位文件（CL DATA file ） ，然后进行数控后置处理，生成数控系统能接受的零件数控加工程序的过程，称为 APT 语言自动编程。采用 APT 语言自动编程，由于计算机（或编程机）自动编程代替程序编制人员完成了繁琐的数值计算工作，并省去了编写程序单的工作量，因而可将编程效率提高数倍到数十倍，同时解决了手工编程中无法解决的许多复杂零件的编程难题。3. 图形交互式自动编程是以待加工零件 CAD 模型为基础的一种集成加工工艺规划及数控程编为一体地自动编程方法。其中零件 CAD 模型的描述方法多种多样，适用于数控编程的主要有线框模型、表面模型和实体模型，其中以表面模型和实体模型在数控编程中应用较为广泛。2.5数控编程常用软件介绍 （1）UG Unigraphics 是美国 Unigraphics Solution 公司开发的一套集CAD、CAM、CAE 功能于一体的三维参数化软件，是当今最先进的计算机辅助设13计、分析和制造的高端软件，用于航空、航天、汽车、轮船、通用机械和电子等工业领域。UG 软件在 CAM 领域处于领先的地位，产生于美国麦道飞机公司，是飞机零件数控加工首选编程工具。UG 优点 ：提供可靠、精确的刀具路径；能直接在曲面及实体上加工；良好的使用者界面，客户也可自行化设计界面；多样的加工方式，便于设计组合高效率的刀具路径；具有完整的刀具库；加工参数库管理功能；包含二轴到五轴铣削、车床铣削、线切割；大型刀具库管理 ；实体模拟切削；泛用型后处理器等功能 ；高速铣功能。 （2）Catia Catia 是法国达索（Dassault）公司推出的产品，法制幻影系列战斗机、波音 737、777 的开发设计均采用 Catia。CATIA 据有强大的曲面造型功能，在所有的 CAD 三维软件位居前列，广泛应用于国内的航空航天企业、研究所，以逐步取代 UG 成为复杂型面设计的首选。CATIA 具有较强的编程能力，可满足复杂零件的数控加工要求。目前一些领域采取 CATIA 设计建模，UG 编程加工，二者结合，搭配使用。 （3）Pro/E Pro/E 是美国 PTC （参数技术有限公司）开发的软件，是全世界最普及的三维 CAD/CAM （计算机辅助设计与制造）系统。广泛用于电子、机械、模具、工业设计和玩具等民用行业。具有零件设计、产品装配、模具开发、数控加工、造型设计等多种功能。Pro/E 在我国南方地区企业中被大量使用，设计建模采用 PRO-E ，编程加工采用 MASTERCAM 和 CIMATRON 是目前通行的做法。 （4）CimatronCAD/CAM 系统 以色列 Cimatron 公司的 CAD/CAM/PDM 产品，是较早在微机平台上实现三维CAD/CAM 全功能的系统。该系统提供了比较灵活的用户界面，优良的三维造型、工程绘图，全面的数控加工，各种通用、专用数据接口以及集成化的产品数据管理。 CimatronCAD/CAM 系统在国际上的模具制造业备受欢迎，国内模局制造行业也在广泛使用。 （5）Mastercam 美国 CNC 公司开发的基于 PC 平台的 CAD/CAM 软件，它具有方便直观的几何造型 Mastercam 提供了设计零件外形所需的理想环境，其强大稳定的造型功能14可设计出复杂的曲线、曲面零件。 Mastercam 具有较强的曲面粗加工及的曲面精加工的功能，曲面精加工有多种选择方式，可以满足复杂零件的曲面加工要求，同时具备多轴加工功能。由于价格低廉，性能优越，成为国内民用行业数控编程软件的首选。 （6）FeatureCAM 美国 DELCAM 公司开发的基于特征的全功能 CAM 软件，全新的特征概念，超强的特征识别，基于工艺知识库的材料库，刀具库，图标导航的基于工艺卡片的编程模式。全模块的软件，从 25 轴铣削，到车铣复合加工，从曲面加工到线切割加工，为车间编程提供全面解决方案。 DELCAM 软件后编辑功能相对来说是比较好的。近年来国内一些制造企业正在逐步引进，以满足行业发展的需求，属新兴产品。 （7）CAXA 制造工程师 CAXA 制造工程师是北京北航海尔软件有限公司推出一款全国产化的 CAM 产品，为国产 CAM 软件在国内 CAM 市场中占据了一席之地。 作为我国制造业信息化领域自主知识产权软件优秀代表和知名品牌，CAXA 已经成为我国CAD/CAM/PLM 业界的领导者和主要供应商。CAXA 制造工程师是一款面向二至五轴数控铣床与加工中心、具有良好工艺性能的铣削/钻削数控加工编程软件。该软件性能优越，价格适中，在国内市场颇受欢迎。 （8）EdgeCAM 英国 Pathtrace 公司出品的具有智能化的专业数控编程软件，可应用于车、铣、线切割等数控机床的编程。针对当前复杂三维曲面加工特点，EdgeCAM 设计出更加便捷可靠的加工方法 ，目前流行于欧美制造业。英国路径公司正在进行中国市场的开发和运作，为国内的制造业的客户提供更多的选择。 （9）VERICUTVERICUT 美国 CGTECH 公司出品的一种先进的专用数控加工仿真软件。VERICUT 采用了先进的三维显示及虚拟现实技术，对数控加工过程的模拟达到了极其逼真的程度。不仅能用彩色的三维图像显示出刀具切削毛坯形成零件的全过程，还能显示出刀柄、夹具,甚至机床的运行过程和虚拟的工厂环境也能被模拟出来，其效果就如同是在屏幕上观看数控机床加工零件时的录像。15第三章 三维建模及工艺规划零件图3.1创建零件模型1. 执行工具栏【文件】 “新建”按钮 【新建 】 ，在新建对话框中输入零件名称“model1”,单击“确定”按钮。2. 草绘如图所示的拉伸截面，单击草绘工具栏中的“完成草图”按钮（如图3-1 ，图 3-2，图 3-3，图 3-4 所示。 ）图 3-1 草绘截面 图 3-2 草绘底座截面16图 3-3 草绘截面 图 3-4 草绘截面3. 对草绘出的拦截面进行拉伸，拉伸长度为为 20、 11 、17。 （如图 3-5 所示）图 3-5 拉伸4. 对图 3-2 图 3-4 分别拉伸 3 和 11 （如图 3-6 图 3-7 所示）得到上表面图形（如图 3-8 所示）图 3-6 拉伸 图 3-7 拉伸17图 3-8 上表面图形5. 建立一个圆心（0 0 -42）直径 80 的球，然后在 Z 为-12 的位置建立一个基准面，在基准面草绘（如图 3-9 所示） ，并用基准面对球进行切割（如图 3-10 所示） 然后对图 3-9 进行片体拉伸，并用片体对切割体进行切割（如图3-11 所示）图 3-9 草绘 图 3-10 切割18图 3-11 切割6. 在 Z 为-18 处建立一个基准面，同时在基准面上绘制草图（如图 3-12，图3-13 所示，然后对图 3-12 图 3-13 分别进行拉伸 18 和 6 （如图 3-14 图3-15 ） 然后进行求差（如图 3-16 所示）然后将所有图形进行求和，对原图形进行打孔，并对图形进行倒边角（如图 3-17 所示） 。图 3-12 绘制草图 图 3-13 绘制草图19图 3-14 拉伸 图 3-15 拉伸图 3-16 求差 图 3-17 打孔7. 在-12 的基准面上绘制草图（如图 3-18 所示） ，并对其进行拉伸 5 然后使用求差命令（如图 3-19 所示）图 3-18 草绘 图 3-19 求差208. 画两个圆心分别为（0 50 -35） （0 -50 -35）半径为 25 的圆 然后对其进行拉伸-10 最后用求差(如图 3-20 所示)图 3-20 求差3.2零件的工艺规划对典型零件的制造过程进行合理的规划，包括对零件三维特征模型不同加工阶段的方案、数据处理、采集过程，装夹方案，试切方案等进行合理规划，优化加工切削参数。1）整体结构件特征模型的研制(1) 制作此零件数控加工毛坯的三维实体参数化特征模型及快速建模模板。供建模、数控加工仿真、粗加工刀具选择、粗加刀路规划、粗加工试切、检测程序、确定粗加工切削参数使用，并在此基础上建立粗加工切削参数数据库。(2) 制作此零件数控半精加工的三维实体参数化特征模型及快速建模模板。供建模、半精加工仿真、半精加工刀具选择、半精加工刀路规划、加工试切、检测程序、确定半精加工切削参数使用，并在此基础上建立半精加工切削参数数据库。