基于ugnx5.0軟件的cadcam典型零件的造型與數(shù)控模擬加工大學(xué)論文

第五章零件加工程序的編制基于UGNX5.0軟件的CAD/CAM典型零件的造型與數(shù)控模擬加工【摘要】本課根據(jù)給定的二維圖，使用UGNX5.0軟件的建模模塊完成了零件的三維造型設(shè)計(jì)，根據(jù)零件圖的要求，制定數(shù)控加工工藝方案，使用UG的加工模塊進(jìn)行了數(shù)控模擬加工，通過(guò)后處理生成NC代碼。【關(guān)鍵詞】：UG、三維造型、模擬加工PAGE1目錄引言 2一、Mast1.1Ug的概述 3二、UG的零件三維造型 41零件造型分析 52.2零件造型 6三、零件的數(shù)控編程 143.1工藝方案分析 143.1.1刀具的選擇 143.1.2切削用量的選擇 143.2基于ug編程加工過(guò)程 143.3后處理 23總結(jié) 25參考文獻(xiàn) 26謝辭 27

引言在學(xué)習(xí)了《數(shù)控加工工藝與裝備》《機(jī)械制造基礎(chǔ)》《UG數(shù)控編程》《CAD/CAM應(yīng)用技術(shù)》《數(shù)控機(jī)床及編程》等課程后，為了將所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際中，加深對(duì)知識(shí)的掌握程度，提升自身的實(shí)際工作能力，故選取《基于UG的撥叉凹模的數(shù)控銑削加工》的課題，綜合所學(xué)知識(shí)，解決出現(xiàn)的問(wèn)題，完成設(shè)計(jì)。本課題主要內(nèi)容是數(shù)控銑削加工，包括了零件圖的審查、工藝的設(shè)計(jì)、刀具和機(jī)床夾具的選擇、切削用量的選擇、UG的建模與編程、后處理等，通過(guò)一系列的作業(yè)操作，完成對(duì)零件的加工任務(wù)。通過(guò)此次課題，可以學(xué)習(xí)到很多加工和工藝方面的知識(shí)，為以后工作打下基礎(chǔ)。一、Mast1.1Ug的概述市面上的CAM軟件有：UGNX、Pro/NC、CATIA、CAD/CAM一體化的中望3D、cimatron、MasterCAM、SurfCAM、SPACE-E、CAMWORKS、WorkNC、TEBIS、HyperMILL、Powermill、GibbsCAM、FEATURECAM、topsolid、solidcam、cimtron、vx、esprit、gibbscam、Edgecam、Artcam等等數(shù)控除了在機(jī)床應(yīng)用以外，還廣泛地用于其它各種設(shè)備的控制，如沖壓機(jī)、火焰或等離子弧切割、激光束加工、自動(dòng)繪圖儀、焊接機(jī)、裝配機(jī)、檢查機(jī)、自動(dòng)編織機(jī)、電腦繡花和服裝裁剪等，成為各個(gè)相應(yīng)行業(yè)CAM的基礎(chǔ)。一個(gè)大規(guī)模的計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng)是一個(gè)計(jì)算機(jī)分級(jí)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，它由兩級(jí)或三級(jí)計(jì)算機(jī)組成，中央計(jì)算機(jī)控制全局，提供經(jīng)過(guò)處理的信息，主計(jì)算機(jī)管理某一方面的工作，并對(duì)下屬的計(jì)算機(jī)工作站或微型計(jì)算機(jī)發(fā)布指令和進(jìn)行監(jiān)控，計(jì)算機(jī)工作站或微型計(jì)算機(jī)承擔(dān)單一的工藝控制過(guò)程或管理工作。計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng)的組成可以分為硬件和軟件兩方面：硬件方面有數(shù)控機(jī)床、加工中心、輸送裝置、裝卸裝置、存儲(chǔ)裝置、檢測(cè)裝置、計(jì)算機(jī)等，軟件方面有數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控程序編制、計(jì)算機(jī)輔助工裝設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助作業(yè)計(jì)劃編制與調(diào)度、計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量控制等。目前為止，計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM，ComputerAidedManufacturing）有狹義和廣義的兩個(gè)概念。CAM的狹義概念指的是從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到加工制造之間的一切生產(chǎn)準(zhǔn)備活動(dòng)，它包括CAPP、NC編程、工時(shí)定額的計(jì)算、生產(chǎn)計(jì)劃的制訂、資源需求計(jì)劃的制訂等。這是最初CAM系統(tǒng)的狹義概念。