数控加工论文娄底职业技术学院.doc

学 生 毕 业 设 计课 题：基于UG的产品设计与加工系 部：机 电 工 程 系 专 业：机 电 一 体 化 班 级：学 号姓 名：同 组 人指导老师：开题日期: 2010年11月10日完成日期: 2010年12月03日前 言Unigraphics(简称UG)是SIEMENS公司（原美国UGS公司）开发的计算机辅助设计与制造软件，是目前市场上功能最极致的产品设计工具，它不但有现今CAD/CAM软件中最强大的Parasolid的实体建模核心技术，更是提高效能的曲面建构能力，能够完成最复杂的造型设计。Unigraphics是一套复杂产品设计的最佳系统，从概念涉及到生产产品，ug广泛的运用在于机械、航空、航天、汽车、造船、消费产品、医疗仪器、工具和电子等工业领域。随着实体造型、特征造型技术的日趋成熟，基于三维机械CAD的注塑模CAD软件成为注塑模CAD发展趋势，并逐步占领市场。其中UG公司推出的Mold Wizard模具设计系统为注塑模三维CAD系统的典型代表。在全球拥有大量的用户，广泛应用。UG NX 5软件输了有强大的CAD功能外，还具备了完善的CAM（计算机辅助制造）的功能，能实现三维造型、参数管理、刀位点的计算图形的仿真加工导轨的编辑和修改、后处理、工艺文档生成等功能。本设计主要针对零件的建模、分模以及加工工艺分析进行实列操作。目 录第一章 设计加工零件实体1.1创建实体草图.51.2 拉伸特征创建.61.3 边倒圆设置.91.4 零件抽壳.101.6 零件打孔.141.7 成形特征.15第二章 产品的分模设计2.1加载产品模型.162.2 创建坐标系.172.3 行腔布局.192.4 分型设置 .19 2.4.1设置分型线.20 2.4.2创建分型面.20 2.4.3设置区域.21 2.4.4 创建补片22 2.4.5 抽取区域和分型线.22 2.4.6设置型芯、型腔23第三章 零件加工工艺分析3.1零件材料的选择.253.2 装夹方案和夹具的选择.253.3 数控铣刀的选择.26 3.4 切削用量的确定.273.5 主轴转速的确定28第四章 数控洗削加工4.1型腔-UG加工环境.294.2 创建几何体.304.3 创建刀具.334.4 创建操作.344.5 刀轨设置及生成.364.6 刀轨可视化.384.7 后处理 生成程序.394.8 生成车间文档.40第五章 总结参考文献.41第一章设计加工零件图实体1.1创建实体草图 启动UGNX5在工具栏上单击【】图标，新建模型文件chouke.Prt。 绘制草图。在工具栏上单击【】草图按钮，系统弹出“创建草图”对话框并提示选择草图平面，选择XZ平面，单击鼠标中键进入草图环境，视角将转换草图方向。 选择轮廓线功能绘制零件图，完成如图1-1所示草图。 图 1-1绘制草图1.2 拉伸特征创建创建拉伸实体在工具栏上单击【】拉伸按钮，系统自动弹出“拉伸”对话框。在拉伸对话框中设置拉伸参数，如图1-2所示。则系统预览将自动更新，如图1-3所以。图1-2 拉伸参数设置图 1-3 更新预览创建基准面【】如图所示：图 1-4 基准平面绘制草图如下图所示： 图1-5单击【】拉伸按钮进行特征拉伸图1-6几何拉伸特特征1.3边倒圆设置单击【】按钮进行边倒圆特征选择边，及设置半径如图1-7，图1-8所示图1-7倒圆参数设置1.4 零件抽壳单击【】抽壳按钮进行设置如图1-9.图1-10所示：图1-9抽壳设置图1-10抽壳效果单击【】按钮绘制草图如图1-11所示：图1-11单击【】按钮进行拉伸设置如图1-12图1-12单击【】按钮创建基准面绘制草图如1-13、图1-14所示：图1-13基准面设置图1-14单击【】按钮进行拉伸特征设置图1-151.6 零件打孔单击【】按钮进行参数设置图1-161.7 成形特征确定后得出如图1-17所示： 图 1-17 产品效果图 第二章 产品的分模设计2.1 加载产品模型单击【】工具栏条中【】按钮，选择model1文件，单击确定。如图2-1所示。图 2-1 项目的初始化参数设置 2.2 创建坐标系在“注塑模向导”工具条中单击按钮，设置坐标如图2-2所示。