【正文】 四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文) 第64頁UG軟件在花型槽設(shè)計加工中的應(yīng)用畢業(yè)論文目 錄第1章 緒 論 1 數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)知識 1 UG NX 5簡介 3 UG NX5的用戶界面 5第2章 數(shù)控工藝分析 8 數(shù)控工藝流程 8 12第3章 實體建模 17 UG 17 18第4章 零件刀具路徑 33 33 57結(jié)論 60致謝 61參考文獻 62授人以漁 能力為本第1章 緒 論 數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)知識隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機械產(chǎn)品的性能、結(jié)構(gòu)及形狀在不斷改進，對零件加工質(zhì)量和精度的要求越來越高，且產(chǎn)品變化頻繁，目前在一般機械加工中，單件、小批量的產(chǎn)品約占七成以上。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本，不僅要求機床具有較好的通用性和靈活性，而且要求加工過程實現(xiàn)自動化，而傳統(tǒng)的加工方法已經(jīng)遠遠不能滿足生產(chǎn)需要。使用傳統(tǒng)的加工方法進行，不僅生產(chǎn)周期長，精度也受到影響，數(shù)控機床就是在這種情況下發(fā)展起來的一種自動化機床，它適用于生產(chǎn)高精度、零件形狀復(fù)雜的單件、小批量產(chǎn)品。數(shù)控（Numerical Control，NC）是以數(shù)字化信號對機床運動及加工過程進行控制的一種方法。數(shù)控機床是指應(yīng)用數(shù)控技術(shù)對加工過程進行控制的機床。數(shù)控機床是一種高效的自動化加工設(shè)備，它嚴(yán)格按照加工程序，可以自動地對被加工工件進行加工。數(shù)控機床的分類方法有多種，如果從數(shù)控機床應(yīng)用的角度分類，可分為數(shù)控車床、數(shù)控銑床和加工中心等。數(shù)控銑床及加工中心是一種利用數(shù)控技術(shù)進行自動加工控制和金屬切削的數(shù)控機床，主要是用計算機程序?qū)Ω黝惪刂菩畔⑦M行處理，不僅具有柔性，而且還可處理邏輯電路難以處理的各種復(fù)雜信息。數(shù)控銑床及加工中心的種類繁多，但從組成一臺完整的數(shù)控銑床及加工中心的角度講，主要由輸入輸出設(shè)備、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、反饋系統(tǒng)和機床本體5大部分以及輔助裝置組成，如圖1 1所示。 圖1 11．輸入輸出設(shè)備輸入輸出設(shè)備是數(shù)控機床與外部設(shè)備的接口，存儲介質(zhì)的加工信息通過輸入設(shè)備輸送到機床的數(shù)控系統(tǒng)，機床內(nèi)存中的加工程序也可以通過輸出設(shè)備傳送到存儲介質(zhì)上。2．?dāng)?shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床及加工中心的核心部分，主要是對輸入的加工程序進行數(shù)字運算和邏輯運算，然后向伺服系統(tǒng)發(fā)出控制信號，使設(shè)備按規(guī)定的動作執(zhí)行。3．伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)與機床本體之間的電傳動聯(lián)系環(huán)節(jié)，主要由伺服電動機、驅(qū)動控制系統(tǒng)及位置檢測系統(tǒng)組成。其作用是把由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號轉(zhuǎn)換成機床移動部件的運動，使機床的工作臺按規(guī)定移動，精確定位，加工出符合圖紙要求的工件。整個機床的性能主要取決于伺服系統(tǒng)。常用的伺服電機有直流伺服電機、交流伺服電機、電液伺服電機等。4．反饋系統(tǒng)反饋系統(tǒng)主要是對機床的運動速度、方向、位移以及加工狀態(tài)加以檢測并將其結(jié)果轉(zhuǎn)化為電信號反饋給數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)反饋回來的信息調(diào)整機床的運動，實現(xiàn)誤差補償。