基于UG的數(shù)控車(chē)床編程方法的研究

1、科研訓(xùn)練開(kāi)題報(bào)告 題 目：基于UG的數(shù)控車(chē)床編程方法的研究 學(xué) 院：機(jī)械學(xué)院 班 級(jí)：機(jī)制07-4 學(xué)生姓名：王永凱（200710101078） 指導(dǎo)老師：秦建國(guó)二零一零年十二月1. 選題目的和意義數(shù)控加工編程是目前CADCAPPCAM系統(tǒng)中最能明顯發(fā)揮效益的環(huán)節(jié)之一，其核心工作是生成刀具軌跡，然后將其離散成刀位點(diǎn)，經(jīng)后置處理產(chǎn)生數(shù)控加工程序。它在實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)加工自動(dòng)化、提高加工精度和加工質(zhì)量、縮短產(chǎn)品研制周期等方面發(fā)揮著重要作用。作為高端的CADCAMCAE軟件，Unigraphics(UG)軟件各大功能高度集成。UG CAM是UG的計(jì)算機(jī)輔助制造模塊，與UG的CAD模塊緊密地集成在一起，可以為

2、數(shù)控銑、數(shù)控車(chē)、數(shù)控電火花線切割機(jī)編程。通過(guò)對(duì)UG CAM數(shù)控編程方法的研究，能夠縮短數(shù)控編程所需時(shí)間，減少加工參數(shù)設(shè)置，突出加工工藝路線，降低數(shù)控編程過(guò)程中人為的錯(cuò)誤或遺漏的設(shè)置給編程帶來(lái)的不利影響。同時(shí)，對(duì)UG數(shù)控編程及加工自動(dòng)化的研究與開(kāi)發(fā)有利于不熟悉數(shù)控加工編程的操作者在缺乏數(shù)控編程經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)機(jī)加工知識(shí)的情況下，在短時(shí)間內(nèi)編制出基本符合加工工藝的數(shù)控加工程序，利于他們了解UG CAM的基本過(guò)程，更快地掌握CAM的應(yīng)用。2.課題來(lái)源:老師課題項(xiàng)目3.數(shù)控加工編程的技術(shù)關(guān)鍵及其研究現(xiàn)狀數(shù)控編程的核心工作是生成刀具軌跡，然后將其離散成刀位點(diǎn)，經(jīng)后置處理產(chǎn)生數(shù)控加工程序。下面就目前刀具軌跡產(chǎn)生

3、方法作一些介紹。 3.1基于點(diǎn)、線、面和體的NC刀軌生成方法CAD技術(shù)從二維繪圖起步，經(jīng)歷了三維線框、曲面和實(shí)體造型發(fā)展階段，一直到現(xiàn)在的參數(shù)化特征造型。在二維繪圖與三維線框階段，數(shù)控加工主要以點(diǎn)、線為驅(qū)動(dòng)對(duì)象，如孔加工、輪廓加工、平面區(qū)域加工等。這種加工要求操作人員的水平較高，交互復(fù)雜。在曲面和實(shí)體造型發(fā)展階段，出現(xiàn)了基于實(shí)體的加工。實(shí)體加工的加工對(duì)象是一個(gè)實(shí)體，它由一些基本體素經(jīng)集合運(yùn)算(并、交、差運(yùn)算)而得。實(shí)體加工不僅可用于零件的粗加工和半精加工，大面積切削掉余量，提高加工效率，而且可用于基于特征的數(shù)控編程系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)，是特征加工的基礎(chǔ)。實(shí)體加工一般有實(shí)體輪廓加工和實(shí)體區(qū)域加工兩種

4、。實(shí)體加工的實(shí)現(xiàn)方法為層切法(SLICE)，即用一組水平面去切被加工實(shí)體，然后對(duì)得到的交線產(chǎn)生等距線作為走刀軌跡。3.2基于特征的NC刀軌生成方法 參數(shù)化特征造型已有了一定的發(fā)展時(shí)期，但基于特征的刀具軌跡生成方法的研究才剛剛開(kāi)始。特征加工使數(shù)控編程人員不再對(duì)那些低層次的幾何信息(如點(diǎn)、線、面、實(shí)體)進(jìn)行操作，而轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯訉?duì)符合工程技術(shù)人員習(xí)慣的特征進(jìn)行數(shù)控編程，大大提高了編程效率。4.基于UG的數(shù)控車(chē)編程方法4.1手工編程4.1.1概念手工編程指由人工來(lái)完成數(shù)控編程中各個(gè)階段的工作，如圖1所示。一般對(duì)幾何形狀不太復(fù)雜的零件（平面輪廓類型），所需的加工程序短，計(jì)算比較簡(jiǎn)單，用手工編程比較合適。修

