基于ug下的型腔零件数控仿形加工.doc

摘 要： 数控加工需要输入加工程序，当零件过于复杂时，程序会很多，手动输入程序会很繁 杂，而用 UG 进行仿形加工，再自动生成程序，可减少不必要的时间浪费，也可以了解加 工过程中的易错之处，而 UG 就提供一个数控加工模拟与仿真的平台。UG 具有实体造型、 曲面造型、工程图的生成和拆模等功能。通过 UG 三维造型、仿形加工可以比手动绘图、 手动编程来的简便、也可以提早发现问题、降低错误几率。本论文主要利用 UG 软件对型 腔零件进行了三维造型，同时制定了加工工艺路线，并进行了仿形加工。 关键词： UG CAD/CAM 车床加工 数控工艺 仿真加工 Abstract Need to enter the NC machining program, when the part is too complicated, the program will be a lot of manual input process will be very complicated, but with the Profiling of UG, then automatically generated procedures, reduce unnecessary waste of time, you can also understand the processplace in the error-prone, while the UG to provide a simulation of NC machining and simulation platform.UG has a solid modeling, surface modeling, engineering drawing generation and form removal and other functions.By UG dimensional modeling, profiling than manual drawing process can be manually programmed to the simple, early detection of problems can reduce the error probability.In this thesis, using UG software parts of a three- dimensional shape of the cavity, while establishing a processing line, and had Profiling. Keywords UG CAD/CAM turning NC craft clamp simulation of machining 目录 1 绪论.1 2 数控加工技术与 UG 的简要介绍2 2.1 数控加工技术的发展趋势.2 2.1.1 继续向开放式、基于 PC 的第六代方向发展2 2.1.2 向高速化和高精度化发展.2 2.1.3 向智能化方向发展.2 2.2 UG 软件在行业中的应用 3 2.2.1 CAD/CAM 的发展 .3 2.2.2 UG 概念及优点 3 3 零件分析与毛坯选择及 UG 造型 5 3.1 零件分析.5 3.1.1 读图和审图.5 3.2 毛坯、余量分析.6 3.2.1 毛坯形状和尺寸的选择.6 3.2.2 加工余量的选择.7 3.3 UG 造型. .11 3.3.1 实体造型.11 4 加工准备及工艺路线选择22 4.1 基准的选择22 4.1.1 定位基准的选择22 4.2 工艺装备的选择22 4.2.1 夹具的选择22 4.2.2 刀具选择22 4.3 确定进给路线（加工方法）23 4.4 切削用量23 4.4.1 切削参数对机械加工的影响 .24 4.5 加工工序卡片24 5 UG 造型与仿形加工. 26 5.1 加工并生成程序26 5.1.1 工艺参数设定26 5.1.2 零件的加工过程28 5.1.3 生成部分程序36 结论.38 致谢.39 参考文献.40 图 1 工程图 A4 图纸 41 表 1 数控加工工序卡片. 42 1 1 绪论绪论 数控技术是用数字信息对机床运动和工作过程进行控制的技术，它是集传统的 机械制造技术、计算机技术、现代控制技术、传感检测技术、网络通信技术和光机 电技术等于一体的现代制造业的基础技术，具有高精度、高效率、柔性自动化等特 点，对制造业实现柔性自动化、集成化和智能化起着举足轻重的作用。 如今制造业所面临的挑战是，通过产品开发的技术创新，在持续的成本缩减 以及收入和利润的逐渐增加的要求之间取得平衡。 机电产品的结构变得愈来愈 复杂、功能变得愈来愈繁多、研制时间变得愈来愈短促、更新换代变得愈来愈急 速，这些发展趋势都对机电产品的设计与制造提出新的要求。 NX 是 UGS PLM 新一代数字化产品开发系统，它可以通过过程变更来驱动产 品革新。 NX 独特之处是其知识管理基础，它使得工程专业人员能够推动革新以 创造出更大的利润。 UG 可以管理生产和系统性能知识，根据已知准则来确认每 一设计决策。 