基于UG自动编程的型腔铣零件数控铣削加工毕业论文

1、滁州职业技术学院汽车工 程系 毕毕 业业 设设 计计 课题： 型腔类零件的编程与加工型腔类零件的编程与加工 设计时间： 2014/10/122014/10/12 班级： 1212 级机制班级机制班 学号： 2012180114720121801147 姓名： 邹海邹海 指导教师： 疏剑疏剑 完成日期： 2014 年 11 月 20 日 摘摘 要要 本次毕业设计论文主要是基于 ug 软件自动编程，并针对型腔类零件零件 的数控铣削加工设计。本毕业设计运用 ug 软件根据图纸的尺寸要求制出零件 的实体三维造型，并对零件进行图形分析及工艺分析，确定加工方法及所需的 加工刀具等，确定好工序，然后运用 u

2、g 软件对零件进行编程处理，并模拟出 刀轨，进行对比发现需要改进的地方，并及时优化。最后通过后处理生成零件 的加工程序，并在机床上进行实际加工。结果通过在机床上进行实际加工操作 表明，所加工出的零件完全满足图纸的要求并利于实际生产。 关键词关键词：ug 创建操作 后处理 目目 录录 摘摘 要要.i 第一章第一章 绪论绪论.1 第二章第二章 型腔类零件实体造型型腔类零件实体造型.3 2.1 分析零件.3 2.2 零件的实体三维造型.3 2.3 建模.4 第三章第三章 基于基于 ug 自动编程的型腔类零件加工自动编程的型腔类零件加工.8 3.1 零件分析.8 3.2 加工工艺分析.8 3.3 零件

3、加工的各参数分析确定.8 3.4 设置加工环境.10 3.5 创建型腔粗加工加工工序.10 3.5.1 定义加工坐标系和安全平面.10 3.5.2 设置加工方法.11 3.5.3 定义几何体.12 3.5.4 创建程序 s1.13 3.5.5 创建刀具.13 3.5.6 创建操作 x1.13 3.5.7 创建操作 x2.14 （1）复制操作 x1，弹出相应对话框，如图 4-20 设置。.14 3.5.8 创建操作 x3.15 （1）单击“创建操作”图标，弹出相应对话框，如图 4-24 设置。.15 3.6 创建等高，和面铣中光加工加工工序.16 3.6.1 创建程序 s5 并创建操作 x5.1

4、6 （1）单击“创建操作”图标，弹出相应对话框，如图 4-28 设置。.16 （1）单击“创建操作”图标，弹出相应对话框，如图 4-32 设置。.18 3.7 创建曲面驱动加工工序.19 3.7.1 创建程序 s7 并创建操作 x7.19 3.7.2 创建程序 s8 并创建操作 x8.20 （1）单击“创建操作”图标，弹出相应对话框，如图 4-42 设置。.20 3.7.3 创建操作 x9.21 （1）单击“创建操作”图标，弹出相应对话框，如图 4-46 设置。.21 3.8 创建 planar mill 加工工序.22 （1）单击“创建操作”图标，弹出相应对话框，如图 4-50 设置。.22

5、 第四章第四章 后处理生成程序后处理生成程序.24 4.1 后处理.24 4.2 生成程序.25 第五章第五章 总结与展望总结与展望.26 参考文献参考文献.29 第一章第一章 绪论绪论 ug 是 unigraphics 的缩写，是一个商品名。这是一个交互 cad/cam(计算 机辅助设计与计算机辅助制造)系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体 及造型的建构。它主要基于工作站。 cad 是计算机辅助设计的缩写，是行业通用名称。它不包括 cam(计算机 辅助制造)。可以实现 cad 功能的软件有很多，ug 是其中一个，还有 autocad、cimatron、pro/engineer、soli

6、dworks、开目 cad 等等。而 autocad 则是另外一个由欧特克(autodesk)公司开发的主要基于 pc 机的 cad 软件。 ug 的开发始于 1990 年 7 月。如今大约十人正工作于核心功能之上。当前 版本具有大约 450,000 行的 c 代码。 ug 是一个在二和三维空间无结构网格上使用自适应多重网格方法开发的一 个灵活的数值求解偏微分方程的软件工具。其设计思想足够灵活地支持多种离 散方案。因此软件可对许多不同的应用再利用。 一个给定过程的有效模拟需要来自于应用领域 (自然科学或工程)、数学(分 析和数值数学) 及计算机科学的知识。一些非常成功的解偏微分方程的技术，特

