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机械毕业设计论文
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模具毕业设计4ug充电器模型设计,机械毕业设计论文
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南京工程学院 自动化学院 本科毕业设计（论文） 题目： 基于 UG 充电器模型的计算机辅助 设计与制造 专 业： 数控技术与应用 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师 : 起迄日期： 设计地点： nts Graduation Design (Thesis) Computer-aided design and Computer-aided manufacturing of Charger Model based on UG By lifenglei Supervised by Lab Technician. GU Xue Yan Department of Automation Engineering Nanjing Institute of Technology 2010 .5 nts南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文） I 摘 要 CAD/CAM 是计算机辅助设计 /计算机辅助制造的简称。 CAD/CAM 软件很多，如 MasterCAM, Pro/Engineer, UG 等 。 Unigraphics(简称 UG)软件是美国 EDS公司著名的 3D 产品开发软件，利用 UG 软件可以更好地提高设计质量与设计效率，由于其强大的功能，已逐渐成为当今世界最为流行的 CAD/CAE/CAM 软件之一。 本文详细叙述了运用 UG 软件实现充电器支座三维模型设计及虚拟制造的方法。先在 UG 软件的 CAD 建模中，通过拉伸实体、布尔运算、实体抽壳和实体倒圆角等功能绘制出充电器支座的三维模型 。然后在 UG 的加工模块中，完成充电器模型的虚拟制造， 生成了两个 平面轮廓铣程序，一个是粗加工程序另一个是精加工程序。 后置处理中选用 MILL_3_AXIS 机床，生成机床可以识别的程序。在虚拟制造中，还需要考虑到刀具、切削用量等加工工艺的选择，这些在文中也作了详细介绍。 此外，文中还介绍了数控加工中程序传送的方法。利用 CimcoEdit 软件将生成的程序传送到西门子铣床上。要注意的是，粗加工程序较短，可以先直接传送到机床中，然后加工。但精加工程序比较长，不能完成一次性传送，因此文中介绍了边传送边加工的 DNC 加工方法。 关键字 ： CAD/CAM； 虚拟制造 ； 数控加工 ； UG； 充电 器 nts南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文） II ABSTRACT CAD/CAM is an abbreviation of Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing. There are many CAD/CAM software ， such as MasterCAM, Pro/Engineer, UG and so on. Unigraphics(called UG)produced by American EDS Corporation is famous 3D software. The design quality and the rated capacity can be improved well by using UG software. As a result of its formidable function, UG has gradually becoming one of the most world popular CAD/CAE/CAM software. This paper elaborates on 3D model design and virtual manufacturing of chargers by UG Software. First