UG NX 12.0三維建模及自動(dòng)編程項(xiàng)目教程 課件 任務(wù)4.4 航空模型連接件加工編程

03020104如圖4-4-1所示航空模型連接件，材料為尼龍，要求對(duì)零件的所有結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)控加工編程。航空模型連接件是典型的結(jié)構(gòu)零件，零件可以采用上下兩面進(jìn)行加工，零件中的薄壁結(jié)構(gòu)給裝夾定位加工帶來一定的困難。

圖4-4-1航空模型連接件模型（1）知識(shí)目標(biāo)固定輪廓銑典型參數(shù)。工藝答子。（2）技能目標(biāo)能根據(jù)工藝需要合理使用固定軸輪廓銑的典型參數(shù)。能根據(jù)零件的形狀合理設(shè)計(jì)工藝答子。培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)控加工相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)確把握零件圖紙要求，正確分析航空連接件被加工面的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合數(shù)控加工工藝和數(shù)控編程知識(shí)，制定加工工藝流程，合理使用UGNX12.0造型工具，根據(jù)加工需要對(duì)模型進(jìn)行合理處理，能使用底壁銑、型腔銑、深度輪廓銑、固定輪廓銑等操作方法完成航空連接件加工刀路的生成和驗(yàn)證。養(yǎng)成精益求精，勇于創(chuàng)新的工匠精神。“在邊上延伸”選項(xiàng)位于“切削參數(shù)”對(duì)話框“策略”選項(xiàng)卡“延伸路徑”選項(xiàng)組下，該選項(xiàng)主要用于加工部件周圍的鑄件材料，將刀具軌跡沿切削曲面向側(cè)面延伸指定的距離，如圖a）和b）所示。如果打開“在邊上延伸”復(fù)選框，對(duì)話框中會(huì)多出“距離”輸入框，用于控制刀具路徑在邊上延伸的距離，可以用刀具直徑百分比和毫米兩種方式給定。（1）在邊上延伸a）關(guān)閉“在邊上延伸”選項(xiàng)b）打開“在邊上延伸”選項(xiàng)

圖4-4-2在邊上延伸“在邊上延伸”選項(xiàng)位于“切削參數(shù)”對(duì)話框，“策略”選項(xiàng)卡“延伸路徑”選項(xiàng)組下，控制當(dāng)?shù)毒呖缭搅慵?nèi)部的凸邊邊緣時(shí)，避免始終壓住凸邊緣。選中這個(gè)復(fù)選項(xiàng)，系統(tǒng)自動(dòng)會(huì)讓刀具從部件上抬起少許，而不用執(zhí)行“退刀/轉(zhuǎn)移/進(jìn)刀”運(yùn)動(dòng)，此抬起動(dòng)作將輸出為切削運(yùn)動(dòng)，如圖a）、b）所示。（2）在凸角上延伸a）未選中“在凸角上延伸”選項(xiàng)b）選中“在凸角上延伸”

圖4-4-3在凸角上延伸“在邊上延伸”選項(xiàng)位于“切削參數(shù)”對(duì)話框，“策略”選項(xiàng)卡“延伸路徑”選項(xiàng)組下，用于控制當(dāng)驅(qū)動(dòng)路徑延伸到切削區(qū)域之外時(shí)產(chǎn)生的刀具軌跡。選中該選項(xiàng)時(shí)，刀具軌跡延伸超出切削區(qū)域邊緣時(shí)，刀具嘗試生成滾動(dòng)軌跡，同時(shí)保持與部件表面的接觸，如圖a）、b）所示。（3）在邊上滾動(dòng)刀具a）未選中“移除邊緣跟蹤”b）選中“移除邊緣跟蹤”

圖4-4-4移除邊緣跟蹤“切削參數(shù)”對(duì)話框中“多刀路”選項(xiàng)卡用于控制多層切削，逐層切削遞進(jìn)的方式，有“部件余量偏置”和“多重深度切削”兩個(gè)選項(xiàng)?！安考嗔科谩痹O(shè)置總余量，“多重深度切削”控制相鄰兩層刀路之間的距離和多刀路的層數(shù)，如圖4-4-5所示。（4）多刀路

圖4-4-5多刀路

“切削步長”選項(xiàng)位于“切削參數(shù)”對(duì)話框，“更多”選項(xiàng)卡下，用于控制切削方向上刀具在零件幾何上的相鄰定位點(diǎn)之間的直線距離。最大步長值太大時(shí)，生成的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)不夠，小特征被忽略，造成過切，如圖4-4-6所示。指定的切削步長值應(yīng)大于零件內(nèi)外公差值。（5）切削步長

