基于UG的中等复杂零件的建模与数控加工.doc

摘要：以一个复杂曲面零件模型为例，论述了UG CAD/CAM 系统在数控加工中的应用过程：利用UG的建模模块对其进行曲面造型设计，并根据该零件结构特点进行工艺分析，使用UG 的CAM 加工模块设置加工参数实现自动编程，由程序后处理自动生成NC 代码，最后将NC 代码导入数控机床加工出实体零件，从而达到缩短编程时间，提高工作效率和编程质量的目的，有效地保证了零件的加工精度。 随着现代机械工业的发展，计算机辅助制造和计算机辅助设计在接卸方面中国论关键词：UG；曲面造型；自动编程；数控加工 数控加工技术已得到广泛应用，如数控铣削、镗削、车削、线切割、电火花加工等。数控设备为精密复杂零件的加工提供了基本条件，但要达到预期的加工效果，编制高质量的数控程序是必不可少的。对于简单的零件，通常采用手工编程的方法；对于复杂的零件，往往需要借助于CAM软件编制加工程序，以缩短编程人员的编程时间，提高程序的正确性和安全性，降低生产成本，提高工作效率。 一、 课题背景及意义 机械制造业作为一个传统的领域已经发展了很多年，积累了不少理论和实践经验，但随着社会的发展，人们的生活水平日益提高，各个方面的个性化需求越加强烈。作为已经深入到各行各业并已成为基础工业的机械制造业面临着严峻的挑战。有确定的定义，但目前公认的认识是：先进制造技术是传统制造技术不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产，并取得理想技术经济效果的制造技术的总称机械制造自动化技术始终是机械制造中最活跃的一个研究领域。也是制造企业提高生产率和赢得市场竞争的主要手段。机械制造自动化技术自本世纪20年代出现以来，经历了三个阶段，即刚性自动化、柔性自动化和综合自动化。综合自动化常常与计算机辅助制造、计算集成制造等概念相联系，它是制造技术、控制技术、现代管理技术和信息技术的综合，旨在全面提高制造企业的劳动生产率和对市场的响应速度。 UG为user guide的简写，意思：用户指南。UG是EDS公司出品的一个产品工程解决方案，它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段。UG NX是一个集成的CAD/CAM/CAE软件，是当今世界先进的计算机辅助设计分析和制造软件之一。该软件不仅是一套集成的CAX程序，已远远超越了个人和部门生产力的范畴，完全能够改善整体流程以及该流程中每个步骤的效率，因而广泛应用于航空，航天，汽车，通用机械和造船等工业领域。NG 包括了世界上最强大、最广泛的产品设计应用模块。 NX 具有高性能的机械设计和制图功能，为制造设计提供了高性能和灵活性，以满足客户设计任何复杂产品的需要。UG 优于通用的设计工具，具有专业的管路和线路设计系统、钣金模块、专用塑料件设计模块和其他行业设计所需的专业应用程序。 UG允许制造商以数字化的方式仿真、确认和优化产品及其开发过程。通过在开发周期中较早地运用数字化仿真性能，制造商可以改善产品质量，同时减少或消除对于物理样机的昂贵耗时的设计、构建，以及对变更周期的依赖.随着现代机械工业的发展，计算机辅助制造和计算机辅助设计在接卸方面1 数控加工编程 数控机床是按照编制好的加工程序自动地对工件进行加工的高效自动化设备，数控程序的质量是影响数控机床的加工质量和使用效率的重要因素。数控编程技术是随着数控机床的诞生而发展起来的技术，至今已经历了手工编程、语言自动编程和图形交互式自动编程三个发展阶段。语言自动编程与手工编程相比，提高编程效率数倍乃至数十倍，但它必须对要加工的每一个几何体作精确的描述和定义，而某些复杂的几何图形几乎难以用语言来精确描述，在三维加工领域更是这样。特别是当今CAD技术的蓬勃发展更衬托出这种编程方法的不适应性，于是20世纪80年代后期就进入了基于图形的图形交互式自动编程阶段。图形化编程所需要的零件图在CAD/CAM 系统中由CAD软件产生，数控编程者可利用CAD软件进行建模，构建出零件几何形状，然后对零件图样进行工艺分析，确定加工方案，利用软件的计算机辅助制造（CAM）功能，完成工艺方案的制订、切削用量的选择、刀具及其参数的设定，指定被加工部位和参考面，程序就自动计算出刀具的加工路径并生成刀位轨迹文件。