7、别是自适应网格加密（adaptive mesh refinement）和多重网格方法在过去的十年 中已被数学家研究。计算机技术的巨大进展，特别是大型并行计算机的开发带 来了许多新的可能然而，所有这些技术在复杂应用中的使用并不是太容易。这 是因为组合所有这些方法需要巨大的复杂性及交叉学科的知识。最终软件的实 现变得越来越复杂，以致于超出了一个人能够管理的范围。 ug 的目标是用最新的数学技术，即自适应局部网格加密、多重网格和并行 计算，为复杂应用问题的求解提供一个灵活的可再使用的软件基础。 一般结构： 一个如 ug 这样的大型软件系统通常需要有不同层次抽象的描述。ug 具有 三个设计层次，即结构

8、设计(architectural design)、子系统设计(subsystem design) 和组件设计(component design)。 至少在结构和子系统层次上，ug 是用模块方法设计的并且信息隐藏原则被 广泛地使用。所有陈述的信息被分布于各子系统之间。ug 是用 c 语言来实现的。 ug nx 7o 是 nx 系列的最新版本，它在原版本的基础上进行了多处的改 进。例如，在特征和自由建模方面提供了更加广阔的功能，使得用户可以更快、 更高效、更加高质量。地设计产品。对制图方面也作了重要的改进，使得制图 更加直观、快速和精确，并且更加贴近工业标准。ug 具有以下优势； （1）为机械设计

9、、型腔类设计以及电器设计单位提供一安完整的设计、分 析和制造方案。 （2）是一个完全的参数化软件，为零部件的系列化建模、装配和分析提供 强大的基础支持。 （3）可以管理 cad 数据以及整个产品开发用期中所有相关数据，实现逆 向工程(reverse design)和并行工程(concurrennt engnieer 既)等先进设计方法。 （4）可以完成包括自由曲面在内的复杂模型的创建，同时在图形显示方面 运用了区域化管理方式，节约系统资源。 （5）具有强大的装配功能，并在装配模块个运用了引用集的设计思想，为 节省计算机资源提出了行之有效的解决方案，可以极大地提高设计效率。 本次所选课题是以型腔

10、类零件零件为原形，进行设计、加工和编程。通过 实例来加强对 ug 软件的掌握。可以更加形象的体现 ug 软件在设计、编程方面 的强大功能。 第二章第二章 型腔类零件实体造型型腔类零件实体造型 2.12.1 分析零件分析零件 图 2-1 工件尺寸标注 通过图形分析可知： （1）零件涉及曲面、钻孔等造型方法。 （2）零件可以通过建立草图、拉伸、修剪体、镜像、等常用命令进行造型 （3）为了保证加工精度，所以在三轴数控铣床上采用四边分中底对刀进行 找中对刀。 （4）该零件包括曲面、孔、型腔等结构，形状比较复杂，但是工序相对容 易，表面质量和精度要求不高，所以综合考虑，工序安排比较关键。 2.22.2

11、零件的实体三维造型零件的实体三维造型 零件的实体造型如图 2-2。 图 2-2 型腔类零件实体 2.32.3 建模建模 （1）打开 ug nx7，创建建模文件“sj.prt” 。 （2）先绘制完整的二维草图，如图 2-3 （3）点击拉伸如图 2-5 界面，进行拉伸和切除 （4）反复上面操作画出圆弧如图 2-6 （5）倒角如图 2-7 和 2-8 图 2- 3 二维图 图 2-5 拉伸和布尔 图 2-6 拉伸圆弧 图 2-7 倒圆角 图 2-8 完成倒角 图 2-18 零件的三维造型 第三章第三章 基于基于 ugug 自动编程的型腔类零件加工自动编程的型腔类零件加工 3.13.1 零件分析零件分

12、析 如图 3-1 所示，为一个型腔类零件实体模型，材料为 45 钢，毛坯为 180*120*39.5 的方形精料。选择三轴数控铣床 xk713a 加工。 图 3-1 型腔类零件实体模型 3.23.2 加工工艺分析加工工艺分析 此零件为一个型腔类类零件，在加工时分为一下几个步骤：1、走型腔铣， 表面大开粗。2、走型腔铣，二次开粗。3、走等高命令，开粗15 圆。4、走等高 命令开粗 25 圆。5、走等高命令半精光侧壁。6、走平面铣半精光平面。7、走区域铣削精 光 r130 圆弧。8、走等高命令精光侧壁。9、走平面铣精光平面。10、走平面铣，精光 135.5*24 公差侧面。11、走平面侧壁铣，精光