圖4-4-6切削步長

在機(jī)械加工時(shí)，經(jīng)常會(huì)碰到異型零件，為了方便這些零件加工時(shí)裝夾，工藝人員會(huì)使用專用夾具或在零件上添加部分工藝性結(jié)構(gòu)，這些工藝人員添加的便于工件加工時(shí)裝夾定位和夾緊而設(shè)計(jì)的工藝結(jié)構(gòu)就稱作為工藝答子。（1）工藝答子概述（2）工藝答子的形式工藝答子根據(jù)被加工零件的結(jié)構(gòu)不同需求，有多種形式，常見的有凸臺(tái)型、落料型、裝配型等，如圖4-4-7所示。a）汽車門把手——凸臺(tái)型

b）肥皂盒蓋——落料型

c）電動(dòng)起子外殼——裝配型

圖4-4-7工藝搭子機(jī)械加工過程中，工藝答子一般用于單件小批量產(chǎn)品的試制，特點(diǎn)是可以省去設(shè)計(jì)制造專用夾具，能基本保證加工的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)要求，缺點(diǎn)是在一定程度上降低了生產(chǎn)的效率，多數(shù)會(huì)增加后續(xù)的鉗工處理過程，容易降低產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。為了減少工藝答子對(duì)產(chǎn)品最終生產(chǎn)結(jié)果的影響，可以從產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，工藝答子的位置，形狀等方面考慮，具體來講有以下設(shè)計(jì)原則：1）工藝答子一般放在不影響使用的地方，如果后續(xù)檢驗(yàn)等仍需使用的可以保留。如圖4-152所示為2015年機(jī)械產(chǎn)品三維建模與制造賽項(xiàng)賽題連桿，連桿原型如圖a），不便于裝夾和定位，因此設(shè)計(jì)增加圖b)所示工藝答子，這里的工藝答子既能用于裝夾，也可以用于連桿體和連桿蓋聯(lián)接。a）連桿原始模型B）創(chuàng)建工藝答子后模型（2）工藝答子的創(chuàng)建原則

圖4-4-8移除邊緣跟蹤1)“區(qū)域銑削”驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)（3）“區(qū)域銑削”驅(qū)動(dòng)“區(qū)域銑削”驅(qū)動(dòng)方式僅用于固定輪廓銑操作，它通過切削區(qū)域來定義固定輪廓銑操作，在該驅(qū)動(dòng)方法中可以指定陡峭限制和修剪邊界限制，與邊界驅(qū)動(dòng)方式類似，但不需要指定驅(qū)動(dòng)幾何體。在允許的情況下，應(yīng)盡可能使用區(qū)域銑削驅(qū)動(dòng)來代替邊界驅(qū)動(dòng)。區(qū)域驅(qū)動(dòng)中切削區(qū)域可以用表面區(qū)域、片體或表面來定義，如果不選擇切削區(qū)域，系統(tǒng)將把已定義的整個(gè)部件幾何體表面（包括刀具不能到達(dá)的區(qū)域），作為切削區(qū)域。2）工藝答子一般應(yīng)放在大面或平面上，便于后續(xù)去除。如果選在小面或轉(zhuǎn)角面上，取除時(shí)容易破壞產(chǎn)品外觀，影響質(zhì)量。3）工藝答子必須保證工件在裝夾，加工過程中不變形。4）工藝答子盡量設(shè)計(jì)成可以通過機(jī)械加工方式自動(dòng)去除的形式

。零件外形不規(guī)則，裝夾困難，由于是單件生產(chǎn)，故不適合設(shè)計(jì)專用夾具，故在零件上設(shè)計(jì)工藝答子。零件的最小凹圓角為2mm。零件大部分的壁厚比較薄，僅1mm。根據(jù)零件的形狀，零件需要兩面加工。（1）零件圖紙工藝分析1）正面加工工藝使用面銑操作加工頂面。使用型腔銑操作進(jìn)行粗加工。使用固定輪廓銑對(duì)曲面進(jìn)行精加工。使用底壁銑進(jìn)行內(nèi)腔精加工。使用深度輪廓銑進(jìn)行內(nèi)腔槽進(jìn)行精加工。使用輪廓銑進(jìn)行外輪廓精加工。（2）零件加工工藝方案編排——參考2）反面加工工藝使用面銑操作加工底面。使用型腔銑操作進(jìn)行反面粗加工。使用固定輪廓銑對(duì)曲面進(jìn)行精加工。使用底壁銑進(jìn)行內(nèi)腔精加工。使用輪廓銑進(jìn)行外輪廓粗加工2。使用輪廓銑進(jìn)行外輪廓精加工。使用輪廓銑進(jìn)行工藝答子加工。通過熟悉航空連接件的工藝分析，可以發(fā)現(xiàn)零件的加工的難點(diǎn)有薄壁、小凹圓角、難裝夾等難點(diǎn)。試分析教材提供的工藝方案，了解解決這些難點(diǎn)的途徑，如果覺得原始方案需要改進(jìn)，請(qǐng)規(guī)劃優(yōu)化工藝方案，并填寫航空連接件的工藝方案卡，工藝方案卡如表4-4-1所示。（3）零件加工工藝方案編排——學(xué)生姓

