【正文】 1 登云科技職業(yè)學院 畢業(yè)設計（論文）說明書 設計（論文）題目 基于 UG NX 軟件的 CAD/CAM —— 典型零件的造型與數(shù)控模擬加工 系 機電工程系 專業(yè)班級 數(shù)控 111 姓 名 劉尊知 學 號 1102461125 指導教師 彭培培 2020 年 11 月 30 日 2 摘 要 使用 UG 軟件的建模模塊完成了零件的三維造型設計，根據(jù)給定零件圖的要求，制定出數(shù)控加工工藝方案，使用 UG 的加工模塊進行了數(shù)控模擬加工，并生成NC 代碼，用于數(shù)控機床加工。 關鍵詞： UG 三維造型 模擬加工 3 目 錄 第 1 章 緒論 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 4 CAD/CAM 與數(shù)字化設計制造 ………………………………………………………… 4 1 2 C A D / C A M 軟 件 介 紹 … … … … … … … … … … … … … … … … …… … … … … …… 5 UGNX 軟件的主要功能………………………………………………………………… 6 1． 4 本論文研究的主要內(nèi)容及意義…………………………………………………………… 7 第 2 章 基于 UG 的三維造型設計 … … … … … … … … … … 8 2 ． 1 幾 何 造 型 技 術 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 8 2 . 2 結(jié)構(gòu)形狀分析與造型思路………… … … … … … … … … … 10 2 ． 3 三 維 造 型 設 計 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 11 第 3 章 基于 UG 的的數(shù)控模擬加工 ……………………………………17 3 ． 1 C A M 自 動 編 程 的 一 般 步 驟 … ……… ……… ……… ……… ……… ……… …… 17 3 ． 2 工 藝 方 案 分 析 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 17 3 ． 3 創(chuàng) 建 毛 坯 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 18 3 ． 4 創(chuàng) 建 刀 具 、 方 法 和 幾 何 體 父 節(jié) 點 組 … … … … … … … … … … … … … … … … 18 3 ． 5 創(chuàng) 建 刀 具 軌 跡 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 19 3 ． 6 生 成 車 間 工 藝 文 件 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 24 3 ． 7 N C 程 序 的 輸 出 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 25 第 4 章 總結(jié) …………………………………………………35 參 考 文 獻 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 36 4 第 1 章 緒 論 1. 1CAD/CAM 與數(shù)字化設計制造 CAD/CAM（計算機輔助設計及制造）與 PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）構(gòu)成了一個現(xiàn)代制造型企業(yè)計算機應用的主干。對于制造行業(yè)，設計、制造水平和 產(chǎn)品的質(zhì)量、成本及生產(chǎn)周期息息相關。人工設計、單件生產(chǎn)這種傳統(tǒng)的設計與制造方式已無法適應工業(yè)發(fā)展的要求。采用 CAD/CAM 的技術已成為整個制造行業(yè)當前和將來技術發(fā)展的重點。 CAD 技術的首要任務是為產(chǎn)品設計和生產(chǎn)對象提供方便、高效的數(shù)字化表示和表現(xiàn)（ Digital Representation and Presentation）的工具。數(shù)字化表示是指用數(shù)字形式為計算機所創(chuàng)建的設計對象生成內(nèi)部描述，象二維圖、三維線框、曲面、實體和特征模型；而數(shù)字化表現(xiàn)是指在計算機屏幕上生成真實感圖形、創(chuàng)建虛擬現(xiàn)實環(huán)境進行漫游 、多通道人機交互、多媒體技術等。 