1、滁州職業技術學院汽車工程系畢畢 業業 設設 計計課題： 型腔類零件的編程與加工型腔類零件的編程與加工 設計時間： 2014/10/122014/10/12 班級： 1212 級機制班級機制班 學號： 2012180114720121801147 姓名： 鄒海鄒海 指導教師： 疏劍疏劍 完成日期： 2014 年 11 月 20 日摘 要I摘摘 要要本次畢業設計論文主要是基于 UG 軟件自動編程，并針對型腔類零件零件的數控銑削加工設計。本畢業設計運用 UG 軟件根據圖紙的尺寸要求制出零件的實體三維造型，并對零件進行圖形分析及工藝分析，確定加工方法及所需的加工刀具等，確定好工序，然后運用 UG 軟件

2、對零件進行編程處理，并模擬出刀軌，進行對比發現需要改進的地方，并及時優化。最后通過后處理生成零件的加工程序，并在機床上進行實際加工。結果通過在機床上進行實際加工操作表明，所加工出的零件完全滿足圖紙的要求并利于實際生產。關鍵詞關鍵詞：UG 創建操作 后處理目 錄II目目 錄錄摘摘 要要.I第一章第一章 緒論緒論.1第二章第二章 型腔類零件實體造型型腔類零件實體造型.32.1 分析零件.32.2 零件的實體三維造型.32.3 建模.4第三章第三章 基于基于 UG 自動編程的型腔類零件加工自動編程的型腔類零件加工.83.1 零件分析.83.2 加工工藝分析.83.3 零件加工的各參數分析確定.83.

3、4 設置加工環境.103.5 創建型腔粗加工加工工序.103.5.1 定義加工坐標系和安全平面.103.5.2 設置加工方法.113.5.3 定義幾何體.123.5.4 創建程序 S1.133.5.5 創建刀具.133.5.6 創建操作 X1.133.5.7 創建操作 X2.14（1）復制操作 X1，彈出相應對話框，如圖 4-20 設置。.143.5.8 創建操作 X3.15（1）單擊“創建操作”圖標，彈出相應對話框，如圖 4-24 設置。.153.6 創建等高，和面銑中光加工加工工序.163.6.1 創建程序 S5 并創建操作 X5.16（1）單擊“創建操作”圖標，彈出相應對話框，如圖 4-

4、28 設置。.16（1）單擊“創建操作”圖標，彈出相應對話框，如圖 4-32 設置。.183.7 創建曲面驅動加工工序.193.7.1 創建程序 S7 并創建操作 X7.193.7.2 創建程序 S8 并創建操作 X8.20（1）單擊“創建操作”圖標，彈出相應對話框，如圖 4-42 設置。.203.7.3 創建操作 X9.21（1）單擊“創建操作”圖標，彈出相應對話框，如圖 4-46 設置。.213.8 創建 PLANAR MILL 加工工序.22（1）單擊“創建操作”圖標，彈出相應對話框，如圖 4-50 設置。.22第四章第四章 后處理生成程序后處理生成程序.244.1 后處理.244.2

5、生成程序.25第五章第五章 總結與展望總結與展望.26參考文獻參考文獻.29第一章 緒論1第一章第一章 緒論緒論UG 是 Unigraphics 的縮寫，是一個商品名。這是一個交互 CAD/CAM(計算機輔助設計與計算機輔助制造)系統，它功能強大，可以輕松實現各種復雜實體及造型的建構。它主要基于工作站。CAD 是計算機輔助設計的縮寫，是行業通用名稱。它不包括 CAM(計算機輔助制造)。可以實現 CAD 功能的軟件有很多，UG 是其中一個，還有AutoCAD、Cimatron、Pro/ENGINEER、SOLIDWORKS、開目 CAD 等等。而AutoCAD 則是另外一個由歐特克(Autode

6、sk)公司開發的主要基于 PC 機的 CAD軟件。UG 的開發始于 1990 年 7 月。如今大約十人正工作于核心功能之上。當前版本具有大約 450,000 行的 C 代碼。UG 是一個在二和三維空間無結構網格上使用自適應多重網格方法開發的一個靈活的數值求解偏微分方程的軟件工具。其設計思想足夠靈活地支持多種離散方案。因此軟件可對許多不同的應用再利用。一個給定過程的有效模擬需要來自于應用領域 (自然科學或工程)、數學(分析和數值數學) 及計算機科學的知識。一些非常成功的解偏微分方程的技術，特別是自適應網格加密（adaptive mesh refinement）和多重網格方法在過去的十年中已被數學

