畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于UG下的型腔零件數(shù)控仿形加工

1、 摘 要： 數(shù)控加工需要輸入加工程序，當(dāng)零件過于復(fù)雜時(shí)，程序會(huì)很多，手動(dòng)輸入程序會(huì)很繁雜， 而用 ug 進(jìn)行仿形加工，再自動(dòng)生成程序，可減少不必要的時(shí)間浪費(fèi)，也可以了解加工過程 中的易錯(cuò)之處，而 ug 就提供一個(gè)數(shù)控加工模擬與仿真的平臺(tái)。ug 具有實(shí)體造型、曲面 造型、工程圖的生成和拆模等功能。通過ug 三維造型、仿形加工可以比手動(dòng)繪圖、手動(dòng) 編程來的簡便、也可以提早發(fā)現(xiàn)問題、降低錯(cuò)誤幾率。本論文主要利用ug 軟件對(duì)型腔 零件進(jìn)行了三維造型，同時(shí)制定了加工工藝路線，并進(jìn)行了仿形加工。 關(guān)鍵詞： ug cad/cam 車床加工 數(shù)控工藝 仿真加工 abstract need to enter t

2、he nc machining program, when the part is too complicated, the program will be a lot of manual input process will be very complicated, but with the profiling of ug, then automatically generated procedures, reduce unnecessary waste of time, you can also understand the processplace in the error-prone,

3、 while the ug to provide a simulation of nc machining and simulation platform.ug has a solid modeling, surface modeling, engineering drawing generation and form removal and other functions.by ug dimensional modeling, profiling than manual drawing process can be manually programmed to the simple, ear

4、ly detection of problems can reduce the error probability.in this thesis, using ug software parts of a three- dimensional shape of the cavity, while establishing a processing line, and had profiling. keywords ug cad/cam turning nc craft clamp simulation of machining 目錄 1 緒論.1 2 數(shù)控加工技術(shù)與 ug 的簡要介紹.2 2.

5、1 數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展趨勢.2 2.1.1 繼續(xù)向開放式、基于 pc 的第六代方向發(fā)展.2 2.1.2 向高速化和高精度化發(fā)展.2 2.1.3 向智能化方向發(fā)展.2 2.2 ug 軟件在行業(yè)中的應(yīng)用. .3 2.2.1 cad/cam 的發(fā)展. .3 2.2.2 ug 概念及優(yōu)點(diǎn). .3 3 零件分析與毛坯選擇及 ug 造型. .5 3.1 零件分析.5 3.1.1 讀圖和審圖.5 3.2 毛坯、余量分析.6 3.2.1 毛坯形狀和尺寸的選擇.6 3.2.2 加工余量的選擇.7 3.3 ug 造型. .11 3.3.1 實(shí)體造型.11 4 加工準(zhǔn)備及工藝路線選擇.22 4.1 基準(zhǔn)的選擇.22

6、 4.1.1 定位基準(zhǔn)的選擇.22 4.2 工藝裝備的選擇.22 4.2.1 夾具的選擇.22 4.2.2 刀具選擇.22 4.3 確定進(jìn)給路線（加工方法）.23 4.4 切削用量.23 4.4.1 切削參數(shù)對(duì)機(jī)械加工的影響 . .24 4.5 加工工序卡片.24 5 ug 造型與仿形加工. .26 5.1 加工并生成程序.26 5.1.1 工藝參數(shù)設(shè)定.26 5.1.2 零件的加工過程.28 5.1.3 生成部分程序.36 結(jié)論.38 致謝.39 參考文獻(xiàn).40 圖 1 工程圖 a4 圖紙. .41 表 1 數(shù)控加工工序卡片. .42 1 1 緒論緒論 數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)和工作過

7、程進(jìn)行控制的技術(shù)，它是集傳統(tǒng)的 機(jī)械制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和光機(jī) 電技術(shù)等于一體的現(xiàn)代制造業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)，具有高精度、高效率、柔性自動(dòng)化等特 點(diǎn)，對(duì)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化、集成化和智能化起著舉足輕重的作用。 如今制造業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)是，通過產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)創(chuàng)新，在持續(xù)的成本縮減 以及收入和利潤的逐漸增加的要求之間取得平衡。 機(jī)電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)變得愈來愈 復(fù)雜、功能變得愈來愈繁多、研制時(shí)間變得愈來愈短促、更新?lián)Q代變得愈來愈急 速，這些發(fā)展趨勢都對(duì)機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造提出新的要求。 nx 是 ugs plm 新一代數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，它可以通過過程變更來驅(qū)動(dòng)產(chǎn) 品革新。

8、 nx 獨(dú)特之處是其知識(shí)管理基礎(chǔ)，它使得工程專業(yè)人員能夠推動(dòng)革新以 創(chuàng)造出更大的利潤。 ug 可以管理生產(chǎn)和系統(tǒng)性能知識(shí)，根據(jù)已知準(zhǔn)則來確認(rèn)每 一設(shè)計(jì)決策。 ug 建立在為客戶提供無與倫比的解決方案的成功經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上，這些解決方案 可以全面地改善設(shè)計(jì)過程的效率，削減成本，并縮短進(jìn)入市場的時(shí)間。在產(chǎn)品設(shè) 計(jì)方面。ug 具有高性能的機(jī)械設(shè)計(jì)和制圖功能，為制造設(shè)計(jì)提供了高性能和靈活 性，以滿足客戶設(shè)計(jì)任何復(fù)雜產(chǎn)品的需要。 在仿真、確認(rèn)和優(yōu)化方面。 ug 允 許制造商以數(shù)字化的方式仿真、確認(rèn)和優(yōu)化產(chǎn)品及其開發(fā)過程。制造商可以改善 產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)減少或消除對(duì)于物理樣機(jī)的昂貴耗時(shí)的設(shè)計(jì)、構(gòu)建，以及對(duì)變更

