- 學 生 畢 業 設 計課 題：基于UG的產品設計與加工系 部：機 電 工 程 系 專 業：機 電 一 體 化 班 級： 學 號 姓 名： 同 組 人 指導老師： 開題日期: 2010年11月10日完成日期: 2010年12月03日前 言Unigraphics(簡稱UG)是SIEMENS公司（原美國UGS公司）開發的計算機輔助設計與制造軟件，是目前市場上功能最極致的產品設計工具，它不但有現今CAD/CAM軟件中最強大的Parasolid的實體建模核心技術，更是提高效能的曲面建構能力，能夠完成最復雜的造型設計。Unigraphics是一套復雜產品設計的最佳系統，從概念涉及到生產產品，ug廣泛的運用在于機械、航空、航天、汽車、造船、消費產品、醫療儀器、工具和電子等工業領域。隨著實體造型、特征造型技術的日趨成熟，基于三維機械CAD的注塑模CAD軟件成為注塑模CAD發展趨勢，并逐步占領市場。其中UG公司推出的Mold Wizard模具設計系統為注塑模三維CAD系統的典型代表。在全球擁有大量的用戶，廣泛應用。UG NX 5軟件輸了有強大的CAD功能外，還具備了完善的CAM（計算機輔助制造）的功能，能實現三維造型、參數管理、刀位點的計算圖形的仿真加工導軌的編輯和修改、后處理、工藝文檔生成等功能。本設計主要針對零件的建模、分模以及加工工藝分析進行實列操作。 目 錄第一章 設計加工零件實體1.1 創建實體草圖.51.2 拉伸特征創建.61.3 邊倒圓設置.91.4 零件抽殼.101.6 零件打孔.141.7 成形特征.15第二章 產品的分模設計 2.1 加載產品模型.16 2.2 創建坐標系.172.3 行腔布局.192.4 分型設置 .19 2.4.1設置分型線.20 2.4.2創建分型面.20 2.4.3設置區域.21 2.4.4 創建補片22 2.4.5 抽取區域和分型線.22 2.4.6設置型芯、型腔23 第3章 零件加工工藝分析3.1 零件材料的選擇.253.2 裝夾方案和夾具的選擇.253.3 數控銑刀的選擇.26 3.4 切削用量的確定.273.5 主軸轉速的確定28第四章 數控洗削加工 4.1 型腔-UG加工環境.294.2 創建幾何體.304.3 創建刀具.334.4 創建操作.344.5 刀軌設置及生成.364.6 刀軌可視化.384.7 后處理 生成程序.394.8 生成車間文檔.40第5章 總結 參考文獻.41第一章 設計加工零件圖實體 1.1創建實體草圖 啟動UGNX5在工具欄上單擊【】圖標，新建模型文件chouke.Prt。 繪制草圖。 在工具欄上單擊【】草圖按鈕，系統彈出“創建草圖”對話框并提示選擇草圖平面，選擇XZ平面，單擊鼠標中鍵進入草圖環境，視角將轉換草圖方向。 選擇輪廓線功能繪制零件圖，完成如圖1-1所示草圖。 圖 1-1 繪制草圖1.2 拉伸特征創建 創建拉伸實體在工具欄上單擊【】拉伸按鈕，系統自動彈出“拉伸”對話框。在拉伸對話框中設置拉伸參數，如圖1-2所示。則系統預覽將自動更新，如圖1-3所以。 圖 1-2 拉伸參數設置 圖 1-3 更新預覽創建基準面【】如圖所示： 圖 1-4 基準平面繪制草圖如下圖所示： 圖1-5單擊【】拉伸按鈕進行特征拉伸 圖1-6幾何拉伸特特征1.3邊倒圓設置單擊【】按鈕進行邊倒圓特征選擇邊，及設置半徑如圖1-7，圖1-8所示圖1-7倒圓參數設置1.4 零件抽殼單擊【】抽殼按鈕進行設置如圖1-9.圖1-10所示： 圖1-9抽殼設置圖1-10抽殼效果單擊【】按鈕繪制草圖如圖1-11所示：圖1-11單擊【】按鈕進行拉伸設置如圖1-12圖1-12單擊【】按鈕創建基準面繪制草圖如1-13、圖1-14所示：圖1-13基準面設置圖1-14單擊【】按鈕進行拉伸特征設置圖1-151.6 零件打孔單擊【】按鈕進行參數設置圖1-161.7 成形特征確定后得出如圖1-17所示： 圖 1-17 產品效果圖 第二章 產品的分模設計 2.1 加載產品模型單擊【】工具欄條中【】按鈕，選擇model1文件，單擊確定。如圖2-1所示。 圖 2-1 項目的初始化參數設置 2.2 創建坐標系 在“注塑模向導”工具條中單擊按鈕，設置坐標如圖2-2所示。 圖 2-2 模坯工件尺寸參數設置創建工件毛胚 單擊【】按鈕，程序彈出“工件尺寸”對話框設置毛胚尺寸如圖所示： 圖2-3工件尺寸參數2.3型腔布局 單擊點擊“開始布局”進行行腔布局設一模兩腔如圖所示：圖 2-4 行腔布局對話框2.4 分型設置單擊【】按鈕，在彈出的“分型管理器”對話框分型對象欄里，去掉工件線框選項。