散热器外壳的设计与加工研究 .docx

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1、精品名师归纳总结型腔类零件的设计与加工摘要：基于 UG NX 软件的型腔类零件的设计与加工争论，此篇论文论述了在UG NX 软件的加工和建模模块下的零件的三维帮助设计与三维帮助加工制造.主要是在 UG NX 软件的建模模块下进行型腔类零件的建模，加工模块下进行零件的数控仿真加工.可以实现对型腔类零件的数控仿真加工，以及经过后处理得到的数控加工编码，在经过少部分的修改后可以直接输入数控机床进行零件的数控加工.以此来节省大量的数控加工编码的编码时间，这样可以提高劳动者的生产效率.而且，软件的数控仿真加工可以提前发觉在实际数控加工过程中可能显现的问题，并且可以准时解决.关键词： UG 三维建模模拟数

2、控加工型腔1 引言近年来，机床数控技术的快速进展带动了机械加工技术的飞速进展，使传统的制造工艺发生了显著的变化，很多企业逐步用数控机床替代了一般机床，这就要求工程技术人员具有自动掌握，运算机方面的学问，要求编程人员熟识数控机床的加工工艺和加工软件等基础学问，而本文就是通过UG 软件来模拟数控加工 .在数控技术尚未普及应用之前，复杂的型腔类零件需要通过各种复杂的工序加工获得，这样就需要花费大量的时，而且零件的各项要求很难达到我们的预期成效.因此，当数控技术普及应用后，复杂的零件加工的方法 是数控机床上的数控编程加工.此篇文章就是利用UG 的建模模块与加工模块模拟型腔类零件数控加工过程，并将经过后

3、处理得到的数控加工编码，在经过少部分的修改后可以直接输入数控机床进行零件的数控加工.1.1 本文争论的主要内容本文主要应用 UG NX 这一三维软件下对轮廓类零件的设计与加工争论，重点应用建模模块与加工模块的争论 .通过 UG NX 8.0 软件中加工模块不同的加工方法对零件各个不同部分进行加工，然后将零件的数控代码通过后处理然后输出，即可完成自动编程代码的全过程. 详细的步骤分为： 1.轮廓类零件的设计和建模2. 轮廓类零件工艺分析和工艺规划3. 轮廓类零件的仿真加工4.仿真加工的后处理.为了满意本次争论的特点，挑选笔记本电脑散热器外壳实体为对象.如下列图 .经过布尔求和与求差运算后得到该面

4、板凸模的轮廓模型（本次加工的加工对象）.2 零件的三维建模2.1 零件的设计本次争论选取笔记本电脑散热器外壳为对象，下图即为外壳模型，图一为外壳的内表面（型腔面），图二为外壳的外表面.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2.2 基于 UG8.0 的散热器外壳建模正如上图所示，该零件的壳体，孔多为拉伸而成，辅以阵列、倒圆角等特点，零件腔体由抽壳而成 .由于本文主要探讨基于UG 的数控加工，所以以下对建模过程只做一个简洁的介绍：1.打开 UG,单击左上角 新建 -模型 -确定2.使用拉伸画出草图然后拉伸3. 对上一步的拉伸体进行边倒圆并抽壳4. 添加特点，如扇形风扇孔的阵列，内部布线槽

5、的扫掠，由于本零件的特点，大量使用了镜像特点，省出了很多重复的建模步骤.5. 钻出四个螺纹孔并对主要边倒圆角.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结草图模型历史记录（部分）3 散热器外壳外表面的加工考虑到零件的壁薄的缘由，为了防止夹具对零件的影响过大，打算先加工零件的外表面， 然后再加工型腔 .3.1 外表面工艺分析观看零件可知，外表面主要是由多数平面构成，所以先用D12R2 的铣刀粗铣外表面，再用D4 的平底刀二次粗铣外表面，然后选用球头铣刀通过轮廓区域铣和等高轮廓铣加工铣出R6 的倒圆角，最终再精细全部面即可.一 ：表面的粗铣第一选用 D12R2 的铣刀对零件进行粗加工，去除大量

6、材料，为了下一步的加工，设置加工后毛坯 余量为 0.3mm ，加工后零件的大致轮廓已经显现，如右图所示：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结二：表面的二次铣削经过上一步的初步加工后，零件虽然大致外形已经加工出，但是仍有一些特点需要进一步的加 工，另外仍有凹槽的圆角由于刀具的限制无法加工到要求所需，所以要选用D4 的平底刀再进一步铣削，如右图所示：三：倒圆角粗加工零件的平面部分大致加工完成，只需要最终一步精铣即可，为了减小一步加工对刀具的损害，所以分两次铣削完成，第一粗铣R6 倒圆角加工好， 此步可采纳轮廓区域行初次铣削，如右图所示：四：倒圆角精加工由于上一步加工的倒圆角不光滑，此步

