棒哥设计 苏州市职业大学 毕 业 设 计 说 明 书 毕业设计题目 基于UG NX5.0软件的CAD/CAM ——典型零件的造型与数控模拟加工 院 机电工程学院 系 精密制造系 专业班级 12数控1班 姓 名 金蠡 学 号 1213020131 指导教师 孙春华 2013 年 10 月30日 摘 要 根据给定的二维图，使用UG NX5.0软件的建模模块完成了零件的三维造型设计，根据零件图的要求，制定数控加工工艺方案，使用UG的加工模块进行了数控模拟加工，通过后处理生成NC代码。 关键词： UG 三维造型 模拟加工 目录 1 绪论- 2 - 1.1 Ug的概述- 2 - 1.2 本课题意义- 4 - 2 ug的零件三维造型- 5 - 2.1 零件造型分析- 5 - 2.2 零件造型- 5 - 3 零件的数控编程- 12 - 3.1 工艺方案分析- 12 - 3.1.1 刀具的选择- 12 - 3.1.2 切削用量的选择- 12 - 3.2 基于ug编程加工过程- 13 - 3.3 后处理- 21 - 设计小结- 23 - 参考文献- 24 - 1 绪论 1.1 Ug的概述 市面上的CAM软件有：UG NX、Pro/NC、CATIA、CAD/CAM一体化的中望3D、cimatron、MasterCAM、SurfCAM、SPACE-E、CAMWORKS、WorkNC、TEBIS、HyperMILL、Powermill、Gibbs CAM、FEATURECAM、topsolid、solidcam、cimtron、vx、esprit、gibbscam、Edgecam、Artcam......等等 数控除了在机床应用以外，还广泛地用于其它各种设备的控制，如冲压机、火焰或等离子弧切割、激光束加工、自动绘图仪、焊接机、装配机、检查机、自动编织机、电脑绣花和服装裁剪等，成为各个相应行业CAM的基础。 一个大规模的计算机辅助制造系统是一个计算机分级结构的网络，它由两级或三级计算机组成，中央计算机控制全局，提供经过处理的信息，主计算机管理某一方面的工作，并对下属的计算机工作站或微型计算机发布指令和进行监控，计算机工作站或微型计算机承担单一的工艺控制过程或管理工作。 计算机辅助制造系统的组成可以分为硬件和软件两方面：硬件方面有数控机床、加工中心、输送装置、装卸装置、存储装置、检测装置、计算机等，软件方面有数据库、计算机辅助工艺过程设计、计算机辅助数控程序编制、计算机辅助工装设计、计算机辅助作业计划编制与调度、计算机辅助质量控制等。 目前为止，计算机辅助制造（CAM，Computer Aided Manufacturing）有狭义和广义的两个概念。CAM的狭义概念指的是从产品设计到加工制造之间的一切生产准备活动，它包括CAPP、NC编程、工时定额的计算、生产计划的制订、资源需求计划的制订等。这是最初CAM系统的狭义概念。到今天，CAM的狭义概念甚至更进一步缩小为NC编程的同义词。CAPP已被作为一个专门的子系统，而工时定额的计算、生产计划的制订、资源需求计划的制订则划分给MRPⅡ/ERP系统来完成。CAM的广义概念包括的内容则多得多，除了上述CAM狭义定义所包含的所有内容外，它还包括制造活动中与物流有关的所有过程（加工、装配、检验、存贮、输送）的监视、控制和管理。 UG NX系列软件主要有以下特点： UG软件包含了众多适应不同需求的功能模块。 UG的设计十分精准，适用于任何尺寸和复杂产品的设计需求。 UG远远超出了传统的CAD设计方法，它采用独特技术提高了机械设计效率、减少了时间及资源上的浪费。 具有统一的数据库，实现了CAD/CAM/CAE等模块之间的无缝数据交换。 采用复合建模技术，可实现实体建模、曲线建模、曲面建模等。 二维图功能强大，可方便地从三维实体模型直接生成符合标准二维工程图。 