到今天，CAM的狹義概念甚至更進(jìn)一步縮小為NC編程的同義詞。CAPP已被作為一個(gè)專(zhuān)門(mén)的子系統(tǒng)，而工時(shí)定額的計(jì)算、生產(chǎn)計(jì)劃的制訂、資源需求計(jì)劃的制訂則劃分給MRPⅡ/ERP系統(tǒng)來(lái)完成。CAM的廣義概念包括的內(nèi)容則多得多，除了上述CAM狹義定義所包含的所有內(nèi)容外，它還包括制造活動(dòng)中與物流有關(guān)的所有過(guò)程（加工、裝配、檢驗(yàn)、存貯、輸送）的監(jiān)視、控制和管理。UGNX系列軟件主要有以下特點(diǎn)：UG軟件包含了眾多適應(yīng)不同需求的功能模塊。UG的設(shè)計(jì)十分精準(zhǔn)，適用于任何尺寸和復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計(jì)需求。UG遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng)的CAD設(shè)計(jì)方法，它采用獨(dú)特技術(shù)提高了機(jī)械設(shè)計(jì)效率、減少了時(shí)間及資源上的浪費(fèi)。具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM/CAE等模塊之間的無(wú)縫數(shù)據(jù)交換。采用復(fù)合建模技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)實(shí)體建模、曲線建模、曲面建模等。二維圖功能強(qiáng)大，可方便地從三維實(shí)體模型直接生成符合標(biāo)準(zhǔn)二維工程圖。提供了良好的應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具，能通過(guò)高級(jí)高級(jí)語(yǔ)言接口，使UG的圖形功能和高級(jí)語(yǔ)言的計(jì)算功能緊密接合，便于用戶(hù)開(kāi)發(fā)專(zhuān)用的CAD系統(tǒng)。具有良好的用戶(hù)界面，絕大多數(shù)功能都可以通過(guò)圖標(biāo)實(shí)現(xiàn)。CAM(computerAidedManufacturing，計(jì)算機(jī)輔助制造)：利用計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)備管理控制和操作的過(guò)程。它輸入信息是零件的工藝路線和工序內(nèi)容，輸出信息是刀具加工時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡(刀位文件)和數(shù)控程序。CAM(computerAidedManufacturing，計(jì)算機(jī)輔助制造)的核心是計(jì)算機(jī)數(shù)值控制(簡(jiǎn)稱(chēng)數(shù)控)，是將計(jì)算機(jī)應(yīng)用于制造生產(chǎn)過(guò)程的過(guò)程或系統(tǒng)。1952年美國(guó)麻省理工學(xué)院首先研制成數(shù)控銑床。數(shù)控的特征是由編碼在穿孔紙帶上的程序指令來(lái)控制機(jī)床。此后發(fā)展了一系列的數(shù)控機(jī)床，包括稱(chēng)為“加工中心”的多功能機(jī)床，能從刀庫(kù)中自動(dòng)換刀和自動(dòng)轉(zhuǎn)換工作位置，能連續(xù)完成銳、鉆、餃、攻絲等多道計(jì)算機(jī)輔助制造發(fā)展工序，這些都是通過(guò)程序指令控制運(yùn)作的，只要改變程序指令就可改變加工過(guò)程，數(shù)控的這種加工靈活性稱(chēng)之為“柔性”。加工程序的編制不但需要相當(dāng)多的人工，而且容易出錯(cuò)，最早的CAM便是計(jì)算機(jī)輔助加工零件編程工作。麻省理工學(xué)院于1950年研究開(kāi)發(fā)數(shù)控機(jī)床的加工零件編程語(yǔ)言APT，它是類(lèi)似FORTRAN的高級(jí)語(yǔ)言。增強(qiáng)了幾何定義、刀具運(yùn)動(dòng)等語(yǔ)句，應(yīng)用APT使編寫(xiě)程序變得簡(jiǎn)單。這種計(jì)算機(jī)輔助編程是批處理的。CAM系統(tǒng)一般具有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和過(guò)程自動(dòng)化兩方面的功能。CAM所涉及的范圍，包括計(jì)算機(jī)數(shù)控，計(jì)算機(jī)輔助過(guò)程設(shè)計(jì)。市面上的CAM軟件有：UGNX、Pro/NC、CATIA、MasterCAM、SurfCAM、SPACE-E、CAMWORKS、WorkNC、TEBIS、HyperMILL、Powermill、GibbsCAM、FEATURECAM、topsolid、solidcam、cimatron、vx、esprit、gibbscam、Edgecam等等（二）、UG的零件三維造型

