数控技术毕业设计（论文）基于UG洗衣机波轮模具的曲面设计与加工

1、南京工程学院 自动化学院自考助学自动化学院自考助学 本科毕业设计（论文）本科毕业设计（论文） 题 目 ： 基于基于 ugug 洗衣机波轮模具的洗衣机波轮模具的 曲面设计与加工曲面设计与加工 专 业： 数控技术数控技术 班 级： t t 数控数控 071071 学 号： 学生姓名： 指导教师： 起迄日期： 2011.32011.32011.52011.5 摘摘 要要 ug nx 是当前先进的面向制造业的 cad/cam/cae 高端软件之一。它集 设计、分析和制造等功能于一体，为工程技术人员提供了丰富的三维图形资源 库，可以用于机械制造领域的计算机辅助设计（cad）、计算机辅助制造 （cam）、

2、计算机辅助分析（cae）等方面。 本文主要论述了洗衣机波轮零件的三维设计与数控仿真加工，利用 ug nx 的 modeling 的模块实现了零件的三维设计，利用 manufacturing 模块实现了零件 的数控仿真并生成了 nc 仿真程序，很好地利用了 ug nx 软件 cad/cam 的功 能实现集成的特点，在对零件实际加工前进行仿真，提前发生干涉和过切问题 及时调整，提高了效率，降低了次品率。 此外，本文还介绍了加工中心的使用方法以及在加工过程中的注意事项等， 分析了如何根据零件的几何形状特点设计加工工艺和操作步骤，以及操作过程 中的相关参数选择。实践证明，在数控加工中，根据零件的不同部

3、位的技术要 求，合理安排不同的加工工艺，设置合理的加工参数，选择合理的加工道具， 不仅可以提高加工效率，保证质量，而且还减少工具损耗。 关键词：关键词：ug；洗衣机波轮；数控加工；数控代码 目目 录录 第一章第一章 绪绪 论论.4 1.1 引言 .4 1.2 国内外 cad/cam 技术的发展趋势 .4 1.2.1 cad/cam 国外技术 与发展趋势 .4 1.2.2 cad/cam 技术国内外发展状况 .5 1.3 选题背景与主要研究内容 .6 1.3.1 选题背景、目的及意义 .6 1.4 本文的结构 .7 第二章第二章 unigraphics 软件介绍软件介绍.8 2.1 ug 软件的

4、特点 .8 2.2 ug 各功能模块简介.8 2.3 ug 的功能和技术特性.9 2.3.1 ug 的功能 .9 2.3.2 ug 的技术特性 .10 第三章第三章 基于基于 ug 的洗衣机波轮造型设计的洗衣机波轮造型设计.11 3.1 cad 技术的概述 .11 3.2 课题数据来源 .11 3.3 ug 软件建模 .11 第四章第四章 数控加工工艺设计数控加工工艺设计.20 4.1 cam 概述 .20 4.2 洗衣机波轮仿真加工概述.20 4.3 洗衣机波轮仿真加工过程.21 4.3.1 创建毛坯模型. 21 4.3.2 创建几何体 .22 4.3.3 创建刀具组 .23 4.3.4 创

5、建操作 .25 4.3.5 后置处理 .34 4.4 小结 .35 第五章第五章 结论结论.37 5.1 论文结论 .37 5.2 感想 .38 致致 谢谢. .39 参考文献参考文献.40 程序清单程序清单.41 第一章第一章绪绪 论论 1.11.1 引言引言 我国制造业正面临着市场全球化、经济一体化，处于竞争战略不断升级， 相应的制造理念和制造模式不断创新的时期，先后出现了柔性制造，集成制造， 敏捷制造，智能制造以及其它各种先进制造理念和模式。企业不得不面向低成 本化、高质量化、交货期缩短化、直接成型化的挑战。 由于计算机技术日新月异的发展，pc 机的性能已完全赶上甚至超过早期工 作站的性

6、能，促进了 cad/cam 技术的晋级。同时，数控技术、计算机技术的 发展，在数控加工，模具加工的现场很多都引入了计算机，从过去的劳动密集 型向技术、信息密集型产业转化。而数控加工 cad/cam 是支撑现代制造业的 基础。 1.21.2 国内外国内外 cad/cam 技术的发展趋势技术的发展趋势 1.2.11.2.1 cad/cam 国外技术与发展趋势国外技术与发展趋势 cad/cam 技术是近 40 年来迅速发展起来的一门新兴的综合计算机应用系 统技术，经过了形成、发展、提高和集成化四个阶段。 二十世纪五十年代初，卓有远见的工程师们就觉察到计算机的巨大潜力， 开始实验用计算机来帮助人们做设

7、计工作。早期的计算机只是用来作工程计算 的数值分析。随着字符显示器的出现，1952 年在 mit 诞生了第一台计算机绘图 系统。当时采用的是电子管计算机，用机器语言编程，配置的图形设备仅是自 动绘图机，cad 技术仅是一种被动的辅助技术。 1963 年，美国 mit 的林肯实验室首先提出了“计算机图形学”、“人机通 信”、“交互式计算机图形系统”的思想。汽车、航空等部门用计算机辅助几 何造型技术，又使 cad/cam 技术得到了纵深发展。 70 年代初，美国 applincon 公司开发第一个完整的 cad 系统。70 年代后 期光栅显示器、手动游标、图形输入板等图形输入设备的出现，使得 ca

8、d 技术 进入了实用阶段。 从 80 年代开始，超大规模集成电路技术获得了极大发展，微处理器及储存 器件得到了改进。工程工作站的问世，使 cad 技术取得了迅猛发展，并且 80 年代中期以后，cad 技术向标准化、集成化、智慧化方向发展。产品数据技术 标准化成为 cad/cam 技术的主要发展方向。 90 年代可以称其为第三代 cad/cam 技术。就其特点来说，主要有：基于 特征参数化建模技术、日趋完善的数据交换规范、先进的网络互联技术、cax 相关性的高度集成、先进实用的三维设计等。 目前，就国外 cad/cam 技术发展趋势来说，主要是建立在开放式、分布 式工作站网络上的 cad/cam

