零件的三維建模及自動編程

本科畢業(yè)設(shè)計論文題 目 零件的三維建模及自動編程 專業(yè)名稱 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名 王昊 指導(dǎo)教師 雷玲 畢業(yè)時間 2014.6 設(shè)計 論 文畢業(yè) 任務(wù)書一、題目零件三維建模及自動編程二、指導(dǎo)思想和目的要求撰寫畢業(yè)論文是檢驗學(xué)生在校學(xué)習(xí)成果的重要措施，也是提高教學(xué)質(zhì)量的重 要環(huán)節(jié)。在畢業(yè)設(shè)計中，學(xué)生應(yīng)獨立承擔(dān)一部分比較完整的工程技術(shù)設(shè)計任務(wù)。要求學(xué)生發(fā)揮主觀能動性，積極性和創(chuàng)造性，在畢業(yè)設(shè)計中著重培養(yǎng)獨立工作能力和分析解決問題的能力，嚴(yán)謹(jǐn)踏實的工作作風(fēng)，理論聯(lián)系實際，以嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，進行有創(chuàng)造性的工作，認(rèn)真、按時完成任務(wù)。三、主要技術(shù)指標(biāo)1.UG三維建模文件一份2.UG仿真加工文件一份3.NC語句表一份四、進度和要求13周：查閱資料，確定設(shè)計方案，進行總體設(shè)計，熟悉相關(guān)軟件45周：繪制零件三維圖6周：校正零件三位圖79周：對零件進行編程10周：完成數(shù)控仿真1114周：撰寫畢業(yè)論文15周：編寫論文答辯PPT16周：準(zhǔn)備學(xué)位論文答辯五、主要參考書及參考資料1 劉治映畢業(yè)設(shè)計（論文）寫作導(dǎo)論.長沙：中南大學(xué)出版社.2006.62 徐偉 楊永計算機輔助與制造.高等教育出版社.2011.2 3 于杰數(shù)控加工與編程. 北京：國防工業(yè)出版社.2009.1 4 趙長明數(shù)控加工工藝及設(shè)備. 北京：高等教育出版社.2003.10.5 麓山文化UG7從入門到精通.北京：機械工業(yè)出版社2012,26 朱煥池機械制造工藝學(xué). 北京：機械工業(yè)出版社.2003.4 7 李提仁數(shù)控加工與編程技術(shù). 北京：北京大學(xué)出版社.2012.7 8 焦小明機械加工技術(shù). 北京：機械工業(yè)出版社.2005.7 9 龔桂義機械設(shè)計課程設(shè)計圖冊（第三版).高等教育出版社.2010.10 薛順源機床夾具設(shè)計.機械工業(yè)出版社，2001.11 肖繼德 陳寧平機床夾具設(shè)計.機械工業(yè)出版社，2002.12 張世昌機械制造技術(shù)基礎(chǔ).天津大學(xué)出版社，2002.13 劉建亭機械制造基礎(chǔ).機械工業(yè)出版社，2001.14 莊萬玉 丁杰雄制造技術(shù).國防工業(yè)出版社，2005.15 韓鴻鸞，榮維芝數(shù)控機床加工程序的編制.北京：機械工業(yè)出版社.2002.12 16 周湛學(xué)機電工人識圖及實例詳解.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2011.1217 施平機械工程專業(yè)英語教程.第二版.電子工業(yè)出版社.學(xué)生 王昊 指導(dǎo)教師 雷玲 系主任 魏生民 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計論文摘 要 數(shù)控編程是一種可編程的柔性加工方法，它的普及大大提高了加工效率。但是在加工技術(shù)方面，除要求數(shù)控機床具有較強的運動控制能力之外，更重要的是如何有效地獲得高效優(yōu)質(zhì)的數(shù)控加工程序，并從加工過程整體上提高生產(chǎn)效率。由于零件復(fù)雜性的增加，而且工人技術(shù)水平有限，自動編程越來越困難。應(yīng)用自動編程可大大提高生產(chǎn)率、穩(wěn)定加工質(zhì)量、縮短加工周期、增加生產(chǎn)柔性、實現(xiàn)對各種復(fù)雜精密零件的自動化加工。本文以UG NX 8及VERICUT為工具,完成了的三維造型及仿真加工。內(nèi)容包括:首先,根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)要求,在對其進行加工工藝分析之后,確定了零件的加工方法。然后,利用UG/CAD模塊完成了零件幾何體的參數(shù)化建模。在此基礎(chǔ)上,利用UG/CAM模塊進行數(shù)控編程,設(shè)計了加工路線、刀具軌跡,切削方式等工藝參數(shù),生成了零件的NC程序。通過刀軌檢查與仿真加工及時地發(fā)現(xiàn)刀具跟零件之間的過切和欠切。