毕业设计（论文）-基于UG-NX5.0软件的CADCAM典型零件的造型与数控模拟加工(22页).doc

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1、-毕业设计（论文）-基于UG-NX5.0软件的CADCAM典型零件的造型与数控模拟加工-第 20 页基于UG NX5.0软件的CAD/CAM典型零件的造型与数控模拟加工【摘要】本课根据给定的二维图，使用UG NX5.0软件的建模模块完成了零件的三维造型设计，根据零件图的要求，制定数控加工工艺方案，使用UG的加工模块进行了数控模拟加工，通过后处理生成NC代码。【关键词】： UG 、三维造型、模拟加工目录引言2一、Mast1.1 Ug的概述3二、 UG的零件三维造型41 零件造型分析52.2 零件造型6三、零件的数控编程143.1 工艺方案分析143.1.1 刀具的选择143.1.2 切削用量的选

2、择143.2 基于ug编程加工过程143.3 后处理23总结25参考文献26谢辞27引言在学习了数控加工工艺与装备机械制造基础UG数控编程CAD/CAM应用技术数控机床及编程等课程后，为了将所学的知识应用于实际中，加深对知识的掌握程度，提升自身的实际工作能力，故选取基于UG的拨叉凹模的数控铣削加工的课题，综合所学知识，解决出现的问题，完成设计。本课题主要内容是数控铣削加工，包括了零件图的审查、工艺的设计、刀具和机床夹具的选择、切削用量的选择、UG的建模与编程、后处理等，通过一系列的作业操作，完成对零件的加工任务。通过此次课题，可以学习到很多加工和工艺方面的知识，为以后工作打下基础。一、Mast

3、1.1 Ug的概述市面上的CAM软件有：UG NX、Pro/NC、CATIA、CAD/CAM一体化的中望3D、cimatron、MasterCAM、SurfCAM、SPACE-E、CAMWORKS、WorkNC、TEBIS、HyperMILL、Powermill、Gibbs CAM、FEATURECAM、topsolid、solidcam、cimtron、vx、esprit、gibbscam、Edgecam、Artcam.等等数控除了在机床应用以外，还广泛地用于其它各种设备的控制，如冲压机、火焰或等离子弧切割、激光束加工、自动绘图仪、焊接机、装配机、检查机、自动编织机、电脑绣花和服装裁剪等，成

4、为各个相应行业CAM的基础。一个大规模的计算机辅助制造系统是一个计算机分级结构的网络，它由两级或三级计算机组成，中央计算机控制全局，提供经过处理的信息，主计算机管理某一方面的工作，并对下属的计算机工作站或微型计算机发布指令和进行监控，计算机工作站或微型计算机承担单一的工艺控制过程或管理工作。计算机辅助制造系统的组成可以分为硬件和软件两方面：硬件方面有数控机床、加工中心、输送装置、装卸装置、存储装置、检测装置、计算机等，软件方面有数据库、计算机辅助工艺过程设计、计算机辅助数控程序编制、计算机辅助工装设计、计算机辅助作业计划编制与调度、计算机辅助质量控制等。目前为止，计算机辅助制造（CAM，Com

5、puter Aided Manufacturing）有狭义和广义的两个概念。CAM的狭义概念指的是从产品设计到加工制造之间的一切生产准备活动，它包括CAPP、NC编程、工时定额的计算、生产计划的制订、资源需求计划的制订等。这是最初CAM系统的狭义概念。到今天，CAM的狭义概念甚至更进一步缩小为NC编程的同义词。CAPP已被作为一个专门的子系统，而工时定额的计算、生产计划的制订、资源需求计划的制订则划分给MRP/ERP系统来完成。CAM的广义概念包括的内容则多得多，除了上述CAM狭义定义所包含的所有内容外，它还包括制造活动中与物流有关的所有过程（加工、装配、检验、存贮、输送）的监视、控制和管理。

