瓶蓋凸模的建模與NC加工[三維UG]

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四川信息職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計（論文）中期進展情況檢查表 2008年11月25日 課題名稱 瓶蓋的建模與NC加工 學生姓名 王開欣 學 號 0616006 專 業(yè) 數(shù)控技術(shù) 指導教師 楊金鵬 職 稱 助教 畢業(yè)設(shè)計進展 畢業(yè)設(shè)計已進入中期，我利用一周的時間來準備建模的資料，并把建模的全過程用WORD做出， 查閱了工藝相關(guān)資料，把設(shè)計中會用到的技術(shù)參數(shù)算出，并做了WORD。 尚須完成的任務(wù) 1. 夾具的選擇。 2. ＣＡＭ加工，清根并生成ＮＣ程序。 存在的主要問題及解決措施 1. 技術(shù)參數(shù)的得出有問題。解決措施：查看相關(guān)資料，問老師和同學。 2. 加工路線不清晰。解決措施：查看相關(guān)資料，問老師。 學生對畢業(yè)設(shè)計的意見與建議 畢業(yè)設(shè)計是考察一個學生綜合知識的應(yīng)用，也是培養(yǎng)學生自主查閱、創(chuàng)新的能力，但畢竟是紙上談兵，希望學校能夠為學生提供著手實際的機會。 指導教師審查意見 四川信息職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查情況匯總表 年級： 2006級 專業(yè)： 數(shù)控技術(shù) 班級： 數(shù)技06-1班 學號 學生姓名 檢查情況記錄 （論文初稿是否完成、論文中存在的主要問題、學生中期檢查出勤情況） 檢查人 0616006 王開欣 完成畢業(yè)設(shè)計初稿 0616006 王開欣 論文中有過排版錯誤、工藝分析出現(xiàn)過錯誤 0616006 王開欣 定時定點指導老師報到，給出中期檢查任務(wù) 注：本表由系部填寫，一式兩份，系部、教務(wù)處各存一份。中期檢查結(jié)束后（第12周內(nèi)）將其中一份交教務(wù)處。 四川信息職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 學 生 姓 名 王開欣 學號 0616006 班級 數(shù)技06-1 專業(yè) 數(shù)控技術(shù) 設(shè)計（或論文）題目 瓶蓋凸模的建模與NC加工 指導教師姓名 職 稱 工作單位及所從事專業(yè) 聯(lián)系方式 備 注 楊金鵬 助 教 四川信息職業(yè)技術(shù)學院 13547199676 設(shè)計（論文）內(nèi)容： 1、軟件的介紹和瓶蓋的工藝分析：包括凸模的加工性分析、工件的裝夾、工步安排。 2、瓶蓋的建模：UG的界面分析、零件建模過程。 3、瓶蓋的加工：包括加工前的模型處理，對零件的粗加工、半精加工、精加工和清根的具體步驟。 4、瓶蓋走刀路線的生成、仿真和后處理：包括粗加工的走刀路線、半精加工的走刀路線和精加工的走刀路線，以及對其的確定、仿真。 進度安排： 1、 設(shè)計將于11月7號開始，第9周編寫UG軟件的介紹和進行工藝分析 2、 第10周進行UG建模 3、 第11周進行CAM加工，仿真和后處理 4、 第13周撰寫說明書，大概12月初完成畢業(yè)設(shè)計 主要參考文獻、資料： [1] 謝國明，UG CAM實用教程，清華大學出版社，2003年出版。 [2] 王慶林，UG銑制造過程實用指導，清華大學出版社，2002年出版。 [3] 楊偉群，數(shù)控工藝培訓教程（數(shù)控銑部分），清華大學出版社，2002年出版 [4] 于春生，數(shù)控機床編程及應(yīng)用，北京高等出版社，2003年出版。 [5] 袁峰，全國數(shù)控大賽試題精選，北京機械工業(yè)出版社，2005年出版。 審 批 意 見 教研室負責人： 年 月 日 備注：任務(wù)書由指導教師填寫，一式二份。其中學生一份，指導教師一份。 四川信息職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計說明書(論文) 設(shè)計題目: 瓶蓋凸模的建模與NC 加工 專 業(yè): 數(shù)控技術(shù) 班 級: 數(shù)技06-1班 學 號: 0616006 姓 名: 王 開 欣 指導教師: 楊 金 鵬 2008年12月19日 瓶蓋建模與NC加工 專業(yè)：數(shù)控技術(shù) 設(shè)計者：王開欣 指導老師：楊金鵬 摘 要 本設(shè)計是利用現(xiàn)代科技最先進的軟件UG NX4.0來完成的。