毕业设计（论文）-基于UG8.0一种墙壁插座的设计与仿真加工.docx

商 丘 工学院2016-JX-SJ080202-170本科毕业设计基于UG 8.0一种墙壁插座的设计与仿真加工学 院机械工程学院专 业机械设计制造及其自动化学 号学生姓名指导教师提交日期2016年05月04日诚信承 诺 书本人郑重承诺和声明:我承诺在毕业论文撰写过程中遵守学校有关规定,恪守学术规范,此毕业论文中均系本人在指导教师指导下独立完成,没有剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果,没有篡改研究数据,凡涉及其他作者的观点和材料,均作了注释,如有违规行为发生,我愿承担一切责任,接受学校的处理,并承担相应的法律责任。本科毕业设计 作者签名：2016年5月4日摘 要本课题是基于UG的墙壁插座的设计与仿真加工。本文首先解释了为什么会选用UG来进行零件的造型设计，在众多三维设计软件中，UG软件有什么优势。然后对墙壁插座外壳进行三维造型设计，列出设计过程中的注意事项和遇到的问题。由于本模型是是塑料模型，在设计的时候要选择好塑料的类型，并且还要充分考虑到塑料的强度和韧性，这样才能够保证设计好的产品可以批量生产，在本次设计中选用的塑料为PC塑料，文章中介绍了此塑料的性能和特点。另外通过UG软件对产品进行三维建模，画出墙壁插座外壳的各个零件的结构图，然后把各部分零件组装到一起，并自动生成数控加工程序。这样就完成了墙壁插座外壳整体外观及造型设计。以达到设计的目的。关键词：UG；仿真加工；PC；三维建模1ABSTRACTThis paper is based on the design and simulation of machining UG wall outlet. This paper explains why the choice of UG to design parts in many three-dimensional design software, UG software advantage. Then the wall socket housing three-dimensional design, the design process of a list of questions and considerations encountered.Since this model is a plastic model at design time to choose a good type of plastic, and also to give full consideration to the plastic strength and toughness, so as to ensure good product design can be mass produced, the choice in this design plastics PC plastic, plastic article describes this performance and features. Also by UG software products for 3D modeling, draw the wall socket housing structure of the various parts, and then assemble the various parts together, and automatically generate the NC program. This completes the wall socket housing overall appearance and design. To achieve the purpose of the design.Keywords：UG；simulation processing；PC；three-dimensional modeling1目 录1 绪论11.1插座简介11.2插座外壳的加工工艺21.3插座外壳材料及特性22 UG软件介绍32.1 UG概述32.2 UG主要功能32.3三维结构设计过程与常用命令解析53 插座外壳的建模93.1产品建模的一般过程93.2产品建模的一般方法93.3插座外壳上端盖的建模103.4插座壳体的建模113.5插座下端盖的建模124 插座外壳的装配134.1装配功能模块概述134.2 UG装配的特点134.3创建装配体的方法134.4插座外壳的装配过程135 插座外壳某个面的仿真加工15 5.1仿真加工的目的和分类155.2车床数控程序处理155.3工艺方案分析165.4数控仿真加工166 绘制产品工程图216.1工程图概述21 6.2绘制产品工程图的主要步骤21结论23致谢24参考文献25附录1 26111 绪论1 绪论1.1插座简介 插座是指有一个或一个以上电路接线可插入的座，通过它插入各种接线，方便与其他电路接通。