基于UG自動編程型腔類零件加工的設(shè)計.doc

桂林理工大學(xué)南寧分校畢業(yè)論文論文題目：_ 基于UG自動編程型腔類零件加工的設(shè)計 系名稱：機械與控制工程系 專業(yè)名稱：_ 數(shù)控技術(shù)_ _學(xué) 號：_ 5131967134_ _學(xué)生姓名：_ ？ _指導(dǎo)教師：_ _ _提交日期：_2015年11月26日摘 要本次畢業(yè)設(shè)計論文主要是基于UG軟件自動編程，并針對模具零件的數(shù)控銑削加工設(shè)計。本畢業(yè)設(shè)計運用UG軟件根據(jù)圖紙的尺寸要求制出零件的實體三維造型，并對零件進行圖形分析及工藝分析，確定加工方法及所需的加工刀具等，確定好工序，然后運用UG軟件對零件進行編程處理，并模擬出刀軌，進行對比發(fā)現(xiàn)需要改進的地方，并及時優(yōu)化。最后通過后處理生成零件的加工程序，并在機床上進行實際加工。結(jié)果通過在機床上進行實際加工操作表明，所加工出的零件完全滿足圖紙的要求并利于實際生產(chǎn)。關(guān)鍵詞：UG；自動編程；軌跡仿真；刀軌；后處理；加工目 錄摘 要I第一章 緒論11.1課題的提出11.1.1 UG的現(xiàn)狀及發(fā)展11.2論文的主要內(nèi)容2第二章 型腔零件的實體造型32.1分析零件32.2零件的實體三維造型42.2.1建模4第三章 基于UG自動編程的型腔零件加工73.1 加工工藝分析83.2 零件加工的刀具及各參數(shù)分析83.3 創(chuàng)建UG加工工序93.3.1 設(shè)置加工環(huán)境93.3.2 設(shè)置加工方法103.3.3 定義加工坐標(biāo)系和安全平面113.3.4 定義幾何體123.3.5 創(chuàng)建刀具143.3.6 創(chuàng)建工序FM153.3.7 創(chuàng)建工序CM183.3.8 創(chuàng)建工序FC213.3.9 創(chuàng)建精加工工序CMC243.3.10 創(chuàng)建精加工工序FCC26第四章 后處理生成程序264.1 后處理284.2 生成程序29第五章 模擬仿真加工29第六章 總結(jié)30參考文獻31致 謝32第一章 緒論1.1課題的提出UG是Unigraphics的縮寫，是一個交互CAD/CAM(計算機輔助設(shè)計與計算機輔助制造)系統(tǒng)， UG CAM 被廣泛的應(yīng)用在航空航天、汽車制造、家用電器等各個領(lǐng)域。它功能強大，可以輕松實現(xiàn)各種復(fù)雜實體及造型的建構(gòu)。它在誕生之初主要基于工作站，但隨著PC硬件的發(fā)展和個人用戶的迅速增長，在PC上的應(yīng)用取得了迅猛的增長，已經(jīng)成為模具行業(yè)三維設(shè)計的一個主流應(yīng)用。本次所選課題是以模具零件為原形，進行設(shè)計、加工和編程。通過實例來加強對UG軟件的掌握?？梢愿有蜗蟮捏w現(xiàn)UG軟件在設(shè)計、編程方面的強大功能。1.1.1 UG的現(xiàn)狀及發(fā)展自從UG出現(xiàn)以后，在航空航天、汽車、通用機械、工業(yè)設(shè)備、醫(yī)療器械以及其它高科技應(yīng)用領(lǐng)域的機械設(shè)計和模具加工自動化的市場上得到了廣泛的應(yīng)用。多年來，UGS一直在支持美國通用汽車公司實施目前全球最大的虛擬產(chǎn)品開發(fā)項目，同時Unigraphics也是日本著名汽車零部件制造商DENSO公司的計算機應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，并在全球汽車行業(yè)得到了很大的應(yīng)用，如Navistar、底特律柴油機廠、Winnebago和RobertBoschAG等。另外，UG軟件在航空領(lǐng)域也有很好的表現(xiàn)：在美國的航空業(yè)，安裝了超過10,000套UG軟件；在俄羅斯航空業(yè)，UG軟件具有90%以上的市場；在北美汽輪機市場，UG軟件占80%。UGS在噴氣發(fā)動機行業(yè)也占有領(lǐng)先地位，擁有如Pratt&Whitney和GE噴氣發(fā)動機公司這樣的知名客戶。航空業(yè)的其它客戶還有：B/E航空公司、波音公司、以色列飛機公司、英國航空公司、NorthropGrumman、伊爾飛機和Antonov。同時，UGS公司的產(chǎn)品同時還遍布通用機械、醫(yī)療器械、電子、高技術(shù)以及日用消費品等行業(yè)，如：3M、Will-Pemco、Biomet、Zimmer、飛利浦公司、吉列公司、Timex、Eureka和ArcticCat等。進入中國以后，其在中國的業(yè)務(wù)有了很大的發(fā)展，中國已成為其遠東區(qū)業(yè)務(wù)增長最快的國家。1.2論文的主要內(nèi)容1、對零件圖形進行分析2、零件圖形的三維實體造型3、加工工藝分析4、零件加工的刀具及各參數(shù)分析5、用UG進行自動編程模擬仿真加工論文應(yīng)用了三維建模、加工工藝分析、UG自動編程及仿真加工等內(nèi)容。