【正文】 進行虛擬加工的步驟；第五章主要講了汽車模型的實際數(shù)控加工過程；第六章總結了全文的研究工作，給出了存在的問題和進一步研究的方向。 第二章 UG NX 6軟件的介紹 UG NX 6軟件概述UG NX 6是UGS公司目前推出的最新版本的高端CAD/CAE/CAM軟件，為制造業(yè)提供了全過程的解決方案，被廣泛應用于航母、汽車、機械和電子等行業(yè)。UG NX 6由多個模塊組成，通過這些模塊可以實現(xiàn)概念設計、詳細設計、裝配、繪圖、分析和數(shù)控和加工的一體化。UG NX 6系統(tǒng)提供了一個基于過程的產(chǎn)品設計環(huán)境，該軟件以Parasolid為實體建模核心，并且具有良好的用戶界面。當進行命令操作時，具有自動推理功能和相應的提示信息，易于學習和掌握。 UG NX 6軟件的常用模塊 建模本模塊是基于約束的特征建模方式，可以通過草圖和成型特征等方式建立實體模型，也可以方便地修改模型各個特征的尺寸大小及位置。 外觀造型設計本模塊用于建立復雜的曲面模型，提供了掃描、橋接、網(wǎng)格曲面和藝術曲面等功能，利用這些工具可以建立有復雜曲面的工業(yè)產(chǎn)品。 繪圖本模塊用于從三維實體或曲面直接生成二維工程圖，包括直接添加旋轉剖和階梯剖等視圖，能根據(jù)用戶定義標準標注尺寸、形位公差、明細表及技術要求等，并且保持了與實體模型的關聯(lián)性，大大提高了制圖效率。 裝配本模塊用于零件的虛擬裝配，利用裝配約束關系將零件或者組件裝配成一個完整的產(chǎn)品。在裝配過程中，可以自上而下或者自下而上裝配零件，還可以對零件進行設計和更改，使各個零件之間存在關聯(lián)性，盡可能避免設計失誤，從而提高設計效率。 加工本模塊用于數(shù)控加工模擬及加工自動編程,可進行一般的二軸、二軸半銑削,也可以進行三軸到五軸的加工?？赏瓿蓴?shù)控車削加工的全過程。支持線切割等加工操作?？筛鶕?jù)加工機床控制器的不同自行定制后處理程序,從而使生成的指令文件可直接用于用戶特定的數(shù)控機床,不在需要修改指令即可加工。【2】 UG NX 6中的CAD技術 草圖設計草圖屬于一個特征，并且草圖與其相關的特征存在父子關系，可以通過對草圖的幾何約束和尺寸約束進行修改，從而快速更新模型。草圖在默認情況下是一個二維圖形，可以作為其他功能命令的截面圖形，在創(chuàng)建了草圖特征后，可以在資源條中的“部件導航器”窗口中找到相應的草圖特征。當需要繪制特定的形狀截面時，就可以通過草圖來實現(xiàn)。在草圖中可以對圖形進行參數(shù)化驅動，快速修改草圖的幾何約束和尺寸約束，實現(xiàn)自己的設計意圖。通過使用草圖，也可以實現(xiàn)模型的高度參數(shù)化與關聯(lián)性，并且最終的設計易于修改。只需要用鼠標雙擊草圖，系統(tǒng)便自動進入編輯的草圖空間，修改相關的參數(shù)即可，草圖是UG NX 6中使用的最頻繁的功能命令。 曲線在創(chuàng)建掃掠和旋轉等特征時，都需要選擇相關的曲線或者邊緣線。通過使用UG NX 6中的曲線功能，可以直接在模型空間中創(chuàng)建相應的曲線，并且可以設置曲線是否關聯(lián)，從而將參數(shù)與非參數(shù)建模有效結合在一起，快速對相關的模型進行創(chuàng)建和編輯。UG NX 6中的曲線主要包括直線、圓弧/圓、螺旋線、規(guī)律曲線、樣條曲線和文本曲線等。在創(chuàng)建曲線后，還可以通過曲線操作的相關命令直接對曲線進行操作，包括修剪曲線、分割、編輯曲線長度和光順等，使曲線編輯達到設計意圖。 