【正文】 )文件、工作過(guò)程文件 (日志文件 )、幾何元素 (曲線、曲面 )文件、刀具文件、刀位文件、數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)文件等，應(yīng)該熟悉系統(tǒng)對(duì)這些文件的管理方式它及它們之間的關(guān)系。 二、分析加工零件 當(dāng)拿到持加工零件的零件圖紙或工藝圖紙 (特別是 復(fù)雜的曲面零件和模具圖紙 )時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)對(duì)零件圖紙進(jìn)行仔細(xì)的分析，內(nèi)容包括： 分析待加工表面 一般來(lái)說(shuō)，在一次加工中，只需對(duì)加工零件的部分表面進(jìn)行加工。這一步驟的內(nèi)容是：確定待加工表面及其約束面，并對(duì)其幾何定義進(jìn)行分析，必要的時(shí)候需對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的預(yù)處理，要求所有幾何元素的定義具有唯一性。 確定加工方法 根據(jù)零件毛坯形狀以及待加工表面及其約束面的幾何形態(tài)，并根據(jù)現(xiàn)有機(jī)床設(shè)備條件，確定零件的加工方法及所需的機(jī)床設(shè)備和工夾量具。 確定編程原點(diǎn)及編程坐標(biāo)系 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 3一般根據(jù)零件的基準(zhǔn)面 (或孔 )的 位置以及待加工表面及毛坯上選擇一個(gè)合適的編程原點(diǎn)及編程坐標(biāo)系 (也稱(chēng)為工件坐標(biāo)系） 三、對(duì)待加工表面及其約束面進(jìn)行幾何造型 這是上機(jī)編程的第一步。對(duì)于 CAD/CAM數(shù)控編程系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，一般可根據(jù)幾何元素的定義方式，在前面零件分析的基礎(chǔ)上，對(duì)加工表面及其約束面進(jìn)行幾何造型。 四、選擇合理的刀具 一般來(lái)說(shuō)，可根據(jù)加工方法和加工表面及其約束面的幾何形態(tài)選擇合適的刀具類(lèi)型及刀具尺寸。但對(duì)于有的復(fù)雜曲面零件，則需要對(duì)加工表面及其約束面的幾何形態(tài)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果才能確定刀具類(lèi)型和刀具尺寸。這是因?yàn)椋瑢?duì)于一些復(fù)雜曲 面零件的加工，希望所選擇的刀具加工效率高，同時(shí)又希望所選擇的刀具符合加工表面的要求，且不與非加工表面發(fā)生干涉或碰撞。由于在某些情況下，加工表面及其約束面的幾何形態(tài)數(shù)值計(jì)算很困難，只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)選擇刀具，這時(shí)，便不能保證所選擇的刀具一定是合理的，在刀具 軌跡生成之后，需要進(jìn)行一定的刀位驗(yàn)證。 五、刀具軌跡生成及刀具軌跡編輯 對(duì)于 CAD/CAM數(shù)控編程系統(tǒng)來(lái)說(shuō)．一般可在所定義加工表面及其約束面 (或加工單元 )上確定其外法向矢量方向，并選擇一種走刀方式，根據(jù)所選擇的刀具 (或定義的刀具 )和加工參數(shù)，系統(tǒng)將 自動(dòng)生成所需的刀具軌跡。所要求的加工參數(shù)包括：安全平面、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、線性逼近誤差、刀具軌跡間的殘留高度、切削深度、加工余量、進(jìn)刀段長(zhǎng)度及遲刀段長(zhǎng)度等。當(dāng)然，對(duì)于某一加工方式來(lái)說(shuō)，只要求其個(gè)的部分加工參數(shù)。一般來(lái)說(shuō)，數(shù)控編程系統(tǒng)對(duì)所要求的加工參數(shù)都有一個(gè)缺省值。 