基于UG的零件仿真加工与编程 毕业设计.doc

中州大学毕业设计学 号： 201025040129 中州大学毕业设计设计题目:基于UG的零件仿真加工与编程 学 院： 工程技术学院 专 业： 机电一体化 班 级 一班 姓 名： 耿 跃 锋 指导教师： 孟 雅 俊 日 期： 年 月 日诚信声明本人郑重声明：所提交的毕业设计（论文）是本人在指导教师的指导下，独立工作所取得的成果并撰写完成的，郑重确认没有剽窃、抄袭等违反学术道德、学术规范的侵权行为。文中除已经标注引用的内容外，不包含其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。毕业设计（论文）作者签名： 指导导师签名： 签字日期： 签字日期：毕业设计任务书班级： 机电1 学生： 耿跃锋 学号 201025040129 设计题目： 基于UG的零件仿真加工与编程 摘要：数控仿真加工技术是机械加工现代化工业发展的重要基础与关键技术。文中从缩短零件的制造周期及提高加工质量角度出发，探索了箱体类零件的数控加工自动编程与仿真。利用UG CAM加工模块进行自动数控编程，优化了加工路线、刀具轨迹、切削方式等工艺参数，并通过虚拟加工过程仿真检查刀具过切、刀具与工件之间的碰撞和干涉。设计内容及要求：对指定零件进行工艺分析，编写加工工艺，并运用UG进行仿真加工，具体要求完成以下内容（可打印）：1、设计说明书一封。包括：封面、目录、任务书、正文、参考文献、设计心得。其中正文部分用5号字体书写，应有零件的建模过程、加工工艺分析、仿真加工过程（在每个操作中要求说明操作中各参数的设置过程，并在每个操作后附相应程序清单）2、机械加工工艺过程卡1张3、机械加工工序卡 1套特别注意：以上内容必须在2013年4月30日前完成。指导老师（签字）： 2013年1月9日前 言计算进技术是现代科学技术发展里程中最伟大的成就之一，它的应用已经遍及各个领域。在机械设计与制造领域中，由于市场竞争的日益剧烈，用户对产品的要求越来越高，为了适应市场的需求，提高产品质量，缩短生产周期，就必须将计算机技术与机械制造和自动化技术结合起来，从而产生了机械CAD/CAM这门技术。UG软件是美国Unigraphics solutions公司推出的集CAD/CAE/CAM为一体的三维机械设计平台。自从1990年进入中国以来，以其强大的功能和软件背景，已经在我国机械设计与制造的各个行业中得到广泛应用，由传统的二维设计转化为三维设计加工成型，成为当今世界最先进的计算机辅助设计、分析和制造软件之一。由于从事机电一体化专业，在厂从事机械制造生产，特别希望成为一名优秀的机械设计工程师，因此选择CAM设计作为毕业设计。本次设计的是基于UG的零件仿真加工与编程，需要独立建模，制作模型，通过CAM仿真机械加工成型生成数控程序，输入到数控机床系统完成工件的加工和精度检验等，通过此次设计，充分锻炼了自己的设计和创新能力，进一步加深了对UG软件的应用能力，也巩固了对机械制造知识的记忆和强化。由于本人的能力有限，在本次设计中，有许多的设计不足和错误，希望读者和老师能够不吝赐教，更正错误，完善自我。学生签名 年 月 日目录1、 零件建模52、 毛坯建模173、 零件工艺分析与编制的工艺过程17四、 具体加工过程19五、 车间工艺文档46六、 课程设计感想61七、 致谢61八、 参考文献62实体建模-夹具体 零件分析图1为箱体，根据零件图分析可知，箱体需要加工的表面很少，只有上表面和下表面、左端面，左面和上表面的凸台上各一个D30、D50的孔，箱体上有4个沉孔螺钉，后面上有一个螺纹孔。从零件图上分析，零件的精度等级比较高。 图 11. 建模分析与构建 1.1启动.在桌面上双击.的快捷方式图标或单击【开始】【所有程序】【.】命令，可以启动.进入到登陆界面。1.2创建文件在.窗口选择【文件】【新建】命令或单击新建图标打开如图所示的【文件新建】对话框选择【模型】选项卡输入新文件名为1，文件夹路径为“C:Program FilesUGSNX 6.0UGII”【确定】打开【.1（修改的）】进入建模环境。