ug在充电器加工中的应用

1、 UG在充电器加工中的应用摘要： 本文详细叙述了运用 UG 软件实现充电器支座三维模型设计及虚拟制造的 方法。先在 UG 软件的 CAD 建模中，通过拉伸实体、布尔运算、实体抽壳和实 体倒圆角等功能绘制出充电器支座的三维模型。然后在 UG 的加工模块中，完成 充电器模型的虚拟制造，生成了两个平面轮廓铣程序，一个是粗加工程序另一个 是精加工程序。 关键词：CAD/CAM 、UG、充电器 引言CAD/CAM是计算机辅助设计/计算机辅助制造(Computer Aided Design/ Computer Aided Manufacturing)的简称。其核心是利用计算机快速高效地处理各种信息，进行产

2、品的设计与制造，它彻底改变了传统的设计、制造模式，利用现代计算机的图形处理技术、网络技术，把各种图形数据、工艺信息、加工数据，通过数据库集成在一起，供大家共享。信息处理的高度一体化，支撑着各种现代制造理念，是现代工业制造的基础。计算机辅助设计(CAD)以计算机图形处理学为基础，帮助设计人员完成数值计算，实验数据处理，计算机辅助绘图，进行图形尺寸、面积、体积、应力、应变等分析，即高效、优化地进行产品设计。计算机辅助制造(CAM)是指使用计算机辅助制造系统模拟、优化产品加工过程，利用数控机床加工以及装配出产品的技术。 CAD/CAM与传统的制造模式相比有以下的优点： 个人技能、技巧等模拟量信息的数

3、字化，社会化共享。 各工序信息的共享、数值基准的统一，能够推行整个工程的标准化。 改变系统的顺序排列作业，能够进行并行化作业。Unigraphics(简称UG)软件是美国EDS公司著名的3D产品开发软件，利用UG软件可以更好地提高设计质量与设计效率，由于其强大的功能，已逐渐成为当今世界最为流行的CAD/CAE/CAM软件之一。本课题就是基于UG充电器模型的计算机辅助设计与制造。利用UG软件的强大功能完成充电器模型三维造型设计及制造，目的是研究和掌握UG在模具设计中的应用。课题的主要任务是： 学习UG软件，用UG软件绘制出充电器的三维模型。 用UG软件完成充电器模型的虚拟制造。 在加工中心机床上

4、实现充电器模型的数控加工。 近年来数控机床的普及以及CAD/CAM技术的快速推广，促进了我国制造CAD/CAM系统在机械制造方面的功能用框图可表达为图1.1所示。 图1.1 CAD/CAM功能框图(1) 产品设计从产品意图设计开始到进行三维实体造型、设计装配图和出详细的零件图以及强度校核、运动学分析、动态干涉检查等。(2) 工艺设计(虚拟制造)根据所设计的产品类型、特征、外形形状，选择不同的加工方式，根据加工条件，设计加工路线，确定工艺参数、切削用量，生成加工程序。仿真实体切削加工过程，根据仿真结果，修改切削用量重新仿真，直到达到最佳效果为止。尽管近年来许多企业都开始采用CAD/CAM技术，但

5、由于是不同厂家的软件，以及从三视图到立体三维图的重复造型工作，企业内部网络化还不普及，单一数据库、共享还有待提高。理想化的CAD/CAM一体化模式如图1.2所示。 图1.2 单一数据库系统的理想模式所有的CAD/CAM功能都与一个公共数据库相连，应用程序使用公共数据库里的信息，实现产品设计、工艺规程编制、生产过程控制、质量控制、生产管理等产品生产全过程的信息集成。一.UG的介绍UG是美国EDS公司著名的3D产品开发软件，由于其强大的功能，已逐渐成为当今世界最为流行的CAD/CAM/CAE软件之一，广泛应用与通用机械、模具、家电、汽车及航天等领域。UG软件自从进入中国以来，得到了越来越广泛的应用

6、，在诸多领域大展身手，现已成为我国工业界主要使用的大型CAD/CAM/CAE软件。二.UG功能及特点Unigraphics NX是UGS公司的软件，功能增多，性能比原先明显提高。机械产品设计从上而下(不同于以前的从零件图开始然后装配的从下而上的设计)，也可从装配的约束关系开始，改变装配图中任一零件尺寸，所有关联尺寸会自动作相应的修改。大大减少了设计修改中的失误，思路更清晰，更符合机械产品的设计方法、习惯。UG软件除有以上的优越性能外，在以下几个功能方面也很突出：(1) Unigraphics NX的Wave功能自动推断、优化设计更方便、高效，产品的概念化设计、草图设计功能符合产品设计和零件外形