in CAD modeling, draw the 3D model of chargers through tensile entities, Boolean operation, shell entities and entities rounding function. Then in UG processing module, complete the Chargers virtual manufacturing model. It produces two plane contour milling procedures. One is a rough machining procedure another is a precision machining procedure. In post processing, the topic selects the MILL_3_AXIS machine. It can produce procedure which can be identified by machine. In the virtual manufacturing, processing craft must be considered which contains the cutting tool, cutting specifications choice and so on. The article also gives a detailed briefing. In addition, this paper introduces a program transmission method. By CimcoEdit input software generated procedures into Siemens milling machine. It should be noted that the rough machining procedure is short, may directly transmitted into machine. But the precision work procedure is very long and it cannot be transmitted into the machine. It needs to be transmitted while processing. This is called CNC. Key words： CAD/CAM； the virtual manufacturing； NC； UG； charger nts南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文） III 目 录 第一章 绪论 .1 1.1 引言 .1 1.2 选题背景与意义 .1 1.3 研究现状 .3 1.4 本文结构 .4 第二章 CAD/CAM 的概况 .5 2.1 CAD/CAM 技术的发展 .5 2.2 常见的 CAD/CAM 软件 .6 2.3 UG NX 的介绍 .7 2.3.1 UG 的功能及特点 .7 2.3.2 UG 的主要功能模 块 .9 第三章 充电器模型测绘 . 11 3.1 测绘方法 . 11 3.2 测绘过程 . 11 第四章 基于 UG 的充电器 CAD 实体设计过程 .13 4.1 实体建模过程 .13 4.1.1 画出充电器三维造型的轮廓线 .13 4.1.2 创建实体 .16 4.1.3 前视图造型设计 .18 4.1.4 倒圆角 .20 4.1.5 实体抽壳 .22 4.1.6 孔的设计 .22 4.1.7 平移坐标轴 .24 4.2 曲面分析 .25 4.3 工程制图 .26 第五章 基于 UG 的充 电器 CAM 设计过程 .28 5.1 工艺分析 .28 5.2 CAM 模拟加工过程 .29 第六章 充电器模型的数控 加工 .44 6.1 数控机床介绍 .44 6.1.1 数控机床的选择 .44 nts南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文） IV 6.1.2 装备 SIEMENS 802D 系统的 XKN7140 数控铣床的介绍 .44 6.2 机床加工的工序设计 .46 6.2.1 