【文章內(nèi)容簡介】 AM/CAE 系統(tǒng)提供了一個(gè)基于過程的產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)境，使產(chǎn)品開發(fā)從設(shè)計(jì)到加工真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無縫集成，從而優(yōu)化了企業(yè)的產(chǎn) 品設(shè)計(jì)與制造。 UG 面向過程驅(qū)動的技術(shù)是虛擬產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，再面向驅(qū)動技術(shù)的環(huán)境中，用戶的全部產(chǎn)品以及精確的數(shù)據(jù)模型能夠在產(chǎn)品開發(fā)過程的各個(gè)環(huán)節(jié)保持相關(guān)，從而有效的實(shí)現(xiàn)了并行工程。 UG 軟件不僅具有強(qiáng)大的實(shí)體造型、曲面造型、虛擬裝配和生產(chǎn)工程圖等設(shè)計(jì)功能；而且，在設(shè)計(jì)過程中可進(jìn)行有限元分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析、動力學(xué)分析和仿真模擬，提高設(shè)計(jì)的可靠性；同時(shí)，可用建立的三維模型直接生成數(shù)控代碼，用于產(chǎn)品的加工，其后處理程序支持多種類型數(shù)控機(jī)床。另外它所提供的二次開發(fā)語言 UG/open GRIP、 UG/open APE,簡單易學(xué)，實(shí)現(xiàn)功能多，便于用戶開發(fā)專用 CAD 系統(tǒng)。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院綜合課程設(shè)計(jì) 論文 12 分析零件 圖 21 零件的 CAD 圖 通過圖形分析可知： （ 1）零件涉及曲面、鉆孔等造型方法，最大直徑為 164mm，最大高度為，有直徑為 30mm的中心孔，凸臺，型腔，球面 SR96mm等。 （ 2）零件可以通過建立草圖、拉伸、修剪體、鏡像、掃掠等常用命令進(jìn)行造型。 （ 3）為了保證加工精度，所以在三軸數(shù)控銑床上分六次次裝夾完成。 （ 4）該零件包括曲面、孔、型腔等結(jié)構(gòu)，形狀比較復(fù)雜，但 是工序相對容易，表面質(zhì)量和精度要求不高，所以綜合考慮，工序安排比較關(guān)鍵。 （ 5）為了保證加工精度和表面質(zhì)量，分析采用六次定位裝夾加工完成，按照先主后次、先近后遠(yuǎn)、先里后外、先粗加工后精加工的原則依次劃分工序加工。 零件特征生成的基本步驟： （ 1）在建模過程中，根據(jù)零件的總體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，零件的總體構(gòu)造可以分為三部分。頂面和底面的法蘭盤，中間的主體部分。 （ 2）零件建模的第一步，生成尺寸為 9090 的長方體，對短邊進(jìn)行倒圓角處理。 （ 3）然后在長方體的端面繪 制法蘭盤的草圖，基本尺寸參照 CAD 圖紙，完成后拉伸，拉伸長度為 9mm。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院綜合課程設(shè)計(jì) 論文 13 （ 4）在長方體的中間定義一個(gè)基準(zhǔn)平面，以基準(zhǔn)平面為鏡像，鏡像拉伸后的法蘭盤特征。至此，零件三維造型的大體特征已生成完畢。 （ 5）在頂面上繪制 7979mm 的正方形，利用拉伸和求差功能完成型腔的特征生成。 （ 6）在底面上里有回轉(zhuǎn)繪制半徑為 96mm 的圓，與體求差的方法，完成球面的特征生成。 （ 7）根據(jù) CAD 圖的尺寸完成加強(qiáng)筋，球面環(huán)形槽及凸臺的特征生成。 （ 8）最后，使用打孔完成零件上各孔的特征生成。 