电源插座是为家用电器提供电切源接口的电气设备，也是住宅电气设计中使用比较多的电气附件，它与人们的生活密切相关。 居民搬入新居后，普遍反映电源插座数量太少，使用极不方便，造成住户私拉乱接电源线和加装插座接线板，常常引起人身电击和电气火灾事故，给人身财产安全带来重大隐患。所以，电源插座的设计也是评价住宅电气设计的重要依据。插座按照用途可分为工业用插座、电源插座和移动插座等。 电缆可以说是遍布了整个地球，及在一定程度上给我们带来了许多方便，在我们身边无时不刻不在影响着我们。你或许简单的抬一下头，或者伸伸手，就能触及到“电”。如此，在我们日常生活中，用电是无法避免的，一般墙壁上的电源插座最普遍的就是五孔插座，简略的来说，就是有一个两插和一个三插的电源插座 。为什么五孔插座比较普遍，也有他的一些原因：1.比较能合理的利用空间资源，如果一个电源插座只有一个两空或是只有一个三孔，那就在很大程度上增加了空间的压力。2.比较经济实惠，很明显，同样的使用范畴，五孔插座只要一个就好，但是三插或是两插就要两个了。3.比较方便，不像简的单三插两插，比较单一，没得选择。 那我们又会问，七孔插座是不是更好，这问题问的好，但是在一般的家庭用电中，五孔插座就比较合适了，七孔插座一般用于公司，工厂等地方，假如家里的确有太多的地方需要用电的，例如电脑，音响，电视，电话机，集于一个地方，这些东西有的比较固定，又不能分散开来，我们大多数会选择去超市买块强大的插座，这也不是七空插座的就能解决的。 我们一般会纠结，在房间里到底安放多少个电源插座比较好呢?个人以为，如果说的简单点的，三个五孔插座就好，一个在床头，有时会在床上有些活动，比如放个台灯看看书，躺床上玩电脑等；还有一个放在梳妆台边，特别是女生，有时候吹个头发什么的也很方便；再一个电源插座就是供电视机等这些不放便移动的电器。当然，这些还要根据个人具体情况而定。还有更多形式的五孔插座，有的上面有开关，用来控制插座是否通电，有时候插上电源会处于待机状态，然而插头拔下来又会很麻烦，那么就可以用带开关的五孔插座，只要轻轻一按开关，电源插座的电源就切断了，这样使用起来就便利多了。有的五孔插座只用一个开关控制两个插源，有的是两个开关，分别控制着两插和三插，具体使用哪种五孔插座，要视情况而定。12 UG软件介绍1.2插座外壳的加工工艺 插座外壳材料为PC，加工工艺则采用注塑成型。这种成型方法是使热塑性或热固性塑料先在加热料筒中均匀塑化，而后由柱塞或移动螺杆推挤到闭合模具的模腔中成型的一种成型方法，所以称为注塑成型。注塑成型是为数众多的成型方法中最重要的成型方法之一，几乎适用于所有的热塑性塑料。1.3插座外壳材料及特性 插座外壳的材料是塑料，塑料是以单体为原料，通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物，在生产制造过程中应用十分广泛。其主要有以下特性：1.大多数塑料质量轻，化学性质稳定，不会腐蚀。2.耐冲击击性能好。3.具有良好的透气性和耐磨性。4.绝缘性较好，导热性很低。5.一般情况下成型性、着色性非常好，加工成本低。6.绝大部分塑料耐热性不好，热膨胀率大，易燃烧。7.大多数塑料耐低温性能差，低温下很容易变脆，并且容易老化。 塑料可区分为热固性与热塑性二类，前者无法重新塑造使用，后者可以再重复生产。可塑性其物理延伸率较大，一般在50%500%。在不同延伸率下力不完全成线性变化。对于塑料研发机构或企业都有欧标仪器的塑料拉伸实验机。塑料不同性能决定了其在生活在工业中的用途，随着技术的进步，对塑料改性一直没有停止过研究。希望不远的将来，塑料通过改性后的可以有更广泛的应用，甚至可代替钢铁等材料并对环境不再污染。在日常生活中主要有五种常用塑料。他们分别是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、下面对其做一些简介。1.聚乙烯：英文字母PE,具有耐低温性能好，结构最简单，产量最大，不耐热的特点，其主要应用于包装袋、日常用品。2.聚丙烯：英文字母为 PP,它具有质量最轻，比聚乙烯刚硬，耐蒸煮，不耐低温的特点，其主要应用于瓶盖、针筒、饭盒、薄膜等。3.聚氯乙烯：英文字母PVC，其特点是硬度范围很大，产品应用范围广，微毒，不存放食物和药品，并且常应用于板材、管材、鞋底、门窗、电线外皮。4.聚苯乙烯：英文字母为PS,其光着和透明度好，易着色，抗放射能力最强，但是质脆，广泛应用于杯子、食品容器、家电外壳。5.二烯苯乙烯：英文简称是ABS,机械性能很好，并且常应用于琴键、按钮、刀架。12 UG软件介绍2.1 UG概述 UG是德国西门子公司集 CAD/CAM/CAE功能于一体的软件集成系统。