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工件 UG 造型 仿真 加工

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天津冶金职业技术学院毕业课题工件的UG造型与仿真加工系 别 机械工程系 专 业 数控技术 班 级 机制11-2班 学生姓名 指导教师 2013年10月29日摘 要随着制造业向我国转移，我国正成为世界制造的中心，在这种形势之下，“整型制造业”在我国就成为了当务之急。因此我国数控机床制造业取得了快速发展，故各行各业急需大批高水平数控技能型人才。了解UG软件中的造型与加工，然后利用UG软件与AUTO CAD软件的综合画出零件图。数控加工中心综合了计算机、自动控制、电机与拖动、电力和电子、自动检测、气液压与精密机械等方面的技术。数控加工中心的高精度、高效率几高柔性决定了发展数控加工中心是当前我国机械制造业技术改造的必由之路，是未来工厂自动化的基础。Unigraphics(简称UG)是美国EDS公司推出的一套集CAD/CAM于一体的软件系统。它的功能覆盖了从概念设计到产品生产的整个过程，并且广泛地运用在汽车、航天、模具加工及设计和医疗器械行业等方面。他提供了强大的实体建模技术，提供了高效能的全面建构能力，能够完成最复杂的造型设计。除此之外，装配工能、2D出图功能，模具加工功能及与PDM之间的紧密结合，使得UG在工业界成一套无可匹敌的高级CAD/CAM系统。关键字： 实体造型 数控加工目录1UG简介1 1.1UG的特点1 1.2UG的来源2 1.3一般结构2 1.4 UG6.0功能模块介绍22课题题目 52.1课题内容52.2设计、加工要求52.3零件图53工件的二维造型64用UG NX6.0绘制工件的工件图74.1.用UG绘制工件的工件图74.1.1准备工作74.1.2工件实体的设计75利用UG NX6.0仿真加工工件步骤8 5.1工艺分析8 5.2刀具的选择8 5.3加工工件步骤9 5.3.1零件的粗精加工外轮廓19 5.3.2孔的加工216总结337参考文献34 UG简介1.1UG的特点: Unigraphics CAD/CAM/CAE系统提供了一个基于过程的产品设计环境，使产品开发从设计到加工真正实现了数据的无缝集成，从而优化了企业的产品设计与制造。UG面向过程驱动的技术是虚拟产品开发的关键技术,在面向过程驱动技术的环境中，用户的全部产品以及精确的数据模型能够在产品开发全过程的各个环节保持相关，从而有效地实现了并行过程。该软件不仅具有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配和产生工程图等设计功能；而且，在设计过程中可进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟，提高设计的可靠性；同时，可用建立的三维模型直接生成数控代码，用于产品的加工，其后处理程序支持多种类型数控机床。另外它所提供的二次开发语言UG/OPen GRIP，UG/open API简单易学，实现功能多，便于用户开发专用CAD系统。具体来说，该软件具有以下特点：（）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，可实施并行工程。（）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。（）用基于特征（如孔、凸台、型胶、槽沟、倒角等）的建模和编辑方法作为实体造型基础，形象直观，类似于工程师传统的设计办法，并能用参数驱动。（）曲面设计采用非均匀有理B样条作基础，可用多种方法生成复杂的曲面，特别适合于汽车外形设计、汽轮机叶片设计等复杂曲面造型UG1.2UG来源UG是Unigraphics的缩写，是一个商品名。