基礎建模UG NX 6有著強大的實體基礎建模功能，可以交互式地創(chuàng)建與修改特征，也可以使用簡單的基礎建模命令創(chuàng)建出復雜的實體模型，并保持各個特征之間的關聯(lián)性，相關參數(shù)可以引用到其他模塊中。UG NX 6的同一個模型中允許存在多個實體，并且支持多個實體之間的布爾運算（求和、求差和求交），使建模方式靈活多變。所有的零件都是基于特征進行建模的，并且由多個簡單的特征構成。 曲面設計設計曲面時，既可以直接創(chuàng)建曲面，也可以將曲面轉換成實體。UG NX 6中的曲面設計與實體設計是緊密相關的，部分的曲面命令與實體命令合并在一起，如拉伸、旋轉和鏡像體等。UG NX 6中的曲面設計功能強大，使用方便，可以直接預覽生成的曲面。絕大多數(shù)的曲面命令都是基于線生成的，因此在構建產(chǎn)品的曲面外形時，首先需要建立構建曲面的邊界曲線，然后使用曲面命令通過邊界曲線生成相應的曲面。一般情況，簡單的曲面可以一次完成，而實際產(chǎn)品往往比較復雜，此時就應該采用先構建主要的/大面積的曲面，然后處理連接過度部分，最終完成整個產(chǎn)品造型。 零件裝配UG NX 6中零部件的裝配過程，實際就是通過定義零件模型之間的裝配約束過程，從而達到模擬現(xiàn)實環(huán)境的裝配關系。與草繪中添加二維約束以確定草繪曲線關系的方法類似，在零件模型之間也可以添加約束關系，從而確定各個零件的相對位置，完成組件的裝配，也可以檢查零件間的可裝配性和干涉等問題。裝配完成后，還可以直接創(chuàng)建裝配的爆炸圖，用于生成表示裝配關系的工程圖。通過UG NX 6中的零部件虛擬的裝配，極大地方便了裝配件及零部件的設計與管理。在裝配環(huán)境下，還可以將其他零部件中的幾何元素引用到當前零部件中，從而快速實現(xiàn)零部件中的尺寸和位置關聯(lián)?！?】 工程圖設計設計完成零件模型后，大多數(shù)需要繪制零件的工程圖，此時就需要用到UG NX 6的制圖模塊。在本模塊中，可以方便地創(chuàng)建所需要的視圖，如剖視圖、局部剖視圖、斷裂視圖、局部放大圖和半剖視圖等，這些視圖完全可以滿足制圖需要，并且可以快速標注零件尺寸和公差，添加文字說明、標題欄和明細表等內容。 UG NX 6中的CAM技術UG NX 6中加工編程環(huán)境可以由用戶自己定制，用戶可以根據(jù)自己的工作需要來定制編程環(huán)境，排除與自己的工作不相關的功能，簡化編程環(huán)境，使環(huán)境最符合自己的需要，減少過于復雜的編程界面帶來的煩惱，有利于提高工作效率。 主要加工方式1．車削加工車削加工提供為高質量生產(chǎn)車削零件需要的所有能力，UG NX 6/Lathe為了自動的更新，在零件幾何體與刀軌間是全相關的，它包括粗車、多刀路精車、車溝槽、車螺紋和中心鉆等子程序；輸出時可以直接被后處理，產(chǎn)生機床可讀的一個源文件。2．型腔銑型腔銑提供粗加工一個或多個型腔和圍繞任意形狀對象移去大量毛坯材料的所有能力，其中最好的功能是能夠在很復雜的形狀上生成軌跡和切削圖樣，容差型腔銑允許加工放松公差設計的形狀，這些形狀可以有間隙和重疊，當型腔銑檢測到反常時，可以糾正它們或在用戶規(guī)定的公差內加工型腔，這個模塊提供對模芯和模腔實際上的過程全自動化。3．平面銑平面銑用于平面輪廓或平面區(qū)域的粗精加工，刀具平行于工件底面進行多層銑削。每一切削層均與刀軸垂直，各加工部位的側面與底面垂直。平面銑用邊界定義加工區(qū)域，切除的材料是各邊界投射到底面之間的部分，但平面銑不能加工與底面不垂直的部位。