7、家研究。計算機技術的巨大進展，特別是大型并行計算機的開發帶來了許多新的可能然而，所有這些技術在復雜應用中的使用并不是太容易。這是因為組合所有這些方法需要巨大的復雜性及交叉學科的知識。最終軟件的實現變得越來越復雜，以致于超出了一個人能夠管理的范圍。UG 的目標是用最新的數學技術，即自適應局部網格加密、多重網格和并行計算，為復雜應用問題的求解提供一個靈活的可再使用的軟件基礎。一般結構：一個如 UG 這樣的大型軟件系統通常需要有不同層次抽象的描述。UG 具有三個設計層次，即結構設計(architectural design)、子系統設計(subsystem design)和組件設計(componen

8、t design)。至少在結構和子系統層次上，UG 是用模塊方法設計的并且信息隱藏原則被廣泛地使用。所有陳述的信息被分布于各子系統之間。UG 是用 C 語言來實現的。UG NX 7O 是 NX 系列的最新版本，它在原版本的基礎上進行了多處的改進。例如，在特征和自由建模方面提供了更加廣闊的功能，使得用戶可以更快、更高效、更加高質量。地設計產品。對制圖方面也作了重要的改進，使得制圖更加直觀、快速和精確，并且更加貼近工業標準。UG 具有以下優勢；（1）為機械設計、型腔類設計以及電器設計單位提供一安完整的設計、分第一章 緒論2析和制造方案。（2）是一個完全的參數化軟件，為零部件的系列化建模、裝配和分析

9、提供強大的基礎支持。（3）可以管理 CAD 數據以及整個產品開發用期中所有相關數據，實現逆向工程(Reverse design)和并行工程(Concurrennt Engnieer 既)等先進設計方法。（4）可以完成包括自由曲面在內的復雜模型的創建，同時在圖形顯示方面運用了區域化管理方式，節約系統資源。（5）具有強大的裝配功能，并在裝配模塊個運用了引用集的設計思想，為節省計算機資源提出了行之有效的解決方案，可以極大地提高設計效率。本次所選課題是以型腔類零件零件為原形，進行設計、加工和編程。通過實例來加強對 UG 軟件的掌握。可以更加形象的體現 UG 軟件在設計、編程方面的強大功能。第二章 型腔

10、類零件實體造型3第二章第二章 型腔類零件實體造型型腔類零件實體造型2.12.1 分析零件分析零件圖 2-1 工件尺寸標注通過圖形分析可知：（1）零件涉及曲面、鉆孔等造型方法。（2）零件可以通過建立草圖、拉伸、修剪體、鏡像、等常用命令進行造型（3）為了保證加工精度，所以在三軸數控銑床上采用四邊分中底對刀進行找中對刀。（4）該零件包括曲面、孔、型腔等結構，形狀比較復雜，但是工序相對容易，表面質量和精度要求不高，所以綜合考慮，工序安排比較關鍵。2.22.2 零件的實體三維造型零件的實體三維造型零件的實體造型如圖 2-2。第二章 型腔類零件實體造型4圖 2-2 型腔類零件實體2.32.3 建模建模（1

11、）打開 UG NX7，創建建模文件“SJ.prt” 。（2）先繪制完整的二維草圖，如圖 2-3（3）點擊拉伸如圖 2-5 界面，進行拉伸和切除（4）反復上面操作畫出圓弧如圖 2-6（5）倒角如圖 2-7 和 2-8第二章 型腔類零件實體造型5圖 2- 3 二維圖 圖 2-5 拉伸和布爾 第二章 型腔類零件實體造型6 圖 2-6 拉伸圓弧圖 2-7 倒圓角第二章 型腔類零件實體造型7圖 2-8 完成倒角圖 2-18 零件的三維造型第四章 后處理生成程序8第三章第三章 基于基于 UGUG 自動編程的型腔類零件加工自動編程的型腔類零件加工3.13.1 零件分析零件分析 如圖 3-1 所示，為一個型腔

12、類零件實體模型，材料為 45 鋼，毛坯為180*120*39.5 的方形精料。選擇三軸數控銑床 XK713A 加工。圖 3-1 型腔類零件實體模型3.23.2 加工工藝分析加工工藝分析此零件為一個型腔類類零件，在加工時分為一下幾個步驟：1、走型腔銑，表面大開粗。2、走型腔銑，二次開粗。3、走等高命令，開粗15 圓。4、走等高命令開粗 25 圓。5、走等高命令半精光側壁。6、走平面銑半精光平面。7、走區域銑削精光 R130 圓弧。8、走等高命令精光側壁。9、走平面銑精光平面。10、走平面銑，精光135.5*24 公差側面。11、走平面側壁銑，精光 12*17 的公差。12、走平面側壁銑，精光15

