基于UG產(chǎn)品設(shè)計-畢業(yè)設(shè)計.doc

畢 業(yè) 設(shè) 計課 題：UG在數(shù)控銑中的應用 系 部： 機 電 工 程 系 專 業(yè)： 模具設(shè)計與制造 姓 名： 班 級： 學 號： 指導老師： 開題日期：2010年10月12日完成日期：2010年12月2日湖南省婁底職業(yè)技術(shù)學院教務處印制前言Unigraphics(簡稱UG)是美國Unigraphics Solutions公司(簡稱UGS)的主導產(chǎn)品，是全球應用最普遍、最富競爭力的一流計算機輔助設(shè)計、輔助制造、輔助工程(CAD/CAM /CAE)一體化的三維參數(shù)化軟件系統(tǒng)之一，在全球擁有大量的用戶，廣泛應用于機械、航空、航天、汽車、造船、消費產(chǎn)品、醫(yī)療儀器、工具和電子等工業(yè)領(lǐng)域。 Unigraphics CAD/CAM/CAE系統(tǒng)提供了一個基于過程的產(chǎn)品設(shè)計環(huán)境，使產(chǎn)品開發(fā)從設(shè)計到加工真正實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無縫集成，從而優(yōu)化了企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計與制造。UG不僅具有強大的實體造型、曲面造型、虛擬裝配和產(chǎn)生工程通過其虛擬產(chǎn)品開發(fā)(VPD)的理念提供多級化的、集成的、企業(yè)級的包括軟件產(chǎn)品與服務在內(nèi)的完整的MCAD解決方案。其主要的CAD產(chǎn)品是UG，目前的最新版本是UGNX70。目 錄第一章 加工零件設(shè)計 1-1 創(chuàng)建實體草圖 1-2 拉伸特征.5第二章 產(chǎn)品分模.6 2-1 加載產(chǎn)品模型6 2-2 修改模具坐標.7 2-3 設(shè)置模具工件.7 2-4 曲面修改.8 2-5 創(chuàng)建分型線.8 2-6 創(chuàng)建分型面.8 2-7 驗正產(chǎn)品模型.9 2-8 檢查未定義型芯型腔區(qū)域10 2-9 創(chuàng)建型芯和型腔.11第三章 零件加工工藝分析123.1 零件材料的選擇. . .123.2 機床的選擇. . .123.3 裝夾方案的確定. . .123.4 數(shù)控銑床刀具的選擇. . .133.5 加工過程中切削用量的確定.14第四章 數(shù)控銑削加工184.1 型芯UG加工環(huán)境.184.2 創(chuàng)建程序.184.3 創(chuàng)建幾何體.194.4 指定毛坯.204.5 創(chuàng)建操作.214.6 生成刀具軌跡及可視化.264.7 后處理輸出文件并保存.274.8 型腔UG加工環(huán)境.294.9 創(chuàng)建幾何體.304.10 創(chuàng)建刀具.32 4.11 創(chuàng)建操作.334.12 刀軌設(shè)置及生成.344.13 后處理輸出文件并保存.35第五章 致謝38第六章 總結(jié)39 一加工零件設(shè)計1-1創(chuàng)建草圖1-2創(chuàng)建拉伸特征二分模2-1進入注塑模向?qū)ы椖砍跏蓟虞d產(chǎn)品模型2-2修改坐標 3設(shè)置模具工件默認設(shè)置4選擇曲面修改修改工件5創(chuàng)建分型線選擇自動搜索分型線的方法6創(chuàng)建分型面7.驗正產(chǎn)品模型8檢查是否有未定義型芯型腔區(qū)域加以指派9抽取區(qū)域和分型線默認設(shè)置10.創(chuàng)建型腔和型芯并保存三 . 零件加工工藝分析3.1 零件材料的選擇模具的的選擇應遵循以下原則：（1）、機械加工性能優(yōu)良，易切削，適用于深孔、窄縫等難加工和三維交復雜形面的雕刻加工。（2）、拋光性能優(yōu)良，沒有氣孔等內(nèi)部缺陷，顯微組織均勻且有一定的使用硬度。（3）、良好的表面腐蝕加工性，要求鋼材質(zhì)地細而均勻，適于花紋腐蝕加工，但對一些特殊的塑料，如聚乙烯要求鋼材具有抗腐蝕性。