刘力元毕业论文设计

1、UG NX5.0在数控编程的应用学生姓名: 刘力元专 业: 数控 摘 要随着社会数控技术的发展，数控技术给传统制造业带来了革命性的变化，制造业成为工业化的象征。随着科技的发展，数控技术也在不断地发展更新。数控加工需要输入加工程序，当零件过于复杂时，程序会很多，手动输入程序会很繁杂，而用UG进行仿形加工，再自动生成程序，可减少不必要的时间浪费，也可以了解加工过程中的易错之处，而UG就提供一个数控加工模拟与仿真的平台。本论文主要利用UG软件对型腔零件进行了三维造型，同时制定了加工工艺路线，并进行了仿形加工。关键词： UG；CAD/CAM；铣床加工；数控工艺 目 录摘 要I第1章绪 论.11.1 U

2、G软件在行业中的应用. 1CAD/CAM的国内外发展.1UG的优点. .21.2 数控加工技术的发展趋势. .21.3数控加工工艺工艺分析过程.21.4 选题意义.3第2章 零件分析与加工工艺分析.42.1读图和审图.42.2数控加工工艺的主要内容.5加工零件的工艺初步分析.6 加工内容及工艺路线的确定.6 2.2.3工艺设计及加工路线的设计.6 2.2.4工件定位与安装的确定.72.3选择刀具.72.3.1基准与工艺装备的选择.82.3.2确定进给路线.9第3章 UG产品的特点和车削编程前准备.103.1UG产品的特点.103.2UG车削编程前的准备.10第4章UG二级减速器.134.1UG

3、(Unigraphies)的概述及其功能模块.13 4.1.1UG的高级实体建模和曲面特征建模.13 4.2.1装配功能.134.2UG(Unigraphies)在机械设计中的应用.13 4.2.1UG在机械设计中的应用.13 4.2.2绘制机械工程图.14结论.16致谢.17参考文献.18第1章 绪 论数控技术是用数字信息对机床运动和工作过程进行控制的技术，它是集传统的机械制造技术、计算机技术、现代控制技术、传感检测技术、网络通信技术和光机电技术等于一体的现代制造业的基础技术，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化和智能化起着举足轻重的作用。如今制造业所面临的挑

4、战是，通过产品开发的技术创新，在持续的成本缩减以及收入和利润的逐渐增加的要求之间取得平衡。机电产品的结构变得愈来愈复杂、功能变得愈来愈繁多、研制时间变得愈来愈短促、更新换代变得愈来愈急速，这些发展趋势都对机电产品的设计与制造提出新的要求。NX 是 UGS PLM 新一代数字化产品开发系统，它可以通过过程变更来驱动产品革新。 NX 独特之处是其知识管理基础，它使得工程专业人员能够推动革新以创造出更大的利润。UG可以管理生产和系统性能知识，根据已知准则来确认每一设计决策。在机床上加工一个零件，需要输入加工程序，当零件过于复杂时，程序会很多，手动输入程序会很繁杂，而用UG进行仿形加工，再自动生成程序

5、，可减少不必要的时间浪费，也可以了解加工过程中的易错之处。数控编程在CAD /CAM系统在中最能明显发挥效益的环节之一，而PDM与UG的结合，让CAD/CAM的设计过程变得容易管理和控制，实现了时间的节约，大大的有助于实现设计加工自动化，提高加工精度和加工质量、缩短产品研制周期等。1.1 UG软件在行业中的应用1.1.1 CAD/CAM的国内外发展随着我国改革开放步伐的进一步加快，中国正逐步成为全球制造业的基地，作为制造业基础的模具行业近年来得到了迅速发展。国民经济的五大支柱产业，都要求模具工业的发展与之相适应。模具是“效益放大器”,模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍

6、。模具生产水平的高低，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。因此，我国要成为一个制造业强国，必须要振兴和发展我国的模具工业，提高模具工业的整体技术水平。随着CAD/CAM软件加工及快速成型等先进制造技术的不断发展，以及这些技术在模具行业中的普及应用，模具设计与制造领域正发生着一场深刻的技术革命。在这场技术革命中，逐步掌握三CAD/CAM软件的使用，并用于模具的数字化设计与制造是其中的关键。 我国模具工业发展前景非常广阔。随着对模具设计质量与制造要求的不断提高，以及CAD/CAM技术在模具制造业中的大规模推广应用，急需大批熟悉CAD/CAM技术应用的模具设计与制造的技术人才。1.