夹紧装置的选择 .46 6.2.2 刀具的选择 .47 6.2.3 切削用量选择 .47 6.3 加工过程 .47 第七章 结论 .50 7.1 总结 .50 7.2 感想 .50 致谢 .51 参考文献 .52 附录： 程序 .53 nts南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文） 1 第一章 绪 论 1.1 引言 CAD/CAM 是计算机辅助设计 /计算机辅助制造 (Computer Aided Design/ Computer Aided Manufacturing)的简称。其核心是利用计算机快速高效地处理各种信息，进行产品的设计与制造，它彻底改变了传统的设计、制造模式，利用现代计算机的图形处理技术、网络技术，把各种图形数据、工艺信息、加工数据，通过数据库集成在一起，供大家共享。信息处理 的高度一体化，支撑着各种现代制造理念，是现代工业制造的基础。 计算机辅助设计 (CAD)以计算机图形处理学为基础，帮助设计人员完成数值计算，实验数据处理，计算机辅助绘图，进行图形尺寸、面积、体积、应力、应变等分析，即高效、优化地进行产品设计。 计算机辅助制造 (CAM)是指使用计算机辅助制造系统模拟、优化产品加工过程，利用数控机床加工以及装配出产品的技术。 把 CAD/CAM 作为一个整体来考虑，从产品设计开始到产品检验结束，贯穿于整个过程，可以取得明显的效果。 CAD/CAM 与传统的制造模式相比有以下的优点： 个人技能、技巧等模拟量信息的数字化，社会化共享。 各工序信息的共享、数值基准的统一，能够推行整个工程的标准化。 改变系统的顺序排列作业，能够进行并行化作业。 Unigraphics(简称 UG)软件是美国 EDS 公司著名的 3D 产品开发软件，利用UG 软件可以更好地提高设计质量与设计效率，由于其强大的功能，已逐渐成为当今世界最为流行的 CAD/CAE/CAM 软件之一。 本课题就是基于 UG 充电器模型的计算机辅助设计与制造。利用 UG 软件的强大功能完成充电器模型三维造型设计及制造，目的是研究和掌握 UG 在模具设计中的 应用。课题的主要任务是： 学习 UG 软件，用 UG 软件绘制出充电器的三维模型。 用 UG 软件完成充电器模型的虚拟制造。 在加工中心机床上实现充电器模型的数控加工。 1.2 选题背景与意义 近年来数控机床的普及以及 CAD/CAM 技术的快速推广，促进了我国制造nts南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文） 2 业设备的更新换代，在制造业中使用 CAD/CAM 技术，提高了产品质量，降低了产品成本，缩短了生产周期，不断提高我国产品在国际市场上的竞争能力。对于已经加入世贸组织的我国，积极推广 CAD/CAM 技术，有利于我国企业加速融入全球的竞争机制。 CAD/CAM 系统在机械制造方面的功能用框图可表达为图1.1 所示。 图 1.1 CAD/CAM 功能框图 (1) 产品设计 从产品意图设计开始到进行三维实体造型、设计装配图和出详细的零件图以及强度校核、运动学分析、动态干涉检查等。 (2) 工艺设计 (虚拟制造 ) 根据所设计的产品类型、特征、外形形状，选择不同的加工方式，根据加工条件，设计加工路线，确定工艺参数、切削用量，生成加工程序。仿真实体切削加工过程，根据仿真结果，修改切削用量重新仿真，直到达到最佳效果为止。 尽管近年来许多企业都开 始采用 CAD/CAM 技术，但由于是不同厂家的软件，以及从三视图到立体三维图的重复造型工作，企业内部网络化还不普及，单一数据库、共享还有待提高。理想化的 CAD/CAM 一体化模式如图 1.2 所示。 图 1.2 单一数据库系统的理想模式 所有的 CAD/CAM 功能都与一个公共数据库相连，应用程序使用公共数据库里的信息，实现产品设计、工艺规程编制、生产过程控制、质量控制、生产管nts南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文） 3 理等产品生产全过程的信息集成。 Unigraphics(简称 UG)是目前功能最 为强大的 CAD/CAM 软件，在汽车、航天、机械制造等行业应用十分普遍，特别是在模具行业应用更为广泛。