UG 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。在产品设 计方面。UG 具有高性能的机械设计和制图功能，为制造设计提供了高性能和灵活 性，以满足客户设计任何复杂产品的需要。 在仿真、确认和优化方面。 UG 允 许制造商以数字化的方式仿真、确认和优化产品及其开发过程。制造商可以改善 产品质量，同时减少或消除对于物理样机的昂贵耗时的设计、构建，以及对变更 周期的依赖。 在机床上加工一个零件，需要输入加工程序，当零件过于复杂时，程序会很 多，手动输入程序会很繁杂，而用UG 进行仿形加工，再自动生成程序，可减 少不必要的时间浪费，也可以了解加工过程中的易错之处，我这次的毕业设计就 是型腔零件的数控加工，而UG 就提供一个模拟与仿真的平台，课题就是 “基 于 UG 的型腔零件数控仿形加工 ”。本次毕业设计中我进行了充分的课题调查并 参考和借阅的大量的科技文献，给我的设计提供了大量的理论依据。 本次毕业设计过程中得到了XXX 老师的悉心指导。从 UG 老师那里学到了 许多 UG 知识，在此表示真心的感谢！由于本人水平有限，其中的不足之处恳请 大家指正。 2 2 数控加工技术与数控加工技术与 UGUG 的简要介绍的简要介绍 数控技术是现代制造技术的基础，它的广泛应用使普通机械被数控机械所代替， 使全球制造业发生了根本变化。数控技术的水准、拥有和普及程度已经成为衡量一 个国家综合国力和工业现代化水平的重要标志之一。为适应这种形势，需要大量培 养数控专业技术人才。 随着计算机技术和机床制造业的不断发展，CAD/CAM 图形交互式的应用成 为数控技术发展的新趋势。数控编程在CAD /CAM 系统在中最能明显发挥效益 的环节之一，而 PDM 与 UG 的结合，让 CAD/CAM 的设计过程变得容易管理和控 制，实现了时间的节约，大大的有助于实现设计加工自动化，提高加工精度和加 工质量、缩短产品研制周期等。 2.12.1 数控加工技术的发展趋势数控加工技术的发展趋势 2.1.1 继续向开放式、基于 PC 的第六代方向发展 基于 PC 所具有的开放性、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点，更多的 数控系统生产厂家会走上这条道路。至少采用 PC 机作为它的前端机，来处理人机界 面、编程、联网通信等问题，由原有的系统承担数控的任务。PC 机所具有的友好的 人机界面，将普及到所有的数控系统。远程通讯，远程诊断和维修将更加普遍。 2.1.2 向高速化和高精度化发展 这是适应机床向高速和高精度方向发展的需要。 2.1.3 向智能化方向发展 随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度将不断 提高。 应用自适应控制技术 数控系统能在运行过程中检测一些重要信息，并自动调整系统的有关参数，达 到改进系统运行状态的目的。 引入专家系统指导加工 将熟练工人和专家的经验，加工的一般规律和特殊规律存入系统中，以工艺参 数数据库为支撑，建立具有人工智能的专家系统。 引入故障诊断专家系统 在设备故障诊断系统中借助多种数学原理和系统理论，形成了多种不同的诊断 方法。 智能化数字伺服驱动装置 可以通过自动识别负载，而自动调整参数，使驱动系统获得最佳的运行状态。 2.22.2 UGUG 软件在行业中的应用软件在行业中的应用 2.2.1 CAD/CAM 的国内外发展 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，作 为制造业基础的模具行业近年来得到了迅速发展。模具是工业生产的基础工艺装备， 在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通信等产品中，60%80%的零部件都依 靠模具成型。国民经济的五大支柱产业，都要求模具工业的发展与之相适应。模具 是“效益放大器”,模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上 百倍。模具生产水平的高低，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。因此，我国要成为一个制造业强国，必须要振兴和发展我国的模具工业， 提高模具工业的整体技术水平。 随着 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，模具设计与制造领域正发生着一场深刻的技术革命。在 这场技术革命中，逐步掌握三 CAD/CAM 软件的使用，并用于模具的数字化设计与制 造是其中的关键。 我国模具工业发展前景非常广阔。国内外模具及模具加工设备厂 商己普遍看好中国市场。随着对模具设计质量与制造要求的不断提高，以及 CAD/CAM 技术在模具制造业中的大规模推广应用，急需大批熟悉 CAD/CAM 技术应用 的模具设计与制造的技术人才。 2.2.2 UG 的优点 UG 具有以下优点： 具有统一的数据库，真正实现了CAD/CAE/CAM 等各模块之间的无数据 交换的自由切换，可施行并行工程。 