机械机电类毕业设计浅谈UG在数控编程中的应用VIP

毕 业 论 文正 文 第 1 页哈尔滨职业技术学院印制摘 要本文对数控自动编程软件 UG 的基本知识进行了简单的概述，通过文字和图形对自动编程的方法、步骤进行了介绍。对利用 UG 软件进行的点位加工、平面加工、固定轴轮廓加工，以及模具零件的数控编程方法步骤以图片的形式做了简单的阐述。利用 UG NX 5.0 软件画出加工零件的三视图，再对加工零件进行工艺分析，制作工艺参数表，使用 UG NX 5.0 软件对零件进行建模，加工，经过后处理得到加工程序，从中找出传统手工编程与基于 UG NX 5.0 的数控自动编程在方法步骤上的不同，以便在今后的工作中筛选使用正确的方法对零件进行编程加工。本论文以 NX5.0 中文版为例，详细阐述 UG 加工模块的三轴铣削数控编程技术，并详细介绍了 UG 的数控编程流程、重点部分还会有实例加以说明。关 键 词：UG NX5.0 自动编程；点位加工；平面加工；固定轴轮廓加工；模具零件毕 业 论 文正 文 第 1 页哈尔滨职业技术学院印制目 录绪论1一、NX5 数控编程基础2（一）概述2（二）编程流程2二、点位加工的数控编程4（一）概述4（二）点位加工操作的一般创建步骤4（三）循环类型5三、平面加工的数控编程5（一）概述5（二）平面加工操作的一般创建步骤5四、固定轴轮廓加工的数控编程6（一）概述6（二）固定轴轮廓加工操作的一般创建步骤6五、模具零件的数控编程实例7（一）初始参数设定7（二）创建刀毕 业 论 文正 文 第 2 页哈尔滨职业技术学院印制具8（三）创建粗加工操作9（四）创建半精加工操作11（五）创建等高加工操作12（六）创建固定轴轮廓加工操作14（七）创建清根加工操作16（八）模拟刀轨及后处理17结论19参考文献21致谢22毕 业 论 文正 文 第 1 页哈尔滨职业技术学院印制浅谈 UG 在数控编程中的应用绪 论UG（Unigraphics NX）是 UGS 公司出品的一个产品工程解决方案，它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段。Unigraphics NX 针对用户的虚拟产品设计和工艺设计的需求，提供了经过实践验证的解决方案。来自 UGS PLM 的 NX 使企业能够通过新一代数字化产品开放系统实现向产品全生命周期管理转型的目标。NX 包含了企业中应用最广泛的集成应用套件，用于产品设计、工程和制造全范围的开发过程。NX 建立在为客户提供无与伦比的解决方案的成功经验基础之上，这些解决方案可以全面地改善设计过程的效率，削减成本，并缩短进入市场的时间。通过再一次将注意力集中于跨越整个产品生命周期的技术创新，NX 的成功已经得到了充分的证实。这些目标使得 NX 通过无可匹敌的全范围产品检验应用和过程自动化工具，把产品制造早期的从概念到生产的过程都集成到一个实现数字化管理和协同的框架中。NX 为那些培养创造性的产品技术革新的工业设计和风格提供了强有力的解决方案。利用 NX 建模，工业设计师能够迅速地建立和改进复杂的产品形状，并且使用先进的渲染和可视化工具来最大限度地满足设计概念的审美要求。在学习了数控设备与编程 金属切削加工方法与设备 UG NX5中文版从入门到精通 机械制造工艺与机床夹具 数控机床等课程后，为了将所学的知识应用于实际中，加深对知识的掌握程度，提升自身的实际工作能力，故选取浅谈 UG 在数控编程中的应用的题目，综合所学知识，解决出现的问题，完成论文。毕 业 论 文正 文 第 2 页哈尔滨职业技术学院印制本论文主要内容是 UG 的编程与后处理等，完成对零件的加工编程任务。通过此次撰写，可以学习到很多基于加工和工艺方面的编程知识，为以后工作打下基础。