第二章 型腔零件的實體造型2.1分析零件通過圖形分析可知：（1） 零件涉及曲面、鉆孔等造型方法（2） 零件可通過建立草圖、拉伸、鏡像、陣列、布爾運算等常用命令進行造型2.2零件的實體三維造型2.2.1建模（1）打開UG8.5，新建建模文件“_model1.prt”（2）點擊 新建草圖1，繪制105*105的正方形（如圖2-1） 圖2-1（3） 將草圖1拉伸高度為13的立方體（如圖2-2） 圖2-2（4） 在立方體表面建立草圖2，繪制圖形（如圖2-3） 圖2-3（5）拉伸草圖2，距離為6（如圖2-4） 圖2-4 （6）使用 孔命令在中間創(chuàng)建孔（如圖2-5）圖2-5（7）在XZ平面創(chuàng)建草圖3，繪制圖形（如圖2-6）圖2-6（8）使用回轉(zhuǎn)命令，選擇草圖3、選擇布爾運算中的求差（如圖2-7） 圖2-7第三章 基于UG自動編程的型腔零件加工3.1 加工工藝分析（1）為了保證加工精度，所以在三軸數(shù)控銑床上一次裝夾完成，采用四邊分中進行對刀。（2）該零件包括曲面、孔、型腔等結(jié)構(gòu)，形狀比較復(fù)雜，但是工序相對容易，表面質(zhì)量和精度要求不高，所以綜合考慮，工序安排比較關(guān)鍵。（3）為了保證加工精度和表面質(zhì)量，分析采用一次裝夾加工完成，按照先主后次、先近后遠、先里后外、先粗加工后精加工的原則依次劃分工序加工 （4）選擇105mm*105mm*20mm的方型毛坯料，材質(zhì)為45#鋼。（5）在加工時先加工外輪廓和孔，最后加工曲面。3.2 零件加工的刀具及各參數(shù)分析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，ap就等于加工余量，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。 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。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。主要根據(jù)允許的切削速度Vc(m/min)選取：n= 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，確定了零件的加工順序、刀具規(guī)格和必要的參數(shù)，如表表3.1 加工操作順序和刀具規(guī)格 工序名稱加工名稱加工 類型刀具名稱刀具直徑轉(zhuǎn)角半徑主軸速度進給速度步長深度FM平面平面銑D16165002001CM開粗型腔銑D885002001FC曲面粗銑固定輪廓銑R5555002001CMC側(cè)壁精銑型腔銑D8808005002FCC曲面精銑固定輪廓銑R5558005000.33.3 創(chuàng)建UG加工工序3.3.1 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3-1設(shè)置加工環(huán)境。圖3-13.3.2 設(shè)置加工方法進入加工方法視圖（如圖3-2），將MILL_ROUGH設(shè)置為0.5 其余都設(shè)置為0。（如圖3-3） 圖3-2 圖3-33.3.3 定義加工坐標(biāo)系和安全平面（1）單擊幾何視圖圖標(biāo)，進入幾何視圖（如圖3-4） 圖3-4 （2）雙擊MCS_MILL然后將坐標(biāo)系移動至工件表面。（如圖3-5） 圖3-5（3）點擊自動平面，切換成平面，選擇工件頂面，輸入30。（如圖3-6） 圖3-63.3.4 定義幾何體（1）雙擊WORKPIECE，彈出工件對話框（如圖3-7） 圖3-7（2）點擊 ，選擇三維圖形點擊確認。（如圖3-8） 圖3-8（3）點擊 ，選擇包容塊，然后在ZM+內(nèi)輸入1，點擊確定。（如圖3-9） 圖3-9 3.3.5 創(chuàng)建刀具單擊創(chuàng)建刀具，彈出刀具選項框，選擇刀具點擊確認，之后彈出刀具參數(shù)框，設(shè)置后點擊確定。（如圖3-10、3-11）重復(fù)上述步驟，分別創(chuàng)建D16、D8的平銑刀和D5R5的球頭刀。 圖3-10 圖3-11 3.3.6 創(chuàng)建工序FM點擊創(chuàng)建工序圖標(biāo)，彈出對話框選擇mill_planar點擊第三個面銑圖標(biāo)，設(shè)置（如圖3-12）所示，點擊確定彈出對話框。（如圖3-13） 圖3-12 圖3-13點擊選擇工件表面，方法選擇METHOD，切削模式選擇往復(fù)，每刀深度設(shè)置為1。點擊設(shè)置切削參數(shù)（如圖3-14）點擊確定。 圖3-14 設(shè)置好以上參數(shù)后點擊設(shè)置移動切削（如圖3-15）之后點擊確定。點擊設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速和切削用量（如圖3-16）點擊確定。 