毕业设计-基于UG NX5.0软件的CADCAM典型零件的造型与数控模拟加工

第五章零件加工程序的编制./基于UGNX5.0软件的CAD/CAM典型零件的造型与数控模拟加工[摘要]本课根据给定的二维图,使用UGNX5.0软件的建模模块完成了零件的三维造型设计,根据零件图的要求,制定数控加工工艺方案,使用UG的加工模块进行了数控模拟加工,通过后处理生成NC代码。[关键词]：UG、三维造型、模拟加工.目录引言2一、Mast1.1Ug的概述3二、UG的零件三维造型41零件造型分析52.2零件造型6三、零件的数控编程143.1工艺方案分析143.1.1刀具的选择143.1.2切削用量的选择143.2基于ug编程加工过程143.3后处理23总结25参考文献26谢辞27引言在学习了《数控加工工艺与装备》《机械制造基础》《UG数控编程》《CAD/CAM应用技术》《数控机床与编程》等课程后,为了将所学的知识应用于实际中,加深对知识的掌握程度,提升自身的实际工作能力,故选取《基于UG的拨叉凹模的数控铣削加工》的课题,综合所学知识,解决出现的问题,完成设计。本课题主要内容是数控铣削加工,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、Mast1.1Ug的概述市面上的CAM软件有：UGNX、Pro/NC、CATIA、CAD/CAM一体化的中望3D、cimatron、MasterCAM、SurfCAM、SPACE-E、CAMWORKS、WorkNC、TEBIS、HyperMILL、Powermill、GibbsCAM、FEATURECAM、topsolid、solidcam、cimtron、vx、esprit、gibbscam、Edgecam、Artcam等等数控除了在机床应用以外,还广泛地用于其它各种设备的控制,如冲压机、火焰或等离子弧切割、激光束加工、自动绘图仪、焊接机、装配机、检查机、自动编织机、电脑绣花和服装裁剪等,成为各个相应行业CAM的基础。一个大规模的计算机辅助制造系统是一个计算机分级结构的网络,它由两级或三级计算机组成,中央计算机控制全局,提供经过处理的信息,主计算机管理某一方面的工作,并对下属的计算机工作站或微型计算机发布指令和进行监控,计算机工作站或微型计算机承担单一的工艺控制过程或管理工作。计算机辅助制造系统的组成可以分为硬件和软件两方面：硬件方面有数控机床、加工中心、输送装置、装卸装置、存储装置、检测装置、计算机等,软件方面有数据库、计算机辅助工艺过程设计、计算机辅助数控程序编制、计算机辅助工装设计、计算机辅助作业计划编制与调度、计算机辅助质量控制等。目前为止,计算机辅助制造〔CAM,ComputerAidedManufacturing〕有狭义和广义的两个概念。CAM的狭义概念指的是从产品设计到加工制造之间的一切生产准备活动,它包括CAPP、NC编程、工时定额的计算、生产计划的制订、资源需求计划的制订等。这是最初CAM系统的狭义概念。到今天,CAM的狭义概念甚至更进一步缩小为NC编程的同义词。CAPP已被作为一个专门的子系统,而工时定额的计算、生产计划的制订、资源需求计划的制订则划分给MRPⅡ/ERP系统来完成。CAM的广义概念包括的内容则多得多,除了上述CAM狭义定义所包含的所有内容外,它还包括制造活动中与物流有关的所有过程〔加工、装配、检验、存贮、输送〕的监视、控制和管理。UGNX系列软件主要有以下特点：UG软件包含了众多适应不同需求的功能模块。UG的设计十分精准,适用于任何尺寸和复杂产品的设计需求。UG远远超出了传统的CAD设计方法,它采用独特技术提高了机械设计效率、减少了时间与资源上的浪费。具有统一的数据库,实现了CAD/CAM/CAE等模块之间的无缝数据交换。采用复合建模技术,可实现实体建模、曲线建模、曲面建模等。二维图功能强大,可方便地从三维实体模型直接生成符合标准二维工程图。提供了良好的应用开发工具,能通过高级高级语言接口,使UG的图形功能和高级语言的计算功能紧密接合,便于用户开发专用的CAD系统。具有良好的用户界面,绝大多数功能都可以通过图标实现。CAM<computerAidedManufacturing,计算机辅助制造>：利用计算机来进行生产设备管理控制和操作的过程。它输入信息是零件的工艺路线和工序内容,输出信息是刀具加工时的运动轨迹<刀位文件>和数控程序。CAM<computerAidedManufacturing,计算机辅助制造>的核心是计算机数值控制<简称数控>,是将计算机应用于制造生产过程的过程或系统。