7、设计方法：即从产品外形的美术设计开始，可以取出从不同角度设计的二维工艺造型图的轮廓，再以这些轮廓曲线设计外形曲面，使造型更具有艺术美。(2) Unigraphics NX的CAM模块相比其他CAM软件，加工模式、进给方法、刀具种类、压板的避让等设定的选项更多、更丰富，所以功能更强。(3) Unigraphics NX的CAD数据交换功能更上了一个台阶，在这之前各种CAD/CAM软件之间虽然可以进行各种标准化格式的转换(如DXF格式、IGES格式及STEP格式)。但转换后特征模型就丢失，这是因为各软件特征的数学模型有差异。转换后的模型没有特征就难以再修改。而Unigraphics NX版本能重新

8、恢复特征，经过格式转换的模型同样可以修改。所以Unigraphics NX是CAD/CAM软件中功能最丰富、性能最优越的软件。利用UG，我们可以完成产品从概念设计、模型建立、模型性能分析与运动分析、加工路径生成等整个产品的生产过程，实现真正意义上的无图纸化生产。三.UG的主要功能模块 UG NX6 中的CAD模块包括了实体建模、特征建模、自由形状建模、装配建模和制图等基本建模。下面对UG集成环境中的几个常用模块及功能作一个简单的介绍:(1) 实体建模(Solid Modeling)。实体建模模块将基于约束的特征建模和显示几何建模方式结合起来，可以建立圆柱体、立方体等实体，也可创建面、曲线等二维

9、对象，并且能够完成拉伸、旋转以及布尔运算等操作。提供了草图设计、各种曲线生成、编辑、布尔运算、扫掠实体、旋转实体、沿导轨扫掠、尺寸驱动、定义、编辑变量及表达式、非参数化模型后参数化等工具。(2) 特征建模(Feature Modeling)。特征建模模块完成基于约束的特征建模，所建立的实体特征可以参数化，其尺寸大小和位置可以进行编辑。UG特征建模模块提供了各种标准设计特征的生成和编辑、各种孔、键槽、凹腔、方形、圆形、异形凸台、圆柱、方块、圆锥、球体、管道、杆、倒圆、倒角、模型抽空产生薄壁实体、模型简化、用于压铸模设计、实体线、面提取、用于砂型设计、拔锥、特征编辑（如删除、压缩、复制、粘贴等）、

10、特征引用、阵列、特征顺序调整和特征树等工具。(3) 制图(Drafting)。制图模块用于创建工程图纸，提供了自动视图布置、剖视图、各向视图、局部放大图、局部剖视图、自动、手动尺寸标注、形位公差、粗糙度符合标注、支持GB、标准汉字输入、视图手工编辑、装配图剖视、爆炸图以及明细表自动生成等工具。图纸可以由三维模型投影获得，也可以直接绘制。(4) 平面铣削(Mill_planar)。平面铣削模块包括多次走刀轮廓铣、仿行内腔铣和Z字形走刀铣削，规定避开夹具和进行内部移动的安全余量，提供型腔分层切削和凹腔低面小岛加工功能，对边界和毛料几何形状的定义，显示未切削区域的边界，提供一些操作机床辅助运动的指令

11、，如冷却、刀具补偿和夹紧等。(5) 后置处理(Graphics postprocessor)。后置处理模块将CAM软件生成的刀路轨迹转化为合适数控系统加工的NC程序。数控系统通过读取刀位文件，根据机床运动结构及控制指令格式，进行坐标运动变化和指令格式转换。通用后置处理程序在标准刀路轨迹以及通用CNC系统的运动配置及控制指令的基础上进行处理。主要包括机床坐标运动变换、非线形运动误差校验、进给速度校验、数控程序变换及数控程序输出等方面的内容。本次设计所要设计和加工的是充电器模型，使用到的模块有：实体建模、特征建模、制图、平面铣削、后置处理等。四.充电器CAM设计过程：1. 取出几何模型几何模型是进

