基于UG自動(dòng)編程型腔類零件加工的設(shè)計(jì).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(dòng)編程型腔類零件加工的設(shè)計(jì) 系名稱：機(jī)械與控制工程系 專業(yè)名稱：_ 數(shù)控技術(shù)_ _學(xué) 號(hào)：_ 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(jì)論文主要是基于UG軟件自動(dòng)編程，并針對(duì)模具零件的數(shù)控銑削加工設(shè)計(jì)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)運(yùn)用UG軟件根據(jù)圖紙的尺寸要求制出零件的實(shí)體三維造型，并對(duì)零件進(jìn)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(yùn)用UG軟件對(duì)零件進(jìn)行編程處理，并模擬出刀軌，進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)需要改進(jìn)的地方，并及時(shí)優(yōu)化。最后通過(guò)后處理生成零件的加工程序，并在機(jī)床上進(jìn)行實(shí)際加工。結(jié)果通過(guò)在機(jī)床上進(jìn)行實(shí)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(shí)際生產(chǎn)。關(guān)鍵詞：UG；自動(dòng)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(shí)體造型32.1分析零件32.2零件的實(shí)體三維造型42.2.1建模4第三章 基于UG自動(dòng)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(xiàn)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(gè)交互CAD/CAM(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)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(gè)領(lǐng)域。它功能強(qiáng)大，可以輕松實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜實(shí)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(gè)人用戶的迅速增長(zhǎng)，在PC上的應(yīng)用取得了迅猛的增長(zhǎng)，已經(jīng)成為模具行業(yè)三維設(shè)計(jì)的一個(gè)主流應(yīng)用。本次所選課題是以模具零件為原形，進(jìn)行設(shè)計(jì)、加工和編程。通過(guò)實(shí)例來(lái)加強(qiáng)對(duì)UG軟件的掌握。可以更加形象的體現(xiàn)UG軟件在設(shè)計(jì)、編程方面的強(qiáng)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(jī)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(jī)械設(shè)計(jì)和模具加工自動(dòng)化的市場(chǎng)上得到了廣泛的應(yīng)用。多年來(lái)，UGS一直在支持美國(guó)通用汽車公司實(shí)施目前全球最大的虛擬產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目，同時(shí)Unigraphics也是日本著名汽車零部件制造商DENSO公司的計(jì)算機(jī)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(jī)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(guó)的航空業(yè)，安裝了超過(guò)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(chǎng)；在北美汽輪機(jī)市場(chǎng)，UG軟件占80%。UGS在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)也占有領(lǐng)先地位，擁有如Pratt&Whitney和GE噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)公司、英國(guó)航空公司、NorthropGrumman、伊爾飛機(jī)和Antonov。同時(shí)，UGS公司的產(chǎn)品同時(shí)還遍布通用機(jī)械、醫(yī)療器械、電子、高技術(shù)以及日用消費(fèi)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(jìn)入中國(guó)以后，其在中國(guó)的業(yè)務(wù)有了很大的發(fā)展，中國(guó)已成為其遠(yuǎn)東區(qū)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)最快的國(guó)家。1.2論文的主要內(nèi)容1、對(duì)零件圖形進(jìn)行分析2、零件圖形的三維實(shí)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(jìn)行自動(dòng)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(dòng)編程及仿真加工等內(nèi)容。第二章 型腔零件的實(shí)體造型2.1分析零件通過(guò)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(guò)建立草圖、拉伸、鏡像、陣列、布爾運(yùn)算等常用命令進(jìn)行造型2.2零件的實(shí)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(diǎn)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(yùn)算中的求差（如圖2-7） 圖2-7第三章 基于UG自動(dòng)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(jìn)行對(duì)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(duì)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(yuǎn)、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(shí)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(shí)，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本；半精加工和精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書、切削用量手冊(cè)，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。具體要考慮以下幾個(gè)因素：切削深度ap。在機(jī)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(gè)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(jìn)行精加工。數(shù)控機(jī)床的精加工余量可略小于普通機(jī)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(jì)型數(shù)控機(jī)床的加工過(guò)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(gè)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(lái)選定。