名

班

級(jí)

學(xué)

號(hào)

零

件

名

稱

材

料

夾

具

最

小

凹

圓

角

最大切削深度

機(jī)

床

序

號(hào)工序名稱刀具刀具伸出長度切削速度進(jìn)給率操作名稱1

2

3

4

5

表4-4-1加工工藝方案—學(xué)生1）打開文件4-4.prt。2）創(chuàng)建工藝答子。將模型“體（0）”復(fù)制到10層，“體（1）”移動(dòng)到9層。將10層改為工作圖層，隱藏1層，顯示9層。參考如圖4-4-9建立工藝凸臺(tái)。（1）任務(wù)實(shí)施操作步驟——參考圖4-4-9工藝答子3）進(jìn)行加工前環(huán)境設(shè)置進(jìn)入加工環(huán)境，加工模板設(shè)定為“mill_contour”。調(diào)整WORKPIECE和MCS_MILL的父子關(guān)系，將WORKPIECE變成MCS_MILL的父特征。定義WORKPIECE。選擇創(chuàng)建了工藝答子的模型為部件幾何，“體（1）”為毛坯幾何。在WORKPIECE節(jié)點(diǎn)下定義正面加工坐標(biāo)系ZM_MCS，如圖a）所示。在WORKPIECE節(jié)點(diǎn)下定義反面加工坐標(biāo)系FM_MCS，如圖b）所示。在程序組PROGRAM節(jié)點(diǎn)下創(chuàng)建程序組ZM_NC和FM_NC。圖a）正面加工坐標(biāo)系圖b）反面加工坐標(biāo)系圖4-4-10加工坐標(biāo)系（續(xù)上）創(chuàng)建刀具，參數(shù)如表4-4-2所示：序號(hào)名稱刀具類型|子類型直

徑下半徑刃長長

度1D12MILL12R050752D10MILL10R050753D6MILL6R030504D6R3MILL6R330505D4MILL4R02050

表4-4-2刀具參數(shù)4）使用刀具D12創(chuàng)建面銑操作加工頂面。按圖a）所示設(shè)置操作父項(xiàng)，按如圖b）所示定義如圖所示邊界，且將刀具側(cè)設(shè)為內(nèi)側(cè);按表4-4-3設(shè)置操作參數(shù)，生成刀具軌跡如圖c）所示。

a）操作父項(xiàng)b）面銑邊界c）

仿真結(jié)果序號(hào)參數(shù)名稱參數(shù)值序號(hào)參數(shù)名稱參

數(shù)

值1加工方法面銑7與XC的夾角902刀軸+ZM8刀具延展量50%3切削模式往復(fù)9封閉區(qū)域進(jìn)刀類型與開放區(qū)域相同4步距60%10開放區(qū)域進(jìn)刀類型線性（50%、0、0、3、50%）5毛坯距離111轉(zhuǎn)速/進(jìn)給5000rpm/2000mmpm6切削深度0.012

表4-4-3面銑工序切削參數(shù)圖4-4-11面銑工序5）使用刀具D6創(chuàng)建型腔銑ZM_CAVITY進(jìn)行正面粗加工。按圖a）所示設(shè)置型腔銑父項(xiàng)，按表4-4-4所示設(shè)置切削參數(shù)。按圖所示b）定義切削范圍，生成的刀具軌跡如圖c）所示。

a）操作父項(xiàng)b）切削范圍c）

仿真結(jié)果序號(hào)參數(shù)名稱參數(shù)值序號(hào)參數(shù)名稱參

數(shù)

