【正文】 四川科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第64頁UG軟件在花型槽設(shè)計(jì)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(shí)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(xiàn) 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(jī)械產(chǎn)品的性能、結(jié)構(gòu)及形狀在不斷改進(jìn)，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(jī)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(jī)床具有較好的通用性和靈活性，而且要求加工過程實(shí)現(xiàn)自動化，而傳統(tǒng)的加工方法已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)需要。使用傳統(tǒng)的加工方法進(jìn)行，不僅生產(chǎn)周期長，精度也受到影響，數(shù)控機(jī)床就是在這種情況下發(fā)展起來的一種自動化機(jī)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(jī)床運(yùn)動及加工過程進(jìn)行控制的一種方法。數(shù)控機(jī)床是指應(yīng)用數(shù)控技術(shù)對加工過程進(jìn)行控制的機(jī)床。數(shù)控機(jī)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(jìn)行加工。數(shù)控機(jī)床的分類方法有多種，如果從數(shù)控機(jī)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(jìn)行自動加工控制和金屬切削的數(shù)控機(jī)床，主要是用計(jì)算機(jī)程序?qū)Ω黝惪刂菩畔⑦M(jìn)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(jī)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(jī)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(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)，機(jī)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(jī)床及加工中心的核心部分，主要是對輸入的加工程序進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算和邏輯運(yùn)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(jī)床本體之間的電傳動聯(lián)系環(huán)節(jié)，主要由伺服電動機(jī)、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(jī)床移動部件的運(yùn)動，使機(jī)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(gè)機(jī)床的性能主要取決于伺服系統(tǒng)。常用的伺服電機(jī)有直流伺服電機(jī)、交流伺服電機(jī)、電液伺服電機(jī)等。4．反饋系統(tǒng)反饋系統(tǒng)主要是對機(jī)床的運(yùn)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(jī)床的運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)誤差補(bǔ)償。5．機(jī)床本體機(jī)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(jī)械部分，主要包括主運(yùn)動部件、進(jìn)給運(yùn)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(jī)床還配備特殊部件，如刀庫、自動換刀裝置等。除上述5個(gè)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(diǎn)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(jì)效益。與普通機(jī)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(diǎn)。1．簡化加工過程傳統(tǒng)加工需要認(rèn)真編制工藝規(guī)程，嚴(yán)格劃分工序，然后設(shè)計(jì)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(shí)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(jìn)行，受到的人工干預(yù)少，加工過程中工件的轉(zhuǎn)位時(shí)間及換刀時(shí)間短，還可以實(shí)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(jìn)行，受到的人工干預(yù)少，具有較小的加工誤差。同時(shí)，現(xiàn)在的數(shù)控機(jī)床還采用了閉環(huán)控制，可以對出現(xiàn)的誤差進(jìn)行補(bǔ)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(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷暮屯晟?，以適應(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(jìn)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(jī)公司，是一種CAD/CAE/CAM一體化的機(jī)械工程計(jì)算機(jī)軟件。CAD功能實(shí)現(xiàn)了目前制造行業(yè)中常規(guī)的工程技術(shù)、設(shè)計(jì)和繪圖功能的自動化。利用其強(qiáng)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(shí)體和造型特征。CAM功能則為使用Unigraphics設(shè)計(jì)模型描繪完成部分的現(xiàn)代機(jī)器工具提供NC編程技術(shù)。Unigraphics是一個(gè)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(jì)、分析產(chǎn)品以及繪圖。集世界一流的設(shè)計(jì)、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(jìn)我國以來，已廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、通用機(jī)械、模具等領(lǐng)域。利用UG，可以完成產(chǎn)品從概念的設(shè)計(jì)、模型建立、性能分析、運(yùn)動分析、加工刀路生成等整個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，實(shí)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(jì)行業(yè)——需要進(jìn)行實(shí)體建模、裝配或者不需要實(shí)體建模的。特別對于實(shí)際工藝流程的鈑金、塑料模具、管道、線纜、焊接件設(shè)計(jì)，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(xiàng)功能都是通過各自的應(yīng)用模塊來實(shí)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(jì)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(jì)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(jì)模型；支持裝配過程中的“上下文設(shè)計(jì)”方法，從而在裝配模塊中可以改變組件的設(shè)計(jì)模型。3. 