1零件造型分析該零件由一個(gè)長(zhǎng)為100寬80高18的長(zhǎng)方體，零件由凸臺(tái)和孔組成，還有一些凹槽。因此零件不復(fù)雜。.圖2-1零件圖

2.2零件造型本零件可以采用先草繪圖，在拉伸，在布爾運(yùn)算，就可以完成零件了。（1）啟動(dòng)UGNX。（2）執(zhí)行【文件】→【新建】命令或者單擊“標(biāo)準(zhǔn)工具欄中的新建圖標(biāo)，彈出“新建文件”對(duì)話(huà)框。在文件名中輸入”名字”，單位選擇“毫米”，單擊【確定】按鈕，進(jìn)入U(xiǎn)nigraphics界面。（3）執(zhí)行【起始】→【建?！棵罨騿螕艚D標(biāo)，進(jìn)入建模模塊。（4）單擊“成形特征”工具欄中的“草圖”圖標(biāo)按鈕，打勾確定即可。如圖按照尺寸畫(huà)出鼠標(biāo)的底部草圖。如圖建立圓形草繪圖，如圖2-2所示，圖2-2

（5）以為基準(zhǔn)平面，畫(huà)出零件輪廓點(diǎn)擊圖標(biāo)進(jìn)入草圖繪制環(huán)境,在出現(xiàn)的工具條中選擇圖標(biāo),再選擇圖標(biāo)，建立近似于長(zhǎng)方形草繪圖，如圖2-3所示圖2-3

（6）以零件上端部分為基準(zhǔn)面依次畫(huà)出草圖，完成草圖，

圖2-4

（8）在接下來(lái)的操作中對(duì)繪制好的草圖封閉曲線進(jìn)行拉伸,得到工程圖紙中要求的高的底面凸臺(tái)。具體操作為點(diǎn)擊拉伸圖標(biāo),彈出圖拉伸對(duì)話(huà)框，選擇所示的封閉曲線,在限制參數(shù)欄輸入開(kāi)始和結(jié)束的值,在布爾選擇求和，點(diǎn)擊應(yīng)用按鈕,完成拉伸操作,得到如圖的圖形，點(diǎn)擊確定按鈕，關(guān)閉拉伸對(duì)話(huà)框用同樣的方法畫(huà)出另一端的。如圖2-7所示。圖2-5

繪制凸臺(tái)的步驟與上面凸臺(tái)基本相同,同樣是先建立草圖,按工程圖紙要求繪制封閉曲線,然后對(duì)其進(jìn)行拉伸。但要注意的是在繪制凸臺(tái)之前,需要進(jìn)行坐系的相應(yīng)移動(dòng)。具體操作為點(diǎn)擊菜單,打開(kāi)其下拉菜單,點(diǎn)擊圖標(biāo),再點(diǎn)擊圖標(biāo)，以凸臺(tái)的上表面對(duì)稱(chēng)中心作為原點(diǎn)如圖所示。然后點(diǎn)擊圖標(biāo),進(jìn)行草圖繪制的相應(yīng)操作,建立的封閉曲線,拉伸后得到的圖形如圖所示 圖2-6

布爾運(yùn)算求差 圖2-7 圖2-8

（9）單擊“成形特征”工具欄中的“完成草圖”圖標(biāo)按鈕，完成草圖繪制進(jìn)入三位界面，單擊“成形特征”工具欄中的“拉伸”按鈕文件，系統(tǒng)彈出“拉伸”對(duì)話(huà)框，用鼠標(biāo)左鍵選擇要拉伸的線，在“限制”選擇框中輸入數(shù)據(jù)，如圖1-2-1所示，單擊“確定”圖標(biāo)按鈕，完成拉伸圖2-9