UG?NX是Unigraphics?Solutions公司推出的集CAD/CAM/CAE于一體的三維參數(shù)化設(shè)計軟件，在汽車、交通、航空航天、日用消費品、通用機械及電子工業(yè)等工程設(shè)計領(lǐng)域得到了大規(guī)模的應(yīng)用。UG NX4.0是NX系列的最新版本，在原有基礎(chǔ)上做了大量的改進。 本設(shè)計課題是通過UG CAD三維建模將玻璃刀架的三維模型做出；根據(jù)設(shè)計圖的要求查閱相關(guān)資料書籍做出工藝分析；利用UG CAM進行模擬加工并將生成NC程序。 關(guān)鍵詞 CAD/CAM；UG NX4.0；三維模型；加工；NC程序 機電工程系 2009 屆畢業(yè)設(shè)計(論文)課題申報表 2008 年 9 月 10 日 設(shè)計(論文)題目 瓶蓋的建模與NC加工 課題簡介 該瓶蓋主要應(yīng)用于日常生活中，人們在飲用瓶裝水時不易打開瓶蓋，此設(shè)計彌補了該缺陷，在瓶蓋上加了一個旋鈕，并將圓形的蓋壁設(shè)計成六邊形。 主要任務(wù) n 設(shè)計出工程圖 n 編寫工藝文件 n UG繪圖軟件畫出模型 n UG仿真加工 其它要求 用WORD寫出電子文檔 指導教師 姓名 楊金鵬 職稱 助教 教研室 數(shù)控教研組 電話 13547199676 E-mail 教研室 審查意見 教研室主任： 年 月 日 系部 審查意見 主管系主任： 年 月 日 四川信息職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計(論文) 目錄 緒 論 1 第1章 UG的簡介 2 第2章 瓶蓋的建模 5 2.1瓶蓋凸模的工程圖 5 2.2瓶蓋凸模建模分析 5 2.3 進入UG的建模 6 2.3.1 UG的界面分析 6 2.3.2 零件建模過程 7 第3章 瓶蓋凸模的加工 9 3.1 瓶蓋凸模加工工藝分析 9 3.1.1瓶蓋凸模的三維模型 9 3.1.2工藝分析 9 3.1.2加工路線分析 9 3.1.4工藝表格 11 3.2瓶蓋凸模零件的加工 12 3.2.1加工前的模型處理 12 3.2.2用型腔銑操作對零件外型進行粗加工 14 3.2.3用型腔銑操作對零件外型進行半精加工 17 3.2.4用型腔銑操作對零件曲面進行精加工 18 3.2.5用型腔銑操作對零件平面進行精加工 20 3.2.6 對零件進行清根處理 22 3.3走刀路線和程序的生成 22 3.3.1走刀路線的生成 22 3.3.2仿真加工與產(chǎn)生NC程序 24 3.4 數(shù)控仿真加工 26 3.4.1工件的裝夾 26 3.4.2 仿真準備 26 3.4.3 數(shù)控仿真 27 總 結(jié) 29 參考文獻 30 附錄一 31 附錄二 32 附錄三 33 附錄四 34 第 2 頁 四川信息職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計(論文) 目錄 緒 論 1 第1章 UG的簡介 2 第2章 瓶蓋的建模 5 2.1瓶蓋凸模的工程圖 5 2.2瓶蓋凸模建模分析 5 2.3 進入UG的建模 6 2.3.1 UG的界面分析 6 2.3.2 零件建模過程 7 第3章 瓶蓋凸模的加工 9 3.1 瓶蓋凸模加工工藝分析 9 3.1.1瓶蓋凸模的三維模型 9 3.1.2工藝分析 9 3.1.2加工路線分析 9 3.1.4工藝表格 11 3.2瓶蓋凸模零件的加工 12 3.2.1加工前的模型處理 12 3.2.2用型腔銑操作對零件外型進行粗加工 14 3.2.3用型腔銑操作對零件外型進行半精加工 17 3.2.4用型腔銑操作對零件曲面進行精加工 18 3.2.5用型腔銑操作對零件平面進行精加工 20 3.2.6 對零件進行清根處理 22 3.3走刀路線和程序的生成 22 3.3.1走刀路線的生成 22 3.3.2仿真加工與產(chǎn)生NC程序 24 3.4 數(shù)控仿真加工 26 3.4.1工件的裝夾 26 3.4.2 仿真準備 26 3.4.3 數(shù)控仿真 27 總 結(jié) 29 參考文獻 30 附錄一 31 附錄二 32 附錄三 33 附錄四 34 四川信息職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計(論文) 緒 論 近年來，數(shù)控機床及相關(guān)技術(shù)得到了飛速發(fā)展，在柔性、精確性、可靠性、集成性和宜人性各方面功能越來越完善，已成為現(xiàn)代先進制造業(yè)的基礎(chǔ)。數(shù)控加工是機械制造中的先進加工技術(shù)，是一種高效率、高精度與高柔性特點的自動化加工方法。數(shù)控加工技術(shù)可有效解決復雜、精密、小批多變零件的加工問題，充分適應(yīng)了現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。