基于UG鼠标建模及模拟加工.doc

分类号 UDC 单位代码 10644 密 级 公 开 学 号 2011050308 本科毕业设计 基于UG鼠标建模及模拟加工 学生姓名： xxxxx 二级学院： 物理与机电工程学院 专 业： 机械工程及自动化 班 级： 201x级x班 学 号： 201xxxxxxx 指导教师： xxxxxxxx 完成时间： 年 月 日 中 国 达 州年 月 目 录摘要2Abstract31.绪论41.1 UG的功能特点41.2 UG运用现状41.3 鼠标的发展及前景42.基于UG的鼠标建模52.1建模过程53.基于UG的鼠标加工223.1 鼠标的加工工艺分析223.2 创建数控编程的准备操作223.3 创建数控编程的加工操作263.4 实体模拟仿真加工303.5 进行后处理324.总结36参考文献37致 谢38基于UG软件的鼠标建模及模拟加工机械工程及自动化 2011级4班：xxx 指导教师：xxx摘要：现随着塑料工业在我国迅速发展，为了提高产品的精度，降低产品的报废率，提高生产效率，运用软件建模也越来越起到了不可忽视的作用。目前在我国的国情之下，基于UG的建模在不少公司中应用的越来越广泛。自从UG推出以来，在航空航天、汽车、通用机械、工业设备、医疗器械以及其他高科技应用领域的机械设计和模具设计、加工等领域得到了广泛的应用。本文就是基于UG对鼠标进行了建模和分析，主要工作包括以下几个方面：(1) 本文根据实际生产情况和研究的需求，通过人体工学，不影响人们在使用鼠标时的舒适度的情况下，选择合适的尺寸。然后使用UG软件对进行鼠标建模。(2) 通过UG软件对鼠标进行三维建好模后，进入加工环境。制定毛坯、创建程序、创建工序、创建刀具、创建几何体，修改好参数，然后对鼠标加工进行仿真，运用“后处理”将NC加工程序导出。关键词：UG；鼠标；建模Modeling and Simulation of mouse Based on UGMechanical engineering and automationThe class x of grade 20xx: xxxx The instructor: xxxxAbstract: Now，with therapid developmentof plastic industryin China， in order to improve theaccuracy of product，reduce the scraprate of products and improve production efficiency，we use thesoftware modeling，increasingly，playing arole can not be ignored. At present，underthe situation of our country，ourmodeling based on UG thathas been used by a number ofCompanies more and more widely. In the field of the aerospace，automotive，general machinery，industrial equipment，medical equipment andother high-techapplications，processing and other fieldshas been widely used. This paperiscarried out and based on UGmodeling and analysis ofthe mouse. The main workof my researchincluding the following aspects:（1）In this paper，according to the actualsituationofproduction anddemand and thecomfort ofpeopleusing the mouse，Throughthe human body engineering，Ichoose the right size. And then I use the UGsoftware on themousemodel. （2）Based on thethree-dimensionalmodelmouseafter UG softwarebuild，I will enter the processing environment to create blank，create procedure，create tool，create geometry and modifyparameters. Then Im going tomouseprocessingsimulation.Key words: UG; mouse; modeling1绪论1.1 UG的功能特点UG在设计过程当中具有非常强大的曲面造型、虚拟装配、产生工程图和实体造型等辅助功能。