7、进行一次精加工，采纳等高轮廓铣，如右图所示：五：平面的精加工此步采纳平面区域铣，精铣平面，如下左图所示： 六：刻字成效如下右图所示：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3.2 外表面工艺规划1 毛坯尺寸： 360*160*232 材料:3Cr2Mn.工件安装：使用标准垫块和平口虎钳将毛坯夹紧3 工步支配：经过上面的简洁介绍，列出下表的加工步骤：加工步骤步骤1刀具及切削参数2加工方式外 表 面 粗加工外 表 面 半进给方式平面铣刀具D12R2主轴转速1200进给速度600余量0.3平面铣D4 平底刀16005000.13.3 仿真加工3.31 加工预备阶段第一步：创建机床坐标系，标指

8、针放在左边模型树空白处右击，切换至“几何视图 ”，双击“ MCSMILL ”弹出 “ MILLOrient 对”话框，将打开 “MCS MILL”下一级选项，挑选CSYS类型设置为动态，设置安全平面为10mm ，图标双击，弹出铣削几何体对话外表面加工工序列表精加工3倒 圆 角的轮廓区域B5 球头刀10005000.1粗加工铣4倒 圆 角的等高轮廓B3 球头刀20005000精加工铣5多 数 平的精加工面平铣面区域D3 平底刀25005000框，分别点击指定指定部件后面的第一个图标，在图形区选取整个零件实体为部件几何体。然后点击指定毛坯后的虚线长方体图标，系统弹出“毛坯几何体 ”对话框，在 “毛

9、坯几何体”对话框 “类型 ”下拉列表中挑选 “包涵块 ”选项，图形区显示出毛坯虚框，分别点击两次“确定”.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结其次步：创建刀具，点击按钮，弹出 “创建刀具 ”对话框，在“类型 ”下拉列表中挑选“ mill_planar 选项”，在 “刀具子类型 ”区域中挑选 “MILL按”钮并设置名称 D12R2，如下列图：连续点击创建刀具按钮，创建加工该零件全部所需刀具，下表为加工外表面所需刀具，这里就不在赘述了.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结刀具列表一mmmm1D12R2圆角刀12502D4平底刀4503D3平底刀3504B5球头刀5505B3

10、球头刀3503.32外表面总体的粗加工序号刀具图标命名刀具类型刀 具 直 径有 效 长 度可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结创建刀具后，点击按钮创建工序（如右图所示），挑选“ FACE_MILLING_ARE按A”钮，在刀具下拉列表中挑选刚刚创建好的 D12R2 铣刀，由于是粗铣，在方法下拉列表中挑选“ MILL_ROUGH，”点击确定，弹出“面铣削区域 ”的对话框，在 “ 指 定 切削 区 域” 中 选 择如 下 按 钮，在图区中挑选下面所示的6 个面（凹槽底面，外平面，四个垫块的表面），可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结点击 “确定 ”按钮，系统回到“面铣削区域

11、 ”对话框， 在“切削模式 ”下拉列表中挑选 “跟随部件 ”，点击“切削参数 ” 按钮，弹出切削参数对话框，挑选“余量 ”选项，设置切削余量为0.5mm 。回到 “面铣削区域 ”对话框，点击 “非切削移动 ”按钮，按系统默认设置。在“面铣削区域 ”对话框点击 “进给率和速度 ”按钮，在 “主轴速度 ”输入 800，进给率下的 “切削 ”中输入 400。模拟数控加工的全部数据创建完毕，点击“面铣削区域 ”对话框最下方的操作按钮，生成刀路轨迹和2D 加工模拟演示（如下列图）.3.33 外表面二次加工经过初次粗加工后，毛坯比较粗糙，仍有很多的方的特性未加工出来，所以要进行其次步的加工，方法基本如上：

12、创建新的刀具 D4 平底刀，在指定切削区域中加入四个垫块的凹槽面，设置余量为0.1，加工后的 2D 图形如下：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3.34 倒圆角的粗加工由上图可见，零件的r6 的倒圆角仍未加工，所以挑选轮廓区域铣和等高轮廓铣两步加工出倒圆角创建轮廓区域铣：1. 点击创建刀具按钮，挑选“ BALL_MIL球L ”头刀按钮，设置刀具名称B5，点击确定设置刀具参数，在 “球直径 ”中输入 5.2. 点击创建工序按钮，在类型下拉列表中挑选 “ mill_contour 在 “”工,序子类型”下选 择“ CONTOUR_ARE”按A钮，在 “方法 ”下拉列表挑选 “ MIL

