手机模型类零件的设计加工与研究毕业论文

1、第 1 页 共 33 页毕业论文（设计）论文题目 手机模型类零件的设计及其加工研究第2 页共33 页目录1 引言 3 矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。1.1 手机模型类零件的及其传统加工方式 31.2 本文研究的主要内容 32 手机模型类零件的三维建模 42.1 零件的设计 42.2 基于 UG NV 8.5 的建模 43 工艺分析 83.1 型腔的整体粗加工 83.2 型腔各部位的半精加工 83.3 型腔的精加工 84 工艺规划 85 仿真加工 95.1 加工前准备 95.2 粗加工阶段 135.3 凸模轮廓的精加工 185.4 凸模平面的铣削 205.5 工件凹槽的铣削加工 216 后处理 24结论

2、 25致谢 26参考文献 26第3 页 共33 页手机模型类零件设计与加工研究作者： 00000 指导老师： 00000（ 工学院 机械设计制造及其自动化 ） 摘要：基于 UG 的手机模型类零件的设计与加工研究，本文叙述了在 UG NX 8.5 的 建模和加工模块下对零件的三维辅助制造和三维辅助设计。实现了对手机模型零件 的数控仿真加工，采用后处理生成的数控加工代码通过少量修改可输入数控机床进 行对应零件的加工。 由此极大的减少了手工编程过程时间的浪费， 提高了生产效率。 在对零件模拟加工过程中，能及时看出操作上的问题并加以解决，避免了在实际加 工过程中的错误。 聞創沟燴鐺險爱氇谴净。关键字：

3、手机模型 UG NX 8.5 数控加工 刀轨路径1 引言随着数控技术的普遍应用，复杂类零件的加工已不再是难事。由于手机模型类 零件曲面和型腔结构，并且对轨迹曲线的要求较高。因此在加工过程中，零件的各 项要求等很难达到预期的效果。 由于当前零件加工的过程为数控机床上的编程加工。 故本文的目的主要是利用 UG NX 8.5 的建模模块和加工模块模拟型腔类零件的数控 铣削过程，并将最后的后处理文件（数控编程代码）输出，最后经过修正后可以在 数控机床上直接对该零件进行加工。 残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。1.1 手机模型类零件及其传统加工方式 手机模型类零件带有曲面和型腔结构，其表面较复杂，加工时需区分曲面与

4、平 面的不同要求。数控加工过程可分为手工编程与自动编程，由于手机模型类零件多数具有异型 曲线和复杂曲面，手工编程时难度大、耗时长、容易出错。因此对于复杂的零件采 用计算机辅助制造技术是必要的也是实用的。 酽锕极額閉镇桧猪訣锥。1.2 本文研究的主要内容本文主要基于 UG NX 8.5 对手机模型类零件的设计与加工研究，综上所叙，研 究的重点在于计算机辅助制造即加工模块。通过 UG NX 8.5 中不同的加工方式对于 零件的各个部分进行分解加工，然后将该零件的数控代码通过后处理输出，从而完 成了自动编程的过程。 具体的步骤分为： 1 零件的设计与建模； 2 零件的工艺分析 与工艺规划； 3 零件

5、的仿真加工； 4 加工的后处理。 彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。第4 页 共33 页2 手机模型类零件的三维建模2.1 零件的设计为了更好的满足本次研究的特点，选用了手机模型作为实体加工研究，如图 2-1 所 示。图 2-12.2 基于 UG NX 8.5 的建模如上图所示， 该零件主要是由曲面， 平面和凹槽组成。 在 UG的建模模块下对 该零件进行三维造型设计。因为本文的重点在于数控加工的模拟，所以对建模过程 进行简单的介绍。 謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。1. 打开 UG 软件，单击新建模型确定，进入建模模块。如图 2-2 所示2. 使用拉伸命令和布尔运算完成零件的三维设计。3. 对主要边进行倒圆角。4.