13、 圓公差。13、走平面銑，加工 25 圓公差。3.3.3 3 零件加工的各參數分析確定零件加工的各參數分析確定合理選擇切削用量的原則是：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。具體要考慮以下幾個因素：切削深度 ap。在機床、工件和刀具剛度允許的情況下，ap 就等于加工余量，這是提高生產率的一個有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應留一定的余量進行精加工。數控機床的精加工余量可略小于普通機床。切削寬度 L。一般 L 與刀具直徑 d

14、 成正比，與切削深度成反比。經濟型數控機床的加工過程中，一般 L 的取值范圍為：L=(0.60.9)d。 切削速度 V。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第四章 后處理生成程序9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。主軸轉速 n(r/min)。主軸轉速一般根據切削速度 v 來選定。計算公式為：V=pnd/1000。數控機床的控制面板上一般備有主軸轉速修調(倍率)開關，可在加工過程中對主軸轉速進行整倍數調整。主要根據允許的切削速度 Vc(m/min)選取：n= 其中 Vc-切削速度，D-工件或刀具的直徑（mm）DVc100

15、0根據切削原理可知，切削速度的高低主要取決于被加工零件的精度、材料、刀具的材料和刀具耐用度等因素。綜合以上的分析，確定了零件的加工順序、道具規格和必要的參數，如表3.1。表3.1 加工操作順序和道具規格程序組名加工名稱加工 類型道具名稱道具直徑轉角半徑主軸速度進給速度每刀深度X1開粗型腔銑D20R0.8200.8170025000.3X2二次開粗型腔銑D10R0.2100.2230025000.2X3開粗等高D10R0.2100.2230010000.2X4開粗等高D16160180015000.25X5半精光等高D10100300025000.2X6光平面平面銑D10100300010000

16、.05X7頂部爬面曲面區域D8R484300020000.1X8精光側面等高 D10100300025000.2X9精光平面平面銑 D10100300010000.0X10X11X12X13精光公差面PLANAR MILLD10210030005000第四章 后處理生成程序103.3.4 4 設置加工環境設置加工環境打開零件圖，單擊開始圖標，選擇“加工”選項，如圖 4-1 設置加工環境。圖 4-1 設置加工環境3.53.5 創建型腔粗加工加工工序創建型腔粗加工加工工序3.5.1 定義加工坐標系和安全平面（1）單擊“幾何試圖”圖標，操作導航器顯示幾何視圖。（2）右鍵單擊“mcs-mill” （2

17、）單擊實用工具工作條上的圖標，彈出對話框，類型選擇為“自動判斷” ，并選擇基準面，如圖 4-4。圖 4-4 設置坐標系（5）雙擊“mcs-mill”選項，彈出“mill-orient”對話框，設置“安全設置選項”為平面。單擊圖標彈出圖 4-5 對話框如圖設置。單擊圖標，彈出圖第四章 后處理生成程序114-6 對話框，如圖設置，以底面為偏置面。 圖 4-5 指定 MCS 圖 4-6 指定偏置平面3.5.2 設置加工方法（1）單擊“加工方法視圖”圖標，操作導航器自動顯示加工方法視圖，如圖 4-2，雙擊“mill-contour”選項，彈出“型腔銑”對話框，選擇切削參數，如圖 4-3 設置部件側面余

18、量為 0.2，部件地面余量 0.15，其他為默認值。第四章 后處理生成程序12 圖 4-2 加工方法圖 4-3 切削參數3.5.3 定義幾何體（1）雙擊“workpiece” ，彈出工件對話框，單擊圖標，彈出如圖 4-8 對話框，如圖設置。單擊圖標，彈出如圖 4-9 對話框，如圖設置，并確定完成設置。 圖 4-8 部件幾何體 圖 4-9 毛坯幾何體第四章 后處理生成程序133.5.4 創建程序 S1（1）單擊“機床視圖”圖標將操作導航器切換至機床視圖。再單擊“創建程序”圖標，彈出“創建程序”對話框。3.5.5 創建刀具（1）單擊“創建刀具”圖標，彈出相應的對話框，如圖 4-11 設置，確定后彈

19、出相應刀具參數設置對話框，如圖 4-12 設置。 圖 4-11 創建刀具 圖 4-12 刀具參數（2）重復上述步驟，創建 D20R0.8,D10R0.2,D16,D10,D8R4,D10-23.5.6 創建操作 X1（1）單擊“創建操作”圖標，彈出相應對話框，如圖 4-13 設置。（2）設置完成之后點擊確定退出設置。雙擊導航條中的“X1”選項，彈出對話框，如圖 4-14。第四章 后處理生成程序14 圖 4-13 創建操作圖 4-14 設置型腔銑參數 （5)單擊圖標，彈出“進給和速度”對話框，如圖 4-18 設置好參數，點擊確定返回。（6）單擊圖標生成刀軌，如圖 4-19，并單擊圖標確定刀軌。