9、周期的依賴。 在機(jī)床上加工一個(gè)零件，需要輸入加工程序，當(dāng)零件過于復(fù)雜時(shí)，程序會(huì)很 多，手動(dòng)輸入程序會(huì)很繁雜，而用ug 進(jìn)行仿形加工，再自動(dòng)生成程序，可減 少不必要的時(shí)間浪費(fèi)，也可以了解加工過程中的易錯(cuò)之處，我這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)就 是型腔零件的數(shù)控加工，而ug 就提供一個(gè)模擬與仿真的平臺(tái)，課題就是 “基 于 ug 的型腔零件數(shù)控仿形加工 ”。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我進(jìn)行了充分的課題調(diào)查并 參考和借閱的大量的科技文獻(xiàn)，給我的設(shè)計(jì)提供了大量的理論依據(jù)。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中得到了xxx 老師的悉心指導(dǎo)。從 ug 老師那里學(xué)到了 許多 ug 知識(shí)，在此表示真心的感謝！由于本人水平有限，其中的不足之處懇請(qǐng) 大家指正。

10、 2 2 數(shù)控加工技術(shù)與數(shù)控加工技術(shù)與 ugug 的簡要介紹的簡要介紹 數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)，它的廣泛應(yīng)用使普通機(jī)械被數(shù)控機(jī)械所代替， 使全球制造業(yè)發(fā)生了根本變化。數(shù)控技術(shù)的水準(zhǔn)、擁有和普及程度已經(jīng)成為衡量一 個(gè)國家綜合國力和工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志之一。為適應(yīng)這種形勢，需要大量培 養(yǎng)數(shù)控專業(yè)技術(shù)人才。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)床制造業(yè)的不斷發(fā)展，cad/cam 圖形交互式的應(yīng)用成 為數(shù)控技術(shù)發(fā)展的新趨勢。數(shù)控編程在cad /cam 系統(tǒng)在中最能明顯發(fā)揮效益 的環(huán)節(jié)之一，而 pdm 與 ug 的結(jié)合，讓 cad/cam 的設(shè)計(jì)過程變得容易管理和控 制，實(shí)現(xiàn)了時(shí)間的節(jié)約，大大的有助于實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)加

11、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。 2.12.1 數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展趨勢數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展趨勢 2.1.1 繼續(xù)向開放式、基于 pc 的第六代方向發(fā)展 基于 pc 所具有的開放性、低成本、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點(diǎn)，更多的 數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會(huì)走上這條道路。至少采用 pc 機(jī)作為它的前端機(jī)，來處理人機(jī)界 面、編程、聯(lián)網(wǎng)通信等問題，由原有的系統(tǒng)承擔(dān)數(shù)控的任務(wù)。pc 機(jī)所具有的友好的 人機(jī)界面，將普及到所有的數(shù)控系統(tǒng)。遠(yuǎn)程通訊，遠(yuǎn)程診斷和維修將更加普遍。 2.1.2 向高速化和高精度化發(fā)展 這是適應(yīng)機(jī)床向高速和高精度方向發(fā)展的需要。 2.1.3 向智能化方向發(fā)展 隨著人工智

12、能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的不斷滲透和發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度將不斷 提高。 應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù) 數(shù)控系統(tǒng)能在運(yùn)行過程中檢測一些重要信息，并自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)，達(dá) 到改進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的目的。 引入專家系統(tǒng)指導(dǎo)加工 將熟練工人和專家的經(jīng)驗(yàn)，加工的一般規(guī)律和特殊規(guī)律存入系統(tǒng)中，以工藝參 數(shù)數(shù)據(jù)庫為支撐，建立具有人工智能的專家系統(tǒng)。 引入故障診斷專家系統(tǒng) 在設(shè)備故障診斷系統(tǒng)中借助多種數(shù)學(xué)原理和系統(tǒng)理論，形成了多種不同的診斷 方法。 智能化數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)裝置 可以通過自動(dòng)識(shí)別負(fù)載，而自動(dòng)調(diào)整參數(shù)，使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)獲得最佳的運(yùn)行狀態(tài)。 2.22.2 ugug 軟件在行業(yè)中的應(yīng)用軟件在行業(yè)中的應(yīng)用 2.2.1 cad/