6、 可在图 2-3 中查看该零件的模型历史记录。第 5 页 共 33 页图 2-2第6 页 共33 页3 工艺分析在 UG NX 8.5 的建模模块中，零件的加工过程主要需要 1. 加工方式的选择；2. 加工刀具的选择； 3.切削模式的选择； 4.切削参数和非切削参数的设定 5.进给量 的选择； 6. 其他辅助参数的选择。 厦礴恳蹒骈時盡继價骚。其中加工方式与加工刀具可根据表 3-1 进行选择。对于切削模式常用的有跟随部件，跟随周边和配置文件三种方式，具体情况可根据零件的加工进行选择。切削参数和非切削参数以及进给量可以通过查阅资料和根据其他具体零件的加工比较来 进行最后的决定。其他参数可以在操作

7、过程中根据具体操作来决定。 茕桢广鳓鯡选块网羈 泪。第 7 页 共 33 页表 3-1 UG NX 8.5 加工方式序列号加工方式适用类型加工刀具图标备注1表面铣削加工阶梯平面轮廓平底刀平面的精加工2面铣加工平面区域的粗加 工、精加工平底刀平面的加工3轮廓铣整个零件轮廓的粗 加工圆角刀粗加工如图 3-1 所示，该型腔工件的总体尺寸是 95mm 55mm 25mm。从图 3-1 还可看 出该零件上有很多凹槽和凸台，其表面质量可以在数控机床上加工实现。 鹅娅尽損鹌惨 歷茏鴛賴。综上所述，通过分析可以知道，由于工件局部尺寸的原因，加工余量不能通过 一次走刀完成。在 UG NX 8.5 的加工方式中，

8、测量零件上的相关尺寸后指定具体的 工步顺序。对主要参数如加工方式，刀具参数和切削参数等进行初步设定。 籟丛妈羥为 贍偾蛏练淨。第8 页 共 33 页图 3-13.1 型腔整体的粗加工根据表 3-1 该零件采用型腔铣的铣削方式来铣除零件表面大量的毛胚，以此 提高加工效率。 为此采用 D10R2的圆角刀进行型腔的粗加工， 并使其余量为 2mm。預 頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。3.2 型腔各个部位的半精加工经过上述粗加工以后，为了保证精加工能够达到所需的精度和对零件的各 个部位进行半精加工， 由于零件的局部尺寸的特殊性， 可以看出零件上有很多凹槽 , 所以可以用 D3的平底刀对工件进行半精加工为 0.15m

9、m。 渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。3-3 型腔的精加工 在精加工过程中，因为加工余量的保证，此阶段为了更好的达到零件的 各项要求。应对各个部分进行进一步的加工。 铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。先对工件的四周进行精加工， 可使用 D10平底刀进行加工，然后用 D3R0.2 圆角刀对凹槽就行精加工。4 工艺规划1. 毛胚尺寸： 95mm55mm 25mm。材料： 铝块 。2. 工件安装使用平口虎钳将毛坯夹紧。要求装夹后的毛坯高度高于平口虎钳10mm以上，然后将毛坯装夹到机床上去。 擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。3. 加工坐标原点4. 毛坯顶面的对称中心，并满足右手笛卡尔坐标系第 9 页 共 33 页5. 工步顺序1）a

10、.使用 D10铣刀对整个工件进行轮廓铣。 b.使用 D4铣刀对整个工件进行轮廓的精 加工。C.使用 D10铣刀对工件四周进行粗加工。 D.使用 D3R0.2 铣刀凹槽进行粗加工， 调整转速对凹槽进行精加工。 贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。表 4-1加工顺序刀具切削参数类型加工方式进给方式刀具主轴转速 （ r/min ）进给速度 （ r/min ）切削深度（ap/mm）1工件轮廓 粗加工面铣D10平底刀3500100032工件四周 铣削轮廓加工D4平底刀3000120033工件四周得到铣削面铣D4R2圆角 刀3200120034凹槽粗加 工面铣D3R0.2 圆 角刀40007000.35工件四周 精加工

11、轮廓加工D10平底刀42008000.16凹槽精加 工型腔铣D3R0.2 圆 角刀45007000.35 仿真加工5.1 加工前准备1. 打开零件的建模文件启动 UG NX 8.5 软件，双击打开文件，在显示的窗口中打开 11100979.prt 文件，第 10 页 共 33 页单击 OK进入工件的建模模块，如图 5-1 所示： 坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。图 5-12. 零件的模拟加工1). 打开零件后，单击左上角开始，选择加工，进入仿真加工界面，选择窗口中的 mill_contour, 单击确定，进入 UG NX 8.5 的模拟加工模块。 蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。第 11 页 共 33 页图 5-