大力發(fā)展數(shù)控加工技術(shù)已成為各國加速經(jīng)濟發(fā)展、提高綜合國力的重要途徑。目前，國內(nèi)數(shù)控機床使用越來越普及，如何提高數(shù)控加工技術(shù)水平已成為當務(wù)之急。 本次設(shè)計共包含三大部分，第一部分軟件介紹，本次設(shè)計中使用UG軟件進行建模及加工。第二部分零件的建模，第三部分零件的加工過程。 在本次設(shè)計過程中參閱了大量國內(nèi)外同行的專著、教材、論文等資料與文獻，在次一并表示致謝。 由于設(shè)計者水平有限，設(shè)計過程中難免出現(xiàn)疏漏與錯誤，懇請各位老師批評指正。 第一章 UG的簡介 ?Unigraphics Solutions公司(簡稱UGS)是全球著名的MCAD供應(yīng)商,主要為汽車與交通、航空航天、日用消費品、通用機械以及電子工業(yè)等領(lǐng)域通過其虛擬產(chǎn)品開發(fā)(VPD)的理念提供多級化的、集成的、企業(yè)級的包括軟件產(chǎn)品與服務(wù)在內(nèi)的完整的MCAD解決方案。其主要的CAD產(chǎn)品是UG。 UG公司的產(chǎn)品主要有為機械制造企業(yè)提供包括從設(shè)計、分析到制造應(yīng)用的Unigraphics軟件、基于Windows的設(shè)計與制圖產(chǎn)品Solid Edge、集團級產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)iMAN、產(chǎn)品可視化技術(shù)ProductVision以及被業(yè)界廣泛使用的高精度邊界表示的實體建模核心Parasolid在內(nèi)的全線產(chǎn)品。 UG在航空航天、汽車、通用機械、工業(yè)設(shè)備、醫(yī)療器械以及其它高科技應(yīng)用領(lǐng)域的機械設(shè)計和模具加工自動化的市場上得到了廣泛的應(yīng)用。多年來，UGS一直在支持美國通用汽車公司實施目前全球最大的虛擬產(chǎn)品開發(fā)項目，同時Unigraphics也是日本著名汽車零部件制造商DENSO公司的計算機應(yīng)用標準，并在全球汽車行業(yè)得到了很大的應(yīng)用，如Navistar、底特律柴油機廠、Winnebago和Robert Bosch AG 等。 另外，UGS公司在航空領(lǐng)域也有很好的的表現(xiàn)：在美國的航空業(yè)，安裝了超過10,000套UG軟件；在俄羅斯航空業(yè)，UG軟件具有90%以上的市場；在北美汽輪機市場，UG軟件占80%。UGS在噴氣發(fā)動機行業(yè)也占有領(lǐng)先地位，擁有如Pratt & Whitney和GE 噴氣發(fā)動機公司這樣的知名客戶。航空業(yè)的其它客戶還有：B/E航空公司、波音公司、 以色列飛機公司、英國航空公司、Northrop Grumman、伊爾飛機和Antonov。 UGS公司的產(chǎn)品同時還遍布通用機械、醫(yī)療器械、電子、高技術(shù)以及日用消費品等行業(yè)，如：3M、Will-Pemco、Biomet、Zimmer、飛利浦公司、吉列公司、Timex、 Eureka 和Arctic Cat等。 UG具有豐富的曲面建模工具。包括直紋面、掃描面、通過一組曲線的自由曲面、通過兩組類正交曲線的自由曲面、曲線廣義掃掠、標準二次曲線方法放樣、等半徑和變半徑倒圓、廣義二次曲線倒圓、兩張及多張曲面間的光順橋接、動態(tài)拉動調(diào)整曲面、等距或不等距偏置、曲面裁減、編輯、點云生成、曲面編輯。 UG進入中國已經(jīng)有九個年頭了，其在中國的業(yè)務(wù)有了很大的發(fā)展，中國已成為遠東區(qū)業(yè)務(wù)增長最快的國家。幾年來，UG在中國的用戶已超過800家，裝機量達到3500多臺套。 UG特點： ① 建模的靈活性 復合建模：無需草圖,需要時可進行全參數(shù)設(shè)計,無需定義和參數(shù)化新曲線——可直接利用實體邊緣。 幾何特征 ：具有凸墊、鍵槽、凸臺、斜角、挖殼等特征、用戶自定義特征?、引用模式 。 光順倒圓: 業(yè)界最好的倒圓技術(shù)?，可自適應(yīng)于切口、陡峭邊緣及兩非鄰接面等幾何構(gòu)形，變半徑倒圓的最小半徑值可退化至極限零。 ② 協(xié)同化裝配建模 可提供自頂向下、自底向上兩種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)定義方式并可在上下文中設(shè)計／編輯 ，高級的裝配導航工具，可圖示裝配樹結(jié)構(gòu)，可方便快速的確定部件位置?，?對裝配件的簡化表達，隱藏或關(guān)掉特定組件。