一、NX5 数控编程基础（一）概述NX 原名 Unigraphics,简称 UG,现在人们习惯称其为 UG，是当今世界上最先进的高端 CAD/CAID/CAM/CAE 主流软件、功能集成最成功的软件之一，它的【加工】应用模块是目前世界上最高效、功能最强大的自动数控编程工具，广泛应用于航空、汽车、电子电器、日用消费品等行业，可以实现对极其复杂零件和特殊零件的数控加工。NX5 的【加工】应用模块提供数控钻铣、数控铣削、数控线切割、数控车削和高速加工的数控编程能力。根据机床主轴是否可变，NX5 的铣削应用提供了固定轴铣和可变轴铣两种数控编程。NX5 加工的几何对象可以是点、线、片体和实体，这些数据既可以是由本系统生成，也可以是由其他任何 CAD 系统生成而通过各种数据转换格式如 Iges、Stpe、Parasolid 导进本系统而得。NX5 对加工实体数据有很多优点。本论文主要阐述铣削应用中的固定轴铣数控编程功能，适用于编写三轴联动数控加工的 NC 数控编程，如数控钻孔加工、三轴数控铣加工。（二）编程流程应用 NX5 进行数控编程时，可以归纳为以下 8 个步骤。第一步：加工零件的几何模型准备。NX5 数控编程的加工几何体对象，既可以是 NX 系统生成的，也可以是有任何其他 CAD 系统生成的。毕 业 论 文正 文 第 3 页哈尔滨职业技术学院印制第二步：加工工艺路线的制定，在实际开始加工环境的初始化之前，编程员要确定加工工件的材料、刀具的材料与参数、加工机床特征、工件的装夹等因素，制定适合生产标准的加工工艺和加工路线图。第三步：加工环境的选择。NX5 为满足不同用户的需求提供了通用和专用的加工配置，选着不同的加工配置，将会决定能够使用什么样的模板来编写刀轨。第四步：父级组的创建及其参数的设定。编程员可以在父级组中设置正确的机床坐标系和安全平面高度，以及工件余量、进给速率等公共参数，这些参数可以向下一级的组或操作传递，这样可以大大优化编程步骤，减少重复的任务，从而提高编程效率。第五步：加工操作的创建及参数的设定。根据各个操作的用途，还有工件材料、刀具材料、机床运动特征等因素，选择合适的操作类型和切削方法，确定合理的切削深度、刀具进退刀移动、刀具转速和进给率等切削参数。第六步：刀轨的产生与校核。由于数控加工设备价格昂贵、工件材料和刀具材料的成本相当高，为了避免因出错而带来的严重后果，通常在刀轨后处理成为 NC 程序前，都要对刀轨进行虚拟切削和过切检查。第七步：刀轨的后处理。刀轨是由一系列的刀具定位点数据和机床命令组成，俗称内部刀具路径，机床无法直接读取刀轨数据并执行加工，因此，需要应用特定的后处理器，把刀轨翻译成为 NC 指令后，才能被机床和控制系统识别。第八步：加工工艺卡的制作。现代加工对岗位分工越来越细，一般的，数控编程和操作机床不是由同一个人来完成的，为有效进行沟通和通信，需要编写数控加工工艺卡。这个环节既可以有编程员手工制作，也可以由系统自动完成。毕 业 论 文正 文 第 4 页哈尔滨职业技术学院印制二、点位加工的数控编程（一）概述在 NX5 CAM 中，点位加工包括钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻螺纹、点焊等加工操作，使用 “Drill”加工模板，可以编写这些加工的数控程序。点位加工既用于孔的粗加工，也可用于精加工。（二）点位加工操作的一般创建步骤一般地，创建点位加工时都遵循以下步骤。步骤 1：模型准备。工件几何体模型可以由 NX 系统生成，也可以是任何其他系统生成的几何数据，几何体的数据类型可以是点、圆弧或实体模型中的孔。步骤 2：初始化加工环境。一般地，指定【CAM 会画配置】为 “cam-general”、 【CAM 设置】为 “Drill” 。步骤 3：编辑和创建父级组。包括程序组、刀具、几何体组、加工方法组，在默认情况下，系统已生成各个父级组，用户可以根据实际情况决定是否需要创建新的父级组，但无论如何，用户都应生成刀具、指定机床坐标系和安全平面。