提供了良好的应用开发工具，能通过高级高级语言接口，使UG的图形功能和高级语言的计算功能紧密接合，便于用户开发专用的CAD系统。 具有良好的用户界面，绝大多数功能都可以通过图标实现。 CAM(computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造)：利用计算机来进行生产设备管理控制和操作的过程。它输入信息是零件的工艺路线和工序内容，输出信息是刀具加工时的运动轨迹(刀位文件)和数控程序。 CAM (computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造)的核心是计算机数值控制(简称数控)，是将计算机应用于制造生产过程的过程或系统。1952年美国麻省理工学院首先研制成数控铣床。数控的特征是由编码在穿孔纸带上的程序指令来控制机床。此后发展了一系列的数控机床，包括称为“加工中心”的多功能机床，能从刀库中自动换刀和自动转换工作位置，能连续完成锐、钻、饺、攻丝等多道 计算机辅助制造发展 工序，这些都是通过程序指令控制运作的，只要改变程序指令就可改变加工过程，数控的这种加工灵活性称之为“柔性”。加工程序的编制不但需要相当多的人工，而且容易出错，最早的CAM便是计算机辅助加工零件编程工作。麻省理工学院于1950年研究开发数控机床的加工零件编程语言APT，它是类似FORTRAN的高级语言。增强了几何定义、刀具运动等语句，应用APT使编写程序变得简单。这种计算机辅助编程是批处理的。 CAM系统一般具有数据转换和过程自动化两方面的功能。CAM所涉及的范围，包括计算机数控，计算机辅助过程设计。 市面上的CAM软件有：UG NX、Pro/NC、CATIA、MasterCAM、SurfCAM、SPACE-E、CAMWORKS、WorkNC、TEBIS、HyperMILL、Powermill、Gibbs CAM、FEATURECAM、topsolid、solidcam、cimatron、vx、esprit、gibbscam、Edgecam......等等 1.2 本课题意义 在学习了《数控加工工艺与装备》《机械制造基础》《UG数控编程》《CAD/CAM应用技术》《数控机床及编程》等课程后，为了将所学的知识应用于实际中，加深对知识的掌握程度，提升自身的实际工作能力，故选取《基于UG的拨叉凹模的数控铣削加工》的课题，综合所学知识，解决出现的问题，完成设计。 本课题主要内容是数控铣削加工，包括了零件图的审查、工艺的设计、刀具和机床夹具的选择、切削用量的选择、UG的建模与编程、后处理等，通过一系列的作业操作，完成对零件的加工任务。通过此次课题，可以学习到很多加工和工艺方面的知识，为以后工作打下基础。 2 ug的零件三维造型 2.1 零件造型分析 该零件由一个长为100宽80高18的长方体，零件由凸台和孔组成，还有一些凹槽。因此零件不复杂。 图2-1 零件图 2.2 零件造型 本零件可以采用先草绘图，在拉伸，在布尔运算，就可以完成零件了。 （1）启动UG NX。 （2）执行【文件】→【新建】命令或者单击“标准工具栏中的新建图标，弹出“新建文件”对话框。在文件名中输入”名字” ，单位选择“毫米”，单击【确定】按钮，进入Unigraphics界面。 （3）执行【起始】→【建模】命令或单击建模图标， 进入建模模块。 （4）单击“成形特征”工具栏中的“草图”图标按钮，打勾确定即可。如图按照尺寸画出鼠标的底部草图。如图建立圆形草绘图，如图2-2所示， 图2-2 （5）以为基准平面，画出零件轮廓点击图标进入草图绘制环境,在出现的工具条中选择图标,再选择图标，建立近似于长方形草绘图 ，如图2-3所示 图2-3 （6）以零件上端部分为基准面依次画出草图，完成草图， 图2-4 （8）在接下来的操作中对绘制好的草图封闭曲线进行拉伸,得到工程图纸中要求的高的底面凸台。