睿渊通远录播的视频主要内容包括UG /CAD基础入门、曲线的建立、曲线的操作与编辑、三维实体建模与编辑、草图的建立及约束管理、表达式、工程图的建立、工程图的编辑与注释、组件装配、组件爆炸视图、组件克隆及明细表、自由形状特征的建立与编辑等。本书注重将理论知识与实例相结合，并就建模方法和技巧以及如何实现参数化建模等进行了归纳总结。此外，为了方便读者学习，本书的附录部分还提供了一系列的综合练习。本视频结构严谨、内容丰富条理清阶。可作为高等工科院校机械类专业学生的CAD教材，也可供从事CAD应用的工程技术人员参阅。 UG的计算机辅助制造CAM模块包括数控铣加工编程、车加工编程、电火花线切割编程，睿渊通远录播是作者针对最新版本UG NX、结合多年应用和培训UG系统的经验写成，重点讲述其中的铣加工编程，内容详实、实用性强，能使读者快速具备编程的能力。第一、二、三篇讲述了 UG CAM的基础知识和基本编程知识；对第四、五篇，读者可以根据自己的实际需要有选择地进行学习，以达到较高级的水平。本书同时兼顾使用中文或英文版UG读者的需要，绝大多数的菜单、工具、命令、参数都有中英文双解。 本书的作者既有拥有多年企业实践经验的专家，也有具有多年高等职业技术教育经历的工程师，作者尽量将这些经验融会贯通到这本书中。因此，本书既可作为大中专学生特别是高等职业技术院校学生的教材，也可作为UG铣加工编程的培训教材，同时也是理想的自学参考书。 UGCAE篇主要介绍UG的CAE模块。该书在结构编排上，作者试图按循序渐进、深入浅出的原则组织各章节内容，同时根据读者的对CAD篇的反馈意见，在该书中增加了操作实例，详细介绍有限元分析模型和机构分析模型的创建方法、分析结果的提取方法，以提高读者的综合应用能力。读者学习该书后，可在有限分析模块中，对由UG-Modeling建立的实体模型，进行线性静态分析、模态分析、稳态热传导分析和热结构分析以及尺寸优化，以指纹图等形式提取分析结果；也可在机构模块中，对模型进行机构的运动、动力分析计算及动态仿真等。该书内容丰富，条理性强，可作为高等工科院校机械类专业的CAE教材，也可供从事机械设计、工程分析和动画制作等专业技术人员参考。2.2 UG主要功能Unigraphics NX为设计师和工程师衍生出了一个产品开发的新模式，它不仅对几何的操纵，更重要的是团队将能够根据工程需求进行产品开发。Unigraphics NX1商丘工学院本科毕业设计能够有效地捕捉、利用和共享数字化工程完整过程中的知识，事实证明可以为企业带来了战略性的效益。来自UGS PLM 的NX 使企业能够通过新一代数字化产品开发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。 当今制造业所面临的挑战是，通过产品开发的技术革新，在持续的减少成本以及收入和利润的不断增加的需求之间取得平衡。为了真正地支持革新，必须评审更多的可选设计方案，而且在开发过程中必须根据以往经验中所获得的知识更早地做出关键性的决策。 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。NX 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。 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提高设计过程的效率，减少成本，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。 1.工业设计和风格造型: NX为那些培养创造性和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。 2.产品设计: NX 包括了世界上最强大、最广泛的产品设计应用模块。 NX 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。NX优于通用的设计工具，具有专业的管路和线路设计系统、钣金模块、专用塑料件设计模块和其他行业设计所需的专业应用程序。 3.仿真、确认和优化: NX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。通过在开发周期中较早地运用数字化仿真性能，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。 4.有序的开发环境: NX 产品开发解决方案完全支持制造商所需的各种工具，可用于管理过程并与扩展的企业共享产品信息。NX 与UGS PLM 的其他解决方案的完整套件无缝结合。1这些对于CAD 、CAM 和CAE在可控环境下的协同、产品数据管理、数据转换、数字化实体模型和可视化都是一个补充。UG主要客户包括，通用汽车，通用电气，福特，波音麦道，洛克希德，劳斯莱斯，普惠发动机，日产，克莱斯勒，以及美国军方。