采用复合建模技术，可将实体建模、曲面建模、线框建模、显示几何建 模与参数化建模融为一体。 基于特征（如：孔、凸台、型腔、沟槽、倒角等）的建模和编辑方法作 为实体造型的基础，形象直观，类似于工程师传统的设计方法，并能用参数驱动。 曲线设计采用非均匀有理 B 样线条作为基础，可用多样方法生成复杂的 曲面造型，特别适合于汽车、飞机、船舶、汽轮机叶片外形设计等外形复杂的曲 面造型。 出图功能强，可以十分方便地从三维实体模型直接生成二维工程图。能 按 ISO 标准标注名义尺寸、尺寸公差、形位公差汉字说明等，并能直接对实体进 行局部剖、旋转剖、阶梯剖和轴测图挖切生成各种剖视图，增强了绘图功能的实 用性。 以 Parasolid 为实体建模核心，实体造型功能处于领先地位。目前著名 的 CAD/CAE/CAM 软件均以此作为实体造型的基础。 提供了界面良好的二次开发工具GRIP(GRAPHICAL INTERACTIVE PROGRAMING)和 UFUNC(USER FUNCTION)，并能通过高级语言接口，使UG 的图 形功能与高级语言的计算机功能紧密结合起来。 具有良好的用户界面，绝大多数功能都可以通过图标实现，进行对象操 作时，具有自动推理功能，同时在每个步骤中，都有相应的信息提示，便于用户 作出正确的选择。 3 3 零件分析与毛坯选择及零件分析与毛坯选择及 UGUG 造型造型 在数控铣削加工中，对零件图进行工艺分析的主要内容包括零件结构工艺性分 析、选择数控铣削的加工内容、零件毛坯的工艺性分析和加工方案分析。 3.13.1 零件分析零件分析 3.1.1 读图和审图 图 3-1 零件三视图及局部剖视图 图 3-2 零件 在数控铣削加工中，对零件图进行工艺分析的主要内容包括零件结构工艺性分 析、选择数控铣削的加工内容、零件毛坯的工艺性分析和加工方案分析。 首先要认真分析与研究整台产品的用途、性能和工作条件，了解零件在产品中 的位置、装配关系及其作用，弄清各项技术要求对装配质量和使用性能的影响，找 出主要的和关键的技术要求，然后对零件图样进行分析。 该零件视图表达完整、清晰，尺寸及有关技术要求齐全、明确。 该组合件突起部位侧面的表面粗糙度为 Ra1.6m，其余加工表面粗糙度为 Ra3.2m，参数合理，便于加工。 该组合件的定位基准为底面，尺寸偏差在0.1mm。 该组合件选用的材料为 45 锻件，价格低廉，加工难度不大，能够保证零件 的各方面要求。 3.23.2 毛坯、余量分析毛坯、余量分析 3.2.1 毛坯形状和尺寸的选择 选择毛坯形状和尺寸总的要求是：减少“肥头大耳” ，实现少屑或无屑加工。因 此，毛坯形状要力求接近成品形状，以减少机械加工的劳动量。但也有以下四种情 况。 采用锻件，铸造毛坯时，因锻模时的欠压量与允许的错模量不等，铸造时也 会因砂型误差、收缩量及金属液体的流动性差不能充满型腔等造成余量的不等，此 外，锻造、铸造后，毛坯的挠曲与扭曲变形量的不同也会造成加工余量不充分、不 稳定，所以，除板料外，不论是锻件、铸件还是型材，只要准备采用数控加工，其 加工表面均应有较充分的余量。 尺寸小或薄的零件，为便于装夹并减少夹头，可将多个工件连在一起，由一 个毛坯制出。 装配后形成同一工作表面的两个相关零件，为保证加工质量并使加工方便， 常把两件合为一个整体毛坯，加工到一定阶段后再切开。 对于不便装夹的毛坯，可考虑在毛坯上另外增加装夹余量或工艺凸台、工艺 凸耳等辅助基准。 由于该零件力学性能要求较高，故材料选用 45 锻件。45 锻件即既具有较高的 强度、硬度，又具有较好的塑性、韧性，所以该零件的毛坯尺寸可定为 16012040（长宽高） 。 3.2.2 加工余量的选择 加工余量是指加工过程中所切去的金属层厚度，加工余量有工序余量和加工总 余量（毛坯余量）之分。 （1） 工序余量 工序余量是指某一表面在一道工序中切除的金属层厚度。 工序余量的计算 工序余量等于相邻两工序的工序尺寸之差。 对于外表面（见图 3-3a） z=a-b 对于内表面（见图 3-3b） z=b-a 式中 z本工序的工序余量（ mm ）； a前工序的工序尺寸（ mm ）； b本工序的工序尺寸（ mm ）。 图 3-3 加工余量 上述加工余量均为非对称的单边余量，旋转表面的加工余量为双边对称余量。 对于轴（图 3-3c） Z=- a d b d 对于孔（图 3-3d） Z=- b d a d 式中 Z直径上的加工余量（ mm ）； 前工序的加工直径（ mm ）； a d 本工序的加工直径（ mm ）。 b d 当加工某个表面的工序是分几个工步时，则相邻两工步尺寸之差就是工步余量。 它是某工步在加工表面上切除的金属层厚度。 工序基本余量、最大余量、最小余量及余量公差 由于毛坯制造和各个工序尺寸都存在着误差，加工余量也是个变动值。当工序 尺寸用基本尺寸计算时，所得到的加工余量称为基本余量或公称余量。 最小余量是保证该工序加工表面的精度和质量所需切除的金属层最小厚度。 min 最大余量是该工序余量的最大值。下面以图 3-4 所示的外圆为例来计算，其它 max 各类表面的情况与此相类似。 