这是一个交互式CAD/CAM(计算机辅助设计与计算机辅助制造)系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。它主要基于工作站。UG的开发始于1990年7月。如今大约十人正工作于核心功能之上。当前版本具有大约450,000行的C代码。UG是一个在二和三维空间无结构网格上使用自适应多重网格方法开发的一个灵活的数值求解偏微分方程的软件工具。其设计思想足够灵活地支持多种离散方案。因2 1此软件可对许多不同的应用再利用。一个给定过程的有效模拟需要来自于应用领域(自然科学或工程)、数学(分析和数值数学)及计算机科学的知识。一些非常成功的解偏微分方程的技术，特别是自适应网格加密（adaptivemeshrefinement）和多重网格方法在过去的十年中已被数学家研究。计算机技术的巨大进展，特别是大型并行计算机的开发带来了许多新的可能。然而，所有这些技术在复杂应用中的使用并不是太容易。这是因为组合所有这些方法需要巨大的复杂性及交叉学科的知识。最终软件的实现变得越来越复杂，以致于超出了一个人能够管理的范围。UG的目标是用最新的数学技术，即自适应局部网格加密、多重网格和并行计算，为复杂应用问题的求解提供一个灵活的可再使用的软件基础。1.3一般结构一个如UG这样的大型软件系统通常需要有不同层次抽象的描述。UG具有三个设计层次，即结构设计(architecturaldesign)、子系统设计(subsystemdesign)和组件设计(componentdesign)。至少在结构和子系统层次上，UG是用模块方法设计的并且信息隐藏原则被广泛地使用。所有陈述的信息被分布于各子系统之间。UG是用C语言来实现的1.4 UG6.0功能模块介绍UG NX6.0软件具有多个功能强大的应用模块，主要包括CAD、CAM、CAE、注塑模块、钣金件、管路应用产品、质量工程应用、逆向工程应用模块，其中每个功能模块都以Gateway环境为基础,它们之间既相互联系,又相互独立,每个模块都具有独立的功能,而且模块之间具有一定的关联性,因此用户可以根据工作的需要,将产品调入到不同的模块中进行设计或加工编程等操作,下面要介绍各个常用的模块.1.4.1 UG/GatewayUG/Gateway作为有UG NX产品提供一个一直的进入捷径,是用户打开UG NX进入的第一个应用模块,UG/Gateway模块功能包括:打开、创建、保存等文件操作；着色、消隐、缩放等视图操作；视图布局；图层管理；绘图及绘图机队列管理；模型信息查询、坐标查询；距离测量；曲线曲率分析、曲面光顺分析、实体物理性计算；输入和42 2输出CGM、UG/Parasolid等几何数据；Macro宏命令自动记录和回放功能等。Gateway是执行其他交互应用模块的先择条件，该模块为UG NX6.0的其他模块运行提供了底层统一的数据库和一个图形交互环境。在UG NX6.0中，通过单击【标准】工具条中【开始】按钮下的【基本环境】命令，便可在任何时候从其他应用模块回到Gateway。1.4.2 CAD模块 （）UG实体建模UG实体建模提供了草图设计、各种曲线生成和编辑、布尔运算、扫掠实体、旋转实体、沿引导线扫掠、尺寸驱动、定义和编辑变量及其表达式等功能，实体建模师特征建模和自由式建模的先决条件。（）UG特征建模UG特征建模提供了各种标准设计特征的生成和编辑、控、键槽、墙体、凸台、倒圆、倒角、抽壳、螺纹、拔模、实例特征、特征编辑工具 。（）UG自由形式建模UG自由形式建模用于设计高级的自由形式建模，支持复杂曲面和实体模型的建模，他包括直纹面、扫掠面、，通过一组直纹曲线的直纹曲面、通过两组正交曲线的自由曲面、曲线广义扫掠、等半径和变半径倒圆、广义二次曲线倒圆、两组及多张曲面的光顺桥接、动态拉动调整曲面、等距或不等距偏置、曲面剪裁、编辑、点云生成、曲面编辑。