12、22选择创建程序， 按图 5-2 所示， 新建名为 biyesheji 的程序父节点组， 可在工序 导航器中查看。3 在工序导航器中，双击 MCS_MIL，L 在弹出的对话框中，单击 CSYS对话框， 将其类型选择为动态，这样做是为了使工件坐标系和加工坐标系一致，可减少编程 上的错误，如图 5-3 所示，这样两个坐标系已经一致对应了。单击确定，返回到上 一级菜单，设置安全平面距离为 50mm。買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。图 5-34在几何视图窗口中，打开 MCS_MIL，L 双击 WORKPIEC，E选择设定加工原件。如图5-4 所示，选择集合体后，单击确定，返回到上一级菜单，检查没有错误后单击确

13、定，这样就完成了毛坯的选择。第 12 页 共 33 页綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。图 5-45创建刀具1). 创建圆角刀：单击菜单中的创建刀具，如图 5-5 所示，将其名称设置为 T1D3R0.2，单击确定； 在下一级菜单中设置需要的刀具参数， 编辑完成后单击确定 这样就完成了刀具的创建。 驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。图 5-5重复上述操作，完成圆角刀 T2D4R2， T3D3R0.1的创建第 13 页 共 33 页2 ). 创建平底刀：重复上述操作，将圆角半径改为 0 。创建 T4D10，T5D4。刀具补 偿分别为 4 和 5。其他为默认值。 猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。创建完成后的刀具如下表所示：综合上述工

14、艺分析可得，加工阶段分为粗加工，半精加工和精加工。为了获得 更好的表面质量，也为后面的精加工做准备，首先进入粗加工阶段，尽可能的切除 加工余量，为精加工半精加工做准备。 锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。5.2.1工件上表面的粗加工：1)单击菜单栏中的创建工序，选择 MILL_CONTOU在R,工序子类型中选择 图标，进行型腔铣削加工参数设置， 命名工序子类型的名称为 AA1，进行几何体的 选择，制定几何体为 WORKPIEC，E然后进行刀具的设置。 構氽頑黉碩饨荠龈话骛。第 14 页 共 33 页3 ）选择如下图刀具，点击确定进行刀具参数的修改，设置刀具直径为10 ，长度50，刀刃长度 50，单击确定。

15、进入切削参数和进给率和进给速度的设置，走刀路线 如下图： 輒峄陽檉簖疖網儂號泶。第 15 页 共 33 页5.2.2 工件上表面的半精加工经过粗加工，完成轮廓表面余量的切削，工件的大致轮廓都有已经显现出来， 其次进行半精加工的操作进行加工余量的再次切削，重复上述的加工步骤，但是这 里要进行刀具的变化，如下图所示，在刀具的参数中选择刀具的直径为4，长度输入为 20。点击确定退回轮廓加工对话框，进行进给量和进给速度的设定，在切削参第 16 页 共 33 页数对话框中选择深度优先，参数设置过程截图如下所示，词工序对零件的切削区域 如图 5-8 所示： 尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。第 17 页 共 33 页

16、5-8 切削区域图5.2.3 工件底座上表面的精加工1 ) . 经过轮廓的铣削加工，零件的凸模已经形成，这里进行底座上表面的铣削 加工，保证零件的表面质量。首先创建工序，选择 mill-planar 类型，选择如下图 图标进行工序的创建，命名工序名为 BB1，点击确定进入加工参数设定，选择加工 部件为 WORKPIEC，E选择检查边界和面边界。 识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。第 18 页 共 33 页2) 进行刀具的创建，选择 mill 刀具，命名刀具名称为 T4D10，点击确定进行刀具参数的设置，输入刀具的直径为 10，长度为 50，刀刃长度为 50，刀刃数为 2, 点击确定完成为刀具的创建。 凍鈹

17、鋨劳臘锴痫婦胫籴。3 ). 完成对刀具的创建后退回上一界面， 此时刀轴选择为垂直于第一个面。 切削 模式为跟随周边。切削参数中切削方向为顺铣，刀路方向为内向。主轴速度设置为 7000，切削进给率为 1000，点击确定即完成对底座上表面精加工加工参数的设定。 参数设定截图如下，切削区域为如下图所示： 恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。第 19 页 共 33 页5.2.4 底座边缘的加工 为了保证零件加工的表面的质量，还要对零件底座的边缘进行修复，对边缘进行铣削加工。重复工序的创建，命名工序名称为 BB2。选择工件几何体 WORKPIEC，E 进行刀具的选择，刀具参数与上一步刀具相同，加工的路线如图所示。在切