CAD 的概念不僅僅是體現(xiàn)在輔助制圖（圖形實現(xiàn)）方面 ,它更主要地起到了設計助手的作用，幫助廣大工程技術人員從繁雜的查手冊、計算中解脫出來。極大地提高了設計效率和準確性，從而縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本，增強行業(yè)競爭能力。 CAM 與 CAD 密不可分，甚至比 CAD 應用得更為廣泛。幾乎每一個現(xiàn)代制造企業(yè)都離不開大量的數(shù)控設備。隨著對產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，要高效地制造高精度的產(chǎn)品， CAM 技術不可或缺。設計系統(tǒng)只有配合數(shù)控加工才能充分顯示其巨大的優(yōu)越性。另一方面，數(shù)控技 術只有依靠設計系統(tǒng)產(chǎn)生的模型才能發(fā)揮其效率。所以，在實際應用中，二者很自然地緊密結(jié)合起來，形成 CAD/CAM 系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)中設計和制造的各個階段可利用公共數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，即通過公共數(shù)據(jù)庫將設計和制造過程緊密地聯(lián)系為一個整體。數(shù)控自動編程系統(tǒng)利用設計的結(jié)果和產(chǎn)生的模型，形成數(shù)控加工機床所需的信息。 CAD/CAM 大大縮短了產(chǎn)品的制造周期，顯著地提高產(chǎn)品質(zhì)量，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益。 CAD/CAM 技術已經(jīng)是一個相當成熟的技術。波音 777 新一代大型客機以 4 年半的周期研制成功，采用的新結(jié)構(gòu)、新發(fā)動機、新的電傳操縱等 都是一步到位，立刻投入批量生產(chǎn)。飛機出廠后直接交付客戶使用，故障返修率幾乎為零。媒介宣傳中稱之為 無紙設計 ，而波音公司本身認為，這主要應歸功于 CAD/CAM 設計制造一體化。 5 1. 2CAD/CAM 軟件介紹 CAD/CAM 技術以計算機及周邊設備和系統(tǒng)軟件為基礎，它包括二維繪圖設計、三維幾何造型設計。是一種設計人員借助于計算審進行設計的方法。其特點是將人的創(chuàng)造能力和計算審的高速運算能力、巨大存儲能力和邏輯判斷能力有審地結(jié)合起來。 CAD /CAM 技術隨著 Inter/Intra 網(wǎng)絡和并行高性 能計算及事務處理的普及，使奢地、協(xié)同、虛擬設計及實時仿真技術在 CAD/CAE/CAM 中得到了廣泛應用。 CAD 技術的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀 ： 50 60 年代初 CAD 技術處於準備和醞釀時期，被動式的圖形處理是這階段 CAD 技術的特征。 60 年代 CAD 技術得到蓬勃發(fā)展并進入應用時期，這階段提出了計算機圖形學、交互技術、分層存儲符號的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等新思想，從而為 CAD 技術的進一步發(fā)展和應用打下了理論基礎。70 年代 CAD 技術進入廣泛使用時期， 1970 年美國 Applicon 公司首先推出了面向企業(yè)的 CAD 商品化系統(tǒng)。 80 年代 CAD 技術進入迅猛發(fā)展時期，這階段的技術特征是 CAD 技術從大中企業(yè)向小企業(yè)擴展；從發(fā)達國家向發(fā)展中國家擴展；從用於產(chǎn)品設計發(fā)展到用於工程設計和工藝設計。 90 年代以后 CAD 技術進入開放式、標準化、集成化和智能化的發(fā)展時期，這階段的 CAD 技術都具有良好的開放性，圖形接口、功能日趨標準化 。 CAD 體系結(jié)構(gòu)大體可分為基礎層、支撐層和應用層三個層次。基礎層由計算機及外圍設備和系統(tǒng)軟件組成。隨著網(wǎng)絡的廣泛使用，異地協(xié)同虛擬 CAD 環(huán)境將是 CAD 支撐層的主要發(fā)展趨勢。應用層針對不同應用領域的需求，有各自的 CAD 專用軟件來支援相 應的 CAD 工作。 CAM 技術的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀 ：CAM 中的核心技術是數(shù)控技術，編制零件加工程序是數(shù)控技術應用的重要環(huán)節(jié)，靠手工編程無法滿足復雜零件數(shù)控加工的需求， 50 年代初期，美國開始了數(shù)控自動編程技術 APT 語言的研究，形成了早期的 CAM 系統(tǒng)；如 20 世紀 60 年代開發(fā)的編程機及部分編程軟件 ∶ FANUC、 Siemens 編程機。