13、L_SENT_FINIS点H 击”确定，弹出 “轮廓区域 ”对话框，在 “指定切削区域 ”中挑选曲面，设置加工余量 0.1mm 和其他运行参数，生成刀轨，如下列图：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3.35 倒圆角精加工创建等高轮廓铣：经过轮廓区域铣后，倒圆角虽成型，但表面不光滑，所以仍需通过等高轮廓铣进行精加工 .创建 B3 的球头铣刀，工序如上所示，不过工序子类型点击“ZLEVEL_PROFIL”按E钮，方法挑选 “MILL_FINISH，”在，在“深度加工轮廓 ”对话框中设置如下参数：设置其他参数，生成刀轨，如下图所示：3.36 全部平面的精加工，选用 D3 平底刀，在散热

14、器外壳全部平面精加工,最终零件如下：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3.37 刻字为了美观，可以对外壳的外表面刻字，操作如下：在创建工序下拉列表中挑选“mill_contour 然”后在 “工序子类型 ”中挑选铣刀，设置方法“MILL_FINISH，”点击确定弹出轮廓文本对，选用 B3 球头话框，挑选文本“ICE，”为 0.25mm ， 最终成效如右图所示：，文本深度可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结经过上面一系列的加工，散热器外壳外表面的全部加工已经完成，接下来就是要加工内表 面（型腔面）了 .将夹具松开，将型腔面朝上，连续夹紧夹具，进行型腔面的加工.4 工件型

15、腔的加工4.1 工艺分析如下列图，该零件的型腔面内，有不同的凹槽和凸台，由于零件局部尺寸的缘由，不行能通过一次走刀来加工毛坯上的余量，通过懂得UG 主要的加工方式，测量零件上的尺寸后制定详细的工步次序 .经过上面的分析，将零件的加工规划如下： 一：型腔整体的粗加工针对该零件的特性，第一采纳型腔铣，铣除零件的大量毛坯，为了提高效率，采纳D12R2的圆角刀进行粗加工型腔铣，并令其余量为1mm ，以便下一步的加工，下图为粗加工后零件示意图 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结二：型腔的半精加工由于零件型腔的特性和D12R2 圆角刀的直径的限制，只能铣出零件大致的样子，仍有部分特点未加工

16、出，而且仍有很大余量，所以要对零件进行二次型腔铣粗加工，设定余量0.5， 采纳 D4 平底刀 .（加工后如下列图）三：线槽的表面区域铣经过二次粗加工后，零件的大致外形经过加工后已经出现出，但是精度不高，有些的方仍 很粗糙，所以要对某些区域进行加工，如下列图，即为对线槽表面区域的铣削加工.四：型腔的点位加工观看零件可知，型腔的四周设计了为散热器装配盖板所需要的螺纹孔，所以此步要进行四个孔已经在其上螺纹的加工，分为两步：第一步：采纳钻孔加工，先用Z4 的钻刀钻出直径为3mm 的小孔。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结其次步：经过上步的孔加工，采纳攻螺纹加工，在D3 的孔上加工螺纹了

17、.加工后零件如下列图：五：型腔的精加工经过以上的步骤，型腔的加工基本完成，最终需要对某些平面进行精加工，由于该外壳要 与盖板装配，所以要对型腔内部的四个螺纹孔上的表面进行精加工处理，保证装配.4.2 工艺规划1 毛坯尺寸： 360*160*232 材料:3Cr2Mn.工件安装：使用标准垫块和平口虎钳将毛坯夹紧3 工步支配：经过上面的简洁介绍，列出下表的加工步骤：型腔加工工序列表加工步骤刀具切削参数可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结序号加工方式进给方式刀具主轴转速（ r/min ）进给速度余量（mm/min ）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1 型 腔 粗 加工2

18、型 腔 半 精加工型腔铣D12R216005000.50型腔铣D4 平底刀18005000.25可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3 凹 槽 精 加工表 面 区 域铣D4 平底刀25006000可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4钻孔钻铣Z3500505 螺纹加工攻螺纹TAP463750可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结6 型 腔 平 面精加工平面铣D3 平底刀25006000可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4.3 仿真加工4.31 型腔粗加工可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结依据零件的特性和为了提高效率，此次粗加工采纳的

