基于UG6.0的精密模具零件自动编程与实物加工毕业论文.doc

杭州科技职业技术学院机电工程学院毕业设计（论文）毕业设计（论文）题 目 基于UG6.0的精密模具零件自动编程与实物加工专 业 精密机械技术 班 级 机械1212 学 号 2012085014 姓 名 吴朋生 指导教师 程 文 2014 年 12 月 25 日摘 要本次毕业设计论文主要是基于UG软件自动编程，并针对模具零件零件的数控铣削加工设计。本毕业设计运用UG软件根据图纸的尺寸要求制出零件的实体三维造型，并对零件进行图形分析及工艺分析，确定加工方法及所需的加工刀具等，确定好工序，然后运用UG软件对零件进行编程处理，并模拟出刀轨，进行对比发现需要改进的地方，并及时优化。最后通过后处理生成零件的加工程序，并在机床上进行实际加工。结果通过在机床上进行实际加工操作表明，所加工出的零件完全满足图纸的要求并利于实际生产。关键词：UG自动编程 创建操作 轨迹仿真 加工中心保养杭州科技职业技术学院机电工程学院毕业设计（论文）目 录摘 要2第一章 NX综述4第二章 模具零件实体造型62.1分析零件62.2零件的实体三维造型62.3建模8第三章 零件的分模103.1零件分析103.2加工工艺分析103.3零件加工的各参数分析确定103.4零件分模123.4.1调整工件坐标123.4.2确定模仁大小143.4.3制作分型切割面163.4.3分离侧抽部分193.5设置加工环境233.6创建刀具加工零件243.6.1设置刀具243.6.2创建程序A1253.6.3创建程序A2273.6.4创建程序A329第五章加工中心保养规程325.1加工中心保养规程325.2一级保养325.3二级保养335.4每日作业开始时及作业的保养项目355.5每日作业完成后的保养计划365.6每周保养检查项目375.7每6个月保养检查项目375.8每12个月保养项目检查385.9不定期保养项目检查38第六章 后处理生成程序396.1后处理396.2生成程序396.3实物作品40第七章 总结与展望41致 谢42参考文献4345杭州科技职业技术学院机电工程学院毕业设计（论文）第一章 NX综述NX是一个交互的计算机辅助设计、计算机辅助制造和计算机辅助工程（CAD/CAM/CAE）系统。如今CAD功能自动化在制造公司中得到普遍应用，可以提供常规的工程、设计与制图能力；CAM功能利用NX描述的零件最终设计模型，为数控机床提供NC编程；CAE功能跨越广泛的工程学科，提供了产品、装配和零件性能的仿真能力。NX被划分成不同功能的“应用”（Applications）。这些应用均由一称为NX Gateway的先决必备的应用支持，也就是说，没个NXyonghu都必须有NX Gateway，而其他的应用是可选项，并可以进行配置以适合个别用户的需求。UG是一个在二和三维空间无结构网格上使用自适应多重网格方法开发的一个灵活的数值求解偏微分方程的软件工具。其设计思想足够灵活地支持多种离散方案。因此软件可对许多不同的应用再利用。一个给定过程的有效模拟需要来自于应用领域 (自然科学或工程)、数学(分析和数值数学) 及计算机科学的知识。一些非常成功的解偏微分方程的技术，特别是自适应网格加密（adaptive mesh refinement）和多重网格方法在过去的十年中已被数学家研究。计算机技术的巨大进展，特别是大型并行计算机的开发带来了许多新的可能然而，所有这些技术在复杂应用中的使用并不是太容易。这是因为组合所有这些方法需要巨大的复杂性及交叉学科的知识。最终软件的实现变得越来越复杂，以致于超出了一个人能够管理的范围。UG的目标是用最新的数学技术，即自适应局部网格加密、多重网格和并行计算，为复杂应用问题的求解提供一个灵活的可再使用的软件基础。一般结构：一个如UG这样的大型软件系统通常需要有不同层次抽象的描述。UG具有三个设计层次，即结构设计(architectural design)、子系统设计(subsystem design)和组件设计(component design)。