目前， CAM 技術已經(jīng)成為 CAX（ CAD、CAE、 CAM 等）體系的重要組成部分，可以直接在 CAD 系統(tǒng)上建立起來的參數(shù)化、全相關的三維幾何模型（實體＋曲面）上進行加工編程，生成正確的加工軌跡。典型的 CAM 系統(tǒng)有 UG、 Pro/E、 Cimatron 、 MasterCAM 等。其特點是面向局部曲面的加工方式，表現(xiàn)為編程的難易程度與零件的復雜程度直接相關，而與產(chǎn)品的工藝特征、工藝復雜程度等沒有直接相關關系。 CAM 系統(tǒng)僅以 CAD 模型的局部幾何特征為目標對象的基本處理形式，已經(jīng)成為智能化、自動化水平進一步發(fā)展的制約因素。只有采用面向模型、面向工藝特征的 CAM 系統(tǒng)，才能夠突破 CAM 自動化、智能化的 現(xiàn)有水 平。 CAD 技 術的發(fā) 展趨勢 主要 體現(xiàn)在 以下幾 方面 ∶ 標 準化 CAD 軟件一般應集成在一個異構(gòu)的工作平臺 之上，只有依靠標準化技術才能解決 CAD 系統(tǒng)支持異構(gòu)跨平臺的環(huán)境問題。目前，除了 CAD 支撐軟件逐步實現(xiàn) ISO 標準和工業(yè)標準外，面向應用的標準零部件庫、標準化設計方法已成為CAD 系統(tǒng)中的必備內(nèi)容，且向合理化工程設計的應用方向發(fā)展。 智能化 設計是一個含有高度智能的人類創(chuàng)造性活動領域，智能 CAD 是 CAD發(fā)展的必然方向。從人類認識和思維的模型來看，現(xiàn)有的人工智能技術模擬人類的思維活動明顯不足。因此，智能 CAD 不僅是簡單地將現(xiàn)有的智能技術與 CAD 技術相結(jié)合，更重要的是深入研究人類設計的思維模型，最終用信 息技術來表達和模擬它，才會產(chǎn)生高效的 CAD 系統(tǒng)，為人工智能領域提供新的理論和方法。 CAD 的這 個 發(fā) 展 趨 勢 ， 將 對 信 息 科 學 的 發(fā) 展 產(chǎn) 生 深 刻 的 影 響 。 CAM 技 術 的 發(fā) 展 趨勢 CAM 技術的發(fā)展趨勢將體現(xiàn)在以下幾方面 ∶ 面向?qū)ο?、面向工藝特征的結(jié)構(gòu)體系 ； 傳統(tǒng) CAM 曲面為目標的體系結(jié)構(gòu)將被改變成面向整體模型（實 6 體）、面向工藝特征的結(jié)構(gòu)體系。系統(tǒng)將能夠按照工藝要求自動識別并提取所有的工藝特征及具有特定工藝特征的區(qū)域，使 CAD/ CAM 的集成化、自動化、智能化達到一個新的水平。 基于知識的智能化系統(tǒng) ； 未來的 CAM 系統(tǒng)不僅可繼承并智能化地判斷工藝特征，而且具有模型對比、殘余模型分析與判斷功能，使刀具路徑更優(yōu)化，效率更高。同時也具有對工件包括夾具的防過切、防碰撞功能，提高操作的安全性，更符合高速加工的工藝要求，并開放工藝相關聯(lián)的工藝庫、知識庫、材料庫和刀具庫，使工藝知識積累、學習、運用成為可能。 使相關性編程成為可能 尺寸相關、參數(shù)式設計等 CAD 領域的特性，有希望被引伸到 CAM 系統(tǒng)之中。目前，以 Delcam 公司的 PowerMILL 及 WorkNC 為代表，采用面向工藝特征的處理方式，系統(tǒng)以工藝特征提取的自動化來實現(xiàn) CAM 編程的自動化。當模型發(fā)生變化后，只要按原來的工藝路線重新計算，即實現(xiàn) CAM 的自動修改。由計算審自動進行工藝特征 ?工藝區(qū)域的重新判斷并全自動處理，使相關性編程成為可能。目前已有成熟的產(chǎn)品上市，并為北美、歐洲等發(fā)達國家的模具界所接受。由 于 CAM 系統(tǒng)專業(yè)化、智能化、自動化水平的提高，將導致機側(cè)編程方式的興起，將改變 CAM編程與加工人員及現(xiàn)場分離的現(xiàn)象。 提供更方便的工藝管理手段 ； CAM 的工藝管理是數(shù)控生產(chǎn)中至關重要的一環(huán)，未來 CAM 系統(tǒng)的工藝管理樹結(jié)構(gòu)，為工藝管理及即時修改提供了條件。較領先的 CAM 系統(tǒng)已經(jīng)具有 CAPP 開發(fā)環(huán)境或可編輯式工藝模板，可由有經(jīng)驗的工藝人員對產(chǎn)品進行工藝設計， CAM 系統(tǒng)可按工藝規(guī)程全自動批次處理。據(jù)報道，未來的 CAM 系統(tǒng)將能自動生成圖文并茂的工藝指導文件，并能以超文本格式進行網(wǎng)絡瀏覽。