图2-2 模坯工件尺寸参数设置创建工件毛胚单击【】按钮，程序弹出“工件尺寸”对话框设置毛胚尺寸如图所示： 图2-3工件尺寸参数2.3型腔布局单击点击“开始布局”进行行腔布局设一模两腔如图所示：图 2-4 行腔布局对话框2.4 分型设置单击【】按钮，在弹出的“分型管理器”对话框分型对象栏里，去掉工件线框选项。如图2-5所示。图2-5分型管理器2.4.1设置分型线单击按钮创建分型线，点击自动搜索分型线，按“确定按钮”得出如图所示：图2-6自动搜索分型线2.4.2创建分型面单击【】按钮在分型面对话框中单击“创建分型面”得出如图所示：图2-7分型管理器对话框2.4 .3 设计区域单击分型管理器中的【】按钮，在弹击出的“MPV初始化”框中选择“保持现有的”，单击确定，如图2-8所示。图 2-8MPV初始化设置在弹出的塑模部件验证框中，检查是否有未定义型芯型腔区域加以指派，将边界区域指派到型腔，将空特征指派到型芯区域，如图2-12所示。.图 2-9 模具部件验证2.4.4创建补片单击按钮 单击“自动修补”如图2-10所示 ：图2-102.4 .5单击分型管理器中的【】抽取区域和分型线，在弹出的区域和直线对话框中点击“边界区域”，如图2-13所示。图 2-13 区域和直线设置单击“确定”如图所示的“抽取区域”2.4 .6 型芯、型腔的设置单击分型管理器中的【】创建型芯和型腔按钮，在弹出的型芯和型腔对话框中，选择自动创建型腔和型芯，如图2-14所示。图2-14保存型芯和型腔，型芯保存为xingxin,得到型芯，如图2-15所示。型腔保存为xingqiang,得到型腔，如图2-16所示。图 25 xingxin图 2-16 xingqiang 第三章 零件加工工艺分析3.1零件材料的选择零件的材料直接影响着其强度、刚度、耐磨性、耐蚀性、耐热性、疲劳寿命、重量、美观等，应根据零件的工况选择适当的材料，对于材料的要求既要满足使用原则又要满足工艺要求及经济要求。模具的材料选择应遵循以下原则：a） 机械加工性能优良，易切削，适用于深孔、窄缝等难加工和三维交复杂形面的雕刻加工。b） 抛光性能优良，没有气孔等内部缺陷，显微组织均匀且有一定的使用硬度。c） 良好的表面腐蚀加工性，要求钢材质地细而均匀，适于花纹腐蚀加工，但对一些特殊的塑料，如聚乙烯要求钢材具有抗腐蚀性。d） 耐磨损有韧性，可以窄热多变负荷的作用下长期工作。e） 耐磨擦焊接性能好，具有焊接性，焊接后硬度不放发变化，且不开裂变形等。 f） 热处理性能好，具有良好的淬透性和很少的变形，易于渗氮等便面处理。g） 热膨胀系数少，热传导效率高，防止变形，提高冷却效果。h） 性能价格比较合理，市场容易买到，供货剘短。l） 动定模材料选择钢材，要综合考虑因素。选材的一般原则判断零件选材是否合理的基本标志是，所选材料能否满足必需的使用性能；能否具有良好的工艺性能；能否实现最低成本。3.2 装夹方案和夹具的选择1 定位安装的基本原则在数控机床上加工零件时，定位安装的基本原则是合理选择定位基准和夹紧方案。在选择时应注意以下几点：a） 力求设计、工艺和编程计算的基准统一。b） 尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。c） 避免采用占机人工调整式加工方案，以充分发挥数控机床的效能。2 选择夹具的基本原则数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求：一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要协调零件和机床坐标系的尺寸关系。除此之外，还要考虑以下几点：a）当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调式夹具及其他通用夹具，以缩短生产准备时间、节省生产费用。b）在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。c）零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间。