（4）、耐磨損有韌性，可以窄熱多變負荷的作用下長期工作。（5）、耐磨擦焊接性能好，具有焊接性，焊接后硬度不放發(fā)變化，且不開裂變形等。（6）、熱處理性能好，具有良好的淬透性和很少的變形，易于滲氮等便面處理。（7）、熱膨脹系數(shù)少，熱傳導效率高，防止變形，提高冷卻效果。（8）、性能價格比較合理，市場容易買到，供貨剘短。（9）、動定模材料選擇鋼材，要綜合考慮因素：a.外觀要求高的塑件選用鏡面鋼材料。b.形狀復雜，體積較大，選用易切削鋼。c.加工批量大（注塑件）尺寸精度高的選用優(yōu)質(zhì)模具鋼。d.客戶指定用鋼。 為了保證塑件外表面的光潔度，定模型芯的材料選擇s136（0.38%C, 13.6%Cr, 0.5%Mn, 0.3%V, 0.8%Si），硬度達52HRC，因為Cr含量高，可抗腐蝕，具有不銹作用，可以保證在大批量生產(chǎn)中塑件外表面的質(zhì)量。3.2 機床的選擇 機床：杭州銑床制造有限公司XK5325型立式銑床 工作臺面尺寸 250x1120 mm 工作行程 X軸 540 mm Y軸 250 mm z 軸 300 mm 主軸中心到立柱距離 400 主軸端面到工作臺面距離 123-635 主軸錐孔 ISO 40 7：24 3.3 裝夾方案的確定 1、定位基準的選擇 選擇定位基準時，應注意減少裝夾次數(shù)，盡量做到在一次安裝中能把零件上所有要加工的表面都加工出來。一般選擇零件上不需要數(shù)控銑削的平面或孔做定位基準。對薄板零件，選擇的定位基準應有利于提高工件的剛性，以減少切削變形。定位基準應盡量與設(shè)計基準重合，以減少定位誤差對尺寸精度的影響。 2、夾具的選擇 數(shù)控銑床可以加工形狀復雜的零件，但在數(shù)控銑床上的工件裝夾方法與普通銑床的工件裝夾方法一樣，所使用的夾具往往并不復雜，只要求有簡單的定位、夾緊機構(gòu)就可以了。但要將加工部位敞開，不能因裝夾工件而影響進給和切削加工。 3、必須注意的問題 （1） 工件的被加工表面必須充分暴露在外，夾緊元件與被加工表面間的距離要保持一定的安全距離。各夾緊元件應盡可能低，以防銑夾頭或主軸套筒與之在加工過程中相碰撞。 （2） 夾具安裝應保證工件的方位與工件坐標系一致，并且還要能協(xié)調(diào)零件定位面與數(shù)控銑 床之間保持一定的坐標聯(lián)系。 （3） 夾具的剛性和穩(wěn)定性要好，盡量不采用更換壓板（夾緊點）的設(shè)計，若必須更換時，要保證不破壞工件的定位。 4、夾具選用的原則 （1）在生產(chǎn)類型為批量較小或單件試制時，若零件復雜，應采用組合夾具，基零件結(jié)構(gòu)簡單時，可采用通用夾具。 （2） 在生產(chǎn)類型為批量或中批量生產(chǎn)時，一般用專用夾具，其定位效率較高，且穩(wěn)定可靠。 （3） 在生產(chǎn)批量較大時，可考慮采用多工位夾具、機動夾具。綜上所述要求，此設(shè)計選用銑床用平口虎鉗。型號： Q12200 原型號： QH2003.4 數(shù)控銑床刀具的選擇刀具選擇時應根據(jù)機床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其他相關(guān)因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調(diào)整方便、剛性好，耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。合理選用切削刀具也是數(shù)箜加工工藝中的重要內(nèi)容之一。銑削加工刀具選用：1、 鑲裝不重磨可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片的銑刀主要用于銑削平面，精銑時銑刀直徑選小一些，精銑時銑刀直徑選大一些，當加工余量大且余量不均勻時，刀具直徑先小一些，否則會造成因接刀刀痕過深而影響工件的加工質(zhì)量。2、 對立體曲面或變斜角輪廓外形工件加工時，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、鼓形銑刀、錐形銑刀、盤形銑刀。