9、 集成化系统。在国际市场上仍然是美国的几家著 名的大公司占据着 cad/cam 的主要市场，如 ibm、computer vision、eos/unigraphices、aotodesk、ptc/proengineer 等。 1.2.21.2.2 cad/cam 技术国内外发展状况技术国内外发展状况 cad/cam 技术经过几十年的发展，先后走过大型机、小型机、工作站、 微机时代，每个时代都有当时流行的 cad/cam 软件。现在，工作站和微机平 台 cad/cam 软件已经占据主导地位，并且出现了一批比较优秀、比较流行的 商品化软件。下面我们将分别介绍国内外一些流行的软件。 （1）unigr

10、aphics(ug) 在 ug 中，优越的参数化和变量化技术与传统的实体、线框和表面功能结 合在一起，这一结合被实践证明是强有力的，并被大多数 cad/cam 软件厂商 所采用。现在已经发展成了一个从低端到高端，兼有 unix 工作站版和 windows nt 微机版的较完善的企业级 cad/cam/cae 集成系统。 （2）autocad autocad 是当今最流行的二维绘图软件，它在二维绘图领域拥有广泛用户 群。autocad 有强大的二维功能，如绘图、编辑、剖面线和图案绘制、尺寸标 注以及二次开发等功能，同时有部分三维功能。 （3）solidworks solidworks 是基于 w

11、indows 平台的全参数化特征造型软件，它可以十分方 便地实现复杂的三维零件实体造型、复杂装配和生成工程图。图形界面友好， 用户上手快。该软件可以应用于以规则几何形体为主的机械产品设计及生产准 备工作中，其价位适中。 （4）pro/engineer pro/engineer 软件能将设计至生产全过程集成到一起，让所有的用户能够同 时进行同一产品的设计制造工作，即实现所谓的并行工程。 我国 cad/cam 技术及产品发展的未来之路经过多年的推广，cad 技术已 经广泛地应用在机械、电子、航天、化工、建筑等行业。应用 cad 技术起到了 提高企业的设计效率、优化设计方案、减轻技术人员的劳动强度、

12、缩短设计周 期、加强设计的标准化等作用。近年来，我国 cad 技术的开发和应用取得了长 足的发展，除对许多国外软件进行了汉化和二次开发以外，还诞生了不少具有 自主版权的 cad 系统。 但是，我国 cad/cam 软件不管是从产品开发水平还 是从商品化、市场化程度都与发达国家有不小的差距。由于国外 cad/cam 软 件出现得较早，开发和应用的时间也较长，所以它们发展比较成熟，现在基本 上已经占领了国际市场。这些国外软件公司利用其技术和资金的优势，开始大 力向我国市场进军，目前，国外一些优秀软件，如 ug、solidworks、pro/engin eer、catia 等，已经占领了一部分国内市

13、场，所以，我国 cad/cam 软件前 景不容乐观。但是，我们也应该看清自己的优势。在这些前提下，我们不仅要 紧跟时代潮流，跟踪国际最新动态，遵守各种国际规范，在国际国内形成自己 独特的优势，更要立足国内，结合国情，面向国内经济建设的需要，开发出有 自己特色，符合中国人习惯的 cad/cam 软件。 1.31.3 选题背景与主要研究内容选题背景与主要研究内容 1.3.11.3.1 选题背景、目的及意义选题背景、目的及意义 快速、高质量的产品零件设计、模具设计是快速制造的基础。这里所说的 设计不是传统意义上的设计，是贯穿整个过程的三维及二维数字传递，在局域 网上，由设计人员用计算机进行三维设计、

14、分析、辅助制造，进行直接的数字 传递，最终传送到数控机床，如加工中心、数控车精密数控线切割机，这样既 避免了数据交换的错误，又减少了重复劳动和技术准备时间。 ug nx 就是这样一个大型的 cad/cam/cae 集成化软件，功能强大，内 容丰富，具有设计、分析、加工等功能，在航空、航天、汽车、模具、家电等 领域十分广泛。在本课题的设计研究中，采用的主要支撑软件就是美国 ugs 公 司的 3d 软件unigraphics solutions（简称 ug）。 本课题是对 ug 软件的三维实体造型在产品设计中的应用进行了研究，介 绍了洗衣机波轮从零件的造型设计到加工制造的过程和步骤、如何根据曲面的

15、 特点设计加工工艺和操作步骤，以及各操作中相关参数选择。其研究意义如下： 通过洗衣机波轮在设计过程中从分应用 ug 软件进行三维实体建模，掌握 了如何利用 ug 软件在建模模块中实现零件的三维设计以及如何利用仿真模块实 现零件的数控仿真加工并生成仿真程序。 通过对洗衣机波轮与制造，不仅掌握了数控编程技术，数控机床的加工工 艺顺序、操作步骤、以及在加工过程中的注意事项等，同时也培养了我们的动 手能力和独立思考能力。 通过毕业设计，还可以综合我们所学的知识去分析，解决一个问题，在做 毕业设计论文的过程中，使所学知识得到梳理和运用，它既是一次检测，有时 一次锻炼，使我们的动手能力，动笔能力也得到了充