具体操作为点击拉伸图标,弹出图拉伸对话框，选择所示的封闭曲线,在限制参数栏输入开始和结束的值,在布尔选择求和，点击应用按钮,完成拉伸操作,得到如图的图形，点击确定按钮，关闭拉伸对话框用同样的方法画出另一端的。如图2-7所示。 图2-5 绘制凸台的步骤与上面凸台基本相同,同样是先建立草图,按工程图纸要求绘制封闭曲线,然后对其进行拉伸。但要注意的是在绘制凸台之前,需要进行坐系的相应移动。具体操作为点击菜单,打开其下拉菜单,点击图标,再点击图标，以凸台的上表面对称中心作为原点如图所示。然后点击图标,进行草图绘制的相应操作,建立的封闭曲线,拉伸后得到的图形如图所示 图2-6 布尔运算求差 图2-7 图2-8 （9）单击“成形特征”工具栏中的“完成草图”图标按钮 ，完成草图绘制进入三位界面，单击“成形特征”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1-2-1 所示，单击“确定”图标按钮，完成拉伸 图2-9 3 零件的数控编程 3.1 工艺方案分析 由于此零件是方形，可以用平口钳装夹。在安装工件时，要注意工件安装，要放在钳口中间部位。安装台虎钳时，要对它的固定钳口找正，工件被加工部分要高出钳口，避免刀具与钳口发生干涉。 1、粗铣零件凸台凹槽和顶面，选用φ12立铣刀（T01） 2、精铣轮廓面凸台凹槽，选用φ8的立铣刀（T02） 3、精铣零件平面，选用φ8的立铣刀（T02） 4、钻螺纹孔M10，选用φ10的麻花钻（T03） 5、钻Φ10孔，选用φ10的麻花钻（T03） 3.1.1 刀具的选择 1、选用φ12立铣刀（T01） 2、选用φ8的立铣刀（T02） 2、选用φ10的麻花钻（T02） 3.1.2 切削用量的选择 序号加工面刀具号刀具类型主轴转速r/min进给速度 Mm/min 1粗铣零件凸台凹槽和顶面T01φ12立铣刀700100 2精铣轮廓面凸台凹槽T02φ8立铣刀800100 3精铣零件平面T02φ8立铣刀1200100 4钻螺纹孔M10T03φ10麻花钻1500120 5钻Φ10孔T03φ10麻花钻75080 3.2 基于ug编程加工过程 进入“加工环境”，创建几何体（零件边界）、毛坯（毛坯边界）、检查（需要进行加工面）和加工坐标系等项目，设置切削深度（切削深度参数），进给速度和进给量，非切削移动等，然后在零件模型上生成并显示全部层的刀具轨迹，并确认刀具轨迹。 图3-1 1. 粗铣零件凸台凹槽和顶面 选择工具栏上图标，进入对话框，在子类型中选择 ，在项中选择PROGRAM, 在项中选择WORKPIECE，在项中选择MILL_12 对画框，选择图标，再点击此图标下的选项，打开下对话框，选择凸台外型面，点击确定键就可完成的选择。选择图标，点击此图标下的选项，打开下对话框，选择毛坯的上表面后按确定键，完成的选择。选择图标，点击此图标下的选项，打开对话框，在一栏中选择，然后选择加工凸台切削部分的下表面作为底面，按确定键后完成此项选择。 点击 进入 对话框，在 选择 ，点击确定键 在后选择跟随工件图标，点击，进入对话框，在类型中选择，在最大一栏中输5后按确定键, 点击，进入对话框，点击一项，系统软件会根据提供的数据自动生成最佳主轴转速和进给速度。，最后单击 ，生成刀轨如图所示，按确定完成凸台的粗加工 图3-2 参数列表 图3-3 切削参数得设置 图3-4 切削自动层的设置 图3-5 进退刀的设置 图3-6 最终刀轨图 2. 精铣轮廓面凸台凹槽 基于上次加工的残料加工。选择工具栏上 图标，进入 对话框，在子类型中选择，和精加工凸台一样进入，选择图标，再点击此图标下的选项，打开下对话框，选择工件的下表面，点击确定键就可完成的选择，选择图标，点击此图标下的选项，打开下对话框，选择毛坯的上表面后按确定键，完成的选择。