如圖2-5所示。圖2-5分型管理器2.4.1設置分型線單擊按鈕創建分型線，點擊自動搜索分型線，按“確定按鈕”得出如圖所示：圖2-6自動搜索分型線2.4.2創建分型面單擊【】按鈕在分型面對話框中單擊“創建分型面”得出如圖所示： 圖2-7分型管理器對話框 2.4 .3 設計區域 單擊分型管理器中的【】按鈕，在彈擊出的“MPV初始化”框中選擇“保持現有的”，單擊確定，如圖2-8所示。 圖 2-8 MPV初始化設置 在彈出的塑模部件驗證框中，檢查是否有未定義型芯型腔區域加以指派，將邊界區域指派到型腔，將空特征指派到型芯區域，如圖2-12所示。. 圖 2-9 模具部件驗證2.4.4創建補片單擊按鈕 單擊“自動修補”如圖2-10所示 ：圖2-102.4 .5 單擊分型管理器中的【】抽取區域和分型線，在彈出的區域和直線對話框中點擊“邊界區域”，如圖2-13所示。 圖 2-13 區域和直線設置單擊“確定”如圖所示的“抽取區域”2.4 .6 型芯、型腔的設置單擊分型管理器中的【】創建型芯和型腔按鈕，在彈出的型芯和型腔對話框中，選擇自動創建型腔和型芯，如圖2-14所示。圖2-14 保存型芯和型腔，型芯保存為xingxin,得到型芯，如圖2-15所示。型腔保存為xingqiang,得到型腔，如圖2-16所示。 圖 25 xingxin圖 2-16 xingqiang 第三章 零件加工工藝分析3.1 零件材料的選擇零件的材料直接影響著其強度、剛度、耐磨性、耐蝕性、耐熱性、疲勞壽命、重量、美觀等，應根據零件的工況選擇適當的材料，對于材料的要求既要滿足使用原則又要滿足工藝要求及經濟要求。模具的材料選擇應遵循以下原則：a） 機械加工性能優良，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。b） 拋光性能優良，沒有氣孔等內部缺陷，顯微組織均勻且有一定的使用硬度。c） 良好的表面腐蝕加工性，要求鋼材質地細而均勻，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。d） 耐磨損有韌性，可以窄熱多變負荷的作用下長期工作。e） 耐磨擦焊接性能好，具有焊接性，焊接后硬度不放發變化，且不開裂變形等。 f） 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。g） 熱膨脹系數少，熱傳導效率高，防止變形，提高冷卻效果。h） 性能價格比較合理，市場容易買到，供貨剘短。l） 動定模材料選擇鋼材，要綜合考慮因素。選材的一般原則判斷零件選材是否合理的基本標志是，所選材料能否滿足必需的使用性能；能否具有良好的工藝性能；能否實現最低成本。3.2 裝夾方案和夾具的選擇1 定位安裝的基本原則在數控機床上加工零件時，定位安裝的基本原則是合理選擇定位基準和夾緊方案。在選擇時應注意以下幾點：a） 力求設計、工藝和編程計算的基準統一。b） 盡量減少裝夾次數，盡可能在一次定位裝夾后，加工出全部待加工表面。c） 避免采用占機人工調整式加工方案，以充分發揮數控機床的效能。2 選擇夾具的基本原則數控加工的特點對夾具提出了兩個基本要求：一是要保證夾具的坐標方向與機床的坐標方向相對固定；二是要協調零件和機床坐標系的尺寸關系。除此之外，還要考慮以下幾點：a）當零件加工批量不大時，應盡量采用組合夾具、可調式夾具及其他通用夾具，以縮短生產準備時間、節省生產費用。b）在成批生產時才考慮采用專用夾具，并力求結構簡單。c）零件的裝卸要快速、方便、可靠，以縮短機床的停頓時間。d）夾具上各零部件應不妨礙機床對零件各表面的加工，即夾具要開敞，其定位、夾緊機構元件不能影響加工中的走刀（如產生碰撞）3 常用的裝夾方案數控銑床上工件裝夾通常采用四種方法。a) 機床工作臺上按工作找正定位，用壓板和T形槽螺栓夾緊工件。b) 工件用螺釘緊固在固定板上，按工件找正定位，在機床工作臺上用壓板和T形槽螺栓夾緊固定板，或用平口鉗夾緊固定板。c) 使用平口虎鉗，三爪卡盤等通用夾具裝夾工件。d) 用組合夾具、專用夾具等。3.3 數控銑刀的選擇刀具選擇時應根據機床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其他相關因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調整方便、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箜加工工藝中的重要內容之一。