几乎所有飞机发动机和大部分汽车发动机都采用UG进行设计，充分体现UG在高端工程领域，特别是军工领域的强大实力。在高端领域与CATIA并驾齐驱。2.3三维结构设计过程与常用命令解析 本次设计的重点和基础是产品模型的三维造型设计，产品三维设计的好坏直接影响到后续设计、加工。就是说这个在三维设计过程中不但要设计出产品，还且还要保证产品的质量过关、结构合理。而建模的质量和UG命令使用的熟练程度密切相关。在UG中，为了实现一个操作，往往可以使用多种不同的命令，但最快捷的方式其实只有一种。所以在UG设计中我们要在熟练的基础上灵活运用，举一反三。UG软件中有大量的命令，在设计过程中要多次尝试使用。UG拥有强大、完善的功能的同时，还提供了人机对话的功能，这在很大程度上减少了人工操作的难度。对该产品的形体分析，在设计中初步采用点线面实体的方法建模。首先打开UG，新建建模环境，更改名称和文件保存路径，名称保存的文件夹应以字母命名，然后单击确定如图2.1。图2.1 新建建模对话框进入到建模环境后，单击草图进入到草图环境，在弹出的创建草图对话框选取草图的基本平面，单击确定按钮或鼠标中键。如图2.2所示。9图2.2 创建草图对话框 在画草图前分析产品结构为严格的中间对称结构，于是设计过程中只需设计产品的一半，然后使用镜像命令即可。在开始设计前，需要熟悉图层管理其的应用。合理的使用图层可以很大程度上提高效率，和操作的条理性。 一般来说，120层实体（SolidBodies），2140草图（Sketchs），4160曲线（Curves），6180参考对象（ReferenceGeometries），81100片体（SheetBodies），101120工程图对象（DraftingObjects）。点击图层设置命令即可进入到图层设置对话框，如图2.3所示。图2.3 图层设置对话在草图环境中使用轮廓、直线、圆弧等命令构建基本曲线，并添加尺寸、形状 约束。如图2.4所示。 在草图环境中，所有操作只能在选定的平面上进行。若要绘制空间交叉曲面，则应另建草图，另选平面。 图2.4 轮廓命令 本产品仅仅依靠平面上执行的命令是远远不够的，还会用到大量的空间曲线命令。而曲线的基础是点 。在草图环境下，或者单击完成草图进入到建模环境下单击点命令，进入到点对话框。如图2.5类型一栏可以选择捕捉的点的方式。坐标一栏选择“相对WCS”则输入的坐标值是相对于当前坐标的相对坐标；选择“绝对”则输入的坐标是相对绝对坐标ACS的坐标值。相对坐标可以进行旋转、移动等操作，而绝对坐标是固定不变的。图2.5 点对话框创建曲线的方法有很多种，以数学形式定义的曲线主要包括直线和二次曲线（圆4 插座外壳的装配弧、圆、椭圆、双曲线、抛物线等）。由其他几何体计算而定义的曲线主要包括抽取曲线、交线、投射曲线、偏置曲线、桥接曲线、曲线缠绕/曲线展开、简化曲线、以及曲线连接等。构造曲线主要包括样条曲线、螺旋线、以及规律线等。因为本次设计的产品产品多是光滑过渡的曲面，因此要求曲线的连接要光顺，所以设计中多采用样条曲线结合桥接曲线的方法产生相切连续的曲线。当产品主要面的曲线创建完毕后，就可以开始创建曲面。曲面创建也是至关重要的一步，使用正确的命令和技巧会影响到整个产品的质量。在创建前应对产品进行分析。原则是先创建主要大面，一些次要面可以通过倒圆、桥接等方式创建。13 插座外壳的建模3.1产品建模的一般过程 在前面章节中，我们集中学习了零件建模和装配的一般方法。但是，针对产品的造型设计，并未点明其设计过程与方法的协调使用。一般地，收到任务后书，应该先看一下产品的整体外观模型，然后再考虑其细节，对产品进行总体的规划设计，并且还要能够使用参数化的建模方法，具体如下：1.特征分解特征分解是指观察和研究零件的外观模型和特点，然后再把它们分成几个主要的区域，接着对每个区域再进行粗线条分解，直到在里有一大脑里面有一个清晰的设计思路和一个粗略的特征图，同时要辨别出难点和容易出问题的地方。2.基础特征设计基础特征设计是指利用扫描特征或基本体素建立零件最原始形状。3.详细设计详细设计应遵循以下原则： （1）先粗后细：先做初步的形状，在逐步细化。 （2）先大后小：先做大尺寸的形状，再完成逐步细化。 （3）先外后里：先做表面形状，再完成局部的细化。3.2 产品建模的一般方法UG 是一套集CAD/CAM/CAE 的于一体的三维参数化软件，具有强大的建模、分析和加工功能。 其建模技术结合了传统建模和参数化建模的优点，采用尺寸驱动技术， 具有全相关的参数化功能， 是一种“ 复合建模” 工具。应用UG 的建模功能，设计工程师可快速进行概念设计和详细设计，交互建立和编辑各种复杂 的零部件模型。根据已建立的三维零件模型，UG 的各种应用功能既可对模型进行装配操作、创建二维工程图；也可对模型进行机构运动学、动力学分析和有限元分析， 进行设计评估和优化；同时， 还可根据模型设计工装夹具、进行加工处理，直接生成数控程序，用于产品的 加工。