UG NX 12.0项目教程 课件 项目4-6 曲面建模- 型腔铣加工

项目4曲面建模项目说明通过曲面零件的三维建模及工程图设计，读者应了解曲面零件的结构特点及工艺分析，掌握曲面零件常用的造型与建模方法；进一步掌握基准平面及基准点的创建；掌握样条曲线的绘制、草绘捕捉工具的使用、曲线的投影等操作；掌握网格曲面、填充曲面等曲面的创建与编辑，以及曲面的缝合等操作。建议学习课时：12+2。4.1训练项目1——旋钮模型的创建4.2训练项目2——CD机外壳模型的创建4.3举一反三——按钮模型的创建训练项目1——旋钮模型的创建4.1任务分析图4.1所示为电器上常用的旋钮零件。该零件的头部和椭圆形底部的上表面都是典型的曲面结构，不能使用项目三中的建模方法实现，需要用到UGNX12.0提供的外观造型设计模块中的曲面建模功能（效果参见PART/UNIT4/4-1)。工艺路线旋钮零件的建模工艺路线如图4.2所示，即应用拉伸创建底部椭圆体→创建N×N曲面替换椭圆体上表面并获得底部上曲面→创建网络曲面并获得头部曲面→合并头部和底部→倒圆→抽壳→应用扫描曲面获得非平面底面。训练项目1——旋钮模型的创建4.1步骤一：拉伸底部椭圆体训练项目1——旋钮模型的创建4.1步骤二：构建椭圆体上曲面训练项目1——旋钮模型的创建4.1步骤二：构建椭圆体上曲面训练项目1——旋钮模型的创建4.1步骤三：构建修剪体训练项目1——旋钮模型的创建知识链接：修剪体使用“修剪体”命令，可以利用1个面或基准平面（被称为刀具体或工具体）来修剪1个或多个体（被称为目标体），移除实体上不需要的部分。修剪体的基本流程为：①单击“曲面”选项卡“曲面工序”组中的“修剪体”按钮，弹出“修剪体”对话框→②选取目标体（要修剪的实体）→③选取工具体（作为修剪工具的曲面）→④指定要修剪掉的一侧→⑤单击“对话框”中的“确定”按钮完成修剪体操作。要修剪的体作为修剪工具的面单击此按钮可指定修剪掉目标体的另1侧修剪的结果4.1训练项目1——旋钮模型的创建步骤四：创建头部直纹曲面4.1训练项目1——旋钮模型的创建步骤四：创建头部直纹曲面4.1训练项目1——旋钮模型的创建知识链接：创建投影曲线使用“投影曲线”命令可以将选取的曲线投影到所选的曲面或基准平面上，以生成新的曲线。创建投影曲线的基本流程为：①单击“曲线”选项卡“派生曲线”组中的“投影曲线”按钮→②在绘图区选取要投影的曲线→③选取要投影的对象→④指定投影方向→⑤单击“确定”按钮，生成投影曲线。要投影的曲线要投影的曲面生成的投影曲线投影方向4.1训练项目1——旋钮模型的创建“投影方向”标签栏中的“方向”下拉列表框用于指定投影方向，各选项的作用如下。沿面的法向：沿要投影的面的法向方向进行投影。朝向点：将要投影的对象指向设定的点来生成投影曲线。朝向直线：将要投影的曲线上的点沿垂直于所选直线的方向投影来生成投影曲线。沿矢量：将要投影的曲线沿指定的矢量方向进行投影来生成投影曲线。与矢量成角度：将要投影的对象沿与指定的矢量成一定角度的方向进行投影来生成投影曲线。4.1知识链接：创建投影曲线训练项目1——旋钮模型的创建步骤五：创建头部网格曲面4.1训练项目1——旋钮模型的创建4.1知识链接：创建网格曲面使用“通过曲线网格”命令，可以通过选取2个方向上的曲线作为截面线串来创建曲面。这2个方向上的曲线在设定的公差范围内相交，其中1个方向上的截面线串作为“主曲线”，构成曲面的U向；另一方向上的截面线串作为“交叉曲线”，构成曲面的V向。此方式在U、V两个方向都有截面曲线加以控制，可以很好地控制所生成曲面的形状，所以在构造复杂的曲面时经常使用。