手机模型类零件的设计加工与研究毕业论文(18页).doc

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1、-手机模型类零件的设计加工与研究毕业论文-第 18 页毕业论文（设计）论文题目 手机模型类零件的设计及其加工研究目 录1 引言31.1 手机模型类零件的及其传统加工方式31.2 本文研究的主要内容32 手机模型类零件的三维建模42.1 零件的设计42.2 基于UG NV 8.5的建模43 工艺分析83.1 型腔的整体粗加工83.2 型腔各部位的半精加工83.3 型腔的精加工84 工艺规划85 仿真加工95.1 加工前准备95.2 粗加工阶段135.3 凸模轮廓的精加工185.4 凸模平面的铣削205.5 工件凹槽的铣削加工216 后处理24结论25致谢26参考文献26手机模型类零件设计与加工研

2、究作者：00000指导老师：00000( 工学院 机械设计制造及其自动化 )摘要：基于UG 的手机模型类零件的设计与加工研究，本文叙述了在UG NX 8.5 的建模和加工模块下对零件的三维辅助制造和三维辅助设计。实现了对手机模型零件的数控仿真加工，采用后处理生成的数控加工代码通过少量修改可输入数控机床进行对应零件的加工。由此极大的减少了手工编程过程时间的浪费，提高了生产效率。在对零件模拟加工过程中，能及时看出操作上的问题并加以解决，避免了在实际加工过程中的错误。关键字：手机模型 UG NX 8.5 数控加工 刀轨路径1 引言 随着数控技术的普遍应用，复杂类零件的加工已不再是难事。由于手机模型类

3、零件曲面和型腔结构，并且对轨迹曲线的要求较高。因此在加工过程中，零件的各项要求等很难达到预期的效果。由于当前零件加工的过程为数控机床上的编程加工。故本文的目的主要是利用UG NX 8.5 的建模模块和加工模块模拟型腔类零件的数控铣削过程，并将最后的后处理文件（数控编程代码）输出，最后经过修正后可以在数控机床上直接对该零件进行加工。1.1 手机模型类零件及其传统加工方式 手机模型类零件带有曲面和型腔结构，其表面较复杂，加工时需区分曲面与平面的不同要求。 数控加工过程可分为手工编程与自动编程，由于手机模型类零件多数具有异型曲线和复杂曲面，手工编程时难度大、耗时长、容易出错。因此对于复杂的零件采用计

4、算机辅助制造技术是必要的也是实用的。1.2 本文研究的主要内容本文主要基于UG NX 8.5 对手机模型类零件的设计与加工研究，综上所叙，研究的重点在于计算机辅助制造即加工模块。通过UG NX 8.5中不同的加工方式对于零件的各个部分进行分解加工，然后将该零件的数控代码通过后处理输出，从而完成了自动编程的过程。具体的步骤分为：1 零件的设计与建模； 2 零件的工艺分析与工艺规划； 3 零件的仿真加工； 4 加工的后处理。2 手机模型类零件的三维建模2.1 零件的设计为了更好的满足本次研究的特点，选用了手机模型作为实体加工研究，如图2-1所示。 图 2-12.2 基于UG NX 8.5的建模 如

5、上图所示，该零件主要是由曲面，平面和凹槽组成。在UG的建模模块下对该零件进行三维造型设计。因为本文的重点在于数控加工的模拟，所以对建模过程进行简单的介绍。 1. 打开UG 软件，单击新建模型确定，进入建模模块。如图2-2 所示。 2. 使用拉伸命令和布尔运算完成零件的三维设计。 3. 对主要边进行倒圆角。 4. 可在图2-3 中查看该零件的模型历史记录。图 2-23 工艺分析 在UG NX 8.5的建模模块中，零件的加工过程主要需要1.加工方式的选择；2.加工刀具的选择；3.切削模式的选择；4.切削参数和非切削参数的设定5.进给量的选择；6.其他辅助参数的选择。 其中加工方式与加工刀具可根据表