20、圖 4-18 設置參數圖 4-19 生成刀軌3.5.7 創建操作 X2（1）復制操作 X1，彈出相應對話框，如圖 4-20 設置。（2）設置完成之后點擊確定退出設置。雙擊導航條中的“X2”選項，彈出對話框，如圖 4-21。第四章 后處理生成程序15 圖 4-20 創建操作圖 4-21 設置型腔銑參數(3)選擇切削區域幾何體如圖 4-22 （5)單擊圖標，彈出“進給和速度”對話框，如圖 4-23 設置好參數，點擊確定返回。（6）單擊圖標生成刀軌，如圖 4-24，并單擊圖標確定刀軌。 圖 4-23 設置參數圖 4-24 生成刀軌3.5.8 創建操作 X3（1）單擊“創建操作”圖標，彈出相應對話框，

21、如圖 4-24 設置。（2）設置完成之后點擊確定退出設置。雙擊導航條中的“X3”選項，彈出對話框，如圖 4-25。第四章 后處理生成程序16 圖 4-24 創建操作圖 4-25 設置等高參數 （5)單擊圖標，彈出“進給和速度”對話框，如圖 4-26 設置好參數，點擊確定返回。（6）單擊圖標生成刀軌，如圖 4-27，并單擊圖標確定刀軌。 圖 4-26 設置參數圖 4-27 生成刀軌創建程序 S4 并創建操作 X4，重復 X3 操作。3.63.6 創建等高，和面銑中光加工加工工序創建等高，和面銑中光加工加工工序3.6.1 創建程序 S5 并創建操作 X5（1）單擊“創建操作”圖標，彈出相應對話框，

22、如圖 4-28 設置。（2）設置完成之后點擊確定退出設置。雙擊導航條中的“X5”選項，彈出對話框，如圖 4-29。第四章 后處理生成程序17 圖 4-28 創建操作圖 4-29 設置等高參數 （3)單擊圖標，彈出“進給和速度”對話框，如圖 4-30 設置好參數，點擊確定返回。（4）單擊圖標生成刀軌，如圖 4-31，并單擊圖標確定刀軌。 圖 4-30 設置參數圖 4-31 生成刀軌3.6.2 創建面銑中光的加工工序第四章 后處理生成程序18（1）單擊“創建操作”圖標，彈出相應對話框，如圖 4-32 設置。（2）設置完成之后點擊確定退出設置。雙擊導航條中的“X6”選項，彈出對話框，如圖 4-33。

23、 圖 4-32 創建操作圖 4-33 設置型腔銑參數 （3)單擊圖標，彈出“進給和速度”對話框，如圖 4-34 設置好參數，點擊確定返回。（4）單擊圖標生成刀軌，如圖 4-35，并單擊圖標確定刀軌。 圖 4-34 設置參數圖 4-35 生成刀軌第四章 后處理生成程序193.73.7 創建曲面驅動加工工序創建曲面驅動加工工序3.7.1 創建程序 S7 并創建操作 X7（1）單擊“創建操作”按鈕，彈出相應的對話框，如圖 4-37 設置，確定后，彈出型腔銑對話框，如圖 4-37。（2）點擊確定后，操作導航器下會顯示 X7。（3）雙擊“X7”選項，彈出曲面驅動對話框，同圖 4-38 圖 4-37 創建

24、操作 圖 4-38 曲面驅動設置（6）單擊切削參數按鈕，在“策略”選項下，設置如圖 4-39。余量中將底部余量設置為 0，確定返回。（7）單擊非切削移動按鈕，如圖 4-40 設置。 圖 4-39 策略設置圖 4-40 非切削移動（8）單擊進給和速度按鈕，設置主軸速度為 3000，進給率為 2000，點擊確定返回。（9）生成刀軌，并確認刀軌，確定返回，如圖 4-41。第四章 后處理生成程序20圖 4-41 刀軌和仿真3.7.2 創建程序 S8 并創建操作 X8（1）單擊“創建操作”圖標，彈出相應對話框，如圖 4-42 設置。（2）設置完成之后點擊確定退出設置。雙擊導航條中的“X8”選項，彈出對話

