【正文】 要的作用， 數(shù)控加工制造技術(shù)正逐漸得到廣泛的應(yīng)用。 UG 是當(dāng)今較為流行的一種模具設(shè)計(jì)軟件，主要是因?yàn)槠涔δ軓?qiáng)大。 UG 優(yōu)于通用的設(shè)計(jì)工具，具有專業(yè)的 管路 和線路設(shè)計(jì)系統(tǒng)、 鈑金 模塊、專用塑料件設(shè)計(jì)模塊和其他行業(yè)設(shè)計(jì)所需的專業(yè) 應(yīng)用程序 。通過在開發(fā)周期中較早地運(yùn)用數(shù)字化仿真性能，制造商可以改善產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)減少或消除對于物理樣機(jī)的昂貴耗時(shí)的設(shè)計(jì)、構(gòu)建，以及對變更周期的依賴。設(shè)計(jì)說明書以典型的數(shù)控車床軸類零件為例，在 UG 強(qiáng)大的設(shè)計(jì)應(yīng)用 模塊和高性能的機(jī)械設(shè)計(jì)和制圖功能下，根據(jù)被加工工件的材料、輪廓形狀、加工精度等選用合適的機(jī)床，制定加工方案，確定零件的加工順序，各工序所用刀具，夾具和切削用量等，編寫加工零件的程序。 關(guān)鍵詞 ： 工藝設(shè)計(jì)；工藝分析； UG； CAM/CAD；加工注意事項(xiàng) 四川科技職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 VI 頁 目 錄 第 1 章 緒論 ............................................. 2 數(shù)控技術(shù) ............................... 錯誤 !未定義書簽。 1 圖形繪制 ................................................. 11 的基本設(shè)置 ....................................... 11 繪制草圖 ................................................. 15 零件實(shí)體建模 ............................................. 16 第 3 章 零件加工 ......................... 錯誤 !未定義書簽。 3 粗加工左端輪 廓 ........................ 錯誤 !未定義書簽。 它是集傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù) 、 計(jì)算機(jī)技術(shù) 、 傳感檢測技術(shù) 、 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù) 、 光機(jī)電技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)，具有高精度 、 高效率 、 柔性自動化等特點(diǎn) 。 由于計(jì)算機(jī)軟件的輔助功能替代了早期使用純硬件電路組成的數(shù)控裝置， 使得輸入數(shù)據(jù)的存儲 、 處理 、 判斷 、 運(yùn)算等功能均由現(xiàn)場可編輯的軟件來完成，這樣極大的增強(qiáng)了機(jī)械制造的靈活性，提高設(shè)備的工作效率 。 數(shù)控技術(shù)發(fā)展史 1948 年，美國帕森斯公司接受美國空軍委托，研制直升飛機(jī)螺旋槳葉片輪廓檢驗(yàn)用樣板的加工設(shè)備。 1949 年，該公司與美國麻省理工學(xué)院 (MIT)開始共同研究，并于 1952 年試制成功第一臺三坐標(biāo)數(shù)控 銑床 ，當(dāng)時(shí)的數(shù)控裝置采用電子管元件。 1965 年，出現(xiàn)了第三代的集成電路數(shù)控裝置，不僅體積小，功率消耗少，且可靠性提高， 價(jià)格進(jìn)一步下降，促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床品種和產(chǎn)量的發(fā)展。 1974 年，研制成功使用微處理器和半導(dǎo)體存貯器的微型計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置 (簡稱 MNC)，這是第五代數(shù)控系統(tǒng)。 20 世紀(jì) 90 年代后期，出現(xiàn)了 PC+CNC 智能數(shù)控系統(tǒng)，即以 PC 機(jī)為控制系統(tǒng)的硬件部分，在 PC 機(jī)上安裝 NC 軟件系統(tǒng)，此種方式系統(tǒng)維護(hù)方便，易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化制造。