4．固定軸曲面輪廓銑固定軸曲面輪廓銑模塊為產(chǎn)生3軸運動刀軌提供完全和綜合差工具，它可以非常方便地選取加工的表面和零件部件，包括各種切削方法和切削圖樣供選擇，包括邊界、徑向切削、螺旋切削和用戶定義。5．可變軸曲面輪廓銑可變軸曲面輪廓銑模塊提供任何UG曲面的固定軸和多軸銑削的功能。規(guī)定了3～5軸輪廓運動、刀具定向和曲面加工質量。通過用曲面參數(shù)把刀具軌跡映射到加工面上，并利用任意曲線及點就可以對刀具軌跡進行控制。6．順序銑順序銑模塊適用于用戶要求對切削過程中刀具的每一步路徑生成都要進行控制的情況。UG/Sequential Milling和幾何模型是全相關的。它類似于從前市場上APT系統(tǒng)處理的軟件，但生產(chǎn)率要高得多。用交互式可以逐段地建立刀具路徑，但處理過程的每一步都受總控制的約束。7．線切割線切割方便地在2軸和4軸方式中切削零件，線切割支持線框或實體UG模型，在編輯和模型更新中，所有操作是全相關的，多種類型的線切割操作是有效的，如多刀路輪廓，線反向和區(qū)域移去，也支持允許黏結線停止的軌跡和使用各種線尺寸和功率設置，用戶可以使用通用的后置處理器，對于待定的后置開發(fā)一個加工機床數(shù)據(jù)文件，UG線切割模塊也支持許多流行的EDM軟件包，包括AGIE Charmilles和許多其他的工具。8．螺紋銑對于一些因為螺紋直徑太大，不適合用攻絲加工的螺紋都可以利用螺紋銑加工方法加工。螺紋銑利用特別的螺紋銑刀通過銑削的方式加工螺紋。9．點位加工點位加工可產(chǎn)生鉆、擴、鏜、鉸和攻螺紋等操作的加工路徑，該加工的特點是：用點作為驅動幾何，可根據(jù)需要選擇不同的固定循環(huán)。 仿真功能UG NX 6數(shù)控加工提供了完整的工具，用于對整套加工流程進行模擬和確認。UG NX 6擁有一系列可擴展的模擬仿真方案，從機床刀路顯示到動態(tài)切削模擬以及完全的機床運動仿真。 1．機床刀路驗證作為UG NX 6的標準功能，我們可以立即重新執(zhí)行已計算好的機床刀路。UG NX 6有一系列顯示選擇項，包括在毛坯上進行動態(tài)切削模擬，2．機床運動仿真UG NX 6數(shù)控加工模塊內完整的機床運動仿真可以有UG NX 6后置處理程序輸出進行驅動。機床上的三維實體模型以及加工部件、夾具和刀具將會按加工代碼和已經(jīng)設定好的機床移動方式進行移動。3．同步顯示使用UG NX 6可以以全景或放大模式動態(tài)地觀察到在完整的機床模擬環(huán)境中對毛坯進行動態(tài)切削仿真。4．VCR（錄像機）模式控制UG NX 6提供了簡單的屏幕按鈕控制模擬顯示，就如同我們所熟悉的錄像回放裝置中的典型控制一樣。 后置處理和車間工藝文檔UG NX 6擁有后置處理生成器，可以圖形方式創(chuàng)建從2~5軸的后置處理程序。運用后置處理程序生成器，用戶可以指定NC編碼所需的參數(shù)文本或用于工廠以及用于闡釋內部UG NX機床刀路所需的機床運動參數(shù)。車間工藝文檔的編制，包括工藝流程圖、操作順序信息和工具列表等，通常需要消耗很多時間并被公認為是最大的流程瓶頸。UG NX 6可以自動生成車間工藝文檔并以各種格式進行輸出，包括ASCII內部局域網(wǎng)的HTML格式?！?】第三章 奧迪汽車車身的建模 建模分析 設計方法分析本次設計中，重點通過使用自上而下的方法來設計?？傮w設計思路為：先將汽車作為一個整體，將外形曲面構建出來；然后再將構建出的外形曲面作為參照，設計各個零部件。根據(jù)光柵圖作為原始參照曲線，并使最終完成的曲面盡量逼近原始參照曲線。 