13、 12*17 的公差。12、走平面侧壁铣，精光 15 圆公差。13、走平面铣，加工 25 圆公差。 3.3.3 3 零件加工的各参数分析确定零件加工的各参数分析确定 合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应 考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下， 兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手 册，并结合经验而定。具体要考虑以下几个因素： 切削深度 ap。在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，ap 就等于加工余量， 这是提高生产率的一个有效措施。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，一 般应留一定的余量进行精加工。数控机床

14、的精加工余量可略小于普通机床。 切削宽度 l。一般 l 与刀具直径 d 成正比，与切削深度成反比。经济型数 控机床的加工过程中，一般 l 的取值范围为：l=(0.60.9)d。 切削速度 v。提高 v 也是提高生产率的一个措施，但 v 与刀具耐用度的关系比 较密切。随着 v 的增大，刀具耐用度急剧下降，故 v 的选择主要取决于刀具耐 用度。主轴转速 n(r/min)。主轴转速一般根据切削速度 v 来选定。计算公式为： v=pnd/1000。数控机床的控制面板上一般备有主轴转速修调(倍率)开关，可在加 工过程中对主轴转速进行整倍数调整。 主要根据允许的切削速度 vc(m/min)选取： n= 其

15、中 vc-切削速度，d-工件或刀具的直径（mm） d vc 1000 根据切削原理可知，切削速度的高低主要取决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。 综合以上的分析，确定了零件的加工顺序、道具规格和必要的参数，如表 3.1。 表 3.1 加 工操作 顺序和 道具规 格 程序 组名 加工 名称 加工 类型 道具 名称 道具 直径 转角 半径 主轴 速度 进给 速度 每刀 深度 x1开粗型腔铣d20r0. 8 200.8170025000.3 x2二次 开粗 型腔铣d10r0. 2 100.223002500 0.2 x3开粗等高d10r0. 2 100.2230010000.

16、2 x4开粗等高d16160180015000.25 x5半精 光 等高d10100300025000.2 x6光平 面 平面铣d10100300010000.05 x7顶部 爬面 曲面区 域 d8r484300020000.1 x8精光 侧面 等高 d10100300025000.2 x9精光 平面 平面铣 d10100300010000.0 x10 x11 x12 x13 精光 公差 面 plan ar mill d10210030005000 3.3.4 4 设置加工环境设置加工环境 打开零件图，单击开始图标，选择“加工”选项，如图 4-1 设置加工环境。 图 4-1 设置加工环境 3.

17、53.5 创建型腔粗加工加工工序创建型腔粗加工加工工序 3.5.1 定义加工坐标系和安全平面 （1）单击“几何试图”图标，操作导航器显示几何视图。 （2）右键单击“mcs-mill” （2）单击实用工具工作条上的图标，弹出对 话框，类型选择为“自动判断” ，并选择基准面，如图 4-4。 图 4-4 设置坐标系 （5）双击“mcs-mill”选项，弹出“mill-orient”对话框，设置“安全设置 选项”为平面。单击图标弹出图 4-5 对话框如图设置。单击图标，弹出图 4-6 对话框，如图设置，以底面为偏置面。 图 4-5 指定 mcs 图 4-6 指定偏置平面 3.5.2 设置加工方法 （1

18、）单击“加工方法视图”图标，操作导航器自动显示加工方法视图，如 图 4-2，双击“mill-contour”选项，弹出“型腔铣”对话框，选择切削参数，如 图 4-3 设置部件侧面余量为 0.2，部件地面余量 0.15，其他为默认值。 图 4-2 加工方法图 4-3 切削参数 3.5.3 定义几何体 （1）双击“workpiece” ，弹出工件对话框，单击图标，弹出如图 4-8 对 话框，如图设置。单击图标，弹出如图 4-9 对话框，如图设置，并确定完成 设置。 图 4-8 部件几何体 图 4-9 毛坯几何体 3.5.4 创建程序 s1 （1）单击“机床视图”图标将操作导航器切换至机床视图。再单