1.3（1）按照零件尺寸，选择xc-yc为基准平面，绘制拉伸草图，如下图所示。（2）单击完成草图，单击拉伸按钮，输入拉伸距离11，单击确定，如图所示。（3）在底座底面上建草图，如图所示（4）拉伸生成所需的4个通孔和2个销孔，求差。如下图所示（5）在底座上表面创建草图，如图所示（6）拉伸生成4个所需沉孔，距离5mm，求差。如下图所示 （7）在底座下底面建草图并拉伸5mm，求差。如下图所示 （8）在底座上表面建草图，如下图所示拉伸所需通孔，如下图所示：（9）在上表面建立草图并拉伸，拉伸距离5mm,，再对所拉伸的部位内圆边进行边倒圆，如下图示： （10）在底座上表面建立草图比拉伸，如下图所示： （11）在上图左端建立草图，拉伸求差，结束选知道被延伸，如图所示： （12）在上图左端建立草图，并拉伸求和，如图所示： （13）在上步拉伸体端面建立草图，拉伸求差，拉伸结束直至选定对象，如图所示： （14）在上步基准面上建立基准圆，绘制草图，拉伸求差,拉伸距离18mm，如图所示: (15)单击【插入】工具条上的创建按钮，在【设计特征】选项中选取【螺纹】选项，选中上步的3个拉伸孔插入螺纹，基本参数如下（16）在前端面绘制草图，并拉伸布尔求差，如图所示： （17）在后端面绘制草图，并拉伸布尔求差，如图所示： （18）在后端面建立草图并拉伸贯通，布尔求差，如图所示： （19）在上步生成孔的基础上创建螺纹，基本参数如下：结果如下（20）在后端面建立草图，并拉伸求差，如图所示： （21）在上步孔底建立草图，并拉伸，结束选直至下一个，布尔求差，如下图所示： （22）)单击【插入】工具条上的创建按钮，在【设计特征】选项中选取【螺纹】选项，对上步的孔进行螺纹插入，基本参数如下：（23）单击【基准平面】在【类型】中选，【平面参考】选xc-yc,距离49mm，如图所示：（24）在新建基准面上做草图，并拉伸求和，如图所示： （25）创建草图并拉伸对上步拉伸体与壳体留下的4个角进行密封，如图所示： 单击实例特征，选取【圆形阵列】，点确定，在【实例】对话框中选取拉伸（47），确定，在实例基本参数设置如下：点确定，在出现的实例对话框中选基准轴如下所示：选择zc轴，确定，结束。结果如图所示：（26）在新建基准面上创建草图并拉伸，布尔求差，如图所示： 然后同（25）步中的实例特征对此步中的拉伸体进行阵列布局。（27）在拉伸圆上表面创建草图并拉伸，结束选直到下一个，如图所示： （28）在上表面创建草图，并拉伸布尔求差， 对所创建的孔进行螺纹创建，过程同（15），参数如下所示：再通过【实例特征】对上步的螺纹孔进行阵列布局，基本步骤同（25），在实例选取时分别选拉伸（55）进行孔阵列，再选螺纹（56）对螺纹进行阵列。结果如下：（29）对（13）步中布尔求差形成的边进行【边倒圆】，如图所示：2.毛坯的建模2.1根据零件的尺寸构建毛坯，需要在零件图的下底面建些毛坯，把孔缩小，并把圆凸台再扩张点，建好的完整的毛坯图（步骤见附件图2）3.工艺分析与工艺编制工件分析根据零件图分析，模型的总体尺寸156cm94cm68cm，零件需要加工的表面多，精度等级要求比较高。工艺规划工步安排3.1选用D20cm的平刀，分别对工件上、下、左表面平面铣；用D10铣刀对工件下表面型腔铣。用D3的中心钻对箱体底座面上的孔点钻，再选用D5.8 的麻花钻钻两个D6的销孔，由于D6的销孔要求精度比较高，需再用铰刀铰一下；接下来钻4个D9 的通孔；然后再锪4个D14的沉孔；然后加工箱体前后面上的螺纹孔及沉孔，具体过程见工艺卡片。