局部著色，強大的零件間的相關(guān)性 ，配對條件，零件間的表達式（關(guān)系） ，協(xié)同化團隊工作 ，可方便的替換產(chǎn)品中任一零部件，刷新部件以取得最新的工作版本，團隊成員可并行設(shè)計產(chǎn)品中各子裝配或零件， ③ 直觀的二維繪圖 對制圖員來講，簡單并富于邏輯性 ，剖視圖自動相關(guān)于模型和剖切線位置 ，正交視圖的計算和定位可簡便的由一次鼠標操作完成，自動隱藏線消除 ，自動尺寸排列——不需要了解設(shè)計意圖 ，自動工程圖草圖尺寸標注。 ④ 被業(yè)界證實的數(shù)控加工?? ２～５軸銑 ，車加工， 線切割， 鈑金件制造 ，刀軌仿真和驗證 ，刀具庫／標準工藝數(shù)據(jù)庫功能。 ⑤ 領(lǐng)先的鈑金件制造 可在成型或展開的情況下設(shè)計或修改產(chǎn)品結(jié)構(gòu) ，折彎工序可仿真工藝成型過程 ，鈑料展開幾何自動與產(chǎn)品設(shè)計相關(guān) ，可在一幅工程圖中直接展示產(chǎn)品設(shè)計和鈑料展開幾何。 ⑥ 集成的數(shù)字分析 機構(gòu)運動學分析 ，硬干涉檢查和軟干涉檢查 ，運動仿真和分析 ，動畫過程中的動態(tài)干涉檢查。 ⑦ 廣泛的用戶開發(fā)工具 用戶命令宏 ，高級編程語言 ，可自定義裁剪的用戶界面 ⑧ 內(nèi)嵌的工程電子表格 可與其他表格軟件交換數(shù)據(jù) ，可簡便定義零件系列 ，可方便修改表達式 ，可生成扇形圖、直方圖和曲線圖等 。 ⑨ 照片真實效果渲染 利用基于數(shù)字的設(shè)計審視，加快產(chǎn)品上市時間 ，快速成型。 ⑩ 可分階段實施的數(shù)據(jù)管理 業(yè)界最緊密的ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ與ＰＤＭ集成 ，可管理ＣＡＤ數(shù)據(jù)以及整個產(chǎn)品開發(fā)周期中所有相關(guān)數(shù)據(jù) 。 第二章 瓶蓋凸模的建模 2.1瓶蓋凸模的工程圖（如圖2-1所示） 圖2-1 2.2瓶蓋凸模建模分析 通過對瓶蓋的工程圖分析可以知道,瓶蓋凸模由以下幾組模形組成,裝夾板、六邊形、凸球面、旋轉(zhuǎn)柄幾部分組成。所以我們在建模過程中就可以按照它的組成來劃分它的建模過程。在建模前應(yīng)先考慮模型的坐標應(yīng)建在什么地方，通過對工程圖的分析可以知道坐標應(yīng)該放在裝夾板的頂面的中心處。坐標系確定好后就可以建模了，首先在XY平面的下方建立一個長、寬、高分別為80mm、80mm、15mm的裝夾板，再畫一個80的圓，圓的中心在坐標系的中心處，在圓的內(nèi)部做一個與圓內(nèi)接的六邊形，再把六邊形拉伸5mm，對六邊臺的六個邊倒R8的圓角。其次在ZY做一個SR79的凸球面，球的中心在Z軸的負方向，球面與六邊臺相交形成的圓，它的直徑為54mm。最后對旋轉(zhuǎn)柄進行建模，還是選定坐標系的XY平面，并且旋轉(zhuǎn)柄與Y軸相重合。旋轉(zhuǎn)柄的曲線畫好后對它進行拉伸，拉伸高度為20mm，并對旋轉(zhuǎn)柄的輪廓倒R1.38的圓角，再對旋轉(zhuǎn)柄與凸球面相交處的輪廓倒圓角，圓角的大小為R4.2。以上就是瓶蓋凸模的建模過程的分析。 2.3 進入UG的建模 2.3.1 UG的界面分析 ① 單擊桌面上的UG 4.0圖標, 單擊新建按鈕(),彈出UG界面,點擊新建圖標，再選擇零件圖標,單擊確定按鈕則進入UG的建模界面。如圖2-2所示。 圖2-2 ② 熟悉UG的建模界面，如：工具欄、菜單欄等，熟悉UG的建模環(huán)境里的各個工具，如圖2-3所示。 圖2-3 2.3.2 零件建模過程 ① 單擊工具欄上的草圖按鈕（），進入草圖制作界面后再單擊矩形框按鈕（），繪制一個正方形，在利用自動判斷按鈕（）和約束按鈕（）將其約束為80mm×80mm，再把正方形約束到坐標系的正中位置。用同樣的方法繪制一個正六邊形，并利用快速修剪按鈕（）對多余的部位進行刪除。利用圓角按鈕（）對其進行倒角。具體步驟如圖2-4。 圖2-4 ② 點擊完成草圖按鈕（）進入起始界面，單擊工具欄上的拉伸按鈕（） ，先拉伸80mm×80mm×15mm的正方形。在拉伸正六邊形。具體步驟如圖 2-5所示。 圖2-5 ③ 進入草圖界面后選擇ZX平面（）建立一個如圖2-6所示的草圖，再進入建模窗口點擊旋轉(zhuǎn)按鈕（），旋轉(zhuǎn)幾何體可得一個與六邊臺相交的球面，如圖2-7所示。 圖2-6 圖2-7 ④ 在草圖中繪制好旋轉(zhuǎn)柄的輪廓，步驟同上（注：選擇默認坐標平面）。返回主界面后再對旋轉(zhuǎn)柄進行拉伸，拉伸的方向為Z軸的正方向，拉伸的高度為20mm，如圖2-8所示。 圖2-8 ⑤ 點擊倒圓角按鈕（），對六邊臺的輪廓倒R8的圓角，旋轉(zhuǎn)柄頂面輪廓倒R1.38的圓角，旋轉(zhuǎn)柄與球面相交的輪廓倒R4.2的圓角。如圖2-9所示。 