畢業(yè)設(shè)計(論文)-基于UG連桿的數(shù)控加工工藝分析及編程-精品(共35頁)

1、PAGE 連云港職業(yè)技術(shù)(jsh)學院畢 業(yè) 設(shè) 計題 目：基于UG連桿(lin n)的數(shù)控加工工藝分析及編程 系 別： 機電(jdin)工程學院 專 業(yè)： 數(shù)控技術(shù) 姓 名： 學 號： 指導教師： 日 期： 2012 年 5 月 日連云港職業(yè)技術(shù)學院 基于UG連桿(lin n)的數(shù)控加工工藝分析及編程摘要(zhiyo)數(shù)控機床在制造業(yè)已得到越來越普遍的運用，但據(jù)有關(guān)方面資料統(tǒng)計，國外數(shù)控機床的兩班制開動率達60%70%，而國內(nèi)的數(shù)控機床開動率僅為20%30%，說明國內(nèi)數(shù)控機床的運用效率不高無需置疑。數(shù)控編程分為手工編程和軟件編程，國外統(tǒng)計，手工編制一個零件的編制時間與機床實際加工時間之比約為

2、30:1，數(shù)控機床不能開動的原因中有20%30%是由于加工程序一時編制不出而耽擱的。隨著數(shù)控加工技術(shù)的不斷發(fā)展，各種輔助加工編程軟件運用而生，各種CAD/CAM軟件的誕生與運用，為提高(t go)數(shù)控編程效率與解決復雜幾何形狀的數(shù)控程序編制提供了保證。目前，在制造業(yè)運用較普遍的CAD/CAM軟件較多，常見的有UG、ProE/與Mastercam等。本文通過對連桿的數(shù)控銑削零件的工藝分析、確定其加工刀具、裝夾方案、確定其加工參數(shù)，最后用UG繪制該零件的三維實體，然后根據(jù)零件的加工工藝，對該零件進行加工，繪制其刀具軌跡路線，編制該零件的加工程序。關(guān)鍵詞：工藝分析；加工刀具；實體造型；自動編UG l

3、ink-based analysis and programming of CNC machining process AbstractCNC machine tools in the manufacturing sector has been increasingly common use of CNC machine tools abroad two shifts starting rate of 60 percent to 70 percent, but according to the parties concerned to statistics, domestic CNC mach

4、ine tools start was only 20% to 30% use efficiency is not high, indicating that a domestic CNC machine tools, without doubt. CNC programming is divided into manual programming and software programming, foreign statistics, the manual preparation of a part of the preparation time and the machine the a

5、ctual processing time ratio of about 30:1, 20% to 30% of CNC machine tools can not start the reasons is due to the processing program moment the preparation of no delay. With the continuous development of CNC machining technology, the various auxiliary processing programming software use and the bir

6、th and use of a variety of CAD / CAM software to provide a guarantee to improve the efficiency of the CNC programming and NC program prepared to solve complex geometry. At present, the use of manufacturing the more common CAD / CAM software more common UG, ProE / and Mastercam. In this paper, the pr

7、ocess of CNC milling part of the connecting rod to determine the cutting tools, clamping scheme to determine the processing parameters, the three-dimensional entities of the final drawing of the part of UG, then part of the process, the parts processing , draw the tool path route, the preparation of

8、 the part of the processing procedures.Key words: process analysis; processing tool; solid modeling; automatic programming目 錄摘要(zhiyo)IAbstract IITOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc4701 第一章 緒 論 PAGEREF _Toc4701 1 HYPERLINK l _Toc2954 1.1 UG產(chǎn)品(chnpn)介紹及成長歷史 PAGEREF _Toc2954 1 HYPERLINK l _Toc12669 1.2 UG產(chǎn)

9、品(chnpn)的特點 PAGEREF _Toc12669 2 HYPERLINK l _Toc16801 1.3 UG各功能模塊 PAGEREF _Toc16801 3 HYPERLINK l _Toc10215 1.3.1 CAD模塊 PAGEREF _Toc10215 3 HYPERLINK l _Toc6898 1.3.2 CAM模塊 PAGEREF _Toc6898 7 HYPERLINK l _Toc21104 第二章 加工實例連桿零件的分析 PAGEREF _Toc21104 9 HYPERLINK l _Toc13190 2.1 零件圖樣分析 PAGEREF _Toc13190

10、 9 HYPERLINK l _Toc3393 2.1.1 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 PAGEREF _Toc3393 10 HYPERLINK l _Toc3594 2.1.2 技術(shù)要求分析 PAGEREF _Toc3594 10 HYPERLINK l _Toc4848 2.1.3 材料分析 PAGEREF _Toc4848 10 HYPERLINK l _Toc6893 2.2 零件的工藝分析 PAGEREF _Toc6893 11 HYPERLINK l _Toc31130 2.2.1 加工方案及機床的選擇 PAGEREF _Toc31130 11 HYPERLINK l _Toc2455

11、 2.2.2 毛坯材料及尺寸的選擇 PAGEREF _Toc2455 11 HYPERLINK l _Toc26046 2.2.3 定位基準的選擇 PAGEREF _Toc26046 12 HYPERLINK l _Toc15458 2.2.4 裝夾方式的選擇 PAGEREF _Toc15458 12 HYPERLINK l _Toc2267 2.2.5 刀具的選擇 PAGEREF _Toc2267 12 HYPERLINK l _Toc15664 2.3 工藝路線的擬定 PAGEREF _Toc15664 13 HYPERLINK l _Toc29223 2.3.1 表面加工方法的選擇 PA

12、GEREF _Toc29223 13 HYPERLINK l _Toc16336 2.3.2 工序及工步的劃分 PAGEREF _Toc16336 14 HYPERLINK l _Toc10713 2.4 切削用量的選擇 PAGEREF _Toc10713 15 HYPERLINK l _Toc26783 2.5 工藝卡片的指定 PAGEREF _Toc26783 16 HYPERLINK l _Toc5080 2.5.1 工藝過程卡 PAGEREF _Toc5080 16 HYPERLINK l _Toc253 2.5.2 數(shù)控加工工序卡 PAGEREF _Toc253 16 HYPERLI