18、削模式 中选择轮廓加工，此时刀轴选择为 +ZM轴，在切削参数对话框中选择鞋靴顺序为层 优先。进给率与进给速度与上一步相同。点击确定完成对底座边缘模拟加工的参数 设定。 鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。5.3 凸模轮廓的精加工前面已经进行到零件的半精加工，通过上两步对底座精度的要求， 这里选择完成对凸模零件的精加工。首先创建工序， mill-contour ，进行如下图标的选择 WORKPIEC，E选择刀具为球头铣刀命名工序名称为 CC1，工序的类型选择为，进行深度轮廓铣削加工。指定几何体为，命名刀具名称为 T2D4R2圆角刀，点击确定进入刀具的参数的设定，设置刀具直径为 4，长度为 75，刀刃长度为 5

19、0，刀刃数为2，点击确定进行进给量和进给速度的选择。在切削参数中选择安全距离为3. 选择主轴速度为 1300，切削进给率为 3000. 点击确定即完成创建。步骤截图和走刀路线 示： 硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。第 20 页 共 33 页第 21 页 共 33 页5.4 凸模平面的铣削 凸模的边缘轮廓都已经加工完成，这里开始对凸模平面的加工，例如凹槽的加工。重复工序的创建， 命名工序名称为 CC2，工序的子类型为固定轮廓铣，点击确定完成工序的创建。选择驱动方法为区域切削，选择零件几何体及修剪边界。刀具与 上步所使用的刀具相同。 切削参数中制定切削角为与 XC夹 45 度。进刀类型为查削， 位置为距离，

20、高度选择 1mm。点击确定进行为进给量和进给速度的设定。主轴速度 填写为 13000，切削进给率为 3000。点击确定即完成对凸模上表面的铣削加工，截图及走刀路线如下图所示： 阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。第 22 页 共 33 页5.5 工件凹槽的铣削加工5.5.1 凹槽轮廓的铣削加工零件为手机外壳的凸模， 上面的键槽需要铣削出来。 但是由于所需要的凹槽加 工过多，刀具参数相同，加工方式也大致相同，都写出来会浪费大量的时间还有精 力，而且显得过于重复。所以这里选择几个有代表性的操作进行说明，例如下面进 行凹模显示屏的轮廓铣削加工及凹模底面的轮廓加工。首先进行工序的创建，在 mill-contour

21、类型中选择型腔铣加工，命名为 DD1。然后进行刀具的选择，选择刀具子类型为 ，命名刀具名称为 D3R0.2（铣刀 -5 参数）。点击确定进入刀具的 参数设定。 输入刀具直径为 3，下半径为 0.2 ，长度为 8，刀刃长度为 8 点击确定退 回上一对话框进入 氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。第 23 页 共 33 页第 24 页 共 33 页5.5.2 凹槽平面的铣削加工由上可知，按键凹槽的底面铣削加工也是大致相同，所以这里依然选择显示屏的底面铣削加工作为例子。进入工序的创建，选择轮廓加工，命名工序名称为DD6。铣削平面如下图所示，选择要加工的几何体及修剪边界，进行刀具的创建，本次工 序与上次所选用的刀具

22、相同， 所以直接选择刀具为 T1D3R0.2圆角刀，选择刀具后退 回到上一对话框进行刀轨的参数设定， 切削方向选择为顺铣， 主轴速度为 13000. 进 给率为 3000. 点击确定，完成对轮廓底面的加工，过程截图如下，其他键槽步骤与 此相同，所以仅给出按钮的刀轨路径图，如图 5-9 所示： 釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。第 25 页 共 33 页5-9 按钮的刀轨路径6. 后处理 经过上述的加工，零件已经加工完成，现在需要将 UGN X 8.5 生成的数控加工 代码输出，以便后续应用。在工序导航器中选中 FACE_MILLING然, 后单击菜单栏中的后处理选项，如图5-10 所示，选中 MILL_3

23、_AXIS选项，在单位设置里选择为公制 / 部件，并勾中列出第 26 页 共 33 页输出选项，其他为默认值。单击确定，系统将自动生成后处理文件，并以PTP格式输出，将其保存到用户盘里，这样就得到了该零件的数控加工代码。 怂阐譜鯪迳導嘯畫長 凉。由于代码比较多，所以仅截取一部分示意。如图 5-10 所示。5-10结论本文主要论述了基于 UGN X 8.5 下的零件建模以及仿真加工，利用对零件的结 构分析，设计出适合加工的工艺方案，通过对零件的刀轨路径的仿真加工从而生成 数控加工代码。通过本次毕业设计，充分利用了 UG NX 8.5 软件对其进行辅助造型 和数控编程，将复杂的操作通过计算机软件的