汽車車身曲面構造分析圖31 汽車外觀曲面如圖31所示，汽車車身外觀由多個分曲面構成，包括：車頂曲面、車頭曲面、車身側曲面、車燈曲面、車尾曲面、車頭過渡曲面、車輪過渡曲面、車門過渡曲面以及其它過渡曲面。設計時，需要首先確定建模的順序，先創(chuàng)建車頂曲面，再依次創(chuàng)建車頭曲面、車身側曲面、車燈曲面、車尾曲面、車頭過渡曲面、車輪過渡曲面、車門過渡曲面，在創(chuàng)建車門曲面時，可以將車身側曲面作為一塊整面，再將車門部分移除，最后創(chuàng)建其它過渡曲面。 具體設計步驟 創(chuàng)建車頂曲面 1．打開UG NX ，導入汽車車身前視圖、俯視圖，后視圖以及側視圖的TIF格式的光柵圖。如圖32所示。圖32 汽車車身光柵圖2．調用“直線” 、“藝術樣條”命令，繪制如圖33所示的直線和藝術樣條。XZ基準平面端點直線藝術樣條圖33 藝術樣條3．調用“投影”命令，選取圖33中藝術樣條的6個端點作為要投影的對象，選擇“XZ基準平面”作為投影面，確定創(chuàng)建投影點。4．捕捉投影點，創(chuàng)建圖34中所示的藝術樣條。5．調用“組合投影”命令，選擇圖35中的“藝術樣條1”為第一組曲線串，“藝術樣條2”為第二組曲線串，確定完成組合投影曲線的創(chuàng)建。 6．同理，選擇圖35中的“藝術樣條3”和“藝術樣條4” 、“藝術樣條5”和“藝術樣條6”分別創(chuàng)建投影曲線。 直線直線 藝術樣條圖34 直線和藝術樣條藝術樣條2藝術樣條1藝術樣條5藝術樣條3藝術樣條6藝術樣條4 圖35 投影曲線7．調用“通過曲線網(wǎng)格”命令，選擇車頂曲面的邊緣線作為主線串和交叉線串，創(chuàng)建出車頂曲面，如圖36所示?！?】車頂曲面圖36 車頂曲面 創(chuàng)建車頭曲面藝術樣條1．調用“直線” 、“藝術樣條”命令，繪制如圖37所示的直線和藝術樣條。直線 圖37 藝術樣條2．調用“草圖”命令，選擇草圖平面，單擊“確定”按鈕進入草圖空間，創(chuàng)建如圖38所示的“HEADR” 、“HEADF”、“TRAILR”和“TRAILF”草圖曲線。TRAILRHEADFHEADRTRAILF圖38 草圖曲線3．調用“組合投影”命令，分別選擇草圖曲線“HEADR”和“HEADF” 、 “TRAILR”和“TRAILF”作為第一組曲線串和第二組曲線串，使用“垂直于曲線所在的平面”作為投影矢量，“確定”創(chuàng)建組合投影曲線如圖39所示。4．調用“通過曲線網(wǎng)格”命令，如圖39選擇主線串和交叉線串，并設定主線串“起始”邊界與之相接的拉伸面為G1連續(xù)，單擊“確定”完成車頭曲面的創(chuàng)建。第二交叉曲線車頭曲面規(guī)律延伸曲面拉伸面組合投影曲線（組合投影曲線）第二主線串第一交叉曲線第一主線串圖39 車頭曲面 5．調用“規(guī)律延伸”命令，選擇圖39中的“第二主線串”作為基本曲線串，選擇“車頭曲面”作為參考面，設置之“起始角度”為160186。，“起始長度”為6mm，“結束角度”為180186。，“結束長度”為3mm，單擊“確定”完成規(guī)律延伸曲面的創(chuàng)建。 創(chuàng)建車身側曲面1．調用“藝術樣條”和“直線”命令，按照光柵圖繪制車身側面部分的藝術樣條和直線。2．通過“組合投影”命令，創(chuàng)建如圖310所示的組合投影曲線。第二主線串網(wǎng)格曲面SWSEC最后交叉曲線投影曲線掃掠曲面第一交叉曲線第一主線串圖310 掃掠曲面和網(wǎng)格曲面3．進入“草圖”空間，選定草