至少在结构和子系统层次上，UG是用模块方法设计的并且信息隐藏原则被广泛地使用。所有陈述的信息被分布于各子系统之间。UG是用C语言来实现的。UG NX 6O是NX系列的最新版本，它在原版本的基础上进行了多处的改进。例如，在特征和自由建模方面提供了更加广阔的功能，使得用户可以更快、更高效、更加高质量。地设计产品。对制图方面也作了重要的改进，使得制图更加直观、快速和精确，并且更加贴近工业标准。UG具有以下优势；（1）为机械设计、模具设计以及电器设计单位提供一安完整的设计、分析和制造方案。（2）是一个完全的参数化软件，为零部件的系列化建模、装配和分析提供强大的基础支持。（3）可以管理CAD数据以及整个产品开发用期中所有相关数据，实现逆向工程(Reverse design)和并行工程(Concurrennt Engnieer既)等先进设计方法。（4）可以完成包括自由曲面在内的复杂模型的创建，同时在图形显示方面运用了区域化管理方式，节约系统资源。（5）具有强大的装配功能，并在装配模块个运用了引用集的设计思想，为节省计算机资源提出了行之有效的解决方案，可以极大地提高设计效率。本次所选课题是以模具零件零件为原形，进行设计、加工和编程。通过实例来加强对UG软件的掌握。可以更加形象的体现UG软件在设计、编程方面的强大功能。杭州科技职业技术学院机电工程学院毕业设计（论文）第二章 模具零件实体造型2.1分析零件图2-1 工件尺寸标注通过图2-1分析可知：（1）零件涉及曲面、沟槽等造型方法。（2）零件可以通过建立草图、拉伸、修剪体、镜像、等常用命令进行造型（3）为了保证加工精度，所以在三轴数控铣床上分两次次装夹完成，采用四边分中进行对刀。（4）该零件包括曲面、孔、型腔等结构，形状比较复杂，但是工序相对容易，表面质量和精度要求不高，所以综合考虑，工序安排比较关键。（5）为了保证加工精度和表面质量，分析采用两次定位装夹加工完成，按照先主后次、先近后远、先里后外、先粗加工后精加工的原则依次划分工序加工.。2.2零件的实体三维造型零件的实体造型如图2-2，图2-3图2-2 下模图2-3 产品2.3建模（1）打开UG NX6，创建建模文件“WPSCNC.prt”。（2）单击长方体图标进入如图2-4界面，输入零件底座的尺寸数据，并点击“选择点”进入如图2-4界面，输入数据使坐标位于零件的底部中心位置。（3）单击垫块图标进入如图2-5界面，选择矩形，再选择零件底座上表面为放置面，并将其对齐至中心位置。（4）按照上面的方法依次向上进行垫块操作，放置120*50*10和53*35*3和48*34*9三个个长方体，如图2-6。 图2-4 长方体 图2-5 选择点 图2-6 垫块 图2-7 台阶 图2-8 根据零件数据画出草图图2-9零件拔模图2-10 完成零件并倒圆杭州科技职业技术学院机电工程学院毕业设计（论文）第三章 零件的分模3.1零件分析 如图3-1所示，为一个模具零件实体模型，材料为45钢，毛坯为160mm*800mm*40mm的方形毛坯料。选择三轴数控铣床加工。图3-1 模具零件实体模型3.2加工工艺分析此零件为一个模具类零件，在加工时，先加工反面的孔，然后再加工正面的轮廓。在加工过程中需要两次装夹，故在编程时需要建立两个坐标系。如果将坐标原点分别置于零件的顶面，则会因为毛坯高度尺寸不一致，导致基准台高度尺寸不准确。为保证基准台的高度值准确，应将两个加工坐标系原点都置于基准台上，采用四边分中方式进行对刀。这样，只要毛坯高度大于零件的高度，多余材料会在加工过程中被自动切除。3.3零件加工的各参数分析确定合理选择切削用量的原则是：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。具体要考虑以下几个因素：切削深度ap。