（）UG工程制图UG工程制图模块可由三维实体模型生成完全双向相关的二维工程图，确保在模型改变时工程图将被更新，减少设计所需的时间，工程制图模块提供了自动视图不值、正交视图投影、剖视图、辅助视图、局部放大、局剖剖切视图、自动和手动尺寸标注、形位公差、粗糙度符号标注，支持GB标准汉字输入视图手工编辑、装配图剖视，爆炸图、明细表自动生成工具。（）UG装配模块UG装配模块具有并行的自相而上的产品开发方法，模块模型中的零件数据时对零件本身的链接映像保证装配模块和零件设计完全双向相关，并改进了软件操作性能，减少了对存储空间的需求，零件设计修改后装配模型中的零件会自动更新，同时可在装配环境下直接修改零件设计。1.4.3 MoldWizard模块MoldWizard是UZS公司提供的月星在UG软件基础上的一个智能化、参数化的注塑磨具设计模块。MoldWizard为产品的分类、型腔、型芯、滑块、推杆、镶块、复杂型芯或型腔轮廓创建电火花加工的电极及磨具模架、浇注和冷却系统等提供了方便快捷的设计途径，最终可以生成与产品参数相关的、可用于数控加工的三维模型。1.4.4 CAM模块UG、CAM模块是UG NX的计算机辅助制造模块，他可以为交工中心、数控铣、数控车、电火花机床、线切割机床编程。UG/CAM提供了 全面的、易于使用的功能，以解决数控刀轨生成、加工仿真和加工验证等问题。（）G/CAM基础UG/CAM基础模块是所有UG NX 加工模块的基础,拓为所有数控加工模块提供了一个相同的面向用户的图形化窗口环境.用户可以在图形方式下观察刀具沿轨迹运动的情况,并可进行图形化修改,如对刀具轨迹进行延伸、缩短或修改等。（）车削加工UG/Lathe提供批量生产车削零件所需的能力,模块以在零件几何体和刀轨间全相关为特征,可实现粗车、多刀路精车、车沟槽、螺旋切削和中心钻等功能，输出的是可以直接进行后置处理产生机床可读的输出源晚间。（）铣加工UG/CAM铣加工模块可实现各种烈性的铣削加工,宝库奥平面铣、型腔铣、固定轴曲面轮廓铣、可变曲面轮廓铣、顺序铣、点位加工和螺纹铣等。2 课题要求2.1课题内容负责零件的数控加工模块的的工作，数控加工模块的论文的撰写，资料的整理。2.2设计、加工要求设计要求：1. 在固定时间内按照教学视频资料进行软件的安装和图形的绘制内容的自学2. 针对零件强化曲面造型功能的学习并绘制出零件实体模型。3. 归纳绘制过程，撰写造型部分的论文内容，并将回执过程的插图插入论文。4. 按照学院下发的毕业课题论文格式要求进行排版。5. 按照论文内容准备毕业课题内容的答辩。2.3加工要求：零件材料为铝，工件毛坯为：130mm130mm30 mm，按图样要求完成零件节点， 基点计算，设定工件坐标系，制定正确的工艺方案，选择合理的刀具和切削工艺参数，编制数控加工程序。2.4零件实体图 图2.13工件的二维造型零件CAD图4 用UG NX6.0绘制工件的工件图4.1用UG绘制工件的工件图4.1.1准备工作 1.点击菜单，选择【用户界面】选项，把【跟踪】一栏勾掉，如图4.10 图4.11所示。 图4.10 图4.114.1.2工件实体的设计1. 打开UG软件，在起始菜单下进入建模环境，点击【草图】图标4.12。2.在草图界面下绘制二维图，如图4.13所示。 图4.12 图4.133.点击完成草图命令，单击拉伸按钮，在弹出对话框中输入数字10.如图4.14。单击确定按钮生成实体如图4.15所示。 图4.14 图4.15 用同样的方法在实体表面生成曲线拉伸，得出实体，如图4.16图4.17所示。 图4.16 图4.175利用UG NX6.0仿真加工工件步骤5.1工艺分析先用16的铣刀加工130mm130mm30mm的方块体毛坯，在加工前用盘铣刀进行断面加工。加工时分别用16的铣刀粗加工和10的铣刀精加工。