d）夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工，即夹具要开敞，其定位、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀（如产生碰撞）3 常用的装夹方案数控铣床上工件装夹通常采用四种方法。a) 机床工作台上按工作找正定位，用压板和T形槽螺栓夹紧工件。b) 工件用螺钉紧固在固定板上，按工件找正定位，在机床工作台上用压板和T形槽螺栓夹紧固定板，或用平口钳夹紧固定板。c) 使用平口虎钳，三爪卡盘等通用夹具装夹工件。d) 用组合夹具、专用夹具等。3.3 数控铣刀的选择刀具选择时应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其他相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便、刚性好，耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。合理选用切削刀具也是数箜加工工艺中的重要内容之一。刀具的选择是是数控加工工艺的重要内容之一，他不及影响及床上加工的效率而是直接影响加工商的质量。选择道具的时候通常要考虑机床加工的能力、工序内容工件材料等多方面的因素。1 孔加工刀具的选用a数控机床孔加工一般无钻模，由于钻头的刚性和切削条件差，选用钻头直径D应满足L/D5（L为钻孔深度）的条件 b 精铰孔可选用浮动绞刀，铰孔前孔口要倒角 c 精铰孔可选用浮动绞刀，铰孔前孔口要倒角 d 镗孔时应尽量选用对称的多刃镗刀头进行切削，以平衡径向力，减少镗削振动。2、铣削加工刀具选用a）镶装不重磨可转位硬质合金刀片的铣刀主要用于铣削平面，粗铣时铣刀直径选小一些，精铣时铣刀直径选大一些，当加工余量大且余量不均匀时，刀具直径选小一些，否则会造成因接刀刀痕过深而影响工件的加工质量。b）对立体曲面或变斜角轮廓外形工件加工时，常采用球头铣刀、环形铣刀、鼓形铣刀、锥形铣刀、盘形铣刀。c）高速钢立铣刀多用于加工凸台和凹槽。如果加工余量较小，表面粗糙度要求较高时，可选用镶立方氮化硼刀片或镶陶瓷刀片的端面铣刀。d）毛坯表面或孔的粗加工，可选用镶硬质合金的玉米铣刀进行强力切削。e）加工精度要求较高的凹槽，可选用直径比槽宽小的立铣刀，先铣槽的中间部分，然后利用刀具半径补偿功能铣削槽的两边3.4 切削用量的确定1、数控铣床切削要素 对于高效率的金属切削机床加工来说，被加工材料、切削刀具、切削用量是三大要素。这些条件决定着加工时间、刀具寿命和加工质量。在确定每道工序的切削用量时，应根据刀具的耐用度和机床说明书中的规定去选择。也可以结合实际经验用类比法确定切削用量。在选择切削用量时要充分保证刀具能加工完一个零件，或保证刀具耐用度不低于一个工作班，最少不低于半个工作班的工作时间。总的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。 2切削用量的确定 切削用量是指切削速度、切削宽度、主轴转速、进给速度和背吃刀量。切削用量的各参数在编程时都要编入加工程序中，或者在加工前预先调好机床的转速。 1 背吃刀量(p)为平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸。端铣时，背吃刀量为切削层的深度；而圆周铣削时，背吃刀量为被加工表面的宽度。 2侧吃量（e）为垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸。端铣时，侧吃刀量为被加工表面的宽度；而圆周铣削时，侧吃刀量为切削层深度。 3 背吃刀量或侧吃刀量的选取，主要由加工余量和对表面质量的要求决定。4在工件表面粗糙度a要求为3.225m时，如果圆周铣削的加工余量小于5，端铣的加工余量小于6，粗铣时一次进给就可以达到要求。但在余量较大，工艺系统刚性较差或机床动力不足时，可分两次进给完成。5在工作表面粗糙度a要求为3.212.5m时，可分粗铣和半精铣两步进行。