6、3-1进行选择。对于切削模式常用的有跟随部件，跟随周边和配置文件三种方式，具体情况可根据零件的加工进行选择。切削参数和非切削参数以及进给量可以通过查阅资料和根据其他具体零件的加工比较来进行最后的决定。其他参数可以在操作过程中根据具体操作来决定。表3-1 UG NX 8.5加工方式序列号加工方式适用类型加工刀具图标备注1表面铣削加工阶梯平面轮廓平底刀平面的精加工2面铣加工平面区域的粗加工、精加工平底刀平面的加工3轮廓铣整个零件轮廓的粗加工圆角刀粗加工 如图3-1所示，该型腔工件的总体尺寸是95mm55mm25mm。从图3-1还可看出该零件上有很多凹槽和凸台，其表面质量可以在数控机床上加工实现。综

7、上所述，通过分析可以知道，由于工件局部尺寸的原因，加工余量不能通过一次走刀完成。在UG NX 8.5的加工方式中，测量零件上的相关尺寸后指定具体的工步顺序。对主要参数如加工方式，刀具参数和切削参数等进行初步设定。图 3-13.1 型腔整体的粗加工 根据表3-1该零件采用型腔铣的铣削方式来铣除零件表面大量的毛胚，以此提高加工效率。为此采用D10R2的圆角刀进行型腔的粗加工，并使其余量为2mm。3.2 型腔各个部位的半精加工 经过上述粗加工以后，为了保证精加工能够达到所需的精度和对零件的各个部位进行半精加工，由于零件的局部尺寸的特殊性，可以看出零件上有很多凹槽,所以可以用D3的平底刀对工件进行半精

8、加工为0.15mm。3-3 型腔的精加工 在精加工过程中，因为加工余量的保证，此阶段为了更好的达到零件的各项要求。应对各个部分进行进一步的加工。 先对工件的四周进行精加工，可使用D10平底刀进行加工，然后用D3R0.2圆角刀对凹槽就行精加工。4 工艺规划1. 毛胚尺寸：95mm55mm25mm。 材料：铝块。2. 工件安装 使用平口虎钳将毛坯夹紧。要求装夹后的毛坯高度高于平口虎钳10mm以上， 然后将毛坯装夹到机床上去。3. 加工坐标原点4. 毛坯顶面的对称中心，并满足右手笛卡尔坐标系。5. 工步顺序1） a.使用D10铣刀对整个工件进行轮廓铣。b.使用D4铣刀对整个工件进行轮廓的精加工。C.

9、使用D10铣刀对工件四周进行粗加工。D.使用D3R0.2铣刀凹槽进行粗加工，调整转速对凹槽进行精加工。表 4-1加工顺序刀具切削参数类型加工方式进给方式刀具主轴转速（r/min）进给速度（r/min）切削深度（ap/mm）1工件轮廓粗加工面铣D10平底刀3500100032工件四周铣削轮廓加工D4平底刀3000120033工件四周得到铣削面铣D4R2圆角刀3200120034凹槽粗加工面铣D3R0.2圆角刀40007000.35工件四周精加工轮廓加工D10平底刀42008000.16凹槽精加工型腔铣D3R0.2圆角刀45007000.35 仿真加工5.1 加工前准备1. 打开零件的建模文件 启

10、动UG NX 8.5软件，双击打开文件，在显示的窗口中打开11100979.prt文件，单击OK进入工件的建模模块，如图5-1所示：图5-12. 零件的模拟加工1） .打开零件后，单击左上角开始，选择加工，进入仿真加工界面，选择窗口中的mill_contour,单击确定，进入UG NX 8.5的模拟加工模块。图5-22选择创建程序，按图5-2所示，新建名为biyesheji的程序父节点组，可在工序导航器中查看。 3在工序导航器中，双击MCS_MILL，在弹出的对话框中，单击CSYS对话框，将其类型选择为动态，这样做是为了使工件坐标系和加工坐标系一致，可减少编程上的错误，如图5-3所示，这样两个