刀具軌跡生成以后，如果系統(tǒng)具備刀具軌跡顯示及交互編輯功能，則可以將刀具軌跡顯示出來(lái)加果有不太合適的地方，可以在人工交互方式下對(duì)刀具軌跡進(jìn)行適當(dāng)?shù)木庉嬇c修改。 六、刀位驗(yàn)證 如果系統(tǒng)具有刀位驗(yàn)證的能力，對(duì)可能過(guò)切、干涉與碰撞的刀位點(diǎn)，采用系統(tǒng)提 供的刀位驗(yàn)證手段進(jìn)行檢驗(yàn)。 值得說(shuō)明的是，刀位驗(yàn)證大量用到曲面求交算法，計(jì)算時(shí)間比較長(zhǎng)，最好是在批處理方式下進(jìn)行，檢驗(yàn)結(jié)果存放在刀位驗(yàn)證文件之中，供分析和圖形顯示用。 七、后置處理 根據(jù)所選用的數(shù)控系統(tǒng)，調(diào)用其數(shù)控系統(tǒng)特性文件，運(yùn)行數(shù)控編程系統(tǒng)提供的后置處理系統(tǒng)，將刀位文件轉(zhuǎn)換成數(shù)控加工程序。 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 4第 2 章 基于 UG 的三維造型設(shè)計(jì) 幾何造型技術(shù) 幾何造型是指將點(diǎn)、線、面、體等幾何元素，經(jīng)過(guò)平移、旋轉(zhuǎn)等幾何變換和并、交、差等集合運(yùn)算，產(chǎn)生實(shí)體造型。幾何造型技術(shù)作為 CAD/CAM 技術(shù)的基礎(chǔ)，在機(jī)械工程領(lǐng)域 應(yīng)用極為廣泛。各種機(jī)械設(shè)計(jì)均可采用幾何造型技術(shù)建立計(jì)算機(jī)模型，在汽車(chē)車(chē)身、輪船船體及飛機(jī)機(jī)身等設(shè)計(jì)中不僅可以代替實(shí)物模型的制作，而且可以大大縮短設(shè)計(jì)周期，節(jié)省人力、物力。下面介紹實(shí)體造型的參數(shù)化技術(shù)、變量化造型技術(shù)和特征造型技術(shù)。 一、參數(shù)化造型技術(shù) 早期的 CAD系統(tǒng)是利用固定的尺寸值來(lái)定義幾何元素，輸入的每一條線都是確定的位置，但不包括產(chǎn)品圖形內(nèi)在的尺寸約束、拓?fù)浼s束及工程約束（如應(yīng)力、性能約束等）。因此，當(dāng)要想修改實(shí)體的結(jié)構(gòu)形狀時(shí)，只有重新造型。這不僅使設(shè)計(jì)人員投入相當(dāng)?shù)木τ糜谥貜?fù)勞動(dòng)，而且這種重復(fù)勞 動(dòng)的結(jié)果并不能反映設(shè)計(jì)人員對(duì)產(chǎn)品的本質(zhì)構(gòu)思和意圖。而新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，不可避免地要經(jīng)歷多次反復(fù)的修改，進(jìn)行零件形狀和尺寸的綜合協(xié)調(diào)、優(yōu)化。對(duì)于定型產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，需要形成系列，以便針對(duì)生產(chǎn)特點(diǎn)和應(yīng)用需求提供不同型號(hào)規(guī)格的產(chǎn)品。這些都需要產(chǎn)品的設(shè)計(jì)圖可以隨著某些結(jié)構(gòu)尺寸的修改或規(guī)格系列的變化而自動(dòng)修改圖形。 參數(shù)化造型是先建立圖形與尺寸參數(shù)之間的約束關(guān)系，然后使用約束來(lái)定義和修改幾何模型。這些尺寸約束及拓?fù)浼s束反映了設(shè)計(jì)時(shí)要考慮的因素。實(shí)現(xiàn)參數(shù)化的一組參數(shù)與這些約束保持一定的關(guān)系，初始設(shè)計(jì)的實(shí)體自然要滿(mǎn)足這些約束，而 當(dāng)輸入新的參數(shù)值時(shí)，也將保持這些約束關(guān)系并獲得一個(gè)新的造型。 