這種技術(shù)用計(jì)算機(jī)按事先存貯的控制程序來執(zhí)行對設(shè)備的控制功能。數(shù)控技術(shù)是制造業(yè)信息化的重要組成部 分。目前，日本、美國、歐盟等國家正在開放式的 PC（微機(jī)）平臺上進(jìn)行“開放式數(shù)控系統(tǒng)”的研究。開放式體系結(jié)構(gòu)的新一代數(shù)控系統(tǒng)，其硬件、軟件和總線規(guī)范都是對外開放的，數(shù)控系統(tǒng)制造商和用戶可以根 據(jù)這些開放的資源進(jìn)行的系統(tǒng)集成，同時(shí)它也為用戶根據(jù)實(shí)際需要靈活配置數(shù)控系統(tǒng)帶來極大方便，促進(jìn)了數(shù)控系統(tǒng)多檔次、多品種的開發(fā)和廣泛應(yīng)用，開發(fā)生產(chǎn)周期大大縮短。 、高精度方向發(fā)展 隨著數(shù)控機(jī)床向高速度、高精度方向發(fā)展的需要，數(shù)控裝置要能高速處理輸入的指令數(shù)據(jù)并計(jì)算出伺服機(jī)構(gòu)的位移量，而且要求伺服電機(jī)能高速度地做出反應(yīng)。微處理器芯片的迅速發(fā)展，為數(shù)控系統(tǒng)采用高速處理技術(shù)提供了保障。 CPU 的頻率由原來的 5MHz、 10MHz，提高到幾百兆 MHz、上千兆 MHz，甚至更高，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的運(yùn)算速度。 智能化是 21 世紀(jì)制造技術(shù)發(fā)展的一個(gè)大方向。伺服 系統(tǒng)智能化的主軸交流驅(qū)動和智能化進(jìn)給伺服裝置，能自動識別負(fù)載并自動優(yōu)化調(diào)整參數(shù)。數(shù)控系統(tǒng)一般首先面向生產(chǎn)現(xiàn)場和企業(yè)內(nèi)部的局域網(wǎng)，然后再經(jīng)由因特網(wǎng)通向企業(yè)外部，這就是所謂 Inter/Intra 技術(shù)。數(shù)字制造，又稱“ e制造”，是機(jī)械制造企業(yè)現(xiàn)代化的標(biāo)志之一，也是國際先進(jìn)機(jī)床制造商當(dāng)今標(biāo)準(zhǔn)配置的供貨方式。 隨著數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用的日趨廣泛，數(shù)控系統(tǒng)的高可靠性已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)制造商追求的目標(biāo)。我們只對某一臺數(shù)控機(jī)床而言，如主機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)的失效率之比為 10:1(數(shù)控的可靠比主機(jī)高一個(gè)數(shù)量級 )。如果對整條生產(chǎn)線而言，可靠性要求還要更高。數(shù)控機(jī)床的工藝復(fù)合化是指工件在一臺機(jī)床上一次裝夾后 ,通過自動換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺等各種措施 , 完成多工序、多表面的復(fù)合加工。 數(shù)控加工概念 數(shù)控加工定義 數(shù)控加 工（ numerical control machining），是指在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行零件加工的一種工藝方法，數(shù)控機(jī)床加工與傳統(tǒng)機(jī)床加工的工藝規(guī)程從總體上說是一致的，但也發(fā)生了明顯的變化。它是解決零件品種多變、批量小、形狀復(fù)雜、精度高等問題和實(shí)現(xiàn)高效化和自動化加工的有效途徑。 50 年代中期這種數(shù)控銑床已用于加工飛機(jī)零件。一些大的航空工廠配有數(shù)百臺數(shù)控機(jī)床，其中以切削機(jī)床為主。數(shù)控機(jī)床發(fā)展的初期是以連續(xù)軌跡的數(shù)控機(jī)床為主，連續(xù)軌跡控制又稱輪廓控制，要求刀具相對于零件按規(guī)定軌跡運(yùn)動。點(diǎn)位控制是指刀具從某 一點(diǎn)向另一點(diǎn)移動，只要最后能準(zhǔn)確地到達(dá)目標(biāo)而不管移動路線如何。數(shù)控機(jī)床是一種用 計(jì)算機(jī) 來控制的機(jī)床，用來控制機(jī)床的計(jì)算機(jī)，不管是專用計(jì)算機(jī)、還是 通用計(jì)算機(jī) 都統(tǒng)稱為數(shù)控系統(tǒng)。