【正文】 即 CSG Constructive Solid Geometry 和 Brep Boundary representation 。 有關(guān)圖形的基 標(biāo) 準(zhǔn)化是從 20 世紀(jì) 70 年代末期開(kāi)始的。到了 90 年代，豐田汽車(chē)公司等強(qiáng)烈提出了“單一數(shù)據(jù)庫(kù)化”，并倡導(dǎo)“ CAD/CAE/CAM/CAT 的一體化”。 CAD/CAM 技術(shù)是先進(jìn)的制造技術(shù)之一，是集成制造、敏捷制造、智能制造等先進(jìn)理念和模式的基礎(chǔ)制造技術(shù)。多場(chǎng)所的協(xié)同 CAD/CAM 通常按以下形式工作：兩個(gè)以上地理位置分散的 CAD/CAM 設(shè)計(jì)者，能夠協(xié)同和交互進(jìn)行三 維 CAD 幾何造型和編輯。從而消除了阻礙跨國(guó)企業(yè)運(yùn)行的地理障礙。 常見(jiàn) CAD/CAM 軟件 常見(jiàn)的 CAD/CAM 軟件有： UnigraphicsNX， PROENGINEER， Cimatron 系統(tǒng)，MasterCAM， Solidworks。 2 Pro/Engineer 系統(tǒng)是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司 簡(jiǎn)稱(chēng) PTC 的產(chǎn)品。整個(gè)系統(tǒng)建立在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)上，具有完整而統(tǒng)一的模型。 CAM 功能操作簡(jiǎn)便、易學(xué)、實(shí)用，高校及技工學(xué)校 CACAM教學(xué)使用較多，作為 CADCAM 教學(xué)，是最合適的一個(gè)軟件。該軟件可以應(yīng)用于以規(guī)則幾何形體為主的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)及生產(chǎn)準(zhǔn)備工作中，而且價(jià)位適中。 UG 功能及特點(diǎn) UG 功能 Unigraphics NX 是 UGS 公司的軟件，功能增多，性能比原先明顯提高。 Unigraphics NX 的 CAM 模塊相比其他 CAM 軟件，加工模式、進(jìn)給方法、刀具種類(lèi)、壓板的避讓等設(shè)定的選項(xiàng)更多、更豐富， 所以功能更強(qiáng)。而 Unigraphics NX 版本能重新恢復(fù)特征，經(jīng)過(guò)格式轉(zhuǎn)換的模型同樣可以修改。 UG 的特點(diǎn) 利用 UG，我們可以完成產(chǎn)品從概念設(shè)計(jì)、模型建立、模型性能分析與運(yùn)動(dòng)分析、加工路徑生成等整個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)真正意義上的無(wú)圖紙化生產(chǎn)。從裝配出發(fā)，通過(guò)應(yīng)用主模型方法、自頂向下的設(shè)計(jì)方法和上下文設(shè)計(jì)，可以從 產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)入手，漸漸詳細(xì)設(shè)計(jì)出每一個(gè)零件。 通過(guò)裝配建模和部件間的鏈接技術(shù)，可以利用各零件之間的相互參照，實(shí)現(xiàn)不同模型文件之間的相關(guān)性。不同的設(shè)計(jì)人員和工程師都可以雜一同一時(shí)間對(duì)產(chǎn)品范圍內(nèi)的不同零件、不同組件和不同子裝配進(jìn)行工作。 同時(shí)，還提供了知識(shí)融合工具 Knowledge Fusion ,提供知識(shí)驅(qū)動(dòng)自動(dòng)化的機(jī)制。 UG 還提供了豐富的數(shù)據(jù)交換手段，支持多種通用和流行的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，使用戶可利用多種系統(tǒng)來(lái)設(shè)計(jì)產(chǎn)品。 