5．機床本體機床本體是數(shù)控銑床及加工中心的主體，是用于完成各種切削加工的機械部分，主要包括主運動部件、進給運動部件（如工作臺、刀架）和支撐部件（如床身、立柱等）。有些數(shù)控機床還配備特殊部件，如刀庫、自動換刀裝置等。除上述5個主要部分外，數(shù)控銑床及加工中心還有一些輔助裝置和附屬設(shè)備，如電氣、液壓、氣動系統(tǒng)與冷卻、排屑、潤滑、照明系統(tǒng)等。 數(shù)控銑床及加工中心的特點在批量生產(chǎn)條件下，利用數(shù)控銑床或加工中心自動化加工，可以取得良好的經(jīng)濟效益。與普通機床加工相比，采用數(shù)控銑床及加工中心加工具有以下特點。1．簡化加工過程傳統(tǒng)加工需要認真編制工藝規(guī)程，嚴(yán)格劃分工序，然后設(shè)計和制造夾具，確定定位方案。而使用數(shù)控加工可以集中工序，減少零件的裝夾次數(shù)，通過NC程序可以輕松實現(xiàn)對復(fù)雜三維零件的加工，大大簡化加工過程。2．加工效率高數(shù)控加工在NC程序引導(dǎo)下有序進行，受到的人工干預(yù)少，加工過程中工件的轉(zhuǎn)位時間及換刀時間短，還可以實現(xiàn)多刀并行加工，大大地提高了加工效率。3．加工精度高數(shù)控加工在程序控制下有序進行，受到的人工干預(yù)少，具有較小的加工誤差。同時，現(xiàn)在的數(shù)控機床還采用了閉環(huán)控制，可以對出現(xiàn)的誤差進行補償，大大地提高了加工精度。4．加工重復(fù)性好數(shù)控加工中編制好的程序可以在加工中重復(fù)使用，還可以對已有的程序進行適當(dāng)?shù)男薷暮屯晟疲赃m應(yīng)相似的加工對象，特別是隨著CAD/CAM技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，復(fù)雜數(shù)控程序的編制變得越來越簡單，這為高效地加工出高精度的復(fù)雜零件創(chuàng)造出良好的條件。 UG NX 5簡介Unigraphics(簡稱UG)軟件起源于美國麥道飛機公司，是一種CAD/CAE/CAM一體化的機械工程計算機軟件。CAD功能實現(xiàn)了目前制造行業(yè)中常規(guī)的工程技術(shù)、設(shè)計和繪圖功能的自動化。利用其強大的混合式繪圖結(jié)構(gòu)，用戶就能夠方便地繪制出任何復(fù)雜的實體和造型特征。CAM功能則為使用Unigraphics設(shè)計模型描繪完成部分的現(xiàn)代機器工具提供NC編程技術(shù)。Unigraphics是一個全三維系統(tǒng)，可以用它來精確描繪幾乎任何幾何形狀。將這些形狀結(jié)合起來，就可以設(shè)計、分析產(chǎn)品以及繪圖。集世界一流的設(shè)計、工程及制造系統(tǒng)于一體的UG軟件，自20世紀(jì)80年代后期引進我國以來，已廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、通用機械、模具等領(lǐng)域。利用UG，可以完成產(chǎn)品從概念的設(shè)計、模型建立、性能分析、運動分析、加工刀路生成等整個產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，實現(xiàn)真正意義的無圖紙化生產(chǎn)。UG適用于任何產(chǎn)品設(shè)計行業(yè)——需要進行實體建模、裝配或者不需要實體建模的。特別對于實際工藝流程的鈑金、塑料模具、管道、線纜、焊接件設(shè)計，更是效率非凡，UG具有許多其他大型三維軟件所不具有的特殊功能。UG具有豐富的造型功能，各項功能都是通過各自的應(yīng)用模塊來實現(xiàn)的。主要包括產(chǎn)品造型、產(chǎn)品裝配、零件建模、輔助制圖、數(shù)控加工、產(chǎn)品分析和鈑金設(shè)計等模塊。1. 產(chǎn)品造型產(chǎn)品造型模塊是重要的工業(yè)產(chǎn)品造型模塊，為用戶提供設(shè)計階段的工作環(huán)境。2. 產(chǎn)品裝配產(chǎn)品裝配模塊主要用于產(chǎn)品的模擬裝配。該模塊支持“自上而下”和“自下而上”的裝配方法，可以快速跨越裝配層來直接訪問任何組件或子裝配的設(shè)計模型；支持裝配過程中的“上下文設(shè)計”方法，從而在裝配模塊中可以改變組件的設(shè)計模型。