7、1.2 UG的优点UG具有以下优点： 具有统一的数据库，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，可施行并行工程。 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。 基于特征（如：孔、型腔、沟槽、倒角等）的建模和编辑方法作为实体造型的基础，形象直观，类似于工程师传统的设计方法，并能用参数驱动。 曲线设计采用非均匀有理B样线条作为基础，可用多样方法生成复杂的曲面造型，特别适合于汽车、飞机、船舶外形设计等外形复杂的曲面造型。 出图功能强，可以十分方便地从三维实体模型直接生成二维工程图。能按ISO标准标注名义尺寸、尺寸公差、形位公差汉字

8、说明等，并能直接对实体进行局部剖、旋转剖、阶梯剖和轴测图挖切生成各种剖视图，增强了绘图功能的实用性。 以Parasolid为实体建模核心，实体造型功能处于领先地位。提供了界面良好的二次开发工具GRIP(GRAPHICAL INTERACTIVE PROGRAMING)和UFUNC(USER FUNCTION)，并能通过高级语言接口，使UG的图形功能与高级语言的计算机功能紧密结合起来。 具有良好的用户界面，绝大多数功能都可以通过图标实现，进行对象操作时，具有自动推理功能，同时在每个步骤中，都有相应的信息提示，便于用户作出正确的选择。1.2 数控加工技术的发展趋势基于PC所具有的开放性、低成本、高

9、可靠性、软硬件资源丰富等特点，更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。PC机所具有的友好的人机界面，将普及到所有的数控系统。远程通讯，远程诊断和维修将更加普遍。数控技术向向高速化和高精度化发展，这是适应机床向高速和高精度方向发展的需要。随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度将不断提高。 应用自适应控制技术 引入专家系统指导加工 引入故障诊断专家系统 智能化数字伺服驱动装置1.3数控加工工艺工艺分析过程数控加工工艺分析主要包括的内容数控加工工艺分析主要包括的内容数控加工工艺分析主要内容实践证明，数控加工工艺分析主要包括以下几方面： 1)选择适合在数控机床上加工的零件，确定工

10、序内容。 2)分析被加工零件图样，明确加工内容及技术要求，在此基础上确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线，如工序的划分、加工顺序的安排、与传统加工工序的衔接等。 3)设计数控加工工序。如工步的划分、零件的定位与夹具的选择、刀具的选择、切削用量的确定等。 4)调整数控加工工序的程序。如对刀点、换刀点的选择、加工路线的确定、刀具的补偿。 5)分配数控加工中的容差。 6)处理数控机床上部分工艺指令。 1.4选题意义在学习了数控加工工艺与编程机械制造基础NX5.0数控编程精解与实例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，提高自身的实际工作能

11、力，故选取UG NX5.0在数控编程的应用的课题，综合所学知识，解决出现的问题，完成设计。第2章 零件结构与加工工艺分析2.1零件结构分析零件的三维建模，如图所示。图1-1 2D三视图图1-2 3D零件正、底面图 通过建立零件图的三维图形，我们可对其进行选择加工刀具，粗精加工余量等后置处理，之后生产加工G代码。 (1)零件毛坯的可安装性分析，是分析被加工零件的毛坯是否便于定位和装夹，要不要增加工艺齐子，安装基准要不要加工，夹压方式和夹压点的选取是否会有碍于刀具的运动，夹压产生引起的变形是否对加工质量有影响。(2)毛坯的材质的加工性分析，是分析所提供的毛坯材质本身的机械性能和热处理状态，毛坯的铸

