毕业设计—装甲车模型的设计与制作.docx

毕业设计论文 题 目 基于UG的装甲车模型的设计与制作目 录前 言2第一章 装甲车模型的尺寸设计21.1 装甲车模型上部的绘图设计21.2 装甲车模型下部的绘图设计21.3 装甲车模型其他零部件的绘图设计2第二章 装甲车的三维造型22.1装甲车模型车身主体上部的三维造型22.2装甲车模型车身主体下部的三维造型2第三章 装甲车模型车身主体的模拟仿真与数控编程23.1车身主体上部的模拟仿真与数控编程23.1.1车身主体上部的模拟仿真23.1.2车身主体上部的数控编程23.2车身主体下部的模拟仿真与数控编程23.2.1车身主体下部的模拟仿真23.2.2车身主体下部的数控编程2第四章 装甲车模型零部件数控加工与制作装配24.1装甲车模型车身上部的加工24.1.1 车身上部的加工工艺分析24.1.2 车身上部的数控加工24.2装甲车模型车身下部的加工24.2.1 车身下部的加工工艺分析24.2.2 车身下部的数控加工24.3装甲车模型其他零部件的加工24.4装甲车模型的制作装配2总 结2致 谢2参考文献2前 言本次毕业设计（论文）通过对自行设计的装甲车模型进行CAD二维图纸的绘制，确定好装甲车的各部位的尺寸和标准，对装夹车的加工工艺进行分析，选择合理的加工方法，进行合理的数控编程，充分实践自己对数控加工过程的能力。本篇论文主要围绕装甲车的加工工艺，对装甲车模型进行具体的加工工艺分析、程序的编写以及模型的加工制作。本文一共有四大章节，第一章是装甲车的图纸分析，具体介绍装甲车模型的各部位的具体尺寸，为了方便介绍，将装甲车拆分后单独分析尺寸。第二章是装甲车模型的造型，利用UG进行造型，大致分成上下两大部分进行造型。第三章是装甲车上下两大部分的加工仿真与导出程序。第四章是上下两大部分的加工制作。本次论文的编写，使我不仅加深理解了，数控加工工艺的各个方面，同时也强化了CAD二维图形绘制的能力，强化了UG造型和编程的能力，实现了理论与实践的同步发展。实现了个人能力的提升。由于个人能力水平有限，论文中的错误和不足在所难免，敬请老师给予批评并能指导改正。第一章 装甲车模型的尺寸设计经过对自己在网上寻找的装甲车模型的图片的分析，设计了装甲车的CAD二维图形，包含车身主体和其他窗口零部件。其参考图片如图1-1、1-2、1-3所示。图1-1 网上装甲车模型的参考图（侧视图）图1-2 网上装甲车模型的参考图（俯视图）图-3 网上装甲车模型的参考图（主视图）考虑到加工方面的难易度，将图片中装甲车模型的样式进行删减与修改，自己制定尺寸，重新设计了装甲车模型的二维图。1.1 装甲车模型上部的绘图设计通过绘图软件设计出装甲车上部的基本尺寸。如图1-4所示。图1-4 装甲车模型上部零件图1.2 装甲车模型下部的绘图设计通过绘图软件设计出装甲车下部的基本尺寸。如图1-5所示。图1-5装甲车模型下部零件图1.3 装甲车模型其他零部件的绘图设计（1）装甲车车轮的具体尺寸，如图1-6所示图1-6车轮零件图（2）装甲车上挡板的具体尺寸，如图1-7所示图1-7上挡板零件图（3）装甲车后挡板的具体尺寸，如图1-8所示图1-8后挡板零件图（3）装甲车车顶加强板的具体尺寸，如图1-9所示图1-9车顶加强板零件图第二章 装甲车的三维造型2.1装甲车模型车身主体上部的三维造型（1）打开NX6.0，选择左上角的“新建”指令，选择图2-1中的“模型指令后，点击确定。图2-1 新建页面图（2）单击“长方体“指令，默认原点，设置长方体的长为140mm、宽度为54mm、高度为17mm后，点击确定，创建如图2-2所示的长方体。