图 3-4 加工余量及其公差 当尺寸 a、b 均为工序基本尺寸时，基本余量为 Z=a-b 则最小余量=- min min a max b 而最大余量=- max max b min b 图 3-3 表示了工序尺寸公差与加工余量间的关系。余量公差是加工余量间的变 动范围，其值为 =- =(-)+(-)=+ z max min max a min a max b min b a b 式中本工序余量公差（ mm ）； z 前工序的工序尺寸公差（ mm ）； a 本工序的工序尺寸公差（ mm ）。 b 所以，余量公差为前工序与本工序尺寸公差之和。 工序尺寸公差带的分布，一般采用“单向入体原则”。即对于被包面（轴类）， 基本尺寸取公差带上限，下偏差取负值，工序基本尺寸即为最大尺寸；对于包容面 （孔类），基本尺寸为公差带下限，上偏差取正值，工序尺寸即为最小尺寸但孔中 心距及毛坯尺寸公差采用双向对称布置。 （2） 加工总余量 毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差称为加工总余量。它是从毛坯到成品时从 某一表面切除的金属层总厚度，也等于该表面各工序余量之和，即 式中第 i 道工序的工序余量（ mm ）； i n该表面总加工的工序数。 加工总余量也是个变动值，其值及公差一般可从有关手册中查得或凭经验确定。 如图 3-5 表示了内孔和外圆表面经多次加工时，加工总余量、工序余量与加工尺寸 的分布图。 图 3-5 加工余量和加工尺寸分布 （3）影响加工余量的因素 影响加工余量的因素如下： a）前工序的表面质量（包括表面粗糙度和表面破坏层深度）； a a S b）前工序的工序尺寸公差； a c）前工序的位置误差，如工件表面在空间的弯曲、偏斜以及空间误差等； a d）本工序的安装误差。 a 所以本工序的加工余量必须满足下式 ： 用于对称余量时 用于单边余量时 （4）确定加工余量 加工余量大小，直接影响零件的加工质量和生产率。加工余量过大，不仅增加机 械加工劳动量，降低生产率，而且增加材料、工具和电力的消耗，增加成本。但若 加工余量过小，又不能消除前工序的各种误差和表面缺陷，甚至产生废品。因此， 必须合理地确定加工余量。其确定的方法有：经验估算法、查表修正法、分析计算 法。首先根据工艺人员的经验来确定加工余量。为避免产生废品，所确定的加工余 量一般偏大。要准确余量则需要根据有关手册，查得加工余量的数值，然后根据实 际情况进行适当修正。 因此该零件的加工余量如下：粗加工外表面的加工余量选择 0.5mm，半精加工 的加工余量 0.1mm，接着做完精加工。粗加工凹槽余量 0.1mm ，精加工 0.05mm。铣 直径 26 孔的粗加工余量 0.2mm，接着做精加工。 3.33.3 UGUG 造型造型 首先我们要建立新文件，文件名只能是英文和数字组成。建好新文件后，分别 对件一和件二进行线架造型。 3.3.1 零件的实体造型 首先进入 UG 界面，如图 3-6，先创建一个文件名，记住，文件名不允许出现中 文，因为建成中文名以后 UG 就打不开这个文件了。我们暂且先命名为 0。 图 3-6 UG 创建文件界 在应用工具栏中点击建模，然后单击左边草图图标，如图 3-7，再点击勾如图 3-8 进入草图界面。 图 3-7 进入草图按钮 图 3-8 点击勾进入草图 先点击矩形按钮，画一个 160 X 120 的矩形，做约束，得到如图 3-9 所示图形。 图 3-9 约束好的矩形 画一个圆弧，设置半径 180，接着做约束圆心在 X 轴上，然后做镜像，得到左 边的另一个相同的圆弧，然后将线条打断，因为后面得拉伸，得到图 3-10。 图 3- 10 画个圆弧做镜像与打断线条 拉伸，由图纸得矩形拉伸 21.5，圆弧由 21.5 拉伸至 28.5，得到如图 3-11 所示。 图 3-11 拉伸圆弧 做布尔操作，合并两个组件，如图 3-12。 图 3-12 布尔操作 接下来在进入草图画出圆角长方形和大的长方形，如图 3-13 所示。 图 3-13 画出圆角长方形与外部长方形 接着对图 3-13 进行裁剪，得到图 3-14 所示的草图。 图 3-14 裁剪后的草图 接着，画出四个圆，标好圆的尺寸，直径 26 与 12，然后做等半径的约束。最 后画出凸台的圆角，标好尺寸 8.5，如图 3-15。 图 3-15 约束圆的尺寸，画出凸台 8.5 的圆角 完成草图，对圆进行拉伸，从整体中减去孔的多余量，所以得用拉伸中的差， 如图 3-16；得到如图 3-17 的样子。 图 3-16 拉伸中的减 图 3-17 拉伸减后 再从整体中减去 12 的孔，如图 3-18；得到 3-19。 图 3-18 减去 12 的孔操作 图 3-19 减去 12 的孔后 接着开始凸台的造型，对凸台草图进行拉伸，从 28.5 拉伸至 38.5，如果上限 选 0 实体就会多出来一块，过程如图 3-20。 图 3-20 凸台的拉伸 拉伸后的凸台如图图 3-21 所示。 图 3-21 拉伸后的凸台 先对凸台和底座进行布尔操作，以求整体可以挖去凹槽，对凸台里的凹槽进行 减去拉伸，因为槽深 5，所以从整体的 33.5 拉伸到 38.5，如图 3-22；得到如图 3- 23 的零件。 