(3) 制作此零件数控精加工的三维实体参数化特征模型及快速建模模板。供建模、精加工仿真、精加工刀具选择、精加工刀路规划加工试切、检测程序、确定精加工切削参数使用，并在此基础上建立精加工切削参数数据库。2）整体结构件数据处理和数据采集对不同软件平台转换后的数据，进行重新采集和处理。重构三维实体模型，达到数据共享的目的。213）制定装夹方案根据 NC 加工的特点结合 UG 模块，制定典型零件的数控加工工艺路线。建立满足 NC 加工的参数化数字模型（其中包括：虚面及约束面） ，及相关的模型结构树形图。以满足装夹、定位、找正、进退刀的需求，节省加工辅助时间。4）制定试切方案根据典型零件的形状及材料特点，合理选择刀具，优化切削参数，并制定合理的试切方案，降低研制费用。5）制定粗加工、半精加工方案根据典型零件的几何形状特点，制定粗加工、半精加工方案。以提高切削效率为基本点，开发并研制用户化粗加工、半精加工程序。以供类似的零件编程使用。减少研制周期，提高程编效率。6）制定精加工方案根据飞机结构件典型零件的几何形状特点，制定精加工方案，以满足零件精度要求并兼顾效率为原则。开发用户精加工程序，以供类似、同系列零件编程使用。7）制定试切方案对试切件要进行跟产试切，对遇到的问题进行分析处理，确保加工出合格的样件。同时提供技术指导，采集粗加工、半精加工、精加工的切削参数，并进行优化处理为后续建立切削参数数据库做好技术准备。8）根据试切现场反馈的信息，优化程序和切削参数根据试切现场反馈的信息，优化程序和切削参数（如：切削方法选择、走刀路线、进退刀方式、加工部位的划分、切削参数等） 。针对不同的工件材料，选择合理的刀具，几何形状及参数，制定选择切削用量的指导原则。确保产品质量和精度。达到提高生产效率的目的。22第四章 典型零件仿真加工4.1 UG软件平面铣平面铣用于平面轮廓、平面区域或平面孤岛的粗加工，它平行于零件底面进行多层切削。底面和每个切削层都与刀轴矢量垂直，各加工部位的侧壁与底面垂直，但不能加工底面与侧壁不垂直的部位。(1)平面铣的特点是：刀轴固定，底面是平面，各侧壁垂直底面。(2)平面铣常用于两轴半机床或三轴机床的精加工和粗加工。(3)平面铣的主要概念如下：1)边界(boundary)：边界用来定义被加工的材料。边界显示时有以下特点：小圆圈表示边界的起点，箭头表示边界的方向，铣轮廓的刀轨将沿着边界的方向移动。完整的箭头表示刀具中心在边界上，半个箭头表示刀具和边界相切。2)修剪几何体(Trim Geometry)：可创建任何形状的平面几何体作为修剪边界，限制刀具移动的范围。3)底平面(Floor)：底平面定义了刀轨总的切削深度，是操作中最低的切削层。4)切削深度(Cut depth)：指定刀具每层移动的深度。5)控制点(control points)：控制点用于控制刀具的起刀点。6）内腔(Pocket)：内腔是零件模型上凹进的部分，内腔可以是封闭的，也可以是一侧开口的。7)岛屿(Island)：岛屿是零件模型内腔凸起的部分。总之，平面铣只能加工与刀轴垂直的部分，所以平面铣的刀位轨迹加工出的是直壁平底的零件。平面铣用平面边界来确定零件模型的切削区域，并从顶面一直切削到底平面。每一个刀路除切削深度相同外，零件形状上一层与下一层也完全相同。4.2典型零件的工艺设置(1)分析部件23(2)定义几何体(3)创建刀具(4)指定通用的工序参数图 41 测量部件整体尺寸测量长度和宽度了解总体部件大小使您可以确定安全距离及避让参数。 (1)在菜单条中选择分析测量距离。 (2)从类型列表中选择距离。 测量高度(1)在菜单条中选择分析测量距离。 (2)从类型列表选择投影距离。 4.3设置加工环境打开零件图，单击开始图标，选择“加工”选项，设置加工环境(如图 4-2所示 )。24图 4-2 设置加工环境4.4配合件数控加工仿真4.4.1 设置加工方法（1）单击“加工方法视图”图标，操作导航器自动显示加工方法视图（如图 4-3 所示） ，双击“mill-rough”选项，弹出“铣削方法”对话框（如图 4-4所示）设置部件余量为 0.35，其他为默认值。