圖2-9 第三章 瓶蓋凸模的加工 3.1 瓶蓋凸模加工工藝分析 3.1.1瓶蓋凸模的三維模型（如圖3-1所示） 圖3-1 3.1.2工藝分析 ① 凹模的加工性分析 凹模零件從結(jié)構(gòu)上來看并不復雜，加工也較為簡單，凸模零件是由鋼材加工而成，鋼材較硬，所以在選用刀具時應(yīng)該選用比鋼件硬的刀具，選用刀具時還應(yīng)該結(jié)合零件的大小來選用合理的刀具加工，在下料時首先應(yīng)該考慮比零件本身大。因為凹模是一個對稱零件，所以定位時可以任意定位。 ② 工件的裝夾 通過對凹模的三維模型進行分析可知，因為凸模的邊長是80mm，最高處有15mm，毛坯大小適中，所以凸模的加工可以用虎鉗進行裝夾，在裝夾過程中應(yīng)該注意裝夾的深度不應(yīng)該超過裝夾板的高度，還應(yīng)特別的注意，在裝夾之前應(yīng)在裝夾板的下方墊上墊塊，使其凸模在加工過程中有著力點。 ③ 工件坐標系（如圖3-2所示） X軸：起點在裝夾板頂面的中心，并且與頂面的邊平行。 Y軸：起點在裝夾板頂面的中心，并且與X軸相互垂直。 Z軸：起點在裝夾板頂面的中心，且方向是指向頂面的上方。 圖3-2 ④ 工步安排 按照“粗→半精加工→精加工”的一般順序?qū)Ρ玖慵M行粗加工、精加工。 Ⅰ 利用普通機床加工出80mm×80mm×35mm的標準毛坯，并保證上下表面的平行度以及四周面之間的垂直度。 Ⅱ 毛坯的裝夾：凸模的加工用虎鉗進行裝夾，在裝夾過程中應(yīng)該注意裝夾的深度不應(yīng)該超過裝夾板的高度，還應(yīng)特別的注意，在裝夾之前應(yīng)在裝夾板的下方墊上墊塊，使其凸模在加工過程中有著力點。 Ⅲ 粗加工：采用型腔銑對凸模進行粗加工，采用跟隨周邊的走刀方式進行切削。 Ⅳ 半精加工：采用型腔銑操作對凸模進行半精加工，采用跟隨周邊的走刀方式進行切削。 Ⅴ 平面和曲面的精加工：采用曲面銑對瓶蓋凸模的六邊臺頂面，曲面的精加工，采用曲面銑對瓶蓋凸模的各曲面精加工。 3.1.3加工路線分析 在銑削過程中應(yīng)到確定幾個關(guān)鍵點，以免過度進入加工區(qū)域造成報廢現(xiàn)象。入刀點的選擇也是輪廓銑削的一個關(guān)鍵點,在外輪廓銑削時，一般情況下，入刀路線圖3-3,選擇輪廓外的一點A作為刀具的起始點，B點和C點是輪廓延長線上的一點，在AB直線段建立刀具的半徑補償，在CA直線段取消刀具的半徑補償。當然也可以采用在入刀點和出刀點分別添加一個相切的過渡圓弧的方式。 在內(nèi)輪廓銑削時，一般情況下，入刀路線和出刀路線如圖4所示,選擇輪廓內(nèi)的一點A作為刀具的起始點，BD和DC圓弧段是和輪廓線相切的兩段圓弧，D點是輪廓線上的一點，在AB直線段建立刀具的半徑補償，在CA直線段取消刀具的半徑補償。注意建立和取消刀具的半徑補償必須在直線段上進行。 圖3-3 外輪廓刀具進出圖 3.1.4工藝表格 ① 加工工藝卡 根據(jù)上面的工藝分析，就能確立各項工藝參數(shù)并選擇刀具，制定出合理工藝卡片和刀具卡表，這是編程和加工的依據(jù)。 工藝卡中包含了各工序的加工內(nèi)容、加工順序及刀具類型和詳細的工藝參數(shù)，這些內(nèi)容都是編程所必須的。在確定工藝參數(shù)時，主軸轉(zhuǎn)速與切削速度之間的關(guān)系是： v：刀具的切削速度 m/min n：主軸轉(zhuǎn)數(shù) r/min d：刀具直徑 mm 詳細刀具參數(shù)見【附錄三】； 數(shù)控加工工序卡見【附錄四】； 3.2瓶蓋凸模零件的加工 3.2.1加工前的模型處理 ① 進入建模窗口為零件設(shè)立毛胚80×80×35。具體見圖3-4。 圖3-4 ② 點擊起始按鈕（）中的加工選項進入加工界面，在經(jīng)過初始化進入加工環(huán)境。具體見圖3-5所示。 圖3-5 ③ 創(chuàng)建程序順序組D1、D2、D3、D4、D5。但是必須建在一個父級組下面，首先進入創(chuàng)建程序按鈕（），進入程序欄后輸入順序組的名稱D1（見圖3-6所示）。順序組創(chuàng)建完成，其他順序組的建立同上。具體見圖3-7所示。 圖3-6 圖3-7 ④ 創(chuàng)建D10的平底銑刀，D8的平底銑刀，D4的平底銑刀，R1.5的球頭刀。首先進入創(chuàng)建刀具按鈕（），輸入刀具名稱后，再編輯刀具的直徑、半徑、長度。其他刀具的建立同上，具體見圖3-8所示。 圖3-8 ⑤ 建立加工坐標系，首先單擊創(chuàng)建幾何體按鈕（），再選MCS按鈕，并且選定NONE為父級組，輸入加工坐標系的名稱MCS_MILL，確定后進入菜單欄，單擊間隙和指定按鈕，進入平面構(gòu)造器后設(shè)定安全平面的位置。具體見圖3-9。 圖3-9 ⑥ 進入創(chuàng)建幾何體，指定工件和毛坯，在毛坯的頂面留下0.5mm的余量。具體創(chuàng)建流程如圖3-10所示。 圖3-10 3.2.2用型腔銑操作對零件外型進行粗加工 ① 編程基本參數(shù)確定（見表3-1）。 