它具有强大的曲线设计、实体造型、曲面设计、虚拟装配和生成工程图等功能，可以进行仿真模拟、机构运动分析、动力学分析和有限元分析，可以用于计算机辅助制造，生成直接用于加工产品的数控代码。 UG 更好地适应了现代机械设计的自动化趋势，使用它可以实现对零件设计的全过程控制，提高零件设计的效率和水平。UG CAD 模块是 UG 的重要组成部分之一。它将基于约束的特征建模技术和传统的几何建模技术相结合，具有极为强大的建模功能。 本 课题是基于 UG 充电器模型的计算机辅助设计与制造。手机是我们日常生活中必不可少的通讯工具，充电器地位不可取代。充电器的种类有很多，本课题介绍了一种最常见的充电器底座的设计与制造。 UG NX 操作系统所支持的CAD/CAM 软件具有强大的建模和加工功能， 大大地提高了产品的设计质量与设计效率。 1.3 研究现状 我国 CAD/CAM 技术的应用起步于 20 世纪 60 年代末，经过近 40 年的研究、开发与推广应用， CAD/CAM 技术已经广泛地应用在机械、电子、航天、化工和建筑等行业。应用 CAD/CAM 技术提高了企业的设计效率、优 化了设计方案、减轻了技术人员的劳动强度、缩短了设计周期、加强了设计的标准化。目前来看，CAD/CAM 技术的应用正在如火如荼地展开。但是，应该看到这样一个现实，目前国内 CAD/CAM 系统的应用还停留在比较低的水平上。对于大多数中小企业来说，一旦企业在这方面进行了投资而又不能尽快地发挥其作用，就会给企业带来不必要的损失，也为下一步 CAD/CAM 技术的应用发展制造了障碍。 在国外， UG 在航空航天、汽车、通用机械、工业设备、医疗器械以及其它高科技应用领域的机械设计和模具加工自动化的市场上得到了广泛的应用。它也是日本 著名汽车零部件制造商 DENSO 公司的计算机应用标准，并在全球汽车行业得到了很大的应用，如 Navistar、底特律柴油机厂、 Winnebago 和 Robert Bosch AG 等。 另外， UG 软件在航空领域也有很好的的表现：在美国的航空业，安装了超过 10,000 套 UG 软件；在俄罗斯航空业， UG 软件具有 90%以上的市场；在北美汽轮机市场， UG 软件占 80%。 UGS 在喷气发动机行业也占有领先地位，拥有如 Pratt & Whitney 和 GE 喷气发动机公司这样的知名客户。 nts南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文） 4 1.4 本文的结构 本文以基于 CAD/CAM 软件设计实体造型作为应用背景，对应用 UG 软件实现充电器模型设计及加工方法进行了研究。全文共分为七章，各章的主要内容如下： 第一章 主要介绍了选择的背景和意义； 第二章 阐述了 CAD/CAM 在国内外的发展现状与趋势，介绍了几种常用的CAD/CAM 软件，说明 UG 软件在设计软件中的优越性，并对 UG 软件的功能模块进行了介绍； 第三章 对充电器实体外形进行测绘； 第四章 叙述了基于 UG 软件的 CAD 模块的模型设计方法； 第五章 叙述了基于 UG 软件的 CAM 模块的模型虚拟制造，并介绍参数的选择方法； 第六章 介绍了铣床的 应用界面，对加工工序的设计进行说明，最后描述了实际加工过程； 第七章 总结了本次设计的研究工作，指出了存在问题和解决办法。 nts南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文） 5 第二章 CAD/CAM 概况 2.1 CAD/CAM 技术的发展 1. CAD/CAM 发展的回顾 CAD/CAM 的起源可以追溯到 20 世纪 50 年代美国麻省理工学院 (MIT)的自动编程工具 APT。 1962 年 MIT 的 I.E.Sutherland 开发出了用光笔与计算机进行对话，绘制图形的软件 (SKETCHPAD)，开创了 CAD 的历史。 1963 年，通用汽车公司 (GM)和工业商务管理公司 (IBM)共同开发出可以进行图形处理的 DAC-I，它生成的模型仅为二维平面上的线框模型。 1964 年， MIT 的 S.A.Coons 发明了能够处理自由曲面的单片曲面，称为昆式曲面。 1967 年， Lockheed 公司开发出了用于飞机设计制造的 CADAM，该系统是以主机型的 IBM 大型计算机为核心的终端方式系统。该系统在世界上被广泛使用。