6、UG NX系列软件主要有以下特点： UG软件包含了众多适应不同需求的功能模块。 UG的设计十分精准，适用于任何尺寸和复杂产品的设计需求。UG远远超出了传统的CAD设计方法，它采用独特技术提高了机械设计效率、减少了时间及资源上的浪费。 具有统一的数据库，实现了CAD/CAM/CAE等模块之间的无缝数据交换。 采用复合建模技术，可实现实体建模、曲线建模、曲面建模等。 二维图功能强大，可方便地从三维实体模型直接生成符合标准二维工程图。提供了良好的应用开发工具，能通过高级高级语言接口，使UG的图形功能和高级语言的计算功能紧密接合，便于用户开发专用的CAD系统。具有良好的用户界面，绝大多数功能都可以通过

7、图标实现。CAM(computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造)：利用计算机来进行生产设备管理控制和操作的过程。它输入信息是零件的工艺路线和工序内容，输出信息是刀具加工时的运动轨迹(刀位文件)和数控程序。CAM (computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造)的核心是计算机数值控制(简称数控)，是将计算机应用于制造生产过程的过程或系统。1952年美国麻省理工学院首先研制成数控铣床。数控的特征是由编码在穿孔纸带上的程序指令来控制机床。此后发展了一系列的数控机床，包括称为“加工中心”的多功能机床，能从刀库中自动换刀和自动转换工作位置，能连续完

8、成锐、钻、饺、攻丝等多道计算机辅助制造发展工序，这些都是通过程序指令控制运作的，只要改变程序指令就可改变加工过程，数控的这种加工灵活性称之为“柔性”。加工程序的编制不但需要相当多的人工，而且容易出错，最早的CAM便是计算机辅助加工零件编程工作。麻省理工学院于1950年研究开发数控机床的加工零件编程语言APT，它是类似FORTRAN的高级语言。增强了几何定义、刀具运动等语句，应用APT使编写程序变得简单。这种计算机辅助编程是批处理的。CAM系统一般具有数据转换和过程自动化两方面的功能。CAM所涉及的范围，包括计算机数控，计算机辅助过程设计。市面上的CAM软件有：UG NX、Pro/NC、CATI

9、A、MasterCAM、SurfCAM、SPACE-E、CAMWORKS、WorkNC、TEBIS、HyperMILL、Powermill、Gibbs CAM、FEATURECAM、topsolid、solidcam、cimatron、vx、esprit、gibbscam、Edgecam.等等（二）、 UG的零件三维造型1 零件造型分析该零件由一个长为100宽80高18的长方体，零件由凸台和孔组成，还有一些凹槽。因此零件不复杂。.图2-1 零件图2.2 零件造型本零件可以采用先草绘图，在拉伸，在布尔运算，就可以完成零件了。（1）启动UG NX。（2）执行【文件】【新建】命令或者单击“标准工具栏

10、中的新建图标，弹出“新建文件”对话框。在文件名中输入”名字” ，单位选择“毫米”，单击【确定】按钮，进入Unigraphics界面。（3）执行【起始】【建模】命令或单击建模图标， 进入建模模块。（4）单击“成形特征”工具栏中的“草图”图标按钮，打勾确定即可。如图按照尺寸画出鼠标的底部草图。如图建立圆形草绘图，如图2-2所示，图2-2（5）以为基准平面，画出零件轮廓点击图标进入草图绘制环境,在出现的工具条中选择图标,再选择图标，建立近似于长方形草绘图 ，如图2-3所示图2-3（6）以零件上端部分为基准面依次画出草图，完成草图，图2-4（8）在接下来的操作中对绘制好的草图封闭曲线进行拉伸,得到工程

11、图纸中要求的高的底面凸台。具体操作为点击拉伸图标,弹出图拉伸对话框，选择所示的封闭曲线,在限制参数栏输入开始和结束的值,在布尔选择求和，点击应用按钮,完成拉伸操作,得到如图的图形，点击确定按钮，关闭拉伸对话框用同样的方法画出另一端的。如图2-7所示。图2-5绘制凸台的步骤与上面凸台基本相同,同样是先建立草图,按工程图纸要求绘制封闭曲线,然后对其进行拉伸。但要注意的是在绘制凸台之前,需要进行坐系的相应移动。具体操作为点击菜单,打开其下拉菜单,点击图标,再点击图标，以凸台的上表面对称中心作为原点如图所示。然后点击图标,进行草图绘制的相应操作,建立的封闭曲线,拉伸后得到的图形如图所示图2-6布尔运算