刀具的選擇是是數控加工工藝的重要內容之一，他不及影響及床上加工的效率而是直接影響加工商的質量。選擇道具的時候通常要考慮機床加工的能力、工序內容工件材料等多方面的因素。1 孔加工刀具的選用 a數控機床孔加工一般無鉆模，由于鉆頭的剛性和切削條件差，選用鉆頭直徑D應滿足L/D5（L為鉆孔深度）的條件 b 精鉸孔可選用浮動絞刀，鉸孔前孔口要倒角 c 精鉸孔可選用浮動絞刀，鉸孔前孔口要倒角 d 鏜孔時應盡量選用對稱的多刃鏜刀頭進行切削，以平衡徑向力，減少鏜削振動。2、銑削加工刀具選用 a）鑲裝不重磨可轉位硬質合金刀片的銑刀主要用于銑削平面，粗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，刀具直徑選小一些，否則會造成因接刀刀痕過深而影響工件的加工質量。b）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、環形銑刀、鼓形銑刀、錐形銑刀、盤形銑刀。c）高速鋼立銑刀多用于加工凸臺和凹槽。如果加工余量較小，表面粗糙度要求較高時，可選用鑲立方氮化硼刀片或鑲陶瓷刀片的端面銑刀。d）毛坯表面或孔的粗加工，可選用鑲硬質合金的玉米銑刀進行強力切削。e）加工精度要求較高的凹槽，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3.4 切削用量的確定1、數控銑床切削要素 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、刀具壽命和加工質量。在確定每道工序的切削用量時，應根據刀具的耐用度和機床說明書中的規定去選擇。也可以結合實際經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，一般以提高生產率為主，但也應考慮經濟性和加工成本；半精加工和精加工時，應在保證加工質量的前提下，兼顧切削效率、經濟性和加工成本。具體數值應根據機床說明書、切削用量手冊，并結合經驗而定。 2切削用量的確定 切削用量是指切削速度、切削寬度、主軸轉速、進給速度和背吃刀量。切削用量的各參數在編程時都要編入加工程序中，或者在加工前預先調好機床的轉速。 1 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。 2側吃量（e）為垂直于銑刀軸線測量的切削層尺寸。端銑時，側吃刀量為被加工表面的寬度；而圓周銑削時，側吃刀量為切削層深度。 3 背吃刀量或側吃刀量的選取，主要由加工余量和對表面質量的要求決定。4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，工藝系統剛性較差或機床動力不足時，可分兩次進給完成。5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，背吃刀量或側吃刀量選取同（1）。粗銑后留0.51.0m余量，在半精銑時切除。6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吃刀量取1.52;精銑時，圓周銑側吃刀量取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，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，數控加工的精加工余量可比通用機床加工的余量小一些。刀具卡片序號刀具號刀具加工表面備注規格名稱數量刀長（mm）1T0110平頭立銑刀145外表面加工2T023平頭立銑刀130孔加工3T038平頭立銑刀145內表面加工3.5主軸轉速的確定主軸轉速度的確定一般是先選取好合適的銑削速度，再根據銑削速度和銑刀直徑計算。主軸轉速的計算：公式： n1000Vc/d (r/min)式中：Vc銑削速度mm/min d銑刀直徑 n主動軸轉速r/min 。切削速度的計算公式： 式中的系數Cv和指數m、及不同情況下的修正系數（K，是各個修正系數之積）可參考相關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、側吃刀量以及銑刀齒數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也是提高生產率的一個措施，但v與刀具耐用度的關系比較密切，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。