在建立三维数据模型时，模型的性能直接影响到模型的可编辑性以及在各相关应用中的处理速度。为提高设计效率，下面就让我来简要介绍一下UG建模的方法。 UG 是一种复合建模工具，它提供了多种建模方法。在建立零件模型时， 既可以用基本体素建立简单的实体，也可以通过对曲线、草图的拉伸、旋转建立各种扫描实体， 还可以用系统提供的特征创建各种特征体。对于同一零件模型，尽管可以用不同方法和不同的顺序建模， 但是，不同建模方法所建立的实体模型，其编辑性能不同。例如： 要创建一根阶梯轴的三维模型，可用基本体素圆柱体来逐段建立， 也可逐段绘制圆再对其进行拉伸来建立，还可先建一个基本体素圆柱体再用凸台特征来建立。在这三种建模方法中，第一种方法建立的轴编辑性不好，如果缩短中间某个台阶的长度，则会出现更新失效的提示。而第三种方法从建模的方便性和各参数的可编辑性来说都是最好的方法。对于一个零件模型，先建什么、后建什么， 用什么方法来建立，虽然没有一种固定的建模顺序和建模方法， 但是还是有一定规律可循的。一般应根据零部件的结构特点，先建立一个基 本体素或扫描特征作为零件的毛坯， 再参照零件的粗加工过程逐步创建零件的孔、键槽、型腔、凸台、凸垫及用户定义等特征， 最后参照零件的精加工过程创建倒圆、倒角、螺纹、修剪和阵列等特征。当然，在建模过程中， 可根据建模的需要创建相关的参考特征， 各特征的 建立顺序应尽可能与零件的加工顺序一致。由于圆柱、块和锥等基本体素属非关联性特征， 它们不与已建立的几何对象关联， 因此，为保证模型的可修改性， 在一个零件模型中创建的基本体素不要超过1个，各特征的建立顺序应尽可能与零件的加工顺序一致，而且基本体素一般作为第一个特征。总的来说，产品建模的方法还有很多，在这里就不多做介绍。3.3插座外壳上端盖的建模1.启动NX8.0,双击NX8.0的快捷图标，进入NX8.0的启动界面2.在启动界面中，单击新建命令，新建文件名称为theng, 新建草图必须是以数字或者英文字母命名，否者将打不开。3.选择开始，建模命令。打开建模功能，设置图层，把草图放在图层1层单击草图命令，选择草图平面为XC-ZC平面，进入草图模式，构建草图。 4.画完草图后，单击拉伸命令，设置好距离和拔模角度。然后单击确定按钮。得到的拉伸1实体如图3.1所示。图3.1 拉伸实体1 5.在完成上述操作步骤后，接着对实体进行拉伸，抽壳等操作，最终得到部件即插座上端盖，其效果如图3.2所示。图3.2 插座上端盖3.4插座壳体的建模1.在完成插座上端盖的建模后，单击新建按钮，新建一个名为zhang的文件，绘制好零件草图，单击拉伸命令得到拉伸实体2如图3.3所示。图3.3 拉伸实体22.重复上面的拉伸操作，然运用倒圆角，抽壳等命令。最终完成插座壳体的建模，其效果如图3.4和3.5所示。图3.4 插座壳体正面图3.5 插座壳体背面3.5插座下端盖的建模以上完成了插座上端盖，插座壳体的建模。其实插座下端盖在建模时所用的命令和它们基本一样。运用同样的操作，最终得到其完整造型，如图3.6和3.7所示。图3.6 插座下端盖正面图3.7 插座下端盖背面4 插座外壳的装配 4.1装配功能模块概述 UG的装配模块是集成环境中的一个应用模块，通过选取【开始】/【装配】命令进入，其作用是：一方面将基本零件或子装配体组装成更高一级的装配体或产品总装配体：另一方面可以先设计产品总装配体，然后再拆成子装配体和单个可以直接用于加工的零件。在装配模块中，可以轻松地将各零部件通过相互之间的定位关系装配在一起，可以创建产品的总体结构、绘制装配图，可以检查零部件之间的干涉情况以及装配体的运动情况是否符合设计的要求，还可以通过系统提供的爆炸图视图功能直观地显示所有零件相互之间的位置关系。4.2 UG装配的特点 UG的装配模块用于将零件或组件的模型装配成一个最终的产品模型，或者从装配开始产品的设计。与产品的实际装配过程不同之处在于，UG软件所提供的装配是一种虚拟装配，并且这种装配仅是确定一种映射关系。比如，当将一个零件或组件引入到一个装配体模型中时，仅仅是确立装配模型文件与被引入零件模型文件之间的映射关系，而无需复制被引入零件模型的所有数据。采用该技术的优点在于，一方面，通过文件之间的映射，可以最大限度地减少装配体文件的容量，便于操作管理；另一方面，或许最为重要的是，可以真正实现装配的参数化，因为，一旦被引用的零件模型文件发生变化，对应的装配模型文件在打开时将随时更新。当然，一个装配模型中可以引用若干个零件模型文件，也可以若干个组件或者称为子装配体模型文件。无论是零件模型文件，还是装配模型文件，在UG软件中统称为部件。4.3创建装配体的方法根据装配体与零件之间的引用关系，可以有三种创建装配体的方法，即自顶向下装配、自底向上装配和混合装配。