在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，ap就等于加工余量，这是提高生产率的一个有效措施。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，一般应留一定的余量进行精加工。数控机床的精加工余量可略小于普通机床。切削宽度L。一般L与刀具直径d成正比，与切削深度成反比。经济型数控机床的加工过程中，一般L的取值范围为：L=(0.60.9)d。 切削速度V。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。主轴转速n(r/min)。主轴转速一般根据切削速度v来选定。计算公式为：V=pnd/1000。数控机床的控制面板上一般备有主轴转速修调(倍率)开关，可在加工过程中对主轴转速进行整倍数调整。主要根据允许的切削速度Vc(m/min)选取：n= 其中Vc-切削速度，D-工件或刀具的直径（mm）根据切削原理可知，切削速度的高低主要取决于被加工零件的精度、材料、刀具的材料和刀具耐用度等因素。综合以上的分析，确定了零件的加工顺序、道具规格和必要的参数，如表3.1。表3.1 加工操作顺序和道具规格程序组名操作名称加工名称加工 类型道具名称道具直径转角半径主轴速度进给速度步长深度AC1DR1钻中心孔标准钻ZD551500200AC2DR2粗钻深孔钻D4.34.315001001AC3DR3精钻深孔钻D4.74.7100030AC4DR4铣孔平面铣D44022005000.3NC1AS1开粗型腔铣D230R4204180025000.8NC2AS2侧壁精铣等高 轮廓铣D16R0.8160.8220020000.32AS3顶面精铣区域 铣削D16R0.8160.822002500NC3AS4光底 精铣面铣D16R0.8160.83500500NC4AS5光外 侧面等高 轮廓铣D16R0.8160.8350010000.18AS6光内 侧面曲面 区域D16R0.8160.835001000NC5AS7外侧 清根等高 轮廓铣D16160350010000.06AS8内侧 清根等高 轮廓铣D16160350010000.06NC6AS9顶面 精铣区域 铣削D6R3633500600NC7AS10顶面 清根径向 切削D3R1.531.56000300续表3.1：程序组名跨度部件余量公差侧面底面内外AC1AC20.2AC30AC4000.010.01NC19.60.350.150.030.12NC20.180.030.030.60.180.030.03NC37.20.500.010.01NC400.010.010.0100.010.010.01NC500.010.0100.010.01NC60.100.010.01NC70.100.010.013.4零件分模3.4.1调整工件坐标（1）移除参数图3-2 （2）创建方块图3-3 （3）移动对象图3-4 （4）选择对象并指定矢量、轴点图3-5 (5)移动对象完成图3-6 3.4.2确定模仁大小（1） 创建方块图3-7 （2） 模仁求差图3-8 （3） 确定型腔型芯区域图3-9 3.4.3制作分型切割面（1） 填补孔洞图3-10 （2） 抽取型芯或型腔的全部面图3-11（3） 扩大分型面图3-12（4） 修剪扩大面图3-13（5） 缝合分型切割面图3-14（6） 分离上下模仁图3-15（7） 去除参数图3-163.4.3分离侧抽部分（1）补工件上的侧抽部分图3-17（2） 做外接部分图3-18图3-19图3-20图3-21图3-22（3） 求和求差图3-23图3-243.5设置加工环境打开零件图，单击开始图标，选择“加工”选项，如图3-25选择mill_contour。图3-25 设置加工环境3.6创建刀具加工零件3.6.1设置刀具（1）单击“创建刀具”图标，操作导航器显示编写刀具名称视图如图3-27，这里我创建第一把刀具D16R0.8如图3-28，单击确定并修改刀具数据图3-26 创建刀具 图3-27 刀具名称 图3-28 修改刀具数据（2）重复上面的步骤，创建第二把刀具D10并修改名称。