1952年美国麻省理工学院首先研制成数控铣床。数控的特征是由编码在穿孔纸带上的程序指令来控制机床。此后发展了一系列的数控机床,包括称为"加工中心"的多功能机床,能从刀库中自动换刀和自动转换工作位置,能连续完成锐、钻、饺、攻丝等多道计算机辅助制造发展工序,这些都是通过程序指令控制运作的,只要改变程序指令就可改变加工过程,数控的这种加工灵活性称之为"柔性"。加工程序的编制不但需要相当多的人工,而且容易出错,最早的CAM便是计算机辅助加工零件编程工作。麻省理工学院于1950年研究开发数控机床的加工零件编程语言APT,它是类似FORTRAN的高级语言。增强了几何定义、刀具运动等语句,应用APT使编写程序变得简单。这种计算机辅助编程是批处理的。CAM系统一般具有数据转换和过程自动化两方面的功能。CAM所涉与的X围,包括计算机数控,计算机辅助过程设计。市面上的CAM软件有：UGNX、Pro/NC、CATIA、MasterCAM、SurfCAM、SPACE-E、CAMWORKS、WorkNC、TEBIS、HyperMILL、Powermill、GibbsCAM、FEATURECAM、topsolid、solidcam、cimatron、vx、esprit、gibbscam、Edgecam等等〔二〕、UG的零件三维造型1零件造型分析该零件由一个长为100宽80高18的长方体,零件由凸台和孔组成,还有一些凹槽。因此零件不复杂。.图2-1零件图2.2零件造型本零件可以采用先草绘图,在拉伸,在布尔运算,就可以完成零件了。〔1〕启动UGNX。〔2〕执行[文件]→[新建]命令或者单击"标准工具栏中的新建图标,弹出"新建文件"对话框。在文件名中输入"名字",单位选择"毫米",单击[确定]按钮,进入Unigraphics界面。〔3〕执行[起始]→[建模]命令或单击建模图标,进入建模模块。〔4〕单击"成形特征"工具栏中的"草图"图标按钮,打勾确定即可。如图按照尺寸画出鼠标的底部草图。如图建立圆形草绘图,如图2-2所示,图2-2〔5〕以为基准平面,画出零件轮廓点击图标进入草图绘制环境,在出现的工具条中选择图标,再选择图标,建立近似于长方形草绘图,如图2-3所示图2-3〔6〕以零件上端部分为基准面依次画出草图,完成草图,图2-4〔8〕在接下来的操作中对绘制好的草图封闭曲线进行拉伸,得到工程图纸中要求的高的底面凸台。具体操作为点击拉伸图标,弹出图拉伸对话框,选择所示的封闭曲线,在限制参数栏输入开始和结束的值,在布尔选择求和,点击应用按钮,完成拉伸操作,得到如图的图形,点击确定按钮,关闭拉伸对话框用同样的方法画出另一端的。如图2-7所示。图2-5绘制凸台的步骤与上面凸台基本相同,同样是先建立草图,按工程图纸要求绘制封闭曲线,然后对其进行拉伸。但要注意的是在绘制凸台之前,需要进行坐系的相应移动。具体操作为点击菜单,打开其下拉菜单,点击图标,再点击图标,以凸台的上表面对称中心作为原点如图所示。然后点击图标,进行草图绘制的相应操作,建立的封闭曲线,拉伸后得到的图形如图所示图2-6布尔运算求差图2-7图2-8〔9〕单击"成形特征"工具栏中的"完成草图"图标按钮,完成草图绘制进入三位界面,单击"成形特征"工具栏中的"拉伸"按钮文件,系统弹出"拉伸"对话框,用鼠标左键选择要拉伸的线,在"限制"选择框中输入数据,如图1-2-1所示,单击"确定"图标按钮,完成拉伸图2-93零件的数控编程3.1工艺方案分析由于此零件是方形,可以用平口钳装夹。在安装工件时,要注意工件安装,要放在钳口中间部位。安装台虎钳时,要对它的固定钳口找正,工件被加工部分要高出钳口,避免刀具与钳口发生干涉。1、粗铣零件凸台凹槽和顶面,选用φ12立铣刀〔T01〕2、精铣轮廓面凸台凹槽,选用φ8的立铣刀〔T02〕3、精铣零件平面,选用φ8的立铣刀〔T02〕4、钻螺纹孔M10,选用φ10的麻花钻〔T03〕5、钻Φ10孔,选用φ10的麻花钻〔T03〕刀具的选择1、选用φ12立铣刀〔T01〕2、选用φ8的立铣刀〔T02〕2、选用φ10的麻花钻〔T02〕切削用量的选择序号加工面刀具号刀具类型主轴转速r/min进给速度Mm/min1粗铣零件凸台凹槽和顶面T01φ12立铣刀7001002精铣轮廓面凸台凹槽T02φ8立铣刀8001003精铣零件平面T02φ8立铣刀12001004钻螺纹孔M10T03φ10麻花钻15001205钻Φ10孔T03φ10麻花钻750803.2基于ug编程加工过程进入"加工环境",创建几何体〔零件边界〕、毛坯〔毛坯边界〕、检查〔需要进行加工面〕和加工坐标系等项目,设置切削深度〔切削深度参数〕,进给速度和进给量,非切削移动等,然后在零件模型上生成并显示全部层的刀具轨迹,并确认刀具轨迹。