加工工步见下表加工工步序号加工内容进给方式刀具转速/(r/min)进给速度/(mm/min)01加工上表面平面铣D20平刀120050002加工下表面平面铣D20平刀120050003铣下底面的凹槽型腔铣D10铣刀1200500 04加工箱体底座的2个销孔和4个锪平沉孔标准钻D8.8的麻花钻、D1450010005钻左边凸台上的2个M14的螺纹孔标准钻D13.8mm的麻花钻D14的螺纹刀50010006钻左面凸台上的3个M6的螺纹孔标准钻D3、D5.8麻花刀、D6的螺纹钻 50010007钻左端面的D30的孔标准钻D28、D29.8的麻花钻、D30的铰刀50010008加工箱体后面的M10的螺纹孔标准钻D9.8的麻花钻、D10的螺纹刀50010009钻箱体上表面的D50的孔标准钻D49.8的麻花钻、D50的铰刀50010010钻箱体上表面4个M6的螺纹孔标准钻D5.8的麻花钻D6的螺纹刀5001003.2创建刀具刀号子类型图标名称类型刀具直径/mm有效长度/mm01D20平刀207502D10铰刀1010003D3点钻35004D10铣刀107505D5.8麻花钻5.85006D6麻花钻610007D8.8麻花钻8.85008D9麻花钻910009D14铣刀147510D13.8麻花钻13.85011D22铣刀227512D14螺纹刀145013D6螺纹刀65014D28麻花钻285015D48麻花钻485016D49.8麻花钻49.85017D50铰刀5010018D30铰刀305019D9.8麻花钻9.85020D10螺纹刀105021D15铣刀15754.夹具体的加工4.1导入并添加毛坯 。打开零件模型，进入加工环境。点击【文件】按钮，导入毛坯部件，如图所示出现如下界面，单击 取消得到下图4.1.1单击几何视图按钮，在操作导航器中双击选择workpiece，出现如下界面，单击指定部件按钮，如图所示： 4.1.2回到铣削几何体界面，单击指定毛坯按钮，添加毛坯。 4.1.3 设置加工坐标系 双击操作导航器内的【MCS_MILL】,弹出机床坐标系对话框；【指定MCS】中的按钮，弹出【CSYS】对话框；单击动态按钮，然后单击【确定】按钮，完成加工坐标系的设置，如下图4.2创建刀具4.2.1 创建D20mm平刀。在工具条快捷图标中单击创建刀具按钮，弹出【创建刀具】对话框；选择【类型】的【mill_planar】,再选择【刀具子类型】的按钮，在【名称】文本框中输入D20，单击【确定】按钮，在弹出的【铣刀-5参数】对话框中设置参数【直径】为【20】，其他使用默认值，把对话框中右边的滚动条向下拉继续设置参数【刀具号】为【1】长度补偿为【0】，【刀具补偿】为【1】，完成后单击【确定】按钮，完成D20mm平刀的创建。4.2.2 创建D5.8的麻花钻。在工具条快捷图标中单击创建刀具按钮，弹出【创建刀具】对话框；选择【类型】的【drill】，在选择【刀具子类型】的按钮在【名称】文本框中输入D5.8，单击【确定】按钮，在弹出的【钻刀】对话框中设置参数【直径】为【5.8】，其他使用默认值，把对话框中右边的滚动条向下拉继续设置参数【刀具号】为【2】长度补偿为【0】，【刀具补偿】为【2】，完成后单击【确定】按钮，完成D5.8麻花钻的创建。4.2.3 创建D10 的铰刀。在工具条快捷图标中单击创建刀具按钮，弹出【创建刀具】对话框；选择【类型】的【drill】，在选择【刀具子类型】的按钮在【名称】文本框中输入D10，单击【确定】按钮，在弹出的【钻刀】对话框中设置参数【直径】为【10】，其他使用默认值，把对话框中右边的滚动条向下拉继续设置参数【刀具号】为【3】，【刀具补偿】为【0】，完成后单击【确定】按钮，完成D10铰刀的创建。其他刀具的创建步骤一样。4.3创建操作4.3.1 单击【插入】工具条的创建操作按钮，或在【插入】下拉菜单中单击【操作】按钮，进入【创建操作】对话框。在【类型】下拉菜单选项中选择【mill_planar】，即平面铣操作类型，在【操作子类型】区域选择按钮，在【刀具】下拉选项中选择【D20】作为加工刀具，在【方法】下拉选项中选择【MILL_ROUCH】作为加工方法，【几何体】选择【WORKPIECE】，其他默认，完成以上操作后，单击【确定】按钮，如图所示。4.3.2加工参数设置1.指定部件2.层参数设置如图所示， 3.参数设置，余量为0mm。4.主速转速为12005.刀轨，单击按钮生成刀轨。4.4加工底面，采用铣平面加工具体步骤如下，单击【插入】工具条的创建操作按钮，或在【插入】下拉菜单中单击【操作】按钮，进入【创建操作】对话框。