3.6.2创建程序A1（1）单击“创建操作”图标，操作导航器显示“创建操作”。（2）左键单击型腔铣图标，并选择刀具D16R0.8，几何体WORKPIECE，选择方法METHOD粗加工（3）单击确定，操作导航器显示型腔铣面板，如图3-30。 图3-29创建操作 图3-30创建操作（4） 点击，选择需要切削的区域并确定，如图3-31图3-31切削区域（5） 设置切削用量平面直径百分比65%，因为是粗加工，所以每刀深度设置0.5mm，点击，设置工件余量为0.2mm（6） 点击，设置进给和主轴速度分别为3000、4000如图3-32。图3-32进给速度（7） 点击生成刀轨图标，刀轨如图3-33，第一步粗加工完成。图3-33刀轨3.6.3创建程序A2（1）单击“创建操作”图标，操作导航器显示“创建操作”。（2）左键单击深度轮廓铣图标，并选择刀具D16R0.8，几何体WORKPIECE，选择方法MILL_SEMI_FINISH半精加工（3）单击确定，操作导航器显示深度轮廓铣面板。如图3-34图3-34 深度轮廓（4） 点击选择指定切削区域，并确定。设置最小切削深度为1全局每刀深度为0.1。（5） 点击切削参数，设置切削方向为混合，切削顺序为深度优先，余量设置为0，如图3-35、3-36。 图3-35 切削方向 图3-36切削余量（6） 点击非切削移动设置开放区域的进刀类型为圆弧，并设置半径为刀具的50%，单击确定再设置进给和速度分别为2000、4000。点击生成刀轨。如图3-37、3-38。 图3-37 刀轨 图3-38 切削方向3.6.4创建程序A3（1）单击“创建操作”图标，操作导航器显示“创建操作”。（2）左键单击深度轮廓铣图标，并选择刀具D10，几何体WORKPIECE，选择方法MILL_FINISH精加工（3）单击确定，操作导航器显示深度轮廓铣面板。如图3-39 图3-39 精加工（4） 点击图标，选择指定切削区域，如图3-40单击确定并返回。图3-40 切削区域（5） 修改最小切削深度为1，全局每刀深度为0.1，并点击修改切削方向为混合，切削顺序为深度优先，修改连接为直接对部件进刀。如图3-42 图3-41切削参数 图3-42切削参数（6） 点击非切削移动修改进到类型为圆弧，半径为刀具的50%，确定返回，设置进给和速度分别为2000、4000.如图3-43、3-44。 图3-43切削参数 图3-44进给速度（7） 完成最后一步生成零件，并加工，如图3-45。图3-45 。 第五章加工中心保养规程5.1加工中心保养规程（1）机床日常工作前后随时进行保养（见下表）。 序号保养部位保养内容及要求一外保养保持机床内外表面。 更换产品加工时，视情况清洁工作台面，随时检查并修光毛刺。 二主轴、刀库保持清洁。开机时检查刀库，工作前主轴需低速运转10分钟。三刀把、刀套摆放整齐、防锈。检查螺钉应无松动拉毛。四电脑外观保持清洁无尘。随时清理垃圾文件，整理好文件夹。文件命名需包括（名称、版本、时间、操作人）等信息。五电控箱保持清洁无尘。六润滑油检查油池油量，要求润滑机构性能良好，安全可靠。 七冷却液消除泄漏、堵塞。 八风管、气枪保持畅通，无漏气现象。九工具箱、台保持内外清洁、摆放整齐、工件防锈。十货架保持清洁、整齐、防锈。5.2一级保养（2）机床运行三个月，进行一级保养。序号保养部位保养内容及要求一外保养清洗机床内外表面，保持内外清洁，无锈蚀，无黄袍。 清洗工作台面，检查并修光毛刺。 涂抹油层保护。二主轴、刀库清洗刀库，刀把需从主轴上拆卸另放，保持主轴自由状态。用干净软布清洁主轴内外，保持无尘清洁，主轴内并涂抹油层保护。三刀把，刀套清洗各附件，做到清洁、摆放整齐、防锈。检查螺钉应无松动拉毛。四电脑清洁各部位，线扎整齐，保持无尘。杀毒五电控箱清洁电控箱。保持无尘，无锈蚀，无油污、黄袍。