笼统的来说，UG软件具有主要以下特点：1）实体造型的基础是使用了特征（如孔、凸台、槽沟等）的建模和改变的方法，这样形象比较直观，这种设计方法类似于传统工程师所运用的方法，并且还能用参数驱动。2）复杂的曲面模型都可以通过软件中的多种方法来生成，特别适合于飞机外形设计、叶轮机设计、汽车外形设计等。3）出图功能很强大，二维的工程图也可以通过三维的实体模型直接生成，而且还能按国标标注尺寸、汉字说明和形位公差等。对于阶梯剖、旋转剖等各种剖视图也能在UG制图中直接对实体使用，从而增强了绘制工程图的实用性。1.2 UG运用现状 UG的地位在各个行业之中越来越高，他的应用也越来越受到人们的青睐了，例如在汽车行业、医疗工具、航空航天领域。单单在俄罗斯航空行业中，90%以上的市场被所占领统治；而在美国的航空业中，早就已经远远超越了1万套的安装数量；在北美汽轮机市场，UG软件也倍受青睐，使用量占到了80%以上。1.3 鼠标的发展及前景鼠标是一个神奇的工具，它在电脑被设计制造后不久便被大家所熟知。鼠标至今被发明的五十余年来，依旧是进行微动点击。但是，通过技术的革新，鼠标的灵敏度，便捷性，舒适度得到了革命性的进步。从有线到无线，由滚动到光感都说明了鼠标的进步。这不得不让我去猜想以后鼠标的发展和前景会是什么样。 目前的鼠标已经完全能胜任包括办公与游戏在内的所有使用和操作了，未来的鼠标只要在细节上做到进一步的完善即有可能完全舍弃目前我们正在使用的鼠标。但是，未来的鼠标无论怎么变化，它的设计与开发基础都是基于计算机的三维设计软件之上的。2基于UG的鼠标建模2.1建模过程打开UG NX8.0 软件，点击新建按钮，选择模型，新建一个文件，命名为mouse。系统进入模型设计界面。选择“格式”，点击“图层格式”，选择图层21为工作图层。然后单击“插入”按钮，选择“草图1”选项，进入草图界面，绘制草图。如图2-1所示。图2-1 草绘上下壳分界曲线单击工具栏中的“完成草图”图标按钮 ，完成草图绘制进入三维的界面，单击工具栏中的“拉伸”按钮文件，系统弹出“拉伸”对话框，用鼠标左键选择要拉伸的线，在“限制”选择框中输入数据，如图2-2 所示，单击“确定”图标按钮，完成拉伸。图2-2 拉伸草绘曲线再次单击“插入”，点击“草图”进入草图界面，以xy平面为草图平面，进行绘制草图。如图2-3所示。图2-3 草绘鼠标侧面线架 点击“完成草图” 。在工具栏中点击“拉伸2”按钮，对刚上述以xy平面进行绘制的草图进行拉伸，拉伸长度合适就行。拉伸效果如图2-4所示。图2-4 拉伸鼠标侧面线架在进入“草图”进行草图绘制。已xz轴为草图平面进行绘制。然后将绘制的曲线投影到对面的曲面上。如图2-5、图2-6所示。图2-5 草绘曲线操作图2-6 曲线投影操作 单击“插入”，选择“来自体的曲线”，选择“求交”，弹出求交对话框，选择两个片体，得到两个片体相交的交线。如图2-7所示。图2-7 相交片体求交线单击“草图”按钮，弹出草图对话框，选择yz平面为草图平面，如图2-8、2-9所示，绘制轮廓曲线，绘制这条曲线的目的是在于对片体的修建。图2-8 草绘曲线操作图2-9 完成草绘线架单击“插入”，选择“修剪”，弹出修剪对话框。然后单击“修剪的片体”，弹出修剪对话框，点击目标体，再点击工具，修剪成功，如图2-10所示。图2-10 草绘曲线修剪片体单击“草图”，选择yz为草图绘制平面，在草图中绘制样条曲线，这条曲线是鼠标上壳的轮廓曲线。如图2-11所示。图2-11 草绘鼠标曲面线架单击“插入”，选择“网格曲面”，单击“通过曲线网格”命令，通过这个命令将鼠标的上壳制作出来。如图2-12所示。图2-12 扫掠鼠标曲面操作 单击“插入”，选择“曲面”，单击“有界平面”，将鼠标壳封上。再单击“插入”，选择“组合”，单击“缝合”，将鼠标壳填充成一个实体。将实体放置在100图层。如图2-13所示。图2-13 缝合实体操作 现在对已经为实体的鼠标进行较为细致的操作。