训练项目1——旋钮模型的创建4.1创建网格曲面的基本流程为：单击“曲面”选项卡“曲面”组中的“通过曲线网格”按钮，打开“通过曲线网格”对话框，选取构建曲面的主曲线和交叉曲线，然后单击“确定”按钮创建曲面。主曲线1主曲线2交叉曲线1交叉曲线2生成的网格曲面知识链接：创建网格曲面训练项目1——旋钮模型的创建步骤六：缝合头部两曲面4.1训练项目1——旋钮模型的创建步骤七：底部拔模4.1训练项目1——旋钮模型的创建步骤七：底部拔模4.1训练项目1——旋钮模型的创建4.1知识链接：拉伸拔模设置创建拉伸特征时，在“拉伸”对话框的“拔摸”标签栏中进行设置，可对拔摸特征的侧面进行拔摸处理，如下图所示。右击此按钮，在弹出的快捷菜单中选择“拉伸（更多）”菜单项，可展开拉伸对话框，显示更多选项知识库从起始限制”拔模方式是指拔模时起始面（即草绘平面）的尺寸保持不变，角度为正，则截面往拉伸方向逐渐缩小；角度为负，则截面往拉伸方向逐渐放大。对于注塑成型的塑料盒盖件，位于分型面位置的开口底面尺寸必须为最大，以保证制件顺利脱模。训练项目1——旋钮模型的创建4.1绘制草图点21

在UG中，三维空间点是造型设计中的最小单元，它通常作为参考点来辅助搭建三维曲线或曲面，是创建三维曲线的基础。若要绘制草图点，可进行如下操作。①选择草绘平面进入“草图”任务环境后，单击“点”按钮，弹出“草图点”对话框②在绘图区单击，即可在单击位置创建一点③继续单击可创建其他点④关闭“草图点”对话框结束草图点的绘制⑤双击草图点的尺寸标注，在弹出的“线性尺寸”对话框中修改尺寸值，可修改点的位置在此处可修改尺寸值训练项目1——旋钮模型的创建步骤八：合并底部与头部4.1步骤九：倒圆角训练项目1——旋钮模型的创建步骤十：抽壳4.1训练项目1——旋钮模型的创建4.1知识链接：抽壳使用“抽壳”命令可以将实体挖空形成一定厚度的薄壁体。创建抽壳特征的基本操作流程为：①单击“抽壳”按钮，弹出“抽壳”对话框→②选取抽壳要移除的面→③设置壳体的厚度→④单击对话框中的“确定”或“应用”按钮完成抽壳特征的创建。①单击“抽壳”按钮②选取抽壳要移除的面③设置壳体的厚度④单击“确定”按钮抽壳后的效果训练项目1——旋钮模型的创建4.1步骤十一：创建底部曲面训练项目1——旋钮模型的创建4.1步骤十一：创建底部曲面训练项目1——旋钮模型的创建知识链接：扫掠曲面4.1训练项目2——CD机外壳模型的创建4.2任务分析图4.32所示的CD机外壳主要由复杂的曲面组成。在本项目训练中需要使用曲面建模工具生成复杂的曲面片体，并通过旋转、拉伸、凸垫、N边曲面、修剪片体等功能获得具有优美外形的实体表面（效果参见PART/UNIT4/4-2)。工艺路线根据上述分析，可以设计出图4.33所示的建模工艺路线，即建立轮廓外形→建立中间N边曲面→建立中间屏幕→建立按键凹槽→建立屏幕凸垫→倒斜角→倒圆角→创建表面装饰→镜像表面装饰→建立缺口→建立CD壳体。训练项目2——CD机外壳模型的创建4.2步骤一：建立轮廓外形训练项目2——CD机外壳模型的创建4.2步骤二：建立中间N边曲面训练项目2——CD机外壳模型的创建4.2知识链接：N边曲面训练项目2——CD机外壳模型的创建4.2步骤三：建立中间屏幕训练项目2——CD机外壳模型的创建4.2步骤三：建立中间屏幕训练项目2——CD机外壳模型的创建4.2知识链接：修剪片体训练项目2——CD机外壳模型的创建4.2步骤四：建立按键凹槽训练项目2——CD机外壳模型的创建4.2步骤五：建立屏幕凸垫训练项目2——CD机外壳模型的创建4.2步骤六：倒斜角步骤六：倒圆角训练项目2——CD机外壳模型的创建4.2步骤八：创建表面装饰训练项目2——CD机外壳模型的创建4.2步骤八：创建表面装饰训练项目2——CD机外壳模型的创建4.2步骤九：镜像表面装饰训练项目2——CD机外壳模型的创建4.2步骤十：建立缺口训练项目2——CD机外壳模型的创建4.2步骤十一：建立CD壳体举一反三——按钮模型的创建4.3任务分析图