16、分的锻炼，增强了我们即 将跨入社会的竞争和去创造的自信心。 本课题的具体工作包括以下几个部分： 熟悉 ug 软件； 用 ug 软件绘制出洗衣机波轮的模型； 洗衣机波轮技术加工工艺分析； 用 ug 软件完成洗衣机波轮模型的虚拟制造； 在数控加工中心上实现洗衣机波轮模型的数控加工。 1.41.4 本文结构本文结构 本文以洗衣机波轮的工艺造型和数控加工为研究背景，对 ug 软件的 cad/cam 功能进行研究和分析。全文共分四段，各章的具体内容如下： 简单介绍了 cad/cam 的发展趋势和本课题的研究背景 简单介绍了 ug 软件的功能和特点 以洗衣机波轮的造型设计为例，详细地介绍了 ug 软件的

17、cad 功能，讲解 了建模的一般步骤和操作方法。 以洗衣机波轮的虚拟加工为例，详细地介绍了 ug 软件的 cam 功能，讲 解了刀具的创建、几何体和加工区域的创建等知识。 总结了全文的研究工作，给出了存在的问题和进一步的研究方向。 第二章第二章 unigraphics 软件介绍软件介绍 ug (unigraphics)是 unigraphics solutions (简称 ugs) 公司推出的集 cad /cam/cae 为一体的三维机械设计平台，也是当今世界最先进的计算机辅助设 计、分析和制造软件之一，广泛应用于航空航天、汽车、造船等领域。ug 是 一个交互式 的计算机辅助设计（cad）、计

18、算机辅助制造（cam）和计算机 辅助工程（cae）系统。它具备了当今机械加工领域所需的大多数工程设计和 制图功能。ug 是一个全三维、双精度的造型系统，使用户能够比较精确地描 述任何几何形体，通过对这些形体的组合，就可以对产品进行设计、分析和制 图。 2.12.1 ug 软件特点软件特点 ug 软件是以 parasolid 为核心的工业设计软件包，包括一个灵活的复合建 模模块以及功能强大的逼真照相的渲染、动画和快速的原型工具，复合建模让 用户在下例建模方法中选择：实体建模（solid）、曲面建模（surface）、线框 建模（wireframe）和基于特征的参数建模。其特点是： 1、具体统一的

19、数据库，真正实现了 cad /cam/cae 等各模块之间的无 数据交换的自由切换，可实施并行工程。 2、采用复合建模技术，可将实体建模、曲面建模、线框建模、显示几何 建模与参数化建模融为一体。 3、用基于特征（如孔、凸台、型胶、槽沟、倒角等）的建模和编辑方法 作为实体造型基础，形象直观，类似于工程师传统的设计办法，并能用参数驱 动。 4、曲面设计采用非均匀有理 b 样条作基础，可用多种方法生成复杂的曲 面，特别适合于汽车外形设计、汽轮机叶片设计等复杂曲面造型。 5、出图功能强，可十分方便地从三维实体建模直接生成二维工程图。能 按 iso 标准和国标标注尺寸、行位公差和汉字说明等。并能直接对实

20、体做旋转 剖、阶梯剖和轴侧图挖切生成的各种剖视图，增强了绘制工程图的实用性。 6、以 parasolid 为实体建模核心，实体造型功能处于领先地位。目前著名 cad/cam/cae 软件均以此作为实体造型基础。 7、提供了界面良好的二次开发工具 grip(graphecal interactive programing)和 ufunc(user function),并能通过高级语言接口，使 u g 的图形功能与高级语言的计算功能紧密结合起来。 8、具有良好的用户介面，绝大多数功能都可通过图标实现；进行对象操 作时，具有自动推理功能；同时，在每个操作步骤中，都有相应的提示信息， 便于用户做出正确

21、的选择。 2.22.2 ug 各功能模块简介各功能模块简介 ug 软件作为一个软件包，包括了许多功能模块，而 ugs 公司实行的是完 整的可升级的产品路线，为各层次用户优化产品路线，因而，一个公司可以在 需要时以最合适的价格购置或租用仅仅是它需要的那些模块，而不需要投入过 多的资金在一些不必要的模块上。一下是其部分主要的功能模块： 1、基本环境 这是所有其他应用模块的公共运行平台，是启动 ug 后自动运行的第一个 模块。在该模块下可以打开已经存在的部件文件，可以新建部件文件，可以改 变显示部件，可以分析部件，可以启动在线帮助，可以输出图纸，可以执行外 部程序等。 2、建模 这是产品的三维造型模

22、块。利用该模块，设计师可以自由地表达设计思想 和创造性的改进设计。ug 软件所擅长的特征建模、曲线功能和曲面功能在该 模块中得到了充分体现，人性化的设计环境可以帮助设计师将主要精力放到产 品设计上，灵活而又易于理解的工具不仅可以提高造型速度，而且可以减少用 于熟悉软件的时间 3、加工 这是产品加工模块。ug 加工包括 ug/cam base(cam 基础)、 ug/planner milling(平面铣)、ug/lathe(车加工)、ug/cavity milling(型腔铣)、 ug/surface milling(曲面铣)、ug/sequential milling(顺序铣)、ug/fix

23、ted conentour milling(固定轴铣)、ug/wire edm(线切割)、ug/postprocessing(后 置处理)等模块。 2.32.3 ug 的功能和技术特性的功能和技术特性 2.3.12.3.1 ug 的功能的功能 ug 的功能非常强大，涉及到平面工程制图、三维造型、结构分析、制造 、渲染和动画仿真、模拟加工等。cad 功能实现了目前制造业行业中常规设计 和绘图的自动化； cam 功能则为数控机床提供 nc 编程技术;cae 功能能够进 行有限元分析、静力学分析、动力学分析。同时它还提供一整套 cad/ cam / cae 业界最先进的二次开发工具集，为不同的用户提