12、求差图2-7图2-8（9）单击“成形特征”工具栏中的“完成草图”图标按钮 ，完成草图绘制进入三位界面，单击“成形特征”工具栏中的“拉伸”按钮文件，系统弹出“拉伸”对话框，用鼠标左键选择要拉伸的线，在“限制”选择框中输入数据，如图1-2-1 所示，单击“确定”图标按钮，完成拉伸图2-93 零件的数控编程3.1 工艺方案分析由于此零件是方形，可以用平口钳装夹。在安装工件时，要注意工件安装，要放在钳口中间部位。安装台虎钳时，要对它的固定钳口找正，工件被加工部分要高出钳口，避免刀具与钳口发生干涉。1、粗铣零件凸台凹槽和顶面，选用12立铣刀（T01）2、精铣轮廓面凸台凹槽，选用8的立铣刀（T02）3、精

13、铣零件平面，选用8的立铣刀（T02）4、钻螺纹孔M10，选用10的麻花钻（T03）5、钻10孔，选用10的麻花钻（T03）3.1.1 刀具的选择1、选用12立铣刀（T01）2、选用8的立铣刀（T02）2、选用10的麻花钻（T02）3.1.2 切削用量的选择序号加工面刀具号刀具类型主轴转速r/min进给速度Mm/min1粗铣零件凸台凹槽和顶面T0112立铣刀7001002精铣轮廓面凸台凹槽T028立铣刀8001003精铣零件平面T028立铣刀12001004钻螺纹孔M10T0310麻花钻15001205钻10孔T0310麻花钻750803.2 基于ug编程加工过程进入“加工环境”，创建几何体（零

14、件边界）、毛坯（毛坯边界）、检查（需要进行加工面）和加工坐标系等项目，设置切削深度（切削深度参数），进给速度和进给量，非切削移动等，然后在零件模型上生成并显示全部层的刀具轨迹，并确认刀具轨迹。图3-11. 粗铣零件凸台凹槽和顶面选择工具栏上图标，进入对话框，在子类型中选择 ，在项中选择PROGRAM, 在项中选择WORKPIECE，在项中选择MILL_12 对画框，选择图标，再点击此图标下的选项，打开下对话框，选择凸台外型面，点击确定键就可完成的选择。选择图标，点击此图标下的选项，打开下对话框，选择毛坯的上表面后按确定键，完成的选择。选择图标，点击此图标下的选项，打开对话框，在一栏中选择，然后

15、选择加工凸台切削部分的下表面作为底面，按确定键后完成此项选择。 点击 进入 对话框，在 选择 ，点击确定键 在后选择跟随工件图标，点击，进入对话框，在类型中选择，在最大一栏中输5后按确定键,点击，进入对话框，点击一项，系统软件会根据提供的数据自动生成最佳主轴转速和进给速度。，最后单击 ，生成刀轨如图所示，按确定完成凸台的粗加工图3-2 参数列表图3-3 切削参数得设置图3-4 切削自动层的设置图3-5 进退刀的设置图3-6 最终刀轨图2. 精铣轮廓面凸台凹槽基于上次加工的残料加工。选择工具栏上 图标，进入 对话框，在子类型中选择，和精加工凸台一样进入，选择图标，再点击此图标下的选项，打开下对话

16、框，选择工件的下表面，点击确定键就可完成的选择，选择图标，点击此图标下的选项，打开下对话框，选择毛坯的上表面后按确定键，完成的选择。选择图标，点击此图标下的选项，打开对话框，在一栏中选择，然后选择工件下表面作为底面，按确定键后完成此项选择。在后选择跟随轮廓 图标，其它与精加工凸台的方法一样进行加工方法、切削深度、进/退刀、进给率等选择和参数的设定，最后在 对话框单击 图标，形成刀具轨迹，如图3-4所示，按确定键完成操作。图3-7 参数设定图3-8 切削层设定图3-9 进退刀的设定图3-10 最终刀路选择选择工具栏上图标，进入对话框，在子型中选择，在项中选择MELL_ROUGH,名称栏里输入CA