在【类型】下拉菜单选项中选择【mill_planar】平面铣操作类型，在【操作子类型】区域选择CAVITY_MILL按钮，在【刀具】下拉选项中选择【D20为加工刀具，在【方法】下拉选项中选择【MILL_ROUCH】作为加工方法，【几何体】选择【WORKPIECE】，其他默认，完成以上操作后，单击【确定】按钮，如图所示。4.4.1 设置参数 主轴转速设置为1200生成的导轨如下所示4.5单击【插入】工具条的创建操作按钮，或在【插入】下拉菜单中单击【操作】按钮，进入【创建操作】对话框。在【类型】下拉菜单选项中选择，平面铣操作类型，在【操作子类型】区域选择按钮，在【刀具】下拉选项中选择【D20】作为加工刀具，在【方法】下拉选项中选择【MILL_ROUCH】作为加工方法，【几何体】选择【WORKPIECE】，其他默认，完成以上操作后，单击【确定】按钮，如图所示。4.5.1 设置操作参数4.5.2设置主轴转速12004.5.3轴的设置，和z轴负方向一致，如下图所示，4.5.4成刀轨，单击按钮生成刀轨。 4.6对左端面进行平面铣，由于左端面的精度要求比较高，需要再半精加工一下，加工好的图如下图所示。4.7 对箱体下底座的2销孔和4个沉孔1.钻中心孔1）创建操作，单击工具条中的创建操作快捷图标，出现下图，然后选择【类型】中的【drill】，在【操作子类型】中选择spot-drilling图标，其它选项按照下图所示，完成好后单击【应用】。4.7.1选择需要加工的孔并优化一下4.7.2设置操作参数 4.7.3设置主轴转速5004.7.4 生成刀轨如下图4.8对底座上的两个销孔进行加工，用鼠标点击工具条中的创建操作，在创建操作类型下选择【drill】，刀具选择D5.8，几何体选择workpiece，然后就进入到【钻】的对话框中了，然后再设置操作参数。在循环类型中进行参数设置，具体操作如下图 4.8.1 设置主轴转速 4.8.2 生成的刀轨如下图4.9 加工底座的4个沉孔，具体操作和销孔的操作差不多，把指定孔选成4个沉孔，再把刀具改成D8.8的麻花钻，最后生成的刀轨如下图所示4.10 由于这个沉孔的加工要求精度比较高，需要用铰刀铰一下，这里只需要把上一步的刀轨复制一下，然后再粘贴到操作导航器的下面，把刀具改一下，各种参数改一下最后生成的刀轨如下图所示4.11 接下来加工箱体前后面的M14的螺纹孔，用鼠标点击工具条中的创建操作，在创建操作类型下选择【drill】，刀具选择D13.8，几何体选择workpiece，然后就进入到【钻】的对话框中了，然后再设置操作参数。对刀轴的方向进行设置一下，选择Yc+,在循环类型中进行参数设置，具体操作如下图 4.111设置主轴转速 4.11.2 生成的刀轨如下图所示4.12然后加螺纹孔，这一步的刀轨和对M14的麻花钻的刀轨一样，只需要复制刀轨然后修改一下参数就可以了，这里只给出最终的刀具生成图4.13加工D22 的沉孔，它的刀轨和上一步的一样，也是复制刀轨然后修改参数，把刀具改成D22的，最后生成的刀轨如下图所示4.14后面的M14的螺纹孔的加工和前面的M14 的螺纹孔的加工方法一样，这里就不一一列举了，主要是刀轴方向需要改一下，改成Yc-，其他参数不变4.15 加工左端面的3个M6的螺纹孔，先用D3的麻花钻钻3个孔，操作和加工底面的4个沉孔一样（步骤省略），然后用鼠标点击工具条中的创建操作，在创建操作类型下选择【drill】，刀具选择D5.8，几何体选择workpiece，然后就进入到【钻】的对话框中了，然后再设置操作参数。对刀轴的方向进行设置一下，选择Xc-,在循环类型中进行参数设置，具体操作如下图 4.15.1 设置主轴转速 4.15.2 生成的刀轨如下图所示4.16 然后加工螺纹，用D6的螺纹刀加工3个M6的螺纹孔，把上一步的刀轨复制一下，把刀具改成D6的螺纹刀，其他参数不改，最后生成的刀轨如下图所示4.17 然后加工左端面的M30的孔，用M28的麻花钻加工，用鼠标点击工具条中的创建操作，在创建操作类型下选择【drill】，刀具选择D28，几何体选择workpiece，然后就进入到【钻】的对话框中了，然后再设置操作参数。