数控技术与ug应用毕业论文

数控技术与ug应用毕业论文内容摘要：

加工刀具轨迹。 UG NX 系统提供了基本的数控编程模板，以 Shops_diemold 模板集为例，其配置文件 位于 \mach\resource\configuration 中，模板集文件 则位于 \mach\resource\template 目录下。 用户可根据本企业的经验创建自己的程式、粗精加工、刀具、产品等类型的 编程模板。 利用模板之前，需要对不同产品类 的零件的不同加工方式的模板进行整理与收集。 在创建模板时可按加工方式进行分类，对于 系列化或相似的加工工艺，如凸凹模具类零件的加工等，则可以包含粗精加工方案、刀具及 工艺参数的选择等完整的加工流程模板。 模板的定义可根据产品加工要求与几何特征划分， 也可根据产品加工要求与材料等多种方式进行划分。 刀具轨迹的生成 模块 系统提供了钻孔循环、攻丝和镗孔等点位加工编程模块，具有多种轮廓加工、等高环切、行切以及岛屿加工平面铣削等编程功能。 其提供的 3～ 5 坐标复杂曲面的固 定轴与变轴加工编程功能，可以任意控制刀具轴的矢量方向，具有曲面轮廓、等高分层、参数线加工、曲面流线、陡斜面和曲面清根等多种刀具轨迹控制方式。 (1)UG/Planar Milling(UG 平面铣削 ) UG 平面铣削模块功能，包括多次走刀轮廓铣、仿形内腔铣、 Z 字形走刀铣削，规定避开夹具和进行内部移动的安全余量，提供型腔分层切削功能、凹腔底面小岛加工功能，对边界和毛料几何形状的定义、显示未切削区域的边界，提供一些操作机床辅助运动的指令，如冷却、刀具补偿和夹紧等。 (2)UG/Core amp。 Cavity Milling(UG 型芯、型腔铣削 ) 利用 UG 型芯、型腔铣削可完成粗加工单个或多个型腔，可沿任意类似型芯的形状进行去除大余量的粗加工，对非常复杂的形状产生刀具运动轨迹，确定走刀方式。 通过容差型腔铣削可加工设计精度低、曲面之间有间隙和重叠的形状，而构成型腔的曲面可达数百个，发现型面异常时，它可以或自行更正，或在用户规定的公差范围内加工出型腔来。 (3) UG/Fixed Axis Milling(UG 固定轴铣削 ) UG 固定轴铣削模块功，包括产生 3 轴联动加工刀具路径功能、加工区域选择功能，有多种驱动方法和走刀方 式可供选择，如沿边界切削、放射状切削、螺旋切削及用户定义方式切削等。 在沿边界驱动方式中，又可选择同心圆和放射状走刀等多种走刀方式，提供逆铣、顺铣控制以及螺旋进刀方式，自动识别前道工序未能切除的未加工区域和陡峭区域，以便用 7 户进一步清理这些地方。 (4) UG/Flow Cut (UG 自动清根 ) 自动找出待加工零件上满足“双相切条件”的区域，一般情况下这些区域正好就是型腔中的根区和拐角。 用户可直接选定加工刀具， UG/Flow Cut 模块将自动计算对应于此刀具的“双相切条件”区域并将其作为驱动几何，自动生成一 次或多次走刀的清根程序。 当出现复杂的型芯或型腔加工时，该模块可减少精加工或半精加工的工作量。 (5) UG/Variable Axis Milling(UG 变轴铣削 ) 变轴铣削模块支持定轴和多轴铣削功能，可加工 UG 造型模块中生成的任意几何体，并保持主模型的相关性。 该模块提供经多年工程使用验证的 3～ 5 轴铣削功能，提供刀轴控制、走刀方式选择和刀具路径生成功能。 (6) UG/Sequential Milling(UG 顺序铣 ) UG 顺序铣模块可实现如下功能：控制刀具路径生成过程中的每一步骤的情况，支持 2～5 轴的铣削编程，和 UG 主模型完全相关，可以自动化的方式获得类似 APT 直接编程的绝对控制，允许用户交互式一段一段地生成刀具路径，并保持对过程中每一步的控制。 它提供的循环功能使用户可以仅定义某个曲面上最内和最外的刀具路径，由该模块自动生成中间的步骤。 该模块是 UG 数控加工模块中如自动清根等功能一样的特有模块，适合于高难度的数控程序编制。 (7) 高速铣削加工的支持 系统提供的等高分层加工应用于高速铣削场合，在转角处以圆角的形式过渡，避免 90176。 急转 (高速场合对导轨和电机容易损坏 )，同时采用螺旋进退刀，系统还提供 环绕等多种方式支持高速加工刀具轨迹的生成策略。 刀具轴的导动方式 空间曲面轴加工涉及的内容比较多，尤其是五轴加工时更明显。 进行五轴加工时，涉及加工导动曲面、干涉面、轨迹限制区域、进退刀及刀轴矢量控制等关键技术。 四轴五轴加工的关键技术之一是理解刀具轴的矢量 (刀具轴的轴线矢量 )在空间的变化。 刀具轴的矢量变化是通过摆动工作台或主轴的摆动来实现的。 对于矢量不发生变化的固定轴铣削场合，一般用三轴铣削即可加工出产品。 五轴加工关键就是通过控制刀具轴矢量在空间位置的不断变化或使刀具轴的矢量与机床原始坐标系构成空间 某个角度，利用铣刀的侧刃或底刃切削加工来完成。 刀具轨迹编辑的修改 该模块可在图形方式下观测刀具沿轨迹运动的情况并进行图形化修改，具有刀位文件复制、编辑和修改，定义刀具、机床和切削参数数据库等功能（如对刀具轨迹进行延伸、缩短或修改等），可按用户需求进行灵活的用户化修改和剪裁等。 加工仿真 切削仿真模块 UG/VERICUT是集成在 UG软件中的第三方模块，它采用人机交互方式模拟、检验和显示 NC 加工程序，是一种方便的验证数控程序的方法。 由于省去了试切样件的步骤，可节省机床调试时间，减少刀具磨损 和机床清理工作。 通过定义被切零件的毛坯形状，调用NC 刀位文件数据，就可检验由 NC 生成的刀具路径的正确性。 UG/VERICUT 可以显示出加工后并着色的零件模型，用户可以容易地检查出不正确的加工情况。 作为检验的另一部分，该模块还能计算出加工后零件的体积和毛坯的切除量，因此就容易确定原材料的损失。 VERICUT提供了许多功能，其中有对毛坯尺寸、位置和方位的完全图形显示，可模拟 2～ 5 轴联动的铣削和钻削加工。 8 后置处理 后置处理最重要的是将 CAM 软件生成的刀位轨迹转化为适合数控系统加工的 NC 程序，通过读取刀 位文件，根据机床运动结构及控制指令格式，进行坐标运动变换和指令格式转换。 通用后置处理程序是在标准的刀位轨迹以及通用的 CNC 系统的运动配置及控制指令的基础上进行处理。 它包含机床坐标运动变换、非线性运动误差校验、进给速度校验、数控程序格式变换及数控程序输出等方面的内容。 只有采用正确的后置处理系统才能将刀位轨迹输出为相应数控系统的机床能正确进行加工的数控程序，因此，编制正确的后置处理系统模板是数控编程与加工的前提条件之一。 后处理的主要内容包括三个方面的内容。 (1)数控系统控制指令的输出 主要包括机床种类 及机床配置、机床的定位、插补、主轴、进给、暂停、冷却、刀具补偿、固定循环和程序头尾输出等方面的控制。 (2)格式转换 包括数据类型转换与圆整、字符串处理等，主要针对数控系统的输出格式，如单位、输出地址字符等方面的控制。 (3)算法处理 主要针对多坐标加工时的坐标变换、跨象限处理和进给速度控制等。 切削参数库设置 使用系统库可以得到机床、刀具及其材料、零件材料、切削工艺方法、主轴转速及进给速度的数据，定义标准化刀具库、加工工艺参数样板库，使粗加工、半精加工、精加工等操作常用参数标准 化，以减少使用培训时间并优化加工工艺，提供储存刀具及切削参数和标准刀具指令数据库。 用户通过修改库中的数据，使其满足本企业的需要。 CAM二次开发功能接口 使用系统提供了二次开发接口，用户可以 C 语言，利用 Visual(C++)为集成开发环境，开发专业的数控编程功能程序，以进一步提高编程的效率和简化操作。 其提供的 C 语言头函数位于 UG OPEN 目录下，包括 、 、 等头文件。 下面位几个重要头文件的主要内容。 1) 主要定义系统加工的一些信息，如枚举、结构体和系统起动入口设置，对用户应用程序完成初始化设置加载应用程序，访问系统机床、刀具、加工对象等数据库的方法函数。 (2) 定义系统编程加工涉及的平面数据信息，如定义、编辑、访问平面的原点和法线，设置和访问平面的状态信息等内容的属性方法等。 (3) 用于定义设置、获取边界信息。 (4) 包含用于定义设置和获取 NC 加工的几何对象的属性和方法。 UG NX/CAM 数控编程流程 UG NX/CAM 用于产品零件的数控加工，其流程一般如下。 首先是调用产品零件加载毛坯，调用系统的模板或用户自定义的模板；然后分别创建加工的程式，定义工序加工的对象，设计刀具，定义加工的方式并生成该相应的加工程式；用户依据加工程式的内容，如加工对象的具体内容、刀具的导动方式、切削步距、主轴转速、 9 进给量、切削角度、进退刀点、干涉面及安全平面等详细内容来确立刀具轨迹的生成方式；仿真加工后对刀具轨迹进行相应的编辑修改、拷贝等；待所有的刀具轨迹设计合格后，进行后处理生成相应数控系统的加工代码 进行 DNC 传输与数控加工。 UG NX/CAM 系统提供了多种加工对象的定义方式，刀具轴的导动方式和刀具轨迹的多样化设计。 第二章 零件图纸的工艺分析 在数控铣削加工中，对零件图进行工艺分析的主要内容包括零件结构工艺性分析、选择数控铣削的加工内容、零件毛坯的工艺性分析和加工方案分析。 零件图分析 读图和审图 如零件图图 2及图 22 三维造型图所示零件： 10 图 21 零件图 11 图 22 三维造型图 （ 1）该零件毛坯尺寸为 160x120x30，且不需要加工。 （ 2）在零件上有多个加工特征，包括两个通孔、键槽、型腔、四个螺纹孔、曲面凸台，尺寸标注完整。 （ 3）该零件表面粗糙度内轮廓及通孔 和其余 ，参数合理便于加工。 （ 4） 零件材料为 45 钢，切削加工性能较好，无热处理和硬度要求。 该复杂零件技术要求有： 177。 ； 177。 ； 除毛刺。 加工要素有 平面、曲线、腔槽、孔类和孔螺纹加工。 主要加工项目有上下平面、主视图中对称腔槽 60176。 槽宽  、 槽深  mm、 螺孔 4M 孔φ  、孔φ 10H位置尺寸 177。 、位置尺寸 136177。 、圆弧倒角 R圆弧曲面 R2以及内轮廓的尺寸。 零件结构的工艺性 零件的工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。 它包括零件各个制 造过程中的工艺性，如零件的铸造、锻造、冲压、焊接、热处理和切削加工工艺性能等。 好的工艺性会使零件加工容易，节省工时，降低消耗；差的工艺性使零件加工困难，多耗工时，增大消耗。 该复杂件的加工各工艺性能良好，耗工不大。 该零件结构复杂，但就加工来说，还是易于加工的。 在加工时要特别注意圆弧曲面的加工， 4M10 螺纹孔的加工以及内轮廓 和岛屿的加 工。 毛坯、余量分析 毛坯的种类 常用毛坯的种类有铸件、锻件压制件、冲压件、焊接件、型材和板材等。 （ 1） 铸件：适用于形状复杂的毛坯。 薄壁零件不可用砂型铸造； 尺寸大的铸件宜用砂型铸造；中、小型零件可用较先进的铸造方法。 （ 2） 锻件：适用于零件强度较高、形状较简单的零件。 尺寸大的零件因受设备限制，故一般用自由锻；中、小型零件可选用模锻；形状复杂的零件不宜用自由锻。 （ 3） 型材：热轧型材的尺寸较大，精度低，多用作一般零件的毛坯。 冷轧型材尺寸较小，精度较高，多用于毛坯精度要求较高的中、小零件，适用于自动机床加工。 （ 4） 焊接件：对于大件来说，焊接件简单、方便，特别是单件、小批量的生产可大大缩短生产周期。 但焊接后变形大，需经时效处理。 （ 5） 冷压件：适用于形状复杂的板料 零件，多用于中、小尺寸零件的大批量加工。 该零力选用 45 钢， 45 钢属于中碳钢，这类钢调质处理后具有良好的综合力学性能，即既具有较高的强度、硬度，又具有较好的塑性、韧性，是优质碳素结构钢中应用最广泛的一类。 该零件结构复杂，但就加工来说，还是易于加工的。 加工余量 加工余量大小，直接影响零件的加工质量和生产率。 