图 3-22 凸台里凹槽的减去拉伸 图 3-23 减去凹槽后的零件 在 UG 中可以在任何实体表面绘制另外一个草图，如果要修改此前的实体草图， 可以直接双击实体草图进入草图绘制界面。现在画出直径为 11.8 的孔，得到图 3- 24。 图 3-24 画 11.5 的圆 做插入、设计特征、孔的选择，如图 3-25。 图 3-25 孔 11.8 的插入 然后选择沉头孔，因为孔可分为通孔、盲孔之分，盲孔又可分为平头孔和沉头 孔。做完插入沉头孔之后，得到图 3-26。 图 3-26 完成插入沉头孔后零件 接着最后一步要造出球面，然后得用到球的操作，球的插入操作，如图 3-27 所 示。 图 3-27 插入球 点击，直径，球心；因为 SR=25，偏离沉头孔 6mm，所以输入直径 50，球心 X=- 53，Y=25，Z=46.5。得到图 3-28。 图 3-28 创建球过程 做完插入球的操作，就得到图 3-29 所示的零件，此零件即为我们此次要做的零 件数控仿形加工的零件。 图 3-29 最终完成的零件 创建毛坯，画出零件的毛坯，尺寸为 16012040（长宽高） ，如图 3-30 所示。 图 3-30 零件的毛坯图 4 4 加工准备及工艺路线选择加工准备及工艺路线选择 在对零件进行加工前要对零件进行许多分析，如装夹方式、基准选择、确定坐 标零点、刀具选择及机床选择等。 4.14.1 基准的选择基准的选择 基准就是确定生产对象上的某些点、线、面的位置所依据的那些点、线、面。 4.1.1 定位基准的选择 正确选择定位基准是制订机械加工工艺规程和进行夹具设计的关键。定位基准 分为精基准和粗基准。 此零件上平面为基准加工下平面，工件重新装夹后，已加工的下平面为基准加 工上平面。 4.24.2 工艺装备的选择工艺装备的选择 4.2.1 夹具的选择 机床夹具的种类很多，按使用的机床类型分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、 镗床夹具、加工中心夹具等。而按专门化程度划分来说，该零件使用的是立式加工 中心。零件又属于平面类零件，应使用通用夹具，通用夹具是已经标准化、无需调 整或稍加调整就可以用来装夹不同工件的夹具。 4.2.2 刀具选择 选择合适的刀具和参数，对于金属切削加工，能起到事半功倍的效果。刀具材 料选用硬质合金，钻头和铰刀选用高速钢。且切削速度比高速钢高 410 倍，但其冲 击韧性与抗拉强度远比高速钢差。而铣刀种类繁多，在使用时要根据加工部位、表 面粗糙度、精度等来选用，根据图形的精度和加工部位来看，所选刀具卡见附录。 12 整体合金刀具为精加工用刀具，一般情况下不做粗加工，如果加工中出现 尖叫，或者是连续冲击声，这种现象表明切削参数选用不合理，充分冷却在整个过 程中是必不可少的。 32 的立铣刀应采用侧固刀柄，25 内螺纹孔单刃镗刀应采用侧固刀柄或强力 弹簧夹套刀柄；20 的立铣刀应采用强力弹簧夹套刀柄；16H 的铰刀应采用弹簧 夹套刀柄；8 整体硬质合金立铣刀和 8 球头刀可采用热装刀柄。 对于刀具使用，要兼顾粗、精加工分开原则，防止精加工刀具尽早磨损。机夹 立铣刀，由于有螺旋升角，铣刀侧刃直线性不好，不适合精加工。整体硬质合金刀 侧刃直线性好，精度高，适合精加工使用，粗加工阶段，应尽可能不用 12 的整体 硬质合金铣刀，以备精加工使用。 32 立铣刀，用于平面粗、精加工，外轮廓粗加工。 20 立铣刀，用于内外轮廓、腔槽半精加工。 8 球头刀（球头直径 2），用于圆弧面加工。 8 整体硬质合金立铣刀，用于内外轮廓精加工，26 的孔。 11.8、12 钻头用来钻 11.8、12 的孔。 4.34.3 确定进给路线（加工方法）确定进给路线（加工方法） 在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为进给路线。进给路线不 仅包括切削加工时的进给路线，还包括刀具到位、对刀、退刀和换刀等一系列过程 的刀具运动路线。进给路线不仅反映了几个内容，也说明了加工顺序。 确定进给路线。主要是确定粗加工及空行程的进给路线，因为精加工的进给路 线基本上是按零件的轮廓进行的。在确定时还要注意一些问题： 选择工件刚性破坏小的路线，以减少加工变形对加工精度的影响。 寻求最短的进给路线，以提高加工效率。 切入和切出的路线应考虑外延，以保证加工的表面质量。 完工时的最后一刀应一次走刀连续加工，以免产生刀痕等缺陷。 此外，确定进给路线时，还要考虑工件的形状与刚度、加工余量大小、机床与 刀具的刚度等情况，确定是一次进给还是多次进给来完成加工，确定刀具的切入与 切出方向以及在铣削加工中试采用顺铣还是逆铣的铣削方式等。 该零件的进给路线路线如下： 铣端面：铣上端面及外轮廓至尺寸。 （32 立铣刀） 半精铣：半精铣外轮廓，单边留余量 0.3mm粗铣内腔槽，单边留余量 2mm。 （20 立铣刀） 精铣：铣外轮廓至尺寸高速精铣内腔槽至尺寸。 （8 合金立铣刀） 铣球面：铣球面（8 的球头刀） 铣孔：2-26 孔。 （8 合金立铣刀） 钻孔：-12 孔11.8 孔。 （8 合金立铣刀） 4.44.4 切削用量切削用量 在一定切削条件下，合理选择切削用量是提高切削效率、保证刀具耐用度和加 工质量的主要手段。 4.4.1 切削参数对机械加工的影响 （1）对加工质量的影响 切削速度的影响。因为切削速度对切削温度影响最大。随着切削速度的增加， 温度上升，工件的温升变形和刀具磨损加快，使误差加大。同时，工件表面层的热 应力。金相组织也发生变化，使工件表面质量下降。 进给速度的影响。在中等以上进给速度时，降低进给速度可降低表面粗糙度 值;但当低速切削（0.050.15mm/r）时，由于存在塑性变形故可使 Ra 增大。 背吃刀量的影响。随着背吃刀量的增大，切削力成正比的增加，工艺系统发 生变形、振动等，使加工精度和表面粗糙度下降。 （2）对刀具使用寿命的影响 刀具耐用度与刀具总刃磨次数的乘积称为刀具寿命。它是一把刀从开始到完全 报废所经过的切削时间。对刀具寿命的影响主要从耐用度的影响来分析。 因此，贵重、精密的刀具是不宜采用高速切削和大进给量切削的。 （3）对生产效率的影响 在一定的切削条件下，合理选择切削用量是提高切削效率、保证刀具耐用度和 加工质量的主要手段。 4.54.5 加工工序卡片加工工序卡片 确定加工工序后，根据加工要求，编写数控加工工序卡片。具体的加工工序卡 片如下表所示。 表 4-1 数控加工工序卡片 零件名称型腔零件零件图号 （工厂） 数控加工工序卡片 高速轴45#钢 工序号 程序编 号 夹具名 称 使用设备车间 10 三抓卡 盘 立式加工中心 工 步 号 工步内容 刀具 号 刀具规 矩/mm 主轴转 速 /rmi n-1 进给速度 /mmmi n-1 背吃 刀量 /mm 备注 1 外轮廓粗加工 T0132300702.0 2 内外轮廓、腔槽半精加 工 T0220600701.0 3 精铣圆弧面 T03 8 球头 1000500.5 4 内外轮廓 精加工 T04 8 硬质 合金立 铣刀 1000500.2 5 精铣 26 孔 T04 8 硬质 合金立 铣刀 1000500.2 6 钻 11.8 孔 T05 11.8 钻头 800700.25 7 钻 12 孔 T06 12 钻 头 800700.25 5 5 UGUG 造型与仿形加工造型与仿形加工 UG 是一种功能强大的软件，在这个型腔零件的造型中我们用到的是 UG 的草图 建模和仿形加工模块。 5 5. .1 1 加工并生成程序加工并生成程序 通过草图拉伸对毛坯进行设定，同时要确定毛坯中心在系统坐标系（绘图坐标 系）中的坐标值。因为该例绘图原点在图形的底平面上，所以毛坯中心的坐标值设 定值为（0,0,0） 。注意对刀时，刀具找正毛坯中心后，要按该坐标值设定毛坯中心。 然后进入 UG 加工模块，首先设定加工坐标系、工件加工的安全平面，对工件进行加 工。 5.1.1 工艺参数设定 首先我们定义刀具参数，根据列出的刀具清单。例如 32 立铣刀参数及图形如 图 5-1 所示，其它刀具按照各自参数设定。 图 5-1 刀具的设置 最后建成直径 32、20、8 的铣刀，直径为 8 的球头刀，直径分别为 12、26、11.8 的钻头，来进行加工，如图 5-2。 图 5-2 建立刀具 双击右边导航器里的 WORKPIECE，进行设置加工工件与加工毛坯，如图 5-3 所 示。毛坯建法：先将工件隐藏，在草图上拉伸外轮廓至 40，再在编辑菜单里进行互 换显示与隐藏。 5-3 设置加工工件与毛坯 上 UG 课程的时候，老师说过做 UG 仿形加工有三个步骤：用什么刀具加工； 对什么零件进行加工；怎么加工。现在第三步如图 5-4 所示。 5-4 进行型腔铣 5.1.2 零件的加工过程 选择加工所至的表面，如图 5-5 所示选择。 5-5 选择加工表面 设置好切削用量、每一刀的进给量、切削方式，然后生成刀轨，准备进行粗加 工，如图 5-6 所示。粗加工完成，接着要进行确定保存，如图 5-7 所示。 5-6 生成刀轨 5-7 粗加工完成 然后进行精加工，如图 5-8 将 ROUGH 改为 MILL-FINISH。 图 5-8 精加工 如上述操作方法，不过选择切削表面时要加上凹槽，生成刀轨，如图 5-9，开 始精加工，如图 5-10。精加工完成时如图 5-11。用直径为 8 的刀具进行更深层次的 精加工，过程如图 5-12图 5-13图 5-14。 图 5-9 生成精加工刀轨 图 5-10 精加工开始 图 5-11 精加工完成 图 5-12 选择加工表面 图 5-13 生成刀轨 图 5-14 加工开始 接着进行球径 25 的球面加工，用直径 8 的球头刀进行加工，选择加工表面，如 图 5-15。加工完成后得到的零件如图 5-16。 图 5-15 加工表面选择 图 5-16 加工完成 进行 11.8 孔的钻削，如图 5-17 选择钻削。孔 11.8 加工如图 5-18。 图 5-17 钻削 图 5-18 孔 11.8 的加工完成 对两个直径为 26 的孔进行精铣。完成后的里、两个孔如图 5-19 所示。 图 5-19 直径 26 孔的精加工完成 最后对直径为 12 的孔进行加工，最终加工完成的零件如图 5-20 所示。 