11、坐标系已经一致对应了。单击确定，返回到上一级菜单，设置安全平面距离为50mm。图5-34 在几何视图窗口中，打开MCS_MILL，双击WORKPIECE，选择设定加工原件。如图5-4所示，选择集合体后，单击确定，返回到上一级菜单，检查没有错误后单击确定，这样就完成了毛坯的选择。图5-45 创建刀具 1).创建圆角刀：单击菜单中的创建刀具，如图5-5所示，将其名称设置为T1D3R0.2，单击确定；在下一级菜单中设置需要的刀具参数，编辑完成后单击确定。这样就完成了刀具的创建。 图5-5重复上述操作，完成圆角刀T2D4R2，T3D3R0.1的创建。 2）.创建平底刀：重复上述操作，将圆角半径改为0。

12、创建T4D10，T5D4。刀具补偿分别为4和5。其他为默认值。 创建完成后的刀具如下表所示：序号刀具图标名称刀具类型刀具直径（mm）有效长度（mm）1T1D3R0.2圆角刀382T2D4R2圆角刀4504T3D10平底刀10505T4D4平底刀4205.2 粗加工阶段 综合上述工艺分析可得，加工阶段分为粗加工，半精加工和精加工。为了获得更好的表面质量，也为后面的精加工做准备，首先进入粗加工阶段，尽可能的切除加工余量，为精加工半精加工做准备。 5.2.1 工件上表面的粗加工：1） 单击菜单栏中的创建工序，选择MILL_CONTOUR,在工序子类型中选择图标，进行型腔铣削加工参数设置，命名工序子类

13、型的名称为AA1，进行几何体的选择，制定几何体为WORKPIECE，然后进行刀具的设置。 3）选择如下图刀具，点击确定进行刀具参数的修改，设置刀具直径为10，长度50，刀刃长度50，单击确定。进入切削参数和进给率和进给速度的设置，走刀路线如下图：5.2.2工件上表面的半精加工 经过粗加工，完成轮廓表面余量的切削，工件的大致轮廓都有已经显现出来，其次进行半精加工的操作进行加工余量的再次切削，重复上述的加工步骤，但是这里要进行刀具的变化，如下图所示，在刀具的参数中选择刀具的直径为4，长度输入为20。点击确定退回轮廓加工对话框，进行进给量和进给速度的设定，在切削参数对话框中选择深度优先，参数设置过程

14、截图如下所示，词工序对零件的切削区域如图5-8所示： 5-8切削区域图5.2.3工件底座上表面的精加工 1）.经过轮廓的铣削加工，零件的凸模已经形成，这里进行底座上表面的铣削加工，保证零件的表面质量。首先创建工序，选择mill-planar类型，选择如下图图标进行工序的创建，命名工序名为BB1，点击确定进入加工参数设定，选择加工部件为WORKPIECE，选择检查边界和面边界。 2)进行刀具的创建，选择mill刀具，命名刀具名称为T4D10，点击确定进行刀具参数的设置，输入刀具的直径为10，长度为50，刀刃长度为50，刀刃数为2,点击确定完成为刀具的创建。 3）.完成对刀具的创建后退回上一界面，

15、此时刀轴选择为垂直于第一个面。切削模式为跟随周边。切削参数中切削方向为顺铣，刀路方向为内向。主轴速度设置为7000，切削进给率为1000，点击确定即完成对底座上表面精加工加工参数的设定。参数设定截图如下，切削区域为如下图所示：5.2.4底座边缘的加工 为了保证零件加工的表面的质量，还要对零件底座的边缘进行修复，对边缘进行铣削加工。重复工序的创建，命名工序名称为BB2。选择工件几何体WORKPIECE，进行刀具的选择，刀具参数与上一步刀具相同，加工的路线如图所示。在切削模式中选择轮廓加工，此时刀轴选择为+ZM轴，在切削参数对话框中选择鞋靴顺序为层优先。进给率与进给速度与上一步相同。点击确定完成对