3、 高速鋼立銑刀多用于加工凸臺和凹槽。如果加工余量較小，表面粗造度要求較高時，可選用鑲立方氮化硼刀片或鑲陶瓷刀片的端面銑刀。4、 毛坯表面或孔的粗加工，可選用鑲硬質(zhì)合金的玉米銑刀進行強力切削。5、 加工精度要求較的凹槽，可選用直徑比槽寬小的立銑刀，先銑槽的中間部分，然后利用刀具半徑補償功能銑削槽的兩邊。6、 考慮機床的插補功能：加工飛機大梁直紋曲面時，若加工機床三軸聯(lián)動，只好用效率較低的球頭銑刀；若機床為四軸聯(lián)動，則可以選用效率較高的圓柱銑刀銑削。在進行自由曲面（模具）加工時，由于球頭刀具常用于曲面的精加工。而平頭刀具在表面加工質(zhì)量和切削效率方面都優(yōu)于球頭刀，因此只要在保證不過切的前提下，無論是曲面的粗加工還是精加工，都應優(yōu)于選擇平頭刀。另外，刀具的耐用度和精度與刀具價格關(guān)系極大，必須引起注意的是，在大多數(shù)情況下，選擇好的刀具雖然增加了刀具成本，但由此帶來的加工質(zhì)量和加工效率的提高，剛可以使整個加工成本大大降低。在經(jīng)濟型數(shù)控銑床的加工過程中，由于刀具的刃磨、測量和更換多為人工手進行，占用輔助時間較長，因此，必須合理安排刀具的排列順序。一般應遵循以下原則：1、 盡量減少刀具數(shù)據(jù)量；2、 一把刀具裝夾后，應完成其所能進行的所有加工步驟；3、 粗精加工的刀具應分開使用，即使是相同尺寸規(guī)格的刀具；4、 先進行曲面精加工，后進行二維輪廓精加工；3.5 加工過程中切削用量的確定 1、數(shù)控銑床切削要素 對于高效率的金屬切削機床加工來說，被加工材料、切削刀具、切削用量是三大要素。這些條件決定著加工時間、刀具壽命和加工質(zhì)量。在確定每道工序的切削用量時，應根據(jù)刀具的耐用度和機床說明書中的規(guī)定去選擇。也可以結(jié)合實際經(jīng)驗用類比法確定切削用量。在選擇切削用量時要充分保證刀具能加工完一個零件，或保證刀具耐用度不低于一個工作班，最少不低于半個工作班的工作時間。總的原則是：粗加工時，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應考慮經(jīng)濟性和加工成本；半精加工和精加工時，應在保證加工質(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)值應根據(jù)機床說明書、切削用量手冊，并結(jié)合經(jīng)驗而定。2、 合理選擇切削用量數(shù)控銑床的切削用量包括切削速度、進給速度、背吃刀量和側(cè)吃刀量。在確定切削用量時，要根據(jù)被加工工件材料、硬度、切削狀態(tài)、背吃刀量、進給量、刀具耐用度，最后選擇合適的切削速度。（1） 背吃刀量（端銑）或側(cè)吃刀量（圓周銑） 背吃刀量(p)為平行于銑刀軸線測量的切削層尺寸。端銑時，背吃刀量為切削層的深度；而圓周銑削時，背吃刀量為被加工表面的寬度。 側(cè)吃量（e）為垂直于銑刀軸線測量的切削層尺寸。端銑時，側(cè)吃刀量為被加工表面的寬度；而圓周銑削時，側(cè)吃刀量為切削層深度。 背吃刀量或側(cè)吃刀量的選取，主要由加工余量和對表面質(zhì)量的要求決定。在工件表面粗糙度a要求為3.225m時，如果圓周銑削的加工余量小于5，端銑的加工余量小于6，粗銑時一次進給就可以達到要求。但在余量較大，工藝系統(tǒng)剛性較差或機床動力不足時，可分兩次進給完成。在工作表面粗糙度a要求為3.212.5m時，可分粗銑和半精銑兩步進行。粗銑時，背吃刀量或側(cè)吃刀量選取同（1）。粗銑后留0.51.0m余量，在半精銑時切除。在工件表面粗糙度a要求為0.83.2mjf ,可分粗銑、半精銑、精銑三步進行。半精銑時背吃刀量或側(cè)吃刀量取1.52;精銑時，圓周銑側(cè)吃刀量取0.30.5,端銑背吃刀量取0.51。背吃刀量主要受機床剛度的限制，在機床剛度允許的情況下，盡可能使背吃刀量等于工序的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高加工效率。