表3-1 參 數(shù) 參 數(shù) 值 參 數(shù) 參 數(shù) 值 工件材料 鋼件 下切速度 / 刀具材料 合金 切削速度 100 mm/min 刀具類型 平底銑刀 主軸轉(zhuǎn)速 800 r/min 刀具刃數(shù) / 公 差 / 刀具直徑 8mm 切削步距 / 刀具半徑 / 切削深度 2mm 圓角半徑 / 加工余量 側(cè)壁 0.5mm 快進速度 / 底面 0.5mm ② 首先創(chuàng)建操作，進入創(chuàng)建操作菜單后選擇使用幾何體為MILL-GEOM、選擇使用刀具為D10，單擊確定后，設(shè)定更多參數(shù)（見圖3-11所示）。 圖3-11 ③ 進入型腔銑操作菜單后,首先選定切削區(qū)域及兩個臺階和旋柄球面,創(chuàng)建詳細流程如圖3-12所示。 圖3-12 ④ 把切削方式改為跟隨周邊，改刀具直徑的百分比為60%，改每一刀的全局深度為2mm，進入切削參數(shù)菜單并把毛坯余量設(shè)為0.5mm（如圖3-13所示）。 圖3-13 ⑤ 再進入進給率設(shè)置菜單把主軸轉(zhuǎn)速設(shè)為800 r/min。把進刀設(shè)為80 mm/min、第一刀切削速度均設(shè)置為100 mm/min，減切設(shè)為200 mm/min,型腔銑操作創(chuàng)建完成。詳細創(chuàng)建流程如圖3-14所示。 圖3-14 ⑥ 設(shè)置安全平面,操作過程見圖3-15。 圖3-15 ⑦ 設(shè)置機床的刀具號,補償寄存器，半徑補償寄存器為1。具體操作如圖3-16。 圖3-16 ⑧ 最后點擊確定，第一次的粗加工完成。 3.2.3用型腔銑操作對零件外型進行半精加工 ① 編程基本參數(shù)確定（見表3-2）。 表3-2 參 數(shù) 參 數(shù) 值 參 數(shù) 參 數(shù) 值 工件材料 鋼件 下切速度 / 刀具材料 合金 切削速度 100 mm/min 刀具類型 平底銑刀 主軸轉(zhuǎn)速 1000 r/min 刀具刃數(shù) / 公 差 / 刀具直徑 8mm 切削步距 / 刀具半徑 / 切削深度 1mm 圓角半徑 / 加工余量 側(cè)壁 0.2 mm 快進速度 / 底面 0.2mm ② 首先創(chuàng)建操作，進入創(chuàng)建操作菜單后選擇使用刀具為D8，單擊確定后，設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速為1000 r/min，切削切削深度為1mm，部件余量0.2mm。其余參數(shù)和粗加工一樣，設(shè)置方法同粗加工一樣。設(shè)置機床的刀具號,補償寄存器，半徑補償寄存器為2,創(chuàng)建半精加工完成。(如圖3-17)。 圖3-17 3.2.4用型腔銑操作對零件曲面進行精加工 ① 編程基本參數(shù)確定（見表3-3）。 表3-3 參 數(shù) 參 數(shù) 值 參 數(shù) 參 數(shù) 值 工件材料 鋼件 下切速度 / 刀具材料 合金 切削速度 80 mm/min 刀具類型 球頭銑刀 主軸轉(zhuǎn)速 1500 r/min 刀具刃數(shù) / 公 差 / 刀具直徑 3mm 切削步距 / 刀具半徑 / 切削深度 0.2mm 圓角半徑 1.5mm 加工余量 側(cè)壁 0mm 快進速度 / 底面 0mm ② 首先創(chuàng)建等區(qū)域銑削，進入創(chuàng)建操作菜單后選擇使用刀具為R1.5，單擊確定后，設(shè)定更多參數(shù)（見圖3-18所示） 圖3-18 ③ 進入?yún)^(qū)域銑削操作菜單后,首先選定切削區(qū)域,創(chuàng)建詳細如圖3-19所示。 圖3-19 ④ 把驅(qū)動方式改為區(qū)域銑削，再編輯參數(shù)，把步進改為恒定的值，距離為0.2mm,圖樣改為跟隨周邊,具體如圖3-20所示。 圖3-20 ⑤ 再進入進給率設(shè)置菜單把主軸轉(zhuǎn)速設(shè)置為1500r/min，進給速度設(shè)為80 mm/min。把進刀設(shè)為70mm/min、第一刀切削速度80mm/min、剪切100mm/min，采用等區(qū)域銑削創(chuàng)建完成。創(chuàng)建流程如圖3-21所示。 圖3-21 ⑥ 再單擊切削按鈕，在邊界延伸上選擇刀具直徑，并不留下余量，詳細如圖3-22所示。 圖3-22 ⑦ 設(shè)置機床的刀具號,補償寄存器，半徑補償寄存器為3,創(chuàng)建曲面精加工完成。(如圖3-23)。 圖3-23 3.2.5用型腔銑操作對零件平面進行精加工 ① 編程基本參數(shù)確定（見表3-4）。 