25、框，如圖 4-43。 圖 4-42 創建操作圖 4-43 設置等高參數 （3)單擊圖標，彈出“進給和速度”對話框，如圖 4-44 設置好參數，點擊確定返回。第四章 后處理生成程序21（4）單擊圖標生成刀軌，如圖 4-45，并單擊圖標確定刀軌。 圖 4-44 設置參數圖 4-45 生成刀軌3.7.3 創建操作 X9（1）單擊“創建操作”圖標，彈出相應對話框，如圖 4-46 設置。（2）設置完成之后點擊確定退出設置。雙擊導航條中的“X9”選項，彈出對話框，如圖 4-47。 圖 4-46 創建操作圖 4-47 設置型腔銑參數 （3)單擊圖標，彈出“進給和速度”對話框，如圖 4-48 設置好參數，點擊

26、確定返回。第四章 后處理生成程序22（4）單擊圖標生成刀軌，如圖 4-49，并單擊圖標確定刀軌。 圖 4-48 設置參數圖 4-49 生成刀軌3.83.8 創建創建 PLANARPLANAR MILLMILL 加工工序加工工序（1）單擊“創建操作”圖標，彈出相應對話框，如圖 4-50 設置。（2）設置完成之后點擊確定退出設置。雙擊導航條中的“X10”選項，彈出對話框，如圖 4-51。 第四章 后處理生成程序23 圖 4-50 創建操作圖 4-51 設置平面銑參數 （3)單擊圖標，彈出“進給和速度”對話框，如圖 4-52 設置好參數，點擊確定返回。（4）單擊圖標生成刀軌，如圖 4-53，并單擊圖

27、標確定刀軌。 圖 4-52 設置參數 圖 4-53 生成刀軌（5）X11,X12,X13 程序重復 X10 操作，各生成的刀軌如圖 4-54，4-55，4-56。第四章 后處理生成程序24圖 4-53 生成刀軌 圖 4-53 生成刀軌 圖 4-53 生成刀軌第四章第四章 后處理生成程序后處理生成程序4.14.1 后處理后處理在“NC-PROGRAM”上右鍵彈出菜單，選擇“后處理”選項，彈出后處理器，在其中選擇后處理文件，如圖 5-1。圖 5-1 后處理這里選擇已經編輯設置好的“鄒海刀庫”系統后處理文件，指定存放位置，確認輸出，生成 G 代碼，至此，加工完成。如圖 5-2。第四章 后處理生成程序

28、25 圖 5-2 后處理4.24.2 生成程序生成程序由于生成的程序太多，在此只截取部分程序，如圖 5-3. 圖 5-3 生成的程序第五章 總結與展望26第五章第五章 總結與展望總結與展望通過這次獨立的完成畢業設計，從模型的建立到最后的模型自動編程，讓我更加明白的了解到了在 UG 軟件操作方面的不足。而通過這次畢業設計課題的制作，我學會了自我學習，學會了在不知的情況下，如何與別人合作，學會了在大量的文字圖書中找到對自己有用的信息，從而加深對知識的掌握程度。現在我可以說我已經基本掌握了 UG 在建模，自動編程方面的知識，可以完成在日創生活中的常用零件。可以獨立的完成零件，從建模到自動編程，這是我

29、在這次畢業設計中學到的。綜合所學知識，包括了零件圖的審查、工藝的設計、刀具和機床夾具的選擇、切削用量的選擇、UG 的建模與編程、后處理等，通過一系列的作業操作，完成對零件的加工任務。通過此次課題，可以學習到很多加工和工藝方面的知識，為以后工作打下基礎。 “一份耕耘，一份收獲” 。雖然這份畢業設計可能漏洞百出，但是畢竟也是自己一手寫起來的，感覺還是有些欣慰的。總的來說，這次畢業設計讓我學會了更多的獨立處理事情的能力，分析能力和解決問題的能力都有所提高，這對我以后的工作也都有很大的好處。近年來，我國對數控加工和數控設備的應用呈突飛猛進之勢，包括以組合機床為主的大量生產方式現在都向以數控設備為主的生產方式轉變，社會上對掌握數控技術的人才需求越來越大，特別是對掌握數控加工技術的人才需求量更大。自己學的是數控專業，雖然現在水平不高，但是假以時日，通過自己的努力，慢慢的積累經驗，我相信總有一天自己會在這片領域站住腳跟的。致 謝36致致 謝謝時光匆匆如流水，轉眼便是大學畢業時節，春夢秋云，聚散真容易。在這個美好的季節里，心中涌現的不是想象已久的歡欣，卻是難以言喻的失落。是的，隨著論文的終結，意味著自己生命中最純美的學生時代即將結束，盡管百般不舍，這一天終究會在熙熙攘