5.2刀具的选择表4.1加工工艺表序号工序操作方法刀具加工部位名称1粗加工凸台外轮廓PLANAR_MILLM10凸台外轮廓P12精加工凸台外轮廓PLANAR_MILLM6凸台外轮廓P23点钻SPOT_DRILLING3七个孔SPOT_DRILLING4钻孔PECK_DRILLING4六个孔PECK_DRILLING5钻孔PECK_DRILLING9.8一个孔PECK_DRILLING6锪孔COUNTERBORING7.2六个孔COUNTERBORING5.3加工工件步骤5.3.1粗精加工外轮廓在菜单栏中选择加工，选择操作导航器，弹出图5.31，双击，弹出对话框如图5.32，选择安全距离，输入30.0，然后确定。 图5.31 图5.32 点击 选择mill-planar，在名称输入chengxu1，依次点击图5.33，图5.34确定。 图5.33 图5.34点击，系统弹出【创建刀具】对话框中，在对话的框中的【类型】下拉列表中保持【mill-plannar】选项在【刀具子类项】选项中单击按钮，在名称处输入【m16】点击确定。如图5.35修改刀具参数，在直径处输入16，点击确定。如图5.36。 图5.35 图5.36 点击系统弹出【指定部件】选项中 按钮，紧接着单击【指定部件】中的如图5.37，点击确定。再在程序处中输入GONGJIAN，然后点击确定。如图5.38。 图 5.37 图5.38单击【插入】工具条中，系统弹出【创建操作】对话框，保持对话框中的【mill-plannar】选项，在名称处输入CJG。点击确定，如图5.39。图5.39在【铣削方法】中的余量处输入0.2，如图5.40，点击，在【进给】输入100，点击确定，如图5.41。再点击确定。 图5.40 图5.41 点击，在图4.8处输入JJG。重复上述操作把图5.40中的0.2改为0，把图5.43中的数改为50。点击，保持该对话框中【类型】下拉列表框的【mill-plannar】选项，单击【操作子类型】选项中(PLANNAR-MILL)按钮，如图4.2.12。在名称处输入p1，点击确定。图5.43单击按钮，系统进入【边界几何体】选择模式下拉菜单中的曲线，点击确定，点击成链如图5.44，选择图5.45中的曲线，点击确定。 图5.44 图5.45点击，选择【模式】下拉菜单中的曲线，点击确定，点击成链，选择图5.46中的曲线，点击确定。图5.46单击【几何体】选项中的按钮，系统弹出【平面构造器】对话框，在图5.47中输入-14.8.，点击确定。单击对话框中按钮，在图5.48中输入1000，点击确定。 图5.47 图5.48单击对话框中按钮，系统自动生成刀具路径轨迹。单击【平面铣】对话框中（确认）按钮，系统弹出【刀轨可视化】对话框，点击确定。 点击，保持该对话框中【类型】下拉列表框的【mill-plannar】选项，单击【操作子类型】对话框中的。在名称处输入p2，如图5.49所示。图5.49点击，选择模式下拉菜单中的曲线系统进入【边界几何体】选择模式下拉菜单中的曲线，点击确定，点击成链如图5.50，选择图5.51中的曲线，点击确定。 图5.50 图5.51点击，选择模式下拉菜单中的曲线，点击确定，点击成链，选择图5.52中的曲线，确定。图5.52单击【几何体】选项中的，系统弹出【平面构造器】对话框，在图5.53中输入-15.0.，点击确定。点击，在图5.54中输入1500，点击确定。 图5.53 图5.54单击对话框中按钮，系统自动生成刀具路径轨迹。单击【平面铣】对话框中（确认）按钮，系统弹出【刀轨可视化】对话框，点击确定。点击，保持该对话框中【类型】下拉列表框的【mill-plannar】选项，单击【操作子类型】对话框中的。在名称处输入 p3，如图5.55，确定。图5.55点击，选择模式下拉菜单中的曲线系统进入【边界几何体】选择模式下拉菜，单中的曲线，点击确定。点击成链如图5.56，选择图5.57中的曲线，点击确定。 图5.56 图5.57点击，选择模式下拉菜单中的曲线，点击确定，点击成链，选择图5.58中的曲线，点击确定。图5.58单击【几何体】选项中的，系统弹出【平面构造器】对话框，在图5.59中输入-4.8.，点击确定。点击，在图5.9.9中输入1000，点击确定，如图5.60所示。 图5.59 图5.60单击对话框中按钮，系统自动生成刀具路径轨迹。