對于表面粗糙度和精度要求較高的零件，要留有足夠的精加工余量，數(shù)控加工的精加工余量可比通用機床加工的余量小一些。，此設(shè)計加工的每次切削的背吃刀量如下表所示：加工內(nèi)容型腔銑粗加工外輪廓型腔銑精加工外輪廓型腔銑清根外輪廓背吃到量0.3mm0.15mm0.15mm表（）背吃刀量（2） 主軸轉(zhuǎn)速的確定 主軸轉(zhuǎn)速度的確定一般是先選取好合適的銑削速度，再根據(jù)銑削速度和銑刀直徑計算。主軸轉(zhuǎn)速的計算：公式： n1000Vc/d (r/min)式中：Vc銑削速度mm/min d銑刀直徑 n主動軸轉(zhuǎn)速r/min 。切削速度的計算公式： 式中的系數(shù)Vc和指數(shù)m、及不同情況下的修正系數(shù)（K，是各個修正系數(shù)之積）可參考相關(guān)的切削用量手資料手冊選用。由計算公式可知，銑削的切削速度與刀具耐用度T、每齒進給量、背吃刀量、側(cè)吃刀量以及銑刀齒數(shù)Z成反比，而與銑刀直徑d成正比，其原因、是和Z增大時，刀刃負荷增加，工作齒數(shù)也增多，使切削熱增加，刀具磨損加快，從而限制了切削速度的提高。同時，刀具耐用度的提高允許使用的切削速度降低。但是加大銑刀直徑d則可改善散熱條件，因而可提高切削速度。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。另外，切削速度與加工材料刀有很大關(guān)系，例如用立銑刀銑削合金鋼30CrNi2MoVA時，v可采用8mm/min左右，而用同樣的立銑刀銑削合金時，v可選200mm/min以上。根據(jù)刀具卡片 ,由公式n1000Vc/d 可以算出不同加工段的主軸轉(zhuǎn)速。例如，第一步粗加工時，切削速度選138mm/min ，由刀具卡片知道第一部粗加工時的刀具半徑為10所以 n=1000*138/10計算后n為4394r/min ，結(jié)合機床，第一步粗加工主軸轉(zhuǎn)速最終取 4400r/min 。其它各個加工段的主軸轉(zhuǎn)速詳見加工工序卡片。（3） 進給速度的確定進給速度（）是單位時間內(nèi)工件與銑刀沿進給方向的相對位移，它與銑刀轉(zhuǎn)速（n）。銑刀齒數(shù)（z），用每齒進給量（）的關(guān)系為每齒進給量的選取主要取決于工件材料的力學性能、刀具材料、工件表面粗糙度等因素。工件材料的強度和硬度越高，每齒進給量越小；反之則越大。硬質(zhì)合金銑刀的每齒進給量高于同類高速鋼銑刀。工件表面粗糙度值越小，每齒進給量就越小。根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速和公式，可計算出各個加工段時進給速度。 例如：求第一步粗加工時的進給速度每齒進給選取0.06mm/z ,由公式得=528 mm/min3.6 加工過程卡片如下（工廠）數(shù)控加工過程卡片產(chǎn)品名稱或代號零件名稱材料圖號煙灰缸01、02鑄鐵1工序號程序編號夾具名稱夾具編號使用設(shè)備車間01、02平口虎鉗01三軸數(shù)控銑床工序內(nèi)容加工面刀具號刀具規(guī)格/mm主軸轉(zhuǎn)速/（r/min）切削速度/（mm/min）被吃刀量/mm備注1粗銑表面T011080065.2582粗銑斜面T011080065.2583粗銑內(nèi)島嶼T011080065.2584精銑半徑為6的外圓角T02121200120.2516精銑4mm的倒角T02121200120.2517精銑斜面T02121200120.2515精銑半徑為5的內(nèi)圓角T02101200120.2518精銑內(nèi)島嶼T01101200120.2519粗銑內(nèi)表面T03280065.25810粗銑凸臺T03280065.25811精銑半徑為6的外圓角T04101200120.25114精銑斜面T04101200120.25113精銑4mm的倒角T04101200120.25112精銑半徑為5的內(nèi)圓角T0421200120.25115精銑內(nèi)島嶼T0321200120.251編制審核批準共一頁第一頁第四章 數(shù)控銑削加工4.1 