關(guān)鍵詞：數(shù)控編程, UG，三維造型，仿真加工ABSTRACTCNC machining is a programmable flexible processing methods, its popularity greatly improve the processing efficiency. But in the processing technology, in addition to requirements of CNC machine tools has a strong ability to control movement and, more importantly, how to efficiently obtain high-quality CNC machining process, and from the process as a whole to improve production efficiency. As part of the increased complexity and limited skills of workers, Automatic programming applications can greatly improve productivity, stability, processing quality, shorten the processing cycle, increasing the production of flexible, to achieve a variety of complex precision components for the automation of processing. In this paper, UG NX 8.0 as a tool,complete the adjust frame three-dimensional modeling and simulation process. Include: First, based on the adjusted frame structural features and technical requirements, in its process analysis, to determine the part of the processing methods. Then, using UG / CAD module to complete the part geometry parametric modeling. On this basis, the use of UG / CAM module for NC programming, design the machining line, the tool path, cutting mode and other parameters, to generate a part of the NC program. By checking in a timely manner toolpath tool found between the parts with undercuts and under cut. KEYWORDS: CNC technology, UG, three-dimensional modeling, simulation, processing,II 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計論文 目 錄第一章 緒 論11.1 課題研究的背景及意義11.2 計算機輔助設(shè)計工藝過程設(shè)計輔助制造21.2.1計算機輔助設(shè)計21.2.2計算機輔助工藝過程設(shè)計21.2.3計算機輔助制造2第二章 零件工藝分析32.1零件的加工特點分析32.2凹模的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析32.3零件的材料分析3第三章 零件實體特征建模53.1 建模軟件UG的介紹53.2分析零件63.3 零件的實體三維造型73.4 實體建模73.5本章小結(jié)14第四章 零件的數(shù)控仿真加工154.1數(shù)控仿真過程154.2 零件加工的各參數(shù)分析確定164.3零件的工藝規(guī)劃164.3.1工件的加工先后順序184.3.2設(shè)置加工環(huán)境184.4 創(chuàng)建面的加工工序194.4.1 定義新的加工坐標(biāo)系、安全平面和工件194.4.2 創(chuàng)建刀具214.4.3設(shè)定加工方法224.4.4粗加工234.4.5半精加工264.4.6精加工284.4.7小結(jié)31第五章 后處理及代碼輸出325.1 后處理工序325.2生成程序33第六章 總結(jié)與展望35參考文獻(xiàn)36致 謝37畢業(yè)設(shè)計小結(jié)38 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計論文 第一章 緒 論1.1 課題研究的背景及意義數(shù)控加工是一種現(xiàn)代化的加工手段，數(shù)控加工技術(shù)也成為一個國家制造業(yè)發(fā)展的標(biāo)志，利用數(shù)控加工技術(shù)可以完成很多以前不能完成的曲面零件的加工，而且加工的準(zhǔn)確性和精度都可以得到很好的保證,數(shù)控加工是機械加工的一種，是新型加工技術(shù)，主要是編制加工程序，即將原來手工活轉(zhuǎn)為電腦編程?？傮w上說，和傳統(tǒng)的機械加工手段相比數(shù)控加工技術(shù)具有以下優(yōu)點：具有較大的柔性 數(shù)控機床是按照記錄在載體上的信息指令自動進行加工的，當(dāng)加工對象改變時只需要重新編制數(shù)控加工程序，而無需對機床結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，也不需要制造凸輪、靠模一類的輔助機械裝置。這樣，便可以快速地從一種零件的加工變到另一種零件的加工，使生產(chǎn)準(zhǔn)備周期大為縮短。1) 加工效率高利用數(shù)字化的控制手段可以加工復(fù)雜的曲面。而加工過程是由計算機控制，所以零件的互換性強，加工的速度快。 