此时，从线框模型向曲面模型发展。但由于缺少面的结构信息、面的表里信息和与面对应的立体位置，所以当时还没有出现面向三维自由曲面的实用化的用于模具设计、制造的 CAD/CAM 系统。 1973 年的国际会议 PROLAMAT 发表了现在还正在使用的实体模型表达方法，即 CSG (Constructive Solid Geometry)和 B-rep(Boundary representation)。其中CSG 是由当时的北海道大学的冲野嘉数用 TIPS 系统提出的方案。 B-rep 是由英国剑桥大学的 Braid Lang 用 BUILD 系统提出的方案，从而用实体模型解决了形状的难点。至此，出现了面向三维自由曲面的实用性强的模具设计、制造CAD/CAM 系统。 有关图形的基 (标 )准化是从 20 世纪 70 年代末期开始的。美国提出了 CORE系统方案，原联邦德国提出了 GKS 方案。到 1980 年发布了 CAD/CAM 三维数据转换标准 IGES。由此，规定了数据转换的约束条件，促进了不同系统之间的数据交换标准化。到了 90 年代，丰田汽车公司等强烈提出了 “单一数据库化 ”，并倡导 “CAD/CAE/CAM/CAT的一体化 ”。 2. CAD/CAM 展望 当今信息革命的浪潮正在冲刷着世界的每一个角落，世界统一市场正在形成，全球经济一体化正以超乎寻常的速度发展。因此，制造业所面临的环境比以往任何时候都要复杂多变，竞争之激烈在时空上超 越了国家、地区的界限，而延伸至全球的各个角落。制造业要有能力对其外部环境的瞬间变化作出反应，必须采用先进的制造技术、战略理念，以求得长期的生存与发展。 CAD/CAM 技术是先进的制造技术之一，是集成制造、敏捷制造、智能制造nts南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文） 6 等先进理念和模式的基础制造技术。 CAD/CAM 技术的发展将集中在以下几个方面。 (1) 用高速宽带网络技术，把目前在内部 CAD/CAM网络的单独场所的应用，扩展到多场所协同 CAD/CAM 应用，以满足制造全球趋势下的协同 CAD/CAM的需求。 CAD/CAM 信息的快速网络传递也将成为现代集成制 造系统 (CIMS)的一个重要组成部分。多场所的协同 CAD/CAM 通常按以下形式工作：两个以上地理位置分散的 CAD/CAM 设计者，能够协同和交互进行三维 CAD 几何造型和编辑。协同设计完成之后，就可产生刀具路径。在刀具路径生成之后，后置处理生成的加工程序立即被发送到产品销售区域的加工厂用于加工。这种工作形式潜在的利益在于减少了市场导入时间，在合适的地点可生产恰当的产品，并缩短了产品的装运时间，提高了竞争力。从而消除了阻碍跨国企业运行的地理障碍。 (2) 快速无图纸设计 /制造技术是指依靠数字化设计，并利用并行工 作技术，即快速地进行系统安排、详细设计、分析计算、工艺规划。该技术预先在计算机中进行虚拟制造，设计采用单一数据库，以三维的方式设计全部零件，并通过虚拟制造提高可靠性，使各部门可以共享所有设计模型，能尽早获得相关技术、工艺的反馈信息，使设计更快、更合理。 1994 年，美国波音飞机公司制造双发动机运输机，采用了无图纸设计 /制造技术。 2.2 常见 C A D / C A M 软件 常见的 CAD/CAM 软件有： UnigraphicsNX， PRO/ENGINEER， Cimatron 系统， MasterCAM， Solidworks。 (1) Unigraphics NX 是 UGS 公司的软件，功 能增多，性能比原先明显提高。机械产品设计从上而下 (不同于以前的从零件图开始然后装配的从下而上的设计 )，也可从 装配的约束关系开始，改变装配图中任一零件尺寸，所有关联尺寸会自动作相应的修改。大大减少了设计修改中的失误，思路更清晰，更符合机械产品的设计方法、习惯。 (2) Pro/Engineer系统是美国参数技术公司 (简称 PTC)的产品。 PTC公司倡导单一数据库、参数化、基于特征、全相关的设计概念。利用该概念开发出来的第三代机械 CAD/CAE/CAM产品 Pro/Engineer软件能将设计至生产全过程集成到一起，让所有的用户能够同时进行同一产品的设计制造工作，即实现所谓的并行工程。 