【文章內(nèi)容簡介】 在刀具路徑生成之后，后置處理生成的加工程序立即被發(fā)送到產(chǎn)品銷售區(qū)域的加工廠用于加工。這種工作形式潛在的利益在于減少了市場導入時間，在合適的地點可生產(chǎn)恰當?shù)漠a(chǎn)品，并縮短了產(chǎn)品的裝運時間，提高了競爭力。從而消除了阻礙跨國企業(yè)運行的地理障礙。 (2) 快速無圖紙設計 /制造技術(shù)是指依靠數(shù)字化設計，并利用并行工作 技術(shù)，即快速地進行系統(tǒng)安排、詳細設計、分析計算、工藝規(guī)劃。該技術(shù)預先在計算機中進行虛擬制造，設計采用單一數(shù)據(jù)庫，以三維的方式設計全部零件，并通過虛擬制造提高可靠性，使各部門可以共享所有設計模型，能盡早獲得相關技術(shù)、工藝的反饋信息，使設計更快、更合理。 1994 年，美國波音飛機公司制造雙發(fā)動機運輸機，采用了無圖紙設計 /制造技術(shù)。 常見 C A D / C A M 軟件 常見的 CAD/CAM 軟件有： UnigraphicsNX， PRO/ENGINEER， Cimatron 系統(tǒng)， MasterCAM， Solidworks。 (1) Unigraphics NX 是 UGS 公司的軟件，功 能增多，性能比原先明顯提高。機械產(chǎn)品設計從上而下 (不同于以前的從零件圖開始然后裝配的從下而上的設計 )，也可從 裝配的約束關系開始，改變裝配圖中任一零件尺寸，所有關聯(lián)尺寸會自動作相應的修改。大大減少了設計修改中的失誤，思路更清晰，更符合機械產(chǎn)品的設計方法、習慣。 (2) Pro/Engineer系統(tǒng)是美國參數(shù)技術(shù)公司 (簡稱 PTC)的產(chǎn)品。 PTC公司倡導單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化、基于特征、全相關的設計概念。利用該概念開發(fā)出來的第三代機械 CAD/CAE/CAM產(chǎn)品 Pro/Engineer軟件能將設計至生產(chǎn)全過程集成到一起，讓所有的用戶能夠同時進行同一產(chǎn)品的設計制造工作，即實現(xiàn)所謂的并行工程。 Pro/Engineer系統(tǒng)用戶界面簡潔，概念清晰，符合工程人員的設計思想與習慣。整個系統(tǒng)建立在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫上，具有完整而統(tǒng)一的模型。 (3) Cimatron 系統(tǒng)是源于以色列為了設計噴氣式戰(zhàn)斗機所開發(fā)出來的軟件。它集成了設計、制圖、分析與制造，是一套結(jié)合機械設計與 NC 加工的 7 CAD/CAE/CAM 軟件。 (4) MasterCAM 是由美國 CNC Software 公司開發(fā)的，是國內(nèi)引 進最早，使用最多的 CAD/CAM 軟件。 CAM 功能操作簡便、易學、實用，高校及技工學校CAD/CAM 教學使用較多，作為 CAD/CAM 教學，是最合適的一個軟件。它包括2D 繪圖、 3D 模型設計、 NC 加工等，在使用線框造型方面具有代表性。 (5) Solidworks是生信國際有限公司推出的基于 Windows平臺的全參數(shù)化特征造型軟件，它可以十分方便地實現(xiàn)復雜三維零件的實體造型、裝配和生成工程圖。圖形界面友好，用戶上手快。該軟件可以應用于以規(guī)則幾何形體為主的機械產(chǎn)品設計及生產(chǎn)準備工作中，而且價位適中。 本課題采用的 CAD/CAM 軟件是 Unigraphics NX(簡稱 UG)。 UG 的介紹 UG是美國 EDS公司著名的 3D產(chǎn)品開發(fā)軟件，由于其強大的功能，已逐漸成為當今世界最為流行的 CAD/CAM/CAE軟件之一，廣泛應用與通用機械、模具、家電、汽車及航天等領域。 