3零件的數(shù)控編程3.1工藝方案分析由于此零件是方形，可以用平口鉗裝夾。在安裝工件時(shí)，要注意工件安裝，要放在鉗口中間部位。安裝臺(tái)虎鉗時(shí)，要對(duì)它的固定鉗口找正，工件被加工部分要高出鉗口，避免刀具與鉗口發(fā)生干涉。1、粗銑零件凸臺(tái)凹槽和頂面，選用φ12立銑刀（T01）2、精銑輪廓面凸臺(tái)凹槽，選用φ8的立銑刀（T02）3、精銑零件平面，選用φ8的立銑刀（T02）4、鉆螺紋孔M10，選用φ10的麻花鉆（T03）5、鉆Φ10孔，選用φ10的麻花鉆（T03）3.1.1刀具的選擇1、選用φ12立銑刀（T01）2、選用φ8的立銑刀（T02）2、選用φ10的麻花鉆（T02）3.1.2切削用量的選擇序號(hào)加工面刀具號(hào)刀具類(lèi)型主軸轉(zhuǎn)速r/min進(jìn)給速度Mm/min1粗銑零件凸臺(tái)凹槽和頂面T01φ12立銑刀7001002精銑輪廓面凸臺(tái)凹槽T02φ8立銑刀8001003精銑零件平面T02φ8立銑刀12001004鉆螺紋孔M10T03φ10麻花鉆15001205鉆Φ10孔T03φ10麻花鉆750803.2基于ug編程加工過(guò)程進(jìn)入“加工環(huán)境”，創(chuàng)建幾何體（零件邊界）、毛坯（毛坯邊界）、檢查（需要進(jìn)行加工面）和加工坐標(biāo)系等項(xiàng)目，設(shè)置切削深度（切削深度參數(shù)），進(jìn)給速度和進(jìn)給量，非切削移動(dòng)等，然后在零件模型上生成并顯示全部層的刀具軌跡，并確認(rèn)刀具軌跡。 圖3-1

1.粗銑零件凸臺(tái)凹槽和頂面選擇工具欄上圖標(biāo)，進(jìn)入對(duì)話(huà)框，在子類(lèi)型中選擇，在項(xiàng)中選擇PROGRAM,在項(xiàng)中選擇WORKPIECE，在項(xiàng)中選擇MILL_12對(duì)畫(huà)框，選擇圖標(biāo)，再點(diǎn)擊此圖標(biāo)下的選項(xiàng)，打開(kāi)下對(duì)話(huà)框，選擇凸臺(tái)外型面，點(diǎn)擊確定鍵就可完成的選擇。選擇圖標(biāo)，點(diǎn)擊此圖標(biāo)下的選項(xiàng)，打開(kāi)下對(duì)話(huà)框，選擇毛坯的上表面后按確定鍵，完成的選擇。選擇圖標(biāo)，點(diǎn)擊此圖標(biāo)下的選項(xiàng)，打開(kāi)對(duì)話(huà)框，在一欄中選擇，然后選擇加工凸臺(tái)切削部分的下表面作為底面，按確定鍵后完成此項(xiàng)選擇。點(diǎn)擊進(jìn)入對(duì)話(huà)框，在選擇，點(diǎn)擊確定鍵在后選擇跟隨工件圖標(biāo)，點(diǎn)擊，進(jìn)入對(duì)話(huà)框，在類(lèi)型中選擇，在最大一欄中輸5后按確定鍵,點(diǎn)擊，進(jìn)入對(duì)話(huà)框，點(diǎn)擊一項(xiàng)，系統(tǒng)軟件會(huì)根據(jù)提供的數(shù)據(jù)自動(dòng)生成最佳主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度。，最后單擊，生成刀軌如圖所示，按確定完成凸臺(tái)的粗加工 圖3-2參數(shù)列表