13、cam 的國內(nèi)外發(fā)展 隨著我國改革開放步伐的進(jìn)一步加快，中國正逐步成為全球制造業(yè)的基地，作 為制造業(yè)基礎(chǔ)的模具行業(yè)近年來得到了迅速發(fā)展。模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備， 在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%80%的零部件都依 靠模具成型。國民經(jīng)濟(jì)的五大支柱產(chǎn)業(yè)，都要求模具工業(yè)的發(fā)展與之相適應(yīng)。模具 是“效益放大器”,模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價(jià)值，往往是模具自身價(jià)值的幾十倍、上 百倍。模具生產(chǎn)水平的高低，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開 發(fā)能力。因此，我國要成為一個(gè)制造業(yè)強(qiáng)國，必須要振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)， 提高模具工業(yè)的整體技術(shù)水平。 隨著 cad/cam 軟件

14、加工及快速成型等先進(jìn)制造技術(shù)的不斷發(fā)展，以及這些技術(shù) 在模具行業(yè)中的普及應(yīng)用，模具設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域正發(fā)生著一場深刻的技術(shù)革命。在 這場技術(shù)革命中，逐步掌握三 cad/cam 軟件的使用，并用于模具的數(shù)字化設(shè)計(jì)與制 造是其中的關(guān)鍵。 我國模具工業(yè)發(fā)展前景非常廣闊。國內(nèi)外模具及模具加工設(shè)備廠 商己普遍看好中國市場。隨著對(duì)模具設(shè)計(jì)質(zhì)量與制造要求的不斷提高，以及 cad/cam 技術(shù)在模具制造業(yè)中的大規(guī)模推廣應(yīng)用，急需大批熟悉 cad/cam 技術(shù)應(yīng)用 的模具設(shè)計(jì)與制造的技術(shù)人才。 2.2.2 ug 的優(yōu)點(diǎn) ug 具有以下優(yōu)點(diǎn)： 具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，真正實(shí)現(xiàn)了cad/cae/cam 等各模塊之間的無數(shù)據(jù)

15、交換的自由切換，可施行并行工程。 采用復(fù)合建模技術(shù)，可將實(shí)體建模、曲面建模、線框建模、顯示幾何建 模與參數(shù)化建模融為一體。 基于特征（如：孔、凸臺(tái)、型腔、溝槽、倒角等）的建模和編輯方法作 為實(shí)體造型的基礎(chǔ)，形象直觀，類似于工程師傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，并能用參數(shù)驅(qū)動(dòng)。 曲線設(shè)計(jì)采用非均勻有理 b 樣線條作為基礎(chǔ)，可用多樣方法生成復(fù)雜的 曲面造型，特別適合于汽車、飛機(jī)、船舶、汽輪機(jī)葉片外形設(shè)計(jì)等外形復(fù)雜的曲 面造型。 出圖功能強(qiáng)，可以十分方便地從三維實(shí)體模型直接生成二維工程圖。能 按 iso 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)注名義尺寸、尺寸公差、形位公差漢字說明等，并能直接對(duì)實(shí)體進(jìn) 行局部剖、旋轉(zhuǎn)剖、階梯剖和軸測圖挖切生成各種剖

16、視圖，增強(qiáng)了繪圖功能的實(shí) 用性。 以 parasolid 為實(shí)體建模核心，實(shí)體造型功能處于領(lǐng)先地位。目前著名 的 cad/cae/cam 軟件均以此作為實(shí)體造型的基礎(chǔ)。 提供了界面良好的二次開發(fā)工具grip(graphical interactive programing)和 ufunc(user function)，并能通過高級(jí)語言接口，使ug 的圖 形功能與高級(jí)語言的計(jì)算機(jī)功能緊密結(jié)合起來。 具有良好的用戶界面，絕大多數(shù)功能都可以通過圖標(biāo)實(shí)現(xiàn)，進(jìn)行對(duì)象操 作時(shí)，具有自動(dòng)推理功能，同時(shí)在每個(gè)步驟中，都有相應(yīng)的信息提示，便于用戶 作出正確的選擇。 3 3 零件分析與毛坯選擇及零件分析與毛坯選擇

17、及 ugug 造型造型 在數(shù)控銑削加工中，對(duì)零件圖進(jìn)行工藝分析的主要內(nèi)容包括零件結(jié)構(gòu)工藝性分 析、選擇數(shù)控銑削的加工內(nèi)容、零件毛坯的工藝性分析和加工方案分析。 3.13.1 零件分析零件分析 3.1.1 讀圖和審圖 圖 3-1 零件三視圖及局部剖視圖 圖 3-2 零件 在數(shù)控銑削加工中，對(duì)零件圖進(jìn)行工藝分析的主要內(nèi)容包括零件結(jié)構(gòu)工藝性分 析、選擇數(shù)控銑削的加工內(nèi)容、零件毛坯的工藝性分析和加工方案分析。 首先要認(rèn)真分析與研究整臺(tái)產(chǎn)品的用途、性能和工作條件，了解零件在產(chǎn)品中 的位置、裝配關(guān)系及其作用，弄清各項(xiàng)技術(shù)要求對(duì)裝配質(zhì)量和使用性能的影響，找 出主要的和關(guān)鍵的技術(shù)要求，然后對(duì)零件圖樣進(jìn)行分析。