13、NK l _Toc15567 3.連桿零件的三維造型(zoxng)設(shè)計 PAGEREF _Toc15567 18 HYPERLINK l _Toc20618 3.1 軟件(run jin)的選擇 PAGEREF _Toc20618 18 HYPERLINK l _Toc3316 4.連桿(lin n)零件的數(shù)控編程 PAGEREF _Toc3316 19 HYPERLINK l _Toc18772 4.1編程方法的選擇 PAGEREF _Toc18772 19 HYPERLINK l _Toc30219 4.2 加工程序清單 PAGEREF _Toc30219 20 HYPERLINK l _

14、Toc26195 5.連桿零件的仿真加工 PAGEREF _Toc26195 26 HYPERLINK l _Toc7780 總結(jié) PAGEREF _Toc7780 26 HYPERLINK l _Toc22247 致 謝 PAGEREF _Toc22247 28 HYPERLINK l _Toc22759 參考文獻 PAGEREF _Toc22759 29 連云港職業(yè)技術(shù)學院 一.緒 論1.1 UG產(chǎn)品(chnpn)介紹及成長歷史Unigraphics（簡稱UG）是集CAD/CAE/CAM一體的三維參數(shù)化軟件，是當今世界最先進的計算機輔助設(shè)計、分析和制造軟件，廣泛應用于航空(hngkng)、

15、航天、汽車、造船、通用機械和電子等工業(yè)領(lǐng)域。1960年：McDonnell Douglas Automation公司(n s)成立。1976年：收購Unigraphics CAD/CAM/CAE系統(tǒng)的開發(fā)商United Computer 公司，Unigraphics雛形產(chǎn)品問世。1983年：Unigraphics進入市場。 1986年：Unigraphics吸取了業(yè)界領(lǐng)先的、為實踐所證實的實體建模核心Parasolid的部分功能。 1989年：Unigraphics宣布支持UNIX平臺及開放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并將一個新的與STEP標準兼容的三維實體建模核心Parasolid引入Unigraphics。

16、1990年：Unigraphics作為McDonnell Douglas(現(xiàn)在的波音公司)的機械CAD/CAM/CAE的標準。1991年：Unigraphics開始了從CADAM大型機版本到工作站版本的移植。1993年：Unigraphics引入復合建模的概念，可將實體建模、曲面建模、線框建模、半?yún)?shù)化及參數(shù)化建模融為一體。1995年：Unigraphics首次發(fā)布Windows NT版本。1996年：Unigraphics發(fā)布了能夠自動進行干涉檢查的高級裝配功能模塊、最先進的CAM模塊以及具有A類曲面造型能力的工業(yè)造型模塊；它在全球迅猛發(fā)展，占領(lǐng)了巨大的市場份額，已成為高端、中端及商業(yè)CAD

17、/CAM/CAE應用開發(fā)的常用軟件。1997年：Unigraphics新增了包括WAVE在內(nèi)的一系列工業(yè)領(lǐng)先的新功能，WAVE這一功能可以定義、控制和評估產(chǎn)品模板；被認為是在未來五年中業(yè)界最有影響的新技術(shù)。2000年：發(fā)布新版本UGV17。新版本的發(fā)布，使UGS成為工業(yè)界第一個可裝載包含深層嵌入“基于工程知識”（KBE）語言的世界級MCAD軟件產(chǎn)品的主要供應商。利用UGV17，制造業(yè)公司在產(chǎn)品設(shè)計中可以通過一個叫做“KnowledgeDrivenAutomation”（KDA）的處理技術(shù)來獲取專業(yè)知識。2001年：發(fā)布新版本UGV18，新版本中對舊版本中對話框做了大量的調(diào)整，使在更少的對話框中

18、完成更多的工作(gngzu)從而使設(shè)計更加便捷。2001年以后(yhu) 分別(fnbi)又發(fā)布了NX1.0；NX2.0；NX3.0；NX4.0；NX5.0！如今最流行的是3.0與4.0的版本！其它高科技應用領(lǐng)域的機械設(shè)計和模具加工自動化的市場上得到了廣泛的應用。多年來，UGS一直在支持美國通用汽車公司實施目前全球最大的虛擬產(chǎn)品開發(fā)項目，同時Unigraphics也是日本著名汽車零部件制造商DENSO公司的計算機應用標準，并在全球汽車行業(yè)得到了很大的應用，如Navistar、底特律柴油機廠、Winnebago和Robert Bosch AG 等。另外，UG軟件在航空領(lǐng)域也有很好的的表現(xiàn)：在美國

19、的航空業(yè)，安裝了超過10,000套UG軟件；在俄羅斯航空業(yè)，UG軟件具有90%以上的市場；在北美汽輪機市場，UG軟件占80%。UGS在噴氣發(fā)動機行業(yè)也占有領(lǐng)先地位，擁有如Pratt & Whitney和GE 噴氣發(fā)動機公司這樣的知名客戶。航空業(yè)的其它客戶還有：B/E航空公司、波音公司、以色列飛機公司、英國航空公司、Northrop Grumman、伊爾飛機和Antonov。 同時，UGS公司的產(chǎn)品同時還遍布通用機械、醫(yī)療器械、電子、高技術(shù)以及日用消費品等行業(yè)，如：3M、Will-Pemco、Biomet、Zimmer、飛利浦公司、吉列公司、Timex、 Eureka 和Arctic Cat等。

20、UG進入中國以后，其在中國的業(yè)務(wù)有了很大的發(fā)展，中國已成為其遠東區(qū)業(yè)務(wù)增長最快的國家。1.2 UG產(chǎn)品的特點Unigraphics CAD/CAM/CAE系統(tǒng)提供了一個基于過程的產(chǎn)品設(shè)計環(huán)境，使產(chǎn)品開發(fā)從設(shè)計到加工真正實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無縫集成，從而優(yōu)化了企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計與制造。UG面向過程驅(qū)動的技術(shù)是虛擬產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù),在面向過程驅(qū)動技術(shù)的環(huán)境中，用戶的全部產(chǎn)品以及精確的數(shù)據(jù)模型能夠在產(chǎn)品開發(fā)全過程的各個環(huán)節(jié)保持相關(guān)，從而有效地實現(xiàn)了并行工程。不僅(bjn)具有強大的實體造型、曲面造型、虛擬(xn)裝配和產(chǎn)生工程圖等設(shè)計(shj)功能；而且，在設(shè)計過程中可進行有限元分析、機構(gòu)運動分析、動力學分析