19、是型腔铣，过程如下： 由于这是我们的第一步，所以先要创建机床坐标系和安全平面等.1 创建机床坐标系，鼠标指针放在左边模型树空白处右击，切换至“几何视图 ”，双击 “ MCS MILL ”弹出 “ MILL Orient对话”框，将 CSYS类型设置为动态，设置安全平面为10mm ，打开 “MCS MILL”下一级选项，挑选图标双击，弹出铣削几何体对话框，分别点击指定指定部件后面的第一个图标，在图形区选取整个零件实体为部件几何体。然后点击指定毛坯后的虚线长方体图标，系统弹出“毛坯几何体 ”对话框， 在“毛坯几何体 ”对话框 “类型 ”下拉列表中挑选 “包涵块 ”选项，图形区显示出毛坯虚框，分别点

20、击两次“确定 ”，至此完成帮助步骤 .2 创建刀具，点击创建刀具按钮，弹出“创建刀具 ”对话框，在 “类型 ”下拉列表中挑选“ mill_contour 选项”，在刀具子类型区域中选择“MILL”按钮并设置名称D12R2，定按可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结钮弹出下图对话框，依据下图设置相关参数，点击确定，至此便完成了型腔铣粗加工刀具的设定 .为了使说明更加简洁明白和步骤的清楚，连续点击创建刀具按钮，完成加工此零件全部刀具的创建，这里便不再赘述了.创建后的刀具见下表：序号刀具图标命名刀具类型刀 具 直 径有 效 长 度刀具列表二mmmm1D12R2圆角刀12502D4平底刀45

21、03D3平底刀3504Z3钻刀3505TAP4钻刀450可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3 创建型腔铣工序，点击创建工序按钮，系统弹出 “创建工序 ”对话框，在 “类型 ”下拉列表中挑选 “mill contour ”选项，在工序子类型区域中挑选 “CAVITY_MILL”按钮，在 “刀具 ”下拉列表挑选 “D12R（2 铣刀 -5参数） ”选项 ， 在 “几 何 体 ”下 拉 列 表 中 选 择“ WORKPIECE_选”1 项，在方法下拉列表挑选“ MILL_ROUGH选”项，一切如右图所示：在型腔铣对话框“切削模式 ”下拉列表中挑选“跟随部件 ”选项，其余的按系统默认设置

22、，单 击 “切 削 参 数 ”按 钮设 置 余 量 为0.5mm ，单击 “非切削移动 ”按钮设置相关参数，单击“进给率和速度 ”按钮设置主轴速度 1200 ，切削文本框中输入250，按下键盘 Enter 键.然后单击按钮，其他参数采纳系统默认设置值.单击最下方操作中的按钮，在图形区生成刀路轨迹（下图所示），旋转零件并检查刀轨，检查是否有错误，也可挑选按钮，挑选 2D 或者 3D 动态模拟，观看是否存在错误，单击确定，即完成粗加工的加工模拟过程 .4.32 型腔二次加工可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结由于 D12R2 刀具限制，仍需进一步进行加工， 采纳 D4 的平底刀进行二次

23、粗加工，创建工序的步骤如粗加工类似，只不过要在型腔铣对话框 中将刀具更换成D4 ，分别设置切削参数余量0.25mm ，非切削移动的参数，主轴转速和进给率参数 .单击生成刀轨 . 加工后零件如右图所示：4.33 线槽加工此处挑选表面区域铣，第一创建工序，在“类型 ”下拉列表挑选 “mill planar ”，在 “工序子类型 ”中挑选 “FACE_MILLING_AR”E按A 钮，在刀具中挑选 “D（4 铣刀 -5 参数） ”点击确定，系统弹出面 铣 削 区 域 对 话 框 ， 点 击 “指 定 切 削 区域”按钮，挑选边界如右图所示：点击上图切削区域对话框的确定按钮，在切削模式下拉列表中挑选“

24、跟随部件 ”，设置其他参数，生成刀轨如下列图：4.34 点位加工一：钻孔1 创建钻孔刀具，在创建刀具对话框的“类型 ”下拉列表中挑选drill ，在 “刀具子类型 ”区域中挑选 “DRILLING_TOO”按L 钮，在文本框中输入Z3，单击 “确定 ”，弹出钻刀对话框，设 置好参数。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2 创建工序：挑选下拉菜单插入工序按钮，系统弹出创建工序对话框，在创建工序对话框“类型 ”下拉列表中挑选“ drill 选 ”项 ， 在 工 序 子 类 型 区 域 中 选 择 “ DRILLING按”钮，在刀具下拉列表中挑选Z3（钻刀）选项，在几何体下拉列表中挑选