18、 該零件視圖表達(dá)完整、清晰，尺寸及有關(guān)技術(shù)要求齊全、明確。 該組合件突起部位側(cè)面的表面粗糙度為 ra1.6m，其余加工表面粗糙度為 ra3.2m，參數(shù)合理，便于加工。 該組合件的定位基準(zhǔn)為底面，尺寸偏差在0.1mm。 該組合件選用的材料為 45 鍛件，價(jià)格低廉，加工難度不大，能夠保證零件 的各方面要求。 3.23.2 毛坯、余量分析毛坯、余量分析 3.2.1 毛坯形狀和尺寸的選擇 選擇毛坯形狀和尺寸總的要求是：減少“肥頭大耳” ，實(shí)現(xiàn)少屑或無屑加工。因 此，毛坯形狀要力求接近成品形狀，以減少機(jī)械加工的勞動(dòng)量。但也有以下四種情 況。 采用鍛件，鑄造毛坯時(shí)，因鍛模時(shí)的欠壓量與允許的錯(cuò)模量不等，鑄造

19、時(shí)也 會(huì)因砂型誤差、收縮量及金屬液體的流動(dòng)性差不能充滿型腔等造成余量的不等，此 外，鍛造、鑄造后，毛坯的撓曲與扭曲變形量的不同也會(huì)造成加工余量不充分、不 穩(wěn)定，所以，除板料外，不論是鍛件、鑄件還是型材，只要準(zhǔn)備采用數(shù)控加工，其 加工表面均應(yīng)有較充分的余量。 尺寸小或薄的零件，為便于裝夾并減少夾頭，可將多個(gè)工件連在一起，由一 個(gè)毛坯制出。 裝配后形成同一工作表面的兩個(gè)相關(guān)零件，為保證加工質(zhì)量并使加工方便， 常把兩件合為一個(gè)整體毛坯，加工到一定階段后再切開。 對(duì)于不便裝夾的毛坯，可考慮在毛坯上另外增加裝夾余量或工藝凸臺(tái)、工藝 凸耳等輔助基準(zhǔn)。 由于該零件力學(xué)性能要求較高，故材料選用 45 鍛件。4

20、5 鍛件即既具有較高的 強(qiáng)度、硬度，又具有較好的塑性、韌性，所以該零件的毛坯尺寸可定為 16012040（長寬高） 。 3.2.2 加工余量的選擇 加工余量是指加工過程中所切去的金屬層厚度，加工余量有工序余量和加工總 余量（毛坯余量）之分。 （1） 工序余量 工序余量是指某一表面在一道工序中切除的金屬層厚度。 工序余量的計(jì)算 工序余量等于相鄰兩工序的工序尺寸之差。 對(duì)于外表面（見圖 3-3a） z=a-b 對(duì)于內(nèi)表面（見圖 3-3b） z=b-a 式中 z本工序的工序余量（ mm ）； a前工序的工序尺寸（ mm ）； b本工序的工序尺寸（ mm ）。 圖 3-3 加工余量 上述加工余量均為非

21、對(duì)稱的單邊余量，旋轉(zhuǎn)表面的加工余量為雙邊對(duì)稱余量。 對(duì)于軸（圖 3-3c） z=- a d b d 對(duì)于孔（圖 3-3d） z=- b d a d 式中 z直徑上的加工余量（ mm ）； 前工序的加工直徑（ mm ）； a d 本工序的加工直徑（ mm ）。 b d 當(dāng)加工某個(gè)表面的工序是分幾個(gè)工步時(shí)，則相鄰兩工步尺寸之差就是工步余量。 它是某工步在加工表面上切除的金屬層厚度。 工序基本余量、最大余量、最小余量及余量公差 由于毛坯制造和各個(gè)工序尺寸都存在著誤差，加工余量也是個(gè)變動(dòng)值。當(dāng)工序 尺寸用基本尺寸計(jì)算時(shí)，所得到的加工余量稱為基本余量或公稱余量。 最小余量是保證該工序加工表面的精度和質(zhì)量

22、所需切除的金屬層最小厚度。 min 最大余量是該工序余量的最大值。下面以圖 3-4 所示的外圓為例來計(jì)算，其它 max 各類表面的情況與此相類似。 圖 3-4 加工余量及其公差 當(dāng)尺寸 a、b 均為工序基本尺寸時(shí)，基本余量為 z=a-b 則最小余量=- min min a max b 而最大余量=- max max b min b 圖 3-3 表示了工序尺寸公差與加工余量間的關(guān)系。余量公差是加工余量間的變 動(dòng)范圍，其值為 =- =(-)+(-)=+ z max min max a min a max b min b a b 式中本工序余量公差（ mm ）； z 前工序的工序尺寸公差（ mm ）

23、； a 本工序的工序尺寸公差（ mm ）。 b 所以，余量公差為前工序與本工序尺寸公差之和。 工序尺寸公差帶的分布，一般采用“單向入體原則”。即對(duì)于被包面（軸類）， 基本尺寸取公差帶上限，下偏差取負(fù)值，工序基本尺寸即為最大尺寸；對(duì)于包容面 （孔類），基本尺寸為公差帶下限，上偏差取正值，工序尺寸即為最小尺寸但孔中 心距及毛坯尺寸公差采用雙向?qū)ΨQ布置。 （2） 加工總余量 毛坯尺寸與零件圖樣的設(shè)計(jì)尺寸之差稱為加工總余量。它是從毛坯到成品時(shí)從 某一表面切除的金屬層總厚度，也等于該表面各工序余量之和，即 式中第 i 道工序的工序余量（ mm ）； i n該表面總加工的工序數(shù)。 加工總余量也是個(gè)變動(dòng)值，