12、造品质和被加工部位的材料硬度。(3)刀具运动的可行性分析，是分析工件毛坯外形和内腔是否有碍于刀具定位，运动和切削的地方，对有碍部位是否允许进行刀检。(4)加工余量状况的分析，是分析毛坯是否有足够的加工余量，孔的加工部位是通孔还是盲孔，有无沉孔等，为刀具选择，加工安排和中工余量分配提供依据。(5)分析零件图纸尺寸的标注方法是否适应数控加的特点。数控加工零件图则要求从同基准引标注尺寸，这样有利于编程和协调设计基准，工艺基准，测量基准与编程零点的设置和计算。(6)分析零件图纸给标示构成零件轮廓的几何元素的条件是否充分。(7)分析零件结构工艺是否有利于数控加工。2.2 数控加工工艺的主要内容加工零件的

13、工艺初步分析(1)加工零件的毛坯是一个长方体，便于对零件进行定位和装夹，不需要增加工艺齐子安装基准不需要进行加工，夹压方式和夹压点的选取对刀具运动没有影响，夹压变形对加工质量没有影响。(2)毛坯是选用45钢材料的硬度不大，所以较容易加工，为下面的刀具材料和切削用量的选择提供了依据。(3)零件外形是平面，判断毛坯的外形没有妨碍刀具定位、运动和切削的地方。(4)零件的长宽高分别是200X200X10根据零件的可装夹性和可加工性选用长宽高200X200X10.5，合理的加工余量为刀具选择加工安排和加工余量分配提供了依据。(5)零件图纸的尺寸标注合理，有利于数控机床的编程和协调设计基准、工艺基准、测量

14、与编程零点的设置和计算。加工内容及工艺路线的确定加工内容及工艺路线的确定是工艺方案拟定的重要内容之一，它涉及到三个方面的问题：一是能否在一台数控机床上，经一次装夹就能完成图纸中全部的加工内容；二是所确定的工艺路线是否经济合理；三是工艺路线是否能保证最终加工质量。1.选择安装基准，确定零件的装夹方式以长宽为2000，200的下底面为基准面安装工作台上。2.工艺路线的确定该零件不是般的铸件，加工余量大，刚性较差，加工时产生变形较大，因此按粗加工和精加工安排工艺路线。工艺设计及加工路线的设计(1)数控加工工序划分 在工序划分时要考虑下面三个原则：1.按所用刀具划分工序原则，这样可以减少换刀次数，压缩

15、空行和和减少换刀时间，减少不必要的换刀误差。2.按先粗后精的原则划分加工工序,这样可以减少粗加工变形对精加工的影响。3.按先面后孔的原则划分工序，这样可以提高孔加工的精度，避免面加工时引起的变形 (2)加工余量的选择加工余量泛指实体尺寸与零件尺寸之差。工序间加工余量的选择应按以下两条原则进行。1.采用最小加工余量原则，以求缩短加工时间，降低零件的加工费用。2.应有充分的加工余量，特别是最后的工序。加工余量应保证达到工件图纸上所规定的要求。(3).在选择加工余量时，还应该考虑下列3种情况：1.由于零件的大小不同，切削力、内应力引起的变形差异，工件愈大，变形会增加，因此要求加工余量也相应地大一些。

16、2.零件热处理时引起的变形，适当的增大一点加工余量。3.加工方法、装夹方式和工艺装备的刚性可能引起的零件变形，过大的加工余量也会由于切削力增大引起零件的变形。在数控机床上加工零件时，每道工序的加工路线的确定都是很重要的，因为它不仅与被加工零件表面粗糙度有关，而且与尺寸精度和位置精度都有关系。对于此反射灯冲头的加工路线，在工序中分为粗铣曲面和精铣曲面。精铣加工方式余量，如表2.2所示。表2.2 精铣加工方式余量表加工性质加工面长度加工面宽度1001003003001000余量公差余量公差余量公差精铣1001.00.31.50.520.710010001.50.520.72.51.01000200