16、底座边缘模拟加工的参数设定。5.3 凸模轮廓的精加工 前面已经进行到零件的半精加工，通过上两步对底座精度的要求，这里选择完成对凸模零件的精加工。首先创建工序，命名工序名称为CC1，工序的类型选择为mill-contour，进行如下图标的选择，进行深度轮廓铣削加工。指定几何体为WORKPIECE，选择刀具为球头铣刀，命名刀具名称为T2D4R2圆角刀，点击确定进入刀具的参数的设定，设置刀具直径为4，长度为75，刀刃长度为50，刀刃数为2，点击确定进行进给量和进给速度的选择。在切削参数中选择安全距离为3.选择主轴速度为1300，切削进给率为3000.点击确定即完成创建。步骤截图和走刀路线示：5.4

17、凸模平面的铣削 凸模的边缘轮廓都已经加工完成，这里开始对凸模平面的加工，例如凹槽的加工。重复工序的创建，命名工序名称为CC2，工序的子类型为固定轮廓铣，点击确定完成工序的创建。选择驱动方法为区域切削，选择零件几何体及修剪边界。刀具与上步所使用的刀具相同。切削参数中制定切削角为与XC夹45度。进刀类型为查削，位置为距离，高度选择1mm。点击确定进行为进给量和进给速度的设定。主轴速度填写为13000，切削进给率为3000。点击确定即完成对凸模上表面的铣削加工，截图及走刀路线如下图所示：5.5工件凹槽的铣削加工5.5.1凹槽轮廓的铣削加工 零件为手机外壳的凸模，上面的键槽需要铣削出来。但是由于所需要

18、的凹槽加工过多，刀具参数相同，加工方式也大致相同，都写出来会浪费大量的时间还有精力，而且显得过于重复。所以这里选择几个有代表性的操作进行说明，例如下面进行凹模显示屏的轮廓铣削加工及凹模底面的轮廓加工。首先进行工序的创建，在mill-contour类型中选择型腔铣加工，命名为DD1。然后进行刀具的选择，选择刀具子类型为，命名刀具名称为D3R0.2（铣刀-5参数）。点击确定进入刀具的参数设定。输入刀具直径为3，下半径为0.2，长度为8，刀刃长度为8 点击确定退回上一对话框进入 5.5.2凹槽平面的铣削加工 由上可知，按键凹槽的底面铣削加工也是大致相同，所以这里依然选择显示屏的底面铣削加工作为例子。

19、进入工序的创建，选择轮廓加工，命名工序名称为DD6。铣削平面如下图所示，选择要加工的几何体及修剪边界，进行刀具的创建，本次工序与上次所选用的刀具相同，所以直接选择刀具为T1D3R0.2圆角刀，选择刀具后退回到上一对话框进行刀轨的参数设定，切削方向选择为顺铣，主轴速度为13000.进给率为3000.点击确定，完成对轮廓底面的加工，过程截图如下，其他键槽步骤与此相同，所以仅给出按钮的刀轨路径图，如图5-9所示：5-9 按钮的刀轨路径6. 后处理 经过上述的加工，零件已经加工完成，现在需要将UG NX 8.5生成的数控加工代码输出，以便后续应用。 在工序导航器中选中FACE_MILLING,然后单击

20、菜单栏中的后处理选项，如图5-10所示，选中MILL_3_AXIS选项，在单位设置里选择为公制/部件，并勾中列出输出选项，其他为默认值。单击确定，系统将自动生成后处理文件，并以PTP格式输出，将其保存到用户盘里，这样就得到了该零件的数控加工代码。 由于代码比较多，所以仅截取一部分示意。如图5-10所示。5-10结 论 本文主要论述了基于UG NX 8.5 下的零件建模以及仿真加工，利用对零件的结构分析，设计出适合加工的工艺方案，通过对零件的刀轨路径的仿真加工从而生成数控加工代码。通过本次毕业设计，充分利用了UG NX 8.5软件对其进行辅助造型和数控编程，将复杂的操作通过计算机软件的辅助变得简