值1加工方法型腔銑9底面余量0.502切削模式跟隨部件10所有刀路光順半徑無3步距60%刀具直徑11封閉區(qū)域進(jìn)刀螺旋（70%，5，1，前一層，0,50%）4開放刀路變換切削方向12區(qū)域內(nèi)轉(zhuǎn)移方式進(jìn)刀/退刀5切深213區(qū)域內(nèi)轉(zhuǎn)移類型前一平面，16切削層范圍-1.19~-11.9314轉(zhuǎn)速6000rpm7切削順序深度優(yōu)先15進(jìn)給2000mmpm8側(cè)壁余量116第一刀切削進(jìn)給50%

表4-4-4型腔銑工序切削參數(shù)圖4-4-12型腔銑工序6）使用刀具D6創(chuàng)建平面輪廓銑PLANAR_PROFILE進(jìn)行后側(cè)U形槽壁精加工。按圖a）所示設(shè)置操作父項(xiàng)，按表4-4-5設(shè)置操作參數(shù)。按圖b）選擇部件邊界，生成刀具軌跡如圖c）所示。

a）操作父項(xiàng)b）部件邊界c）

刀具軌跡

序號(hào)參數(shù)名稱參數(shù)值序號(hào)參數(shù)名稱參數(shù)值1加工方法平面輪廓銑6余量02部件余量07開放區(qū)域進(jìn)刀線性（50%、0、0、3）3每刀切深28區(qū)域間轉(zhuǎn)移方式安全距離—刀軸4切削方向混合9轉(zhuǎn)速6000rpm5切削順序深度優(yōu)先10進(jìn)給2000mmpm

表4-4-5平面輪廓銑工序切削參數(shù)圖4-4-13平面輪廓銑工序17）使用刀具D6創(chuàng)建平面輪廓銑PLANAR_PROFILE_1進(jìn)行正面前側(cè)U形槽壁精加工。操作父項(xiàng)和切削參數(shù)同步驟5）。部件邊界如圖a）所示，生成刀具軌跡如圖b）所示。

a）部件邊界b）

刀具軌跡

序號(hào)參數(shù)名稱參數(shù)值序號(hào)參數(shù)名稱參數(shù)值1加工方法平面輪廓銑6余量02部件余量07開放區(qū)域進(jìn)刀線性（50%、0、0、3）3每刀切深28區(qū)域間轉(zhuǎn)移方式安全距離—刀軸4切削方向混合9轉(zhuǎn)速6000rpm5切削順序深度優(yōu)先10進(jìn)給2000mmpm

表4-4-6平面輪廓銑工序切削參數(shù)圖4-4-14平面輪廓銑工序28）使用刀具D6R3創(chuàng)建固定輪廓銑操作進(jìn)行正面后側(cè)U型槽曲面精加工。操作父項(xiàng)如圖a）所示，切削參數(shù)如表4-4-7所示。切削區(qū)域和生成的刀具軌跡如圖b）所示。

a）操作父項(xiàng)b）切削區(qū)域與刀軌序號(hào)參數(shù)名稱參

數(shù)

值序號(hào)參數(shù)名稱參

數(shù)

值1加工方法固定輪廓銑7余量02驅(qū)動(dòng)方法區(qū)域銑削8開放區(qū)域進(jìn)刀線性3切削模式往復(fù)9進(jìn)刀位置距離4步距殘余高度（0.01）10進(jìn)刀長度05步距已應(yīng)用在部件上11在邊上延伸1.16切削角012轉(zhuǎn)速/進(jìn)給4000rpm/1000mmpm

表4-4-7固定輪廓銑工序切削參數(shù)圖4-4-15固定輪廓銑工序19）使用刀具D6R3創(chuàng)建固定輪廓銑操作進(jìn)行正面前側(cè)U型槽曲面精加工。操作父項(xiàng)如圖a）所示，切削參數(shù)如表4-4-8所示。切削區(qū)域和生成的刀具軌跡如圖b）所示。

a）操作父項(xiàng)b）切削區(qū)域與刀軌序號(hào)參數(shù)名稱參

數(shù)

值序號(hào)參數(shù)名稱參

數(shù)

值1加工方法固定輪廓銑7余量02驅(qū)動(dòng)方法區(qū)域銑削8開放區(qū)域進(jìn)刀線性3切削模式往復(fù)9進(jìn)刀位置距離4步距殘余高度（0.01）10進(jìn)刀長度50%5步距已應(yīng)用在部件上11在邊上延伸1.16切削角012轉(zhuǎn)速/進(jìn)給4000rpm/1000mmpm