17、020.72.51.231.2精加工后磨削,零件装置未经校准1000.30.10.40.12-10010000.40.120.50.150.6050.150.60.150.70.15精加工后磨削，零件装置在夹具中或用百分表校准100020.10.250.12-10010000.250120.30.150.4030150.40.150.40.15确定粗加工余量为0.5。2.2.4工件定位与安装的确定选择定位方式时应注意下面几点：所选择的定位方式有较高的定位精度，无超定位的干涉现象，零件的安装基准最好与设计基准重合，便于安装，找正和测量，有利于刀

18、具的运动和简化程序的编制。因为毛坯的形状为规则的长方体，所以我们选用以下底面为基准面定位，以机床专用虎钳夹住，这样可直接计算出工件或夹具在工件台上的位置，并能保证与机床中心的相对位置，定位十分方便。2.3选择刀具及切削用量的确定选择数控加工刀具、确定切削用量是数控加工工艺设计中十分重要的内容，它关系到零件的加工质量和加工效率。本次制造，工件毛坯是为规则的长方体，加工时主要是用于平面铣削，因为平面铣削应该用不重磨硬质合金端铣刀或立铣刀，立铣刀也主要用于加工凸轮，凹槽和箱口面，为了得到较高的加工质量，选用立铣刀，在粗铣时选用圆角立铣刀，在精铣时选用端铣刀。正确选择切削条件，合理地确定切削用量，可有

19、效地提高机械加工质量和产量。而切削条件影响的因素有：1）机床、工具、刀具及工件的刚性。2）切削速度、切削深度、切削进给率。3）工件精度及表面粗糙度。4）刀具预期寿命及最大生产率。5）切削液的种类、冷却方式。6）工件材料的硬度及热处理状况。7）工件数量。8) 机床的寿命。根据对以上的各种条件进行分析和根据刀具材料与许用量最高切削速度表2.3。表2.3 刀具材料与许用量最高切削速度表序号刀具材料最高切削速度m/min1碳素工具钢402高速钢503超硬工具1504涂镀刀具2505瓷金3006陶瓷10007CNB 工具10008钻石 工具1000选用高速铣刀切削速度为50mm/s。背吃刀量选择，工件表

20、面粗糙度要求在0.83.2之间，根据工艺分析，主要分为粗铣和精铣，所以粗铣时背吃刀量为2.5mm,精铣时背吃刀量为0.5mm。2.3.1基准于工艺装备的选择基准就是确定生产对象上的某些点、线、面的位置所依据的那些点、线、面。正确选择定位基准是制订机械加工工艺规程和进行夹具设计的关键。定位基准分为精基准和粗基准。选择合适的刀具和参数，对于金属切削加工，能起到事半功倍的效果。刀具材料选用硬质合金面铣刀。且切削速度比高速钢高4到10倍，但其冲击韧性与抗拉强度远比高速钢差。而铣刀种类繁多，在使用时要根据加工部位、表面粗糙度、精度等来选用，根据图形的精度和加工部位来看，所选刀具卡见附录。 20R5铣刀应

21、采用强力弹簧夹套刀柄；16R0端面铣刀应采用弹簧夹套刀柄；12的中心钻。对于刀具使用，要兼顾粗、精加工分开原则，防止精加工刀具尽早磨损。机夹立铣刀，由于有螺旋升角，铣刀侧刃直线性不好，不适合精加工。整体硬质合金刀侧刃直线性好，精度高，适合精加工使用，粗加工阶段，应尽可能不用12的整体硬质合金铣刀，以备精加工使用。20R5圆角立铣刀，用于铣底面凹面的粗加工。16R0端铣刀，用来铣底凹面的底面的精加工12的中心钻用来加工棋盘表面的网格线条。2.3.2确定进给路线（加工方法）在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为进给路线。进给路线不仅反映了几个内容，也说明了加工顺序。确定进给路线。主要是确