而數(shù)控系統(tǒng)的指令是由 程序 員根據(jù)工件的材質(zhì)、加工要求、機(jī)床的特性和系統(tǒng)所規(guī)定的指令格式(數(shù)控語言或符號 )編制的。當(dāng)零件的 加工程序 結(jié)束時(shí)，機(jī)床便會自動停止。機(jī)床的受控動作大致包括機(jī)床的起動、停止； 主軸 的啟停、旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速的變換；進(jìn)給運(yùn)動的方向、速度、方式；刀具的選擇、長度和半徑的 補(bǔ)償 ；刀具的更換，冷卻液的開起、關(guān)閉等。手工編程，程序的全部內(nèi)容是由人工按數(shù)控系統(tǒng)所規(guī)定的指令格式編寫的。但是，無論是采用何種自動編程方法，都需要有相應(yīng)配套的硬件和 軟件 。但光有編程是不行的，數(shù)控加工還包括編程前必須要做的一系列準(zhǔn)備工作及編程后的善后處理工作。 工藝分析 被加工零件的數(shù)控加工工藝性問題涉及面很廣，下面結(jié)合編程的可能性和方便性提出一些必須分析和審查的主要內(nèi)容。因此零件圖上最好直接給出坐標(biāo)尺寸，或盡量以同一基準(zhǔn)引注尺寸。因?yàn)樵谧詣泳幊虝r(shí)要對零件輪廓的所有幾何元素進(jìn)行定義，手工編程時(shí)要計(jì)算出每個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，無論哪一點(diǎn)不明確或不確定，編程都無法進(jìn)行。所以在審查與分析圖紙時(shí)，一定要仔細(xì)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)與設(shè)計(jì)人員聯(lián)系。因此往往需要設(shè)置一些輔助基準(zhǔn)，或在 毛坯 上增加一些 工藝凸臺 。零件的形狀 盡可能對稱，便于利用數(shù)控機(jī)床的鏡向加工功能來編程，以節(jié)省編程時(shí)間。 Unigraphics NX針對用戶的 虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì) 和工藝設(shè)計(jì)的需求，提供了經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證的解決方案。它在誕生之初主要基于工作站，但隨著 PC 硬件的發(fā)展和個(gè)人用戶的迅速增長，在 PC 上的應(yīng)用取得 了迅猛的增長，目前已經(jīng)成為模具行業(yè)三維設(shè)計(jì)的一個(gè)主流應(yīng)用。 UG NX 是一個(gè)在二和三維空間無結(jié)構(gòu) 網(wǎng)格 上使用自適應(yīng)多重網(wǎng)格方法開發(fā)的一個(gè)靈活的數(shù)值求解偏微分方程的軟件工具。因此軟件可對許多不同的應(yīng)用再利用。 NX 獨(dú)特之處是其知識管理基礎(chǔ)，它使得工程專業(yè)人員能夠推動革新以創(chuàng)造出更大的利潤。 NX 建立在為客戶提供無與倫比的解決方案的成功經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上，這些解決方案可以全面地改善設(shè)計(jì)過程的效率，削減成本，并縮短進(jìn)入市場的時(shí)間。這些目標(biāo)使得 NX 通過無可匹敵的全范圍產(chǎn)品檢驗(yàn)應(yīng)用和過程自動化工具，把產(chǎn)品制造早期的從概念到生產(chǎn)的過程都集成到一個(gè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理和協(xié)同的框架中。利用 NX 建模 ，工業(yè)設(shè)計(jì)師能夠迅速地建立和改進(jìn)復(fù)雜的產(chǎn)品形狀， 并且使用先四川科技職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 9 頁 進(jìn)的渲染和 可視化工具 來最大限度地滿足設(shè)計(jì)概念的審美要求。 NX 具有高性能的機(jī)械設(shè)計(jì)和制圖功能，為制造設(shè)計(jì)提供了高性能和靈活性，以滿足客戶設(shè)計(jì)任何復(fù)雜產(chǎn)品的需要。 3. 仿真、確認(rèn)和優(yōu)化 NX 允許制造商以數(shù)字化的方式仿真、確認(rèn)和優(yōu)化產(chǎn)品及其開發(fā)過程。 