5、 改加 工 程 序程 序 樣 稿編 程 人 員工 藝 規(guī) 程夾具表機(jī)床表刀具表圖 樣工 藝 人 員圖1手工編程4.1.2特點(diǎn)但手工編程方法的特點(diǎn)是耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，無(wú)法勝任復(fù)雜形狀零件的編程。據(jù)國(guó)外資料統(tǒng)計(jì)，當(dāng)采用手工編程時(shí)，一段程序的編寫(xiě)時(shí)間與其在機(jī)床上運(yùn)行加工的實(shí)際時(shí)間之比平均約為30:1，而數(shù)控機(jī)床不能開(kāi)動(dòng)的原因中有20%-30%是由于程序編寫(xiě)困難，編寫(xiě)時(shí)間較長(zhǎng)。4.2計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程 4.2.1概念 機(jī)算機(jī)自動(dòng)編程是指編程過(guò)程中，除了分析零件圖樣和制定工藝方案由人工進(jìn)行外，其余均由計(jì)算機(jī)輔助完成。 4.2.2特點(diǎn) 采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程時(shí)，數(shù)學(xué)處理、編寫(xiě)程序、校驗(yàn)程序等工作由計(jì)算機(jī)

6、自動(dòng)完成的，由于計(jì)算機(jī)可自動(dòng)繪制出刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡，所以編程人員可及時(shí)檢查程序是否正確，及時(shí)修改，以獲得正確的程序。又由計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程代替程序編制人員完成了繁瑣的數(shù)值計(jì)算，可提高編程效率幾十乃至于上百倍，因此解決了手工編程無(wú)法解決的許多復(fù)雜零件的編程難題。因而，自動(dòng)編程的特點(diǎn)就在于編程工作效率高，可解決復(fù)雜形狀零件的編程難題。 4.2.3分類根據(jù)輸入方式的不同，可將自動(dòng)編積分為：（1）圖形數(shù)控自動(dòng)編程:圖形數(shù)控自動(dòng)編程是指將零件的圖形信息直接輸入計(jì)算機(jī)，通過(guò)自動(dòng)編程軟件的 處理，得到數(shù)控加工程序。目前，圖形數(shù)控編程是使用最為廣泛的自動(dòng)編程方式。（2）語(yǔ)言數(shù)控自動(dòng)編程:語(yǔ)言數(shù)控自動(dòng)編程是指將加工

7、零件的幾何尺寸、工藝要求、切削參數(shù)及輔助信息等數(shù)控語(yǔ)言編寫(xiě)成原程序后，出入計(jì)算機(jī)中，再由計(jì)算機(jī)進(jìn)一步處理得到零件加工程序。（3）語(yǔ)音數(shù)控自動(dòng)編程：語(yǔ)音數(shù)控自動(dòng)編程是采用語(yǔ)音識(shí)別器，將編程人員發(fā)出的加工指令轉(zhuǎn)變?yōu)榧庸こ绦颉?.2.4步驟：UG-CAM提供了兩軸到五軸的數(shù)控加工功能，型腔CAD模型在UG中設(shè)計(jì)完成以后，可按著刀具設(shè)置、輸入讓刀參數(shù)、選擇切削方法、指定切削余量、控制加工步距、選擇進(jìn)刀和退刀方式、生成刀位軌跡文件CLSF及生成數(shù)控加工NC代碼八個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)加工規(guī)劃，產(chǎn)生刀軌文件及相應(yīng)數(shù)控代碼。5.提高編程質(zhì)量和效率的方法研究5.1突出數(shù)控加工編程步驟UG CAM模塊雖然功能強(qiáng)大，但其傳統(tǒng)

8、編程過(guò)程是一個(gè)模糊的過(guò)程，表現(xiàn)出了非常大的靈活性。大部分加工參數(shù)的設(shè)置可以按不同的順序來(lái)進(jìn)行，用戶不能明顯地體會(huì)到數(shù)控編程的具體過(guò)程，不益建立對(duì)UG CAM數(shù)控編程過(guò)程的感性上的認(rèn)識(shí)。因此，應(yīng)在數(shù)控加工編程原理的基礎(chǔ)上，先對(duì)UG CAM傳統(tǒng)數(shù)控編程步驟進(jìn)行定義，再對(duì)UG CAM銑削加工的數(shù)控編程過(guò)程進(jìn)行統(tǒng)一。5.2優(yōu)化加工參數(shù)布置UG-CAM銑削加工數(shù)控編程的參數(shù)設(shè)置是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，因此，在對(duì)UG CAM加工編程研究的基礎(chǔ)上，應(yīng)按加工參數(shù)的性質(zhì)，對(duì)加工參數(shù)設(shè)置進(jìn)行優(yōu)化布置，加工參數(shù)優(yōu)化將創(chuàng)建加工操作的必要參數(shù)布置在了主界面，將其他參數(shù)設(shè)置布置在了彈出界面，調(diào)用UGOpcn API函數(shù)讀取這些