图 5-20 最终加工完成的零件 5.1.3 生成部分程序 后处理，用来生成 NC 程序，如图 5-21。生成 NC 程序，如图 5-22 所示。 图 5-21 后处理 图 5-22 经过后处理生成的 NC 程序 结论结论 经过近三个月的坚持不懈，我的基于 UG 下的型腔零件数控仿形加工终于达到了 预期的要求，在此次设计过程中，我查阅大量有关资料，参加校外 UG 培训，跟老师 学习，与同学交流，经验和自学，并向老师请教，学到了不少知识也找到了自己身 上的不足。感受良多，获益匪浅。 此次设计制作过程我遇到许多问题，诸如 UG 的使用不熟练、UG 的基本操作、 UG 的一些常见难处等方面的问题，最终在老师和书本的帮助下，我终于完成了老师 交给我的任务。在整个设计中我懂得了许多东西，诸如工艺、质保、设计的情况。 培养了我独立工作能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习、工 作、生活有很大的启发。 这次设计，我深刻体会到，在动手设计以前，应该进行充分调查、研究，根据 所收集的资料进行系统分析，在脑海中形成一个具体的结构，再进行有计划的实施。 在毕业设计期间，我学到了很多书本上所没有的知识，也对学习和生活有了一 些新的认识。总结如下： 1、要勤于思考。只有把理论用于实践，才能彻底的掌握，才能实现学习的价值。 2、细心、耐心。只有一丝不苟的工作态度和不骄不燥的钻研精神，才能在所从 事的工作中获得成功。 3、要团结、谦虚、 “问道有先后，术业有专攻” 。每个人都有所长亦有所短，只 有大家互相帮助，共同学习，才能取得更大的进步。 4、 “业精于勤荒于嬉，行成于思毁于随” 。只有不断练习、不断学习、不断进步， 才会在社会和学习中强于别人。 最后，衷心感谢老师给予我人生、思想、生活上无微不至的帮助和学习中的教 诲。 致谢致谢 这次毕业设计的完成，首先要感谢我的指导教师 XXX 老师，在毕业设计零件仿 真加工及其说明书编制过程中，给予了精心的指导，并讲解了各项专业要领，提出 了宝贵的专业意见。还要感谢曾经的 UG 老师，是他让我学到了很多 UG 知识，才使 我的毕业设计能够按期完成，感谢学校给予的支持和帮助，感谢同学们的无私帮助。 同时要感谢在百忙之中来参加我毕业答辩的评审老师们。谢谢！ 参考文献 1 赵长旭. 数控加工工艺. 西安：西安电子科技大学出版社，2007.9 2 江洪. UG NX4 基础教程. 北京：机械工业出版社，2007.1 3 王甫茂. 机械制造基础. 上海：上海交通大学出版社，2005. 4 吕思科. 机械制图. 北京：北京理工大学出版社，2007.7 5 艾兴. 切削用量简明手册. 北京：机械工业出版社，2007.9 6 章富安.对我国数控技术发展的思考.中国机械工程，1999 7 顾京.数控加工编程与操作.北京：高等教育出版社，2003.9 8 张德红.数控铣削加工技术.宜宾职业技术学院，2009 9 孟少农.机械加工工艺手册. 北京：机械工业出版社，1991 10 何华妹、林智敏.中文版 UG NX6 产品模具设计与数控加工入门一点通.清 华大学出版社，2010.2 图图 1 1 图 1 工程图 A4 图纸 表表 1 1 表 4-1 数控加工工序卡片 零件名称型腔零件零件图号 （工厂） 数控加工工序卡片 高速轴45#钢 工序号 程序编 号 夹具名 称 使用设备车间 10 三抓卡 盘 立式加工中心 工 步 号 工步内容 刀具 号 刀具规矩 /mm 主轴转 速 /rmi n-1 进给速度 /mmmi n-1 背吃 刀量 /mm 备注 1 外轮廓粗加工 T0132300702.0 2 内外轮廓、腔槽半精加 工 T0220600701.0 3 精铣圆弧面 T03 8 球头 1000500.5 4 内外轮廓 精加工 T04 8 硬质 合金立铣 刀 1000500.2 5 精铣 26 孔 T04 8 硬质 合金立铣 刀 1000500.2 6 钻 11.8 孔 T05 11.8 钻头 800700.25 7 钻 12 孔 T06 12 钻 头 800700.25 附件： 大学本科生毕业论文(设计)规范 一、毕业论文（设计）格式规范一、毕业论文（设计）格式规范 一份完整的毕业论文（设计）材料一般应包括下列内容： （一）题目； （二）目录； （三）论文主体（包括中英文摘要及关键词；正文；致谢；参考文献等）； （四）附录。 具体分述如下： （一）题目 题目应力求简短、精确、有概括性，直接反映毕业论文（设计）的中心内容和学科特点。题 目一般不超过 20 个汉字，如确有必要，可用副标题作补充。 （二）目录 毕业论文（设计）必须按其结构顺序编写目录，要求层次分明，体现文章展开的步骤和作者 思路。目录格式是论文的结构层次，反映作者的逻辑思维能力，所用格式应全文统一，每一层次 下的正文必须另起一行。目录独立成页，以章、节、小节来编排。 (三) 论文主体 1、中英文摘要及关键词 摘要一般不分段，不用图表，以精炼的文字对毕业论文（设计）的内容、观点、方法、成果 和结论进行高度概括，具有独立性和自含性，自成一篇短文，具有报导作用。