选择图标，点击此图标下的选项，打开对话框，在一栏中选择，然后选择工件下表面作为底面，按确定键后完成此项选择。 在后选择跟随轮廓 图标，其它与精加工凸台的方法一样进行加工方法、切削深度、进/退刀、进给率等选择和参数的设定，最后在 对话框单击 图标，形成刀具轨迹，如图3-4所示，按确定键完成操作。 图3-7 参数设定 图3-8 切削层设定 图3-9 进退刀的设定 图3-10 最终刀路 选择选择工具栏上图标，进入对话框，在子型中选择， 在项中选择MELL_ROUGH,名称栏里输入CAVITY_MILL_ROUGH，按确定进入 对话框 ，选择 图标，再点击此图标下的选项，打开下的 对话框，选择矩形腔体，点击确定完成 的选择。然后根据给定的粗加工切削用量、进给率进行设定。最后在 对话框单击 图形，形成刀具轨迹，如图所示，按确定键完成操作 确认刀具轨迹后进入加工仿真，进入“刀轨可视化”对话框选择“2D动态”，系统开始动态模拟加工过程，图为加工模拟截图，加工完成后两次单击确定完成刀具轨迹的生成，结束加工仿真的操作 3. 精铣零件平面 在后选择跟随轮廓 图标，其它与精加工凸台的方法一样进行加工方法、切削深度、进/退刀、进给率等选择和参数的设定，最后在 对话框单击 图标，形成刀具轨迹，如图3-4所示，按确定键完成操作。 图3-11 图3-12 。 4. 钻2-M10螺纹孔（5. 钻Φ10孔） 依次设置参数，同理可得刀轨图： 图3-13 刀轨图 3.3 后处理 无论是哪种CAM软件，其主要用途都是生成在机床上加工零件的刀具轨迹（简称刀轨）。一般来说，不能直接传输CAM软件内部产生的刀轨到机床上进行加工，因为各种类型的机床在物理结构和控制系统方面可能不同，由此而对NC程序中指令和格式的要求也可能不同。因此，刀轨数据必须经过处理以适应每种机床及其控制系统的特定要求。这种处理，在大多数CAM软件中叫做“后处理”。后处理的结果是使刀轨数据变成机床能够识别的刀轨数据，即NC代码。 可见，后处理必须具备两个要素：刀轨——CAM内部产生的刀轨；后处理器——是一个包含机床及其控制系统信息的处理程序。 N0010 G40 G17 G90 G70 N0020 G91 G28 Z0.0 :0030 T00 M06 ……. N7670 G0 G90 X-2.0457 Y1.1811 S0 M03 N7680 G43 Z.5906 H00 N7690 G83 Z-.7874 R.5906 F9.8 Q0.0 N7700 Y-1.1811 N7710 G80 N7720 M02 设计小结 通过这次设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次设计之后，一定把以前所学过的知识重新温。 参考文献 [1]?（美）UnigraphicsSolutionInc，UG?NX数控加工技术[M].北京：清华大学出版社，2002. [2]?贺斌、管殿柱,等.UG?NX?4.0?三维机械设计实践教程[M].北京：机械工业出版社，2008年.? [3]?张小红?郑平主编.?UG?NX?5.0?数控加工实用教程[M].北京：机械工业出版社，2009. [4]乐兑谦主编金属切削刀具北京：机械工业出版社1992，12 [5]MachineTools[M]N.chernor1984. [6]MachineTool[M]MetalworkingJohnL.Feirer1973. [7]HandbookofMachineTools[M]Manfredweck1984. QQ 29467473 | 
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