零件的實(shí)體三維造型 使用 UG 軟件繪制的零件的實(shí)體三維造型，如圖 22 所示。 圖 22 模具零件實(shí)體 實(shí)體建模 （ 1）打開 UG NX5，打開“文件”選項(xiàng)，在彈出對話框中選擇“模型”，創(chuàng)建文件名為“ ”，點(diǎn)擊“確定”進(jìn)入建模界面。 （ 2）在【特征】工具中單擊【拉伸】按鈕，程序?qū)棾觥纠臁繉υ捒?，如圖 23 所示，在【截面】卷展欄中單擊【草繪】按鈕進(jìn)入草繪截面，繪制 90 90 正方形，點(diǎn)擊【完成草圖】按鈕，如圖 24 所示，然后在【限制】卷展欄中輸入拉伸參數(shù)為 ，如圖 25 所示，單擊【確定】完成拉伸特征創(chuàng)建。 圖 23 拉伸特征生成界面 圖 24 長方形草圖繪制 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院綜合課程設(shè)計(jì) 論文 14 圖 25 長方體 圖 26 圓倒角 （ 3）在【特征操作】工具條中單擊【邊導(dǎo)圓】圖標(biāo)，程序?qū)棾觥具叺菇恰繉υ捒颍趯υ捒蛑性O(shè)置 Radius 為 10mm，然后選擇實(shí)體的邊，如圖 26 所示，最后點(diǎn)擊【確定】完成邊倒圓操作。 （ 4）在【特征】工具中單擊【 拉伸】圖標(biāo)，程序?qū)棾觥纠臁繉υ捒颍凇窘孛妗烤碚箼谥袉螕簟静堇L】按鈕進(jìn)入草繪截面，繪制如下草圖如圖 27 所示，點(diǎn)擊【完成草圖】確認(rèn)草圖，選擇拉伸方向，輸入拉伸距離為 9mm，如圖28 所示。 圖 27 草圖繪制及尺寸 圖 28 拉伸圖 （ 5）單擊【基準(zhǔn)平面】圖標(biāo)，創(chuàng)建基準(zhǔn)平面，如圖 29 所示。 （ 6）單擊【鏡像體】圖標(biāo)，鏡像（ 4）中生成的特征，鏡像平面選擇（ 5）中所創(chuàng)建的平面，如圖 210 所示。 圖 29 創(chuàng)建基準(zhǔn)平面 圖 210 鏡像特征 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院綜合課程設(shè)計(jì) 論文 15 （ 7）單擊【求和】圖標(biāo)，分別選中上述所生成的三部分特征，將其進(jìn)行求和處理，如圖 211 所示。 圖 211 特征求和 （ 8）單擊【草繪】圖標(biāo)，繪制直徑為 46mm 的圓，如圖 213 所示。單擊【拉伸】圖標(biāo)，選中草繪中的圓，進(jìn)行拉伸處理，并求差，如圖 214 所示。同樣方法制作底面上，直徑為 49mm的孔。 圖 212 孔特征生成界面 圖 213 繪制圓 圖 214 孔的拉伸 圖 215 孔的特征生成 （ 9）創(chuàng)建型腔操作，首先利用【拉伸】的求差功能，繪制行尺寸為 79 79西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院綜合課程設(shè)計(jì) 論文 16 的長方體，如圖 216 所示，進(jìn)行【求差】處理，然后進(jìn)行【倒圓角】操作半徑為 6mm，最后創(chuàng)建直徑為 84mm，長為 的圓柱并【求差】，在圓柱的底面創(chuàng)建直徑為 80mm長為 【求差】，如圖 217 所示。 圖 216 長方體求差特征 圖 217 型腔的特征生成 （ 10）球面的特征生成，在零件中心生成新的【基準(zhǔn)面】，在新生成的基準(zhǔn)面上繪制如圖 218 所示直徑為 192mm的圓，完成草圖。在特征中。單擊【回轉(zhuǎn)】圖標(biāo)，選著繪制的圓選擇【求差】，完成球面特征生成，如圖 219 所示。 圖 218 圓的尺寸 圖 219 回轉(zhuǎn)的操作 （ 11）環(huán)形槽的特征生成，使用【拉伸】并【求差】操作，完成直徑為 74mm的環(huán)形槽創(chuàng)建，如圖 220 所示。