步骤 4：创建点位加工操作。指定合适的加工模板、子操作和父级组，输入操作名字。步骤 5：指定循环类型及参数。根据不同的循环类型设置合理参数。步骤 6：指定点位加工几何体。使用各种方法指定点位，确认是否需要优化点位钻削顺序、设置避让移动和指定部件表面或者钻孔底面。步骤 7：设置主轴转速和进给。或者直接设置主轴转速和进给，或毕 业 论 文正 文 第 5 页哈尔滨职业技术学院印制者调用库的参数。步骤 8：指定刀具号及补偿寄存器。如果没有应用自动换刀功能，此步骤可以省略。步骤 9：编辑刀轨的显示。步骤 10：刀轨的生成与确认。（三）循环类型在点位加工操作的对话框中，系统提供了 14 种循环类型，这些循环类型可以分为 3 类：无循环、GOTO 循环和 CYCLE 循环。三、平面加工的数控编程（一）概述通常，平面加工操作仅适合于加工平面类工件，既适合于面法向与刀轴平行的那些工件平面，不管给的侧壁。如果工件侧壁是曲面或者是斜面，一般不适合用平面加工操作。平面加工操作中，切除的材料量等于毛坯边界所定义的材料量减去部件边界所定义的材料量，如图 4-1 所示。如果没有毛坯边界就用部件边界定义材料量。平面加工操作产生的刀轨以层状方式切除这些材料，即是，每一层的刀轨（切削层）都是位于垂直于刀轴的平面内，从上到下，完成一个切削层后再进入下一个切削层切削，直至到达最大深度处。所以，平面加工的实质就是两轴半加工。平面加工操作既可用于粗加工，也可以用为半精加工和精加工。一般的， 【平面铣】操作更适合于进行复杂平面类零件的粗加工，而【面铣削】就比较适合于底平面的半精加工和精加工。毕 业 论 文正 文 第 6 页哈尔滨职业技术学院印制（二）平面加工操作的一般创建步骤 (1)在操作导航工具中创建程序、刀具、几何、加工方法节点；(2)在创建操作对话框中指定操作类型为 mill planar；(3)在创建操作对话框中指定操作子类型为 planar-Mill；(4)在创建操作对话框中指定程序、刀具、几何、加工方法节点；(5)在创建操作对话框中指定操作名称；（6)单击创建操作对话框中的应用按钮进入平面铣操作对话框；(7)如果未在共享数据中定义的几何，在平面铣操作对话框定义；(8)定义平面铣操作对话框中的参数；(9)单击平面铣操作对话框中的生成按钮生成刀轨。四、固定轴轮廓加工的数控编程（一）概述固定轴轮廓加工中，先由驱动几何体产生驱动点，并按投影方向投影到部件几何体上，得到投影点，刀具在该点处与部件几何体接触，故又称为接触点，然后系统根据接触点位置的表面曲率半径、刀具半径等因素，计算得到刀具定位点。最后，当刀具在部件几何体表面从一个接触点移动到下一个接触点，如此重复，就形成了刀轨，这就是固定轴轮廓加工刀轨产生的原理。根据固定轴轮廓加工刀轨的产生原理，固定轴轮廓加工的刀轨很大程度上取决于由驱动几何体产生的驱动点和投影方式，用户应该根据工件的特点和工艺要求，选择合理的驱动方法。固定轴轮廓加工时，刀具始终接触工件表面，因此，固定轴轮廓加工操作仅适合于半精加工和精加工。毕 业 论 文正 文 第 7 页哈尔滨职业技术学院印制（二）固定轴轮廓加工操作的一般创建步骤创建固定轴轮廓加工操作的一般步骤如下：步骤 1：准备模型。工件几何体模型可以由，NX 系统生成，也可以是任何其他系统生成的几何数据，几何体的类型可以是任意曲线、片体、实体模型和小平面几何体。步骤 2：初始化加工环境。指定【CAM 会话配置】为“cam-general”、 【CAM 设置】为“mill-contour” 。步骤 3：编辑和创建父级组。包括程序组、刀具、几何体组、加工方法组，在默认情况下，系统已生成各个父级组，用户应该根据实际情况决定是否需要创建新的父级组，但无论如何，用户都应该生成刀具、指定机床坐标系和安全平面。步骤 4：创建固定轴轮廓加工操