24、供相应的开发工具，去定 制 ug 使它满足一个企业的具体需求。 ug 软件解决方案的目标是： 1、减少产品上市时间，实现产品创新； 2、减少成本； 3、获取和在使用知识 2.3.22.3.2 ug 的技术特性的技术特性 ug 是一个针对企业范围，技术领先的 cad/cam/cae 软件解决方案。 1、集成化的产品开发 ug 是一个完全集成的 cad/cam/cae 软件集，它致力于从概念设计到工 程分析到制造的整个产品开发过程。 2、相关性 通过应用主模型方法，使得从设计到制造的所有应用保持相关性和参数化。 在特证间、组件间以及各应用间具有相关性。具体地说，在一个部件中，某一 个特征的参数变化

25、将引起相关特征的变化；在装配中，其中一个部件的变化能 够反应的相关部件；cad 模型中的变化能够应用到 cam 应用中。 所谓的参数化是指模型的变量驱动的。 主模型（三维几何体）应该是按需要可变的，因此必须选择正确的建模方 法。 3、并行协作 通过使用主模型，产品数据管理 pdm,产品可视化 pv 以及运用 internet 技术，支持扩展企业范围的并行协作。 4、基于知识的工程 用知识驱动的自动化，ug 解决了这样获取、在使用和运用累积在制造产 品中的知识，包括过程知识和人的知识。 5、客户化 ug 提供 cad/ cam/ cae 业界最先进的编程工具集，去定制 ug 和裁编它 以满足一个

26、企业的需求。 第三章第三章 基于基于 ug 的洗衣机波轮造型设计的洗衣机波轮造型设计 3.13.1 cad 技术的概述技术的概述 计算机辅助设计（computer aided design，简称 cad）是一项综合性的， 集计算机图形学、数据库、网络通信等计算机及其他领域知识于一体的高新技 术，是先进制造技术的重要组成部分，也是提高设计水平、缩短产品开发周期、 增强行业竞争力的一项关键技术。其定义为：cad 是计算机系统在工程设计的 整个过程中，为设计人员提供各种有效工具和手段，加速设计过程，优化设计 结果，从而达到最佳设计效果的一门技术。 cad 技术的特点是涉及面广而复杂，技术变化快，竞争

27、激烈，而且投资大， 风险高，产出高。cad 在工业部门的广泛应用，已成为人们熟悉的并能推动生 产前进的新技术。 3.23.2 课题数据来源课题数据来源 数据的合理性不仅关系到洗衣机波轮的造型美观效果，同时也会影响零件 的加工方式和毕业设计的进速，因此这是整个毕业设计的核心部分。我们可以 通过实体，借助于普通的测量工具，如游标卡尺、直尺等来获得数据。 3.33.3 ug 软件建模软件建模 随着国民经济的迅速发展，人民生活水平的不断提高，洗衣机波轮越来越 受到广大消费的青睐。其造型的新颖性、使用的方便性以及功能的齐备性往往 是决定性的因素。设计并制造出造型美观、结构简单、经济实用性强的洗衣机 波轮

28、是本次毕业设计的目标。在确定选用 ug 软件作为洗衣机波轮设计与制造的 平台后，即可按下叙步骤开始具体工作： 1 1、绘制截面轮廓线、绘制截面轮廓线 a)建模模块/绘制草图 首先进入 ug 软件环境，建立一个新文件进入应用/建模模块；接着选 择插入/草图命令或单击工具栏中按钮，系统将自动弹出创建草图快 捷工具栏，如图 3.1 所示。利用该功能可在工作坐标平面、基准平面、实体表 面或片体表面上建立草图工作面、首先选择创建草图中的平面选项然后选择 xz 平面输入距 离为 0 后单击创建草图对话框中的按钮，系统将生成如图 3.2 所示的草图平面。此时创建的草图名称默认为“sketch_000”。 图

29、 3.1 创建草图对话框 图 3.2 生成的绘图工作面 画线：点击按钮任意画一水平直线，然后点击约束命令后 分别选择直线及 x 轴最后选择共线命令则直线与 x 轴共线，然后再点击自 动判断尺寸命令 ，单击直线右端点后再单击原点后单击鼠标右键后输入 160 后直接单击直线再单击鼠标左键输入直线长度 15 后双击中键完成。 画圆：点击按钮，在原点处以任意半径画圆然后分别点击约束 和自动判断尺寸命令，将其中一圆的圆点约束在 y 轴上并自动判断 直径为 30，将另一圆心用坐标（118,27）约束点，点击自动判断尺寸命 令输入其直径为 88，双击鼠标中间确定，。如图 3.3 所示。点击按钮，分 别选取两

30、圆上输入半径 260 画弧点,击中相切命令将两圆与所画弧相切。 单击鼠标右键将所有尺寸标注隐藏如图 3.3 示 快速修剪：修剪后如图 3.4 所示。点击完成草图。 图 3.3 绘制圆弧与直线图 3.4 创建的草图图形 创建基准平面：选择基准平面，点击，输入偏置的距离 0，如 图 3.5 所示，点击确认。 画圆：点击，选择图 3.5 所创建的平面，点击按钮，在圆点处画 一任意半径的圆，点击及命令，约束所画圆心在 z 轴上，自动 判断其直径尺寸为 305.484，单击鼠标中键确定。如图 3.6 所示。 图 3.5 创建基准平面 图 3.6 r=152.742 的圆 2 2、绘制底面曲面。绘制底面曲

31、面。 扫略曲面：点击沿引导线扫略命令，选择截面曲线后单击鼠标中键， 再选择扫略的引导线后 4 次单击确定按钮，生成扫略曲面图 3.7 所示。 隐藏绘制的曲面。 图 3.7 生成扫略曲面 3 3、绘制叶轮轮廓、绘制叶轮轮廓 创建基准平面：点击基准平面， 点击，输入偏置的距 离 30，如图 3.8 所示。 画圆及圆弧：点击按钮，选择图 3.8 所创建的平面，点击 ， 在基准面中画两个任意直径的圆后分别单击和命令，用坐标(30,0) (124,4)和直径 20.直径 60 确定圆所在的位置和大小，其中直径 20 的圆圆心约 束在 x 轴上。单击，坐标原点处画一直径为 305.484 的圆，点击选择