21、和仿真模擬，提高設(shè)計的可靠性；同時，可用建立的三維模型直接生成數(shù)控代碼，用于產(chǎn)品的加工，其后處理程序支持多種類型數(shù)控機床。另外它所提供的二次開發(fā)語言UG/OPen GRIP，UG/open API簡單易學，實現(xiàn)功能多，便于用戶開發(fā)專用CAD系統(tǒng)。具體來說，該軟件具有以下特點：l）具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，真正實現(xiàn)了CAD/CAE/CAM等各模塊之間的無數(shù)據(jù)交換的自由切換，可實施并行工程。2）采用復合建模技術(shù)，可將實體建模、曲面建模、線框建模、顯示幾何建模與參數(shù)化建模融為一體。3）用基于特征（如孔、凸臺、型膠、槽溝、倒角等）的建模和編輯方法作為實體造型基礎(chǔ)，形象直觀，類似于工程師傳統(tǒng)的設(shè)計辦法，并能用參

22、數(shù)驅(qū)動。4）曲面設(shè)計采用非均勻有理B樣條作基礎(chǔ)，可用多種方法生成復雜的曲面，特別適合于汽車外形設(shè)計、汽輪機葉片設(shè)計等復雜曲面造型。5）出圖功能強，可十分方便地從三維實體模型直接生成二維工程圖。能按ISO標準和國標標注尺寸、形位公差和漢字說明等。并能直接對實體做旋轉(zhuǎn)剖、階梯剖和軸測圖挖切生成各種剖視圖，增強了繪制工程圖的實用性。6）以Parasolid為實體建模核心，實體造型功能處于領(lǐng)先地位。目前著名CAD/CAE/CAM軟件均以此作為實體造型基礎(chǔ)。7）提供了界面良好的二次開發(fā)工具GRIP（GRAPHICAL INTERACTIVE PROGRAMING）和UFUNC（USER FUNCTION

23、），并能通過高級語言接口，使UG的圖形功能與高級語言的計算功能緊密結(jié)合起來。8）具有良好的用戶介面，絕大多數(shù)功能都可通過圖標實現(xiàn)；進行對象操作時，具有自動推理功能；同時，在每個操作步驟中，都有相應的提示信息，便于用戶做出正確的選擇。1.3 UG各功能模塊UG的各功能是靠各功能模塊來實現(xiàn)的，有不同的功能模塊，來實現(xiàn)不同的用途(yngt)，從而支持其強大的Unigraphics 三維軟件。下面簡要介紹各常用模塊。1.3.1 CAD模塊(m kui)（1）UG/Gateway (入口(r ku)提供一個Unigraphics基礎(chǔ)，UG/Gateway在一個易于使用的基于Motif環(huán)境中形成連接所有U

24、G模塊的底層結(jié)構(gòu)，它支持關(guān)鍵操作，包括打開已存的UG部件文件，建立新的部件文件，繪制工程圖和屏幕布局以及讀入和寫出CGM等，也提供層控制，視圖定義和屏幕布局，對象信息和分析，顯示控制，存取“幫助”系統(tǒng)，隱藏/再現(xiàn)對象和實體和曲面模型的著色。UG/Gateway包括一個沒有限制的高分率的繪圖儀許用權(quán)，模塊也提供一個現(xiàn)代化的電子表格應用，構(gòu)造和管理零件家族并操縱部件間表達式。它由相關(guān)的解析方案，擴充的模型易于進行設(shè)計，標準的桌面查找功能提供一個簡單的基于知識工程技術(shù)的執(zhí)行方法，UG/Gateway是對所有其它Unigraphics 應用的必要基礎(chǔ)。（2）UG/Solid Modeling (實體建

25、模)提供業(yè)界最強的復合建模功能。UG/Solid Modeling無縫地集成基于約束的特征建模和顯式幾何建模，用戶可以取得集成于一個高級的基于特征環(huán)境內(nèi)的傳統(tǒng)實體，曲線和框線建模的功能，UG/Solid Modeling使用戶能夠方便地建立二維和三維線框模型，掃描和旋轉(zhuǎn)實體，布爾運算及進行參數(shù)化編輯，包括對快速和有效的概念設(shè)計的變量化的草圖繪制工具以及更通用的建模和編輯任務(wù)的工具，模塊的易于了解和基于圖符的圖形環(huán)境是同一基礎(chǔ)，從那里，所有其它建模模塊被存取與操作，UG/Solid Modeling 是對UG/Feature Modeling和UG/Freeform Modeling兩者的必要基

26、礎(chǔ)。（3）UG/Features Modeling (特征建模)這個模塊提高了表達式的級別，因而設(shè)計可以在工程特征的意義中來定義，提供對建立和編輯標準設(shè)計特征的支持，包括幾種變形的孔，鍵槽，型腔，凸墊，凸臺及全集的園柱，塊，錐，球，管道，桿，倒圓，倒角等等，也包括實體模型控空和建立薄壁對象，為了基于尺寸和位置的尺寸驅(qū)動編輯參數(shù)化地定義特征，已經(jīng)存貯在一共同目錄中的用戶定義特征也可以添加到設(shè)計模型上，特征可以相對于任一其它特征或?qū)ο蠖ㄎ唬部梢员灰藐嚵锌钾?，以建立特征的相關(guān)集或是個別地定位或是在一簡單圖案和陣列中定位。（4）UG/Freeform Modeling (自由(zyu)形狀建模)使