对刀轴的方向进行设置一下，选择Xc-,在循环类型中进行参数设置，具体操作如下图 4.17.1 设置主轴转速500 4.17.2 生成的刀轨如下图所示4.18 然后对M30的孔进一步加工，复制前一步的刀轨然后把刀具改一下（步骤省略）生成的刀轨图如下图所示4.19加工上表面的4个M6的螺纹孔，先用D3的麻花钻钻4个孔，操作和加工底面的4个沉孔一样（步骤省略），然后用鼠标点击工具条中的创建操作，在创建操作类型下选择【drill】，刀具选择D5.8，几何体选择workpiece，然后就进入到【钻】的对话框中了，然后再设置操作参数。在循环类型中进行参数设置，具体操作如下图 4.19.1 设置主轴转速 4.19.2 生成的刀轨如下图所示420 用螺纹刀加工4的M6的螺纹孔，现复制一下上一步的刀轨，然后修改一下参数，具体步骤就省略了，最后得到的刀轨如下图所示4.21 加工上表面的D50 的通孔，用鼠标点击工具条中的创建操作，在创建操作类型下选择【drill】，刀具选择D48，几何体选择workpiece，然后就进入到【钻】的对话框中了，然后再设置操作参数。在循环类型中进行参数设置，具体操作如下图 4.211设置主轴转速 4.21.2 生成的刀轨如下图所示4.22 对M50的孔进一步加工，把上一步的刀轨复制下来，然后把刀具改一下，最后生成的导轨如下图所示4.23 最后加工后面上的M10 的螺纹沉孔，先用D3的麻花钻钻一个中心孔（过程省略），然后再用D9.8的麻花钻钻通（过程省略）这里注意一下刀轴的选择，最后用螺纹刀进行加工（过程省略），加工好后再用D15的钻头加工D15的锪孔，具体步骤如下图所示4.22.1设置主轴转速 4.22 .2最后生成的刀轨如下图所示 5.车间工艺文档5.1后处理生成NC加工代码 使用加工应用模块生成加工零件的刀具轨迹，经过处理生成NC指令，单击程序视图，在操作导航器中，选中所有的程序，然后单击后处理按钮，在弹出的对话框中选择MILL 3 AXIS,然后单击确定，生成NC代码，保存好文件。具体操作步骤如下：62%N0010 G40 G17 G90 G70N0020 G91 G28 Z0.0:0030 T01 M06N0040 T02N0050 G0 G90 X-2.2382 Y0.0 S1000 M03N0060 G43 Z2.9134 H01N0070 Z2.5591N0080 G1 Z2.4409 F19.7 M08N0090 X-1.4902N0100 G2 I1.4902 J0.0N0110 G1 X-1.0965N0120 G2 I1.0965 J0.0N0130 G1 X-2.2382N0140 Z2.5591N0150 G0 Z2.9134N0160 G0 X-1.8388 Y2.6319 S1000 M03N0170 Z-.5118N0180 Z-.1575N0190 G1 Z-.0394 F19.7N0200 Y1.8839N0210 X-3.5827N0220 G3 X-4.0098 Y1.4567 I0.0 J-.4272N0230 G1 Y-1.4567N0240 G3 X-3.5827 Y-1.8839 I.4271 J0.0N0250 G1 X1.7717N0260 G3 X2.1988 Y-1.4567 I0.0 J.4272N0270 G1 Y1.4567N0280 G3 X1.7717 Y1.8839 I-.4271 J0.0N0290 G1 X-1.8388N0300 Y1.4902N0310 X-3.5827N0320 G3 X-3.6161 Y1.4567 I0.0 J-.0335N0330 G1 Y-1.4567N0340 G3 X-3.5827 Y-1.4902 I.0334 J0.0N0350 G1 X1.7717N0360 G3 X1.8051 Y-1.4567 I0.0 J.0335N0370 G1 Y1.4567N0380 G3 X1.7717 Y1.4902 I-.0334 J0.0N0390 