32、两小圆同侧端点并输入半径为 234 画弧后单击命令分别约束所画弧与其连 接弧相切，如图 3.9 所示。 图 3.8 创建基准平面 图 3.9 绘制的圆弧 快速修剪：修剪结果如图 3.10 所示。点击完成草图。 图 3.10 绘制的草图 镜像：点击 投影线：点击，如图 3.11 所示，选择图 3.10 所创建的曲线，选择 方向方式“沿矢量”，选择-z 轴，选择图 3.7 回转体投影的面，投影如图 3.12 所示。 图 3.11 投影的对话框 图 3.12 投影结果 创建基准平面：点击基准平面，点击，输入偏置的距离 20，如 图 3.13 所示。 绘制直线：点击，选择 3.13 所创建的平面，点击

33、，输入 （170，7），点击，输入（5，7），回车，如图 3.14 所示。 投影线：操作如。 隐藏：点击按钮，点击图 3.14 绘制的直线，点击图 3.10 绘制的圆， 点击。 图 3.13 基准平面对话框 图 3.14 草图绘制直线 4 4、分割曲线、分割曲线 分割：点击分割曲线，将投影的曲线进行分割，分割点为 1，2。如 图 3.15 所示。 隐藏：点击按钮，点击所有的面，选择按钮。 图 3.15 分割图素 图 3.16 创建基准平面 5 5、绘制叶轮顶部轮廓线、绘制叶轮顶部轮廓线 创建基准平面：点击，选择，输入偏置的距离-7，如图 3.16 所 示。 绘制直线：点击，选择 3.16 所创

34、建的平面，点击图 3.15 中 1 处， 输入（77，0），回车，输入（136，0），选择图 3.15 中 2 处，回车。 倒圆角：点击，选择直线，输入半径 60，回车，选择直线，输入半 径 20，如图 3.17 所示。点击完成草图。 图 3.17 草图的绘制 图 3.18 变换的曲线 6 6、特征建模、特征建模/ /变换变换 选择编辑/变换，点击图 3.17 绘制的曲线，点击，选择用直 线做镜像，选择现有的直线，选择图 3.14 所投影的线，点击确定。 隐藏：点击按钮，选择图 3.14 直线投影的线，产生如图 3.18 所示。 7 7、特征建模、特征建模/ /曲面曲面 曲面：点击单个曲线，点

35、击在相交处停止，如图 3.19 所示，选择曲面 /通过网格曲线组，如图 3.20 所示，产生如图 3.21 所示的曲面。 图 3.19 选择意图 图 3.20 网格曲线组对话框 图 3.21 产生单个曲面 曲面：以同样的方法，缝合产生的单个曲面，生成如图 3.22 所示的 曲面 图 3.22 产生所有的曲面 8 8、特征建模、特征建模/ /变换变换 隐藏：点击按钮，选择图 3.18 曲线，点击。 显示图 3.7 所产生的回转体，如图 3.23 所示。 选择编辑/变换，选择图 3.22 曲面，点击绕点旋转,选择 （0，0，0）点，点击确定，角度为 72，点击确定，将产生图 3.24 所示。 图

36、3.23 显示的回转体 图 3.24 变换的设置 第四章第四章 数控加工工艺设计数控加工工艺设计 4.14.1cam 概述概述 前几章cad部分介绍了利用ug软件进行建模的方法，当模型建立以后，最 终目的是通过ug提供的强大cam功能自动生成数控加工程序，在数控加工程序， 在数控机床上加工出合格的零件。 通常cam的操作流程： 1、取出几何模型：从文档中取出通过cad功能绘制出的三维或二维零件 几何造型。其目的是根据该几何图形生成合理的刀具路径。 2、选用合理的切削加工方式：根据几何图形、零件加工等要求的不同， 选用合理的加工方式。加工方式分为：外形铣削、挖槽（型腔加工）、钻孔加 工、曲面加工

37、、毛胚表面切除、五轴加工等。 由于加工方式选择的不同，生成出的程序质量也有很大的差别。加工过程 可分为粗加工、精加工。粗加工要求快速地切除零件的大部分余量，留给精加 工一个比较均匀的余量，为精加工做好准备。精加工的主要母的是切削加工出 符合零件图纸要求或图纸工序要求的外轮廓形状、尺寸精度（或留给后道工序 一个合理的均匀加工的余量）。 3、选用合适的刀具和合理的切削用量：选择加工方式后，必须选择合适 切削刀具和合理切削用量。特别是复杂曲面的加工，方法很多，加工方法和参 数是否选择合理，影响到加工时间的长短以及留给后序的余量合理性（如有后 道抛光工序的情况）。 4、自动生成刀具路径：根据所选的切削

38、加工方法和工艺参数，ug自动生 成刀具路径，并用不同颜色的线条显示在零件几何图形上。生成刀具路径的方 法又很多种，如何选择直接影响到零件的加工质量。 5、实体仿真加工：完成前几个步骤后，根据生成的刀具路径，仿真实际 切削加工过程。例如会不会出现过切、干涉等实际切削中的问题。 6、自动生成加工程序：通过仿真模拟加工，确定正确的 道具路径轨迹。 选择后置处理功能，自动生成加工程序。该程序通过ug软件的通信功能，可直 接与数控机床通信加工出合格的零件。 4.24.2 洗衣机波轮仿真加工概述洗衣机波轮仿真加工概述 针对本课题的曲面加工，要选择合适的加工方法。 （1） 型腔铣（cavity mill）用