參數(shù)化造型系統(tǒng)也稱(chēng)為尺寸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，它只考慮物體的幾何約束（尺寸約束和拓?fù)浼s束），而不考慮工程約束。設(shè)計(jì)對(duì)象的結(jié)構(gòu)形狀比較定型，可以用一組參數(shù)來(lái)約定尺寸關(guān)系。參數(shù)與設(shè)計(jì)對(duì)象的控制尺寸有明顯的對(duì)應(yīng)，參數(shù)的求解較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)結(jié)果的修改受到尺寸驅(qū)動(dòng)。 尺寸驅(qū)動(dòng)的幾何模型由幾何元素、尺寸約束和拓?fù)浼s束三部分組成。當(dāng)修改某一尺寸時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)檢索該尺寸在尺寸鏈中的位置，找到它的起始幾何元素和終止幾何元素，使它們按新尺寸值進(jìn)行調(diào)整，得到新模型；接著檢查所有幾何元素 是否滿(mǎn)足約束，如不滿(mǎn)足，則保持拓?fù)浼s束不變，按尺寸約束修改幾何模型，直至全部滿(mǎn)足約束條件為止。 二、變量化造型技術(shù) 參數(shù)化造型技術(shù)具有基于特征、全尺寸約束、尺寸驅(qū)動(dòng)幾何形狀修改、全數(shù)據(jù)相關(guān)的特點(diǎn)，全尺寸約束既不能漏注尺寸（欠約束）又不能多注尺寸（過(guò)約束），全數(shù)據(jù)相關(guān)指一個(gè)參數(shù)的修改導(dǎo)致其它相關(guān)尺寸全部更新。變量化造型技術(shù)是在參數(shù)化造型技術(shù)的基礎(chǔ)上又做了進(jìn)一步修改后提出的設(shè)計(jì)思想，變量化造型既保留了參數(shù)化造型基于特征、尺寸驅(qū)動(dòng)幾何 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 5形狀修改、全數(shù)據(jù)相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)，又在約束定義方面做了根本性的改變。變量化造型將幾何約束中的尺寸約束和拓?fù)浼s束分開(kāi)處理，不苛求全約束，并增加了工程約束。 參數(shù)化造型過(guò)程類(lèi)似于工程師讀圖的過(guò)程，由關(guān)鍵尺寸、形狀尺寸、定位尺寸直至參考尺寸，無(wú)一遺漏全部看懂（輸入計(jì)算機(jī)）后，形狀自然在腦海中（屏幕上）形成。這種對(duì)思維的苛刻束縛帶來(lái)了相當(dāng)?shù)母弊饔茫簺Q不允許欠尺寸約束；零件截面形狀復(fù)雜時(shí)，滿(mǎn)屏幕的尺寸讓人無(wú)從下手；只有尺寸驅(qū)動(dòng)一種修改手段，不知哪個(gè)尺寸會(huì)朝著令設(shè)計(jì)者滿(mǎn)意的方向發(fā)展；若給出一個(gè)極不合理的尺寸參數(shù)，發(fā)生特征之間的干涉，會(huì)引起拓?fù)潢P(guān)系的改變。 變量化造型的原理如圖 21 所示 ： 圖 變量化造型的原理 三、特征造型技術(shù) 現(xiàn)實(shí)世界的物體具有三維形狀和質(zhì)量，因而三維實(shí)體造型可以更加真實(shí)、完整、清楚地描述物體，其利用計(jì)算機(jī)技術(shù)存儲(chǔ)物體的幾何信息和拓?fù)湫畔?，代表?CAD/CAM 技術(shù)的主流。 實(shí)體造型技術(shù)是 20世紀(jì) 70年代后期、 80年代初期逐步發(fā)展完善并推向市場(chǎng)的。實(shí)體造型是利用一些基本體素，如長(zhǎng)方體、圓柱體、球體、錐體、圓環(huán)體以及平面輪廓掃掠體等通過(guò)布爾運(yùn)算生成復(fù)雜形體的一種造型技術(shù)。實(shí)體造型主要包括兩部分內(nèi)容，即體素的定義和描述、體素之間的布爾運(yùn)算（交、并、差）。體素是一種簡(jiǎn)單的幾何形 體，它們可以通過(guò)少量參數(shù)進(jìn)行描述，例如長(zhǎng)方體可以通過(guò)長(zhǎng)、寬、高定義形狀。 