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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： 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 软件对零件进行编程处理
2、，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.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 零件加工的各参数分析确定8
3、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 S113 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 X5.16 （1）单击“创建操作”图标，弹
4、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 第四章第四章 后处理生成程序后处理
5、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 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 C
6、AD 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 别是自适应网格加密（a
7、daptive 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，即结构设计(architec
8、tural 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、型腔类设计以及电器设
9、计单位提供一安完整的设计、分 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 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
10、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，
11、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。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 4 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 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 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 6 图 2-6 拉伸圆弧 图 2-7 倒圆角 第二章
12、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 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 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
13、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 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
14、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 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。 第四章 后处理生成程序 9 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
15、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） 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
16、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. 2 100.2230010000.2 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 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 10 3. 3.4 4 设置加工环境设置加工环境 打开零件图，单