表3-4 參 數(shù) 參 數(shù) 值 參 數(shù) 參 數(shù) 值 工件材料 鋼件 下切速度 / 刀具材料 合金 切削速度 80 mm/min 刀具類型 平底銑刀 主軸轉(zhuǎn)速 1500 r/min 刀具刃數(shù) / 公 差 / 刀具直徑 4mm 切削步距 / 刀具半徑 / 切削深度 0.2mm 圓角半徑 / 加工余量 側(cè)壁 0mm 快進速度 / 底面 0mm ② 首先創(chuàng)建等區(qū)域銑削，進入創(chuàng)建操作菜單后只需把使用刀具改為D4，單擊確定后，選擇切削區(qū)域（見圖3-24所示）。 圖3-24 ③ 把驅(qū)動方式改為區(qū)域銑削，再編輯參數(shù)，圖樣改為同心圓,其余參數(shù)和曲面的精加工一樣,具體如圖3-25所示 圖3-25 ④ 設(shè)置機床的刀具號,補償寄存器，半徑補償寄存器為4,創(chuàng)建平面精加工完成。(如圖3-26)。 圖3-26 3.2.6 對零件進行清根處理 復制最后一道程序，雙擊復制后的程序，選擇驅(qū)動方式為清根切削，然后點擊確定生成。具體步驟如圖3-27 圖3-27 3.3走刀路線和程序的生成 3.3.1走刀路線的生成 單擊界面右方的操作導航器圖標（），再打開程序順序試圖（），在各個子程序上單擊鼠標右鍵，點擊生成選項如圖3-27，及生成程序完成，各個子程序的路線圖如下。 圖3-27 ① 粗加工的走刀路線見圖3-28，半精加工的走刀路線見圖3-29。 圖3-28 圖3-29 ② 曲面精加工的走刀路線見圖3-30，精加工的走刀路線見圖3-31。 圖3-30 圖3-31 ③ 清根處理的走刀路線見圖3-32 圖3-32 3.3.2仿真加工與產(chǎn)生NC程序 ① 單擊父級組PROGRAM，在單擊確認刀軌（），在彈出可視化刀軌軌跡窗口后，再選擇2D動態(tài)。單擊播放按鈕，開始仿真加工，當仿真完成后單擊比較就可知仿真結(jié)果，具體操作步驟如圖3-33所示。 圖3-33 ② 仿真結(jié)果如圖3-34所示。 圖3-34 ③ 產(chǎn)生NC程序，在單擊后處理按鈕（），進入后處理窗口。如圖3-35所示。 圖3-35 ④ 依次鉤畫上圖底紋選項，點擊確定就生成NC程序，部分NC程序單見圖3-36(部分省略)。 圖3-36 3.4 數(shù)控仿真加工 3.4.1工件的裝夾 利用平口虎鉗將被加工零件固定在工作臺上，在裝夾過程中應(yīng)注意以下幾點: ① 在夾緊的過程中注意平口虎鉗是否把待加工表面夾過超程裝夾。 ② 注意平口虎鉗的最大夾持量,有助于提高裝夾速度。 ③ 注意平口虎鉗的裝夾方式，圖3-37有利于裝卸工件，不太容易毀壞工件的表面。 圖3-37 裝夾方式 3.4.2 仿真準備 ① 打開仿真軟件后，首先是選擇機床，我們仿真加工就選擇華中數(shù)控世紀星銑床，如圖3-38所示。 圖3-38 ② 建立毛坯，毛坯大小為80mmx80mmx35mm，在用平口虎鉗進行裝夾，如圖3-39所示。 圖3-39 ③ 調(diào)入程序后，就開始對刀，在XY方向所有刀具的坐標值都是相同的，在Z方向所有刀具都必需一一對刀。如圖3-40所示。 圖3-40 3.4.3 數(shù)控仿真 ① 在對刀完成后和回參考點的情況下，就可以開始仿真加工，瓶蓋凸模零件開粗后的仿真效果圖如3-41所示。 圖3-41 ② 瓶蓋凸模零件精加工仿真后的效果如圖3-42所示。 圖3-42 總 結(jié) 經(jīng)過一個月多的忙碌，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，對于自身而言，是一個非常貼切的實際動手能力的練習機會，通過此設(shè)計，使自己的能力有了很大的提高。本次畢業(yè)設(shè)計雖然完成了，但是其中還是存在著許多缺陷與不足，還需要繼續(xù)努力才能將其做得更完善。 通過這次設(shè)計使我鞏固很多以前學到的知識,讓我把三年來在這里所學到的知識又重新復習了一遍,我感到這對我是非常有幫助的。特別是把所有學到的知識聯(lián)系在一起，一起運用到設(shè)計中，讓我自己從中感受到了很多，學到了很多。同時又學到了一些以前沒有學習到的東西，把這些知識用到我的設(shè)計中，讓我的設(shè)計更加簡捷、方便。讓我更加充實自己。讓我擺脫了單純的理論知識學習狀態(tài)，和實際設(shè)計的結(jié)合鍛煉了我的綜合運用所學的專業(yè)基礎(chǔ)知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高我查閱文獻資料、，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富。 對于加工工藝是最重要的，如果不懂工藝就無從談加工了，如果只懂得加工而不懂工藝，則設(shè)計就前功盡棄。在NC中加工對走刀方式的確定以及每次進給量、轉(zhuǎn)速等必須設(shè)置為合理的值，所以必須熟悉每一參數(shù)。 在這里，我首先向我們的指導老師致以深深的謝意，他平日里工作繁多，在零件加工整個過程中都給予了我們細心的指導。