圖3-15 圖3-16點擊圖3-13中的生成刀具軌跡（如圖3-17），點擊圖3-13中的 可以進入加工仿真界面（如圖3-18）點擊確定完成工序的創(chuàng)建。圖3-17 圖3-18 3.3.7 創(chuàng)建工序CM點擊創(chuàng)建工序圖標(biāo)選擇millc_cintour然后點第一個型腔銑圖標(biāo)刀具選擇D8，方法選擇MILL_ROUGH（如圖3-19點擊確定。之后設(shè)置切削模式和每刀深度（如圖3-20）。 圖3-19 圖3-20 點擊設(shè)置切削參數(shù)里的空間范圍:處理中的工件選擇使用3D(如圖3-21) 圖3-21點擊設(shè)置非移動切削(如圖3-22) 圖3-22 點擊設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速和切削用量（如圖3-23）點擊確定，最后點擊生成刀具軌跡點擊確定完成工序的創(chuàng)建。 圖3-233.3.8 創(chuàng)建工序FC點擊創(chuàng)建工序圖標(biāo)選擇固定輪廓銑圖標(biāo)，刀具選擇R5方法選擇MILL_ROUGH(如圖3-24)點擊確定進入對話框如圖（3-25） 圖3-24 圖3-25 點擊選擇曲面（如圖3-26）點擊確定。驅(qū)動方法選擇區(qū)域銑削，點擊 設(shè)置驅(qū)動方法參數(shù)（如圖3-27） 圖3-26 圖3-27點擊設(shè)置切削參數(shù)里的空間范圍:處理中的工件選擇使用3D(如圖3-27)點擊確定，點擊設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速和切削用量（如圖3-28）點擊確定，最后點擊圖3-25中的生成刀具軌跡點擊確定完成工序的創(chuàng)建。 圖3-27 圖3-28 3.3.9 創(chuàng)建精加工工序CMC點擊幾何視圖里的工序CAVITY_MILL進行復(fù)制在他下面粘貼（如圖3-29） 圖3-29 然再點擊粘貼的CAVITY_MILL_COPY彈出對話框(如圖3-30)刀軌設(shè)置里的方法改成MILL_FINISH，切削模式改成輪廓加工，每刀最大深度為2(如圖3-30) 圖3-30 點擊修改主軸轉(zhuǎn)速和切削用量（如圖3-31）點擊確定，最后點擊圖3-30中的生成刀具軌跡點擊確定完成工 圖3-313.3.10 創(chuàng)建精加工工序FCC點擊幾何視圖里的工序FIXED_CONTOUR進行復(fù)制在他下面粘貼（如圖3-33） 圖3-33然后再點擊粘貼的FIXED_CONTOUR_COPY彈出對話框(如圖3-34)，刀軌設(shè)置里的方法改成MILL_FINISH 圖3-34然后點擊 修改驅(qū)動方法參數(shù)（如圖3-35）點擊 修改主軸轉(zhuǎn)速和切削用量（如圖3-36）點擊確定，最后點擊圖3-34中的生成刀具軌跡點擊確定完成工序的創(chuàng)建。 圖3-35 圖3-36第四章 后處理生成程序4.1 后處理依次在工序上右鍵，選擇后處理（如圖4-1）彈出對話框，在其中選擇后處理文件，（如圖4-2）。這里選擇已經(jīng)編輯設(shè)置好的WIRE_EDM_4_ AXIS系統(tǒng)后處理文件，指定存放位置，確認輸出，生成G代碼，至此，加工完成。（如圖4-2）。 圖4-1 圖4-24.2 生成程序由于程序太多在此只截取部分程序（如圖4-3） 圖4-3第五章 模擬仿真加工圖5-1為模擬仿真加工出的工件 圖5-1第六章 總結(jié)通過對型腔類零件的設(shè)計與加工研究，我對大學(xué)中所學(xué)習(xí)的專業(yè)課有了一個框架式的回憶，尤其對數(shù)控加工與工藝設(shè)計方面有了一定的掌握。同時對于UG軟件的加工與建模模塊有了一定的熟悉，認識到當(dāng)前的數(shù)控加工編程更加傾向于計算機輔助制造的方向發(fā)展，正是通過該課題的研究，體會到了CAM技術(shù)的靈活性與效率性。使用UG軟件進行數(shù)控編程時，首先要記住UG數(shù)控編程的操作流程；對于型腔銑削加工難點是操作參數(shù)中幾何體和切削層的設(shè)定操作幾何體時，要根據(jù)零件的幾何形狀選擇必需設(shè)定的幾何體進行切削區(qū)域的定義；設(shè)定切削層時，要與操作幾何體相結(jié)合，根據(jù)零部件的幾何形狀設(shè)置內(nèi)容要前后一致，有些參數(shù)可以采用系統(tǒng)自動生成的默認值。用UG軟件能夠快速地進行零件的實體建模，模擬零件的加工，代替人完成復(fù)雜的坐標(biāo)計算和編程工作；它可以解決許多手工編程無法完成的零件編程；通過模擬加工，可以優(yōu)化加工軌跡，縮短了產(chǎn)品設(shè)計和制造周期，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。參考文獻1 張安鵬. 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