19、击“创建 程序”图标，弹出“创建程序”对话框。 3.5.5 创建刀具 （1）单击“创建刀具”图标，弹出相应的对话框，如图 4-11 设置，确定后 弹出相应刀具参数设置对话框，如图 4-12 设置。 图 4-11 创建刀具 图 4-12 刀具参数 （2）重复上述步骤，创建 d20r0.8,d10r0.2,d16,d10,d8r4,d10-2 3.5.6 创建操作 x1 （1）单击“创建操作”图标，弹出相应对话框，如图 4-13 设置。 （2）设置完成之后点击确定退出设置。双击导航条中的“x1”选项，弹出 对话框，如图 4-14。 图 4-13 创建操作图 4-14 设置型腔铣参数 （5)单击图标

20、，弹出“进给和速度”对话框，如图 4-18 设置好参数，点 击确定返回。 （6）单击图标生成刀轨，如图 4-19，并单击图标确定刀轨。 图 4-18 设置参数图 4-19 生成刀轨 3.5.7 创建操作 x2 （1）复制操作 x1，弹出相应对话框，如图 4-20 设置。 （2）设置完成之后点击确定退出设置。双击导航条中的“x2”选项，弹出对话 框，如图 4-21。 图 4-20 创建操作图 4-21 设置型腔铣参数 (3)选择切削区域几何体如图 4-22 （5)单击图标，弹出“进给和速度”对话框，如图 4-23 设置好参数，点 击确定返回。 （6）单击图标生成刀轨，如图 4-24，并单击图标确

21、定刀轨。 图 4-23 设置参数图 4-24 生成刀轨 3.5.8 创建操作 x3 （1）单击“创建操作”图标，弹出相应对话框，如图 4-24 设置。 （2）设置完成之后点击确定退出设置。双击导航条中的“x3”选项，弹出对话 框，如图 4-25。 图 4-24 创建操作图 4-25 设置等高参数 （5)单击图标，弹出“进给和速度”对话框，如图 4-26 设置好参数，点 击确定返回。 （6）单击图标生成刀轨，如图 4-27，并单击图标确定刀轨。 图 4-26 设置参数图 4-27 生成刀轨 创建程序 s4 并创建操作 x4，重复 x3 操作。 3.63.6 创建等高，和面铣中光加工加工工序创建等

22、高，和面铣中光加工加工工序 3.6.1 创建程序 s5 并创建操作 x5 （1）单击“创建操作”图标，弹出相应对话框，如图 4-28 设置。 （2）设置完成之后点击确定退出设置。双击导航条中的“x5”选项，弹出对话 框，如图 4-29。 图 4-28 创建操作图 4-29 设置等高参数 （3)单击图标，弹出“进给和速度”对话框，如图 4-30 设置好参数，点 击确定返回。 （4）单击图标生成刀轨，如图 4-31，并单击图标确定刀轨。 图 4-30 设置参数图 4-31 生成刀轨 3.6.2 创建面铣中光的加工工序 （1）单击“创建操作”图标，弹出相应对话框，如图 4-32 设置。 （2）设置完

23、成之后点击确定退出设置。双击导航条中的“x6”选项，弹出对话 框，如图 4-33。 图 4-32 创建操作图 4-33 设置型腔铣参数 （3)单击图标，弹出“进给和速度”对话框，如图 4-34 设置好参数，点 击确定返回。 （4）单击图标生成刀轨，如图 4-35，并单击图标确定刀轨。 图 4-34 设置参数图 4-35 生成刀轨 3.73.7 创建曲面驱动加工工序创建曲面驱动加工工序 3.7.1 创建程序 s7 并创建操作 x7 （1）单击“创建操作”按钮，弹出相应的对话框，如图 4-37 设置，确定后， 弹出型腔铣对话框，如图 4-37。 （2）点击确定后，操作导航器下会显示 x7。 （3）

24、双击“x7”选项，弹出曲面驱动对话框，同图 4-38 图 4-37 创建操作 图 4-38 曲面驱动设置 （6）单击切削参数按钮，在“策略”选项下，设置如图 4-39。余量中将底 部余量设置为 0，确定返回。 （7）单击非切削移动按钮，如图 4-40 设置。 图 4-39 策略设置图 4-40 非切削移动 （8）单击进给和速度按钮，设置主轴速度为 3000，进给率为 2000，点击 确定返回。 （9）生成刀轨，并确认刀轨，确定返回，如图 4-41。 图 4-41 刀轨和仿真 3.7.2 创建程序 s8 并创建操作 x8 （1）单击“创建操作”图标，弹出相应对话框，如图 4-42 设置。 （2）