在整個過程中，讓我學到了很多的加工理念，尤其敬佩他的敬業(yè)精神，他的治學嚴謹和科學研究的精神，這將在以后深深的影響我。然后還要感謝大學幾年來所有的老師，為我們打下機械專業(yè)知識的基礎(chǔ)；同時還要感謝所有的朋友和同學，正是因為有了你們的支持和鼓勵。此次畢業(yè)設(shè)計才會順利完成。 通過本次畢業(yè)設(shè)計讓我懂得了如何篆寫說明書，如何將已學過的知識與實踐聯(lián)系起來，如何將書本上的知識進行靈活運用，更重要的是讓我知道了一個團隊的重要性，因為沒有他們的互相幫助互相的支持，也許根本不能再短短的時間內(nèi)完成畢業(yè)設(shè)計。總之，此次畢業(yè)設(shè)計讓我受益匪淺。 參考文獻 [1] 謝國明，UG CAM實用教程，清華大學出版社，2003年出版。 [2] 王慶林，UG銑制造過程實用指導，清華大學出版社，2002年出版。 [3] 楊偉群，數(shù)控工藝培訓教程（數(shù)控銑部分），清華大學出版社，2002年出版 [4] 于春生，數(shù)控機床編程及應(yīng)用，北京高等出版社，2003年出版。 [5] 袁峰，全國數(shù)控大賽試題精選，北京機械工業(yè)出版社，2005年出版。 [6] 張超英、羅學科，數(shù)控機床加工工藝編程與操作實訓，北京高等出版社，2003年出版。 [7] 王衛(wèi)兵，數(shù)控編程100例，北京機械工業(yè)出版社，2003年出版。 [8] 趙長明、劉萬菊，數(shù)控加工工藝及設(shè)備，北京高等出版社，2003年出版。 附錄一 銑刀加工工藝參考表 刀具參數(shù) 鋁 鋼 銅 S (r/min) F (mm/min) S (r/min) F (mm/min) S (r/min) F (mm/min) ? 32 立銑刀 750 1100 700 900 700 950 ? 11 鉆頭 800 1800 750 1000 700 1000 ? 20 立銑刀 1600 2000 1300 2000 1800 1800 ? 12 立銑刀 2000 3000 1800 2500 2200 2000 螺紋銑刀 600 1200 600 1400 400 2000 ?（16H7)鉸刀 3000 2800 2800 1800 2800 1200 ? 6 平刀 3500 2800 3500 1800 3000 2000 ? 10 球刀 3500 1500(精) 3500 1200(精) 2500 1000(精) ? 8 球刀 1500 1200 3500 1000 2800 1500 注：?。樱鬏S轉(zhuǎn)速　　Ｆ－切削進給　　粗－ 粗銑　　精－ 精銑 附錄二 銑刀切削參數(shù)表（單位：m/min） 工件材料 銑刀材料 碳素鋼 高速鋼 超高速鋼 合金鋼 炭化鋼 炭化鎢 鋁合金 75～150 180～300 240～460 300～600 鎂合金 180～270 150～600 鉬合金 45～100 120～190 黃銅（軟） 12～25 20～25 45～75 100～180 青銅 10～20 20～40 30～50 60～130 青銅（硬） 10～15 15～20 40～60 鑄鐵（軟） 10～12 15～20 18～25 28～40 75～100 鑄鐵（硬） 10～15 10～20 18～28 45～60 （冷）鑄鐵 10～15 12～18 30～60 可鍛鑄鐵 10～15 20～30 25～40 35～45 75～110 鋼（低炭） 10～14 18～28 20～30 45～70 鋼（中炭） 10～15 15～25 18～28 40～60 鋼（高炭） 10～15 12～20 30～45 合金鋼 35～80 附錄三 刀具卡片 產(chǎn)品名稱 瓶蓋凸模 刀具(mm) 圖號 序號 刀具 刀具名稱 刀具材料 換刀方式 加工部位 直徑 R角 長度 1 T01 D10 10 0 70 合金 自動 零件的粗加工 2 T02 D8 8 0 50 合金 自動 半精加工 3 T03 R1.5 3 1.5 50 合金 自動 曲面的精加工 4 T04 D4 4 0 50 合金 自動 平面的精加工 編制 王開欣 審核 批準 第一頁 共一頁 附錄四 加工工藝卡 數(shù) 控 加 工 工 序 卡 片 四川信息職業(yè)技術(shù)學院 數(shù)控加工工序卡片 產(chǎn)品名稱 零件名稱 零件圖號 瓶蓋凸模 0617029 工步號 工步內(nèi)容 刀具號 刀具規(guī)格(mm) 主軸 轉(zhuǎn)速 (r/min) 進給 速度 (mm/min) 切削 深度 (mm) 余量 (mm) 1 零件的粗加工 T01 10 800 150 2 0.5 2 半精加工 T02 8 1000 100 1 0.2 3 曲面的精加工 T03 3 1500 80 0.2 0 4 平面的精加工 T04 4 1500 80 0.2 0 編制 王開欣 審核 批準 第一頁 共一頁 第 35 頁