UG軟件自從 1990年進入中國以來，得到了越來越廣泛的應用，在諸多領域大展身手，現(xiàn)已成為我國工業(yè)界主要使用的大型CAD/CAM/CAE軟件。 UG 功能及特點 1. 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。機械產(chǎn)品設計從上而下 (不同于以前的從零件圖開始然后裝配的從下而上的設計 )，也可從裝配的約束關系開始，改變裝配 圖中任一零件尺寸，所有關聯(lián)尺寸會自動作相應的修改。大大減少了設計修改中的失誤，思路更清晰，更符合機械產(chǎn)品的設計方法、習慣。 UG 軟件除有以上的優(yōu)越性能外，在以下幾個功能方面也很突出： (1) Unigraphics NX 的 Wave 功能 ——自動推斷、優(yōu)化設計更方便、高效，產(chǎn)品的概念化設計、草圖設計功能符合產(chǎn)品設計和零件外形設計方法：即從產(chǎn)品外形的美術(shù)設計開始，可以取出從不同角度設計的二維工藝造型 圖的輪廓，再以這些輪廓曲線設計外形曲面，使造型更具有藝術(shù)美。 (2) Unigraphics NX 的 CAM 模塊相比其他 CAM 軟件，加工模式、進給方法、刀具種類、壓板的避讓等設定的選項更多、更豐富，所以功能更強。 (3) Unigraphics NX 的 CAD 數(shù)據(jù)交換功能更上了一個臺階，在這之前各種CAD/CAM 軟件之間雖然可以進行各種標準化格式的轉(zhuǎn)換 (如 DXF 格式、 IGES格式及 STEP 格式 )。但轉(zhuǎn)換后特征模型就丟失，這是因為各軟件特征的數(shù)學模 8 型有差異。轉(zhuǎn)換后的模型沒有特征就難以再修改。而 Unigraphics NX 版本能重新恢復特征，經(jīng)過格式轉(zhuǎn)換的模型同樣可以修改。所以 Unigraphics NX 是CAD/CAM 軟件中功能最豐富、性能最優(yōu)越的軟件。 UG 軟件基于標準的IGES(Initial Graphic Exchange Specification)和 STEP(Standard for the Transfer and Exchange of Product Model Date)產(chǎn)品，被公認為在數(shù)據(jù)交換方面處于世界領先地位。 UG 還提供了大量的直接轉(zhuǎn)換器 (如 CATIA、 CADDS、 SDRC、 EMC 和AUTOCAD)，以確保同其他系統(tǒng)高效地進行數(shù)據(jù)交換。 2. UG 的特點 利用 UG，我們可以完成產(chǎn)品從概念設計、模型建立、模型性能分析與運動分析、加工路徑生成等整個產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，實現(xiàn)真正意義上的無圖紙化生產(chǎn)。 (1) 無縫集成的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境 UG 是一個集 CAD、 CAE、 CAM 與一體的集成化計算機輔助設計系統(tǒng)，可以完成從產(chǎn)品概念設計、外觀造型、詳細設計、圖紙生成、運動與受力受熱分析、零件數(shù)控加工程序的自動生成、設計與使用文檔的建立等全過程，甚至還可以對生產(chǎn)過程進行管理。 整個系統(tǒng)采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，使得各模塊能完 全相關地共享零件和產(chǎn)品模型的數(shù)據(jù)，減少了同類型數(shù)據(jù)的重復，也為協(xié)同工作提供了基礎。 (2) 基于裝配的產(chǎn)品設計技術(shù) 從整體的產(chǎn)品概念出發(fā)開始產(chǎn)品的設計過程。