UG NX3 除了以上模塊外，還有鈑金、 UG/Open 二次開(kāi)發(fā)、管路、以及布線模塊。 2 特征建模 Feature Modeling 。制圖模塊用于創(chuàng)建工程圖紙，提供了自動(dòng)視圖布置、剖視圖、各向視圖、局部放大圖、局部剖視圖、自動(dòng)、手動(dòng)尺寸標(biāo)注、形位公差、粗糙度符合標(biāo)注、支持 GB、標(biāo)準(zhǔn)漢字輸入、視圖手工編輯、裝配圖剖視、爆炸圖以及明細(xì)表自動(dòng)生成等工具。 5 后置處理 Graphics postprocessor 。主要包括機(jī)床坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)變換、非線形運(yùn)動(dòng)誤差校驗(yàn)、進(jìn)給速度校 驗(yàn)、數(shù)控程序變換及數(shù)控程序輸出等方面的內(nèi)容。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所要設(shè)計(jì)和加工的是充電器模型，使用到的模塊有：實(shí)體建模、特征建模、制圖、平面銑削、后置處理等 。把充電器樣品分成五部分測(cè)繪： 左視圖的樣品輪廓，圖 。 圖 左視圖測(cè)繪其中各點(diǎn)尺寸為： 1 ， 0） 2 40，） 3 34， 26） 4 ， ） 5 40， 0） 6 22,， 7 ， 8 ， 9 ， 10 , 11 , 12 , 13 , C1 19， 0 C2 ， C3 34，20 C4 , 圖 弧邊輪廓測(cè)繪 圖 俯視圖的方形孔尺寸 圖 前視圖圖案輪廓 圖 后 視圖孔的位置由于不是精確采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)，需要運(yùn)用 UG軟件對(duì)充電器三維造型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。新建一個(gè)文件，輸入的文件名 cdq，選擇菜單命令 [應(yīng)用 ]/[建 模 ]，如圖 ，進(jìn)入建模界面，如圖 所示。 圖 第層 4. 關(guān)閉第二層，第三組曲線各點(diǎn)尺寸為： 10 , 11 , 12 , 13 , C4 , ，保存在第三層，圖 所示。確定后，結(jié)果如圖 所示。 圖 拉伸 圖 4. 打開(kāi)第 3 層選擇如圖 所示直線 P4 與其連接的圖素會(huì)被選上 ，拉伸 P4，拉伸距離為起始 50mm，結(jié)束 50mm。拉伸P5，拉伸距離為起始 26mm，結(jié)束 26mm。選擇基準(zhǔn)平面，在曲面前創(chuàng)建一個(gè)面，圖 。 圖 選擇基準(zhǔn)平面 圖 凸墊曲線 圖 凸墊曲面 2. 創(chuàng)建凹孔。選擇，做布爾差運(yùn)算，就可 在曲面上留下兩個(gè)凹進(jìn)去的圓孔，圖 。選擇所示實(shí)體邊 P1 P19，在彈出的實(shí)體圓角參數(shù)設(shè)定對(duì)話框中，輸入倒圓角半徑為 。最后倒圓角得到圖 。雙擊這個(gè)平面進(jìn)入草圖。 各點(diǎn)坐標(biāo)為： a 17,28,39 b 10,28,39 c 17,25,41 d 10,25,41 e 10,28,39 f 17,28,39 g 10,25,41 h 17,25,41 。 .7 平移坐標(biāo)軸 為了方便加工，需把坐標(biāo)軸抬到實(shí)體造型上方。 通過(guò)選擇菜單命令 [分析 ]/[形狀 ]/[面 ]/[反射 ]，如圖 ，出現(xiàn)“面分析―反射”的對(duì)話框，圖 ，選擇黑白線進(jìn)行面分析，由圖 可以看出，線條過(guò)渡流暢，說(shuō)明曲面是光順的，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。制圖模塊提供了繪制工程圖、管理工程以及與技術(shù)相關(guān)的技術(shù)圖的整個(gè)過(guò)程和相關(guān)工 具，因?yàn)閺?UG 的主界面進(jìn)入制圖模塊的這個(gè)過(guò)程是基于已創(chuàng)建的三維實(shí)體模型的。 