21、单化。 本次课题需要我们对所学的知识融会贯通，对零件的建模需要结合以前在CATIA中的建模的复习，从而熟练的在UG下对零件进行三维造型设计；其中零件的加工分析主要包括零件的工艺分析与工艺规划、零件的仿真加工、加工的后处理以及加工时间设置的研究；最后对走刀路径进行检查，考虑是否存在错误。本次对型腔类零件的设计与加工研究，需要对刀具的切削参数等方面的问题给予考虑，这让我对在大学中所学习到的专业知识有了一个框架式的回忆，尤其对数控加工与工艺设计方面有了一定的掌握。同时对于UG NX 8.5软件的加工与建模模块有了一定的熟悉，认识到当前的数控加工编程更加倾向于计算机辅助制造的方向发展。因此，我总结出，

22、理论是指导实践的基础，只有不断在实践中总结经验，并对先前的理论进行消化和创新，才能有所提高。致 谢 在毕业设计期间，感谢杨义老师的悉心指导。从对于零件的构思到最后的仿真加工过程，杨义老师都不断的对我的方案进行悉心的指导和修正，提出了宝贵的专业意见，本次毕业设计能够顺利完成，杨义老师和同学都给予了我很大的帮助，让我学到了很多的专业知识，同时我也相信这些知识在我以后的工作中将给予我极大的帮助，让我终身受益。最后，衷心的感谢杨义老师和给予我帮助的各位同学，在你们的无私帮助下，我的毕业设计才能顺利完成。本次设计虽然完成，由于自己知识水平的欠缺，此次毕业设计存在着需要缺陷与不足，请评委老师批评指导，在此

23、深表感谢！参 考 文 献 1 牛新春，宋斌，魏三营.UG NX 8.5数控编程与加工实例教程.化学工业出版社，2014. 2 贺建群.UG NX数控加工典型实例教程.机械工业出版社，2012. 3 陈乃峰.UG NX8数控加工案例教程.机械工业出版社，2012. 4 张兴华.UG NX5.0 数控加工范例教程.机械工业出版社，2010. 5 浦艳敏.型腔类零件的数控加工工具技术.2010,44(5)：87-90. 6 ShengWen Zhang.CNC programming system for complex components based on KBE within integrat

24、ed environment of CAD/CAPP/CAMJ. Frontiers of Mechanical Engineering in China, 2009, Vol.4 (1), pp.97-102 7 Soni.software Architecture in Industrial Applications.M. Soft-Ware Engineering,1995.ICSE 1995.17th International Conference on 1995. 8 S.K.Ong.An Internet-Based Virtual CNC Milling System J.In

25、ternational Journal of Advanced Manufacturing Technology.2002.20(1).The cavity parts design and processing researchAuthor:Yang Hongjian Instructor: Yang Yi(Anhui Agricultural University Insitute of technology level 11 mechanical design manufacture and automation Hefei 230036)Abstract:Based on UG NX

26、8.5 cavity parts design and processing research, this article mainly discusses the modeling and processing module in using UG NX 8.5 for components of the three-dimensional cad and 3 d aided manufacturing Realized the numerical simulation of mold parts processing, using post-processing generate nc c

27、ode, after a few modifications can input the corresponding processing of CNC machine tool parts Thus greatly reduced the time of manual programming, effectively improve the production efficiency in the simulated parts processing, timely observe the operating problems and timely solve, avoid the erro

28、r in the actual production.Keywords：cavity UG NX 8.5 numerical control machining cut track path毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教

29、师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明

30、。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5

31、）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它