27、得能夠進行復雜自由形狀的設(shè)計如機翼和進氣道，以及工業(yè)設(shè)計的產(chǎn)品，UG/Freeform建模形成對合并實體和曲面建模技術(shù)到一單個強大功能的工具集的基礎(chǔ)，技術(shù)包括沿曲線的掃描，利用1，2和3個軌道方法比例地建立形狀，從標準二次錐方法的放樣體，園形或錐形模截面的倒園(圓角 )，在二個或更多的其它體間充順橋接間隙的曲面，也支持通過一個(y )曲線/點網(wǎng)格定義形狀或?qū)δ嫦蚬こ倘蝿?wù)通過點出去擬合建立形形狀模型可以或通過修改定義的曲線，改變參數(shù)的數(shù)值，或通過利用圖形的或數(shù)字的規(guī)律控制來進行編緝。例如，一個可變半徑的倒園或改變一個掃描的橫截面積，模型是與所有其它UG功能完全集成的，UG/Freeform Mo

28、dding也包括為評估復雜模型的形狀、尺寸和曲率的易于使用的工具。（5）UG/User-Defined Features (用戶(yngh)定義的特征)這個模塊提供一種交互方法，為了易于恢復和編輯、使用一用戶定義特征(UDF)的概念去捕捉和存貯部件家族，模塊包括取一個已存參數(shù)化實體模型，它是利用標準Unigraphics 工具創(chuàng)建的，定義特征變量，建立參數(shù)間關(guān)系，設(shè)置缺省值和決定當調(diào)用時特征將取的一般形狀所需的所有工具。當建立時，UDF駐留在一個由任一設(shè)計員利用模塊可以存取的目錄中，在一個UDF被加到設(shè)計模型之后，它的任一參數(shù)可以使用正常的特征編輯技術(shù)進行編輯,它的行為將符合于設(shè)計意圖,按UD

29、F原來的創(chuàng)建者建立的設(shè)計意圖。（6）UG/Drafting (制圖)UG/Drafting使任一設(shè)計師，工程師或制圖員能夠以實體模型去繪制產(chǎn)品的工程圖，基于Unigraphic的復合建模技術(shù)， UG/Drafting建立與幾何模型相關(guān)的尺寸，確保在一模型改變時，圖將被更新，減少圖更新所需的時間，視圖包括消隱線和相關(guān)的模截面視圖，當模型修改時也是自動地更新，自動的視圖布局能力提供快速的圖布局，包括正交視圖投射，截視圖，輔助視圖和細節(jié)視圖，UG/Drafting支持在主要業(yè)界制圖標準，ANSI，ISO，DIN和JIS中圖的建立，它由一完整的基于圖符的圖創(chuàng)建和注釋工具，利用由UG/Assenigly

30、 Modeling創(chuàng)建的裝配信息方便地建立裝配圖，包括快速地建立裝配分解視圖的能力，無論是制作一單一片圖或一多片細節(jié)的裝配和組件工程圖，UG/Drafting減少工程圖生成的時間和成本。（7）UG/Assembly Modeling (裝配(zhungpi)建模)提供一個并行的自頂一向下的產(chǎn)品開發(fā)方法，UG/Assemly Modeling的主模型可以在總裝配的上下文中設(shè)計和編輯，組件被靈活地配對或定位,并且是相關(guān)的改進了性能和減少存貯的需求，參數(shù)(cnsh)化地裝配建模提供為描述組件間配對關(guān)系和為規(guī)定共同的緊固件組和其它重復的零件的附加功能，結(jié)構(gòu)體系允許極大的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)由一設(shè)計隊伍來創(chuàng)建和共享

31、，這個使隊伍成員繼續(xù)它們的工作與其它人并行，部件的版本和或由用戶規(guī)定的命名規(guī)則或由UG/Manager的配置規(guī)則來正確存取。（8）UG/Advancd Assemblies (高級(goj)裝配)組合高速渲染和間隙分析，UG/Advanced Assenblies提供數(shù)據(jù)裝載控制，它允許用戶過濾裝配結(jié)構(gòu)，UG/Advanced Assemblies管理，共享和評估數(shù)字化模型以獲得對復化產(chǎn)品布局的全數(shù)字的實物模型過程，它的工具允許用戶當做一個整個產(chǎn)品，專門子系統(tǒng)或和子元素的視覺效果和分析時，優(yōu)化性能和生產(chǎn)率，更改的模塊表示允許快速間隙檢查著色的渲染和消隱線視圖，間隙研究測試結(jié)果與數(shù)據(jù)可以存貯起來

32、，以便今后再使用并在此處理中可選項的運行，如果需要,模塊將自動地遞交對硬干涉的精確答案，可以定義區(qū)域和組件集，它們可以由設(shè)計隊伍共享，當為了一個工程更改選擇一個大產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的部分時可以改進響應性能。（9）UG/PhotoUG/Photo通過高級的圖形工具，可視地增強CAD模型，包括可選項的質(zhì)量級別，視圖著色，裝配著色，動畫，正交的和透視的視圖，光源，陰影和工程材料庫，結(jié)果是一個強有力的媒介有效地通訊概念和想法到整個組織，到客戶和供應商，典型使用包括設(shè)計評審，產(chǎn)品建議,客戶演示和市場材料，UG/Poto是與其它Unigraphics模塊完全集成的。（10）UG/FAST該模塊提供在Unignphi

33、cs 3-D實體格式中定義的一個標準零件庫系統(tǒng)，它通過一個直觀的圖形介面方便地存取，庫系統(tǒng)提供綜合的3-D 標準件庫，ISO緊固件，ANSI緊固件，DIN緊固件，DIN軸承，DIN鋼結(jié)構(gòu)和為專門客戶化信息的一個UG/FAST用戶化工具組，UG/FAST支持UG/Assemblies用戶定義特征或部件讀入，該模塊使得能夠?qū)崿F(xiàn)標準部件子裝配選擇的功能和與IMAN和UG/Maneger打包。（11）UG/WAVE Control (控制(kngzh)Unigraphics的WAVE技術(shù)提供一個產(chǎn)品文件夾工程的平臺，這個允許概念(ginin)與詳細設(shè)計的改變的傳遞到整個產(chǎn)品,而維持設(shè)計的完整性和意圖，