图2-2 长方体创建图（3）单击左上角的“草图”，以所创建的长方体的前视图面为草图平面创建草图。（4）在草图中利用“直线”命令绘制如图2-3所示的草图。图2-3 长方体草图（主视图）（5）重复“草图”，以所创建的长方体的左视图面为草图平面创建草图。（6）在草图中利用“直线”命令绘制如图2-4所示的草图。图2-4 长方体草图（左视图）（7）使用“拉伸”命令拉伸步骤4、6所绘制的草图。（8）单击“修剪体”命令将长方体作为“目标”，步骤7所拉伸的面为修剪面，将长方体修剪成图2-5所示形状。图2-5 车身上部侧斜面修剪图（9）单击“基准平面”指令，类型选择“成一角度”，选择参考平面和参考轴，设置旋转角度，创建如图2-6所示的基准平面。图2-6 创建平面图（10）重复步骤9再次创建基准平面，如图2-7所示。图2-7 创建对称基准平面图（11）利用“修剪体”命令，以所创建的基准平面为修剪面，将其修剪成如图2-8所示形状。图2-8 车身上部主斜面修剪图（12）单击“圆锥”命令，类型为“直径和高度”，设定“指定点”坐标为XC:83、YC：27、ZC：2。底部直径为26mm、顶部直径为14mm、高度为7mm，然后点击确定，创建如图2-9所示的圆台。图2-9 炮台创建图综上所述，装甲车模型的上半部造型如图2-10所示。 图2-10 装甲车模型的上半部造型图2.2装甲车模型车身主体下部的三维造型（1）打开NX6.0，选择左上角的“新建”指令，选择图2-11中的“模型指令后，点击确定。图2-11 新建页面图（2）单击“长方体“指令，默认原点，设置长方体的长为140、宽度为54、高度为17后，点击确定，创建如图2-12所示的长方体。图2-12 长方体创建图（3）单击左上角的“草图”，以所创建的长方体的俯视图面为草图平面创建草图。（4）在草图中利用“直线”命令绘制如图2-13所示的草图。图2-13长方体草图（俯视图）（5）重复“草图”命令，以所创建的长方体的前视图面为草图平面创建草图。（6）在草图中利用“直线”命令绘制如图2-14所示的草图。图2-14 长方体草图（主视图）（7）重复“草图”命令，以所创建的长方体的左视图面为草图平面创建草图。（8）在草图中利用“直线”命令绘制如图2-15所示的草图。图2-15 长方体草图（左视图）（9）单击“拉伸”命令，将上述所画草图拉伸。（10）单击“修剪体”命令，以通过拉伸形成的平面为修剪平面，将长方体修剪成如图2-16所示形状。图2-16 长方体下部修剪图（11）重复“草图”命令，以所创建的长方体的前视图面为草图平面创建草图。（12）在草图中利用“直线”命令绘制如图2-17所示的草图。重复“草图”命令，以所创建的长方体的前视图面为草图平面创建草图。图2-17 长方体下部凸槽草图（主视图）（13）拉伸步骤12所画草图。（14）运用修剪体的命令将长方体修剪成如图2-18所示。图2-18 长方体下部凸槽修剪图（15）重复步骤11、12、13、14，形成如图2-19所示形状。图2-19 长方体下部车轮拉伸图（16）单击“基准平面”命令，类型“按某一距离”创建如图2-20所示的基准平面。图2-20 创建长方体中央基准平面图 （17）单击“镜像特征”命令将步骤14、16所形成的形状做为特征，以步骤16所创建的基准平面为镜像平面，单击确定，形成如图2-21所示形状。图2-21 长方体下部凸槽与车轮的镜像图综上所述，装甲车模型的上半部造型如图2-22示。图2-22 装甲车模型的上半部造型图第三章 装甲车模型车身主体的模拟仿真与数控编程3.1车身主体上部的模拟仿真与数控编程3.1.1车身主体上部的模拟仿真（1）双击打开文件“shangbanbu.prt”，单击“开始”，选择“加工“命令；（2）点击“几何视图”后，双击“MCS_MILL”指定MCS类型为“动态”，以工件上表面为安全平面，距离10mm,建立如图3-1所示的加工原点。