2） 加工精度高同傳統(tǒng)的加工設(shè)備相比，數(shù)控系統(tǒng)優(yōu)化了傳動裝置,提高分辨率,減少為誤差，因此加工的效率可以得到很大的提高。 3） 有利于加工復(fù)雜形狀的零件 數(shù)控機床能同時控制多個坐標(biāo)聯(lián)動，可以加工其他機床難以加工甚至不可能加工的復(fù)雜零件，如曲線的二維復(fù)雜輪廓零件、含曲面的三維實體零件。4）勞動強度低 由于采用了自動控制方式，也就是說加工的全部過程是由數(shù)控系統(tǒng)完成，傳統(tǒng)加工手段那樣煩瑣，操作者在數(shù)控機床工作時，只需要監(jiān)視設(shè)備的運行狀態(tài)。所以勞動強度很低。5）適應(yīng)能力強數(shù)控加工系統(tǒng)就象計算機一樣，可以通過調(diào)整部分參數(shù)達(dá)到修改或改變其運作方式，因此加工的范圍可以得到很大的擴展。而本文所要研究的內(nèi)容就是在UG軟件平臺上，進行回轉(zhuǎn)體帶腔體類零件的加工模擬仿真，提高回轉(zhuǎn)體帶腔體類零件的加工效率 1。通過計算機模擬五坐標(biāo)機床實際加工過程，達(dá)到對數(shù)控加工程序驗證、切削過程優(yōu)化和加工結(jié)果預(yù)測的目的。1.2 計算機輔助設(shè)計工藝過程設(shè)計輔助制造1.2.1計算機輔助設(shè)計 指工程技術(shù)人員以計算機為輔助工具來完成產(chǎn)品設(shè)計過程中的各項工作，如草圖繪制、零件設(shè)計、裝配設(shè)計、工程分析等，并達(dá)到提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低產(chǎn)品成本的目的。1.2.2計算機輔助工藝過程設(shè)計 指在工藝人員借助于計算機，根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計階段給出的信息和產(chǎn)品制造工藝要求，交互地或自動地確定產(chǎn)品加工方法和方案，如加工方法選擇、工藝路線確定、工序設(shè)計等。1.2.3計算機輔助制造 計算機輔助制造有廣義和狹義兩種定義。廣義CAM是指借助計算機來完成從生產(chǎn)準(zhǔn)備到產(chǎn)品制造出來的過程中的各項活動，包括工藝過程設(shè)計（CAPP)、工裝設(shè)計、計算機輔助數(shù)控加工編程、生產(chǎn)作業(yè)計劃、制造過程控制、質(zhì)量檢測與分析等。狹義CAM通常是指NC程序編制，包括刀具路徑規(guī)劃、刀位文件生成、刀具軌跡仿真及NC代碼生成等。第二章 零件工藝分析2.1零件的加工特點分析該制件材料為碳素工具鋼，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1448693公差等級的選用，采用未注公差的尺寸，查表可得制件各部分未注公差尺寸允許的偏差值如圖所示。另外，模具制造所允許的誤差根據(jù)塑件尺寸公差查表GB/1800-79，模具加工精度等級選取IT8。2.2凹模的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析（1）凹模的結(jié)構(gòu)和尺寸精度：從這個零件整體進行分析之后，可以判斷此部分為模具的凹模部分，凸模部分沒有給出，所以不需要給予凸模部分分析。由于整個體積小，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，精度要求高，其結(jié)構(gòu)特點是：凹模是由一個碳素鋼材料制做而成，我們直接可以看出它是由兩個個斜槽和一個矩形槽而成，每個邊角都含有一個槽子，并且每一個孔最終需都要與導(dǎo)柱配合，給出合理配合值。另外，凹模上表面較為復(fù)雜一些，有一突臺突起，突臺上方有三個小突臺突出，較為簡單；大突臺上方還包含一個環(huán)形型腔，另外還包含一個澆道口 。（2）表面質(zhì)量分析：從整體來看整個表面的表面粗糙度要求不是很高，所以給出表面粗糙1.6，加工時采取簡單的粗加工就能滿足其表面質(zhì)量要求；對于環(huán)形管道，以及抽動的零件的粗糙度較為嚴(yán)格，所以查表得出的表面粗糙值0.4；對于澆口的位置以及尺寸要求較為嚴(yán)格，所以其表面粗糙度值也比較精細(xì)，給出值為0.8.查表即可得出結(jié)論。2.3零件的材料分析 高碳鋼高速鋼是一種適于制造高速切削刀具的高碳高合金工具鋼，當(dāng)切削溫度高于600度左右時，硬度無明顯下降，仍然能夠保持良好的切削性能，因此又稱為“鋒鋼”。高速鋼的含碳量再0.7%-1.65%，鋼含W、Mo、Cr、V、Co等合金元素，其總量超過10%。合金元素的作用P152.。由于鋼含碳量較高、而且含有大量的合金元素，其鑄態(tài)配料組織中具有魚骨骼狀態(tài)化合物。只能用鍛造的方法將其打碎，并使其分布均勻。低合金刃具 低合金刃具鋼碳素刃具鋼是含碳：碳0.65%-1.30%的碳鋼。如T7,T8,T12和T7A,T8A,T10A,T12A等。熱處理為球化退火,淬火和低溫回火。碳素刃具價格便宜,加工性能良好,熱處理后可獲得高的硬度和耐磨性,廣泛地用于制各種工具,模具,但是,碳素刃具鋼也有很多弱點,如淬透性差,熱處理變形大,回火抗力低,紅硬性差等。碳素工具鋼碳素工具鋼中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.651.35%范圍，屬于高碳鋼。其強度高磨性好工具鋼性編號、性能及用途碳素工具鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.651.35%范圍屬于高碳鋼。