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1、2003级专科毕业设计论文 第 24 页 共 32页引言电子技术的飞速发展，促进了数控技术由硬件数控至计算机数控的发展，而计算机为更有效的使用数控技术也发挥了巨大的作用。随着人们对数控加工的研究日臻完善，各种各样的CAD/CAM系统不断涌现。利用计算机，进一步提高数控加工的精度，而且不断拓宽了数控技术的应用领域，从复杂的几何造型系统到计算机辅助加工程序编制等。发达国家从20世纪50年代末就开始了CAD/CAM技术的研究，如通用公司将CAD/CAM技术应用于汽车覆盖件的设计与制造。到60年代末， CAD/CAM技术日趋完善。70年代己经研制出许多CAD/CAM的专门系统，并取得显著的应用效果。8
2、0年代，CAD/CAM技术己广泛用于各种复杂造型的设计和制造。无论在提高生产率、改善质量方面，还是降低成本、减轻劳动强度方面，CAD/CAM技术的优越性是传统的模具设计制造方法所不能比拟的:(l)CAD/CAM可以提高设计和UZ水平。在计算机系统内存储了各有关专业的综合性的技术知识，计算机与设计人员交互作用，有利于发挥人机各自的特长，使设计和制造工艺更加合理化，并且可加工传统方法难以加工或根本无法加工的复杂型腔，满足了生产要求；(2)CAD/CAM设计计算和图样绘制的自动化大大缩短了设计时间,提高了工作效率；(3)CAD/CAM技术可以大幅度降低成本。计算机的高速运算和自动化绘图大大节省了劳动
3、力,优化设计节省了原材料；采用CAM技术可减少加工和调试工时，使制造成本降低,从而大大增强了产品的市场竞争能力；(3)CAD/CAM技术可以大幅度降低成本。计算机的高速运算和自动化绘图大大节省了劳动力,优化设计节省了原材料;采用CAM技术可减少加工和调试工时，使制造成本降低,从而大大增强了产品的市场竞争能力；(4)CAD/CAM技术将技术人员从繁冗的计算、绘图和NC编程中释放出来，使其可以从事更多的创造性劳动。CAD/CAM技术具有以下特点:(1) CAD/CAM系统必须具备描述物体几何形状的能力；(2)标准化是CAD/CAM的必要条件；(3) CAD/CAM系统应具有充分的柔性,这是CAD/
4、CAM系统所应具备的基本条件之一。CAD/CAM技术呈现以下发展趋势：(1)基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构；(2)微机版CAD/CAM/CAE软件日益深入人心并发挥重要作用；(3)智能化程度逐步提高；(4)模具3D设计和3D分析的重要性更加明确；(5)设计和工艺的最优化。本课题要求在充分了解UG软件的建模与编程、VERICUT仿真软件的应用基础上，用UG的CAD模块设计墙壁开关造型，用CAM模块编制出粗精加工的CLSF文件，在Vericut下模拟仿真通过后,进行录像。如图1.1为工作流程图：材料选铝合金选择加工材料高速钢铣刀用UG软件进行CAD与CAM模块选择刀具并联机床用UG
5、软件进行CAD与CAM模块选择机床 选用UG软件进行CAD/CAM建模选用VERICUT软件生成CLSF文件进行仿真图1.1 工作流程图2 UG下的CAD过程 2.1 UG软件概述 由美国EDS公司开发的机械设计集成化软件UG,具有功能强大、性能稳定以及兼容性好、交互性强等特点，近年来在我国机电产品辅助设计和制造领域得到广泛应用。例如在辅助实体造型方面，UG 软件除拥有同类软件所具备的通用功能外，还拥有灵活的复合建模、齐备的仿真照相、细腻的动画渲染和快速的原型工具等卓越功能，其中仅复合建模功能就可以让用户在实体建模、曲面建模、线框建模和基于特征的参数建模等不同辅助设计方式中任意选择，使设计者可
6、以根据工程设计的实际情况确定最佳建模方式，从而得到最佳设计效果。在采用UG 软件进行计算机辅助制造过程中，UG 软件提供了一种通过交互式编程以产生精确加工轨迹的方法。借助这一方法，可以建立一种称之为刀具位置源文件CLSF 的刀具轨迹文件。UG 软件的 CAM功能允许模具加工者通过观察刀具运动来图形化地编辑刀具轨迹，并进行图形化的修改工作，如延伸缩短或修剪加工轨迹等。与此同时，CLSF文件也能相应发生改变。最终的CLSF文件经后置处理即可被数控机床接受并用于加工。UG软件采用ToolpathVerify技术进行仿真加工，能交互式地模拟、验证和显示NC大局路径，是一种花费少、效率高、不用机床而可进
7、行 NC 加工试验的方法，可免去费力耗时的样件生产，缩短机床调试准备时间，并大大减少刀具磨损量补偿和清理等工作。它还可以从刀具仿真示意图中清楚看出刀具的路径轨迹，这对在复杂工件装夹情况下进行加工来说，将大大减少撞刀、碰刀的机会，从而提高了 CAM的水平和效率。应当看到，UG 软件可以很方便地对粗加工、半精加工、精加工、根切各程序中的任意一种进行简单的编辑，此后即可完成其他的加工，由此大大提高了 CAM 的编程速度。还应看到，应用 UG软件进行三维建模工作，不仅可以把产品用虚拟模型形象直观地表现出来，而且还可进行各零件三维模型的虚拟装配，以检验结构的合理性以及在装配过程中可能发生的干涉，以便及时