39、于从毛坯上去除大量材料，因此在粗加工 时，选择这种工步类型。型腔铣不用于精加工，如果要做精加工，可以选择高 轮廓铣（z-level profile）等精加工工步类型。 （2） 型腔铣以固定刀轴快速而有效地粗加工平面或曲面类的几何体，曲 面类几何体是指零件上有不规则形状的曲面。 （3） 型腔铣以平面切削层的方式去除材料，在每个切削层上刀轨都沿着 零件的轮廓切削。 （4） 型腔铣的几何体可以是片体、线框和实体。其中，实体是最简单易 用的，而线框和片体往往需要手工干预指定几何体的材料侧。 （5） 洗衣机波轮的精加工则采用轮廓区域铣削（contour-area）方法。 ug cam 加工基本流程（以铣

40、削加工为例）一般分为以下几个步骤： 创建部件模型 根据部件模型制定加工工艺规程 设置加工环境 创建程序组 创建刀具组 创建几何体 创建方法 创建操作 生成刀路轨迹 验证刀路轨迹，生成车间文件 后置处理 生成 nc 文件 4.34.3 洗衣机波轮仿真加工过程洗衣机波轮仿真加工过程 4.3.14.3.1 创建毛坯模型创建毛坯模型 （1）由于要加工出一个洗衣机波轮。进入草图环境中，做一个毛坯，如图 4.1 中所示。 图 4.1 洗衣机波轮毛坯模型 图 4.2 加工环境对话框 4.3.24.3.2 创建几何体创建几何体 （1）选择“应用”/“加工”选项后，弹出图 4.2 所示的对话框，选择图 示的设置

41、后点击“初始化”按扭，进入加工环境。 （2）在“操作导航器”中右击选择“几何视图”，双击“mcs-mill”弹 出图 4.3 视图，将加工坐标系定在图 4.4 所示的位置上，点击“确定”按扭。 图 4.3 mcs 选择框图 图 4.4 加工坐标系定位图 （3）双击“workpiece”打开图 4.5 所示的视图。选择 “毛坯”后 “确定”。选择部件如图 4.6 所示。至此，几何体创建完成。 图 4.5 毛坯选择视图 图 4.6 毛坯所选部件 4.3.34.3.3 创建刀具组创建刀具组 （1）在“操作导航器”中右击选择“机床刀具视图”视图，如图 4.7 所示， 插入刀具。弹出图 4.8 的视图，

42、选择类型和重新命名后点击“确定”按扭。 图 4.7 插入刀具视图 图 4.8 创建刀具组视图 （2）在弹出的“刀具参数设置”中设置刀具的参数，如图 4.9 所示，刀具 直径为 12mm，刀具伸出长度和刃口长度分别为 75mm 和 50mm。选择“显示刀具” ，刀具出现在图 4.10 所示的位置中。点击“确定”完成刀具的创建。 图 4.9 刀具参数设置 图 4.10 刀具显示位置图 （3）在“操作导航器”中右击选择“机床刀具视图”视图，如图 4.11 所 示，插入刀具。弹出图 4.12 的视图，选择类型和重新命名后点击“确定”按扭。 图 4.11 插入刀具视图 图 4.12 创建刀具组视图 （4

43、）在弹出的“刀具参数设置”中设置刀具的参数，刀具直径为 8mm，下 刀半径为 4 mm，刀具伸出长度和刃口长度分别为 75mm 和 50mm。如图 4.13 所示。 选择“显示刀具”，刀具出现在图 4.14 所示。点击“确定”完成刀具的创建。 图 4.13 刀具参数的设置 图 4.14 刀具显示位置图 4.3.44.3.4 创建操作创建操作 1、平面粗铣加工 （1）在“操作导航器”中右击选择“程序顺序视图”，在模板提供的默 认程序处“插入”/“操作”。如图 4.15 所示。 图 4.15 插入操作视图 图 4.16 创建粗加工操作类型设置 （2）在“创建操作”中选择相关的类型，各项设置如图 4

44、.16 所示。“确 定”后，出现图 4.17 所示的粗加工参数设置对话框。 （3）选择“几何体”中的“切削区域”，如图 4.18 所示。 图 4.17 粗加参数设置对话框 图 4.18 “切削区域”选择面 （4）设置“切削方式”为往复式切削方式，该方式的刀轨是连续切削的 刀轨，因此往复式切削方式和跟随周边切削方式一样既有较高的切削效率又能 维持切削稳定和加工质量。设置每刀的切削深度为 1.5mm，并在“切削”选项 里设置加工余量为 0.2mm。 （5）在图 4.17 中设置“进给率”参数，如图 4.19 所示设置“速度”参 数，设置表面速度为 20m/min。在加工过程中可以视加工情况调节进给

45、速度的 百分比。点击“确定”后可以发现图 4.19 中自动计算数值为主轴速度为 796r/min。 (n=1000v/d=100020/3.148=796r/min) 。设置完毕点击“确定” 按钮完成相关参数设置。返回到图 4.17 的界面。 图 4.19 “速度”参数设置 图 4.20 “进给”参数设置 （6）点击“刀轨生成”按扭，生成刀路轨迹，如图 4.21 所示。然后点击 “确认”功能，进行模拟仿真。 图 4.21 粗加工刀路轨迹生成图 （7）在“操作导航器”中右击选择“程序顺序视图”，在模板提供的默 认程序处“插入”/“操作”。如图 4.22 所示。 图 4.22 插入操作视图 图 4