图3-1 车身上部加工原点设定图（3）单击“MCS_MILL”前的“+”双击“WORKPIECE”，指定部件为工件整体，单击指定毛坯，指定毛坯为自动块，如图3-2所示。图3-2 车身上部毛坯设定图（4）单击“创建刀具”，类型为“mill_contour”，选择刀具为“MILL”名称为“MILL_8”，其刀具参数如图3-3所示。图3-3 立铣刀刀具参数图（5）单击“创建刀具”，类型为“mill_contour”，选择刀具为“BALL_MILL”名称为“BALL_MILL_4”，其刀具参数如图3-4所示。图3-4 球头刀刀具参数图（6）单击“创建操作”类型“mill_contour”，操作子类型为“CAVITY_MILL”，几何体为“WORKPIECE”，加工方法“METHOD”，刀具为“MILL_8”切削区域如图3-5所示，型腔铣的其他参数如图3-6所示。图3-5 车身上部切削区域图图3-6 车身上部型腔铣的其他参数图（6）单击操作中的“生成”如图3-7所示。图3-7 车身上部侧面粗加工仿真生成图（7）复制“CAVITY_MILL_1”粘贴后重命名为“CAVITY_MILL_2COPY”，双击打开，刀具更换为“BALL_MILL_4”方法更换为“MILL_FINISH”，全局每刀深度换为“0.5”点击生成后如图3-8所示。图3-8 车身上部侧面精加工仿真生成图（8）单击“创建操作”类型“mill_contour”，操作子类型为“ZLEVEL_PROFILE”，几何体为“WORKPIECE”，加工方法“METHOD”，刀具为“MILL_8”切削区域图2如图3-9橙色线所示，深度加工轮廓的其他参数图1如图3-10所示。图3-9 车身上部深度切削区域图1图3-10 车身上部深度加工轮廓的其他参数图1（9）单击操作中的“生成”如图3-11所示。图3-11 车身上部深度粗加工仿真生成图（10）复制“ZLEVEL_PROFILE”粘贴后重命名为“ZLEVEL_PROFILE _1COPY”，双击打开，刀具更换为“BALL_MILL_4”方法更换为“MILL_FINISH”，全局每刀深度换为“0.5”点击生成后如图3-12所示。图3-12 车身上部深度精加工仿真生成图（11）单击“创建操作”类型“mill_contour”，操作子类型为“ZLEVEL_PROFILE”，几何体为“WORKPIECE”，加工方法“METHOD”，刀具为“MILL_8”切削区域图2如图3-13橙色线所示，深度加工轮廓的其他参数图2如图3-14所示。图3-13 车身上部切削区域图2图3-14 车身上部深度加工轮廓的其他参数图2（12）复制“ZLEVEL_PROFILE_1”粘贴后重命名为“ZLEVEL_PROFILE _2COPY”，双击打开，刀具更换为“BALL_MILL_4”方法更换为“MILL_FINISH”，全局每刀深度换为“0.5”点击生成仿真图2如图3-15所示。图3-15 车身上部精加工仿真生成图2（13）重复步骤11、12，分别仿真区域图2如图3-16所示。图3-16 车身上部切削区域图2综合上述步骤，装甲车模型上半部仿真的颜色示意图如图3-17所示。图3-17 上半部仿真加工的颜色示意图3.1.2车身主体上部的数控编程（1）在加工环境中单击机床视图，操作导航器如图3-18所示。图3-18 车身上部仿真操作导航器图（2）右击刀具下的操作，选择“后处理”，“后处理器”选择“MILL_3_AXIS”,确定后将文件另存为“TXT”格式。