粗铣时，背吃刀量或侧吃刀量选取同（1）。粗铣后留0.51.0m余量，在半精铣时切除。6在工件表面粗糙度a要求为0.83.2mjf ,可分粗铣、半精铣、精铣三步进行。半精铣时背吃刀量或侧吃刀量取1.52;精铣时，圆周铣侧吃刀量取0.30.5,端铣背吃刀量取0.51。背吃刀量主要受机床刚度的限制，在机床刚度允许的情况下，尽可能使背吃刀量等于工序的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高加工效率。对于表面粗糙度和精度要求较高的零件，要留有足够的精加工余量，数控加工的精加工余量可比通用机床加工的余量小一些。刀具卡片序号刀具号刀具加工表面备注规格名称数量刀长（mm）1T0110平头立铣刀145外表面加工2T023平头立铣刀130孔加工3T038平头立铣刀145内表面加工3.5主轴转速的确定主轴转速度的确定一般是先选取好合适的铣削速度，再根据铣削速度和铣刀直径计算。主轴转速的计算：公式： n1000Vc/d (r/min)式中：Vc铣削速度mm/min d铣刀直径 n主动轴转速r/min 。切削速度的计算公式：式中的系数Cv和指数m、及不同情况下的修正系数（K，是各个修正系数之积）可参考相关的切削用量手资料手册选用。由计算公式可知，铣削的切削速度与刀具耐用度T、每齿进给量、背吃刀量、侧吃刀量以及铣刀齿数Z成反比，而与铣刀直径d成正比，其原因、是和Z增大时，刀刃负荷增加，工作齿数也增多，使切削热增加，刀具磨损加快，从而限制了切削速度的提高。同时，刀具耐用度的提高允许使用的切削速度降低。但是加大铣刀直径d则可改善散热条件，因而可提高切削速度。提高v也是提高生产率的一个措施，但v与刀具耐用度的关系比较密切，随着v的增大，刀具耐用度急剧下降，故v的选择主要取决于刀具耐用度。另外，切削速度与加工材料刀有很大关系，例如用立铣刀铣削合金钢30CrNi2MoVA时，v可采用8mm/min左右，而用同样的立铣刀铣削合金时，v可选200mm/min以上。根据刀具卡片 ,由公式n1000Vc/d 可以算出不同加工段的主轴转速。例如，第一步粗加工时，切削速度选138mm/min ，由刀具卡片知道第一部粗加工时的刀具半径为10所以 n=1000*138/10计算后n为4394r/min ，结合机床，第一步粗加工主轴转速最终取 4400r/min 。其它各个加工段的主轴转速详见加工工序卡片。（1） 进给速度的确定进给速度（）是单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移，它与铣刀转速（n）。铣刀齿数（z），用每齿进给量（）的关系为每齿进给量的选取主要取决于工件材料的力学性能、刀具材料、工件表面粗糙度等因素。工件材料的强度和硬度越高，每齿进给量越小；反之则越大。硬质合金铣刀的每齿进给量高于第四章 数控洗削加工4.1 型芯UG加工环境加载xingxqiang模型,在【】开始菜单中选择“加工”项，如图4-1所示，或者选择快捷键Ctrl+Alt+M,即可进入加工模块。图 4-1“加工”菜单选项弹出“加工环境”对话框，如图4-2所示，选择“mill-contour”环境，然后单击“初始化”按钮，即可进入加工环境。图4-2“加工环境”对话框单击按钮，系统弹出“创建程序”对话框，在“名称”文本框中输入程序组的名称，如图4-3所示。图 4-3 “创建程序”对话框4.2 创建几何体单击工具条中的【】创建几何体按钮，按默认设置，单击“确定”，如图4-4所示。图 4-4“创建几何体”对话框 在弹出“工件”对话框如图4-5所示。选择“指定部件”弹出“部件几何体”选择并选择实体，如图4-6所示，单击“确定”。图 4-5“工件”对话框图 4-6“部件几何体”对话框单击：“确定”、 在工件对话框里点击“指定毛胚”后选择 自动块”如下图所示；图 4-7“毛坯几何体”对话框4.3 创建刀具单击工具条中的【】创建刀具按钮，弹出“创建刀具”对话框，在“名称”文本栏中输入T1D10R0,如图4-8所示。单击确定。在弹出“Milling Tool-5 Parameters”对话框中，按刀具直径和刀具号修改参数，如图4-9所示。