单击【平面铣】对话框中（确认）按钮，系统弹出【刀轨可视化】对话框，点击确定。点击，保持该对话框中【类型】下拉列表框的【mill-plannar】选项，单击【操作子类型】对话框中的。在名称处输入p4，如图5.61所示。图5.61点击，选择模式下拉菜单中的曲线系统进入【边界几何体】选择模式下拉菜，点击确定，点击成链如图5.62 ，选择图5.63中的曲线，点击确定。 图5.62 图5.63点击，选择模式下拉菜单中的曲线，点击确定，点击成链，选择图5.64中的曲线，点击确定。 图5.64单击【几何体】选项中的，系统弹出【平面构造器】对话框，在图4.2.32中输入-5.，点击确定。如图5.65。点击，在图5.66中输入1500，点击确定。 图 5.65 图5.66单击对话框中按钮，系统自动生成刀具路径轨迹。单击【平面铣】对话框中（确认）按钮，系统弹出【刀轨可视化】对话框，点击确定。点击，保持该对话框中【类型】下拉列表框的【mill-plannar】选项，单击【操作子类型】对话框中的。在名称处输入p5，点击确定。如图5.67 图5.67点击，选择模式下拉菜单中的曲线系统进入【边界几何体】选择模式下拉菜，点击确定，点击成链如图5.68，选择图5.69中的曲线，点击确定。 图5.68 图5.69点击，选择模式下拉菜单中的曲线，点击确定，点击成链，选择图5.70中的曲线，点击确定。图5.70单击【几何体】选项中的，系统弹出【平面构造器】对话框，在图4.2.32中输入-9.8.，点击确定。如图5.71。点击，在图5.72中输入1000，点击确定。 图5.71 图5.72单击对话框中按钮，系统自动生成刀具路径轨迹。单击【平面铣】对话框中（确认）按钮，系统弹出【刀轨可视化】对话框，点击确定。点击，保持该对话框中【类型】下拉列表框的【mill-plannar】选项，单击【操作子类型】对话框中的。在名称处输入p6，如图5.73所示。图5.73点击，选择模式下拉菜单中的曲线系统进入【边界几何体】选择模式下拉菜，点击确定，点击成链如图5.74，选择图5.75中的曲线，点击确定。 图5.74 图5.75点击，选择模式下拉菜单中的曲线，点击确定，点击成链，选择图5.76中的曲线，点击确定。图5.76单击【几何体】选项中的，系统弹出【平面构造器】对话框，在图4.2.32中输入-10.，如图5.77所示。点击，在图5.78中输入1500，点击确定。 图5.77 图5.78单击对话框中按钮，系统自动生成刀具路径轨迹。单击【平面铣】对话框中（确认）按钮，系统弹出【刀轨可视化】对话框，点击确定。5.3.2孔的加工单击【标准】工具条中的按钮，在弹出的下拉菜单中选择【加工】命令，弹出【加工环境】对话框，在列表框中选择【drill】，在名称处输入k1，确定。如图5.79。图5.79单击【插入】工具条中的按钮，.1屏幕弹出【创建刀具】对话框。保持【类型】下拉列表中的【drill】选项，在【刀具子类型】选项卡中单击，在名称输入d8，确定。如图5.80，图5.81所示。 图5.80 图5.81重复上述操作， 在下面输入d14.8，确定。如图5.82，图5.83。 图5.82 图5.83单击【插入】工具条中的按钮，屏幕弹出【创建刀具】对话框。保持【类型】，下拉列表中的【drill】选项，在【刀具子类型】选项卡中单击在下面输入15，确定，如图5.84,图5.85所示。 图5.84 图5.85单击【导航器】工具条中的按钮，移动鼠标指针至屏幕侧面，双击图标，系统弹出【mill orient】对话框， 在名称输入zbx1，点击确定。如图5.86在【mcs】在【间隙】选项组的【安全设置选项】下拉列表框中想【安全距离】在输入30，点击确定，如图5.87所示。 图5.86 图5.87将鼠标指针移动至屏幕侧面并双击【操作导航器】中的图标，单击【指定部件】中的按钮，系统弹出【部件几何体】对话框，选择整个图形，点击确定。如图5.88，图5.89所示。 