8、更正或修改，避免发生设计错误。在计算机上进行虚拟装配和干涉检查，能使设计者在开发时提前发现在样机试制阶段中才出现的问题，节约了样机试制费用，缩短了样机试制周期，对新产品的开发十分有利。UG的功能非常强大，涉及到平面工程制图、三维造型、机构分析、运动分析、制造、渲染和动画仿真、模拟加工过程等。CAD功能实现了目前制造业行业中常规的工程设计和绘图的自动化;CAE功能能够进行有限元分析、静力学分析、动力学分析;CAM功能则为数控机床提供NC编程技术。同时它还提供了一整套CAD/CAE/CAM业界最先进的二次开发工具集，为不同的用户提供相应的开发工具，去定制UG使它满足一个企业的具体需求。 UG软件解
9、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)获取和再使用知识2.2 UG CAD模块的功能和特点UG是由多种功能模块集成的软件,它不但具有强大的三维设计与图形编辑功能,而且还提供了先进的制造技术。它的CAD(计算机辅助设计)主模块包括:(1)实体建模；(2)特征建模；(3)自由曲面建模；(4)用户自定义特征；(5)装配建模；(6)工程制图；(7)高级装配。2.3 墙壁开关的UG CAD造型本课题要求进行墙壁开关造型铣削，首先利用UG 的CAD 模块建立墙壁开关造型，具体过程如下：1.打开UG ，开始程序Unigraphics nx2.0Unigraphics n
10、x2.新建一个文件，命名为zy1,单位为毫米。3.进入UG主环境，点击工具栏中 图标，进入建模模块。4. 点击菜单条中“插入曲线矩形”，出现点构造器对话框，如图2.1所示： 图 2.1 建点对话框 对话框中输入基点XC值为-50,YC值为-50，点击“确定”，再次出现点构造器对话框，输入基点值为50，值为50，单击“确定”，得到一个长为50，宽为50的矩形，取消点构造器对话框。5.点击工具栏中拉伸体图标，出现对话框如图2.2所示，依次选中矩形四条边，单击“确定”，出现对话框如图2.3，点击“方向和距离”，出现矢量构成对话框如图2.4，点击出现拉伸体对话框如图2.5所示，在“终止距离”对话框中输
11、入“50”，绘出一个长100宽100高50的长方体，如图2.6所示。 图 2.2 拉伸选项 图 2.3 拉伸选项 图 2.4 拉伸方向 图 2.5 拉伸参数 图 2.6 拉伸体6.点击按钮进入草图编辑状态，选择平面并单击确定。7.点击键，画一条与YC、ZC轴重合的直线，并在其两侧分别画一条垂直于XC轴的直线，如图2.7所示。 图 2.7 草图8.点击自动判断的尺寸按钮选中与YC、ZC重合的线和其右侧的线并右击，如图2.8所示对话框，输入“P3=30”并回车，同理确定与YC、ZC轴和其左侧线之间的距离为30，如图2.9所示。 图 2.8 草图 图 2.9 草图9.过点（30，0）、（-30，0）
12、画一个三角形，如图2.10所示。 图 2.10 草图10.单击自动判断的尺寸按钮，绘出如图2.11所示锐角为15的直角三角形。 图 2.11 草图11.单击工具栏中快速裁剪按钮将尺寸剪去，如图2.12所示。进入另一草图。 图 2.12 草图 图 2.13 草图12.单击工具栏中画一个半径为1的圆，圆心在较长的那条直角边上，圆心到锐角顶点距离为43，圆心到XC轴距离为11.3，如图2.13所示。13.单击删除键删除尺寸得到图2.14。图 2.14 草图14.单击退出草图模块。15.点击拉伸体，出现对话框如图2.15所示，选中三角形并确定，出现对话框如图2.16，单击“方向和距离”出现矢量构成对话
13、框如图2.17所示，选中XC方向出现对话框如图2.18，确定起始距离为35，终止距离为-35，得到图2.19。同理，拉伸圆得到如图2.20所示，拉伸方向为XC轴，起始距离为-25，终止距离为25。 图 2.15 拉伸选项 图 2.16 拉伸选项 图 2.17 拉伸方向 图 2.18 拉伸参数 图 2.19 拉伸体图 2.20 拉伸体16.点击边缘圆角按钮，出现对话框如图2.21所示，默认半径为3，选中三角形拉伸体的边，得到如图2.22所示图形。 图 2.21 倒圆角参数 图 2.22 倒圆角后的模型 17.点击，如图2.23所示，即为整个墙壁开关造型。 图 2.23 最终的三维模型3 UG下的
14、CAM过程3.1 UG CAM模块的功能和特点.CAM(计算机辅助制造)主模块包括:(1)后处理,可使用户能够对工业中常用的大多数数控机床方便地建立自己的后处理程序；(2)车加工；(3)平面铣削；(4)型芯和型腔铣削；(5)固定轴铣削；(6)清根切削；(7)可变轴铣削；(8)顺序铣削；(9)制造资源管理系统；(10)切削仿真；(11)线切割；(12)机床仿真。3.2 墙壁开关的UG CAM造型铣削编程1.确定加工方案。零件为墙壁开关模型，实际加工材料为铝，其中有平面为倾斜面，需用并联机床进行刀轴倾斜一定角度加工。加工方案如下（如表3.21和3.21所示）： 粗加工：选用较大直径平底铣刀，分层铣削，型面余量为0.3mm。 精加工：选用平底铣刀与球头铣刀，精加工型面、清根，局部精修。序号刀具名刀具直径刀长刃长刀杆直径刀号1D1616