牌號表示:TXX XX表示鋼中碳的平均含量的千分之幾，比如：T8，表示平均碳含量為0.8%的碳素工具鋼。都是優(yōu)質(zhì)鋼，質(zhì)量更高時，通常在后面加符號A，稱為高級優(yōu)質(zhì)-成分特點：碳含量=0.651.35%，S、P雜質(zhì)低。性能特點：強度硬度高,耐磨性好 T 12 T10 為充分發(fā)揮其性能特點，必須熱處理才能正常使用。而且碳素工具鋼價廉易得，易于鍛造成形，切削加工性也比較好。碳素工具鋼的主要缺點是淬透性差，需要用水、鹽水或堿水淬火，畸變和開裂傾向性大，耐磨性和熱強度都很低。因此，碳素工具鋼只能用來制造一些小型手工刀具或木工刀具，以及精度要求不高、形狀簡單、尺寸小、負(fù)荷輕的小型冷作模具，如用來制造小沖頭、剪刀、冷沖模、冷鐓模等。模具材料除了應(yīng)有足夠的強度以及模具工作表面和型腔要有足夠的硬度和硬化層外，還需要有足夠的韌度，故這類模具熱處理后要求內(nèi)孔有一定的淬硬層而外部不能淬硬，從而可保持有較高的韌度。如果淬硬層過深，會因工作中承受大的沖擊而迅速開裂。第三章 零件實體特征建模3.1 建模軟件UG的介紹 UG是集CAD/CAE/CAM于一體的三位參數(shù)化軟件，是當(dāng)今世界最先進的計算機輔助設(shè)計、分析和制造軟件，廣泛應(yīng)用與航空、航天、汽車、造船、通用機械和電子等工業(yè)領(lǐng)域。UG軟件不僅具有強大的實體造型、曲面造型、虛擬裝配和生產(chǎn)工程圖等設(shè)計功能；而且，在設(shè)計過程中可進行有限元分析、機構(gòu)運動分析、動力學(xué)分析和仿真模擬，提高設(shè)計的可靠性；同時，可用建立的三維模型直接生成數(shù)控代碼，用于產(chǎn)品的加工，其后處理程序支持多種類型數(shù)控機床。UG是計算機輔助設(shè)計與輔助制造工具軟件,其造型方法分為三大類:一類為線架、二類為曲面、三類為實體,對于結(jié)構(gòu)件的建模主要是通過實體造型來實現(xiàn)的,在實體生成和操作中,每一步操作都是建立一個“特征”特征的類型在目錄樹上顯示,采用實體造型時必須現(xiàn)在基準(zhǔn)面上建立草圖,再對草圖進行拉伸.旋轉(zhuǎn).放樣等特征造型操作?；静僮骶褪恰袄臁焙汀安紶栠\算”。在UG軟件中特征實體基本造型包括：拉伸體、 回轉(zhuǎn)體 、掃掠向?qū)У?。并通過UG中三維實體轉(zhuǎn)換二UG維視圖的功能生成二維圖形，并生成圖紙。UG NX加工基礎(chǔ)模塊提供聯(lián)接UG所有加工模塊的基礎(chǔ)框架，它為UG NX所有加工模塊提供一個相同的、界面友好的圖形化窗口環(huán)境，用戶可以在圖形方式下觀測刀具沿軌跡運動的情況并可對其進行圖形化修改：如對刀具軌跡進行延伸、縮短或修改等。該模塊同時提供通用的點位加工編程功能，可用于鉆孔、攻絲和鏜孔等加工編程。該模塊交互界面可按用戶需求進行靈活的用戶化修改和剪裁，并可定義標(biāo)準(zhǔn)化刀具庫、加工工藝參數(shù)樣板庫使初加工、半精加工、精加工等操作常用參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，以減少使用培訓(xùn)時間并優(yōu)化加工工藝。UG軟件所有模塊都可在實體模型上直接生成加工程序，并保持與實體模型全相關(guān)。NX 允許制造商以數(shù)字化的方式仿真、確認(rèn)和優(yōu)化產(chǎn)品及其開發(fā)過程。通過在開發(fā)周期中較早地運用數(shù)字化仿真性能，制造商可以改善產(chǎn)品質(zhì)量，同時減少或消除對于物理樣機的昂貴耗時的設(shè)計、構(gòu)建，以及對變更周期的依賴。3.2分析零件 如圖3-1工程圖 通過對圖紙分析可知：1、對于該零件的實體建模主要采用的是拉伸體、鉆孔、布爾運算、過渡、邊倒圓等主要操作。 （1）拉伸體 ：是將一個輪廓曲線(草圖)根據(jù)指定的方式做拉伸操作用以增加材料的特征。通過拉伸把基本的實體模塊建立出來。 （3)邊圓角 ：是指對實體的若干條邊進行光滑過渡。通過此命令把實體的各條邊按工程要求作過渡處理。 (4)求和 ：將兩個或更多實體的體積合并為單個體。 (5) 求差 ：從一個實體的體積中減去另一個的，留下一個空體。 （6）孔 ：通過沉頭孔、埋頭孔和螺紋孔選項向部件或裝配中的一個或多個實體添加孔。 2、為了保證加工精度和表面質(zhì)量，分析采用一次定位裝夾加工完成，按照“基面先行、粗精分開、先粗后精、先面后孔”的原則依次劃分工序加工。3.3 零件的實體三維造型使用UG軟件繪制的零件的實體三維造型，如圖3-2所示。 圖3-2零件實體圖3.4 實體建模 （1）打開UG NX8.0，打開“文件”選項，選擇“新建”后在彈出對話框中選擇“模型”，創(chuàng)建文件名為“changhengjietou.prt”，點擊“確定”進入建模界面。（2）在【特征】工具中單擊【拉伸】按鈕，程序?qū)棾觥纠臁繉υ捒?，如圖2-3所示，在【截面】卷展欄中單擊【繪制截面】按鈕進入草繪截面，繪制圖2-4，點擊【完成草圖】按鈕，如圖3-4所示。圖3-3拉伸特征界面 （3）在【特征】工具中單擊【拉伸】按鈕，程序?qū)棾觥纠臁繉υ捒?，如圖3-4所示，在【截面】卷展欄中單擊【繪制截面】按鈕，在【創(chuàng)建草圖】對話框中，如圖3-5在【選擇平的面或平面】中選擇現(xiàn)有平面平面后單擊確定進入草繪截面，繪制圖3-4。