22、定粗加工及空行程的进给路线，因为精加工的进给路线基本上是按零件的轮廓进行的。在确定时还要注意一些问题： 选择工件刚性破坏小的路线，以减少加工变形对加工精度的影响。 寻求最短的进给路线，以提高加工效率。 切入和切出的路线应考虑外延，以保证加工的表面质量。 完工时的最后一刀应一次走刀连续加工，以免产生刀痕等缺陷。此外，确定进给路线时，还要考虑工件的形状与刚度、加工余量大小、机床与刀具的刚度等情况，确定是一次进给还是多次进给来完成加工，确定刀具的切入与切出方向以及在铣削加工中试采用顺铣还是逆铣的铣削方式等。该零件的进给路线如下：20R5圆角立铣刀，用于铣底面凹面的粗加工。16R0端面铣刀，用来铣底凹

23、面的底面的精加工12的中心钻用来加工棋盘表面的网格线条。在一定切削条件下，合理选择切削用量是提高切削效率、保证刀具耐用度和加工质量的主要手段。第3章 UG产品的特点和车削编程前准备3.1 UG产品的特点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. 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

24、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：l）具有统一的数据库，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。2）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。3）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。4）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

25、叶片设计等复杂曲面造型。5）出图功能强，可十分方便地从三维实体模型直接生成二维工程图。能按ISO标准和国标标注尺寸、形位公差和汉字说明等。并能直接对实体做旋转剖、阶梯剖和轴测图挖切生成各种剖视图，增强了绘制工程图的实用性。6）以Parasolid为实体建模核心，实体造型功能处于领先地位。7）提供了界面良好的二次开发工具GRIP（GRAPHICAL INTERACTIVE PROGRAMING）和UFUNC（USER FUNCTION），并能通过高级语言接口，使UG的图形功能与高级语言的计算功能紧密结合起来。8）具有良好的用户介面，绝大多数功能都可通过图标实现；进行对象操作时，具有自动推理功能；

26、同时，在每个操作步骤中，都有相应的提示信息，便于用户做出正确的选择。3.2UG车削编程前的准备 如图2.1所示为本文所选轴类工件的零件图，该零件材料为45号钢，毛坯选择82*138圆钢。根据图2.1所示，该零件需要加工的外表面有圆柱、圆锥、顺圆弧、你圆弧以及螺纹等表面，内加工面有内台阶、内圆椭圆、内螺纹和内槽，几乎包含车削加工中的各种加工情况，所以该零件的加工基础上能够将数控车削加工的功能反映出来。该零件外圆轮廓轴表面有圆柱面，锥面，倒角，螺纹，退刀槽等，内部轮廓有，40.46的孔及倒圆。椭圆，沟槽，螺纹等，盲孔长度为60mm。加工时。第一道工序为车断面圆。钻中心孔，钻23*60盲孔。预车70

27、.4长的30的台阶方便装夹，使用三爪卡盘夹住70的轴，进行车削；根据图纸要求，先车零件端面，保证零件总长，然后粗车零件外圆，（精加工余量0.4），加工尺寸见工序图，接着将零件反想装夹在40.4，伸长出长度为100，即距离56台阶边处6mm，先粗加工内孔，然后精加工外圆至70，精加工内孔，接着加工退刀槽及螺纹，为保证同轴度，下面用左向车刀精加工56至80外圆部分，最后再次反身工件加工外退刀槽及螺纹，根据以上车削加工工艺分析，我将该零件的加工路线分为四个工序，如下；（1） 工序一 三爪卡盘夹持1车端面2钻中心孔3钻23孔，长度604粗车70外圆。长度30至80长度8（2） 工序二反身三爪卡盘夹持外