图5.88 图5.89单击【插入】工具条中的 按钮，系统弹出【创建操作】对话框，选择【类型】下拉列单击【操作子类型】中的【drill】选项，单击【操作子类型】按钮，在【位置】处设置前面的设置，名称书输入z1，如图5.90所示。图5.90单击【点钻】对话中框中的按钮，屏幕弹出【点到点几何体】对话框，如图5.91，单击【选择】分别选择6个孔的外圆，确定。如图5.92返回【点到集合体】对话框，再次确定。 图5.91 图5.92在【点钻】对话框中，选择【循环】下拉列表框中的【标准钻】或单击旁边的按钮，如图5.93所示。 图5.93在屏幕弹出【指定参数组】对话框，确定。屏幕弹出【Cycle参数】对话框，单击对话框中的【Depth】按钮，如图5.94所示。在【Cycle】中单击【刀尖深度】，在【深度】输入5.95，确定，如图5.96，图5.97所示。 图5.95 图5.96 图5.97在【Cycle】中的【Rtrcto-无】按钮，然后单击【自动】。确定。如图5.98 ，图5.99。此时系统自动返回【Cycle参数】对话框，确定。 . 图5.98 图5.99在【点钻】对话框中的【最小安全距离】输入30。点击按钮，屏幕弹出【进给和速度】对话框。首先将【主轴转速】复选框选中，然后在数值处输入1200，在切削中输入100，确定。如图5.100，图5.101所示。 图5.100 图5.101点击后点击 ，点击确定单击 ，单击【操作子类型】中的，在名称书输入z2确定。如图5.102所示。图5.102单击【啄钻】中的，单击【选择】分别选择6个孔的外圆，如图5.103所示。 图5.103单击【啄钻】中的选择，选择底面，如图4.104，确定。 图5.104选择【循环】下拉列表框中的【标准钻】或单击旁边的按钮，确定。点击【Depth】按钮，单击【穿过底面】，确定。如图5.105所示。图5.105在【Cycle参数】对话框中的【Step值】按钮，在【Step #1】输入5，确定。如图5.106，图5.107所示。 图5.106 图5.107点击在数值处输入600，在切削中输入70，确定。如图5.108所示。图5.108点击后点击，点击确定单击 ，单击【操作子类型】中的 按钮，刀具改为d14.8，在名称书输入z3，确定。如图5.109所示。 图5.109单击【点钻】对话中框中的【制定孔】，如图5.110，单击【选择】分别选择6个孔的外圆，确定。如图5.111所示。 图5.110 图5.111选择【循环】下拉列表框中的【标准钻】或单击旁边的按钮，图5.112所示。 图5.112单击对话框中的【Depth】按钮，如图5.113在【Cycle】中单击【刀尖深度】，在【深度】输入20，确定，如图5.114，图5.115所示。 图5.113 图5.114 图5.115在【Cycle】中的【Rtrcto-无】按钮，然后单击【自动】。确定。如图5.116，图5.117所示。 . 图5.116 图5.117在【最小安全距离】输入30。点击在数值处输入1200，在切削中输入100，确定。如图5.118，图5.119所示。 图5.118 图5.119点击后点击 ，点击确定单击 ，单击【操作子类型】中的，刀具改为d15，在名称书输入z4，确定。如图5.120所示。图5.120单击【点钻】对话中框中的【制定孔】，如图5.121，单击【选择】分别选择6个孔的外圆，确定。如图5.122所示。 图5.121 图5.122选择【循环】下拉列表框中的【标准钻】或单击旁边的按钮，图5.123所示。 图5.123单击对话框中的【Depth】按钮，如图5.124在【Cycle】中单击【刀尖深度】，在【深度】输入20，确定，如图5.125，图5.126所示。 图5.124 图5.125 图5.126在【Cycle】中的【Rtrcto-无】按钮，然后单击【自动】。确定。如图5.127 ，图5.128所示。 . 图5.127 图5.128在【最小安全距离】输入30。点击在数值处输入600，在切削中输入70，