3 以主視圖為主，分別再選擇前視圖，后視圖，左視圖。 工藝分析 在 CAM 部分必須先考慮到加工方式，刀具及切削用量，切削路徑等工藝的選擇。粗加工要求快速地切除零件的大部分余量，留給精加工一個(gè)比較均勻的余量，為精加工做好準(zhǔn)備。本課題 采用的來(lái)回銑削，經(jīng) CAM 路徑模擬，這種方法路徑較短，若采用一個(gè)方向切削，則每次切削完一行都要抬刀進(jìn)入下一行切削，這樣路徑肯定很長(zhǎng)，不可取。 曲面精銑時(shí)，使用平頭刀和球頭刀進(jìn)給路徑相同，但使用平 頭刀和球頭刀效果是不同的，凹槽內(nèi)壁用球頭刀的效果比較好，而底面平面的銑削用平頭刀效果比較好。 b. 查表修正法 確定切削用量時(shí)根據(jù)零 件材料、刀具材料從手冊(cè)中查出切削速度和每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，以此計(jì)算出主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度，再結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)修正。精加工 mm/齒 /2 。 在模擬刀具路徑時(shí)，需要使用毛坯來(lái) 觀察零件的成形過(guò)程。這個(gè)平面的長(zhǎng)寬都為 90mm，如圖 所示。系統(tǒng)彈出如圖 所示的創(chuàng)建程序?qū)υ捒颉ＤJ(rèn)的刀 具為 MILL。 圖 刀具 圖 刀具 3 創(chuàng)建幾何體 創(chuàng)建幾何體在零件上定義要加工的幾何對(duì)象和指定零件在機(jī)床上的加工方位，包括定義加工坐標(biāo)系、工件、邊界和切削區(qū)域等。 本課題粗加工創(chuàng)建方法中，父本組應(yīng)為 MILL_ROUGH，圖 ，確定后會(huì)出現(xiàn)圖 所示的對(duì)話框，部件余量取 ，其它默認(rèn)。 圖 圖 加工方法確定后彈出CAVITY_MILL 對(duì)話框，圖 。 選擇仿真驗(yàn)證功能，會(huì)跳出一個(gè)可視化刀軌軌跡的對(duì)話框，圖 ，干涉檢查前打鉤選中，這樣模擬完后如果有干涉存在的時(shí)候，會(huì)自動(dòng)提醒。確定后操作導(dǎo)航器中， PROGRAM 下會(huì)出現(xiàn)如圖 所示的程序。$PATH /_N_MPF_DIR N0030 T1 D1 N0040 G54 G64 G0 G90 Z10 S3000 M03 N0050 Z2. N0060 G1 F600 ?? N0240 N0250 N0260 G00 Z50 M30 % 圖 CLSF 格式選項(xiàng) 圖 后處理 3. 精加工 部分 1 創(chuàng)建程序組。 圖 創(chuàng)建程序?qū)υ捒?2 創(chuàng)建刀具組。改變（ D）直徑與（ R1）下半徑的參數(shù)。 4 創(chuàng)建方法。確定后，出現(xiàn) COUTOUR_AREA對(duì)話框，如圖 所示。確定后操作導(dǎo)航器中， PROGRAM1 下會(huì)出現(xiàn)如圖 所示的程序。 圖 動(dòng)態(tài)效果 8 后置處理 先點(diǎn)工具欄中“輸出 CLSF”按鈕，部分程序如下： TOOL PATH/CONTOUR_AREA,TOOL,MILL_2 TLDATA/MILL, MSYS/,0, $$ centerline data PAINT/PATH PAINT/SPEED,10 ?? GOTO/, PAINT/SPEED,10 PAINT/TOOL,NOMORE ENDOFPATH 2 再點(diǎn)“后處理”按鈕 ,部分精加工程序如下： %_N_13_MPF 。 圖 外圍曲線選擇 圖 曲線投影草圖完成后，隱藏充電器三維造型，底面上就會(huì)清晰的呈現(xiàn)出剛才投影的曲線，如圖。 插入操作，彈 出創(chuàng)建操作的對(duì)話框，如圖 所示。 選擇生成刀具路徑，如圖 所示。