图 4-3 加工方法 图 4-4 铣削方法（2）重复上面的步骤，设置“mill-semi-finish”的部件余量为 0.18，设置“mill-finish”的部件余量为 0。254.4.2 定义加工坐标系及基准面单击创建几何体，建立工件加工坐标系。图 4-5 建立工件坐标系 图 4-6 基准面的选择4.4.3 创建刀具 在设置过程中创建刀具，也可以在创建工序时创建刀具。一旦创建，刀具就和部件一起保存，并且在创建程序过程中可按需要使用。图 4-7 刀具的创建(1)在工具条中单击创建刀具。(2)从刀具列表中选择铣刀 。(3)单击确定。26在铣刀 参数”对话框中，刀具号设置为 1。刀具从您指定的刀槽获取此信息。图 4-8 刀具的选择然后在对工序进行编程时创建其余的刀具。4.4.4 指定通用的工序参数通用参数是由多个工序共享的参数，如切削层面、主轴速度、进给率及切削深度。上表面切削层面参数设定 27图 4-9 切削参数设定 图 4-10 非切削移动设定图 4-11 进给率和速度设定 图 4-12 上表面型腔铣总设定自动定义加工数据确定上表面加工路线。(1)从菜单条选择首选项加工。 (2)单击几何体选项卡。 28图 4-13 自定义上表面加工走刀路线通用参数是由多个工序共享的参数，如切削层面、主轴速度、进给率及切削深度。下表面切削层面参数设定图 4-14 切削参数设定 图 4-15 非切削移动设定29图 4-16 进给率和速度设定 图 4-17 下表面型腔铣总设定自动定义加工数据确定下表面加工路线(1)从菜单条选择首选项加工。 (2)单击几何体选项卡。图 4-18 下表面加工走刀路线304.4.5 孔的设置图 4-19 钻孔的参数设置图 4-20 上表面孔的自定义加工刀轨31图 4-21 下表面的自定义加工刀轨图 4-22 中央通孔的自定义加工刀轨(1)在加工首选项对话框中，单击操作选项卡。 (2)在对话框的加工数据区段，选择在操作中自动设置复选框。 (3)单击确定。 设置结束。快速检查之后，您就可以开始编程会话了324.5零件仿真加工的输出图 4-23 上表面加工仿真成型零件图 4-24 下表面加工仿真成型零件33第五章 后处理及代码输出5.1零件仿真加工的后处理后处理将常规的内部刀轨数据转换成与特定机床/控制器组合兼容的格式。要进行后处理，您后处理器图 5-1 上表面后处理 图 5-2 下表面后处理345.2加工代码的生成上表面加工程序%N0010 G40 G17 G90 G70N0020 G91 G28 Z0.0:0030 T00 M06N0040 G0 G90 X-32.7618 Y9.7272 S0 M03N0050 G43 Z20. H00N0060 Z3.N0070 G3 X-32.7618 Y9.7272 Z-1.5457 I.4232 J-2.6666 K.7235 F250.N0080 X-34.2478 Y8.9697 Z-2. I.4232 J-2.6666 K.7235N0090 G1 X-34.4652 Y8.7523 M08N0100 G3 X-34.4401 Y-8.7793 I34.3767 J-8.7167N0110 G1 X-34.0162 Y-9.2032N0120 G2 X-34.3833 Y5.6051 I70.3629 J9.1529N0130 G1 X-34.3366 Y6.2031N0140 G2 X-34.0304 Y9.1872 I65.9309 J-5.258N0150 G1 X-34.2478 Y8.9697N0160 X-36.3691 Y11.091N0170 X-37.1576 Y10.3026N0180 G3 X-37.1293 Y-10.3328 I37.069 J-10.2669N0190 G1 X-29.0937 Y-18.3681N0200 G2 X-31.3926 Y5.3687 I65.4403