在本次设计中用的主要是混合装配。4.4插座外壳的装配过程在UG8.0装配模块中，对在第三章中已绘制好的插座上端盖、插座壳体、插座下端进行装配，通过约束命令菜单下的“接触对齐”、“首选接触”等命令对组件进行装配，装配后总体装配图如图4.1和4.2所示。参考文献图4.1 墙壁插座上端面 图4.2 墙壁插座下端面435 插座外壳某个面的仿真加工 5 插座外壳某个面的仿真加工5.1仿真加工的目的和分类 通过建立各种模型对数控加工过程进行仿真,期望达到以下目标：1.检验数控加工程序的几何正确性：通过数控加工仿真可用几何图形、图像或动画的，方式显示加工过程，从而检验零件的最终几何形状是否符合要求，加工过程中是否存在漏切过切现象，刀具运动过程中是否会与夹具或机床产生碰撞，从而确保能加工出符合设计的零件，并避免刀具、夹具和机床的不必要损坏。2.检验数控加工参数的合理性：数控加工参数,如切削深度、切削速度和进给量的选择直接影响最终零件的表面质量和精度，并对刀具寿命和机床变形等有直接影响,通过仿真可对数控加工参数进行优化，从而提高产品质量或提高加工效率。3.为在线精度补偿提供依据：在仿真过程中计算切削力、切削热,进而计算出工件、刀具、夹具和机床预测刀具寿命。根据刀具和工件的材料属性、加工过程中的物理参数切削热、切的变形量，以便进行在线精度补偿，从而提高加工精度。4.削力可计算出刀具的使用寿命：以便当刀具接近寿命极限时及时换刀，避免因刀具崩刃或过度磨损产生废品或使夹具和机床产生不必要的损坏。5.进行技术培训：传统的技术培训方式是，操作人员学习了基本理论和操作规程后，直接到现场练习，动手开动数控机床进行加工，由于初学者不可避免地要犯各种错误，因此常常造成零件废品，甚至导致昂贵的数控机床损坏。利用数控加工仿真系统进行技术培训可降低培训成本，提高培训速度和质量,因此这种培训方式越来越受到重视。按照应用目的,可将数控加工仿真系统分为几何仿真系统和物理仿真系统,几何仿真用于检验刀具路径,进行刀具与工件、夹具和机床的碰撞检测而物理仿真则根据各种物理模型计算切削力、切削热、变形量等物理量,从而为精度补偿或切削过程优化提供依据。几何仿真为物理仿真提供计算所需的各种几何信息数据。5.2车床数控程序处理数控程序的建立：按下【编辑方式】键进入编辑操作方式，这时屏幕右下角显示i编辑方式i。单击操作键盘上的按钮，进入程序编辑窗口，输入地址O，然后输入程序号，按EOB键，则自动产生了一个OXXXX的程序。 1.字的插入、修改、删除： 新建程序之后，则可以通过键盘输入加工程序。此时可以利用分别进行插入、修改及删除操作。2.程序号检索：当存储器存入多段程序时，可以通过检索的方法调出需要的程序，对其进行编辑。检索过程如下：单击编辑方式键，进入编辑操作方式，然后点击【程序PRG】按钮，进入到程序编辑窗口，输入要检索的程序名，然后按向下键，此时在LCD显示屏上将显示检索出的程序。 3.程序的删除：按下按钮，并点击，进入到编辑界面，此时输入要删除的程序名，例如“O1111”，并按键，则对应的程序将被删除。 4.程序的导入、导出 （1）导入步骤：点击【编辑方式】按钮，进入编辑模式，然后选择“机床/传送”，此时弹出“选择文件”对话框，选择所要导入的程序文件；然后在程序编辑窗口中输入一个新程序号，按【输入IN】键，这样就把指定的NC程序文件导入了数控系统中了。 （2）导出步骤：点击【编辑方式】按钮，进入编辑模式，输入要导出的程序名称，按【输入OUT】键，然后在弹出的对话框输入要保存的文件名称，此时系统将把该程序输出至一个NC文件。5.3工艺方案分析工艺方案分析主要包括以下几个方面：1.确定要加工的零件和加工方法。2.分析零件图，明确加工内容和技术要求，在此基础上确定零件的加工程序，开发数控加工过程，处理工序的划分等等。3.数控机床的设计加工过程，如工作步的划分、零件的定位和夹具的选择、刀具的选择、切削用量的确定。4.数控机床加工过程中相关指令的操作。5.4数控仿真加工 因为加工方法和流程都是一样的，所以本次加工只选择墙壁插座某个型腔面以做示范。待加工区域如图5.1所示。图5.1 墙壁插座加工界面1.建立加工机床坐标系 单击WCS定向按钮弹出对话框，在类型中选择动态，在参考中选择WCS，指定方位，在要加工表面中心处放置坐标系，并使Z轴竖直向上，因为它代表铣刀的加工轴，然后修改安全距离为10单击确定完成坐标系的建立。如图5.2所示。图5.2 建立WCS坐标系2.创建工序 单击上方工具栏中创建工序按钮弹出对话框，选择型腔铣，工序子类型为第一个，单击确定按钮完成工序的创建，如图5.3所示。图5.3 创建工序3.创建几何体 在弹出的型腔铣对话框中单击几何体符号，弹出新建几何体对话框，如图5.4所示。图5.4 创建几何体4.