24、其值及公差一般可從有關(guān)手冊中查得或憑經(jīng)驗(yàn)確定。 如圖 3-5 表示了內(nèi)孔和外圓表面經(jīng)多次加工時(shí)，加工總余量、工序余量與加工尺寸 的分布圖。 圖 3-5 加工余量和加工尺寸分布 （3）影響加工余量的因素 影響加工余量的因素如下： a）前工序的表面質(zhì)量（包括表面粗糙度和表面破壞層深度）； a a s b）前工序的工序尺寸公差； a c）前工序的位置誤差，如工件表面在空間的彎曲、偏斜以及空間誤差等； a d）本工序的安裝誤差。 a 所以本工序的加工余量必須滿足下式 ： 用于對(duì)稱余量時(shí) 用于單邊余量時(shí) （4）確定加工余量 加工余量大小，直接影響零件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率。加工余量過大，不僅增加機(jī) 械加工勞

25、動(dòng)量，降低生產(chǎn)率，而且增加材料、工具和電力的消耗，增加成本。但若 加工余量過小，又不能消除前工序的各種誤差和表面缺陷，甚至產(chǎn)生廢品。因此， 必須合理地確定加工余量。其確定的方法有：經(jīng)驗(yàn)估算法、查表修正法、分析計(jì)算 法。首先根據(jù)工藝人員的經(jīng)驗(yàn)來確定加工余量。為避免產(chǎn)生廢品，所確定的加工余 量一般偏大。要準(zhǔn)確余量則需要根據(jù)有關(guān)手冊，查得加工余量的數(shù)值，然后根據(jù)實(shí) 際情況進(jìn)行適當(dāng)修正。 因此該零件的加工余量如下：粗加工外表面的加工余量選擇 0.5mm，半精加工 的加工余量 0.1mm，接著做完精加工。粗加工凹槽余量 0.1mm ，精加工 0.05mm。銑 直徑 26 孔的粗加工余量 0.2mm，接著

26、做精加工。 3.33.3 ugug 造型造型 首先我們要建立新文件，文件名只能是英文和數(shù)字組成。建好新文件后，分別 對(duì)件一和件二進(jìn)行線架造型。 3.3.1 零件的實(shí)體造型 首先進(jìn)入 ug 界面，如圖 3-6，先創(chuàng)建一個(gè)文件名，記住，文件名不允許出現(xiàn)中 文，因?yàn)榻ǔ芍形拿院?ug 就打不開這個(gè)文件了。我們暫且先命名為 0。 圖 3-6 ug 創(chuàng)建文件界 在應(yīng)用工具欄中點(diǎn)擊建模，然后單擊左邊草圖圖標(biāo)，如圖 3-7，再點(diǎn)擊勾如圖 3-8 進(jìn)入草圖界面。 圖 3-7 進(jìn)入草圖按鈕 圖 3-8 點(diǎn)擊勾進(jìn)入草圖 先點(diǎn)擊矩形按鈕，畫一個(gè) 160 x 120 的矩形，做約束，得到如圖 3-9 所示圖形。 圖

27、 3-9 約束好的矩形 畫一個(gè)圓弧，設(shè)置半徑 180，接著做約束圓心在 x 軸上，然后做鏡像，得到左 邊的另一個(gè)相同的圓弧，然后將線條打斷，因?yàn)楹竺娴美?，得到圖 3-10。 圖 3- 10 畫個(gè)圓弧做鏡像與打斷線條 拉伸，由圖紙得矩形拉伸 21.5，圓弧由 21.5 拉伸至 28.5，得到如圖 3-11 所示。 圖 3-11 拉伸圓弧 做布爾操作，合并兩個(gè)組件，如圖 3-12。 圖 3-12 布爾操作 接下來在進(jìn)入草圖畫出圓角長方形和大的長方形，如圖 3-13 所示。 圖 3-13 畫出圓角長方形與外部長方形 接著對(duì)圖 3-13 進(jìn)行裁剪，得到圖 3-14 所示的草圖。 圖 3-14 裁剪后

28、的草圖 接著，畫出四個(gè)圓，標(biāo)好圓的尺寸，直徑 26 與 12，然后做等半徑的約束。最 后畫出凸臺(tái)的圓角，標(biāo)好尺寸 8.5，如圖 3-15。 圖 3-15 約束圓的尺寸，畫出凸臺(tái) 8.5 的圓角 完成草圖，對(duì)圓進(jìn)行拉伸，從整體中減去孔的多余量，所以得用拉伸中的差， 如圖 3-16；得到如圖 3-17 的樣子。 圖 3-16 拉伸中的減 圖 3-17 拉伸減后 再從整體中減去 12 的孔，如圖 3-18；得到 3-19。 圖 3-18 減去 12 的孔操作 圖 3-19 減去 12 的孔后 接著開始凸臺(tái)的造型，對(duì)凸臺(tái)草圖進(jìn)行拉伸，從 28.5 拉伸至 38.5，如果上限 選 0 實(shí)體就會(huì)多出來一塊