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院綜合課程設(shè)計(jì) 論文 17 圖 220 環(huán)形槽的特征生成 （ 12）加強(qiáng)筋及凸臺的特征生成及尺寸，使用【拉伸】【求和】【求差】操作完成，如圖 22 222 所示。 圖 221 加強(qiáng)筋的特征生成 圖 222 凸臺的特征生成 （ 13）中心孔的特征生成及尺寸，使用【拉伸】【求差】操作完成，如圖 223所示。 （ 14）最后進(jìn)行各個(gè)直角的倒圓角處理，如圖 224 所示。 圖 223 中心孔的特征生成 圖 224 倒圓角的處理 （ 15）將輔助 線、基準(zhǔn)平面和草圖等其它顯示【隱藏】，完成零件三維造型的建立。如圖 225 所示。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院綜合課程設(shè)計(jì) 論文 18 圖 225 零件的三維造型 小結(jié) 通過對調(diào)整架的三維造型，我重新學(xué)習(xí)了對零件結(jié)構(gòu)分析的認(rèn)知，加深了對UG 軟件進(jìn)行零件三維建模的操作。雖然曾系統(tǒng)學(xué)習(xí)過該軟件，但是并沒有實(shí)際的完成過完成的零件建模過程。所以在建模過程中，也會遇到各種問題，最后都通過積極的查閱資料，與同學(xué)討論，向老師虛心求教的方法，保質(zhì)保量的完成了零件的建模。 通過此次三維建模，我也發(fā)現(xiàn)了許多自己在 UG 軟件使用方面的不足，例如，在軟件操作上的不規(guī) 范，軟件操作也還不夠熟練。自己也會在今后的學(xué)習(xí)和工作中繼續(xù)加強(qiáng)學(xué)習(xí)，能夠更好的完成各項(xiàng)任務(wù)。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院綜合課程設(shè)計(jì) 論文 19 第三章 零件的數(shù)控仿真加工 零件分析 如圖 31 所示，為一個(gè)模具零件實(shí)體模型，材料為 45鋼，毛坯為13513555mm毛坯料。包括法蘭盤上下兩面相同，頂表面有型腔，底表面有球面，側(cè)面也有腔體構(gòu)造，并且有加強(qiáng)筋。頂面與底面都有孔，在型腔里有螺紋孔，沉頭孔。 圖 31 模具零件實(shí)體模型 零件加工的各參數(shù)分析確定 合理選擇切削用量的原則是：粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)率為主 ，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本；半精加工和精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說明書、切削用量手冊，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。具體要考慮以下幾個(gè)因素： 切削深度 ap。在機(jī)床、工件和刀具剛度允許的情況下， ap 就等于加工余量，這是提高生產(chǎn)率的一個(gè)有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應(yīng)留一定的余量進(jìn)行精加工。數(shù)控機(jī)床的精加工余量可略小于普通機(jī)床。 切削寬度 L。一般 L 與刀具直徑 d 成正比，與切削深度成反比。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的加工過程中，一般 L 的取值范圍為： L=(～ )d。 切削速度 V。提高 V 也是提高生產(chǎn)率的一個(gè)措施，但 v 與刀具耐用度的關(guān)系比較密切。隨著 v 的增大，刀具耐用度急劇下降，故 v 的選擇主要取決于刀具西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院綜合課程設(shè)計(jì) 論文 20 耐用度。主軸轉(zhuǎn)速 n(r/min)。