加工余量过大，不仅增加机械加工劳动量，降低生产率，而且增加材料、工具和电力的消耗，增加成本。 但若加工余量过小，又不能消除前工序的各种误差和表面缺陷，甚至产生废品。 因此，必须合理地确定加工余量。 其 确定的方法有 ：经验估算法、查表修正法、分析计算法。 首先 根据工艺人员的经验来确定加工余量。 为避免产生废品，所确定的加工余量一般偏大。 要准确余量则需要 根据有关手册，查得加工余量的数值，然后根据实际情况进行适当修正。 12 该零件的加工余量如下：粗加工上下平面余量 ，半精加工内轮廓单边留 余量，半精加工外轮廓单边留 余量。 第三章 加工准备及工艺路线的确定 在对零件进行加工前要对零件进行许多分析，如装夹方式、基准选择、确定坐标零点、刀具选择及机床选择等。 机床及工艺装备 的选择 对于某个零件而言，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成，而往往只是其中的一部分适合于数控加工。 这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。 在选择时，应考虑各方面因素，充分发挥数控加工的优势。 选择时应考虑以下因素： （ 1）通用机床无法加工的内容。 （ 2）通用机床难加工、质量也难以保证的内容应作为重点选择的内容。 （ 3）通用机床效率低、工人劳动强度大的内容。 从精度和效率两方面对数复杂零件的加工艺进行分析，加工精度必须达到图纸的要求，同时 又能充分合理地发挥机床的功能，提高生产效率。 根据以上条件可选择两轴半以上的数控铣床。 本零件选用大连机床厂 XD40A 型数控铣床，采用 FANUC0iMB 系统。 该铣床的功能参数如表 31 下。 表 31 XD40A 型数控铣床基本参数 机床重 4400Kg 最大载重 500kg 工作台 800mm 长 400mm 宽 坐标范围 X600mm Y420mm Z520mm 轴承锥孔 (7:24) 最大钻孔直径 φ 22 最大镗孔直径 φ 100 主轴最高转速 8000r\min 主轴功 率 13 X、 Y、 Z 向切削进给速度 010000 mm\min 快速进给速度 X24 m\min Y24 m\min Z20 m\min 工作电源 380V 夹具的选择 机床夹具的种类很多，按使用的机床类型分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、加工中心夹具等。 而按专门化程度划分来说，该零件使用的是立式数控铣床。 零件又属于平面类零件，应使用通用夹具，通用夹具是已经标准化、无需调整或稍加调整就可以用来装夹不同工件的夹具。 所以这里我们使用 的是精密平口钳。 刀具选择 刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行。 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，以提高刀具加工时的刚性。 选择合适的刀具和参数，对于金属切削加工，能起到事半功倍的效果。 刀具材料选用硬质合金，钻头和铰刀选用高速钢。 且切削速度比高速钢高 4~10 倍，但其冲击韧性与抗拉强度远比高速钢差。 而铣刀种类繁多，在使用时要根据加工部位、表面粗糙度、精度等来 选用。 标准可转位面铣刀的直径为 16630 mm。 粗铣时，铣刀直径要小些，因为粗铣切削力大，选小直径铣刀可减小切削扭距。 精铣时，铣刀直径要选大些，尽量包容工件整个加工宽度，以提高加工精度和效率，并减小相邻两次进给之间的接刀痕迹。 由于数控机床要求铣刀能快速自动装卸，而立铣刀刀柄部结构有很大不同。 一般由专业厂家按照一定的规范制造成统一形式、尺寸的刀柄。 直径大于 Φ 40~160mm 立铣刀可做成套式结构。 立铣刀的有关尺寸参数，推荐用下述经验数据选取： ①刀具半径 R 应小于零件内轮廓面的最小曲率半径， R 一般取 R=(~)R。