3. 零件建模零件建模模塊用于產(chǎn)品部件的三維實體特征建模，無縫地集成基于約束的特征建模和顯性幾何建模方法，也是輔助制圖、數(shù)控加工、產(chǎn)品裝配、結(jié)構(gòu)分析、運動分析、注塑流動分析等其他模塊的工作基礎(chǔ)。該模塊支持實體建模、特征建模、自由形狀建模、鈑金特征建模和用戶自定義特征等子模塊。4. 輔助制圖輔助制圖模塊屬于平面工程圖模塊，具有建立平面工程圖所需的所有功能?？梢詮囊呀?jīng)建立的三維模型自動生成平面工程圖，也可以利用在曲線功能繪制平面工程圖自動建立平面工程圖時，利用正交投影視圖、剖視圖、局部放大視圖以及其他視圖工具來創(chuàng)建圖紙中的各個視圖，支持自動繪制剖面線、半自動標(biāo)注尺寸、自動建立裝配件明細表等功能。5. 數(shù)控加工數(shù)控加工模塊用于數(shù)控加工模擬和自動編程，可進行一般的二軸、二軸半銑削，也可進行三軸到五軸的加工；可完成數(shù)控車削加工的全過程；支持線切割等加工操作；可根據(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應(yīng)用于用戶特定的數(shù)控機床，不再需要修改指令即可加工。6. 產(chǎn)品分析此模塊包括結(jié)構(gòu)分析、運動分析、注塑模分析等子模塊。l 結(jié)構(gòu)分析模塊主要用于對產(chǎn)品模型進行受力、受熱后的變形分析，是一個使用簡單且功能強大的有限元分析工具，可以建立有限元模型、對模型進行分析和對分析后的結(jié)果進行處理。l 運動分析模塊用于對簡化的產(chǎn)品模型進行運動分析，提供靈活及全面的建模能力。利用該模塊可以進行機構(gòu)連接設(shè)計和機構(gòu)綜合；可以建立產(chǎn)品的仿真；可以設(shè)計出包含任意關(guān)鍵節(jié)數(shù)的空間機構(gòu)，完成機構(gòu)的運動分析，以多種形式表達出容易理解的分析結(jié)果。l 注塑模分析模塊用于注塑模中對熔化的塑料進行流動分析?？梢詫Σ考Ｐ蜆?gòu)造一個有限元網(wǎng)格，從而描述模具和塑料的情況。通過反復(fù)進行這一分析，可以確定出最合適的注塑條件，實現(xiàn)安全且無損的模擬。并且可以計算出注塑過程中的材料消耗。7. 鈑金設(shè)計通過鈑金設(shè)計模塊可以設(shè)計鈑金件的真實形狀以建立鈑金件模型。 UG NX5的用戶界面在Windows系統(tǒng)平臺的桌面上雙擊【NX 】圖標(biāo)或依次選擇【開始】/【所有程序】/【UGS NX 】/【NX 】命令，進入UG NX 5歡迎界面，等待軟件初始化，然后進入UG NX 5的界面，如圖1 2所示。圖1 21. 標(biāo)題欄標(biāo)題欄主要顯示軟件版本、當(dāng)前模塊、文件名、當(dāng)前部件修改狀態(tài)等信息。 2. 主菜單欄主菜單欄主要包括軟件的主要功能命令。其中包括文件、編輯、視圖、插入、格式、工具、裝配、工作坐標(biāo)系、分析、預(yù)設(shè)置、應(yīng)用、窗口、幫助等菜單。3. 提示欄提示欄主要用來向用戶提示操作步驟以及如何操作。實施每個動作之后，系統(tǒng)都會在提示欄中顯示如何進行下一步操作。對于初學(xué)UG的用戶，提示欄將有著重要的作用，遵循提示欄的提示，對于簡單的模型建立，一般都可以順利完成。4. 狀態(tài)欄狀態(tài)欄用于顯示系統(tǒng)或圖形的狀態(tài)。它提示當(dāng)前執(zhí)行操作的結(jié)果、鼠標(biāo)的位置、圖形的類型或名稱等特性，可以幫助用戶了解當(dāng)前的工作狀態(tài)。5. 工具條提供一組可視化操作的命令按鈕。每個命令按鈕都用形象化的圖標(biāo)表示其對應(yīng)的功能。在屏幕布局中，可根據(jù)需要靈活設(shè)置工具條，方便地拖動定位至屏幕四周，或者浮動顯示在工作窗口內(nèi)。6. 對話框?qū)υ捒蚴窃赨G操作時進行參數(shù)輸入或選項設(shè)置的窗口。對話框中的元素包含有選項標(biāo)簽、按鈕、單選按鈕或復(fù)選框等。7. 工作圖形區(qū)工作圖形區(qū)是進行繪圖或建模的區(qū)域，模型的創(chuàng)建、裝配和修改工作都在該區(qū)域內(nèi)完成。8．工作坐標(biāo)顯示三維圖形的方向。9. 資源欄將一些常用的工具放置在一起，它包括裝配導(dǎo)航器、部件導(dǎo)航器、歷史、角色等。