根據刀具卡片 ,由公式n1000Vc/d 可以算出不同加工段的主軸轉速。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 ，結合機床，第一步粗加工主軸轉速最終取 4400r/min 。其它各個加工段的主軸轉速詳見加工工序卡片。（1） 進給速度的確定進給速度（）是單位時間內工件與銑刀沿進給方向的相對位移，它與銑刀轉速（n）。銑刀齒數（z），用每齒進給量（）的關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。硬質合金銑刀的每齒進給量高于第四章 數控洗削加工4.1 型芯UG加工環境 加載xingxqiang模型,在【】開始菜單中選擇“加工”項，如圖4-1所示，或者選擇快捷鍵Ctrl+Alt+M,即可進入加工模塊。 圖 4-1 “加工”菜單選項 彈出“加工環境”對話框，如圖4-2所示，選擇“mill-contour”環境，然后單擊“初始化”按鈕，即可進入加工環境。圖4-2 “加工環境”對話框單擊按鈕，系統彈出“創建程序”對話框，在“名稱”文本框中輸入程序組的名稱，如圖4-3所示。圖 4-3 “創建程序”對話框4.2 創建幾何體單擊工具條中的【】創建幾何體按鈕，按默認設置，單擊“確定”，如圖4-4所示。圖 4-4 “創建幾何體”對話框 在彈出“工件”對話框如圖4-5所示。選擇“指定部件”彈出“部件幾何體”選擇并選擇實體，如圖4-6所示，單擊“確定”。圖 4-5 “工件”對話框圖 4-6 “部件幾何體”對話框單擊：“確定”、 在工件對話框里點擊“指定毛胚”后選擇 自動塊”如下圖所示；圖 4-7 “毛坯幾何體”對話框4.3 創建刀具單擊工具條中的【】創建刀具按鈕，彈出“創建刀具”對話框，在“名稱”文本欄中輸入T1D10R0,如圖4-8所示。單擊確定。在彈出“Milling Tool-5 Parameters”對話框中，按刀具直徑和刀具號修改參數，如圖4-9所示。單擊確定。圖 4-9 Milling Tool-5 Parameters圖 4-8 “創建刀具”對話框4.4 創建操作單擊工具條中的【】創建操作按鈕，系統彈出“創建操作”對話框，在位置中程序和刀具選擇已寫入程序，如圖4-10所示。單擊確定。圖 4-10 “創建操作”對話框 系統彈出“Face Milling Area”對話框，如圖4-11所示。 圖 4-11 “Face Milling Area”對話框在各對話框中設置各項參數，在幾何體參數中單擊【】指定部件，系統彈出“部件幾何體”對話框并選擇實體，如圖4-12所示。單擊確定。圖 4-12 “部件幾何體”對話框選擇“指定切削區域”，彈出“切削區域”對話框，并選擇需切削區域幾何體的表面，如圖4-13所示。單擊確定。圖 4-13 “切削區域”對話框4.5 刀軌設置及生成在刀軌設置對話框中，切削模式欄中選擇“跟隨部件”模式，如圖4-14所示。圖4-14 “刀軌設置”對話框單擊【】進給和速度，彈出的“進給”對話框，設置主軸速度3000rpm，如圖4-15所示，單擊確定。圖 4-15 “進給”對話框回到“Face Milling Area”對話框中，在操作參數設置中單擊【】生成按鈕，生成刀軌，如圖4-16所示。圖4-16 刀軌生成4.6 刀軌可視化單擊【】確認按鈕，系統彈出“刀軌可視化”對話框，選擇2D動態并設置，完成加工過程仿真，如圖4-17所示。圖 4-17 刀軌可視化及仿真加工過程4.7 后處理 生成程序進行后處理得出程序，保存文件。=信息清單創建者： Administrator日期 ： 2010-12-2 15:16:24當前工作部件 ： C:Program FilesUGSxingqiang.prt節點名 ： pc-20100423xeun=%N0010 G40 G17 G90 G70N0020 G91 G28 Z0.0:0030 T02 M06N0040 T03N0050 G0 G90 X3.9106 Y2.8731 S1800 M03N0060 G43 Z.7874 H00N0070 Z.1181N0080 G3 X3.9106 Y2.8