（3）后续程序的导出按照上述步骤分别依次导出，并另存为“TXT”格式。导出的装甲车模型车身上部的数控加工程序表如表3-1所示。表3-1 装甲车模型车身主体上部加工程序表工步程序（装甲车模型车身主体上部加工）注释O0001程序名N0010M06 T2换2号刀（¢8球头铣刀）N0020G54 G90 G00 X23 Y10选择坐标系和绝对坐标，定位到起点N0030M03 S1500给定转速S1500（正转）N0040G01X0.394Y-0.314Z-0.134F8.7M08冷却液打开N0050X-0.125Z-0.168切削进给加工N0060Y-0.324Z-0.503切削进给加工装甲车车身上部加工程序N6980X-6.333Y-7.378切削进给加工N6990G00X0Y0返回原点N7000Z10返回安全平面N7010M05主轴停止N7020M30程序结束3.2车身主体下部的模拟仿真与数控编程3.2.1车身主体下部的模拟仿真（1）双击打开文件“xiabanbu.prt”，单击“开始”，选择“加工“命令；（2）点击“几何视图”后，双击“MCS_MILL”指定MCS类型为“动态”，以工件上表面为安全平面，距离10mm,建立加工原点图1，此时加工原点如图3-19所示。图3-19 车身下部加工原点图1（3）单击“MCS_MILL”前的“+”双击“WORKPIECE”，指定部件为工件整体，单击指定毛坯，指定毛坯为自动块，如图3-20所示。图3-20 车身下部毛坯设定图（4）单击“创建刀具”，类型为“mill_contour”，选择刀具为“MILL”名称为“MILL_8”，其刀具参数如图3-21所示。图3-21 立铣刀刀具参数图（5）单击“创建刀具”，类型为“mill_contour”，选择刀具为“BALL_MILL”名称为“BALL_MILL_4”，其刀具参数如图3-22所示。图3-22 球头刀刀具参数如图（6）单击“创建操作”类型“mill_contour”，操作子类型为“ZLEVEL_PROFILE”，几何体为“WORKPIECE”，加工方法“METHOD”，刀具为“MILL_8”切削区域图1如图3-23橙色区域所示，型腔铣的其他参数图1如图3-24所示。图3-23 车身下部切削区域图1图3-24 车身下部型腔铣的其他参数图1（7）单击操作中的“生成”，生成粗加工仿真图1如图3-25所示。图3-25 车身下部粗加工仿真生成图1（8）复制“ZLEVEL_PROFILE”粘贴后重命名为“ZLEVEL_PROFILE _COPY”，双击打开，刀具更换为“BALL_MILL_4”方法更换为“MILL_FINISH”，全局每刀深度换为“0.2”,其他参数不变，点击生成精加工仿真图1如图3-26所示。图3-26 车身下部精加工仿真生成图1（9）单击“创建操作”类型“mill_contour”，操作子类型为“ZLEVEL_PROFILE”，几何体为“WORKPIECE”，加工方法“METHOD”，刀具为“MILL_8”切削区域图2如图3-27橙色线框所示，型腔铣的其他参数图2如图3-28所示。图3-27 车身下部切削区域图2图3-28 车身下部型腔铣的其他参数图2（10）复制“ZLEVEL_PROFILE_1”粘贴后重命名为“ZLEVEL_PROFILE _1_COPY”，双击打开，刀具更换为“BALL_MILL_4”方法更换为“MILL_FINISH”，全局每刀深度换为“0.5”,其他参数不变，点击生成精加工仿真图2如图3-29所示。