中文摘要一般以 200-300 个字为宜。关键词是反映毕业论文（设计）内容主题的词或词组，一般 35 个。其中 英文摘要与中文摘要基本对应，英文关键词之间用分号分开，最后一个关键词后不加任何标点。 2、正文 包括引言、正文、结论等部分。 （1）引言 引言也称前言、导论、导言、绪言、绪论等。它的作用是向读者初 步介绍文章的背景和内容，通常包括以下几个方面：为什么写这篇文章， 要解决什么问题；论文的主要观点；与课题相关的历史回顾；写作资料 的来源、性质及其运用情况，论文的规划和简要内容；研究中的新发现； 课题的意义等。 （2）正文 正文是论文的核心部分，是作者学术理论水平和创造性工作的综合体现，是作者运用掌握的 材料与方法进行论证、得出结论的部分，其任务是分析问题和解决问题。根据不同论文研究的课 题性质、研究方法的不同，理论型、实验型和描述型论文的正文格式和写法不尽相同，但他们的 要求是一致的。即： 主题明确：全文围绕主题展开讨论，不离题； 论证充分：有观点、有思路、有材料、有说服力； 结论清楚：研究导出的结论不含糊、易理解； 逻辑严密：文字精炼流畅、条理清晰。 （3）结论 结论是论文要点的回顾和提高，是整个研究过程的结晶，是全篇论文的精髓。结论中应对本 篇论文解决了什么问题，得出了什么规律，存在什么问题给出明确的回答。撰写结论时，要注意 精炼准确、总结提高、前后呼应。 3、致谢（无必要时可省略） 以精练的文字，对在毕业论文（设计）工作中直接给予指导、帮助的人员表示谢意，言辞恳 切，实事求是。 4、参考文献 毕业论文（设计）须在论文的最后列出参考文献。参考文献应以公开发表过的、作者真正阅 读过的、与论文密切相关的或直接引用的为限，未发表过的论文、试验报告、内部资料等不宜列 入。参考文献的列写必须严格按照毕业论文（设计）中引用的先后顺序依次列写。参考文献的列 写格式，详见“毕业论文（设计）的书写规范与打印要求”。 (四)附录（无附录时可省略） 凡不宜收入正文中的、又有价值的内容可编入毕业论文的附录中。如：大号的设计图纸； 篇幅较大的计算机程序（但以研究软件程序为主的毕业论文题目，其程序可作为正文的一部分）； 过长的公式推演过程。其它内容如译文及原文、专题调研报告、文献综述等可另行装订成册。 二、毕业论文（设计）的书写规范与打印要求二、毕业论文（设计）的书写规范与打印要求 （一）书写规范（一）书写规范 1、 引用有关政策、方针性内容务必正确无误，不得泄漏国家和单位机密。 2、使用普通语体文写作，体例统一，文句通顺，无语法错误，简化字符合规范，标点符号 使用正确，符号的上下角标和数码要写清楚且位置准确。 3、采用中华人民共和国国家标准（GB31003102-93）规定的计量单位和符号，单位用正体， 符号用斜体。 4、使用外文缩写代替一术语时，首次出现的，应用括号注明其含义，如 CPU(Central Processing Unit,中央处理器)。 5、国内工厂、机关、单位的名称等应使用全名，如不得把“大学”简写成“衡阳师院”或 “衡师院”。 6、公式应另起一行并居中书写，一行写不完的长公式，最好在等号处或在运算符号处转行。 公式编号用圆括号括起，示于公式所在行的行末右端。公式编序可以全文统一，依前后次序编排， 也可以分章节编排，但二者不能混用。文中公式、表格、图的编排应统一。 7、文中引用某一公式时，应写成：“由式（5）可知”。 8、文中表格可以全文统一编序，也可以逐章独立排序，表序必须连续。文中引用表格时， “表”在前，序号在后，如：“见表 8”。 表格格式可采用三线表，表格的名称和编号应居中， 并位于表格上方，表序在前，表名在后，其中空一格，表名末不加标点符号。如： 9、文中插图都应有名称和序号，可以全文统一编序，也可以逐章独立排序，图序必须连续。 文中引用插图时，“图”在前，序号在后，如：“见图 12”。图的名称和编号应居中并写于图 的下方，图序在前，图名在后，其中空一格，末尾不加标点。如： 插图应用 Word 文档绘制，或用 CAD 绘制后插入，不得用铅笔、钢笔、圆珠笔等绘制（特殊情况 除外）。 10、“正文”中如对某一术语或情况需加解释而又不宜写入正文时，应在此“术语”或“情 况”后引入注释符号，置于右上角，有多个注释时，应依次编号，如：、。 11、参考文献的书写格式： 参考文献采用宋体 5 号字。正文引用参考文献依次编序，其序号用方括号括起上标注出。 如“效率可提高 25%2”,表示此结果援引自文献 2。 各类参考文献的编排格式及示例如下： a. 专著、论文集、学位论文、报告 序号作者.文献题名文献类型标识.出版地:出版者,出版年.起止页码. 1刘国钧,陈绍业,王凤翥.图书馆目录M.北京:高等教育出版社,1957,15-18. 2辛希孟.信息技术与信息服务国际研讨会论文集:A 集C.北京:中国社会科学出版社,1994 3张筑生.微分半动力系统的不变集D.北京:北京大学数学研究所,1983. 4冯西桥.核反应堆压力管道与压力容器的 LBB 分析R.北京:清华大学核能技术设计研究院. 1997. b. 期刊文章 序号作者.文献题名J