4.70

所示为按钮模型，创建该曲面模型需要用到曲线网格等功能（效果参见PART/UNIT4/4-3）。参考工艺路线思考与练习4.4果汁瓶零件工程图任务分析通过分析果汁瓶形状与尺寸可知，主体曲面形状由3个截面及两条边线控制，上部“R70”的“月”形缺口和瓶口圆柱都可通过拉伸创建。主体创建完成后再进行倒角和抽壳。因为零件底部和“月”形缺口处有倒圆角，所以零件工程图中的相关尺寸需要参照模型中的草绘曲线及基准点进行标注（效果参见PART/UNIT4/4-4）。4.4下图所示为果汁杯三维模型建模基本顺序。思考与练习思考与练习4.4知识链接：“曲线网格”生成封闭的实体在使用“曲线网格”命令创建曲面时，如果选取所选的第一条主曲线为最后一条主曲线，或选取所选的第一条交叉曲线为最后一条交叉曲线，可创建U向或V向封闭的曲面。若与此同时选中对话框中的“实体”复选框，可封闭曲面创建实体。主曲线1主曲线2主曲线3交叉曲线1交叉曲线3交叉曲线2生成的实体曲面建模一般需要先完成相关曲线的绘制，用曲线搭建出曲面的边界轮廓。要保证边界轮廓曲线在合适的位置相交，必须在曲线绘制之前建立相关的基准点，利用基准点控制各曲线的相交。经过倒圆角后的边线尺寸标注，可参照建模的草绘曲线或者创建的基准点等。项目小结项目5平面铣削加工项目说明平面铣可用于平面轮廓或平面区域的粗、精加工。在进行平面铣加工时，刀具平行于工件底面进行多层切削，每个切削层均与刀具垂直，各加工部位的侧面与底面垂直。平面铣用边界定义加工区域，切除的材料是各边界投影到底面之间的部分。平面铣不能加工底面与侧面不垂直的部位。建议学习课时：4+2。5.1项目训练——模板的平面铣削5.3思考与练习——带平面凹槽的零件加工5.2举一反三——心形凹模零件加工项目训练——模板的平面铣削5.1任务分析本项目要制作的零件模型实体图如图5.1所示，平面尺寸图如图5.2所示。该零件是典型的平面零件，长度为200mm，宽度为80mm，高度为22mm，零件材料为45号钢。操作步骤主要包括平面铣、轮廓精加工和表面精加工。该零件的底面与侧面垂直，有两个槽，每个槽都有倒圆。如果选用直径比较小的刀具进行加工，那么加工时间比较长。制作该零件时应先进行粗加工，中间不需要进行半精加工。建议选用直径比较大的刀具进行粗加工，再用直径比较小的刀具清角和精加工。在数控加工前用铣和磨的方法将毛坯加工成六面体。数控加工原点设置在工件的顶平面的中心，即坐标原点位置为(0,0,22)。项目训练——模板的平面铣削5.1工艺路线项目训练——模板的平面铣削5.1步骤一：打开文件进入加工环境选择“PART/UNIT5/5-1”文件项目训练——模板的平面铣削5.1知识链接：数控加工主要方式项目训练——模板的平面铣削5.1知识链接：数控加工工具栏进入加工环境后，主菜单和工具栏都会发生一些变化，某些只在制造模块中才有的菜单选项和工具按钮将出现。在加工环境中可以进行简单的建模，如构建圆弧、直线和CAM基本功能几何体等图。加工创建加工操作项目训练——模板的平面铣削5.1知识链接：数控加工工具栏进入加工环境后，主菜单和工具栏都会发生一些变化，某些只在制造模块中才有的菜单选项和工具按钮将出现。在加工环境中可以进行简单的建模，如构建圆弧、直线和CAM基本功能几何体等图。加工对象操作导航项目训练——模板的平面铣削5.1知识链接：平面铣加工项目训练——模板的平面铣削5.1步骤二：