28、径，装夹长度301车端面、保证零件总长2粗车右外圆，精加工余量为0.4(3)工序三反身三爪卡盘夹持42.2外径，装夹长度341粗车外圆（倒圆。椭圆，内台阶）2内退刀槽36×53精车内圆4车M30×1.5-6H内螺纹5精车外圆706精车外圆，56至80外圆部分（外圆左向刀）（4） 工序四反身零件，用开口夹具70外径，三爪卡盘夹住夹具1加工外推到槽2车M40×3-7e外螺纹第4章UG二级减速器4.1、UG(Unigraphies)的概述及其功能模块UG是一个交互式的计算机辅助设计和计算机辅助制造系统,具备当今机械加工领域所需的大多数工程设计和制图功能。4.1.1、UG

29、的高级实体建模和曲面特征建模UG的高级实体建模功能包括复杂特征的创建、特征的复杂操作、表面编辑和模型导航工具等。UG的高级实体建模中特征的复杂操作和复杂特征的创建,主要包括特征缝合、修补形体、简化形体、几何包覆、偏移表面和比例缩放以及抽去几何特征、由曲线构成片体、增厚片体特征等,可以方便地对模型的特征进行操作,以达到建模的目的。4.1.2装配功能UG装配模块不仅能快速组合零部件使其成产品,而且在装配中可参照其他部件进行部件关联设计,并可对装配模型进行间隙分析、重量管理等操作。装配模型生成后,可建立爆炸视图,并可将其引人到装配工程图中。同时,在装配工程图中可自动产生装配明细表,并能对轴测图进行局

30、部挖切。4.2、UG(Unigraphies)在机械设计中的应用4.2.1产生零部件的3D图形二级减速器来说明Unigraphics在机械设计中的使用。我们可以在一个平面内先作出该轴的截面草绘图,然后用旋转的方法形成该轴的实体,最后在工作界面内再对该实体铣键槽、倒角。绘制过程如下:UG启动完成后,点击工具条左端第一个按钮新建,系统提示新建一个零件,给零件命名后,选择建模的单位,可以选择公制单位(nlnl)或英制单位(inch),然后点击,保存n按钮,系统显示出实体建模界面。在此界面下,利用基本线条画出零件的截面草绘图 ,然后在工具栏内点击旋转，选择旋转的角度和方向,选择角度为360,按确定按钮

31、后,就完成了零件的实体制作。,建模过程中可以随时修改尺寸,也可以随时存盘。若零件尺寸不符合设计要求,可以随时改变草绘图的尺寸或旋转参数,相应的实体也随之改变,非常方便，若机器的所有零件做成后,就可以对它们进行装配操作,从而建成这个完整的机器实体。完成的每个零件都可以随时调出,按照装配工艺的要求进行组装。组装完成后,我们可以对这台机器进行仿真和分析。我们还可以通过旋转工具、移动工具和缩放工具任意旋转、移动、缩放单个零件或部件,这样就可从任一位置或任一角度、方向进行观察,从而发现零部件之间存在的一些问题,进而改进零件结构或设计方案。4.2.2绘制机械工程图在完成一个零件实体图后,就可以用该软件绘制

32、零件的工程图。其方法是首先点击菜单的Draftlng项,输人图样名称、尺寸单位、比例和投影角度等参数,并选择图纸规格(公制规格或英制规格)后,就完成了该零件的投影图。如果需要其他方向的视图,可以随时添加,它们的比例和投影方向都可以随时更改。在D汕ing工作模式下,也可以建立剖视图(包括半剖、阶梯剖、旋转剖和局部剖)。工程图完成后即可存盘,也可随时打印出来。对于在工程设计应用中,当装配图完成后, 发现零件结构或尺寸不合适时, 就可以在Unigraphics工作界面中随时进行修改。这不仅缩短了设计时间, 提高了工作效率, 还可以避免设计失误所造成的浪费及损失。工程软件的推广使用, 将对工程设计及制造过程产生不可估量的影响。结论本次课题贯穿所学到的理论知识与