单击工具栏中的“边倒圆”，鼠标底部的倒圆半径设置为5mm，鼠标的边沿的倒圆半径设置为2mm。如图2-14所示。图2-14 轮廓进行倒圆操作 单击“插入”，弹出草图对话框。选择“草图”进入草图界面，以xy平面为绘制平面绘制曲线，如图2-15所示。图2-15 草绘曲线操作在工具栏中单击“拉伸”，将曲线拉伸成片体穿过上壳的两端，然后单击“插入”，选择“修剪”，单击“修剪体”，留下上壳的前面部分，制作这个片体是为了将上壳的实体分开，然后将上壳的前面部分用作鼠标的按键。如图2-16和图2-17所示。图2-16 拉伸草绘曲线图2-17 修剪前壳操作单击“插入”，选择“偏置/缩放”，单击“抽壳”。对鼠标的上壳和下壳进行抽壳命令。抽壳的厚度为2mm。如图2-18、图2-19所示。图2-18 下壳进行抽壳操作图2-19 生成上壳 单击“草图”，进入草图以yz轴为绘制平面。对鼠标上壳的前部分的按键进行操作。如图2-20所示。图2-20 修整鼠标按键操作 单击“草图”，进入草图绘制平面。选择基于路径，弹出基于路径对话框，选择刚画好的曲线，将弧长百分比设置成0，然后“确定”。如图2-21、2-22、2-23所示。 图2-21 选择草绘类型 图2-22 修改弧长百分比参数 图2-23 草绘曲线操作 单击“插入”，选择“扫掠”。分别选择曲线和引导线进行扫掠，再通过修剪体命令，将壳做出孔。如图2-24所示。图2-24 修剪鼠标按键 单击“插入”，选择“草图”，弹出草图对话框，以xy轴为绘图平面，如图2-25所示。修剪掉多余的线条，绘制草图的目的是要在此处开一个洞来安装滚轮。图2-25 草绘曲线操作单击工具栏中的“拉伸”，然后求差。如图2-26图2-26 拉伸曲线求差操作单击工具栏中的“面倒圆”，进行倒圆，通过计算，倒圆的半径为6mm时，倒圆处刚好相切。所以倒圆半径设为6mm。如图2-27所示。图2-27 进行内侧圆操作 将上壳边沿拉伸，与下壳进行修剪。如图2-28图2-28 下壳修剪操作下面进行滚轮支架的设计。单击“插入”，选择“草图”。以yz为绘制平面进行绘制滚轮支架草图。如图2-29所示。图2-29 草绘曲线操作 将刚绘制的曲线通过进行拉伸命令。开始的距离是3.5mm，距离是5mm。然后进行镜像。如图2-30所示。图2-30 拉伸滚轮支架 空间进行草绘，用直线连接凹槽的倒圆中心，然后点击“插入”，选择“扫掠”，单击管道命令，外径为4mm，内径为1mm。如图2-31所示。图2-31 扫掠滚轮轴 下面开始制作滚轮。点击“插入”，选择“设计特征”，单击“圆柱体”，弹出圆柱体命令对话框，选择中心，编写半径4mm，添加好后进行倒圆。倒圆半径为0.5mm。如图2-32所示。图2-32 滚轮特征设计 整体模型如图2-33所示。图2-33 鼠标整体模型至此，我通过“视图”，点击“可视化”，选择“真实着色编辑器6” 分别制作了两张效果图。如图2-34与图2-35图2-34 深空灰鼠标效果展示图2-35 优雅金鼠标效果展示3基于UG的鼠标加工3.1 鼠标的加工工艺分析6工件毛坯尺寸： 120mm90 mm70mm零件在数控铣床上加工，毛坯两个长的垂直面安装在平口钳上，加工坐标系原点确定为零件上表面的中性点，加工坐标系的x向与零件长度方向一致。零件的数控加工内容、切削刀具类型和切削工艺参数3如表3-1所示。表 3-1 鼠标外形加工工序工序号数控加工内容切削刀具类型刀具直径/mm主轴转速/(r/min)进给速度/(mm/min)1CAVITY粗加工平刀1223008002半加工顶部曲面球头铣刀1025009003精加工顶部曲面球头铣刀6280010004修整加工顶部曲面球头铣刀6280010003.2 创建数控编程的准备操作7打开mouse entity2文件，单击“格式”，选择“图层设置”，选择100图层为工作图层，关闭其他图层。显示鼠标为实体。单击工具栏中的“起始”图标按钮 ，在弹出的下拉菜单中选择“加工” 图标按钮，系统进入模型加工界面，界面出现一个“加工环境”对话框，在“CAM会话配置”栏里选择“cam general”，“CAM设置”栏里选择“mill contour”，单击“初始化”图标按钮，数控加工界面。步骤一 创建程序组 用鼠标单击“创建程序”图标， “创建程序”对话框在界面弹出。设置“类型”为“mill_contour”，“程序”选择“NC_PROGRAM”，“名称”更改为“1”。具体如图3-1所示。图3-1 创建程序 然后单击“确定”，名称为“1”的程序就创建完成了。 