设定安全距离 选择几何体类型WCS单击确定按钮，设定安全距离为13.00mm,单击WCS对话框进入下一个操作，选择参考类型为WCS，单击确定完成几何体的创建如图5.5所示。 图5.5 设定安全距离5.创建刀具 在刀具选项栏中单击新建按钮，因为要铣的面中有平面有曲面，所以可选择第一个平铣刀和第二个曲面铣刀，如图5.6所示。图5.6 创建刀具 单击确定后弹出铣刀参数对话框，设置刀具直径为10.00mm，刀具号、补偿器、刀具补寄存器值均改写为1，其它设置为系统默认，完成刀具的设置。如图5.7所示。图5.7 设置刀具参数 刀轴为系统默认的Z轴，切削模式为跟随周边，单击切削参数，设置铣削方向为顺铣，铣削顺序为层优先，刀路方向向外，如图5.8所示。设置图5.8 设置切削参数6.毛坯设置单击毛坯几何体对话框，选择整个部件，完成毛坯的设置。单击操作栏中的生成图标，系统自动生成加工刀路。第七步：生成加工程序。 详情请见附录16 绘制产品工程图6.1工程图概述 在利用UG软件进行工程设计时，产品可以完全用几何模型来表示，并且能进行各种物理特性计算以及干涉检查和运动模拟。波音飞机公司在20世纪90年代就已经实现了无纸化设计。目前，在我国，完全脱离二维图纸是不现实的，图纸仍然是传递加工工艺信息的主要介质。 在UG软件中，制图是三维空间到二维空间投影变换得到的二维图形，这些图形严格地与三维模型相关，用户一般不能在二维空间进行随意修改，因为它会破坏零件模型与视图之间的对应关系。用户的主要工作是在投影视图之后，完成图纸需要的其他信息的绘制、标注、说明等。工程制图的内容包括：制图标准的设定、图纸的确定、视图的布局、各种符号标注(中心线、粗糙度)、尺寸标注、几何形位公差标注文字说明等。6.2绘制产品工程图的主要步骤 工程图是机械行业的基础，是设计产品、加工、检验的基础，相当于国家机械行业的第二语言。所以工程图的制作在符合国家统一标准及基础上零件表达正确、清楚、简洁。本次毕业设计不仅考察我们手绘的基础，而且考察软件制图的能力。在UG建模的基础上，得到是三维的实体模型。UG也有转实体模型为2D图纸的功能。在建模环境下单击开始制图进入到制图环境。接下来点击新建图纸，进入到工作表对话框。国际标准有A0、A1、A2、A3、A4，其幅面大小依次为8411189、594841、420594、297420、210294。它们之间依次为2倍关系。在“大小”一栏可以根据零件尺寸选择图纸号。而“比例尺”下拉对话框中也可根据图纸选择零件的实物与图形的比例。“设置”单位里可以设置尺寸的单位，一般我们选择“毫米”。设好之后点击确定。点击基本视图按钮进入到基本视图对话框。在模型视图下拉对话框中可以选择首先放置的视图，分别是俯视图、前视图、右视图、后视图、仰视图、左视图和两个轴测图。刻度尺一栏可以选择视图的比例。设好之后单击图框适当位置。之后根据零件表达需要添加其他视图。双击黄色视图边界可以打开“视图样式”对话框。可以对试图进行各种设置。接下来添加尺寸，点击“自动判断”按钮或者旁边的黑三角形按钮添加尺寸。UG的工程制图并不是专业的绘制2D图软件，在与工程图方面不如AUTOCAD强大。但UG支持各种文件类型的，包括DXF、DWG等CAD软件支持的格式。所以我们一般在UG中建模设计后，转换成工程图，再导出2D文件。这样就方便在CAD中完成后续的制图任务。这个过程步骤如下：上述工程图尺寸标完后，点击最左上角“文件”按钮，在出现的下拉菜单中单击“导出”按钮，然后单击“2D exchange”出现“2D exchange”对话框。在文件一栏设置导出文件的格式为DWG，设置文件名称、和保存路径。设置好后单击确定。转换好后打开CAD软件，点击文件打开，找到文件保存的路径打开。附录1 程序清单结论本次设计的题目是基于UG8.0一种墙壁插座的设计与仿真加工，其设计的主要任务是先设计出插座外壳的三维结构，然后编出数控加工程序，最后绘制产品工程图，这样就完成了插座外壳的整体设计，通过此次毕业设计，它不仅锻炼了我的学习能力，更还锻炼了我的创造能力。在墙壁插座的设计过程中我遇到了许多难题，其中最主要的是插座内部的结构设计。其里面有很多型腔，各种曲面和断面等，它们都需要通过拉伸，曲面造型和抽壳等命令的综合应用才可以设计出来，但是，通过我的不懈努力和多次的向老师和同学请教，终于在一个星期内攻克了这一难关。在此我感到很欣慰。虽然现在毕业设计已经做完了，但我感觉在设计过程中还存在很多严重不足，在此我希望各位老师们给予我批评与指正。 致谢又是一年毕业季，在即将离别时刻，回首四年，心中感慨万千，舍不得亲爱的老师、同学、朋友们，为有留下这份深深的想念。岁月匆匆，大学四年转瞬即逝。从眼眸里抽出细细雨丝，然后纷纷扬扬的撒下。我即将离开我的大学生活。走过楼兰，走过荒滩，只是为了那句“路在脚下，明天会更好”。虽然即将与相处四年的同窗好友分别，但却无法把自己和属于花季年龄的回忆全都忘掉，因为在那个美好的年龄，我们已将自己最美好的青春做了一次交换。