图3-29 车身下部精加工仿真生成图2（11）单击“创建操作”类型“mill_planar”，操作子类型为“FACE_MILLING_AREA”，几何体为“WORKPIECE”，加工方法“MILL_FINISH”，刀具为“MILL_8”切削区域图3如图3-30橙色线框所示，型腔铣的其他参数图3如图3-31所示。图3-30 车身下部切削区域图3图3-31 车身下部型腔铣的其他参数图3（12）单击操作中的“生成”生成仿真图3如图3-32所示。图3-32 车身下部仿真生成图3（13）点击“几何视图”后，双击“MCS_MILL”指定MCS类型为“动态”，以工件上表面为安全平面，距离10mm,重新建立加工原点图2，此时加工原点如图3-33所示。图3-33 车身下部加工原点图2（13）单击“MCS_MILL”前的“+”双击“WORKPIECE”，指定部件为工件整体，单击指定毛坯，指定毛坯为自动块。（14）单击“创建操作”类型“mill_planar”，操作子类型为“FACE_MILLING_AREA”，几何体为“WORKPIECE”，加工方法“METHOD”，刀具为“MILL_8”切削区域如图3-34橙色区域所示，面铣削的其他参数如图3-35所示。图3-34 车身下部凸槽切削区域图图3-35 车身下部凸槽面铣削的其他参数图（14）单击操作中的“生成”如图3-36所示。图3-36 车身下部凸槽粗加工仿真生成图（15）复制“ZLEVEL_PROFILE_2”粘贴后重命名为“ZLEVEL_PROFILE _2_COPY”，双击打开，刀具不变，方法更换为“MILL_FINISH”，全局每刀深度换为“0.5”最终底部余量改为“0”,其他参数不变，点击生成后如图3-37所示。图3-37 车身下部凸槽精加工仿真生成图（16）将加工原点重新设为另一边中间凸台的面上，重复步骤1315综合上述步骤，装甲车模型下半部仿真的颜色示意图如图3-38所示。图3-38 车身下部仿真加工的颜色示意图3.2.2车身主体下部的数控编程（1）在加工环境中单击机床视图，操作导航器如图3-39所示。图3-39 车身下部仿真操作导航器图（2）右击刀具下的操作，选择“后处理”，“后处理器”选择“MILL_3_AXIS”,确定后将文件另存为“TXT”格式。（3）后续程序的导出按照上述步骤分别依次导出，并另存为“TXT”格式。导出的装甲车模型车身下部的数控加工程序表如表3-2所示。表3-2 车身主体下部加工程序表工步程序（装甲车模型车身主体下部加工）注释O0002程序名N0001M06 T2换2号刀（¢8球头铣刀）N0002G54 G90 G00 X23 Y10选择坐标系和绝对坐标，定位到起点N0003M03 S1500给定转速S1500（正转）N0040G01X3.454Y-4.948Z-0.294F6.4M08冷却液打开N0050X2.125Z-0.361切削进给加工N0060Y-1.453Z-0.673切削进给加工装甲车车身下部加工程序N9530X-3.374Z-2.458切削进给加工N9540G00X0Y0返回原点N9550Z10返回安全平面N9560M05主轴停止N9570M30程序结束第四章 装甲车模型零部件数控加工与制作装配4.1装甲车模型车身上部的加工4.1.1 车身上部的加工工艺分析（1）车身上部加工的毛坯考虑到加工的简易度选择铝块，其质地软，易于机械加工并且加工速度快。加工后表面比较光洁、美观。（2）车身上部的加工所选用的刀具为60mm盘铣刀（去除毛坯余量）、8mm立铣刀、4mm球头刀。（3）车身上部加工的装夹方式选用普通的台虎钳装夹。（4）车身上部加工的刀具卡如表4-1所示，加工工艺过程卡如表4-2所示。