确定加工坐标系与安全平面项目训练——模板的平面铣削5.1知识链接：平面铣加工项目训练——模板的平面铣削5.1知识链接：数控加工工具栏在UG数控加工应用中，除可使用工作坐标系WCS之外，还可使用两个UG独有的坐标系，即加工坐标系（MCS）和参考坐标系（RCS）。加工坐标系参考坐标系项目训练——模板的平面铣削5.1知识链接：坐标系的创建在【创建几何体】对话框的【几何体子类型】区域中单击

按钮，单击【应用】按钮，弹出图5.12所示的对话框。该对话框用于定义机床坐标系和参考坐标系，包含【机床坐标系】【参考坐标系】【安全设置】【下限平面】【避让】【布局和图层】等选项组。项目训练——模板的平面铣削5.1步骤三：创建几何体项目训练——模板的平面铣削5.1知识链接：创建几何体为了创建平面铣操作，必须定义平面铣操作的加工几何体。平面铣涉及的加工几何体包括部件几何体、毛坯几何体、检查几何体、修剪几何体等。项目训练——模板的平面铣削5.1知识链接：创建几何体为了创建平面铣操作，必须定义平面铣操作的加工几何体。平面铣涉及的加工几何体包括部件几何体、毛坯几何体、检查几何体、修剪几何体等。项目训练——模板的平面铣削5.1步骤四：创建铣削边界项目训练——模板的平面铣削5.1步骤四：创建铣削边界项目训练——模板的平面铣削5.1知识链接：创建边界在平面铣中，加工区域是由加工边界限定的，刀具在边界限定的范围内进行切削。在每个切削层中，刀具能切削零件而不产生过切的区域称为加工区域。刀具进入这些区域以切除零件的余料，但不能过切零件。在平面铣中，可以用边界来定义部件几何体、毛坯几何体、检查几何体或修剪几何体。边界是限制刀具运动的直线或曲线，用于定义切削区域。边界可以是封闭的，也可以是不封闭的。部件边界毛胚边界项目训练——模板的平面铣削5.1知识链接：创建边界检查边界修剪边界项目训练——模板的平面铣削5.1步骤五：创建底平面项目训练——模板的平面铣削5.1知识链接：底平面项目训练——模板的平面铣削5.1步骤六：创建刀具项目训练——模板的平面铣削5.1知识链接：刀具类型与参数在加工过程中需要使用刀具从工件上切除材料。在进行铣削、车削和孔加工操作时，必须创建刀具或从刀具库中选取刀具。当创建和选取刀具时，应考虑加工类型、加工表面的形状和加工部位的尺寸大小等因素。项目训练——模板的平面铣削5.1知识链接：创建刀具项目训练——模板的平面铣削5.1知识链接：铣刀参数设置项目训练——模板的平面铣削5.1知识链接：从刀具库中选取刀具项目训练——模板的平面铣削5.1步骤七：选择切削模式项目训练——模板的平面铣削5.1知识链接：切选模式平面铣和型腔铣操作中的切削模式决定了加工切削区域的刀轨图样，切削模式决定了用于加工切削区域的刀位轨迹模式。UGNX12.0提供了表5.3所示的8种切削模式。项目训练——模板的平面铣削5.1步骤八：确定切削步距步骤九：设置切削深度项目训练——模板的平面铣削5.1知识链接：切选深度项目训练——模板的平面铣削5.1知识链接：步距项目训练——模板的平面铣削5.1知识链接：步距项目训练——模板的平面铣削5.1知识链接：切选深度用户可通过输入数值来指定切削深度，【公共】【最小值】【离顶面的距离】【离底面的距离】【增量侧面余量】的值均可根据实际情况来设置，具体说明如下。项目训练——模板的平面铣削5.1步骤十：设置切削参数项目训练——模板的平面铣削5.1知识链接：切削参数项目训练——模板的平面铣削5.1知识链接：切削参数项目训练——模板的平面铣削5.1知识链接：切削参数项目训练——模板的平面铣削5.1知识链接：切削参数项目训练——模板的平面铣削5.1知识链接：切削参数项目训练——模板的平面铣削5.1知识链接：切削参数项目训练——模板的平面铣削5.1知识链接：切削参数项目训练——模板的平面铣削5.1知识链接：切削参数项目训练——模板的平面铣削5.1步骤十二：设置进给速度项目训练——模板的平面铣削5.1步骤十三：设置角控制项目训练——模板的平面铣削5.1步骤十四：生成刀具轨迹项目训练——模板的平面铣削5.1知识链接：刀具路径仿真及检查刀具路径仿真主要用于在加工过程中进行切削仿真检查。