零件建模零件建模模塊用于產(chǎn)品部件的三維實(shí)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(yùn)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(shí)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(shí)，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(gè)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(xì)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(jìn)行一般的二軸、二軸半銑削，也可進(jìn)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(jī)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(jī)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(yùn)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(jìn)行受力、受熱后的變形分析，是一個(gè)使用簡單且功能強(qiáng)大的有限元分析工具，可以建立有限元模型、對模型進(jìn)行分析和對分析后的結(jié)果進(jìn)行處理。l 運(yùn)動分析模塊用于對簡化的產(chǎn)品模型進(jìn)行運(yùn)動分析，提供靈活及全面的建模能力。利用該模塊可以進(jìn)行機(jī)構(gòu)連接設(shè)計(jì)和機(jī)構(gòu)綜合；可以建立產(chǎn)品的仿真；可以設(shè)計(jì)出包含任意關(guān)鍵節(jié)數(shù)的空間機(jī)構(gòu)，完成機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析，以多種形式表達(dá)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(jìn)行流動分析?？梢詫Σ考Ｐ蜆?gòu)造一個(gè)有限元網(wǎng)格，從而描述模具和塑料的情況。通過反復(fù)進(jìn)行這一分析，可以確定出最合適的注塑條件，實(shí)現(xiàn)安全且無損的模擬。并且可以計(jì)算出注塑過程中的材料消耗。7. 鈑金設(shè)計(jì)通過鈑金設(shè)計(jì)模塊可以設(shè)計(jì)鈑金件的真實(shí)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(jìn)入U(xiǎn)G NX 5歡迎界面，等待軟件初始化，然后進(jìn)入U(xiǎn)G 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(shí)施每個(gè)動作之后，系統(tǒng)都會在提示欄中顯示如何進(jìn)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(gè)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(shí)進(jìn)行參數(shù)輸入或選項(xiàng)設(shè)置的窗口。對話框中的元素包含有選項(xiàng)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(jìn)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(jī)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(jī)床本身自動化程度較高，控制方式不同，設(shè)備費(fèi)用也高，使數(shù)控加工工藝相應(yīng)形成了以下幾個(gè)特點(diǎn)：1．工藝的內(nèi)容十分具體在用通用機(jī)床加工時(shí)，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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣自行考慮而決定的，一般無須工藝人員在設(shè)計(jì)工藝規(guī)程時(shí)進(jìn)行過多的規(guī)定。而在數(shù)控加工時(shí)，上述這些具體工藝問題，不僅僅成為數(shù)控工藝設(shè)計(jì)時(shí)必須認(rèn)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(shí)調(diào)整來處理的許多具體工藝問題和細(xì)節(jié)，在數(shù)控加工時(shí)就轉(zhuǎn)變?yōu)榫幊倘藛T必須事先設(shè)計(jì)和安排的內(nèi)容。2．工藝的設(shè)計(jì)非常嚴(yán)密數(shù)控機(jī)床雖然自動化程度較高，但自適性差。它不能像通用機(jī)床在加工時(shí)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(shí)進(jìn)行人為調(diào)整。即使現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床在自適應(yīng)調(diào)整方面作出了不少努力與改進(jìn)，但自由度也不大。比如說，數(shù)控機(jī)床在做鏜盲孔加工時(shí)，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(jì)中必須注意加工過程中的每一個(gè)細(xì)節(jié)。同時(shí)，在對圖形進(jìn)行數(shù)學(xué)處理、計(jì)算和編程時(shí)，都要力求準(zhǔn)確無誤，以使數(shù)控加工順利進(jìn)行。在實(shí)際工作中，由于一個(gè)小數(shù)點(diǎn)或一個(gè)逗號的差錯(cuò)就可能釀成重大機(jī)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(diǎn)，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(jià)格昂貴，操作技術(shù)要求高等特點(diǎn)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(diǎn)，又能達(dá)到較好的經(jīng)濟(jì)效益，在選擇加工方法和對象時(shí)要特別慎重，甚至有時(shí)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(jìn)行數(shù)控加工的工藝性分析時(shí)，編程人員應(yīng)根據(jù)所掌握的數(shù)控加工基本特點(diǎn)及所用數(shù)控機(jī)床的功能和實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，力求把這一前期準(zhǔn)備工作做得更仔細(xì)、更扎實(shí)一些，以便為下面要進(jìn)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(shí)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(jì)算與編程時(shí)粗心大意。因此在進(jìn)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(jì)內(nèi)容工藝設(shè)計(jì)是對工件進(jìn)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(jì)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(cuò)誤。工藝設(shè)計(jì)不好，往往要成倍增加工作量，有時(shí)甚至要推倒重來。可以說，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(jì)做好，不要先急于考慮編程。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的經(jīng)驗(yàn)，數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)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(jì)。（4）數(shù)控加工工序設(shè)計(jì)。（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(jìn)行數(shù)控加工和產(chǎn)品驗(yàn)收的依據(jù)，也是需要操