$PATH /_N_MPF_DIR N0030 T1 D1 N0035 M3 S5500 N0040 G1 G90 G54 F550 ?? N80410 G1 N0420 G2 X29. N0430 G1 N0440 G0 Z50 N0460 M30 % 充電器模型的數(shù)控加工 前幾章敘述了運(yùn)用 UG 軟件的 CAD/CAM 功能對(duì)充電器模型進(jìn)行設(shè)計(jì)和虛擬制造的過(guò)程，本章主要介紹了使用數(shù)控機(jī)床加工的操作方法。具體要求為： ① 數(shù)控機(jī)床的主要規(guī)格尺寸應(yīng)與加工零件的外廓尺寸相適應(yīng)，即小零件應(yīng)選小機(jī)床，大零件應(yīng)選大機(jī)床，做到設(shè)備合理選用。 ④ 數(shù)控機(jī)床選擇還應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況。下面介紹數(shù)控面板： 1 機(jī)床控制面板介紹，圖 圖 機(jī)床控制面板 :增量選擇 ：點(diǎn)動(dòng) ：參考點(diǎn) :自動(dòng)方式 ： 單段 ：手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入 :主軸正轉(zhuǎn) ：主軸停 ：主軸反轉(zhuǎn) ：快速運(yùn)行疊加 ：復(fù)位 ：數(shù)控停止 ：數(shù)控啟動(dòng) 主軸速度修調(diào) 進(jìn)給速度修調(diào) 2 數(shù)控控制面板，如圖 圖 控制面板：加工操作區(qū)域鍵 ： 程序操作區(qū)域鍵 ：參數(shù)操作區(qū)域鍵 ：程序管理操作區(qū)域鍵 ：報(bào)警 /系統(tǒng)操作區(qū)域 ：未使用 數(shù)控加工的工序設(shè)計(jì) 工序設(shè)計(jì)時(shí)，所用機(jī)床不同，工序設(shè)計(jì)的要求也不一樣。 夾緊裝置的選擇 加 工過(guò)程中，為保證工件定位時(shí)確定的正確位置，防止工件在切削力、離心力、慣性力、重力等作用下產(chǎn)生位移和振動(dòng)，須將工件夾緊。既要保證工件在加工過(guò)程中其位置穩(wěn)定不變、震動(dòng)小，又要使工件不產(chǎn)生較大的夾緊變形。 刀 具的選擇 刀具材料的種類(lèi) 目前最常用的刀具材料有高速鋼和硬質(zhì)合金。 ② 精度高 為適應(yīng)數(shù)控加工的高精 度和自動(dòng)換刀等要求，刀具必須具有較高的精度。 本課題在加工中選用的是高速鋼材料立銑刀。本課題的切削用量選擇在虛擬制造中已討論。系統(tǒng)啟動(dòng)以后進(jìn)入“加工”操作區(qū) JOG 運(yùn)行方式?；赝陞⒖键c(diǎn)的界面如圖 。由于程序非常長(zhǎng)，系統(tǒng)的內(nèi)存有限，無(wú)法裝載程序用 CNC 來(lái)加工。 1 操作順序 前提：控制系統(tǒng)處于復(fù)位狀態(tài)。此時(shí)程序被傳送到緩沖存儲(chǔ)器，并被自動(dòng)選擇且顯示在程序選擇欄中。 4. 最后加工出實(shí)體。相關(guān)工作總結(jié)如下： 1. 主要工作及結(jié)論 1 對(duì)充電器的模型測(cè)繪，我學(xué)到了測(cè)繪的方法，一種是逆向工程技術(shù)，另一種是通過(guò)手工測(cè)繪。 4 用 UG 軟件完成充電器模型的虛擬制造，通過(guò)反復(fù)選擇，確定了最佳刀具路徑，并生成數(shù)控加工程序。 2 由于采用的手工測(cè)繪，取樣點(diǎn)的誤差較大，影響了設(shè)計(jì)精度。 感想 參加這個(gè)項(xiàng)目拓寬了我的知識(shí)面，拓展了視野和思維。 致 謝 感謝參考文獻(xiàn) Lee R S ,Chuang L C ,丫 u T T ,Wu M T. Development of an as2 sessment system for sheet metal forming[ C] . Proceedings of the International Confierence on Precision Engineering , Singapore , 1995 :515518. 附錄：程序 1. 部分精加工程序： %_N_12_MPF