從裝配出發(fā)，通過應用主模型方法、自頂向下的設計方法和上下文設計，可以從產(chǎn)品總體設計入手，漸漸詳細設計出每一個零件。 小到家庭用品，大到復雜的機械， UG 都可以為用戶提供產(chǎn)品級的解決方案。無論零件多么復雜， UG 都可以使用戶在整個產(chǎn)品設計環(huán)境中對零件進行設計和評估。 (3) 全局的相關性 同一模型文件中，各幾何對象之間保持完全的相關性。 通過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，實現(xiàn)不同模型文件之間的相關性。 通過應用主模型方法，可以使集成環(huán)境中各應用模塊之間保持完全的相關性。 (4) 協(xié)同工作 設計過程中，在 Inter 技術(shù)的支持下，可以多人異地協(xié)同工作，每人負責自己的設計任務。在各自的設計任務與訪問權(quán)限下，統(tǒng)一產(chǎn)品的不同設計階段甚至加工階段可以同時進行，系統(tǒng)完成產(chǎn)品的自動更新。不同的設計人員和工程師 9 都可以雜一同一時間對產(chǎn)品范圍內(nèi)的不同零件、不同組件和不同子裝配進行工作。這就意味著某個設計人員在產(chǎn)品上的改動可以被所有的產(chǎn)品相關人員捕捉和獲得。 (5) 基于知識的專家設計模塊 為了進一步的提高設計質(zhì)量與設計效率， UG 利用知識驅(qū)動的方法，集合了設計專家的智慧，針對具有通用性的不同產(chǎn)品設計了多個智能化的模塊，并且還在逐步增加這些模塊。目前已經(jīng)開發(fā)的智能模塊有：主要針對塑料模具設計的模具向?qū)?(Moldwizard) 、主要針對齒輪傳動裝置設計的齒輪工程向?qū)?(Gear Engineering)、主要針對金屬沖壓模具的沖模工程向?qū)?(Die Engineering Wizard)等。 同時，還提供了知識融合工具 (Knowledge Fusion),提供 知識驅(qū)動自動化的機制。利用這一工具，公司還可以快速和方便地建立一個自己產(chǎn)品的工程向?qū)K。 (6) 滿足客戶需要的開放式接口 UG 提供了方便而先進的用戶開發(fā)工具。利用 Open UIStyle 可以定義用戶自己的對話框；利用 Open GRIP 腳本設計語言，不需太多的學習，用戶就可以進行二次開發(fā)；利用 Open API 和 Open++工具，用戶可以通過 C++和 Jave 語言進行二次開發(fā)，而且支持面向?qū)ο蟪绦蛟O計的全部技術(shù)。 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 標準，使用戶可利用多種系統(tǒng)來設計產(chǎn)品 。原來用其他系統(tǒng)設計的數(shù)據(jù)可以被 UG 所接受， UG 的模型數(shù)據(jù)也可以方便地轉(zhuǎn)換成其他的文字格式。 UG 的主要功能模塊 UG NX3 中的 CAD 模塊包括了實體建模、特征建模、自由形狀建模、裝配建模和制圖等基本建模。 UG NX3 中的 CAM 模塊包括了 CAM 基礎、平面銑削、型芯型腔銑削、固定軸銑削、自動清根、變軸銑削、順序銑削、后置處理、車削加工和線切割等基本模塊。 UG NX3 除了以上模塊外，還有鈑金、 UG/Open 二次開發(fā)、管路、以及布線模塊。 下面對 UG 集成環(huán)境中的幾個常用模塊及功能 作一個簡單的介紹 : (1) 實體建模 (Solid Modeling)。實體建模模塊將基于約束的特征建模和顯示幾何建模方式結(jié)合起來，可以建立圓柱體、立方體等實體，也可創(chuàng)建面、曲線等二維對象，并且能夠完成拉伸、旋轉(zhuǎn)以及布爾運算等操作。提供了草圖設計、各種曲線生成、編輯、布爾運算、掃掠實體、旋轉(zhuǎn)實體、沿導軌掃掠、尺寸驅(qū)動、定義、編輯變量及表達式、非參數(shù)化模型后參數(shù)化等工具。 