Pro/Engineer系统用户界面简洁，概念清晰，符合工程人员的设计思想与习惯。整个系统建立在统一的数据库上，具有完整而统一的模型。 (3) Cimatron 系统是源于以色列为了设计喷气式战斗机所开发出来的软件。它集成了设计、制图、分析与制造，是一套结合机械设计与 NC 加工的nts南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文） 7 CAD/CAE/CAM 软件。 (4) MasterCAM 是由美国 CNC Software 公司开发的，是国内 引进最早，使用最多的 CAD/CAM 软件。 CAM 功能操作简便、易学、实用，高校及技工学校CAD/CAM 教学使用较多，作为 CAD/CAM 教学，是最合适的一个软件。它包括2D 绘图、 3D 模型设计、 NC 加工等，在使用线框造型方面具有代表性。 (5) Solidworks是生信国际有限公司推出的基于 Windows平台的全参数化特征造型软件，它可以十分方便地实现复杂三维零件的实体造型、装配和生成工程图。图形界面友好，用户上手快。该软件可以应用于以规则几何形体为主的机械产品设计及生产准备工作中，而且价位适中。 本课题采用 的 CAD/CAM 软件是 Unigraphics NX(简称 UG)。 2.3 UG 的介绍 UG是美国 EDS公司著名的 3D产品开发软件，由于其强大的功能，已逐渐成为当今世界最为流行的 CAD/CAM/CAE软件之一，广泛应用与通用机械、模具、家电、汽车及航天等领域。 UG软件自从 1990年进入中国以来，得到了越来越广泛的应用，在诸多领域大展身手，现已成为我国工业界主要使用的大型CAD/CAM/CAE软件。 2.3.1 UG 功能及特点 1. UG 功能 Unigraphics NX 是 UGS 公司的软件，功能增多，性能比原 先明显提高。机械产品设计从上而下 (不同于以前的从零件图开始然后装配的从下而上的设计 )，也可从装配的约束关系开始，改变装配 图中任一零件尺寸，所有关联尺寸会自动作相应的修改。大大减少了设计修改中的失误，思路更清晰，更符合机械产品的设计方法、习惯。 UG 软件除有以上的优越性能外，在以下几个功能方面也很突出： (1) Unigraphics NX 的 Wave 功能 自动推断、优化设计更方便、高效，产品的概念化设计、草图设计功能符合产品设计和零件外形设计方法：即从产品外形的美术设计开始，可以取出从不同角度设计的二维工艺造 型图的轮廓，再以这些轮廓曲线设计外形曲面，使造型更具有艺术美。 (2) Unigraphics NX 的 CAM 模块相比其他 CAM 软件，加工模式、进给方法、刀具种类、压板的避让等设定的选项更多、更丰富，所以功能更强。 (3) Unigraphics NX 的 CAD 数据交换功能更上了一个台阶，在这之前各种CAD/CAM 软件之间虽然可以进行各种标准化格式的转换 (如 DXF 格式、 IGES格式及 STEP 格式 )。但转换后特征模型就丢失，这是因为各软件特征的数学模nts南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文） 8 型有差异。转换后的模型没有特征就难以再修改。而 Unigraphics NX 版本能重新恢复特征，经过格式转换的模型同样可以修改。所以 Unigraphics NX 是CAD/CAM 软件中功能最丰富、性能最优越的软件。 UG 软件基于标准的IGES(Initial Graphic Exchange Specification)和 STEP(Standard for the Transfer and Exchange of Product Model Date)产品，被公认为在数据交换方面处于世界领先地位。 UG 还提供了大量的直接转换器 (如 CATIA、 CADDS、 SDRC、 EMC 和AUTOCAD)，以确保同其他系统高效地进行数据交换。 2. UG 的特点 利用 UG，我们可以完成产品从概念设计、模型建立、模型性能分析与运动分析、加工路径生成等整个产品的生产过程，实现真正意义上的无图纸化生产。 (1) 无缝集成的产品开发环境 UG 是一个集 CAD、 CAE、 CAM 与一体的集成化计算机辅助设计系统，可以完成从产品概念设计、外观造型、详细设计、图纸生成、运动与受力受热分析、零件数控加工程序的自动生成、设计与使用文档的建立等全过程，甚至还可以对生产过程进行管理。 