第2章 數(shù)控工藝分析 數(shù)控工藝流程數(shù)控加工與通用機床加工相比較，在許多方面遵循的原則基本一致。但由于數(shù)控機床本身自動化程度較高，控制方式不同，設(shè)備費用也高，使數(shù)控加工工藝相應(yīng)形成了以下幾個特點：1．工藝的內(nèi)容十分具體在用通用機床加工時，許多具體的工藝問題，如工藝中各工步的劃分與順序安排、刀具的幾何形狀、走刀路線及切削用量等，在很大程度上都是由操作工人根據(jù)自己的實踐經(jīng)驗和習(xí)慣自行考慮而決定的，一般無須工藝人員在設(shè)計工藝規(guī)程時進行過多的規(guī)定。而在數(shù)控加工時，上述這些具體工藝問題，不僅僅成為數(shù)控工藝設(shè)計時必須認真考慮的內(nèi)容，而且還必須作出正確的選擇并編入加工程序中。也就是說，本來是由操作工人在加工中靈活掌握并可通過適時調(diào)整來處理的許多具體工藝問題和細節(jié)，在數(shù)控加工時就轉(zhuǎn)變?yōu)榫幊倘藛T必須事先設(shè)計和安排的內(nèi)容。2．工藝的設(shè)計非常嚴(yán)密數(shù)控機床雖然自動化程度較高，但自適性差。它不能像通用機床在加工時可以根據(jù)加工過程中出現(xiàn)的問題，比較靈活自由地適時進行人為調(diào)整。即使現(xiàn)代數(shù)控機床在自適應(yīng)調(diào)整方面作出了不少努力與改進，但自由度也不大。比如說，數(shù)控機床在做鏜盲孔加工時，它就不知道孔中是否已擠滿了切屑，是否需要退一下刀，而是一直鏜到結(jié)束為止。所以，在數(shù)控加工的工藝設(shè)計中必須注意加工過程中的每一個細節(jié)。同時，在對圖形進行數(shù)學(xué)處理、計算和編程時，都要力求準(zhǔn)確無誤，以使數(shù)控加工順利進行。在實際工作中，由于一個小數(shù)點或一個逗號的差錯就可能釀成重大機床事故和質(zhì)量事故。3．注重加工的適應(yīng)性要根據(jù)數(shù)控加工的特點，正確選擇加工方法和加工內(nèi)容。由于數(shù)控加工自動化程度高、質(zhì)量穩(wěn)定、可多坐標(biāo)聯(lián)動、便于工序集中，但價格昂貴，操作技術(shù)要求高等特點均比較突出，加工方法、加工對象選擇不當(dāng)往往會造成較大損失。為了既能充分發(fā)揮出數(shù)控加工的優(yōu)點，又能達到較好的經(jīng)濟效益，在選擇加工方法和對象時要特別慎重，甚至有時還要在基本不改變工件原有性能的前提下，對其形狀、尺寸、結(jié)構(gòu)等作適應(yīng)數(shù)控加工的修改。一般情況下，在選擇和決定數(shù)控加工內(nèi)容的過程中，有關(guān)工藝人員必須對零件圖或零件模型作足夠具體與充分的工藝性分析。在進行數(shù)控加工的工藝性分析時，編程人員應(yīng)根據(jù)所掌握的數(shù)控加工基本特點及所用數(shù)控機床的功能和實際工作經(jīng)驗，力求把這一前期準(zhǔn)備工作做得更仔細、更扎實一些，以便為下面要進行的工作鋪平道路，減少失誤和返工、不留遺患。根據(jù)大量加工實例分析，數(shù)控加工中失誤的主要原因多為工藝方面考慮不周和計算與編程時粗心大意。因此在進行編程前做好工藝分析規(guī)劃是十分必要的。 數(shù)控加工工藝設(shè)計內(nèi)容工藝設(shè)計是對工件進行數(shù)控加工的前期準(zhǔn)備工作，它必須在程序編制工作之前完成。因此只有在工藝設(shè)計方案確定以后，編程才有依據(jù)。否則，由于工藝方面的考慮不周，將可能造成數(shù)控加工的錯誤。工藝設(shè)計不好，往往要成倍增加工作量，有時甚至要推倒重來?？梢哉f，數(shù)控加工工藝分析決定了數(shù)控程序的質(zhì)量。因此，編程人員一定要先把工藝設(shè)計做好，不要先急于考慮編程。根據(jù)實際應(yīng)用中的經(jīng)驗，數(shù)控加工工藝設(shè)計主要包括下列內(nèi)容：（1）選擇并決定零件的數(shù)控加工內(nèi)容。（2）零件圖樣的數(shù)控加工分析。（3）數(shù)控加工的工藝路線設(shè)計。（4）數(shù)控加工工序設(shè)計。（5）數(shù)控加工專用技術(shù)文件的編寫。數(shù)控加工專用技術(shù)文件不僅是進行數(shù)控加工和產(chǎn)品驗收的依據(jù)，也是需要操