最后按照如上的方式去创建，依次把名称为 “2”、“3”、“4”的程序都创建出来。 步骤二 创建刀具组 单击“创建刀具”图标，“创建刀具”的对话框从界面中弹出来。把“类型”设置成“mill_contour”，把“刀具子类型”设置成“MILL”，把“名称”设置成“D12”。具体如图3-2所示。 图3-2 创建刀具 图3-3 修改刀具参数 按照上述同样的方法，完成名称分别为“R3”、 “R5”，直径分别为6mm、10mm的球头铣刀创建。 步骤三 创建几何体 在下拉菜单中点击“开始”选择“所有应用模块”在单击“注塑模向导”，选择“注塑模工具”图标，如图3-4所示， “注塑模工具”的对话框从界面弹出，然后单击“创建方块”图标这一按钮，如图3-5所示。 图3-4 注塑模向导 图3-5 注塑模工具 在状态栏中点击实体，移动鼠标选定鼠标模型的整个外表面，将“间隙”改为“2.0000”，单击“确定”按钮，包容鼠标外壳的方块就创建完成了。如图3-6所示。图3-6 创建鼠标外壳方块单击“创建几何体”图标，弹出“创建几何体”对话框。单击“几何体子类型”下的“MCS”图标，“几何体”设置为“GEOMETRY”，“名称”设置为“MCS-1”，单击“应用”按钮。 在弹出的“MCS”对话框中，选择“指定MCS”下拉框中的“自动判断”，如图3-7所示，用鼠标选取图3-6所示的方块表面。依次单击“确定”和“取消”按钮，完成名称为“MCS-1”的加工坐标系的创建。图3-7 创建加工坐标系 3.3 创建数控编程的加工操作9步骤一 型腔粗加工 单击“创建工序”图标， “程序”选择设置成程序“1”，“刀具”选择设置为“D12”（铣刀-5）的平刀，“几何体”为“MCS-1”，具体如图3-8所示。图3-8 创建工序 单击“应用”按钮，界面弹出“型腔铣4”对话框。依次点击“指定毛坯”图标，“指定部件”图标，“部件几何体” 图标，“切削模式”，设置相关的参数后确定退出。具体如图3-9所示。图3-9 修改型腔铣参数 依次单击“切削层”右边的图标，“切削参数”图标，“非切削移动”图标，单击“进给和速度”图标，设置有关参数，“精加工步距”为“0.5000mm”。 “直径”设置成“50.0000”， 将主轴速度设置为2300r/min，进给速度为800mm/min，单击“确定”按钮。单击“生成”图标，生成刀具轨迹，如图3-10所示。图3-10 粗加工刀具轨迹步骤二 半精加工鼠标顶部曲面 单击“创建工序”图标，在界面上弹出“创建工序8”的对话框，设置“类型”、“工序子类型”与上一次创建工序相同，“程序”修改为程序2，“刀具”运用“R5”半径为5mm的球头铣刀，“几何体”仍旧是“MCS-1”。如图3-11所示。图3-11 创建工序 单击“应用”按钮，界面弹出对话框“轮廓区域”。分别单击“指定部件”图标，单击“指定切削区域”图标，设置好相关的加工参数，“区域铣削驱动方法”对话框中，“度”选项中输入“45.0000”，如图3-12所示。单击“确定”按钮。图3-12 修改区域铣削驱动方法参数依次分别单击“切削参数”图标，单击“非切削移动”图标，设置相关的加工参数数据。单击“进给和速度”图标，弹出“进给和速度”对话框。设置主轴转速为2500r/min，进给速度为900mm/min。单击“生成”图标，生成刀具轨迹，如图3-13所示。图3-13 半精加工刀具轨迹步骤三 精加工鼠标顶部曲面10 在“加工操作导航器”的窗口中，将程序“2”下程序操作复制到程序3之中。然后将程序3的相关加工数据参数进行修改，将“度”设置为“135.0000”，如图3-14所示。单击“确定”按钮。在“轮廓区域”中将刀具改成“R3”，半径值为6mm的球头铣刀。单击“进给和速度”图标，弹出“进给和速度”对话框。设置主轴转速为2800r/min，进给速度为1000mm/min。单击“生成”图标，生成刀具轨迹，如图3-15所示。图3-14 修改区域铣削驱动方法参数图3-15 精加工刀具轨迹步骤四 修整加工鼠标顶部曲面通过将余量设置为零，用精加工的工序处理之后，鼠标顶部曲面已经比较光滑了，但是因为我使用的刀具是球头铣刀，它在加工曲面时很难将平面加工到预想的精度，加工曲面仍然凹凸不平，光洁度还达不到要求。所以修整加工工序就要必须添加进去。 在“加工操作导航器 ”窗口中，将程序“3”中的程序内容复制到程序4中去，修改加工数据参数，“度”设置为“45.00”其他依照程序3不改变。单击“生成”图标，生成刀具轨迹，如图3-16所示。