24、辅助变得简单化。 谚辞調担鈧谄动禪泻類。本次课题需要我们对所学的知识融会贯通，对零件的建模需要结合以前在 CATIA中的建模的复习， 从而熟练的在 UG下对零件进行三维造型设计； 其中零件的 加工分析主要包括零件的工艺分析与工艺规划、零件的仿真加工、加工的后处理以 及加工时间设置的研究；最后对走刀路径进行检查，考虑是否存在错误。 嘰觐詿缧铴嗫第 27 页 共 33 页偽純铪锩。 本次对型腔类零件的设计与加工研究，需要对刀具的切削参数等方面的问题给 予考虑，这让我对在大学中所学习到的专业知识有了一个框架式的回忆，尤其对数 控加工与工艺设计方面有了一定的掌握。同时对于 UG NX 8.5 软件的加

25、工与建模模 块有了一定的熟悉，认识到当前的数控加工编程更加倾向于计算机辅助制造的方向 发展。因此，我总结出，理论是指导实践的基础，只有不断在实践中总结经验，并 对先前的理论进行消化和创新，才能有所提高。 熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。致谢 在毕业设计期间，感谢杨义老师的悉心指导。 从对于零件的构思到最后的仿真 加工过程，杨义老师都不断的对我的方案进行悉心的指导和修正，提出了宝贵的专 业意见，本次毕业设计能够顺利完成，杨义老师和同学都给予了我很大的帮助，让 我学到了很多的专业知识，同时我也相信这些知识在我以后的工作中将给予我极大 的帮助，让我终身受益。 鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。最后，衷心的感谢杨义老师和给

26、予我帮助的各位同学，在你们的无私帮助下， 我的毕业设计才能顺利完成。本次设计虽然完成，由于自己知识水平的欠缺，此次 毕业设计存在着需要缺陷与不足，请评委老师批评指导，在此深表感谢！ 纣忧蔣氳頑莶 驅藥悯骛。参考文献1 牛新春，宋斌，魏三营 .UG NX 8.5 数控编程与加工实例教程 . 化学工业出版 社， 2014.2 贺建群 .UG NX 数控加工典型实例教程 . 机械工业出版社， 2012.3 陈乃峰 .UG NX8 数控加工案例教程 . 机械工业出版社， 2012.4 张兴华 .UG NX5.0 数控加工范例教程 . 机械工业出版社， 2010.5 浦艳敏 . 型腔类零件的数控加工工具

27、技术 .2010,44(5) ： 87-90.6 ShengWenZ hang.CNCp rogramming system for complex components based on KBE within integrated environment of CAD/CAPP/CAMJ. Frontiers of Mechanical Engineering in China, 2009, Vol.4 (1),第 28 页 共 33 页pp.97-102 颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。7 Soni.software Architecture in Industrial Applications.M

28、. Soft-Ware Engineering,1995.ICSE 1995.17th International Conference on 1995. 濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。8 S.K.Ong.An Internet-Based Virtual CNC Milling System J. 銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。International Journal of Advanced Manufacturing Technology.2002.20(1). 挤貼綬电麥结鈺贖哓类。The cavity parts design and processing researchAuthor:Yang H

29、ongjian Instructor: Yang Yi(Anhui Agricultural University Insitute of technology level 11 mechanical design manufacture and automation Hefei 230036)赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。Abstract: Based on UG NX 8.5 cavity parts design and processing research, this article mainly discusses the modeling and processing module in

30、 using UG NX 8.5 for components of the three-dimensional cad and 3 d aided manufacturing Realized the numerical simulation of mold parts processing, using post-processing generate nc code, after a few modifications can input the corresponding processing of CNCm achine tool parts Thus greatly reduced

31、 the time of manual programming, effectively improve the production efficiency in the simulated parts processing, timely observe the operating problems and timely第 29 页 共 33 页solve, avoid the error in the actual production. 塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。Keywords： cavity UG NX 8.5 numerical control machining cuttrack p

32、ath 裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。第 30 页 共 33 页毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文） ，是我个人在指导教师 的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标 注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成 果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用 过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文 中作了明确的说明并表示了谢意 。 仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁。作 者 签 名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文） 的规定，即：按照学校要求提