图3-11.粗铣零件凸台凹槽和顶面选择工具栏上图标,进入对话框,在子类型中选择,在项中选择PROGRAM,在项中选择WORKPIECE,在项中选择MILL_12对画框,选择图标,再点击此图标下的选项,打开下对话框,选择凸台外型面,点击确定键就可完成的选择。选择图标,点击此图标下的选项,打开下对话框,选择毛坯的上表面后按确定键,完成的选择。选择图标,点击此图标下的选项,打开对话框,在一栏中选择,然后选择加工凸台切削部分的下表面作为底面,按确定键后完成此项选择。点击进入对话框,在选择,点击确定键在后选择跟随工件图标,点击,进入对话框,在类型中选择,在最大一栏中输5后按确定键,点击,进入对话框,点击一项,系统软件会根据提供的数据自动生成最佳主轴转速和进给速度。,最后单击,生成刀轨如图所示,按确定完成凸台的粗加工图3-2参数列表图3-3切削参数得设置图3-4切削自动层的设置图3-5进退刀的设置图3-6最终刀轨图2.精铣轮廓面凸台凹槽基于上次加工的残料加工。选择工具栏上图标,进入对话框,在子类型中选择,和精加工凸台一样进入,选择图标,再点击此图标下的选项,打开下对话框,选择工件的下表面,点击确定键就可完成的选择,选择图标,点击此图标下的选项,打开下对话框,选择毛坯的上表面后按确定键,完成的选择。选择图标,点击此图标下的选项,打开对话框,在一栏中选择,然后选择工件下表面作为底面,按确定键后完成此项选择。在后选择跟随轮廓图标,其它与精加工凸台的方法一样进行加工方法、切削深度、进/退刀、进给率等选择和参数的设定,最后在对话框单击图标,形成刀具轨迹,如图3-4所示,按确定键完成操作。图3-7参数设定图3-8切削层设定图3-9进退刀的设定图3-10最终刀路选择选择工具栏上图标,进入对话框,在子型中选择,在项中选择MELL_ROUGH,名称栏里输入CAVITY_MILL_ROUGH,按确定进入对话框,选择图标,再点击此图标下的选项,打开下的对话框,选择矩形腔体,点击确定完成的选择。然后根据给定的粗加工切削用量、进给率进行设定。最后在对话框单击图形,形成刀具轨迹,如图所示,按确定键完成操作确认刀具轨迹后进入加工仿真,进入"刀轨可视化"对话框选择"2D动态",系统开始动态模拟加工过程,图为加工模拟截图,加工完成后两次单击确定完成刀具轨迹的生成,结束加工仿真的操作3.精铣零件平面在后选择跟随轮廓图标,其它与精加工凸台的方法一样进行加工方法、切削深度、进/退刀、进给率等选择和参数的设定,最后在对话框单击图标,形成刀具轨迹,如图3-11所示,按确定键完成操作。。图3-11图3-124.钻2-M10螺纹孔〔5.钻Φ10孔〕依次设置参数,同理可得刀轨图：图3-13刀轨图3.3后处理无论是哪种CAM软件,其主要用途都是生成在机床上加工零件的刀具轨迹〔简称刀轨〕。一般来说,不能直接传输CAM软件内部产生的刀轨到机床上进行加工,因为各种类型的机床在物理结构和控制系统方面可能不同,由此而对NC程序中指令和格式的要求也可能不同。因此,刀轨数据必须经过处理以适应每种机床与其控制系统的特定要求。这种处理,在大多数CAM软件中叫做"后处理"。后处理的结果是使刀轨数据变成机床能够识别的刀轨数据,即NC代码。可见,后处理必须具备两个要素：刀轨——CAM内部产生的刀轨；后处理器——是一个包含机床与其控制系统信息的处理程序。N0010G40G17G90G70N0020G91G28Z0.0:0030T00M06…….N7670G0G90X-2.0457Y1.1811S0M03N7680G43Z.5906H00N7690G83Z-.7874R.5906F9.8Q0.0N7700Y-1.1811N7710G80N7720M02总结通过这次设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题,可以说得是困难重重,难免会遇到过各种各样的问题,同时在设计的过程中发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固,通过这次设计之后,一定把以前所学过的知识重新温。参考文献[1]

〔美〕UnigraphicsSolutionInc,UG

NX数控加工技术[M].：清华大学,2002.

[2]

贺斌、管殿柱,等.UG

NX

4.0

三维机械设计实践教程[M].：机械工业,20xx.

[3]

X小红X平主编.

UG

NX

5.0

数控加工实用教程[M].：机械工