點擊【完成草圖】按鈕，在【拉伸】對話框中在【指定矢量】中選擇YC方向，再進行【求和】處理，如圖3-5所示，在【選擇體】中選擇步驟（1）的拉伸體，然后在【限制】卷展欄中輸入拉伸參數(shù)為110mm，如圖3-6所示，單擊【確定】完成拉伸特征創(chuàng)建。 圖3-4草圖創(chuàng)建 圖3-5草圖繪制 圖3-6拉伸求和 （4)在【特征】工具中單擊【拉伸】按鈕，在【截面】卷展欄中單擊【繪制截面】按鈕，在【創(chuàng)建草圖】對話框中，在【選擇平的面或平面】中選擇在【特征操作】點擊【矩形】對話框進行操作。在【特征操作】工具條中單擊【邊倒圓】圖標(biāo)，程序?qū)棾觥具叺箞A】對話框，在對話框中設(shè)置半徑為40mm，然后選擇實體的邊，如圖3-7所示，最后點擊【確定】完成邊倒圓操作。 圖3-7所示草圖繪制及邊倒圓 （5）在【特征】工具中單擊【拉伸】圖標(biāo)，程序?qū)棾觥纠臁繉υ捒?，在【截面】卷展欄中單擊【草繪】按鈕進入草繪截面，繪制如下草圖如圖3-8，3-9所示，點擊【完成草圖】確認(rèn)草圖，選擇拉伸方向，輸入拉伸距離為20mm，布爾求差，最后點擊【確定】完成拉伸操作。 圖3-8 拉伸對話框 圖3-9特征拉伸 （6）同里在【特征】工具中單擊【拉伸】按鈕，在【截面】卷展欄中單擊【繪制截面】按鈕，在【創(chuàng)建草圖】對話框中，在【選擇平的面或平面】中選擇在【特征操作】點擊【直線】對話框進行操作。如圖3-10所示在【特征】工具中單擊【拉伸】圖標(biāo)，程序?qū)棾觥纠臁繉υ捒颍凇窘孛妗烤碚箼谥袉螕簟静堇L】按鈕進入草繪截面，繪制如下草圖如圖3-11所示，點擊【完成草圖】確認(rèn)草圖，選擇拉伸方向，輸入拉伸距離為40mm，布爾求差，最后【確定】完成拉伸操作。 圖3-10草圖繪制 圖3-11拉伸圖 （7）在【特征】工具中單擊【拉伸】按鈕，程序?qū)棾觥纠臁繉υ捒?，如圖3-3所示，在【截面】卷展欄中單擊【繪制截面】按鈕，在【創(chuàng)建草圖】對話框中，在【選擇平的面或平面】中選擇如圖2-11平面后單擊確定進入草繪截面，繪制圖3-12。在【特征操作】工具條中單擊【邊倒圓】圖標(biāo)，程序?qū)棾觥具叺箞A】對話框，在對話框中設(shè)置半徑為40mm，然后選擇實體的邊，如圖3-7所示，最后點擊【確定】完成邊倒圓操作。點擊【完成草圖】【特征】工具中單擊【拉伸】圖標(biāo)，程序?qū)棾觥纠臁繉υ捒?，在【截面】卷展欄中單擊【草繪】按鈕進入草繪截面，如下草圖如圖3-12，3-13，3-14所示，點擊【完成草圖】確認(rèn)草圖，選擇拉伸方向，輸入距離為40mm，布爾求和，最后【確定】完成拉伸操作。 3-12草圖繪制 3-13拉伸對話框 圖3-14拉伸求和圖（8） 在【特征】工具中單擊【拉伸】按鈕，程序?qū)棾觥纠臁繉υ捒?，如圖3-3所示，在【截面】卷展欄中單擊【繪制截面】按鈕，在【創(chuàng)建草圖】對話框中，在【選擇平的面或平面】中選擇如圖3-14平面后單擊確定進入草繪截面，繪制圖3-15。點擊【完成草圖】【特征】工具中單擊【拉伸】圖標(biāo)，程序?qū)棾觥纠臁繉υ捒?，在【截面】卷展欄中單擊【草繪】按鈕進入草繪截面，繪制如下草圖如圖3-16所示，點擊【完成草圖】確認(rèn)草圖，選擇拉伸方向，輸入拉伸距離為40mm，布爾求和，最后點擊【確定】完成拉伸操作。 圖3-15草圖 圖3-16挖槽 （9）在【特征】工具中單擊【拉伸】按鈕，程序?qū)棾觥纠臁繉υ捒?，在【截面】卷展欄中單擊【繪制截面】按鈕，在【創(chuàng)建草圖】對話框中，在【選擇平的面或平面】中選擇如平面后單擊確定進入草繪截面，繪制圖3-17。 圖3-17草圖繪制 圖3-18拉伸求差圖 （10）在【特征】工具中單擊【求差】按鈕，程序?qū)棾觥厩蟛睢繉υ捒?，在如圖3-19所示的【求差】對話框中單擊目標(biāo)【選擇體】按鈕，按鈕顯示黃色后點擊選擇模具體，指定其為目標(biāo)體，然后點擊刀具【選擇體】按鈕，按鈕顯示黃色后點擊彎管，指定其為刀具，最后點擊確定。求差后模具體如圖3-20。 圖3-19 求差對話框 圖3-20 求差后模具體 （13）在【特征】工具中單擊【拉伸】按鈕，程序?qū)棾觥纠臁繉υ捒?，圖3-23所示在【截面】卷展欄中單擊【繪制截面】按鈕，在【創(chuàng)建草圖】對話框中，在【選擇平的面或平面】中選擇如平面后單擊確定進入草繪截面，繪制圖3-24。 圖3-23拉伸對話框 圖3-24澆道口的草圖繪制 圖3-25拉伸求差圖3.5本章小結(jié)通過對注塑模具的三維造型，我重新學(xué)習(xí)了對零件結(jié)構(gòu)分析的認(rèn)知，加深了對UG軟件進行零件三維建模的操作和毛坯的建立。雖然曾系統(tǒng)學(xué)習(xí)過該軟件，但是并沒有實際的完成過完成的零件建模過程。所以在建模過程中，使用的命令過于單一，不能高效的完成零件的建模。通過此次三維建模，我也發(fā)現(xiàn)了許多自己在UG軟件使用方面的不足，例如，在軟件操作上的不規(guī)范，軟件操作也還不夠熟練。自己也會在今后的學(xué)習(xí)和工作中繼續(xù)加強這方面學(xué)習(xí)，開始學(xué)習(xí)和掌握UG當(dāng)中更多實用的操作命令，從而能夠更好的完成各項任務(wù)。第四章 零件的數(shù)控仿真加工4.1數(shù)控仿真過程 為充分利用圖像編程技術(shù)，將用軟件已建立好的模型直接導(dǎo)入數(shù)控加工模塊，實現(xiàn)零件的CAD/CAM一體化，使零件的信息流直接從CAD流入CAM，實現(xiàn)零件的現(xiàn)代化加工。圖像編程即根據(jù)計算機圖形顯示器上顯示的零件設(shè)計三維模型，在圖像編程軟件系統(tǒng)的支持下自動生成零件數(shù)控加工程序的編程過程。