17、VITY_MILL_ROUGH，按确定进入 对话框 ，选择 图标，再点击此图标下的选项，打开下的 对话框，选择矩形腔体，点击确定完成 的选择。然后根据给定的粗加工切削用量、进给率进行设定。最后在 对话框单击 图形，形成刀具轨迹，如图所示，按确定键完成操作确认刀具轨迹后进入加工仿真，进入“刀轨可视化”对话框选择“2D动态”，系统开始动态模拟加工过程，图为加工模拟截图，加工完成后两次单击确定完成刀具轨迹的生成，结束加工仿真的操作3. 精铣零件平面在后选择跟随轮廓 图标，其它与精加工凸台的方法一样进行加工方法、切削深度、进/退刀、进给率等选择和参数的设定，最后在 对话框单击图标，形成刀具轨迹，如图3

18、-11所示，按确定键完成操作。图3-11图3-124. 钻2-M10螺纹孔（5. 钻10孔）依次设置参数，同理可得刀轨图：图3-13 刀轨图3.3 后处理无论是哪种CAM软件，其主要用途都是生成在机床上加工零件的刀具轨迹（简称刀轨）。一般来说，不能直接传输CAM软件内部产生的刀轨到机床上进行加工，因为各种类型的机床在物理结构和控制系统方面可能不同，由此而对NC程序中指令和格式的要求也可能不同。因此，刀轨数据必须经过处理以适应每种机床及其控制系统的特定要求。这种处理，在大多数CAM软件中叫做“后处理”。后处理的结果是使刀轨数据变成机床能够识别的刀轨数据，即NC代码。可见，后处理必须具备两个要素：

19、刀轨CAM内部产生的刀轨；后处理器是一个包含机床及其控制系统信息的处理程序。N0010 G40 G17 G90 G70N0020 G91 G28 Z0.0:0030 T00 M06N7670 G0 G90 X-2.0457 Y1.1811 S0 M03N7680 G43 Z.5906 H00N7690 G83 Z-.7874 R.5906 F9.8 Q0.0N7700 Y-1.1811N7710 G80N7720 M02总结通过这次设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动

20、手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次设计之后，一定把以前所学过的知识重新温。参考文献1（美）UnigraphicsSolutionInc，UGNX数控加工技术M.北京：清华大学出版社，2002.2贺斌、管殿柱,等.UGNX4.0三维机械设计实践教程M.北京：机械工业出版社，2008年.3张小红郑平主编.UGNX5.0数控加工实用教程M.北京：机械工业出版社，2009. 4乐兑谦主编金属切削刀具北京：机械工业出版社1992，125Machi

21、neToolsMN.chernor1984.6MachineToolMMetalworkingJohnL.Feirer1973.7HandbookofMachineToolsMManfred谢辞经过六个多月的准备工作，今天终于要完成毕业论文的谢辞了。毕业论文的完成标志着我们正式毕业、正式踏入社会的大门了。在论文完成之际，我首先向关心帮助和指导我的指导老师王卫芳表示衷心的感谢并致以崇高的敬意！老师，您辛苦了！在论文工作中，遇到了关于毕业设计论文的选题审题以及论文的编写问题，一直得到王老师的亲切关怀和悉心指导，使我找到了论文编写的前进方向，为我的论文的编写铺下了坚实的道路。王老师以其渊博的学识、严

22、谨的治学态度、求实的工作作风和她敏捷的思维给我留下了深刻的印象，我将终生难忘。再一次向她表示衷心的感谢，感谢他为学生营造的浓郁学术氛围，以及学习、生活上的无私帮助! 值此论文完成之际，谨向王老师致以最崇高的谢意!同时我还要感谢我的母校-苏州工业职业技术学院，是它给了我两年半的教育，让我在人生之路上多了一道指引线，接着我还要感谢我的班主任许戴铭老师，在大学的两年里，他帮助我解决许多的问题，让我少走了许多的弯路。最后我还要感谢我的爸爸妈妈，养育之恩，无以回报，你们永远的健康快乐是我最大的心愿。还有那些在我困难之际，给予我帮助的学长，同学，朋友们，在这里请接受我诚挚谢意。在这离别之际，我祝愿大家都有一个美好的人生。