整个系统采用统一的数据库，使得各模块能 完全相关地共享零件和产品模型的数据，减少了同类型数据的重复，也为协同工作提供了基础。 (2) 基于装配的产品设计技术 从整体的产品概念出发开始产品的设计过程。从装配出发，通过应用主模型方法、自顶向下的设计方法和上下文设计，可以从产品总体设计入手，渐渐详细设计出每一个零件。 小到家庭用品，大到复杂的机械， UG 都可以为用户提供产品级的解决方案。无论零件多么复杂， UG 都可以使用户在整个产品设计环境中对零件进行设计和评估。 (3) 全局的相关性 同一模型文件中，各几何对象之间保持完全的相关性。 通过装配建模和部件间 的链接技术，可以利用各零件之间的相互参照，实现不同模型文件之间的相关性。 通过应用主模型方法，可以使集成环境中各应用模块之间保持完全的相关性。 (4) 协同工作 设计过程中，在 Internet 技术的支持下，可以多人异地协同工作，每人负责自己的设计任务。在各自的设计任务与访问权限下，统一产品的不同设计阶段甚至加工阶段可以同时进行，系统完成产品的自动更新。不同的设计人员和工程师nts南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文） 9 都可以杂一同一时间对产品范围内的不同零件、不同组件和不同子装配进行工作。这就意味着某个设计人员在产品上的改动可以被所有的产品相关人员捕捉 和获得。 (5) 基于知识的专家设计模块 为了进一步的提高设计质量与设计效率， UG 利用知识驱动的方法，集合了设计专家的智慧，针对具有通用性的不同产品设计了多个智能化的模块，并且还在逐步增加这些模块。目前已经开发的智能模块有：主要针对塑料模具设计的模具向导 (Moldwizard)、主要针对齿轮传动装置设计的齿轮工程向导 (Gear Engineering)、主要针对金属冲压模具的冲模工程向导 (Die Engineering Wizard)等。 同时，还提供了知识融合工具 (Knowledge Fusion),提 供知识驱动自动化的机制。利用这一工具，公司还可以快速和方便地建立一个自己产品的工程向导模块。 (6) 满足客户需要的开放式接口 UG 提供了方便而先进的用户开发工具。利用 Open UIStyle 可以定义用户自己的对话框；利用 Open GRIP 脚本设计语言，不需太多的学习，用户就可以进行二次开发；利用 Open API 和 Open+工具，用户可以通过 C+和 Jave 语言进行二次开发，而且支持面向对象程序设计的全部技术。 UG 还提供了丰富的数据交换手段，支持多种通用和流行的数据交换 标准，使用户可利用多种系统来设计产 品。原来用其他系统设计的数据可以被 UG 所接受， UG 的模型数据也可以方便地转换成其他的文字格式。 2.3.2 UG 的主要功能模块 UG NX3 中的 CAD 模块包括了实体建模、特征建模、自由形状建模、装配建模和制图等基本建模。 UG NX3 中的 CAM 模块包括了 CAM 基础、平面铣削、型芯型腔铣削、固定轴铣削、自动清根、变轴铣削、顺序铣削、后置处理、车削加工和线切割等基本模块。 UG NX3 除了以上模块外，还有钣金、 UG/Open 二次开发、管路、以及布线模块。 下面对 UG 集成环境中的几个常用模块及功 能作一个简单的介绍 : (1) 实体建模 (Solid Modeling)。实体建模模块将基于约束的特征建模和显示几何建模方式结合起来，可以建立圆柱体、立方体等实体，也可创建面、曲线等二维对象，并且能够完成拉伸、旋转以及布尔运算等操作。提供了草图设计、各种曲线生成、编辑、布尔运算、扫掠实体、旋转实体、沿导轨扫掠、尺寸驱动、定义、编辑变量及表达式、非参数化模型后参数化等工具。 nts南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文） 10 (2) 特征建模 (Feature Modeling)。特征建模模块完成基于约束的特征建模，所建立的实体特征可以参数化，其尺寸大小和位置可以 进行编辑。 UG 特征建模模块提供了各种标准设计特征的生成和编辑、各种孔、键槽、凹腔、方形、圆形、异形凸台、圆柱、方块、圆锥、球体、管道、杆、倒圆、倒角、模型抽空产生薄壁实体、模型简化、用于压铸模设计、实体线、面提取、用于砂型设计、拔锥、特征编辑（如删除、压缩、复制、粘贴等）、特征引用、阵列、特征顺序调整和特征树等工具。 (3) 制图 (Drafting)。制图模块用于创建工程图纸，提供了自动视图布置、剖视图、各向视图、局部放大图、局部剖视图、自动、手动尺寸标注、形位公差、粗糙度符合标注、支持 GB、标准汉字输入、 视图手工编辑、装配图剖视、爆炸图以及明细表自动生成等工具。图纸可以由三维模型投影获得，也可以直接绘制。 (4) 平面铣削 (Mill_planar)。平面铣削模块包括多次走刀轮廓铣、仿行内腔铣和 Z 字形走刀铣削，规定避开夹具和进行内部移动的安全余量，提供型腔分层切削和凹腔低面小岛加工功能，对边界和毛料几何形状的定义，显示未切削区域的边界，提供一些操作机床辅助运动的指令，如冷却、刀具补偿和夹紧等。 (5) 后置处理 (Graphics postprocessor)。后置处理模块将 CAM 软件生成的刀路轨迹转化为合适数 控系统加工的 NC 程序。数控系统通过读取刀位文件，根据机床运动结构及控制指令格式，进行坐标运动变化和指令格式转换。通用后置处理程序在标准刀路轨迹以及通用 CNC 系统的运动配置及控制指令的基础上进行处理。主要包括机床坐标运动变换、非线形运动误差校验、进给速度校验、数控程序变换及数控程序输出等方面的内容。 结合第一章和第二章的介绍，我们可以看到所有的 CAD/CAM 软件中， UG NX 操作系统所支持的 CAD/CAM 软件具有强大的建模和加工功能，能很好的实现各种复杂三维实体的造型构造。 UG 软件所带的后置处理程序支持多种数 控机床 ,能够广泛的应用于零件加工，实用性很强。国内外已经有许多科研院所和厂家选择了 UG 作为企业的 CAD/CAM 系统，在现代制造业中有着广阔的发展前景。本次毕业设计所要设计和加工的是充电器模型，使用到的模块有：实体建模、特征建模、制图、平面铣削、后置处理等。 nts南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文） 11 第三章 充电器模型测绘 3.1 测绘方法 当只有一个实物样品或手板模型，没有图纸或 CAD数据档案时，我们可以通过以下两种方法进行样点获取：一种是通过手工测绘，借助简单的测量工具对被测物进行数据采集，从而大致绘出实体外形进行加工；另一种是 逆向工程技术，即由高速三维激光扫描机对已有的样品或模型进行高速、准确地扫描，得到其三维轮廓数据，配合反求工程软件进行曲面重构，并对重构的曲面进行在线精度分析、构造效果评价和再设计等，最终生成 IGES或 STL(在 CAD/CAM中用于数据交换的文件格式 )数据，据此就能进行数控 (NC)加工或快速成型。 由于条件有限，本课题采用手工测绘实体外形。 3.2 测绘过程 测绘中所需测量工具是直尺、三角尺、游标卡尺。把充电器样品分成五部分测绘： 左视图的样品轮廓，图 3.1。 俯视图的弧边轮廓，图 3.2。 俯视 图的方形孔尺寸，图 3.3 前视图图案轮廓，图 3.4。 后视图孔的位置，图 3.5。 图 3.1 左视图测绘 图 其中各点尺寸为： 1(41.58， 0） 2(40， 20.5） 3(34， 26） 4(-22.96， 20.57） 5(-40， 0） 6(22,， 6.1) 7(36.6， 31.3) 8(-24.2， 31.3) 9(-24.2， 16.24) 10(-24.82, 21.68) 11(-24.82, 36.58) 12 (10.25, 36.58) 13(0.25, 25.87) C1(-19， 0) nts南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文） 12 C2(34.6， -279.3) C3(34， 20) C4(-13.95, 79.6) 图 3.2 弧边轮廓测绘 图 图 3.3 俯视图的方形孔尺寸 图 3.4 前视图图案轮廓 图 3.5 后视图孔的位置 由于不是精确采集点的数据，需要运用 UG软件对充电器三维造型进行优化设计。 nts南京工程学院自动化学院本科毕业设计（论文） 13 第四章 基于 UG 的充电器 CAD 设计
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