計(jì)算公式為：V=pnd/1000。數(shù)控機(jī)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(guò)程中對(duì)主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)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(jìn)給速度步長(zhǎng)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(xiàng)，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(jìn)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(jìn)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(dòng)至工件表面。（如圖3-5） 圖3-5（3）點(diǎn)擊自動(dòng)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(duì)話框（如圖3-7） 圖3-7（2）點(diǎn)擊 ，選擇三維圖形點(diǎn)擊確認(rèn)。（如圖3-8） 圖3-8（3）點(diǎn)擊 ，選擇包容塊，然后在ZM+內(nèi)輸入1，點(diǎn)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(xiàng)框，選擇刀具點(diǎn)擊確認(rèn)，之后彈出刀具參數(shù)框，設(shè)置后點(diǎn)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(diǎn)擊創(chuàng)建工序圖標(biāo)，彈出對(duì)話框選擇mill_planar點(diǎn)擊第三個(gè)面銑圖標(biāo)，設(shè)置（如圖3-12）所示，點(diǎn)擊確定彈出對(duì)話框。（如圖3-13） 圖3-12 圖3-13點(diǎn)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(diǎn)擊設(shè)置切削參數(shù)（如圖3-14）點(diǎn)擊確定。 圖3-14 設(shè)置好以上參數(shù)后點(diǎn)擊設(shè)置移動(dòng)切削（如圖3-15）之后點(diǎn)擊確定。點(diǎn)擊設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速和切削用量（如圖3-16）點(diǎn)擊確定。 圖3-15 圖3-16點(diǎn)擊圖3-13中的生成刀具軌跡（如圖3-17），點(diǎn)擊圖3-13中的 可以進(jìn)入加工仿真界面（如圖3-18）點(diǎn)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(diǎn)擊創(chuàng)建工序圖標(biāo)選擇millc_cintour然后點(diǎn)第一個(gè)型腔銑圖標(biāo)刀具選擇D8，方法選擇MILL_ROUGH（如圖3-19點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)擊設(shè)置非移動(dòng)切削(如圖3-22) 圖3-22 點(diǎn)擊設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速和切削用量（如圖3-23）點(diǎn)擊確定，最后點(diǎn)擊生成刀具軌跡點(diǎn)擊確定完成工序的創(chuàng)建。 圖3-233.3.8 創(chuàng)建工序FC點(diǎn)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(diǎn)擊確定進(jìn)入對(duì)話框如圖（3-25） 圖3-24 圖3-25 點(diǎn)擊選擇曲面（如圖3-26）點(diǎn)擊確定。驅(qū)動(dòng)方法選擇區(qū)域銑削，點(diǎn)擊 設(shè)置驅(qū)動(dòng)方法參數(shù)（如圖3-27） 圖3-26 圖3-27點(diǎn)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(diǎn)擊確定，點(diǎn)擊設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速和切削用量（如圖3-28）點(diǎn)擊確定，最后點(diǎn)擊圖3-25中的生成刀具軌跡點(diǎn)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(diǎn)擊幾何視圖里的工序CAVITY_MILL進(jìn)行復(fù)制在他下面粘貼（如圖3-29） 圖3-29 然再點(diǎn)擊粘貼的CAVITY_MILL_COPY彈出對(duì)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(diǎn)擊修改主軸轉(zhuǎn)速和切削用量（如圖3-31）點(diǎn)擊確定，最后點(diǎn)擊圖3-30中的生成刀具軌跡點(diǎn)擊確定完成工 圖3-313.3.10 創(chuàng)建精加工工序FCC點(diǎn)擊幾何視圖里的工序FIXED_CONTOUR進(jìn)行復(fù)制在他下面粘貼（如圖3-33） 圖3-33然后再點(diǎn)擊粘貼的FIXED_CONTOUR_COPY彈出對(duì)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(diǎn)擊 修改驅(qū)動(dòng)方法參數(shù)（如圖3-35）點(diǎn)擊 修改主軸轉(zhuǎn)速和切削用量（如圖3-36）點(diǎn)擊確定，最后點(diǎn)擊圖3-34中的生成刀具軌跡點(diǎn)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(duì)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(rèn)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(guò)對(duì)型腔類零件的設(shè)計(jì)與加工研究，我對(duì)大學(xué)中所學(xué)習(xí)的專業(yè)課有了一個(gè)框架式的回憶，尤其對(duì)數(shù)控加工與工藝設(shè)計(jì)方面有了一定的掌握。同時(shí)對(duì)于UG軟件的加工與建模模塊有了一定的熟悉，認(rèn)識(shí)到當(dāng)前的數(shù)控加工編程更加傾向于計(jì)算機(jī)輔助制造的方向發(fā)展，正是通過(guò)該課題的研究，體會(huì)到了CAM技術(shù)的靈活性與效率性。使用UG軟件進(jìn)行數(shù)控編程時(shí)，首先要記住UG數(shù)控編程的操作流程；對(duì)于型腔銑削加工難點(diǎn)是操作參數(shù)中幾何體和切削層的設(shè)定操作幾何體時(shí)，要根據(jù)零件的幾何形狀選擇必需設(shè)定的幾何體進(jìn)行切削區(qū)域的定義；設(shè)定切削層時(shí)，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(dòng)生成的默認(rèn)值。用UG軟件能夠快速地進(jìn)行零件的實(shí)體建模，模擬零件的加工，代替人完成復(fù)雜的坐標(biāo)計(jì)算和編程工作；它可以解決許多手工編程無(wú)法完成的零件編程；通過(guò)模擬加工，可以優(yōu)化加工軌跡，縮短了產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造周期，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。參考文獻(xiàn)1 張安鵬. 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