34、在這個平臺上構(gòu)造，創(chuàng)新的WAVE工程過程使能夠?qū)崿F(xiàn)高一級產(chǎn)品設(shè)計的定度，控制和評估。一個稱它為“控制結(jié)構(gòu)”的可再使用的設(shè)計模板，通過定義構(gòu)架幾何體和關(guān)鍵設(shè)計變量去表示概念的產(chǎn)品設(shè)計CAE的需求構(gòu)入到模型中，PDM用于管理變動和修改再版，通過參數(shù)化編輯控制結(jié)構(gòu)，可以快速地分析和評估不同的設(shè)計概念。在控制結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵幾何體，相關(guān)地拷貝到詳細的產(chǎn)品裝配(zhungpi)模型中，在之后的開發(fā)過程中，允許高級概念改變波動到產(chǎn)品設(shè)計。（12）UG/Geometric Tolerancing (幾何公差)該模塊提供尺寸標注工程和改變分析的基礎(chǔ)，它使得能夠?qū)崿F(xiàn)幾何公差規(guī)定的智能定義，因它完全相關(guān)到模型，基于選

35、擇的公差標準，如ANSI，Y14.5M-1982，ASME，Y14.5M-1994 或ISO1101-1983，該模塊支持快速和方便地建立，編輯和查詢基準和公差，通過一個現(xiàn)代的用戶界面，基準和公差的句法和關(guān)系合理性檢驗，由于建?；蚧鶞矢淖児畹淖詣痈录白詣永^承GD &T符號到工程圖，這個信息到下游應用的通訊，包括對零件的公差分析，對裝配件的的公差累積分析和檢查通過一個綜合的UG/Open API 提供，從嵌入模型中的公差信息導得的優(yōu)點是，一致作用的和解釋的GD &T，消除了多余數(shù)據(jù)加入，減少了對工程圖的依賴，正式的文當和產(chǎn)品評審的需要，和便于工程和制造的分析。1.3.2 CAM模塊（1）UG

36、/CAM Base (基礎(chǔ))UG/CAM Base提供在一易于使用的基于Motif環(huán)境中連接所有有共同功能加工模塊的基礎(chǔ)，這個基礎(chǔ)模塊允許用戶通過觀察刀具的移動，圖形地編輯刀軌和執(zhí)行圖形地改變，如擴展，縮短或修改刀軌，它也包括對如鉆孔，攻絲，鏜孔等任務(wù)的通用目的的點到點操作子程序，一個用戶化對話框的特征允許用戶修改對話框和建立被改編到它們的專用菜單，這個減少培訓的時間并使加工任務(wù)合理化，用戶化通過使用操作模板進一步增強，操作模板允許用戶建立專門的操作如粗加工和精加工，這些操作通過頻繁使用的參數(shù)和方法被標準化。（2）UG/Postprocessing (后處理)使用戶能夠?qū)υ谑澜缰饕?zhyo)

37、有效的NC機床方便地構(gòu)造它們自己的后置處理器，UG/ Postprocessing 的能力橫 過應用被證實，包括銑(2-5和更多軸)，車(2-4軸)和線切割EDM。（3）UG/Lathe (車)提供為高質(zhì)量生產(chǎn)車削零件需要的所有能力，UG/Lathe為了自動的更新，在零件幾何體與刀軌間是全相關(guān)的，它包括粗車，多刀路精車，車溝槽，車螺紋和中心鉆等子程序，輸出是可以直接被后處理產(chǎn)生機床可讀的輸出的一個源文件，用戶(yngh)控制的參數(shù)如進給速度，主軸轉(zhuǎn)速和零件間隙，除非改變參數(shù)保持模態(tài)，設(shè)置可以通過生成刀軌和要求它的圖形顯示進行測試，及在圖形屏幕上的仿真的刀軌和生成到一刀位源文件 (CLSF)中的

38、文本輸出，刀軌可以存貯，拒絕和更改到正確的情況。（4）UG / Core & Cavity Milling (芯和型腔銑)Core Cavity Miling 模塊在加工模具和沖模中是特別有用的，這些在汽車和消費產(chǎn)品工業(yè)中是共同的，它提供粗加單個或多個型腔和圍繞任意形狀對象有時稱為模芯移去大量毛坯材料的所有能力(nngl)，在其中最好的功能是能夠在很復什的形狀上生成軌跡和切削圖樣，容差型腔銑允許加工放松公差設(shè)計的形狀，這些形狀可以有間隙和重疊，可以被分析的型腔去表面數(shù)范圍可以上百個，當Core Cavity Milling檢測到反常時，它可以可糾正它們或在用戶規(guī)定的公差內(nèi)加工型腔，這個模塊提供

39、對模芯和模腔實際上的加工過程全自動化。（5）UG/Fixed-Axis Milling(固定軸銑)這個模塊為產(chǎn)生3-軸運動刀軌提供完全和綜合差工具，實際上建模的任一曲面或?qū)嶓w都可以被加工，它有很強的功能方法加工選擇的表面或零件的部分，它包括各種驅(qū)動方法和切削圖樣供選擇，包括邊界，徑向切削，螺旋切削和用戶定義，在邊界驅(qū)動的方法中，多種切削圖樣是有效的，如同心和徑向，此外，有特征對向上和向下切削控制方法和螺旋線嚙入，未切削區(qū)或徒峭區(qū)可以方便地識別， UG/Fixed-Axis Milling將仿真刀軌并生成文本輸出到一刀軌中，用戶可以接受刀軌，存貯或拒絕它和按需要更改參數(shù)。（6）UG/Flow C

40、ut(流通(litng)切削-半自動清根)UG/Flow Cut處理器提供獨特的在半精加工或精加工操作中時間的節(jié)省，這個模塊與UG/Fixed-Axis Milling一塊工作，分析一個零件的表面(基于參數(shù))和檢測所有雙-相切條件，如此的區(qū)域通常出現(xiàn)在一個型腔的凹谷或拐角處，用戶可以規(guī)定一個刀具，它的雙- 相切定義驅(qū)動路徑，處理器自動地生成一單一刀軌或個刀路，以移去在這些區(qū)域中的材料，當處理復雜(fz)的模芯或型腔時，這個模塊大大地減少為精加工零件或在應用精加刀路前得到均勻余量所需的努力。（7）UG/Variable Axis Milling(可變軸銑)這個模塊支持(zhch)在任Uuigra