表4-1 车身主体上部数控加工刀具卡车身主体上部数控加工刀具卡工件名称零件图号刀具材料装甲车模型序号刀具编号刀具规格名称数量加工表面1T160mm盘铣刀1铣毛坯表面硬质合金2T28mm立铣刀1加工装甲车主体高速钢3T34mm球头铣刀1加工各零部件高速钢表4-2 车身主体上部加工工艺过程卡4.1.2 车身上部的数控加工车身上部用加工中心加工，其加工过后的装甲车模型车身主体上部加工实物图如图4-1所示。图4-1 装甲车模型车身主体上部加工实物图4.2装甲车模型车身下部的加工4.2.1 车身下部的加工工艺分析（1）车身下部加工的毛坯同样考虑到加工的简易度选择铝块，其质地软，易于机械加工并且加工速度快。加工后表面比较光洁、美观。（2）车身下部的加工所选用的刀具为60mm盘铣刀（去除毛坯余量）、8mm立铣刀、4mm球头刀。（3）车身上部加工的装夹方式选用普通的台虎钳装夹。（4）车身上部加工的刀具卡如表4-3所示，加工工艺过程卡如表4-4所示。表4-3 车身主体下部数控加工刀具卡车身主体下部数控加工刀具卡工件名称零件图号刀具材料装甲车模型序号刀具编号刀具规格名称数量加工表面1T160mm盘铣刀1铣毛坯表面硬质合金2T28mm立铣刀1加工装甲车主体高速钢3T34mm球头铣刀1加工各零部件高速钢表4-4 车身主体下部加工工艺过程卡4.2.2 车身下部的数控加工车身下部同样用加工中心加工，其加工过后的装甲车模型车身主体下部加工实物图如图4-2所示。图4-2 装甲车模型车身主体下部加工实物图4.3装甲车模型其他零部件的加工（1）上挡板的加工其装夹方式为：机用平口钳；所选用的刀具为：60mm盘铣刀和4mm立铣刀；加工机床为数控铣床（XK6325B），共两块上挡板零件。通过数控铣床对选取的毛胚进行数控加工，之后将加工好的毛胚装夹到台虎钳上，然后使用钢锯将所需零件锯下，并用锉刀对零件进行打磨处理，提高零件表面精度。装甲车模型上挡板实物如图4-3所示。图4-3 装甲车模型上挡板实物图（2）车顶加强板的装夹方式、刀具、加工机床同上挡板一样。通过数控铣床对选取的毛胚进行数控加工，之后将加工好的毛胚装夹到台虎钳上，然后使用钢锯将所需零件锯下，并用锉刀对零件进行打磨处理，提高零件表面精度。装甲车模型车顶加强板实物如图4-4所示。图4-4 装甲车模型车顶加强板实物图（3）后挡板加工的装夹方式、刀具、加工机床也和上挡板一样。通过数控铣床对选取的毛胚进行数控加工，之后将加工好的毛胚装夹到台虎钳上，然后使用钢锯将所需零件锯下，并用锉刀对零件进行打磨处理，提高零件表面精度。装甲车模型后挡板实物如图4-5所示。图4-5 装甲车模型后挡板实物图4.4装甲车模型的制作装配通过钳工的方式，将装甲车模型的上部与下部以及其他零部件组装起来。装甲车模型的实物图如下列图4-64-13所示。图4-6 装甲车模型实物图（俯视图）图4-7 装甲车模型实物图（前视图）图4-8 装甲车模型实物图（后视图）图4-9 装甲车模型实物图（右视图）图4-10 装甲车模型实物图（左视图）图4-11 装甲车模型实物图（俯视图）图4-12 装甲车模型实物图（正等侧视图）图4-13 装甲车模型实物图（正等侧视图）总 结致 谢参考文献1 吴明友.UGNX6.0中文版数控编程M.北京：化学工业出版社，2010.52 王尚林.UG NX6.0三维建模实例教程M.北京：中国电力出版社2010.63 闫华明.数控加工工艺与编程M.天津：天津大学出版社 20094 陈志雄.数控机床与数控编程技术M.北京：电子工业出版社 20035 焦仲秋.房艳波工程CAD绘图基础M.北京：人民交通出版社2011.3