46、.23 创建粗加工操作类型设置 （8）在“创建操作”中选择相关的类型，各项设置如图 4.23 所示。“确 定”后，出现图 4.24 所示的粗加工参数设置对话框。 （9）选择“主界面”中的“切削区域”与“底面”，如图 4.25 所示。 图 4.24 粗加参数设置对话框 图 4.25 “切削区域”选择面 （10）在图 4.24 中设置“进给率”参数，如图 4.26 所示设置“速度”参 数，设置表面速度为 20m/min。在加工过程中可以视加工情况调节进给速度的 百分比。点击“确定”后可以发现图 4.26 中自动计算数值为主轴速度为 796r/min。 (n=1000v/d=100020/3.148

47、=796r/min) 。设置完毕点击“确定”按 钮完成相关参数设置。返回到图 4.24 的界面。 图 4.26 “速度”参数设置 图 4.27 “进给”参数设置 （11）在图 4.24 中，点击“刀轨生成”按扭，生成刀路轨迹，如图 5.28 所示。然后点击“确认”功能，进行模拟仿真。 图 4.28 粗加工刀路轨迹生成图 2、型腔铣粗加工 （1）创建和平面铣粗加工（图 4.15）相同的一个操作，类型设置如图 4.29 所示，选择几何体、直径为 8mm 的刀具、加工方法为粗加工，默认该加 工类型的名称后，点击“确定”。 （2）在弹出的图 4.30 的视图中，选择“切削区域”，“几何体”。 图 4.

48、29 创建粗加工操作类型设置 图 4.30 粗加工参数设置对话框 （3）在图 4.30 中“切削层”，选择洗衣机波轮的最底面与插入范围，然 后选择插入的范围如图 4.31 所示。 （4）在图 4.30 中“避让”，设置安全平面，点击“clearance plane-无”， 偏置 50 的平面，如图 4.32 所示。 （5）在图 4.30 中“切削”，设置切削参数，在“策略”选择向内，如图 4.33 所示。 图 4.31 粗加工切削层设置 图 4.32 粗加工安全平面的设置 图 4.33 粗加工切削参数的设置 （6）在图 4.30 中“编辑参数” ，设定步进为刀具直径的 50%，以 0 度方 向

49、切削。设置“进给率”参数，设置表面速度为 20m/min，主轴转速同样计算 为 796 r/min。参数设置如图 4.34 和图 4.35 所示。 图 4.34 “速度”参数设置对话框 图 4.35 “进给”参数设置对话框 （7）点击“刀轨生成”按扭，生成刀路轨迹，如图 4.36 所示。然后点击 “确认”功能，进行模拟仿真。在“可视化刀轨轨迹”视图中选择“2d 动态”。 模拟效果图如图 4.37 所示。点击“确定”完成粗加工操作。 图 4.36 粗加工刀路轨迹生成图 图 4.37 粗加工仿真效果图 3、型腔铣精加工 （1）创建和粗加工（图 4.15）相同的一个操作，类型设置如图 4.38 所示

50、， 选择几何体、直径为 8mm 的刀具、加工方法为精加工，默认该加工类型的名称 后，点击“确定”。 （2）系统将弹出图 4.39 的视图，选择几何体如图 4.40 所示。 图 4.38 创建精加工操作类型设置 图 4.39 精加工参数设置对话框 图 4.40 精加工中几何 图 4.41 精加工切削参数的设置 （3）在图 4.39 中“编辑参数” ，设定步进为刀具直径的 20%。设置“进 给率”参数，设置表面速度为 25m/min，主轴转速同样计算为 1326 r/min。参数 设置如图 4.42 和图 4.43 所示。 图 4.42 “速度”参数设置对话框 图 4.43 “进给”参数设置对话框

51、 （4）点击“刀轨生成”按扭，生成刀路轨迹，如图 4.44 所示。然后点击 “确认”功能，进行模拟仿真。在“可视化刀轨轨迹”视图中选择“2d 动态”。 模拟效果图如图 4.45 所示。点击“确定”完成精加工操作。 图 4.44 精加工刀路轨迹生成图 图 4.45 精加工仿真效果图 4.3.54.3.5 后置处理后置处理 （1）选择粗加工操作，如图 4.46 所示。选择“工具”/“操作导航器” /“输出 nx 后处理”功能。弹出图 4.47 的视图，选择可用机床为三轴铣床， 设定输出文件名和输出单位为“公制/部件”后点击“确定”按扭，在指定文件 放置位置处生成以*.ptp 格式保存的 nc 文件

52、。生成的粗加工程序见附录。 图 4.46 后处理粗加工操作选择视图 图 4.47 粗加工后处理类型选择框 （2）选择精加工操作，如图 4.48 所示。选择“工具”/“操作导航器”/ “输出 nx 后处理”功能。弹出图 4.49 的视图，选择可用机床为三轴铣床，设 定输出文件名和输出单位后点击“确定”按扭，在指定文件放置位置处生成以*.p tp 格式保存的 nc 文件。生成的精加工程序见附录。 图 4.48 后处理精加工操作选择视图 图 4.49 精加工后处理类型选择框 （3）至此，粗加工和精加工操作处理完毕。处理完毕后“操作导航器”如 图 4.50 所示。 图 4.50 后处理完毕“操作导航器

53、”视图 4.44.4 小结小结 在本章洗衣机波轮的数控加工中，首先要注意区分各个坐标系的概念，否 则会引起加工错误。在加工环境中，工件坐标系可以直接运用“实用程序”工 具条中的“动态 wcs”进行旋转和改变位置。工作坐标系对于建模和加工都有 用处，它有“c”的标识，这是一个指示。加工坐标系有“m”的标识，以示 mcs 和 wcs 的区别，并且 mcs 的 3 条“腿”比 wcs 的 3 条“腿”长。mcs 仅仅在加工应用中可见，是刀轨输出的零点。所有 nc 程序都是相对于 mcs 零 点的，如果 mcs 移动，则 nc 程序也随之改变。另外，mcs 包含了 z 轴，这是 默认的刀轴方向。在创建