4. NC 加工 UG NX 加工基礎(chǔ)模塊提供聯(lián)接 UG 所有加工模塊的基礎(chǔ)框架，它為 UG NX 所有加工模塊提供一個(gè)相同的、 界面 友好的圖形化窗口環(huán)境，用戶可以在圖形方式下觀測刀具沿軌跡運(yùn)動的情況并可對其進(jìn)行圖形化修改：如對刀具軌跡進(jìn)行延伸、縮短或修改等。該模塊交互界面可按用戶需求進(jìn)行靈活的用戶化修改和剪裁，并可定義標(biāo)準(zhǔn)化刀具庫、加工工藝參數(shù)樣板庫使初加工、半精加工、精加工等操作常用參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，以減少使用培訓(xùn)時(shí)間并優(yōu)化加工工藝。 UG NX 的加工后置處理模塊使用戶可方便地建立自己的加工后置處理程序，該模塊適用于目前世界上幾乎所有主流 NC 機(jī)床和加工中心，該模塊在多年的應(yīng)用實(shí)踐中已被證明適用于 2～ 5 軸或更多軸的銑削加工、 2～ 4 軸的車削加工和 電火花線切割 。模具設(shè)計(jì)的流程很多，其中分模就是其中關(guān)建的一步。 四川科技職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 10 頁 自動分模的過程 : ① 分析產(chǎn)品，定位坐標(biāo)，使 Z 軸方向和脫模方向一致。 ③ 補(bǔ)靠破孔 ④ 拉出分型面 ⑤ 抽取顏色面，將其與分型面和補(bǔ)孔的片體縫合，使之成為 一個(gè)片體。 ⑦ 分出上下模具后，看是那個(gè)與產(chǎn)品重合，重合的那邊用產(chǎn)品求差就可以了。 NX 與 UGS PLM 的其他解決方案的完整套件無縫結(jié)合。 UG 主要客戶包括，通用汽車，通用電氣，福特，波音麥道，洛克希德，勞斯萊斯，普惠發(fā)動機(jī)，日產(chǎn)，克萊斯勒，以及美國軍方。在高端領(lǐng)域與 CATIA 并駕齊驅(qū)。該螺紋圓弧軸為典型的軸類回轉(zhuǎn)體零件，利用旋轉(zhuǎn)實(shí)體特征工具，很容易構(gòu)建其主體部分。如圖 21 所示。如圖 22 所示。如圖 23 和 24 所示。如圖 25 所示。如圖 26 所示。如圖 27 所示。如圖 28 所示。如圖 29 所示。下面就是經(jīng)過約束后得到的零件的輪廓圖形。 圖 210 零件實(shí)體建模 1. 零件實(shí)體建模 繪制好草圖后，使用 回轉(zhuǎn)命令，在下圖回轉(zhuǎn)對話框里設(shè)置回轉(zhuǎn)參數(shù)。 四川科技職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 17 頁 圖 211 選擇零件的外輪廓曲線，再選擇回轉(zhuǎn)軸 X 軸，指定旋轉(zhuǎn)角度為 360176。建立好我們所需的實(shí)體外輪廓模型。 圖 212 四川科技職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 18 頁 圖 213 2. 繪制倒角 單擊【倒斜角】特征工 具圖標(biāo) ，分別對右邊的 M20 和左邊的 ?32 的邊界進(jìn)行到角，設(shè)置倒角距離為 2mm，完成實(shí)體倒斜角。 圖 214(a) 四川科技職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 19 頁 圖 214(b) 3. 繪制螺紋 用建立好的外輪廓模型攻出零件的螺紋，選擇【插入】→【特征設(shè)計(jì)】→【螺紋】，如 圖 215 所示。如圖 圖 216(a、 b) 圖 216(a) 圖 216(b) 最后單擊保存文件命令 ，完成 零件實(shí)體建模。 45 鋼是軸類零件的常用材料，它價(jià)格便宜，經(jīng)過調(diào)質(zhì)（或正火）后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強(qiáng)度和韌性等綜合機(jī)械性能，淬火后表面硬度可達(dá) 45～ 52HRC，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造行業(yè)。數(shù)控車床多采用三爪自 定心卡盤夾持工件，還可使用尾座頂尖支持工件。但其夾緊力較小，所以適用于裝夾外形規(guī)則的中、小型工件。如下表所示。螺紋刀 400 40 四川科技職業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 22 頁 零件加工工藝路線 制定加工工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證，盡量使工序集中。編程時(shí)，加工路線的確定應(yīng)注意一下幾點(diǎn)： （ 1）應(yīng)能保證零件的加工精度和表面粗