41、phics曲面上的固定和多軸銑功能，完全的3到5軸輪廓運動，刀具方位和曲面光潔度質(zhì)量可以規(guī)定，利用曲面參數(shù)，投射刀軌到曲面上和用任一曲線或點，可以控制刀軌。（8）UG/Sequential Milling(順序銑)這個模塊在用戶要求刀軌創(chuàng)建的每一步上完全進行控制的加工情況是有效的。UG/Sequential Milling是完全相關(guān)的，它關(guān)注以前類似APT系統(tǒng)處理的市場，但是在一更高的生產(chǎn)效率方式中工作，它允許用戶構(gòu)造一段接一段的刀軌，而保留在每一個過程步上的總控制，一個稱為循環(huán)的功能允許用戶通過定義內(nèi)和外軌跡，在曲面上生面多個刀路，UG/Sequential Milling生 成中間步。（9

42、）UG/Wire EDM(線切割)方便地在2-軸和4-軸方式中切削零件，UG/Wire EDM支持線框或?qū)嶓w的UG模型，在編輯和模型更新中，所有操作是全相關(guān)的，多種類型的線切割操作是有效的，如多刀路輪廓，線反向和區(qū)域移去，也支持允許粘結(jié)線停止的軌跡和使用各種線尺寸和功率設(shè)置，用戶可以使用通用的后處理器，對一特定的后置開發(fā)一加工機床數(shù)據(jù)文件，UG/Wire EDM模塊也支持許多流行的EDM軟件包，包括AGIE Charmilles和許多其它的工具。（10）Nurbs(B-樣條) 軌跡(guj)生成器Nurbs(B-樣條)軌跡生成器允許從UG NC處理器直接生成基于Nurbs的刀軌，從UG Sol

43、id模型直接生成的新刀軌,使產(chǎn)生的零件(ln jin)有較高的精度和極好的光潔義，用戶將看到物理磁帶文件尺寸大約減少為標準格式的 5070%，加工時間由于消除控制器等待時間大大減少，Nurbs(B-樣條)軌跡生成器對所有想得到提供(tgng)強大控制器特性的新的高速機床完全優(yōu)點的所有用戶都是必須的。二.加工實例連桿零件的分析2.1 零件圖樣分析如圖2.1所示為連桿零件圖，起生產(chǎn)批量為單件小批量生產(chǎn)，材料為45鋼。圖2.1 連桿零件圖2.1.1 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指所設(shè)計的零件，在能夠滿足使用性能要求的前提下制造的可行性和經(jīng)濟性。好的結(jié)構(gòu)工藝性會使零件加工容易，節(jié)省成本，節(jié)省

44、材料；而較差的結(jié)構(gòu)工藝性會使加工困難，加大成本，浪費材料，甚至無法加工。通過對零件的結(jié)構(gòu)特點、精度要求和復雜程度進行分析(fnx)的過程，可以確定零件所需的加工方法和數(shù)控機床的類型和規(guī)格。該零件結(jié)構(gòu)性能好，形狀規(guī)則，材料切削性能好，方便(fngbin)裝夾及加工。2.1.2 技術(shù)(jsh)要求分析從圖2.1中得知，該零件的尺寸精度均為標出，可按自由公差進行控制。連桿的凸臺輪廓、凹槽等部分的表面粗糙度要求為，表面精度要求較高，在加工時應兼顧其表面粗糙度選擇合適的切削參數(shù)及走刀方式。底面及底座外輪廓的表面粗糙度要求為，經(jīng)粗銑即可。2.1.3 材料分析從圖中得知，該零件的材料為45鋼，45鋼在切削加

45、工中具有很好的韌性，但硬度較低。該材料在切削加工中具有良好的切削性能，由于硬度較低，一般在加工完成后，都需要進行熱處理。2.2 零件的工藝分析2.2.1 加工方案及機床的選擇經(jīng)分析，該零件的所有表面均需要加工，其設(shè)計基準在底面及外輪廓上，故在加工時需要首先加工零件的基準面，然后再加工連桿凸臺輪廓及凹槽部分?；痉桨溉缦拢海?）銑底面，采用機用虎鉗裝夾。（2）銑外輪廓，采用壓板的方式進行裝夾。（3）銑凸臺輪廓及凹槽部分，采用機用虎鉗進行裝夾。機床的選擇：由于該零件屬于單件小批量生產(chǎn)，因此不用考慮生產(chǎn)效率等問題，只要在能夠保證其精度要求的前提下選擇相應的設(shè)備進行加工即可，但為了減少人為的換刀量，根

46、據(jù)現(xiàn)有的數(shù)控機床，確定選擇由云南CY集團有限公司生產(chǎn)的CY-VMC850系列數(shù)控立式加工中心，其主要技術(shù)參數(shù)如下：系統(tǒng)配置： FANUC 工作臺面積(min j)(mm)：460950(5001050) 行程(xngchng)(X-Y-Z)(mm)：800500550主軸(zhzhu)錐孔：BT40 主功率(KW)：7.5/11 主軸變速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速(rpm)：50-6000伺服 機床結(jié)構(gòu)：臺灣主軸、全防護、貼塑滑軌、電柜空調(diào) 備注：16把斗笠式刀庫、20把圓盤式刀庫 機床重量(噸)：62.2.2 毛坯材料及尺寸的選擇毛坯是根據(jù)零件所要求的形狀，工藝尺寸等方面而制成的供進一步加工使用的生產(chǎn)對象。毛

47、坯種類的選擇不僅影響著毛坯制造的工藝裝備及制造費用，對零件的機械加工工藝裝備及工具的消耗，工時定額計算有很大影響。確定毛坯的形狀與尺寸的步驟是：首先選取毛坯加工余量和毛坯公差；其次將毛坯加工余量疊加在零件相應加工表面上，從而計算出毛坯尺寸，最后標注毛坯尺寸與公差，其總的要求是：減少“肥頭大耳”，實現(xiàn)少屑或無屑加工。因此毛坯要力求接近成品形狀，以減少機械加工的勞動量。根據(jù)零件的圖樣分析以及零件的材料要求，選擇45#鋼；依據(jù)毛坯的選擇原則，綜合考慮零件的使用要求，以及機械加工的效率和經(jīng)濟性，確定毛坯的尺寸為25013055mm。即單邊各預留了5mm加工余量。2.2.3 定位基準的選擇選擇工件的定位