单击确定。图 4-9 Milling Tool-5 Parameters图 4-8“创建刀具”对话框4.4 创建操作单击工具条中的【】创建操作按钮，系统弹出“创建操作”对话框，在位置中程序和刀具选择已写入程序，如图4-10所示。单击确定。图 4-10“创建操作”对话框系统弹出“Face Milling Area”对话框，如图4-11所示。图 4-11 “Face Milling Area”对话框在各对话框中设置各项参数，在几何体参数中单击【】指定部件，系统弹出“部件几何体”对话框并选择实体，如图4-12所示。单击确定。图 4-12“部件几何体”对话框选择“指定切削区域”，弹出“切削区域”对话框，并选择需切削区域几何体的表面，如图4-13所示。单击确定。图 4-13“切削区域”对话框4.5 刀轨设置及生成在刀轨设置对话框中，切削模式栏中选择“跟随部件”模式，如图4-14所示。图4-14“刀轨设置”对话框单击【】进给和速度，弹出的“进给”对话框，设置主轴速度3000rpm，如图4-15所示，单击确定。图 4-15“进给”对话框回到“Face Milling Area”对话框中，在操作参数设置中单击【】生成按钮，生成刀轨，如图4-16所示。图4-16 刀轨生成4.6 刀轨可视化单击【】确认按钮，系统弹出“刀轨可视化”对话框，选择2D动态并设置，完成加工过程仿真，如图4-17所示。图 4-17 刀轨可视化及仿真加工过程4.7 后处理 生成程序进行后处理得出程序，保存文件。=信息清单创建者： Administrator日期： 2010-12-2 15:16:24当前工作部件： C:Program FilesUGSxingqiang.prt节点名： pc-20100423xeun=%N0010 G40 G17 G90 G70N0020 G91 G28 Z0.0:0030 T02 M06N0040 T03N0050 G0 G90 X3.9106 Y2.8731 S1800 M03N0060 G43 Z.7874 H00N0070 Z.1181N0080 G3 X3.9106 Y2.8731 Z.0286 I.0264 J.0462 K.0142 F9.8N0090 X3.937 Y2.9724 Z-.0235 I.0264 J.0462 K.0142N0100 G1 X2.9331 M08N0110 Y2.9331N0120 X4.9409N0130 Y2.9724N0140 X3.937N0150 Y3.0315N0160 X2.874N0170 Y2.874N0180 X5.N0190 Y3.0315N0200 X3.937N0210 Y3.0906N0220 X2.815N0230 Y2.815N0240 X5.0591N0250 Y3.0906N0260 X3.937N0270 Y3.1496N0280 X2.7559N0290 Y2.7559N0300 X5.1181N0310 Y3.1496N0320 X3.937N0330 Y3.2087N0340 X2.6969N0350 Y2.6969N0360 X5.1772N0370 Y3.2087N0380 X3.937N0390 Y3.2677.说明：程序只做部分截取4.8生成车间文档生成车间文档按钮【】则生成车间文档如图4-18所示:图4-18车间文档生成第五章 总结参 考 文 献【1】 黄成编著UG NX6.0模具设计与加工 北京希望电子出版社 2009【2】 王泽鹏等编著UG NX6.0中文版数控加工 机械工业出版社 2009【3】 郑贞平等编著UG NX6.0数控加工入门与实例精讲 机械工业出版社【4】 张思弟编数控加工工艺学 化学工业出版社 2005【5】 张瑞萍等编著UG NX6.0中文版标准教程 北京清华大学出版社 2009【6】 张宝忠主编机械工程材料 浙江大学出版社 2004【7】 黎震等编著UG NX6.0中文版应用与实例教程 北京理工大学出版社 2009【8】 胡任喜.UG NX6.0中文版从入门到精通 北京清华大学出版社 2009致 谢