含着泪，回头读起身后的脚印，这些脚印离学生时代越来越远，伸向远方。即使脚窝泥泞，步履蹒跚，但我还是毅然的去追求属于自己的梦。曾经失去的，我不会注入太多的眷恋，太多的叹息;将要得到的，我也一定不会迷惑，不会迟疑。因为每个清晨的太阳都是崭新的，明天还要继续。真正令我魂牵心动的是那未来的梦开始流浪的地方!生命在律动，风景在行走，对于一个人来说，他的梦想就是他的翅膀!有梦想的人，随时都会放飞自己梦想的翅膀，到他想去的地方尽情地遨游。看!山那边如今又是香草萋萋，满庭芳菲了。白云将载着我到那梦开始的地方，实现我的梦想，实现我的价值。在此，我要把心中最美好的祝福，献给我的母校、我的老师、我的同学和我的朋友!与你们的相识，是我人生最大的一笔财富!真诚的祝愿大家好运!最后我还要感谢一下我的指导老师李金展，他学识渊博、治学严谨，平易近人，在他的悉心指导中，我不仅学到了扎实的专业知识，也为以后的工作奠定了坚实的基础。他严谨的治学态度，一丝不苟的工作作风和诲人不倦的育人精神让我受益菲浅。在设计的整个过程中，给予我精心的指导与帮助，为我的设计付出了辛勤的劳动，倾注了大量时间和精力，在此我向他表示诚挚的敬意和衷心的感谢。参考文献1李华志.数控加工工艺分析 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社 20102 杨彩萍.数控技术专业英语 北京：电子工业出版社 20093 吴国梁.铣工实用手册 江苏：江苏科学技术出版社 20094 蔡汉明，宋晓明，高伟，李军英.新编实用数控加工手册 北京：人民邮电出版社 20085 王晓莉.机械制图 北京：科学出版社20066 云杰漫步多媒体科技CAX设计教研室，UG NX8.0中文版基础教程，北京：清华大学出版社 20097 中国机械工程学会，机械设计手册，北京：电子工业出版社 20078 胡仁喜等，UG NX8.0从入门到精通，北京：机械工业出版社 20099 铭卓设计主编：“UG8.0产品造型设计实例详解” ，清华大学出版社 200910 张云杰、程锋正：“UG8.0工程图设计” ，清华大学出版社 201011史铁梁主编.机械设计指导M. 北京：机械工业出版社，201012付本国主编.UGNX8.0三维机械设计M. 北京：高等教育出版社，201013朱晓春主编.数控技术M. 北京：高等教育出版社，200814张荣清主编.数控加工与制造M. 北京：高等教育出版社，201015孙学强主编.机械制造基础M. 北京：高等教育出版社，201116 UG NX8.0中文版基础教程 慕灿，王东钢 主编 2013年17杨名主编.机械制图M. 北京：高等教育出版社，201018胡仁喜、刘昌丽、康士廷等编著UG NX 8.0中文版快速入门实例教程M.北京：机械工业出版社，2012年19UG NX8.0中文版基础教程 慕灿，王东钢 主编 2013年20UG NX 8.0中文版完全自学手册 作者刘昌丽,周 2012年21 Liming Wang.A new CAD/CAM/CAE integration approach to predicting tool deflection of end millsJ.The International Journal of Advanced Manufacturing Technology,2014,72(9/12).22 Chakrabarti,Bhupati.The past, present and future of UG degree collegesJ.2012,102(9).23 GAO Zhi-xian. Application on Programming and Simulation of the Fan blade NC Machining Based on UGJ.2014(17):215-218.24 Fan Xie.UG-CAM Point Processing with NC Machining Simulation Software of Integrated Application,2007,(4)：114-115.25 Stefan Lang,Parallel-adaptive simulation with the multigrid-based software framework UGJ.2006, 22(3/4):38-39.附录1 插座上盖端面仿真加工程序N0010 G40 G17 G90 G70N0020 G91 G28 Z0.0N0030 T00 M06N0040 G0 G90 X-2.6387 Y-3.2996 S1800 M03N0050 G43 Z.3937 H00N0060 Z.0787N0070 G1 Z-.0394 F9.8 M08N0080 X-2.7182