48、基準，實際上是確定工件的定位基面。根據(jù)選定的基面加工與否，又將定位基準分為粗基準和精基準。在起始工序中，只能選擇未經(jīng)加工的毛坯表面作為定位基準，這種基準稱為粗基準。用加工過的表面作為定位基準，則稱為精基準。經(jīng)分析，確定該零件的粗基準為毛坯底面為基準，已此基準加工零件的外輪廓及上表面；精基準為零件的外輪廓及底面。2.2.4 裝夾方式(fngsh)的選擇由于夾具確定了零件在數(shù)控機床坐標系中的位置，因而根據(jù)(gnj)要求夾具能保證零件在機床坐標系的正確坐標方向，同時協(xié)調(diào)零件與機床坐標系的尺寸。該零件結(jié)構(gòu)形狀比較規(guī)則，為方型零件，適合采用平口鉗進行裝夾，在裝夾時一定要注意平行度，要在毛坯下面(xi m

49、ian)墊上墊鐵，然后用木榔頭進行敲打校平。2.2.5 刀具的選擇刀具壽命與切削用量有密切關(guān)系。在制定切削用量時，應首先選擇合理的刀具壽命，而合理的刀具壽命則應根據(jù)優(yōu)化的目標而定。一般分最高生產(chǎn)率刀具壽命和最低成本刀具壽命兩種，前者根據(jù)單件工時最少的目標確定，后者根據(jù)工序成本最低的目標確定。選擇刀具壽命時可考慮如下幾點根據(jù)刀具復雜程度、制造和磨刀成本來選擇。復雜和精度高的刀具壽命應選得比單刃刀具高些。對于機夾可轉(zhuǎn)位刀具，由于換刀時間短，為了充分發(fā)揮其切削性能，提高生產(chǎn)效率，刀具壽命可選得低些，一般取15-30min。對于裝刀、換刀和調(diào)刀比較復雜的多刀機床、組合機床與自動化加工刀具，刀具壽命應選

50、得高些，尤應保證刀具可靠性。車間內(nèi)某一工序的生產(chǎn)率限制了整個車間的生產(chǎn)率的提高時，該工序的刀具壽命要選得低些當某工序單位時間內(nèi)所分擔到的全廠開支M較大時，刀具壽命也應選得低些。大件精加工時，為保證至少完成一次走刀，避免切削時中途換刀，刀具壽命應按零件精度和表面粗糙度來確定。與普通機床加工方法相比，數(shù)控加工對刀具提出了更高的要求，不僅需要岡牲好、精度高，而且要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高，斷和排性能壇同時要求安裝調(diào)整方便，這樣來滿足數(shù)控機床高效率的要求。數(shù)控機床上所選用的刀具常采用適應高速切削的刀具材料(如高速鋼、超細粒度硬質(zhì)合金)并使用可轉(zhuǎn)位刀片。根據(jù)該零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸等，確定其加工刀具如表2.1

51、所示。表2.1 數(shù)控加工刀具選用表刀具名稱刀具規(guī)格刀具材料加工表面面銑刀150mm硬質(zhì)合金銑上下平面立銑刀20mm硬質(zhì)合金銑零件外輪廓圓鼻刀20-R3硬質(zhì)合金銑凸臺外輪廓圓鼻刀10-R3硬質(zhì)合金銑中間拔模凹槽球頭銑刀20-R10硬質(zhì)合金銑圓弧面2.3 工藝(gngy)路線的擬定2.3.1 表面加工方法(fngf)的選擇表面加工方法的選擇就是為零件上每一個有質(zhì)量要求的表面選擇一套合理加工方法。在選擇時一般(ybn)先根據(jù)表面的精度及粗糙度要求選定最終加工方法，然后再確定精加工前準備工序的，即確定加工方案。由于獲得同一精度和粗糙度的加工方法有幾種，在選擇時除了考慮生產(chǎn)率要求和經(jīng)濟效益外，還應考慮下

52、列因素：（1）工件材料的性質(zhì)。（2）工件的結(jié)構(gòu)和尺寸。（3）生產(chǎn)類型。（4）具體的生產(chǎn)條件。從圖2.1可以看出，該零件的凸臺部分的表面粗糙度要求較高，且加工余量較大，為保證其表面粗糙度，該部分需要進行粗精加工，由于余量較大，粗加工時不能一次加工完成，需要進行分層銑削。零件的底面及外輪廓的表面粗糙度要求較低，可以直接粗銑即可。2.3.2 工序及工步的劃分經(jīng)過以上所述，零件加工的工步順序已經(jīng)基本排定，如何將這些工步組成工序，就需要考慮采用工序集中還是工序分散的原則。（1）工序集中 就是將零件的加工集中在少數(shù)幾道工序中完成，每道工序加工內(nèi)容多，工藝路線短。其主要特點是： 可以采用高效機床和工藝設(shè)備，

53、生產(chǎn)率高。 減少設(shè)備數(shù)量以及操作工人人數(shù)和占地面積，節(jié)省人力物力。 減少工件安裝次數(shù)，利于保證表面間的位置精度。 采用的工裝設(shè)備結(jié)構(gòu)復雜，調(diào)整維修較困難，生產(chǎn)準備工作量大。（2）工序分散 工序分散就是將零件的加工(ji gng)分散到很多道工序內(nèi)完成，每道工序加工的內(nèi)容少，工藝路線很長，其特點是： 設(shè)備和工藝裝備比較簡單，便于調(diào)整(tiozhng)，易于適應產(chǎn)品的更換。 對工人(gng rn)技術(shù)要求較低。 可以采用最合理的切削用量，減少機動時間。 所需設(shè)備和工藝裝備數(shù)目多，操作工人多，占地面積大。在擬定工藝路線時，工序集中或分散的程度，主要取決于生產(chǎn)規(guī)模、零件的結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)要求，有時，還要