图3-16 修整加工刀具轨迹3.4 实体模拟仿真加工11选定这4个工序，用鼠标依次单击程序下的4个工序，对话框在界面中弹出“刀轨可视化”。单击“3D动态”，单击“播放”图标按钮，仿真加工就开始了，最后得到仿真加工效果。如图3-17、3-18、3-19、3-20所示。图3-17 粗加工铣削过程图3-18 半精加工铣削过程图3-19 精加工铣削过程图3-20 修整加工铣削过程3.5 进行后处理单击工具栏中的“后处理”图标按钮，系统弹出“后处理”对话框，在对话框的“后处理器”下选择“MILL_3_AXIS”, 单击“确定”图标按钮。CAVITY 粗加工 程序：=信息列表创建者： Administrator日期： 2015/4/15 10:42:48当前工作部件： D:otherUG8.0workpiecemouse entity 2.prt节点名： pc-201403222041=%N0010 G40 G17 G90 G70N0020 G91 G28 Z0.0:0030 T00 M06N0040 G0 G90 X.1365 Y-.0246 S2300 M03N0050 G43 Z.3937 H00N0060 Z.1181N0070 G3 X.1365 Y-.0246 Z.0532 I-.1155 J.0246 K.0103 F31.5N0080 X.1365 Y-.0246 Z-.0117 I-.1155 J.0246 K.0103N0090 X-.0971 Y0.0 Z-.0464 I-.1155 J.0246 K.0103 N0100 G1 Y-1.2835 M08N0110 X.0971N0120 Y1.2835N0130 X-.0971N8660 G2 X1.1261 Y1.741 I-1.015 J-.5646N8670 X1.3415 Y-2.0618 I-9.7392 J-2.4593N8680 X1.175 Y-2.3081 I-.3316 J.0448N8690 X-1.175 I-1.175 J2.0719N8700 X-1.3415 Y-2.0618 I.1651 J.2911N8710 X-1.1261 Y1.741 I9.9546 J1.3435N8720 X1.015 Y2.0213 I1.1261 J-.2844N8730 G1 X1.2214 Y2.1361N8740 Z-1.4585N8750 G0 Z.3937N8760 M02%半精加工顶部曲面 程序：=信息列表创建者： Administrator日期： 2015/4/15 10:46:48当前工作部件： D:otherUG8.0workpiecemouse entity 2.prt节点名： pc-201403222041=%N0010 G40 G17 G90 G70N0020 G91 G28 Z0.0:0030 T00 M06N0040 G0 G90 X-1.2671 Y1.9512 S2500 M03N0050 G43 Z.3346 H00N0060 Z-1.5249N0070 G3 X-.9888 I.1392 J.1392 F35.4N0080 G1 X-.9787 Y1.9612 Z-1.5092 M08N0090 X-.968 Y1.972 Z-1.4949N0100 X-.9587 Y1.9812 Z-1.4849N0110 X-.9526 Y1.9873 Z-1.4773N0120 X-.9465 Y1.9935 Z-1.4709N0130 X-.9372 Y2.0027 Z-1.4635N0140 X-.929 Y2.0109 Z-1.4562N0150 X-.9249 Y2.015 Z-1.4526N5170 X1.1593 Y-2.2507 Z-1.1194N5180 X1.157 Y-2.253 Z-1.1219N5190 X1.1521 Y-2.2579 Z-1.1291N5200 X1.1481 Y-2.2619 Z-1.1357N5210 X1.1474 Y-2.2625 Z-1.1369N5220 X1.1449 Y-2.2651 Z-1.1435N5230 X1.1424 Y-2.2676 Z-1.1503N5240 X1.1416 Y-2.2683 Z-1.1546N5250 X1.1401 Y-2.2699 Z-1.163N5260 X1.139 Y-2.271 Z-1.1704N5270 X1.1373 Y-2.2726 Z-1.1777N5280 Y-2.2727 