29、，過程如圖 3-20。 圖 3-20 凸臺(tái)的拉伸 拉伸后的凸臺(tái)如圖圖 3-21 所示。 圖 3-21 拉伸后的凸臺(tái) 先對(duì)凸臺(tái)和底座進(jìn)行布爾操作，以求整體可以挖去凹槽，對(duì)凸臺(tái)里的凹槽進(jìn)行 減去拉伸，因?yàn)椴凵?5，所以從整體的 33.5 拉伸到 38.5，如圖 3-22；得到如圖 3- 23 的零件。 圖 3-22 凸臺(tái)里凹槽的減去拉伸 圖 3-23 減去凹槽后的零件 在 ug 中可以在任何實(shí)體表面繪制另外一個(gè)草圖，如果要修改此前的實(shí)體草圖， 可以直接雙擊實(shí)體草圖進(jìn)入草圖繪制界面?，F(xiàn)在畫出直徑為 11.8 的孔，得到圖 3- 24。 圖 3-24 畫 11.5 的圓 做插入、設(shè)計(jì)特征、孔的選擇，如

30、圖 3-25。 圖 3-25 孔 11.8 的插入 然后選擇沉頭孔，因?yàn)榭卓煞譃橥?、盲孔之分，盲孔又可分為平頭孔和沉頭 孔。做完插入沉頭孔之后，得到圖 3-26。 圖 3-26 完成插入沉頭孔后零件 接著最后一步要造出球面，然后得用到球的操作，球的插入操作，如圖 3-27 所 示。 圖 3-27 插入球 點(diǎn)擊，直徑，球心；因?yàn)?sr=25，偏離沉頭孔 6mm，所以輸入直徑 50，球心 x=- 53，y=25，z=46.5。得到圖 3-28。 圖 3-28 創(chuàng)建球過程 做完插入球的操作，就得到圖 3-29 所示的零件，此零件即為我們此次要做的零 件數(shù)控仿形加工的零件。 圖 3-29 最終完成的

31、零件 創(chuàng)建毛坯，畫出零件的毛坯，尺寸為 16012040（長寬高） ，如圖 3-30 所示。 圖 3-30 零件的毛坯圖 4 4 加工準(zhǔn)備及工藝路線選擇加工準(zhǔn)備及工藝路線選擇 在對(duì)零件進(jìn)行加工前要對(duì)零件進(jìn)行許多分析，如裝夾方式、基準(zhǔn)選擇、確定坐 標(biāo)零點(diǎn)、刀具選擇及機(jī)床選擇等。 4.14.1 基準(zhǔn)的選擇基準(zhǔn)的選擇 基準(zhǔn)就是確定生產(chǎn)對(duì)象上的某些點(diǎn)、線、面的位置所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面。 4.1.1 定位基準(zhǔn)的選擇 正確選擇定位基準(zhǔn)是制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程和進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。定位基準(zhǔn) 分為精基準(zhǔn)和粗基準(zhǔn)。 此零件上平面為基準(zhǔn)加工下平面，工件重新裝夾后，已加工的下平面為基準(zhǔn)加 工上平面。 4.24.2

32、工藝裝備的選擇工藝裝備的選擇 4.2.1 夾具的選擇 機(jī)床夾具的種類很多，按使用的機(jī)床類型分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、 鏜床夾具、加工中心夾具等。而按專門化程度劃分來說，該零件使用的是立式加工 中心。零件又屬于平面類零件，應(yīng)使用通用夾具，通用夾具是已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、無需調(diào) 整或稍加調(diào)整就可以用來裝夾不同工件的夾具。 4.2.2 刀具選擇 選擇合適的刀具和參數(shù)，對(duì)于金屬切削加工，能起到事半功倍的效果。刀具材 料選用硬質(zhì)合金，鉆頭和鉸刀選用高速鋼。且切削速度比高速鋼高 410 倍，但其沖 擊韌性與抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)比高速鋼差。而銑刀種類繁多，在使用時(shí)要根據(jù)加工部位、表 面粗糙度、精度等來選用，根據(jù)圖形的精

33、度和加工部位來看，所選刀具卡見附錄。 12 整體合金刀具為精加工用刀具，一般情況下不做粗加工，如果加工中出現(xiàn) 尖叫，或者是連續(xù)沖擊聲，這種現(xiàn)象表明切削參數(shù)選用不合理，充分冷卻在整個(gè)過 程中是必不可少的。 32 的立銑刀應(yīng)采用側(cè)固刀柄，25 內(nèi)螺紋孔單刃鏜刀應(yīng)采用側(cè)固刀柄或強(qiáng)力 彈簧夾套刀柄；20 的立銑刀應(yīng)采用強(qiáng)力彈簧夾套刀柄；16h 的鉸刀應(yīng)采用彈簧 夾套刀柄；8 整體硬質(zhì)合金立銑刀和 8 球頭刀可采用熱裝刀柄。 對(duì)于刀具使用，要兼顧粗、精加工分開原則，防止精加工刀具盡早磨損。機(jī)夾 立銑刀，由于有螺旋升角，銑刀側(cè)刃直線性不好，不適合精加工。整體硬質(zhì)合金刀 側(cè)刃直線性好，精度高，適合精加工使用