54、考慮各工序生產(chǎn)節(jié)拍的一致性。一般情況下，單件小批量生產(chǎn)時，只能工序集中，在一臺普通機床上加工出盡量多的表面；大批量生產(chǎn)時，既可以采用多刀、多軸等高效、自動機床，將工序集中，也可以將工序分散后組織流水生產(chǎn)。批量生產(chǎn)應盡可能的采用效率較高的半自動機床，使工序適當集中，從而有效的提高生產(chǎn)效率。根據(jù)該零件的結(jié)構(gòu)工藝性、生產(chǎn)規(guī)模和技術(shù)要求，確定該零件采用工序集中的方法制定加工工藝。工序1：制造毛坯25013055mm方塊。工序2：銑底面，控制底面表面粗糙度6.3。工序3：銑外輪廓，控制尺寸240120。 工步1：銑前后邊，控制尺寸120； 工步2：銑左右邊，控制尺寸240；工序4：銑連桿凸臺。 工步1：

55、銑上表面，控制總厚度46； 工步2：粗銑連桿凸臺外形，留0.5mm余量； 工步3：粗銑連桿中間的隔河； 工步4：粗銑連桿中間隔河部分的拔模槽； 工步5：粗銑小頭頂面； 工步6：精銑小頭頂面； 工步7：粗銑大頭頂面； 工步8：精銑大頭頂面； 工步9：粗銑R12.5和R36.3圓弧凹槽； 工步10：精銑連桿(lin n)凸臺外形； 工步11：精銑連桿(lin n)中間的隔河； 工步12：精銑連桿中間隔(jin g)河部分的拔模槽； 工步13：精銑R12.5和R36.3圓弧凹槽；工序5：去毛刺。工序6：檢驗入庫。2.4 切削用量的選擇切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速（切削速度）、切削深度或?qū)挾?、進給速度（進給量

56、）等。切削用量的大小對切削力、切削功率、刀具磨損、加工質(zhì)量和加工成本均有顯著影響。切削用量的大小對切削力、切削功率、刀具磨損、加工質(zhì)量和加工成本均有顯著影響。對于不同的加工方法，需要選擇不同的切削用量，并編入程序單內(nèi)。銑削用量的選擇原則是：“在保證加工質(zhì)量的前提下，充分發(fā)揮機床工作效能和刀具切削性能”。在工藝系統(tǒng)剛性所允許的條件下，首先應盡可能選擇較大的銑削深度ap和銑削寬度ac；其次選擇較大的每齒進給量fz；最后根據(jù)所選定的耐用度計算銑削速度vc 。 （1）銑削深度ap和銑削寬度ac的選擇 對于端銑刀，選擇吃刀量的原則是：當加工余量8mm，且工藝系統(tǒng)剛度大，機床功率足夠時，留出半精銑余量0.

57、52mm以后，應盡可能一次去除多余余量；當余量8mm時，可分兩次或多次走刀。銑削寬度和端銑刀直徑應保持以下關(guān)系：d0=(l.l1.6) ac（mm）對于圓柱銑刀，銑削深度ap應小于銑刀長度，銑削寬度ac的選擇原則與端銑刀銑削深度的選擇原則相同。（2）進給量的選擇每齒進給量fz是衡量銑削加工效率水平的重要指標。粗銑時fz主要受切削力的限制，半精銑和精銑時，fz主要受表面粗糙度限制。 具體的切削量選擇請參照工序卡片。2.5 工藝卡片(kpin)的指定2.5.1 工藝(gngy)過程卡序號工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備及工裝1鍛制造毛坯25013055mm方塊2銑銑底面，控制底面表面粗糙度6.3VMC850加

58、工中心3銑銑外輪廓，控制尺寸240120VMC850加工中心4銑銑連桿凸臺VMC850加工中心5鉗去毛刺6檢檢驗入庫2.5.2 數(shù)控加工(ji gng)工序卡夾具名稱機用平口虎鉗使用設(shè)備VMC850加工中心工序號2程序編號O0010工步號工步內(nèi)容刀具主軸轉(zhuǎn)數(shù)(r/min)進給速度(mm/min)被吃刀量/mm1銑底面，控制底面表面粗糙度6.3150mm面銑刀6002002夾具名稱壓板使用設(shè)備VMC850加工中心工序號3程序編號O0020工步號工步內(nèi)容刀具主軸轉(zhuǎn)數(shù)(r/min)進給速度(mm/min)被吃刀量/mm1銑前后邊，控制尺寸12020mm立銑刀120012052銑左右邊，控制尺寸240

59、20mm立銑刀12001205夾具名稱機用平口虎鉗使用設(shè)備VMC850加工中心工序號4程序編號O0030工步號工步內(nèi)容刀具主軸轉(zhuǎn)數(shù)(r/min)進給速度(mm/min)被吃刀量/mm1銑上表面，控制總厚度46150mm面銑刀60020022粗銑連桿凸臺外形，留0.5mm余量20mm圓鼻刀20005000.53粗銑連桿中間的隔河20mm圓鼻刀20005000.54粗銑連桿中間隔河部分的拔模槽10mm圓鼻刀25003500.55粗銑小頭頂面20mm圓鼻刀120015016精銑小頭頂面20mm圓鼻刀15001200.57粗銑大頭頂面20mm圓鼻刀120015018精銑大頭頂面20mm圓鼻刀15001

60、200.59粗銑R12.5和R36.3圓弧凹槽20mm球頭銑刀15002000.510精銑連桿凸臺外形20mm圓鼻刀25004500.211精銑連桿中間的隔河20mm圓鼻刀25004500.212精銑連桿中間隔河部分的拔模槽10mm圓鼻刀30004000.213精銑R12.5和R36.3圓弧凹槽20mm球頭銑刀20002500.33.連桿零件(ln jin)的三維造型設(shè)計3.1 軟件(run jin)的選擇隨著數(shù)控加工技術(shù)的不斷發(fā)展，各種輔助加工編程軟件運用而生，各種CAD/CAM軟件的誕生與運用，為提高數(shù)控編程效率(xio l)與解決復雜幾何形狀的數(shù)控程序編制提供了保證。目前，在制造業(yè)運用較