利用后处理功能可生成指定数控系统用的数控加工程序。因此我们把这种自动编程方式称为图形交互式自动编程，图形编程方式大大减小了编程出错率，提高了编程效率和可靠性。 2 UG软件简介 UG 软件是美国Unigraphics Solutions公司的一个集CAD、CAE和CAM于一体的计算机辅助机械设计制造系统。在UG软件中，对所设计的零件绘制几何图形及建模；通过程序的后处理生成数控加工指令代码，将得到的数控加工指令代码编辑调试后输入到数控机床即可进行数控加工。 3 数控加工模拟 4 数控加工数据生成 在计算机中建立数控机床加工环境，根据加工工艺方案设置参数，模拟数控机床的实际切削过程，进行刀具干涉检查。通过计算机模拟数控加工，确认符合实际加工要求后，就可以利用UG 软件的后处理程序来生成数控代码。 5 数控加工程序的输入 我们可以利用计算机RS232串行口和机床专用数据接口连接，将数控程序传输至数控机床，供数控加工使用。 6 零件建模与数控加工 6.1 建立模型 设计的目的是为了生产，其效益最终通过CAM 体现出来，所以零件的数字模型的建立就显得十分重要。 6.2 工艺方案分析 （1）工艺路线分析 人脸零件需要加工的部位是外轮廓面，零件的加工工艺性较好。 （2）装夹方式选择 人脸零件外轮廓为规则长方体，用虎口钳夹持，一次装夹，完成全部加工表面的粗、精加工。 （3）数控加工工艺路线设计 6.3 刀具选择和切削参数选择 在数控铣削加工中，刀具的选择直接影响零件的加工质量、加工效率和加工成本，因此正确选择刀具十分重要。 6.4 加工操作的创建 （1）坐标系的确定 在实验中，我们根据零件在机床上的安装方向和位置确定坐标轴的方向，用UG 软件编程输出的刀位数据是刀具中心顶点数据，因此，操作者应按刀具顶点对刀。 （2）刀具轨迹的建立 在UG 软件中打开已经建立好的人脸曲面模型，进入Manufacturing 模块，出Machining Environment 对话框，定义加工环境并初始化；依据完成的加工工艺方案，设置好相应的参数。 6.5 NC代码的生成 加工刀具轨迹生成后，就可以将其转化成刀源文件，刀源文件必须经过后处理程序进行转化格式转换，才能生成能够被机床接受的NC 代码。 6.6 数控机床上加工 将粗、精加工NC 代码分别输入到数控机床，检查完程序后，为了安全起见要进行试切加工，发现问题要调试和调整；确定无误后，进行数控加工。 7 结语 采用UG 软件能方便地建立零件几何模型，以刀具路径在屏幕上显示模拟，处理速度快，迅速自动生成数控代码，缩短编程人员的编程时间。特别是复杂零件的数控程序编制，利用UG 软件可大大提高程序的正确性和安全性，大幅度减少机床调整时间和机床试切时间，降低生产成本，提高工作效率。以一个复杂曲面零件为例，利用UG 软件进行建模和数控加工仿真，并在数控铣床上加工得到实体零件。UG 软件解决了许多手工无法完成的复杂零件程序的编制的问题，缩短了零件的设计和制造周期，提高了零件的设计质量。参考文献1 阙银昌;李珊;王磊;肖会勇;基于UG的麻花钻三维建模研究J;机械设计与制造;2007年06期 2 吴占阳,侯忠滨,谌祖辉;基于UG的刀具CAD系统数据库技术研究J;现代制造工程;2005年09期 3 吴先文;李丽;张丹;李雷;基于UG的大型十字万向接轴法兰叉头的数控加工技术研究J;制造业自动化;2011年07期 4 沈自林;沈庆云;范彦斌;基于UG的叶轮产品的五坐标数控加工技术研究J;机械设计与制造;2008年10期 5 王海叶;彭中年;程良田;基于HSM的CNC编程技术的研究J;机械;2009年12期 6 陈德存;基于UG NX6.0的整体叶轮的多轴加工技术J;成组技术与生产现代化;2010年01期 7 孔柱新;基于UG NX5.0的一种支架零件夹具设计J;现代机械;2009年03期 8 吴艳云;雒小明;基于UG NX的汽车冲压件检具体数控加工编程J;工具技术;2010年01期 9 张秀萍;MasterCAM在数控加工中的应用J;机械研究与应用;2009年04期 10 沈自林;沈庆云;傅贵武;基于UG的风扇叶轮加工技术研究J;机械工程师;2008年01期