其具體過程是：采用有人機交互功能的圖形顯示器，把被加工零件的圖形顯示在圖形顯示器上，在相應(yīng)編程軟件的支持下，編程者只需輸入必要的工藝參數(shù)，用光標(biāo)指點被加工部位，編程軟件系統(tǒng)就自動計算刀具加工路徑，模擬加工狀態(tài)，并顯示路徑及刀具形狀，以便檢查走刀軌跡。用CAD/CAM系統(tǒng)產(chǎn)生數(shù)控加工（NC）程序步驟如下：零件的幾何實體定義選擇刀具及相關(guān)工藝參數(shù)刀具軌跡生成數(shù)控加工程序的生成對于大多數(shù)由直線、圓弧、離散點所組成的二維輪廓而言，其刀位軌跡計算、編程較為簡單，應(yīng)用范圍有一定的限制。而絕大多數(shù)需要進行數(shù)控加工的零件為空間曲面，尤其是以航空零件居多，且形狀復(fù)雜，需用兩軸以上的機床聯(lián)動方可實現(xiàn)，所以多坐標(biāo)數(shù)控加工是數(shù)控應(yīng)用的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。4.2 零件加工的各參數(shù)分析確定 合理選擇切削用量的原則是：粗加工時，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟性和加工成本；半精加工和精加工時，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機床說明書、切削用量手冊，并結(jié)合經(jīng)驗而定。具體要考慮以下幾個因素： 切削深度ap。在機床、工件和刀具剛度允許的情況下，這是提高生產(chǎn)率的一個有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應(yīng)留一定的余量進行精加工。數(shù)控機床的精加工余量可略小于普通機床。切削寬度L。一般L與刀具直徑d成正比，與切削深度成反比。經(jīng)濟型數(shù)控機床的加工過程中，一般L的取值范圍為：L=(0.60.9)d。主軸轉(zhuǎn)速n(r/min)：主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度v來選定。計算公式為：V=pnd/1000。數(shù)控機床的控制面板上一般備有主軸轉(zhuǎn)速修調(diào)(倍率)開關(guān)，可在加工過程中對主軸轉(zhuǎn)速進行整倍數(shù)調(diào)整。切削速度V：提高V也是提高生產(chǎn)率的一個措施，但v與刀具耐用度的關(guān)系比較密切。隨著v的增大，刀具耐用度急劇下降，故v的選擇主要取決于刀具耐用度。 根據(jù)允許的切削速度Vc(m/min)選?。?其中Vc-切削速度，D-工件或刀具的直徑（mm） 根據(jù)切削原理可知，切削速度的高低主要取決于被加工零件的精度、材料、刀具的材料和刀具耐用度等因素。綜合以上的分析特征來確定零件的加工順序、道具規(guī)格和必要的參數(shù)。4.3零件的工藝規(guī)劃 對典型零件的制造過程進行合理的規(guī)劃，包括對零件三維特征模型不同加工階段的方案、數(shù)據(jù)處理、采集過程，裝夾方案，試切方案等進行合理規(guī)劃，優(yōu)化加工切削參數(shù)。1.整體結(jié)構(gòu)件特征模型的研制 (1) 制作此零件數(shù)控加工毛坯的三維實體參數(shù)化特征模型及快速建模模板。供建模、數(shù)控加工仿真、粗加工刀具選擇、粗加刀路規(guī)劃、粗加工試切、檢測程序、確定粗加工切削參數(shù)使用，并在此基礎(chǔ)上建立粗加工切削參數(shù)數(shù)據(jù)庫。 (2) 制作此零件數(shù)控半精加工的三維實體參數(shù)化特征模型及快速建模模板。供建模、半精加工仿真、半精加工刀具選擇、半精加工刀路規(guī)劃、加工試切、檢測程序、確定半精加工切削參數(shù)使用，并在此基礎(chǔ)上建立半精加工切削參數(shù)數(shù)據(jù)庫。 (3) 制作此零件數(shù)控精加工的三維實體參數(shù)化特征模型及快速建模模板。供建模、精加工仿真、精加工刀具選擇、精加工刀路規(guī)劃加工試切、檢測程序、確定精加工切削參數(shù)使用，并在此基礎(chǔ)上建立精加工切削參數(shù)數(shù)據(jù)庫。2.整體結(jié)構(gòu)件數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)采集 對不同軟件平臺轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，進行重新采集和處理。重構(gòu)三維實體模型，達(dá)到數(shù)據(jù)共享的目的。3.制定裝夾方案 根據(jù)NC加工的特點結(jié)合UG模塊，制定典型零件的數(shù)控加工工藝路線。建立滿足NC加工的參數(shù)化數(shù)字模型（其中包括：虛面及約束面），及相關(guān)的模型結(jié)構(gòu)樹形圖。以滿足裝夾、定位、找正、進退刀的需求，節(jié)省加工輔助時間。4.制定試切方案 根據(jù)典型零件的形狀及材料特點，合理選擇刀具，優(yōu)化切削參數(shù)，并制定合理的試切方案，降低研制費用。5.制定粗加工、半精加工方案 根據(jù)典型零件的幾何形狀特點，制定粗加工、半精加工方案。以提高切削效率為基本點，開發(fā)并研制用戶化粗加工、半精加工程序。以供類似的零件編程使用。減少研制周期，提高程編效率。6.制定精加工方案 根據(jù)飛機結(jié)構(gòu)件典型零件的幾何形狀特點，制定精加工方案，以滿足零件精度要求并兼顧效率為原則。