10 (2) 特征建模 (Feature Modeling)。特征建模模塊完成基于約束的特征建模，所建立的實體特征可以參數(shù)化，其尺寸大小和位置可以進 行編輯。 UG 特征建模模塊提供了各種標準設計特征的生成和編輯、各種孔、鍵槽、凹腔、方形、圓形、異形凸臺、圓柱、方塊、圓錐、球體、管道、桿、倒圓、倒角、模型抽空產(chǎn)生薄壁實體、模型簡化、用于壓鑄模設計、實體線、面提取、用于砂型設計、拔錐、特征編輯（如刪除、壓縮、復制、粘貼等）、特征引用、陣列、特征順序調(diào)整和特征樹等工具。 (3) 制圖 (Drafting)。制圖模塊用于創(chuàng)建工程圖紙，提供了自動視圖布置、剖視圖、各向視圖、局部放大圖、局部剖視圖、自動、手動尺寸標注、形位公差、粗糙度符合標注、支持 GB、標準漢字輸入、視 圖手工編輯、裝配圖剖視、爆炸圖以及明細表自動生成等工具。圖紙可以由三維模型投影獲得，也可以直接繪制。 (4) 平面銑削 (Mill_planar)。平面銑削模塊包括多次走刀輪廓銑、仿行內(nèi)腔銑和 Z 字形走刀銑削，規(guī)定避開夾具和進行內(nèi)部移動的安全余量，提供型腔分層切削和凹腔低面小島加工功能，對邊界和毛料幾何形狀的定義，顯示未切削區(qū)域的邊界，提供一些操作機床輔助運動的指令，如冷卻、刀具補償和夾緊等。 (5) 后置處理 (Graphics postprocessor)。后置處理模塊將 CAM 軟件生成的刀路軌跡轉(zhuǎn)化為合適數(shù)控 系統(tǒng)加工的 NC 程序。數(shù)控系統(tǒng)通過讀取刀位文件，根據(jù)機床運動結(jié)構(gòu)及控制指令格式，進行坐標運動變化和指令格式轉(zhuǎn)換。通用后置處理程序在標準刀路軌跡以及通用 CNC 系統(tǒng)的運動配置及控制指令的基礎上進行處理。主要包括機床坐標運動變換、非線形運動誤差校驗、進給速度校驗、數(shù)控程序變換及數(shù)控程序輸出等方面的內(nèi)容。 結(jié)合第一章和第二章的介紹，我們可以看到所有的 CAD/CAM 軟件中， UG NX 操作系統(tǒng)所支持的 CAD/CAM 軟件具有強大的建模和加工功能，能很好的實現(xiàn)各種復雜三維實體的造型構(gòu)造。 UG 軟件所帶的后置處理程序支持多種數(shù)控 機床 ,能夠廣泛的應用于零件加工，實用性很強。國內(nèi)外已經(jīng)有許多科研院所和廠家選擇了 UG 作為企業(yè)的 CAD/CAM 系統(tǒng)，在現(xiàn)代制造業(yè)中有著廣闊的發(fā)展前景。本次畢業(yè)設計所要設計和加工的是充電器模型，使用到的模塊有：實體建模、特征建模、制圖、平面銑削、后置處理等。 11 第三章 充電器模型測繪 測繪方法 當只有一個實物樣品或手板模型，沒有圖紙或 CAD數(shù)據(jù)檔案時，我們可以通過以下兩種方法進行樣點獲?。阂环N是通過手工測繪，借助簡單的測量工具對被測物進行數(shù)據(jù)采集，從而大致繪出實體外形進行加工；另一種是逆 向工程技術(shù)，即由高速三維激光掃描機對已有的樣品或模型進行高速、準確地掃描，得到其三維輪廓數(shù)據(jù)，配合反求工程軟件進行曲面重構(gòu)，并對重構(gòu)的曲面進行在線精度分析、構(gòu)造效果評價和再設計等，最終生成 IGES或 STL(在 CAD/CAM中用于數(shù)據(jù)交換的文件格式 )數(shù)據(jù)，據(jù)此就能進行數(shù)控 (NC)加工或快速成型。 由于條件有限，本課題采用手工測繪實體外形。 測繪過程 測繪中所需測量工具是直尺、三角尺、游標卡尺。把充電器樣品分成五部分測繪： ① 左視圖的樣品輪廓，圖 。 ② 俯視圖的弧邊輪廓，圖 。 ③ 俯視圖 的方形孔尺寸，圖 ④ 前視圖圖案輪廓，圖 。 ⑤ 后視圖孔的位置，圖 。 圖 左視圖測繪 圖