主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度 v 來選定。計(jì)算公式為：V=pnd/1000。數(shù)控機(jī)床的控制面板上一般備有主軸轉(zhuǎn)速修調(diào) (倍率 )開關(guān)，可在加工過程中對主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行整倍數(shù)調(diào)整。 主要根據(jù)允許的切削速度 Vc(m/min)選?。?n= DVc?1000 其中 Vc切削速度，D工件或刀具的直 徑（ mm） 根據(jù)切削原理可知，切削速度的高低主要取決于被加工零件的精度、材料、刀具的材料和刀具耐用度等因素。 綜合以上的分析特征來確定零件的加工順序、道具規(guī)格和必要的參數(shù)。 加工工藝分析 （ 1）整體分析。型腔和球面的加工都相對簡單，而且零件較為規(guī)整，零件材料為 45鋼，以平整立方體為毛坯。 （ 2）加工方法分析： 45 鋼，較難加工，切削層厚度應(yīng)該小些，在此次加工中，切削層定位 ，進(jìn)給速度也該低些； ，所以采用硬質(zhì)合金刀具加工。先進(jìn)行粗加 工，選擇型腔銑削進(jìn)行分層加工，采用直徑為 16 mm 的立銑刀，每層加工深度為 0． 3 mm；其次半精加工；最后進(jìn)行精加工，將曲面和底面分開加工，精加工曲面時(shí)采用等高輪廓銑，精加工底面時(shí)采用平面銑。 此零件為一個(gè)規(guī)則體類零件。 （ 1）在加工時(shí)，先外形輪廓，然后底面的球面部分，頂面的型腔，最后加工側(cè)面的部分。 （ 2）在加工過程中需要六次裝夾，故在編程時(shí)需要建立六個(gè)坐標(biāo)系。如果將坐標(biāo)原點(diǎn)分別置于零件的頂面，則會因?yàn)槊鞲叨瘸叽绮灰恢拢瑢?dǎo)致基準(zhǔn)臺高度尺寸不準(zhǔn)確。只要毛坯高度大于零件 的高度，多余材料會 在加工過程中被自動切除。 設(shè)置加工環(huán)境 打開零件圖，單擊開始圖標(biāo)，選擇【加工】選項(xiàng)，如圖 32 設(shè)置加工環(huán)境。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院綜合課程設(shè)計(jì) 論文 21 圖 32 設(shè)置加工環(huán)境 創(chuàng)建面的加工工序 定義新的加工坐標(biāo)系、安全平面和工件 （ 1）單擊【幾何視圖】圖標(biāo)，操作導(dǎo)航器顯示幾何視圖。 （ 2）單擊【創(chuàng)建幾何體】圖標(biāo)，彈出相應(yīng)的對話框，如圖 33 設(shè)置，【確定】后彈出“ MCS”對話框，如圖 34 所示。 圖 33 創(chuàng)建幾何體 圖 34 MCS 設(shè)置 （ 3）單擊【自動判斷】按鈕選擇基準(zhǔn)面，加工坐標(biāo)系會自動定位到此面中心。 （ 4）設(shè)置安全設(shè)置選項(xiàng)為【平面】，單擊 按鈕，設(shè)置偏置值為 30，并確定返回。 （ 5） MCS 最后生成的如圖 35 所示。同樣方式設(shè)置其他加工坐標(biāo)系。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院綜合課程設(shè)計(jì) 論文 22 圖 35 MCS 側(cè)面與底面加工坐標(biāo)系的生成 圖 35 MCS 頂面加工坐標(biāo)系的生成 （ 6）雙擊【 workpiece】，彈出工件對話框，如圖 36 所示，選擇工件為制定部件。單擊【制定毛坯】圖標(biāo)，彈出相應(yīng)對話框，如圖 37 設(shè)置。 圖 36 工件對話框 圖 37 定義毛坯幾何體 （ 7）最后的工件和毛坯的顯示，如圖 38 所示，單擊【確定】完成定義 。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院綜合課程設(shè)計(jì) 論文 23 圖 38 部件和毛坯