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 要I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 UG 软件

2、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 录II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.32.1 分析零件.32.2 零件的实体三维造型.32.3 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.83.1 零件分析.83.2 加工工艺分析.83.3 零件加工的各参数分析确定.83.

3、4 设置加工环境.103.5 创建型腔粗加工加工工序.103.5.1 定义加工坐标系和安全平面.103.5.2 设置加工方法.113.5.3 定义几何体.123.5.4 创建程序 S1.133.5.5 创建刀具.133.5.6 创建操作 X1.133.5.7 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。.143.5.8 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。.153.6 创建等高，和面铣中光加工加工工序.163.6.1 创建程序 S5 并创建操作 X5.16（1）单击“创建操作”图标，弹出相应对话框，如图 4-

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。.183.7 创建曲面驱动加工工序.193.7.1 创建程序 S7 并创建操作 X7.193.7.2 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。.203.7.3 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。.213.8 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第四章第四章 后处理生成程序后处理生成程序.244.1 后处理.244.2

5、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 绪论1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、SOLIDWORKS、开目 CAD 等等。而AutoCAD 则是另外一个由欧特克(Autode

6、sk)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

7、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，即结构设计(architectural design)、子系统设计(subsystem design)和组件设计(componen

8、t 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、型腔类设计以及电器设计单位提供一安完整的设计、分第一章 绪论2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

9、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 型腔

10、类零件实体造型3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 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。第二章 型腔类零件实体造型4图 2-2 型腔类零件实体2.32.3 建模建模（1

11、）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第二章 型腔类零件实体造型5图 2- 3 二维图 图 2-5 拉伸和布尔 第二章 型腔类零件实体造型6 图 2-6 拉伸圆弧图 2-7 倒圆角第二章 型腔类零件实体造型7图 2-8 完成倒角图 2-18 零件的三维造型第四章 后处理生成程序8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 零件分析零件分析 如图 3-1 所示，为一个型腔

12、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 12*17 的公差。12、走平面侧壁铣，精光15

13、 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

14、 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第四章 后处理生成程序9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= 其中 Vc-切削速度，D-工件或刀具的直径（mm）DVc100

15、0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D20R0.8200.8170025000.3X2二次开粗型腔铣D10R0.2100.2230025000.2X3开粗等高D10R0.2100.2230010000.2X4开粗等高D16160180015000.25X5半精光等高D10100300025000.2X6光平面平面铣D10100300010000

16、.05X7顶部爬面曲面区域D8R484300020000.1X8精光侧面等高 D10100300025000.2X9精光平面平面铣 D10100300010000.0X10X11X12X13精光公差面PLANAR MILLD10210030005000第四章 后处理生成程序103.3.4 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3.53.5 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

17、）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，弹出图第四章 后处理生成程序114-6 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）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

18、量为 0.2，部件地面余量 0.15，其他为默认值。第四章 后处理生成程序12 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 毛坯几何体第四章 后处理生成程序133.5.4 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

19、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,D10-23.5.6 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。第四章 后处理生成程序14 图 4-13 创建操作图 4-14 设置型腔铣参数 （5)单击图标，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。

20、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。第四章 后处理生成程序15 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，

21、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。第四章 后处理生成程序16 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，

22、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。第四章 后处理生成程序17 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第四章 后处理生成程序18（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。

23、 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 生成刀轨第四章 后处理生成程序193.73.7 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）双击“X7”选项，弹出曲面驱动对话框，同图 4-38 图 4-37 创建

24、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。第四章 后处理生成程序20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）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

25、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。第四章 后处理生成程序21（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“进给和速度”对话框，如图 4-48 设置好参数，点击

26、确定返回。第四章 后处理生成程序22（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。 第四章 后处理生成程序23 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 4-53，并单击图

27、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。第四章 后处理生成程序24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。第四章 后处理生成程序

28、25 图 5-2 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 总结与展望26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

29、在这次毕业设计中学到的。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 谢36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