Z-1.183N5290 Z-.7893N5300 G0 Z.3346N5310 M02%精加工顶部曲面 程序：=信息列表创建者： Administrator日期： 2015/4/15 10:51:06当前工作部件： D:otherUG8.0workpiecemouse entity 2.prt节点名： pc-201403222041=%N0010 G40 G17 G90 G70N0020 G91 G28 Z0.0:0030 T00 M06N0040 G0 G90 X-1.135 Y-2.336 S2500 M03N0050 G43 Z.315 H00N0060 Z-1.1058N0070 G3 Y-2.169 I-.0835 J.0835 F35.4N0080 G1 Z-1.1044 M08N0090 X-1.1353 Y-2.1687 Z-1.1033N0100 X-1.1373 Y-2.1667 Z-1.0959N0110 X-1.1376 Y-2.1664 Z-1.0952N0120 X-1.1378 Y-2.1663 Z-1.0951N0130 X-1.1384 Y-2.1656 Z-1.094N0140 X-1.1411 Y-2.163 Z-1.0901N0150 X-1.1414 Y-2.1627 Z-1.0898N0160 X-1.1416 Y-2.1625 Z-1.0896N0170 X-1.1417 Y-2.1623N2570 X.7454 Y2.141N2580 X.7483 Y2.1381 Z-1.447N2590 X.75 Y2.1365 Z-1.4472N2600 X.7511 Y2.1353 Z-1.4476N2610 X.7523 Y2.1342N2620 X.756 Y2.1304 Z-1.4482N2630 X.7568 Y2.1296 Z-1.4483N2640 X.7579 Y2.1285 Z-1.4488N2650 X.7591 Y2.1273 Z-1.4487N2660 X.761 Y2.1254 Z-1.4491N2670 X.654 Y2.2324 Z-1.3358N2680 Z-1.1969N2690 G0 Z.315N2700 M02%修整加工顶部曲面 程序：=信息列表创建者： Administrator日期： 2015/4/15 10:53:24当前工作部件： D:otherUG8.0workpiecemouse entity 2.prt节点名： pc-201403222041=%N0010 G40 G17 G90 G70N0020 G91 G28 Z0.0:0030 T00 M06N0040 G0 G90 X-.9841 Y2.0592 S2500 M03N0050 G43 Z.315 H00N0060 Z-1.4541N0070 G3 X-.8171 I.0835 J.0835 F35.4N0080 G1 X-.8142 Y2.0621 Z-1.4526 M08N0090 X-.8113 Y2.0649 Z-1.4511N0100 X-.8102 Y2.066 Z-1.4507N0110 X-.8057 Y2.0706 Z-1.4486N0120 X-.8045 Y2.0717 Z-1.4481N0130 X-.8034 Y2.0728 Z-1.4476N0140 X-.7995 Y2.0768 Z-1.4459N0150 X-.7977 Y2.0786 Z-1.4451N0160 X-.7966 Y2.0796 Z-1.4447N0170 X-.7909 Y2.0854 Z-1.4426N7930 X1.1518 Y-2.1527 Z-1.0927N7940 X1.1522 Y-2.1523 Z-1.0929N7950 X1.1532 Y-2.1513 Z-1.0936N7960 X1.1549 Y-2.1497 Z-1.0953N7970 X1.1554 Y-2.1492 Z-1.096N7980 X1.157 Y-2.1476 Z-1.0985N7990 X1.1575 Y-2.147 Z-1.1002N8000 X1.158 Y-2.1466 Z-1.1031N8010 X1.1581 Y-2.1465 Z-1.1036N8020 X1.1584 Y-2.1462 Z-1.1058N8030 G2 X1.3252 Y-2.1373 I.0878 J-.079N8040 G0 Z.315N8050