34、，粗加工階段，應(yīng)盡可能不用 12 的整體 硬質(zhì)合金銑刀，以備精加工使用。 32 立銑刀，用于平面粗、精加工，外輪廓粗加工。 20 立銑刀，用于內(nèi)外輪廓、腔槽半精加工。 8 球頭刀（球頭直徑 2），用于圓弧面加工。 8 整體硬質(zhì)合金立銑刀，用于內(nèi)外輪廓精加工，26 的孔。 11.8、12 鉆頭用來鉆 11.8、12 的孔。 4.34.3 確定進(jìn)給路線（加工方法）確定進(jìn)給路線（加工方法） 在數(shù)控加工中，刀具刀位點(diǎn)相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的軌跡稱為進(jìn)給路線。進(jìn)給路線不 僅包括切削加工時(shí)的進(jìn)給路線，還包括刀具到位、對(duì)刀、退刀和換刀等一系列過程 的刀具運(yùn)動(dòng)路線。進(jìn)給路線不僅反映了幾個(gè)內(nèi)容，也說明了加工順序。 確定

35、進(jìn)給路線。主要是確定粗加工及空行程的進(jìn)給路線，因?yàn)榫庸さ倪M(jìn)給路 線基本上是按零件的輪廓進(jìn)行的。在確定時(shí)還要注意一些問題： 選擇工件剛性破壞小的路線，以減少加工變形對(duì)加工精度的影響。 尋求最短的進(jìn)給路線，以提高加工效率。 切入和切出的路線應(yīng)考慮外延，以保證加工的表面質(zhì)量。 完工時(shí)的最后一刀應(yīng)一次走刀連續(xù)加工，以免產(chǎn)生刀痕等缺陷。 此外，確定進(jìn)給路線時(shí)，還要考慮工件的形狀與剛度、加工余量大小、機(jī)床與 刀具的剛度等情況，確定是一次進(jìn)給還是多次進(jìn)給來完成加工，確定刀具的切入與 切出方向以及在銑削加工中試采用順銑還是逆銑的銑削方式等。 該零件的進(jìn)給路線路線如下： 銑端面：銑上端面及外輪廓至尺寸。 （3

36、2 立銑刀） 半精銑：半精銑外輪廓，單邊留余量 0.3mm粗銑內(nèi)腔槽，單邊留余量 2mm。 （20 立銑刀） 精銑：銑外輪廓至尺寸高速精銑內(nèi)腔槽至尺寸。 （8 合金立銑刀） 銑球面：銑球面（8 的球頭刀） 銑孔：2-26 孔。 （8 合金立銑刀） 鉆孔：-12 孔11.8 孔。 （8 合金立銑刀） 4.44.4 切削用量切削用量 在一定切削條件下，合理選擇切削用量是提高切削效率、保證刀具耐用度和加 工質(zhì)量的主要手段。 4.4.1 切削參數(shù)對(duì)機(jī)械加工的影響 （1）對(duì)加工質(zhì)量的影響 切削速度的影響。因?yàn)榍邢魉俣葘?duì)切削溫度影響最大。隨著切削速度的增加， 溫度上升，工件的溫升變形和刀具磨損加快，使誤差

37、加大。同時(shí)，工件表面層的熱 應(yīng)力。金相組織也發(fā)生變化，使工件表面質(zhì)量下降。 進(jìn)給速度的影響。在中等以上進(jìn)給速度時(shí)，降低進(jìn)給速度可降低表面粗糙度 值;但當(dāng)?shù)退偾邢鳎?.050.15mm/r）時(shí)，由于存在塑性變形故可使 ra 增大。 背吃刀量的影響。隨著背吃刀量的增大，切削力成正比的增加，工藝系統(tǒng)發(fā) 生變形、振動(dòng)等，使加工精度和表面粗糙度下降。 （2）對(duì)刀具使用壽命的影響 刀具耐用度與刀具總?cè)心ゴ螖?shù)的乘積稱為刀具壽命。它是一把刀從開始到完全 報(bào)廢所經(jīng)過的切削時(shí)間。對(duì)刀具壽命的影響主要從耐用度的影響來分析。 因此，貴重、精密的刀具是不宜采用高速切削和大進(jìn)給量切削的。 （3）對(duì)生產(chǎn)效率的影響 在一定的

38、切削條件下，合理選擇切削用量是提高切削效率、保證刀具耐用度和 加工質(zhì)量的主要手段。 4.54.5 加工工序卡片加工工序卡片 確定加工工序后，根據(jù)加工要求，編寫數(shù)控加工工序卡片。具體的加工工序卡 片如下表所示。 表 4-1 數(shù)控加工工序卡片 零件名稱型腔零件零件圖號(hào) （工廠） 數(shù)控加工工序卡片 高速軸45#鋼 工序號(hào) 程序編 號(hào) 夾具名 稱 使用設(shè)備車間 10 三抓卡 盤 立式加工中心 工 步 號(hào) 工步內(nèi)容 刀具 號(hào) 刀具規(guī) 矩/mm 主軸轉(zhuǎn) 速 /rmi n-1 進(jìn)給速度 /mmmi n-1 背吃 刀量 /mm 備注 1 外輪廓粗加工 t0132300702.0 2 內(nèi)外輪廓、腔槽半精加 工