開發(fā)用戶精加工程序，以供類似、同系列零件編程使用。7.制定試切方案 對試切件要進行跟產(chǎn)試切，對遇到的問題進行分析處理，確保加工出合格的樣件。同時提供技術(shù)指導(dǎo)，采集粗加工、半精加工、精加工的切削參數(shù)，并進行優(yōu)化處理為后續(xù)建立切削參數(shù)數(shù)據(jù)庫做好技術(shù)準(zhǔn)備。8.根據(jù)試切現(xiàn)場反饋的信息，優(yōu)化程序和切削參數(shù)根據(jù)試切現(xiàn)場反饋的信息，優(yōu)化程序和切削參數(shù)（如：切削方法選擇、走刀路線、進退刀方式、加工部位的劃分、切削參數(shù)等）。針對不同的工件材料，選擇合理的刀具，幾何形狀及參數(shù)，制定選擇切削用量的指導(dǎo)原則。確保產(chǎn)品質(zhì)量和精度。達(dá)到提高生產(chǎn)效率的目的。4.3.1工件的加工先后順序根據(jù)零件的形狀尺寸和工藝設(shè)計原則，分別對各個工序進行了詳細(xì)的流程設(shè)計。1. 工序2 以長方體為毛坯，用數(shù)控銑床對毛坯進行粗加工。2. 工序4 以上面及側(cè)面為基準(zhǔn)，用D40R2的立銑刀銑削上平面。3. 工序6 用15mm的銑刀銑削腔體。4. 工序8 用B10球頭刀銑削彎管。5. 工序10 精銑分流道，使其達(dá)到表面粗糙度的要求。6. 工序12 用19.8的鉆頭鉆四個角的孔。7. 工序14 精絞四個20孔。8. 工序16 檢測。用卡尺和卡板檢測尺寸和半徑。4.3.2設(shè)置加工環(huán)境打開零件圖，單擊開始圖標(biāo)，選擇【加工】選項，如圖4-1設(shè)置加工環(huán)境 4-1進入加工環(huán)境4.4 創(chuàng)建面的加工工序4.4.1 定義新的加工坐標(biāo)系、安全平面和工件（1）單擊【幾何視圖】圖標(biāo)，操作導(dǎo)航器顯示幾何視圖。（2）單擊【創(chuàng)建幾何體】圖標(biāo)，彈出相應(yīng)的對話框，如圖4-4設(shè)置，【確定】后彈出“MCS”對話框，如圖4-4所示。 圖4-4“MCS”對話框 （3）單擊【自動判斷】按鈕選擇基準(zhǔn)面，加工坐標(biāo)系會自動定位到此面上比較合理的地方。 （4）設(shè)置安全設(shè)置選項為【平面】，單擊按鈕，設(shè)置偏置值為10，確定返回。 （5）MCS最后生成的如圖4-5所示。同樣方式設(shè)置其他加工坐標(biāo)系。 圖4-5坐標(biāo)系的建立 （6） 雙擊【workpiece】，彈出工件對話框，如圖4-6所示，選擇工件為制定部件。單擊【制定毛坯】圖標(biāo)，彈出相應(yīng)對話框，在【類型】卷展欄中單擊【包容塊】按如圖4-6設(shè)置。 圖4-6銑削幾何體對話框 圖4-6設(shè)定毛坯 （7） 選擇零件的毛坯為制定檢差，最后的毛坯和檢查的顯示，如圖4-7所示，單擊【確定】完成定義 圖4-7制定檢差4.4.2 創(chuàng)建刀具 （1）在【特征】工具欄單擊【創(chuàng)建刀具】按鈕，在【創(chuàng)建類型】對話框中設(shè)置子類型為MILL，輸入刀具名稱D40R2后單擊【確定】按鈕，如圖4-8所示。（2） 在彈出的【銑刀-5參數(shù)】對話框中輸入刀具直徑，然后單擊【確定】按鈕，完成刀具的創(chuàng)建。如圖4-9所示。 圖4-8【創(chuàng)建刀具】 圖4-9設(shè)定刀具參數(shù) （3）重復(fù)上述刀具創(chuàng)建過程，創(chuàng)建刀具Z18的參數(shù)銑刀。設(shè)定直徑為38，刀尖角度120，長度200，刀刃長度100，刀刃2。如圖所示。再重復(fù)上述刀具創(chuàng)建過程，創(chuàng)建刀具D20的參數(shù)銑刀，以及B10BALL的設(shè)定。圖4-10，圖4-11所示。 圖4-10【創(chuàng)建刀具】 圖4-11設(shè)定刀具參數(shù) （4）依照上述方法對加工所需要的刀具都進行定義，如圖4-12所示。 圖4-12加工所需刀具 4.4.3設(shè)定加工方法 根據(jù)各個零件的個表面粗糙度的不同，所以采取的加共方法不同，所以只是列舉了幾個代表性的列子，進行（1）粗加工參數(shù)設(shè)定 單擊【操作導(dǎo)航器】工具欄上的“加工方法視圖” ，雙擊“操作導(dǎo)航器”中的“MILL-ROUGH”圖標(biāo)，在彈出的“銑削方法”對話框中輸入部件余量0.2，內(nèi)公差和外公差都輸入0.1，單擊確定，完成粗加工方法的設(shè)定。如圖4-13所示。 圖4-13粗加工方法參數(shù)設(shè)置（2）半精加工參數(shù)設(shè)定 雙擊“操作導(dǎo)航器”中的“MILL-SEMI-FINISH”圖標(biāo)，在彈出的“銑削方法”對話框中輸入部件余量0.08，內(nèi)公差和外公差都輸入0.03，單擊確定，完成半精加工方法的設(shè)定。如圖4-15所示。 圖4-15 半精加工方法參數(shù)設(shè)置 （3） 精加工參數(shù)設(shè)定 雙擊“操作導(dǎo)航器”中的“MILL-FINISH”圖標(biāo)，在彈出的“銑削方法”對話框中輸入部件余量0，內(nèi)公差和外公差都輸入0.003，單擊確定，完成精加工方法的設(shè)定。如圖4-16所示 圖4-16精加工方法參數(shù)設(shè)定4.4.4粗加工建立頂面和型腔的刀軌及仿真的生成。