六润滑油检查油池油量，要求润滑机构性能良好，安全可靠。 七冷却液清洗消除泄漏、堵塞。 八工具箱、台清除积尘和油污。做到内外清洁、摆放整齐、工件防锈。九货架清除积尘和油污。做到清洁、整齐、防锈。5.3二级保养（3）机床运行一年，进行二级保养。序号保养部位保养内容及要求一外保养清洗机床外表面及机床顶部各罩壳。保持内外清洁，无锈蚀，无黄袍。 清洗工作台面，检查并修光毛刺。 涂抹油层保护。二主轴、刀库清洗刀库，刀把需从主轴上拆卸另放，保持主轴自由状态。用干净软布清洁主轴内外，保持无尘清洁，主轴内并涂抹油层保护。三导轨拆卸导轨护罩，清洁导轨处堆积物，涂抹油层保护。检查限位器，要求性能良好，安全可靠。四刀把，刀套清洗各附件，做到清洁、摆放整齐、防锈。检查螺钉应无松动拉毛。五电脑清洁各部位，线扎整齐，保持无尘。更新升级杀毒软件。六电控箱清洁电控箱。保持无尘，无锈蚀，无油污、黄袍。清洗后门风扇过滤网。七润滑油检查油池油量，要求润滑机构性能良好，安全可靠。 八冷却液清洗消除泄漏、堵塞。 九工具箱、台清除积尘和油污。做到内外清洁、摆放整齐、工件防锈。十货架清除积尘和油污。做到清洁、整齐、防锈。序 列项 目标 准执行与否1检查集中润滑油量 始终保持良好的润滑状态，降低机械磨损速度。max>z>min油箱、油泵无异常噪声，油箱工作油面在允许的范围内2检查气压与否压力指示能够正常换刀具风枪力度足够3检查切削液量各管接头无泄露4清理工作台及防锈处理无铁屑、无绣5.4每日作业开始时及作业的保养项目5清理锥孔及锥孔清洁度保养无铁屑、无油污、无锈斑6检查刀库正常与否刀库刀库能正常换刀7检查各种防护装置（导轨、机床防护罩应动作灵敏而无漏水刀库防护栏杆、机床工作区防护栏检查门开关应动作正常）恒温油箱、液压油箱的冷却散热片通风正常5.5每日作业完成后的保养计划序 列项 目标 准执行与否1床身及部件的清洁工作，清扫铁屑及周边环境卫生，清洁工、夹、量具一日一小扫保障机床内部环境整洁，量具无油渍2作业场地清扫及整理作业场地干净、无水、无油、无铁屑、无废纸废屑特别要保证地面上的油污清除5.6每周保养检查项目序 列项 目标准执行与否1冷热交换机的过滤网是否干净能有效通风透气2机床内外卫生清除一周一大扫3清理刀库、刀架、刀具锥柄及除防锈油不留生锈死角4检查并紧固压板及镶条螺丝、滑块固定螺丝、走刀传动机构、手轮、工作台支架螺丝、叉顶丝及其它部份松动螺丝5除去各部锈蚀，保护喷漆面，勿碰撞；停用、备用设备导轨面、滑动丝杆手轮及其它暴露在外易生锈的部位涂油防腐6检查和调整皮带、压板及镶条松紧适宜、滑块及丝杆合令序 列项 目标准执行与否1安全装置的功能检查紧急停止按钮牢记紧急停止按钮的位置以便在任何情况下都可以按到防止重大人身伤亡事故2液压单元液压油的更换及油箱清理选择合格润滑油，保证油箱的干净及油管的畅通3切削液的更换及水箱清理每6个月或冷却液严重污染的要进行全部更换4滚珠丝杠螺母副的清理清洗丝杠上旧的润滑油脂，涂上新的油脂，清洗螺母两端的防尘网5.7每6个月保养检查项目5.8每12个月保养项目检查序 列项 目标准执行与否1集中润滑单元过滤器的更换选择合格润滑油、吸滤器。一年清理一次2地脚螺栓的检查安装场所基础一定要平整机床位置要固定3检查或更换电动机碳刷检查换向器表面，去除毛刺，吹净碳粉，磨损过短的碳刷及时更换4机床电池更换电池每年更换一次电池FANUC系统内置电池为锂电池（A02B-0200-K102）,绝对位置编码器电池（4节碱性干电池），安装时需注意电池极性（两节电池方向一致，而另两节方向正相反）若电池安装不正确，可能引起爆炸5.9不定期保养项目检查序 列项 目标准执行与否1检查各轴导轨上镶条，压紧滚轮，丝杠按机床说明书上规定调整2冷却水箱，检查水箱液面高度，冷却液装置是否工作正常水箱冷却液是否变质，经常清洗过滤器，疏通防护罩和床身上各回水通道，必要时更换并清理水箱底部3清理废油池及时取走废油池以免外溢，当发现油池中突然油量增多时，应检查液压管路中漏油点第六章 后处理生成程序6.1后处理(1)在“PROGRAM”上右键弹出菜单，选择“后处理”选项，弹出后处理器，在其中选择后处理文件，如图6-1。