25、“WORKPIEC”选E 项，其他参数采纳系统默认设置值。3 单击上一步对话框中的确定按钮，系统弹出 “钻”对话框 . 单击钻对话框 “指定孔 ”右侧的按钮，系统弹出 “点到点几何体 ”对话框，单击 “挑选 ”按钮，系统弹出点位挑选对话框，在图形区挑选如上图所示的孔边线（总共四个），分别单击点位选择对话框和点到点结合体对话框中的“确定 ”按钮，返回 “钻”对话框，单击钻对话框中的指定顶面右侧按钮，系统弹出顶面对话框，在顶面对话框中 的顶面挑选下拉列表中挑选面按钮，挑选如下列图的面（总共4 个），单击顶面对话框的确定按钮，返回钻对话框，如上所示再挑选好指定底面.设置好进给率等参数，生成刀路轨迹.

26、二：攻螺纹1 创建刀具：挑选下拉菜单插入刀具按钮，系统弹出创建刀具对话框，在创建刀具对话框类型下拉列表中挑选 “drill选项”，在 “刀具子类型 ”区域中挑选 “DRILLING_TOO”按L 钮，在名称文本框中输入TAP4，然后单击确定按钮弹出钻刀对话框，设置好相关参数。2 创建工序：创建 “出削 ”工序的步骤与上一步创建“钻”工序的步骤大体相同。不同的是点击 进给率与速度按钮，先在 “表面速度 ”中输入 8，在 “切削 ”中输入 50，单击按钮，系统运算出相关刀具运行参数，点击确定回到“出削 ”对话框，生成刀路轨迹.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4.35 精铣平面由于要

27、保证散热器装好电扇后安装外壳的平整，所以必需对四个柱体的上表面进行精铣，保证装配.选用 D3 平底刀精铣平面，工序创建过程不再赘述，生成 2D 图如有图所示：5 后处理经过以上的加工，零件已加工完成，现在讲利用 UG 生成数控代码以便应用.单击程序视图中的NC_PROGRAM后，单击后处理按钮，挑选 MILL_3_AXIS 选项并以 txt 的格式输出，即为该零件加工的数控代码.单击车间文档图标，挑选其中的OPERATION LIST将自动生成工步列表，如下列图，结论本文主要论述了基于UG 的三维建模和数控加工过程，通过对零件的加工仿真生成实际应可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结

28、用的数控代码，原来人为编程很是复杂的一个程序经过运算机仿真立刻就能生成，很是便利，让我感觉到了CAD/CAM 技术在提高生成效率方面的便利、有用.通过本次的加工争论，也让我学习到了很多东西，第一是对自己高校四年所学学问的一个大致回忆 .以前在学习的过程中，零件的加工从来不考虑边角的情形，但是通过本次毕业设计，在外壳的某些拐角处，由于铣刀是圆的，根本无法加工，所以在我又重新设计了零件，削减了 90 度的拐角，一是加强零件的强度，二是便利加工，仍有工艺规划方面也让我学习到很多，一个零件该先加工什么再加工什么，这些让我深深体会到只有深刻的明白一 个产品的加工过程才能设计出好的零件.通过本次的毕业设计

29、，让我对数控加工和工艺设计方面的熟识更深刻了，同时也学习了除CATIA外的另一门三维软件，而让我熟识最深刻的是信息技术对机械的影响是多么的庞大.致谢在此特殊感谢杨义老师在毕业设计期间的尽心指导.在整个毕业设计期间，杨老师对我的方 案进行了验证和指正，所以本次毕业设计能够完成，杨老师对我赐予了极大的帮忙.然后， 感谢我们小组成员，由于大家都是基于UG 的数控加工争论，所以我们常常在一起沟通、争论、相互请教，得到了不少的帮忙，在此向大家表示感谢.最终，真诚的感谢杨义老师和赐予我帮忙的同学，感谢大家.参考文献1 展迪优， UG NX 8.0 快速入门教程（修订版， 北京：机械工业出版社2021.12

30、2 展迪优， UG NX 8.0数控加工教程（修订版， 北京：机械工业出版社2021.123 展迪优UG NX 8.0 数控加工实例精解，北京：机械工业出版社2021.124 Wen-tiwu 。Xiao-ting liuDeterminethe feed speed in CNC millingmachine contour milling method 2021-01-155 S.K.Ong.AnInternetbasedvirtualncmillingsystemJ.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Journal of international advanced manufacturing Technology. 2002.206 SONY.The software architecture in industrial application.M, soft Engineering products, in 1995.In 1995 congress session of international conference on 1995.17.附录型腔零件图：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载