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毕业设计课题 女人像的五轴加工与仿真 指导老师 xxx 选题背景 数控加工是指在数控机床上进行零件加工的一种工艺方法 数控机床加工与传统机床加工的工艺规程从总体上说是一致的 但也发生了明显的变化 用数字信息控制零件和刀具位移的机械加工方法 它是解决零件品种多变 批量小 形状复杂 精度高等问题和实现高效化和自动化加工的有效途径 数控加工技术起源于航空工业 于上世纪40年代 由美国的一家直升机公司提出 在1952年 由美国麻省理工学院研制出第一台三坐标数控铣床并投入使用 在60年代 数控系统和程序编制工作日益成熟和完善 数控机床已被用于各个工业部门 但航空航天工业始终是数控机床的最大用户 本毕业设计的课题是利用UG的CAM模块对女人像造型进行五轴编程 通过在UG的CAM模块中对加工工艺以及加工流程的设置 完成全部的刀轨设计 并在UG中初步仿真 确认刀轨合理后 经过后处理生成NC代码文件 再通过Vericut软件进行进一步仿真 在确定加工过程无误的情况下 在米克朗UCP800Duro五轴加工中心上加工出实物 课题目标 本课题的主要研究工作如下 第一步 根据给出的女人头像的三维模型 规划加工工艺 确定从粗加工到精加工的流程及工艺参数 第二步 在UG中确定每个操作的类型 选择合适的刀具 设置加工参数 生成刀具路径 并进行初步仿真验证 第三步 将生成的刀具路径后处理生成NC代码文件 导入Vericut中 利用已有的机床仿真模型进行加工仿真验证 以确保程序正确无误 如果与实际不符 则修改仿真模型 直至仿真结果完全符合实际加工 第四步 输入机床加工出零件实物 UGNX的介绍 UG UnigraphicsNX 是SiemensPLMSoftware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 UG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 UG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 它在诞生之初主要基于工作站 但随着PC硬件的发展和个人用户的迅速增长 在PC上的应用取得了迅猛的增长 目前已经成为模具行业三维设计的一个主流应用 CAM过程 选择 工序导航器 几何视图 下的 WORKPIECE 选择部件几何体 并设置毛坯为直径101mm 高140mm的圆柱体 如图所示透明体 粗加工分为两步 均为五轴定轴加工 都使用直径为16mm平底刀 切削模式为跟随周边 采用线性进刀 退刀 切削深度为52mm 每刀距离1mm 粗加工余量为0 2mm 内 外公差均为0 03mm 粗加工对表面质量的要求不高 因此选用型腔铣 刀轨示意图如下 粗加工 半精加工 半精加工分为四步 均为五轴定轴加工 所有步骤均使用的是直径为8mm的球头铣刀 切削余量为0 1mm 内 外公差为0 01mm 刀轴方向均为 ZM方向 第一步半精加工采用深度加工轮廓铣削方法 切削方向为顺铣 切削顺序为深度优先 采用圆弧进刀 退刀 切削深度为38mm 每刀距离0 2mm 第二步半精加工采用固定轮廓铣削方法 驱动方法采用区域铣削 切削模式为往复 切削方向为逆铣 步距平面直径百分比为10 应用在部件上 第三步半精加工也采用固定轮廓铣削方法 驱动方法采用区域铣削 切削模式为跟随周边 切削方向为逆铣 刀路方向向内 步距平面直径百分比为10 应用在部件上 第四步半精加工与第三步对称采用镜像直接生成 半精加工刀轨示意图 精加工 精加工分为六步 前两步仍为五轴定轴加工 第三步为三轴加工 最后三步为五轴联动加工 第一 二和六步使用的是直径为8mm的球头铣刀 其余三步均使用直径为6mm的球头铣刀 切削余量为0 内 外公差为0 001mm 第一步精加工采用深度加工轮廓铣削方法 切削方向为顺铣 切削顺序为深度优先 采用圆弧进刀 退刀 切削深度为32mm 每刀深度0 08mm 第二步精加工与第一步对称采用镜像直接生成 第三步精加工采用固定轮廓铣削方法 驱动方法采用区域铣削 切削模式为往复 切削方向为逆铣 步距选用残留高度 为0 01mm 切削角与XC夹角为45 应用在部件上 第四 五 六步精加工均为五轴联动加工选用可变轮廓铣削方法 驱动方法均采用曲面 切削模式为螺旋 步距均为0 2mm 步数分别为175 250 225 投影矢量为刀轴 且刀轴相对于驱动体均有前倾角和侧倾角应用光顺 另外五轴联动需控制线性公差 在机床控制里面点击开始导轨事件 选择UserDefined点击添加新事件 在对话框中输入lintol 0 001即可 精加工刀轨示意图 UG中的刀轨仿真结果 粗加工仿真结果半精加工仿真结果精加工仿真结果 Vericut的简介 Vericut软件是由美国CGTECH公司开发的一款数控加工仿真软件 是全世界NC验证软件的领导者 是利用软件在计算机上虚拟制造过程 采用了先进的三维显示及虚拟现实技术 可以验证和检测NC程序可能存在的碰撞 干涉 过切 欠切 切削参数不合理等问题 Vericut软件目前已广泛应用于航空航天 汽车 模具制造等行业 其最大特点是可仿真各种CNC系统 既能仿真刀位文件 又能仿真CAD CAM后置处理的NC程序 其整个仿真过程包含程序验证 分析 机床仿真 优化和模型输出等 Vericut仿真过程 选择毛坯为直径101mm 高度200mm的铝合金圆柱 仿真过程及结果 粗加工过程及结果 半精加工过程及结果 精加工过程及结果 五轴机床加工过程 机床为瑞士阿奇夏米尔机床集团出品的双转台五轴联动加工中心 型号为MikronUCP800Duro 线性轴加工范围为800 650 500 回转轴A轴摆角范围为 100 120 回转轴C轴摆角范围为0 360 工作台尺寸为600 600 主轴转速20000r min 刀具类型为HSK63 刀库容量30把 快速进给速度可达30m min 机床位置公差为8 m 数控系统为海德汉iTNC530 头像粗加工过程 头像半精加工过程 头像精加工过程 加工完成的头像 结论 在将近三个月毕业设计过程中 通过在UG软件中进行女人头像的刀轨设置 对五轴加工技术以及UG的CAM模块有了更进一步的了解 本课题通过在Vericut软件中的仿真模拟 对在实际加工中可能出现的问题进行如实的模拟 避免了在实际加工中可能出现的碰撞而损坏机床 在本次毕业设计过程中 由于时间的不足并没有对UG软件进行更深层次的研究 因而在设计刀轨中有些可用五轴联动的被五轴定轴所取代 导致加工出来的实体零件在定轴加工和五轴联动加工区域临界处有过渡痕迹 在今后的工作中会更进一步的去学习有关的知识 使以后的设计更加精益求精 致谢 大学本科的学习生活即将结束 在此 我要感谢所有曾经教导过我的老师和关心过我的同学 他们在我成长过程中给予了我很多帮助 在长达三个月的毕业设计中 要特别感谢我的导师吴老师 感谢吴老师对我的精心教导 尤其是面对UG的CAM部分 因为没有学过 本来是无从入手 多亏吴老师给了我UG的相关教学