(2) 这里选择已经编辑设置好的MILL-3- AXIS系统后处理文件，指定存放位置，确认输出，生成G代码，至此，加工完成。如图6-2。 图6-1 后处理 图6-2后处理6.2生成程序（1）由于生成的程序太多，在此只截取部分程序，如图6-3 图6-3 生成的程序6.3实物作品 图6-4 作者与实物 图6-5 实物近照第七章 总结与展望通过这次独立的完成毕业设计，从模型的建立到最后的模型自动编程，让我更加明白的了解到了在UG软件操作方面的不足。而通过这次毕业设计课题的制作，我学会了自我学习，学会了在不知的情况下，如何与别人合作，学会了在大量的文字图书中找到对自己有用的信息，从而加深对知识的掌握程度。现在我可以说我已经基本掌握了UG在建模，自动编程方面的知识，可以完成在日创生活中的常用零件。可以独立的完成零件，从建模到自动编程，这是我在这次毕业设计中学到的。综合所学知识，包括了零件图的审查、工艺的设计、刀具和机床夹具的选择、切削用量的选择、UG的建模与编程、后处理等，通过一系列的作业操作，完成对零件的加工任务。通过此次课题，可以学习到很多加工和工艺方面的知识，为以后工作打下基础。 “一份耕耘，一份收获”。虽然这份毕业设计可能漏洞百出，但是毕竟也是自己一手写起来的，感觉还是有些欣慰的。总的来说，这次毕业设计让我学会了更多的独立处理事情的能力，分析能力和解决问题的能力都有所提高，这对我以后的工作也都有很大的好处。近年来，我国对数控加工和数控设备的应用呈突飞猛进之势，包括以组合机床为主的大量生产方式现在都向以数控设备为主的生产方式转变，社会上对掌握数控技术的人才需求越来越大，特别是对掌握数控加工技术的人才需求量更大。自己学的是数控专业，虽然现在水平不高，但是假以时日，通过自己的努力，慢慢的积累经验，我相信总有一天自己会在这片领域站住脚跟的。杭州科技职业技术学院机电工程学院毕业设计（论文）致 谢时光匆匆如流水，转眼便是大学毕业时节，春梦秋云，聚散真容易。在这个美好的季节里，心中涌现的不是想象已久的欢欣，却是难以言喻的失落。是的，随着论文的终结，意味着自己生命中最纯美的学生时代即将结束，尽管百般不舍，这一天终究会在熙熙攘攘的喧嚣中来临。三年寒窗，所收获的不仅仅是愈加丰厚的知识，更重要的是在阅读、实践中所培养的思维方式、表达能力和广阔视野。很庆幸这些年来我遇到了许多恩师益友，无论在学习上、生活上都给予了我无私的帮助和热心的照顾，让自己在诸多方面都有所成长。感恩之情难以用言语量度，谨以最朴实的话语致以最崇高的敬意。在论文完成之际，我首先向关心帮助和指导我的指导老师表示衷心的感谢并致以崇高的敬意！在论文工作中，遇到了许多困难，在此过程中一直得到老师的亲切关怀和悉心指导，使我受益匪浅，老师以其渊博的学识、严谨的治学态度、求实的工作作风和他敏捷的思维给我留下了深刻的印象，我将终生难忘，再一次向他表示衷心的感谢，感谢他为学生营造的浓郁学术氛围，以及学习、生活上的无私帮助! 值此论文完成之际，谨向老师致以最崇高的谢意!本论文的顺利完成，离不开各位老师、同学和朋友的关心和帮助，谢谢你们在我遇到困难，失落时，伸出援手，拉我一把，谢谢你们的支持和鼓励！最后，衷心地感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位专家、教授!师恩似海，永生难忘！衷心祝愿各位老师身体健康，工作顺利，生活幸福美满，一生平安！此致敬礼 学生：吴朋生 2014年12月29日参考文献1. 曹岩主编.UG NX4数控加工实例精解.北京：机械工业出版社，20072. 陈宏钧.实用机械加工工艺手册（第三版）. 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