G1 X-1.8388N0400 Y1.0965N0410 X-3.2224N0420 Y-1.0965N0430 X1.4114N0440 Y1.0965N0450 X.5435N0460 Y.7028N0470 G2 X.5609 Y-.7028 I-.5401 J-.7096N0480 G1 X1.0177N0490 Y.7028N0500 X.5435N0510 Y1.0965N0520 X-1.8388N0530 Y.7028N0540 X-2.8287N0550 Y-.7028N0560 X-.5541N0570 G2 X-.5368 Y.7028 I.5575 J.696N0580 G1 X-1.8388N0590 Y.3091N0600 X-2.435N0610 Y-.3091N0620 X-1.246N0630 G2 X-1.2427 Y.3091 I1.2494 J.3023N0640 G1 X-1.8388N0650 Y.7028N0660 Z-.1575N0670 G0 Z-.5118N0680 Y2.6319N0690 Z-.1181N0700 G1 Z0.0N0710 Y1.8839N0720 X-3.5827N0730 G3 X-4.0098 Y1.4567 I0.0 J-.4272N0740 G1 Y-1.4567N0750 G3 X-3.5827 Y-1.8839 I.4271 J0.0N0760 G1 X1.7717N0770 G3 X2.1988 Y-1.4567 I0.0 J.4272N0780 G1 Y1.4567N0790 G3 X1.7717 Y1.8839 I-.4271 J0.0N0800 G1 X-1.8388N0810 Y1.4902N0820 X-3.5827N0830 G3 X-3.6161 Y1.4567 I0.0 J-.0335N0840 G1 Y-1.4567N0850 G3 X-3.5827 Y-1.4902 I.0334 J0.0N0860 G1 X1.7717N0870 G3 X1.8051 Y-1.4567 I0.0 J.0335N0880 G1 Y1.4567N0890 G3 X1.7717 Y1.4902 I-.0334 J0.0N0900 G1 X-1.8388N0910 Y1.0965N0920 X-3.2224N0930 Y-1.0965N0940 X1.4114N0950 Y1.0965N0960 X.5435N0970 Y.7028N0980 G2 X.5609 Y-.7028 I-.5401 J-.7096N0990 G1 X1.0177N1000 Y.7028N1010 X.5435N1020 Y1.0965N1030 X-1.8388N1040 Y.7028N1050 X-2.8287N1060 Y-.7028N1070 X-.5541N1080 G2 X-.5368 Y.7028 I.5575 J.696N1090 G1 X-1.8388N1100 Y.3091N1110 X-2.435N1120 Y-.3091N1130 X-1.246N1140 G2 X-1.2427 Y.3091 I1.2494 J.3023N1150 G1 X-1.8388N1160 Y.7028N1170 Z-.1181N1180 G0 Z-.5118N1190 G91 G28 Z0.0:1200 T02 M06N1210 T01N1220 G0 G90 X-1.6858 Y1.4722 S1200 M03N1230 G43 Z-.5118 H02N1240 Z-.1312N1250 G1 Z-.0131 F19.7N1260 Y1.2753N1270 X-2.2225N1280 X-2.3422 Y1.2757N1290 X-2.3423N1300 X-2.3662 Y1.2753N1310 X-2.3909 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