54、几何体中如果加工坐标系没设置好，那么在创建刀具 “显示刀具”时，刀具将不会在正确的加工位置上。 第五章第五章 结结 论论 5.15.1 论文结论论文结论 目前，在国内外的大型制造企业中，三维软件已得到广泛的应用。本论文 主要采用三维设计软件 unigraphics 完成洗衣机波轮的造型设计和数控加工，并 对造型中若干关键问题进行了有效的讨论，着重分析了草图设计，曲线造型、 实体造型在参数化模型创建中的功能，详细讲解了加工过程中加工中心的操作 步骤和使用方法。同时，此次毕业设计，由于采用了虚拟加工技术、三维造型 技术和参数设计技术等新概念和新方法，节省了设计时间、保证了设计质量、 并且拟订了加工

55、方案，起到事半功倍的效果。相关结论如下： 一、 对毕业设计产品的分析 本次毕业设计的产品相对来说还比较令人满意，它不仅造型美观，实用性 也很强，最关键的就是它记录了我从洗衣机波轮的三维造型设计到加工的学习 过程。但由于自己水平有限，在好多细节方面的考虑还不够周全。 二、毕业设计的总结 1） 对洗衣机波轮的三维造型进行设计，熟悉了 ug 软件的主要功能、应用 模块及其用户界面，掌握了 cad 技术的设计方法和步骤。 2） 利用 ug 软件的 cam 功能完成洗衣机波轮的虚拟加工，掌握了常用的 数控加工技术和创建这些操作的基本步骤，以及如何进行仿真加工并生成仿真 程序。 3） 分析了数控加工工艺对

56、零件加工的影响，掌握了数控加工工艺的设计 要点和设计步骤。 4） 通过对加工中心的实际操作，掌握了数控机床的使用方法和操作步 骤。 三、存在的问题 1） 在绘制洗衣机波轮时，由于测绘的精度打不到要求，故投影时出现问题， 解决的方法是，将 r=152.742 的圆，向内偏置 1。 2） 在洗衣机波轮加工中，由于自己技术不完善，对切削层的选择上花费的 时间比较长。 3） 个人技术还不完善，在加工零件时，由于操作还不熟练，加工精度不够 理想。 5.25.2 感想感想 对于本人来说这是一个全新的领域，通过此次毕业设计，拓宽了本人的知 识面，拓展了视野和思维，培养了本人的动手能力，增强了本人即将跨入社会

57、 的竞争和创造的自信心。 以前，我总幼稚地认为软件设计非常困难，因为它需要的不仅仅是扎实的 专业知识，同时还需要很强的三维空间思维能力，所以当我拿到课题时，心里 总免不了有些担心，总害怕自己会做不好。不过通过两个月的毕业设计，我改 变了原先的看法，我觉得，任何一样新东西，只要你认真对待，用心去做，例 如 ug 软件，只要多练，多画、多问，就会不断地有惊喜发生，好多问题会在 不知不觉中迎刃而解。 通过这次毕业设计还让本人认识到自己还存在许多的不足之处，例如构思 不够周全，操作不够熟练、想事情不够严谨，缺乏钻研精神等等，这将对我以 后的工作产生很大的影响。因此，本人今后将以严谨的治学态度虚心学习，

58、在 实践中不断钻研，积累经验，以提高自身的工作能力。 致致 谢谢 本设计（基于 cadcam 洗衣机波轮的工艺造型和数控加工）的造型和 加工工作是在我的导师赵建峰的精心指导和悉心关怀下完成的，在我的学业和 设计（基于 cadcam 洗衣机波轮的工艺造型和数控加工）的造型和加工工 作中无不倾注着导师辛勤的汗水和心血。导师的严谨治学态度、渊博的知识、 无私的奉献精神使我深受启迪。从尊敬的导师身上，我不仅学到了扎实、宽广 的专业知识，也学到了做人的道理。在此我向我的导师致以最衷心的感谢和深 深的敬意。 在我的设计（基于 cadcam 洗衣机波轮的工艺造型和数控加工）撰写 过程中，赵建峰导师等给我提出

59、很多意见和建议，在此向他们表示深深的感谢。 在这几年的大学学习生活中，还得到了许多学院领导、系（教研室）领导 和老师的热情关心和帮助，非常感谢他们。 在日常生活和学习中，同学和舍友给予了我很大的帮助。 也要感谢我的爸爸、妈妈、叔叔和阿姨，他们在我的学业中给了我莫大的 鼓励、关怀和支持。 最后，向所有关心和帮助过我的领导、老师、同学和朋友表示衷心的谢意！ 衷心地感谢在百忙之中评阅我的毕业论文（基于 cadcam 洗衣机波轮 的工艺造型和数控加工）和参加答辩的各位老师！ 陈阵 二零壹壹年四月 于南京 参参 考考 文文 献献 1. 朱凯.李晓武.ug nx机械设计基础教程m.北京：人民邮电出版社.2

60、006.4- 11 2. 王彦武.精通 ug nxm.北京：中国青年出版社.2006.18-23 3. 邹浩波.张宇.戴丽玲.基于 ug 的鼠标上盖模腔的 cad/camj.昆明理工大学 机电工程学院 cms 研究中心.2005(6). 53-54 4. 缪德建.顾雪艳.cad/cam 应用技术m.南京：东南大学出版社.20056-10 5. 杨胜群.ug nx 数控加工技术m.北京：清华大学出版社.2006.51-57 6. 崔向阳.李丽.吴占涛.ug 铣削加工实例与技巧m.北京：国防工业出版社. 2005.27-31 7. 张云杰.李超.蔺鑫峰.ug nx3 机械设计m.北京：中国林业出版