先對型芯銑削加工4-1調(diào)出型芯進入加工4-2創(chuàng)建程序4-3創(chuàng)建幾何體4-4指定毛坯4-5創(chuàng)建操作4-6建立刀具4-7設(shè)置刀具參數(shù)4-8選取部件幾何圖形4-9選取毛坯幾何圖形4-10設(shè)置底平面4-11選擇切削方式及切削用量4-12設(shè)置非切削移動4-13設(shè)置切削參數(shù)4-14設(shè)置切削深度4-15設(shè)置進給參數(shù)4-16生成刀具軌跡4-17刀軌可視4-18進行后處理輸出文件并保存N0010 G40 G17 G90 G70N0020 G91 G28 Z0.0:0030 T00 M06N0040 G0 G90 X-32. Y0.0 S3000 M03N0050 G43 Z38. H00N0060 Z29.5N0070 G1 Z26.5 F250. M08N0080 X-22.5N0090 G2 X-28.9891 Y-17.7424 I-27.5 J0.0N0100 G3 X-14.2956 Y-32.6251 I8.0223 J-6.7744N0110 G2 X14.2956 I14.2956 J-17.3749N0120 G3 X28.9891 Y-17.7424 I6.6712 J8.1083N0130 G2 X28.9882 Y17.7414 I21.0109 J17.7424N0140 X28.9891 Y17.7424 I3.4386 J-2.9019N0150 G1 X28.9898 Y17.7433N0160 G3 X14.2956 Y32.6251 I-8.023 J6.7735N0170 G2 X-14.2956 I-14.2956 J17.3749N0180 G3 X-28.9891 Y17.7424 I-6.6712 J-8.1083N0190 G2 X-22.5 Y0.0 I-21.0109 J-17.7424N0200 G1 X-17.5N0210 G3 X-25.169 Y20.9683 I-32.5 J0.0N0220 G2 X-17.4724 Y28.764 I4.2022 J3.5485N0230 G3 X17.4724 I17.4724 J21.236N0240 G2 X25.1696 Y20.9691 I3.4944 J-4.2472N0250 G1 X25.1676 Y20.9666N0260 G3 X25.169 Y-20.9683 I24.8324 J-20.9666N0270 G2 X17.4724 Y-28.764 I-4.2022 J-3.5485N0280 G3 X-17.4724 I-17.4724 J-21.236N0290 G2 X-25.169 Y-20.9683 I-3.4944 J4.2472N0300 G3 X-17.5 Y0.0 I-24.831 J20.9683N0310 G1 X-10.N0320 G3 X-14.3083 Y18.0583 I-40. J0.0N0330 X14.3083 I14.3083 J31.9417N0340 Y-18.0583 I35.6917 J-18.0583N0350 X-14.3083 I-14.3083 J-31.9417N0360 X-10. Y0.0 I-35.6917 J18.0583N0370 G1 X-2.5N0380 G3 X-3.1143 Y7.6143 I-47.5 J0.0N0390 X3.1143 I3.1143 J42.3857N0400 Y-7.6143 I46.8857 J-7.6143N0410 X-3.1143 I-3.1143 J-42.3857N0420 X-2.5 Y0.0 I-46.8857 J7.6143N0430 G0 X-7.5N0440 Z29.5N0450 Z38.N0460 X-32.N0470 Z28.N0480 G1 Z25.N0490 X-22.5N0500 G2 X-28.9891 Y-17.7424 I-27.5 J0.0N0510 G3 X-14.2956 Y-32.6251 I8.0223 J-6.7744N0520 G2 X14.2956 I14.2956 