目前的許多 CAD/CAM 軟件都是一種基于特征的實(shí)體造型工具。它可以按照直觀的過(guò)程創(chuàng)建機(jī)械零件的三維實(shí)體模型，且能自動(dòng)生成與該模型相關(guān)聯(lián)的二維工程圖。構(gòu)造三維實(shí)體模型的過(guò)程稱(chēng)為特征造型，造型的結(jié)果稱(chēng)為幾何造型?；谔卣鞯膶?shí)體造型過(guò)程除了要用到參數(shù)化造型技術(shù)、變量化造型技術(shù)之外，還要用到特征造型技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)動(dòng)技術(shù)。 特征的概念很廣，在此僅限于討論幾何特征，特征指可以用參數(shù)驅(qū)動(dòng)的實(shí)體模型，其滿(mǎn)足下列條件： （ 1）是一個(gè)實(shí)體或零件中的具體構(gòu) 成之一。 （ 2）能對(duì)應(yīng)于某一形狀。 （ 3）具有工程上的意義（即與加工方法的一定對(duì)應(yīng)關(guān)系）。 （ 4）性質(zhì)是可以預(yù)料的。 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 6 結(jié)構(gòu)形狀分析與造型思路 一、零件結(jié)構(gòu)形狀分析 圖 ： 圖 零件的工程圖 面② 面③ 面④ 面① ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 7二、造型思路 由工程圖可知這個(gè)零件的毛坯是 1個(gè)φ 120x38mm的圓柱體，其他部分的型腔可以用先建立草圖，然后拉伸特征體的方式來(lái)建立，其他部分，我們可以利用孔特征，螺紋特征，以及曲面特征等來(lái)建立。 輪盤(pán)的三維建模造型設(shè)計(jì) 翻蓋的三維建模具體步驟如表： 表 建模步驟 步驟 操作 內(nèi)容 截圖 1 建模 創(chuàng)建一個(gè)文件，在文件名里輸入 ，單位選擇毫米，類(lèi)型選擇建模，點(diǎn)擊確定鍵即可建立以 為名的新文件。 無(wú) 2 創(chuàng)建圓柱體 點(diǎn)擊工具條上的插入→設(shè)計(jì)特征→圓柱體。 3 創(chuàng)建四周的草圖 點(diǎn)擊 圖標(biāo)進(jìn)入草圖繪制環(huán)境 ,在出現(xiàn)的工具條中選擇 圖標(biāo) ,再選擇 圖標(biāo) .按工程圖紙要求草圖 .繪制完成后按 圖標(biāo) ,完成草圖繪制操作 . ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 84 創(chuàng)建鍵槽 在接下來(lái)的操作中對(duì)繪制好的草圖封閉曲線進(jìn)行拉伸 .具體操作為點(diǎn)擊 拉伸圖標(biāo) , 在中輸入拉伸高度 5,點(diǎn)擊反向，點(diǎn)擊 圖標(biāo) ,完成拉伸操作 5 創(chuàng)建孔特征 先創(chuàng)立點(diǎn)特征以便定位孔的位置，然后點(diǎn)插入→，設(shè)計(jì)特征→孔 6 創(chuàng)建孔特征，并以該孔為實(shí)例，創(chuàng)建圓形矩陣 先創(chuàng)立點(diǎn)特征以便定位孔的位置，然后點(diǎn)插入→，設(shè)計(jì)特征→孔 點(diǎn)擊矩陣按鈕創(chuàng)立圓形矩陣，角度輸入 120 度，個(gè)數(shù)為3，完成后將其中一個(gè)孔改為10mm 7 創(chuàng)建孔特征 先創(chuàng)立點(diǎn)特征以便定位孔的位置，然后點(diǎn)插入→，設(shè)計(jì)特征→孔 在對(duì)話框中輸入直徑為27mm 8 創(chuàng)建鍵槽草圖 點(diǎn)擊 圖標(biāo)進(jìn)入草圖繪制環(huán)境 ,在出現(xiàn)的工具條中選擇 圖標(biāo) ,再選擇 圖標(biāo) .按工程圖紙要求草圖 .繪制完成后按 圖標(biāo) ,完成草圖繪制操作 . ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線