圖3-3切削參數(shù)得設(shè)置 圖3-4切削自動(dòng)層的設(shè)置圖3-5進(jìn)退刀的設(shè)置 圖3-6最終刀軌圖

2.精銑輪廓面凸臺(tái)凹槽基于上次加工的殘料加工。選擇工具欄上圖標(biāo)，進(jìn)入對(duì)話(huà)框，在子類(lèi)型中選擇，和精加工凸臺(tái)一樣進(jìn)入，選擇圖標(biāo)，再點(diǎn)擊此圖標(biāo)下的選項(xiàng)，打開(kāi)下對(duì)話(huà)框，選擇工件的下表面，點(diǎn)擊確定鍵就可完成的選擇，選擇圖標(biāo)，點(diǎn)擊此圖標(biāo)下的選項(xiàng)，打開(kāi)下對(duì)話(huà)框，選擇毛坯的上表面后按確定鍵，完成的選擇。選擇圖標(biāo)，點(diǎn)擊此圖標(biāo)下的選項(xiàng)，打開(kāi)對(duì)話(huà)框，在一欄中選擇，然后選擇工件下表面作為底面，按確定鍵后完成此項(xiàng)選擇。在后選擇跟隨輪廓圖標(biāo)，其它與精加工凸臺(tái)的方法一樣進(jìn)行加工方法、切削深度、進(jìn)/退刀、進(jìn)給率等選擇和參數(shù)的設(shè)定，最后在對(duì)話(huà)框單擊圖標(biāo)，形成刀具軌跡，如圖3-4所示，按確定鍵完成操作。圖3-7參數(shù)設(shè)定

圖3-8切削層設(shè)定圖3-9進(jìn)退刀的設(shè)定 圖3-10最終刀路選擇選擇工具欄上圖標(biāo)，進(jìn)入對(duì)話(huà)框，在子型中選擇，在項(xiàng)中選擇MELL_ROUGH,名稱(chēng)欄里輸入CAVITY_MILL_ROUGH，按確定進(jìn)入對(duì)話(huà)框，選擇圖標(biāo)，再點(diǎn)擊此圖標(biāo)下的選項(xiàng)，打開(kāi)下的對(duì)話(huà)框，選擇矩形腔體，點(diǎn)擊確定完成的選擇。然后根據(jù)給定的粗加工切削用量、進(jìn)給率進(jìn)行設(shè)定。最后在對(duì)話(huà)框單擊圖形，形成刀具軌跡，如圖所示，按確定鍵完成操作確認(rèn)刀具軌跡后進(jìn)入加工仿真，進(jìn)入“刀軌可視化”對(duì)話(huà)框選擇“2D動(dòng)態(tài)”，系統(tǒng)開(kāi)始動(dòng)態(tài)模擬加工過(guò)程，圖為加工模擬截圖，加工完成后兩次單擊確定完成刀具軌跡的生成，結(jié)束加工仿真的操作3.精銑零件平面在后選擇跟隨輪廓圖標(biāo)，其它與精加工凸臺(tái)的方法一樣進(jìn)行加工方法、切削深度、進(jìn)/退刀、進(jìn)給率等選擇和參數(shù)的設(shè)定，最后在對(duì)話(huà)框單擊圖標(biāo)，形成刀具軌跡，如圖3-11所示，按確定鍵完成操作。。圖3-11 圖3-124.鉆2-M10螺紋孔（5.鉆Φ10孔）依次設(shè)置參數(shù)，同理可得刀軌圖：圖3-13刀軌圖

3.3后處理無(wú)論是哪種CAM軟件，其主要用途都是生成在機(jī)床上加工零件的刀具軌跡（簡(jiǎn)稱(chēng)刀軌）。一般來(lái)說(shuō)，不能直接傳輸CAM軟件內(nèi)部產(chǎn)生的刀軌到機(jī)床上進(jìn)行加工，因?yàn)楦鞣N類(lèi)型的機(jī)床在物理結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)方面可能不同，由此而對(duì)NC程序中指令和格式的要求也可能不同。因此，刀軌數(shù)據(jù)必須經(jīng)過(guò)處理以適應(yīng)每種機(jī)床及其控制系統(tǒng)的特定要求。這種處理，在大多數(shù)CAM軟件中叫做“后處理”。后處理的結(jié)果是使刀軌數(shù)據(jù)變成機(jī)床能夠識(shí)別的刀軌數(shù)據(jù)，即NC代碼?？梢?jiàn)，后處理必須具備兩個(gè)要素：刀軌——CAM內(nèi)部產(chǎn)生的刀軌；后處理器——是一個(gè)包含機(jī)床及其控制系統(tǒng)信息的處理程序。N0010G40G17G90G70N0020G91G28Z0.0:0030T00M06…….N7670G0G90X-2.0457Y1.1811S0M03N7680G43Z.5906H00N7690G83Z-.7874R.5906F9.8Q0.0N7700Y-1.1811N7710G80N7720M02

總結(jié)通過(guò)這次設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是困難重重，難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，通過(guò)這次設(shè)計(jì)之后，一定把以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)重新溫。

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