J-17.3749N0530 G3 X28.9891 Y-17.7424 I6.6712 J8.1083N0540 G2 X28.9882 Y17.7414 I21.0109 J17.7424N0550 X28.9891 Y17.7424 I3.4386 J-2.9019N0560 G1 X28.9898 Y17.7433N0570 G3 X14.2956 Y32.6251 I-8.023 J6.7735N0580 G2 X-14.2956 I-14.2956 J17.3749N0590 G3 X-28.9891 Y17.7424 I-6.6712 J-8.1083N0600 G2 X-22.5 Y0.0 I-21.0109 J-17.7424N0610 G1 X-17.5N0620 G3 X-25.169 Y20.9683 I-32.5 J0.0N0630 G2 X-17.4724 Y28.764 I4.2022 J3.5485N0640 G3 X17.4724 I17.4724 J21.236N0650 G2 X25.1696 Y20.9691 I3.4944 J-4.2472N0660 G1 X25.1676 Y20.9666N0670 G3 X25.169 Y-20.9683 I24.8324 J-20.9666N0680 G2 X17.4724 Y-28.764 I-4.2022 J-3.5485N0690 G3 X-17.4724 I-17.4724 J-21.236N0700 G2 X-25.169 Y-20.9683 I-3.4944 J4.2472N0710 G3 X-17.5 Y0.0 I-24.831 J20.9683N0720 G1 X-10.N0730 G3 X-14.3083 Y18.0583 I-40. J0.0N0740 X14.3083 I14.3083 J31.9417N0750 Y-18.0583 I35.6917 J-18.0583N0760 X-14.3083 I-14.3083 J-31.9417N0770 X-10. Y0.0 I-35.6917 J18.0583N0780 G1 X-2.5N0790 G3 X-3.1143 Y7.6143 I-47.5 J0.0N0800 X3.1143 I3.1143 J42.3857N0810 Y-7.6143 I46.8857 J-7.6143N0820 X-3.1143 I-3.1143 J-42.3857N0830 X-2.5 Y0.0 I-46.8857 J7.6143N0840 G0 X-7.5N0850 Z28.N0860 Z38.N0870 X-68.0798 Y-85.說明：程序只做部分截取42行腔銑削加工4-1調(diào)出型腔進入加工4-2創(chuàng)建程序4-3創(chuàng)建幾何體4-4創(chuàng)建部件幾何體4-5設(shè)置加工坐標系4-6創(chuàng)建刀具4-7創(chuàng)建4.7創(chuàng)建操作4-8選取部件幾何圖形4-9指定切削區(qū)域4-10刀軌設(shè)置及生成(1)設(shè)置切削參數(shù)(2)設(shè)置進給速度(3)生成刀具軌跡4-11進行后處理輸出文件并保存=信息清單創(chuàng)建者： Administrator日期 ： 2010-12-2 18:09:54當前工作部件 ： D:Program FilesUGSNX 5.0UGIIzouxiaolong_cavity_011.prt節(jié)點名 ： pc-201005241542=%N0010 G40 G17 G90 G70N0020 G91 G28 Z0.0:0030 T00 M06N0040 G0 G90 X-.2825 Y-1.292 S3000 M03N0050 G43 Z50. H00N0060 Z43.N0070 G2 X-.2825 Y-1.292 Z35.4239 I-4.1305 J-1.7858 K1.2058 F250.N0080 X.0798 Y-2.8237 Z35. 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