9、加工參數(shù)，突出顯示了該創(chuàng)建該加工操作時(shí)主界面參數(shù)的重要性和必要性。這些加大參數(shù)都直接影響到加工路徑的生成。5.3建立UG編程模板以UG的加工編程操作和UG的編程管理為主線，用建立數(shù)控編程樣板文件的方式，把數(shù)控加工編程規(guī)范，建立相應(yīng)UG編程模板文件。（1）編程歸類：根據(jù)加工形狀和特點(diǎn)，大致分了象型面加工、輪廓加工、孔加工等程序類型。 （2）刀具制作：把常用的刀(象球頭刀、端銑刀等)按規(guī)范的要求進(jìn)行制定，并在進(jìn)入U(xiǎn)G_manufacturing 加工模塊能自動(dòng)建立好。 （3）加工對(duì)象選擇：主要是對(duì)選擇的加工坐標(biāo)系和加工幾何體按規(guī)范要求理順好關(guān)系、簡(jiǎn)化界面，以達(dá)到減少失誤、操作方便的目的。 （4）加

10、工方式：根據(jù)我廠的數(shù)控加工工藝及編程規(guī)范要求，定義了泡塑加工、粗加工、半精加工、精加工四種加工方式。 （5）加工編程操作：針對(duì)不同材料、不同特征、不同毛坯來(lái)源的零件，把我廠經(jīng)常用到的加工編程方法進(jìn)行歸納分類，提前做在UG文件中，以便規(guī)范和指導(dǎo)編程。主要?dú)w納了六種數(shù)控編程加工方法：大余量去除加工、固定軸仿形加工、二維輪廓加工、可變軸仿形加工、三維輪廓加工和鉆鏜孔循環(huán)加工。6.研究計(jì)劃進(jìn)度進(jìn)度安排：第一階段（12月26-27日）：收集資料,閱讀相關(guān)文獻(xiàn),外出調(diào)研；第二階段（12月28日）：建立UG三維實(shí)體模型；第三階段（12月29-30日）：用UG-CAM模塊進(jìn)行試驗(yàn)研究。 第四階段（12月31日

11、）：整理研究?jī)?nèi)容，撰寫(xiě)論文。參 考 文 獻(xiàn)1 青春,李強(qiáng),其木格.基于UG的數(shù)控編程及加工過(guò)程仿真J.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造 .2007(8)2 Lan Fengchong，Chen Jiqing，Yu Xue et a1Springback simulation and analysis in U-typed sheet metal forming processesJournal ofPlasticity Engineering，20043 吳明友數(shù)控加工自動(dòng)編程UG NX詳解M北京：清華大學(xué)出版社，20084 李玉煒UG的CAM數(shù)控編程實(shí)例J工藝與裝備，2005,(6)5 劉鋒，周燕飛，冷晟基于

12、加工特征的UG快速編程技術(shù)J現(xiàn)代制造20056 項(xiàng)輝宇，李德軍，劉延俊等基于UG的數(shù)控加工的圖形化編程技術(shù)J濟(jì)南大學(xué)學(xué)報(bào).1999，(9)7 黃翔，李迎光數(shù)控編程理論、技術(shù)與應(yīng)用M北京：清華大學(xué)出版社，20068 周敏，鄧學(xué)雄，陳君梅UG二次開(kāi)發(fā)技術(shù)及其應(yīng)用J工程圖學(xué)學(xué)報(bào).2005,(4)9 胡道鐘CADCAM中的UG菜單生成技術(shù)J機(jī)械輔助設(shè)計(jì)與制造.1994,(8)10 吳明友數(shù)控加工自動(dòng)編程UG NX詳解M北京：清華大學(xué)出版社，200811 項(xiàng)輝宇，劉和山，張樹(shù)生等基于UG的圖形化數(shù)控編程及二次開(kāi)發(fā)技術(shù)的探討J山東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào).2000,(30)12 吳勤在UG系統(tǒng)中建立用戶自定義刀具庫(kù)J現(xiàn)代制造.2006，913 Unigraphics Solutions IncUG高級(jí)銑加工應(yīng)用培訓(xùn)教程M北京：清華大學(xué)出版社，200214 YGardaa，CMinich.Feature-based models for CADCAM and their limitsComputers in Industry1993