39、t0220600701.0 3 精銑圓弧面 t03 8 球頭 1000500.5 4 內(nèi)外輪廓 精加工 t04 8 硬質(zhì) 合金立 銑刀 1000500.2 5 精銑 26 孔 t04 8 硬質(zhì) 合金立 銑刀 1000500.2 6 鉆 11.8 孔 t05 11.8 鉆頭 800700.25 7 鉆 12 孔 t06 12 鉆 頭 800700.25 5 5 ugug 造型與仿形加工造型與仿形加工 ug 是一種功能強(qiáng)大的軟件，在這個(gè)型腔零件的造型中我們用到的是 ug 的草圖 建模和仿形加工模塊。 5 5. .1 1 加工并生成程序加工并生成程序 通過草圖拉伸對(duì)毛坯進(jìn)行設(shè)定，同時(shí)要確定毛坯中心在

40、系統(tǒng)坐標(biāo)系（繪圖坐標(biāo) 系）中的坐標(biāo)值。因?yàn)樵摾L圖原點(diǎn)在圖形的底平面上，所以毛坯中心的坐標(biāo)值設(shè) 定值為（0,0,0） 。注意對(duì)刀時(shí)，刀具找正毛坯中心后，要按該坐標(biāo)值設(shè)定毛坯中心。 然后進(jìn)入 ug 加工模塊，首先設(shè)定加工坐標(biāo)系、工件加工的安全平面，對(duì)工件進(jìn)行加 工。 5.1.1 工藝參數(shù)設(shè)定 首先我們定義刀具參數(shù)，根據(jù)列出的刀具清單。例如 32 立銑刀參數(shù)及圖形如 圖 5-1 所示，其它刀具按照各自參數(shù)設(shè)定。 圖 5-1 刀具的設(shè)置 最后建成直徑 32、20、8 的銑刀，直徑為 8 的球頭刀，直徑分別為 12、26、11.8 的鉆頭，來進(jìn)行加工，如圖 5-2。 圖 5-2 建立刀具 雙擊右邊導(dǎo)航

41、器里的 workpiece，進(jìn)行設(shè)置加工工件與加工毛坯，如圖 5-3 所 示。毛坯建法：先將工件隱藏，在草圖上拉伸外輪廓至 40，再在編輯菜單里進(jìn)行互 換顯示與隱藏。 5-3 設(shè)置加工工件與毛坯 上 ug 課程的時(shí)候，老師說過做 ug 仿形加工有三個(gè)步驟：用什么刀具加工； 對(duì)什么零件進(jìn)行加工；怎么加工?，F(xiàn)在第三步如圖 5-4 所示。 5-4 進(jìn)行型腔銑 5.1.2 零件的加工過程 選擇加工所至的表面，如圖 5-5 所示選擇。 5-5 選擇加工表面 設(shè)置好切削用量、每一刀的進(jìn)給量、切削方式，然后生成刀軌，準(zhǔn)備進(jìn)行粗加 工，如圖 5-6 所示。粗加工完成，接著要進(jìn)行確定保存，如圖 5-7 所示。

42、5-6 生成刀軌 5-7 粗加工完成 然后進(jìn)行精加工，如圖 5-8 將 rough 改為 mill-finish。 圖 5-8 精加工 如上述操作方法，不過選擇切削表面時(shí)要加上凹槽，生成刀軌，如圖 5-9，開 始精加工，如圖 5-10。精加工完成時(shí)如圖 5-11。用直徑為 8 的刀具進(jìn)行更深層次的 精加工，過程如圖 5-12圖 5-13圖 5-14。 圖 5-9 生成精加工刀軌 圖 5-10 精加工開始 圖 5-11 精加工完成 圖 5-12 選擇加工表面 圖 5-13 生成刀軌 圖 5-14 加工開始 接著進(jìn)行球徑 25 的球面加工，用直徑 8 的球頭刀進(jìn)行加工，選擇加工表面，如 圖 5-1

43、5。加工完成后得到的零件如圖 5-16。 圖 5-15 加工表面選擇 圖 5-16 加工完成 進(jìn)行 11.8 孔的鉆削，如圖 5-17 選擇鉆削。孔 11.8 加工如圖 5-18。 圖 5-17 鉆削 圖 5-18 孔 11.8 的加工完成 對(duì)兩個(gè)直徑為 26 的孔進(jìn)行精銑。完成后的里、兩個(gè)孔如圖 5-19 所示。 圖 5-19 直徑 26 孔的精加工完成 最后對(duì)直徑為 12 的孔進(jìn)行加工，最終加工完成的零件如圖 5-20 所示。 圖 5-20 最終加工完成的零件 5.1.3 生成部分程序 后處理，用來生成 nc 程序，如圖 5-21。生成 nc 程序，如圖 5-22 所示。 圖 5-21 后處理 圖 5-22 經(jīng)過后處理生成的 nc 程序 結(jié)論結(jié)論 經(jīng)過近三個(gè)月的堅(jiān)持不懈，我的基于 ug 下的型腔零件數(shù)控仿形加工終于達(dá)到了 預(yù)期的要求，在此次設(shè)計(jì)過程中，我查閱大量有關(guān)資料，參加校外 ug 培訓(xùn)，跟老師 學(xué)習(xí)，與同學(xué)交流，經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教，學(xué)到了不少知識(shí)也找到了自己身 上的不足。感受良多，獲益匪淺。 此次設(shè)計(jì)制作過程我遇到許多問題，諸如