粗加工和精加工方式方法的設(shè)置基本相同，不同的是切削參數(shù)有所改變，與粗加工相比精加工主軸轉(zhuǎn)速較高，吃刀量較少，進給量也較少。 （1）單擊【創(chuàng)建程序】按鈕，彈出對話框，如圖4-17設(shè)置。 （2）單擊【創(chuàng)建操作】按鈕，彈出相應(yīng)的對話框，【確定】后，彈出型腔銑對話框，如圖4-18所示 圖4-17創(chuàng)建程序 圖4-18型腔銑對話框 （3）在型腔銑的界面上，單擊【切削層】圖 標(biāo)，進入設(shè)置切削層，如圖4-19所示。 圖4-19切削層 （4）單擊切削參數(shù)按鈕，在【策略】選項下，設(shè)置如圖4-20所示。余量選擇按鈕中設(shè)置1mm底部余量如圖，【確定】返回。 圖4-20【策略】（5）單擊非切削移動按鈕，如圖4-21所示設(shè)置。（6）單擊切削移動按鈕，如圖4-22所設(shè)置。 圖4-21非切削參數(shù)的設(shè)置 圖4-22切削參數(shù)的設(shè)置 （7）單擊【進給和速度】按鈕，設(shè)置主軸速度500r/min，進給率為400mm/r，點擊【確定】返回，如圖4-23。精加工的主軸轉(zhuǎn)速2500r/min,進給率1000mm/r。 （8）【生成刀軌】，并確認(rèn)刀軌，【確定】返回，如圖4-24所示。 圖4-23 進給速度參數(shù)的設(shè)置 圖4-24刀軌的生成（9）單擊“型腔銑”對話框中“操作”的“確定”按鈕，選擇“2D動態(tài)”，單擊播放，即可進行粗加工仿真演示，如4-25圖。 圖4-24刀路生成 圖4-25粗加工仿真演示（加工結(jié)果）4.4.5半精加工 建立頂面和型腔的刀軌及仿真的生成。此零件加工出來，較為嚴(yán)格，必須經(jīng)過粗加工之后，才可以進行半精加工，根據(jù)下面提示，會有半精加工的參數(shù)設(shè)置。 （1）單擊【創(chuàng)建工序】按鈕，彈出對話框，如圖4-26設(shè)置。 （2）單擊【創(chuàng)建工序】按鈕，彈出相應(yīng)的對話框，【確定】后，彈出型腔銑對話框，如圖4-27所示。 圖4-26創(chuàng)建程序?qū)υ捒?圖4-27型腔銑對話框 （3）單擊非切削移動按鈕，如圖4-28所示設(shè)置；單擊切削移動按鈕，如圖4-29所設(shè)置 圖4-28切削移動的設(shè)置 圖4-29非切削移的設(shè)置 （4）單擊【進給和速度】按鈕，設(shè)置主軸速度為1000r/min，進給率為800mm/r，點擊【確定】返回，如圖4-30。（5）【生成刀軌】，并確認(rèn)刀軌，【確定】返回，如圖4-31所示。 圖4-30進給速度參數(shù)的設(shè)置 圖4-31刀軌的生成（5）單擊“型腔銑”對話框中“操作”的“確定”按鈕，選擇“2D動態(tài)”，單擊播放，即可進行粗加工仿真演示，如4-32圖。 圖4-32粗加工仿真演示（加工結(jié)果）4.4.6精加工 建立頂面和型腔的刀軌及仿真的生成。因為加工方法相似，在正面其它面的粗精加工就不一一說明，各參數(shù)的設(shè)置可以進入UG應(yīng)經(jīng)建好的數(shù)模進行查詢。如圖4-30為正面的所有刀軌。 （1）單擊【創(chuàng)建工序】按鈕，彈出對話框，如圖4-33設(shè)置。 （2）單擊【創(chuàng)建工序】按鈕，彈出相應(yīng)的對話框，【確定】后，彈出型腔銑對話框，如圖4-34所示。 圖4-33 精加工創(chuàng)建操作的設(shè)置圖4-34精加工型腔銑 （3）在型腔銑的界面上，單擊【切削層】圖標(biāo)，進入設(shè)置切削層，如圖4-35所示。設(shè)置每刀切深0.2mm。圖4-35切削層 （4）單擊非切削移動按鈕，如圖4-36所示設(shè)置。在非切削移動設(shè)置進刀、退刀參數(shù)。 （5）單擊切削移動按鈕，設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速為2500r/min，進給率1000mm/r。如 圖所示。 圖4-36非切削參數(shù)的設(shè)置 圖4-37切削參數(shù)的設(shè)置 （6）單擊“型腔銑”對話框中“操作”的“生成”按鈕，即可生成精加工刀具軌跡，如圖4-38所示。 圖4-38精加工軌跡圖 （7）單擊“型腔銑”對話框中“操作”的“確定”按鈕，選擇“2D動態(tài)”，單擊播放，即可進行精加工仿真演示，如圖4-39。 圖4-39 精加工仿真演示（加工結(jié)果） （8）因為加工方法相似，在其它的位置加工就不一一說明，各參數(shù)的設(shè)置可以進入UG應(yīng)經(jīng)建好的數(shù)模進行查詢。如圖4-40為正面的所有刀軌，圖4-41為刀軌導(dǎo)航器，其中為正面所建立的所有刀路程序?？梢栽凇敬_認(rèn)刀軌】中進行仿真，最后的效果如圖4-42所示。 圖4-40所有刀軌 4-41刀路程序 圖4-42正面刀路模擬圖4.4.7小結(jié) 通過對長桁接頭的加工仿真，我系統(tǒng)學(xué)習(xí)了如何對數(shù)模進行毛坯的建立，加深了對UG軟件進行刀軌建立的操作和各項參數(shù)的設(shè)定。雖然曾系統(tǒng)學(xué)習(xí)過該軟件，但是并沒有實際的完成過完整的加工仿真過程。所以在操作過程中，使用的命令不夠熟練，不能高效的完成任務(wù)。由于在工藝知識上的欠缺，不能準(zhǔn)確的快速的完成各參數(shù)的設(shè)定。通過此次加工仿真，我也發(fā)現(xiàn)了許多自己在UG軟件使用方面的不足和工藝知識上的欠缺，例如，在軟件操作上的不規(guī)范，軟件操作也還不