表4-4-8固定輪廓銑工序切削參數(shù)圖4-4-16固定輪廓銑工序210）使用刀具D6R3創(chuàng)建固定輪廓銑操作進(jìn)行正面右側(cè)曲面及右側(cè)凸耳曲面精加工。操作父項(xiàng)如圖a）所示，切削參數(shù)如右表所示（右側(cè)曲面切削角0，右側(cè)凸耳切削角90）。切削區(qū)域和生成的刀具軌跡如圖b）所示。

a）操作父項(xiàng)b）右側(cè)曲面切削區(qū)域與刀軌c）右側(cè)凸耳切削區(qū)域與刀軌序號(hào)參數(shù)名稱參

數(shù)

值序號(hào)參數(shù)名稱參

數(shù)

值1加工方法固定輪廓銑7余量02驅(qū)動(dòng)方法區(qū)域銑削8開放區(qū)域進(jìn)刀線性3陡峭空間方法無9進(jìn)刀位置距離4切削模式往復(fù)10進(jìn)刀長度05步距殘余高度（0.01）11在邊上延伸1.16步距已應(yīng)用在平面上12轉(zhuǎn)速/進(jìn)給4000rpm/1000mmpm

表4-4-9固定輪廓銑工序切削參數(shù)圖4-4-17固定輪廓銑工序311）使用刀具D4創(chuàng)建底壁銑FLOOR_WALL進(jìn)行內(nèi)腔的壁和底精加工。底壁銑的父項(xiàng)如圖a）所示，切削參數(shù)如表4-4-10所示。切削區(qū)域如圖b），生成的刀具軌跡如圖c）所示。圖a）底壁銑父項(xiàng)

圖b）切削區(qū)域

圖c）刀具軌跡序號(hào)參數(shù)名稱參數(shù)值序號(hào)參數(shù)名稱參數(shù)值1加工方法底壁銑9壁毛坯厚度0.52自動(dòng)壁選中10刀路方向向外3切削空間范圍底面11島清根選中4步距50%12跨空區(qū)域-運(yùn)動(dòng)類型跟隨5切削模式跟隨周邊13余量06底面毛坯厚度0.514封閉區(qū)域進(jìn)刀型式與開放區(qū)域相同7每刀切削深度215開放區(qū)域進(jìn)刀型式圓?。?0%、90°、0.5、3）8將底面延伸至部件輪廓16轉(zhuǎn)速/進(jìn)給6000rpm/2000mmpm

表4-4-10底壁銑工序切削參數(shù)圖4-4-18底壁銑工序112）使用刀具D4創(chuàng)建底壁銑FLOOR_WALL_1進(jìn)行內(nèi)腔槽加工。底壁銑的父項(xiàng)如圖a）所示，切削參數(shù)如表4-4-11所示。指定壁幾何體為內(nèi)腔4個(gè)槽側(cè)壁面，生成的刀具軌跡如圖b）所示。圖a）底壁銑父項(xiàng)

圖b）刀具軌跡序號(hào)參數(shù)名稱參數(shù)值序號(hào)參數(shù)名稱參數(shù)值1加工方法底壁銑8每刀切削深度12自動(dòng)壁不選中9刀路方向向外3切削空間范圍底面10島清根選中4刀軸+ZM軸11跨空區(qū)域-運(yùn)動(dòng)類型切削5步距50%12余量06切削模式跟隨周邊13封閉區(qū)域進(jìn)刀型式沿形狀斜進(jìn)刀（5°、1、0、70%）7底面毛坯厚度214轉(zhuǎn)速/進(jìn)給6000rpm/2000mmpm

表4-4-11底壁銑工序切削參數(shù)圖4-4-19底壁銑工序213）使用刀具D4創(chuàng)建面銑FACE_MILLING_1進(jìn)行右側(cè)凸耳頂面精加工。操作的父如圖a）所示，切削參數(shù)如表4-4-12所示。部件邊界如圖b）所示，生成的刀具軌跡如圖c）所示。圖a）操作父項(xiàng)b）

部件邊界圖c）刀具軌跡序號(hào)參數(shù)名稱參數(shù)值序號(hào)參數(shù)名稱參數(shù)值1加工方法面銑6余量02切削模式跟隨周邊7刀路方向向外3步距50%8開放區(qū)域進(jìn)刀線性（50%、0、0、3、50%）4毛坯距離2.59轉(zhuǎn)速

6000rpm5每刀切削深度210進(jìn)給2