25、设置完成之后点击确定退出设置。双击导航条中的“x8”选项，弹出对话 框，如图 4-43。 图 4-42 创建操作图 4-43 设置等高参数 （3)单击图标，弹出“进给和速度”对话框，如图 4-44 设置好参数，点 击确定返回。 （4）单击图标生成刀轨，如图 4-45，并单击图标确定刀轨。 图 4-44 设置参数图 4-45 生成刀轨 3.7.3 创建操作 x9 （1）单击“创建操作”图标，弹出相应对话框，如图 4-46 设置。 （2）设置完成之后点击确定退出设置。双击导航条中的“x9”选项，弹出对话 框，如图 4-47。 图 4-46 创建操作图 4-47 设置型腔铣参数 （3)单击图标，弹出

26、“进给和速度”对话框，如图 4-48 设置好参数，点 击确定返回。 （4）单击图标生成刀轨，如图 4-49，并单击图标确定刀轨。 图 4-48 设置参数图 4-49 生成刀轨 3.83.8 创建创建 planarplanar millmill 加工工序加工工序 （1）单击“创建操作”图标，弹出相应对话框， 如图 4-50 设置。 （2）设置完成之后点击确定退出设置。双击导航 条中的“x10”选项，弹出对话框，如图 4-51。 图 4-50 创建操作图 4-51 设置平面铣参数 （3)单击图标，弹出“进给和速度”对话框，如图 4-52 设置好参数，点 击确定返回。 （4）单击图标生成刀轨，如图

27、4-53，并单击图标确定刀轨。 图 4-52 设置参数 图 4-53 生成刀轨 （5）x11,x12,x13 程序重复 x10 操作，各生成的刀轨如图 4-54，4-55，4-56。 图 4-53 生成刀轨 图 4-53 生成刀轨 图 4-53 生成刀轨 第四章第四章 后处理生成程序后处理生成程序 4.14.1 后处理后处理 在“nc-program”上右键弹出菜单，选择“后处理”选项，弹出后处理 器，在其中选择后处理文件，如图 5-1。 图 5-1 后处理 这里选择已经编辑设置好的“邹海刀库”系统后处理文件，指定存放位置， 确认输出，生成 g 代码，至此，加工完成。如图 5-2。 图 5-2

28、 后处理 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，如图 5-3. 图 5-3 生成的程序 第五章第五章 总结与展望总结与展望 通过这次独立的完成毕业设计，从模型的建立到最后的模型自动编程，让 我更加明白的了解到了在 ug 软件操作方面的不足。而通过这次毕业设计课题 的制作，我学会了自我学习，学会了在不知的情况下，如何与别人合作，学会 了在大量的文字图书中找到对自己有用的信息，从而加深对知识的掌握程度。 现在我可以说我已经基本掌握了 ug 在建模，自动编程方面的知识，可以完成 在日创生活中的常用零件。可以独立的完成零件，从建模到自动编程，这是我 在这次毕业设计中学

29、到的。综合所学知识，包括了零件图的审查、工艺的设计、 刀具和机床夹具的选择、切削用量的选择、ug 的建模与编程、后处理等，通过 一系列的作业操作，完成对零件的加工任务。通过此次课题，可以学习到很多 加工和工艺方面的知识，为以后工作打下基础。 “一份耕耘，一份收获” 。虽然这份毕业设计可能漏洞百出，但是毕竟也 是自己一手写起来的，感觉还是有些欣慰的。 总的来说，这次毕业设计让我学会了更多的独立处理事情的能力，分析能 力和解决问题的能力都有所提高，这对我以后的工作也都有很大的好处。 近年来，我国对数控加工和数控设备的应用呈突飞猛进之势，包括以组合 机床为主的大量生产方式现在都向以数控设备为主的生产方式转变，社会上对 掌握数控技术的人才需求越来越大，特别是对掌握数控加工技术的人才需求量 更大。自己学的是数控专业，虽然现在水平不高，但是假以时日，通过自己的 努力，慢慢的积累经验，我相信总有一天自己会在这片领域站住脚跟的。 致致 谢谢 时光匆匆如流水，转眼便是大学毕业时节，春梦秋云，聚散真容易。在这 个美好的季节里，心中涌现的不是想象已久的欢欣，却是难以言喻的失落。是 的，随着论文的终结，意味着自己生命中最纯美的学生时代即将结束，尽管百 般不舍，这一天终究会在熙熙攘攘的喧嚣中来临。 三年寒窗，所收获的不仅仅是愈加丰厚的