12、行数控编程的基础，必须在进入加工模块之前，先在建模环境中完成零件的几何造型。本课题加工部分选择的模型就是在UG中创建的充电器三维模型。在模拟刀具路径时，需要使用毛坯来观察零件的成形过程。因此，进入加工模块前，应在建模环境中建立用于成形零件的毛坯。毛坯可以是圆柱体或块体等材料，也可以通过拉伸或偏置零件的线与面来创建。在充电器底部建立一个平面，作为毛坯的底面。这个平面的长宽都为90mm，如图5.1所示。 图5.1 充电器几何造型2. 粗加工部分(1) 创建程序组程序组用于组织各加工操作和排列各操作在程序中的次序。合理地将个操作组成一个程序组，可在一次后置处理中按选择程序组的顺序输出多个操作。在右边

13、的“操作导航器-程序次序”界面中，右击NC_PROGRAM，在NC_PROGRAM里插入程序组, 选择插入/程序组，打开“创建程序组”对话框。系统弹出如图5.2所示的创建程序对话框。确定后在NC_PROGRAM子目录中出现PROGRAM程序名，如图5.3所示。 图5.2 创建程序对话框 图5.3 PROGRAM 选项(2) 创建刀具组创建刀具组为铣削、车削和点位加工操作创建刀具或从刀具库中选取刀具。在右边的“操作导航器-程序次序”中右击“PROGRAM”，选择插入/刀具选项，如图5.4所示。默认的刀具为MILL。确定后系统会弹出相应的对话框，用于刀具参数的具体定义，如图5.5所示。考虑到所要加

14、工的零件尺寸小，且表面形状比较复杂。所以要选直径较小的刀具，对于粗加工，选8的平头立铣刀。 图5.4 刀具类型选择 图5.5刀具参数选择(3) 创建几何体创建几何体在零件上定义要加工的几何对象和指定零件在机床上的加工方位，包括定义加工坐标系、工件、边界和切削区域等。重新设置加工坐标系MCS，选择与工件坐标系重合。工件选择所有几何体，切削区域也选择所有几何体。(4) 创建方法创建方法为粗加工和精加工指定统一的加工公差、加工余量及进给量等参数。本课题粗加工创建方法中，父本组应为MILL_ROUGH，图5.6，确定后会出现图5.7所示的对话框，部件余量取0.5mm，其它默认。 图5.6 创建方法选项

15、 图5.7 精加工参数选项(5) 创建操作 创建操作是在指定程序组下用合适的刀具对已建立的几何对象用合适的加工方法建立操作。在子类型中选择CAVITY_MILL，并使用上面建立的程序，刀具等。使用方法选择MILL_ROUGH,如图5.8。 图5.8 刀具选项卡 图5.9 加工方法及参数选项卡确定后弹出CAVITY_MILL对话框，图5.9。切削方式为Zig-Zag,步进恒定为2mm，每一刀的全局深度为2mm，主轴转速3000r/min，进给速度600mm/min.(6) 生成刀路轨迹刀路轨迹是指一个或多个操作，或者包含操作的程序组，通过生成刀具路径工具产生加工过程中刀具的运动轨迹。选择刀路轨迹

16、生成功能，生成出合理的刀路轨迹，如图5.10所示。 图5.10 刀路轨迹图(7) 验证刀路轨迹 通过模拟、动态显示切削过程，验证刀具运动轨迹的合理性。 选择仿真验证功能，会跳出一个可视化刀轨轨迹的对话框，图5.11，干涉检查前打钩选中，这样模拟完后如果有干涉存在的时候，会自动提醒。观看3D动态效果，选择播放，3D动态效果如图5.12所示。播放完毕后，未发现干涉现象。 图5.11 可视化刀轨轨迹的对话框 图5.12 3D动态效果图 验证完刀路轨迹后，一定要点“确定”项 ， 否则刚才设置的数据，都不会被保存了。确定后操作导航器中，PROGRAM下会出现如图5.13所示的程序。 图5.13 操作导航器(8) 后置处理后置处理是根据机床参数格式化刀具位置源文件并生成特定机床可以识别的NC程序的过程。结论Unigraphics软件是美国EDS公司推出的集CAD/CAE/CAM为一体的三维设计平台，广泛应用于航空、航天、汽车、造船、通用机械和电子等工业领域。本设计是采用CAD/CAM技术，运用UG软件进行充电器模型外形设计及数控加工的研究。经