仿真方式有重播、2D动态、3D动态。过切检查主要用于对加工过程中是否存在过切进行检查。刀具路径仿真方式说明如表5.11所示。举一反三——心形凹模零件加工5.2任务分析心形凹模零件（PART/UNIT5/5-2），材料为45号钢，毛坯尺180mm×140mm×30mm。读者应设计出合理的加工工艺路线，并合理设置切削参数，运用UGNX12.0编写出零件的粗、精加工程序。思考与练习5.3任务分析带平面凹槽零件（PART/UNIT5/5-3），材料为45号钢，毛坯尺寸500mm×400mm×80mm。请设计出合理的加工工艺路线，并合理设置切削参数，运用UGNX12.0平面铣操作加工出零件凹槽部分。塑料盒盖零件一般为注塑成型件，一般都必须设置拔模角度，最大截面处为开口面。其建模顺序一般为：实体创建→倒角→抽壳→创建壳上的其他小特征。一般说来，倒圆角不在实体截面草绘中绘制，但是如果圆角中心为实体尺寸的驱动参考，则必须通过圆角绘制来确定。一些轮廓边线经过倒圆角处理后，无法在工程图中标注尺寸，可以先显示单独的边线草图，进行标注后再将草图隐藏。项目小结项目6型腔铣加工项目说明型腔铣可以用于材料的粗加工、余量的快速去除，以及单一及多重模穴的加工，并允许用户自定义毛坯形状，从而避免多余空刀以及设定范围进行局部开放等高清角操作。在复杂曲面结构中，可设定多段最佳化并防止撞刀。下刀动作可侦测凸模由外向内、凹模由内向外及采用多种方式自动下刀，也可以通过用户自定义下刀方式进行下刀。型腔铣和平面铣操作在部件几何体和毛坯几何体的定义方面有较大差别，此外指定切削深度的方法也不同。建议学习课时：4+2。6.1项目训练1——塑料模型腔铣削粗加工6.3举一反三——塑料模型腔铣削精加工6.2项目训练2——塑料模型腔铣削半精加工6.4思考与练习——型腔铣零件加工项目训练1——塑料模型腔铣削粗加工6.1任务分析本项目训练要制作的零件模型为图6.1所示的是塑料模型腔，材料为P20，硬度为32HRC。毛坯已经建好，放在第二层。该零件形状比较复杂，加工后表面质量要求较高，所以需要经过粗加工、半精加工和精加工等工序。首先采用16mm的立铣刀进行粗加工；然后进行半精加工；最后进行精加工，要将曲面和底面分开加工，精加工曲面时采用等高轮廓铣，精加工底面时可以采用平面铣或表面铣等。项目训练1——塑料模型腔铣削粗加工6.1工艺路线项目训练1——塑料模型腔铣削粗加工6.1步骤一：调入模型选择“PART/UNIT6/6-1”文件项目训练1——塑料模型腔铣削粗加工6.1步骤三：创建粗加工刀具项目训练1——塑料模型腔铣削粗加工6.1步骤四：创建加工坐标系项目训练1——塑料模型腔铣削粗加工6.1步骤五：创建加工几何体项目训练1——塑料模型腔铣削粗加工6.1步骤五：创建加工几何体项目训练1——塑料模型腔铣削粗加工6.1知识链接：型腔铣加工几何体的类型项目训练1——塑料模型腔铣削粗加工6.1知识链接：型腔铣加工几何体的创建项目训练1——塑料模型腔铣削粗加工6.1步骤六：创建粗加工方法项目训练1——塑料模型腔铣削粗加工6.1步骤七：创建粗加工操作CAVITY_MILL_1项目训练1——塑料模型腔铣削粗加工6.1知识链接：型腔铣类型项目训练1——塑料模型腔铣削粗加工6.1步骤八：粗加工参数设置项目训练1——塑料模型腔铣削粗加工6.1步骤九：粗加工刀轨的生成及仿真项目训练1——塑料模型腔铣削粗加工6.1步骤九：粗加工