基于UG自动编程的模具零件数控铣削加工毕业论文

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学生姓名 学 号 系 部 专 业 班 级 指导教师 顾问教师

XXX XXX XXX XXX XXX XXX XXX

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摘 要

摘 要

本次毕业设计论文主要是基于UG软件自动编程，并针对模具零件零件的数控铣削加工设计。本毕业设计运用UG软件根据图纸的尺寸要求制出零件的实体三维造型，并对零件进行图形分析及工艺分析，确定加工方法及所需的加工刀具等，确定好工序，然后运用UG软件对零件进行编程处理，并模拟出刀轨，进行对比发现需要改进的地方，并及时优化。最后通过后处理生成零件的加工程序，并在机床上进行实际加工。结果通过在机床上进行实际加工操作表明，所加工出的零件完全满足图纸的要求并利于实际生产。

关键词：UG 自动编程 创建操作 刀路 轨迹仿真 后处理

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目 录

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摘 要 ............................................................................................................................. I 第一章 绪论 ................................................................................................................. 1 第二章 模具零件实体造型 ......................................................................................... 3 2.1分析零件 ............................................................................................................... 3 2.2零件的实体三维造型 ........................................................................................... 3 2.3建模 ....................................................................................................................... 4 第三章 基于UG自动编程的模具零件加工 ............................................................. 9 3.1零件分析 ............................................................................................................... 9 3.2加工工艺分析 ....................................................................................................... 9 3.3零件加工的各参数分析确定 ............................................................................... 9 3.4设置加工环境 ..................................................................................................... 11 3.5创建孔的加工工序 ............................................................................................. 11 3.5.1设置加工方法 ............................................................................................... 11 3.5.2定义加工坐标系和安全平面 ....................................................................... 12 3.5.3定义几何体 ................................................................................................... 13 3.5.4创建程序AC1 .............................................................................................. 13 3.5.5创建刀具 ....................................................................................................... 14 3.5.6创建操作DR1 .............................................................................................. 14 3.5.7创建程序AC2并创建操作DR2 ................................................................. 16 3.5.8创建程序AC3并创建操作DR3 ................................................................. 17 3.5.9创建程序AC4并创建操作DR4 ................................................................. 18 3.6创建面的加工工序 ............................................................................................. 19 3.6.1定义新的加工坐标系、安全平面和工件 ................................................... 19 3.6.2创建程序NC1并创建操作AS1 ................................................................. 20 3.6.3创建程序NC2并创建操作AS2 ................................................................. 22 3.6.4创建操作AS3 ............................................................................................... 23 3.6.5创建程序NC3并创建操作AS4 ................................................................. 24 3.6.6创建程序NC4并创建操作AS5 ................................................................. 25 3.6.7创建操作AS6 ............................................................................................... 26 3.6.8创建程序NC5并创建操作AS7 ................................................................. 27 3.6.9创建操作AS8 ............................................................................................... 28 3.6.10创建程序NC6并创建操作AS9 ............................................................... 29 3.6.11创建程序NC7并创建操作AS10 ............................................................. 31 第四章 后处理生成程序 ........................................................................................... 33 4.1后处理 ................................................................................................................. 33 4.2生成程序 ............................................................................................................. 34 第五章 总结与展望 ................................................................................................... 35 致 谢 ........................................................................................................................... 36 参考文献 ....................................................................................................................... 37

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第一章 绪论

UG是Unigraphics的缩写，是一个商品名。这是一个交互CAD/CAM(计算机辅助设计与计算机辅助制造)系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。它主要基于工作站。

CAD是计算机辅助设计的缩写，是行业通用名称。它不包括CAM(计算机辅助制造)。可以实现CAD功能的软件有很多，UG是其中一个，还有AutoCAD、Cimatron、Pro/ENGINEER、SOLIDWORKS、开目CAD等等。而AutoCAD则是另外一个由欧特克(Autodesk)公司开发的主要基于PC机的CAD软件。

UG的开发始于1990年7月。如今大约十人正工作于核心功能之上。当前版本具有大约450,000行的C代码。

UG是一个在二和三维空间无结构网格上使用自适应多重网格方法开发的一个灵活的数值求解偏微分方程的软件工具。其设计思想足够灵活地支持多种离散方案。因此软件可对许多不同的应用再利用。

一个给定过程的有效模拟需要来自于应用领域 (自然科学或工程)、数学(分析和数值数学) 及计算机科学的知识。一些非常成功的解偏微分方程的技术，特别是自适应网格加密（adaptive mesh refinement）和多重网格方法在过去的十年中已被数学家研究。计算机技术的巨大进展，特别是大型并行计算机的开发带来了许多新的可能然而，所有这些技术在复杂应用中的使用并不是太容易。这是因为组合所有这些方法需要巨大的复杂性及交叉学科的知识。最终软件的实现变得越来越复杂，以致于超出了一个人能够管理的范围。

UG的目标是用最新的数学技术，即自适应局部网格加密、多重网格和并行计算，为复杂应用问题的求解提供一个灵活的可再使用的软件基础。

一般结构：

一个如UG这样的大型软件系统通常需要有不同层次抽象的描述。UG具有三个设计层次，即结构设计(architectural design)、子系统设计(subsystem design)和组件设计(component design)。

至少在结构和子系统层次上，UG是用模块方法设计的并且信息隐藏原则被广泛地使用。所有陈述的信息被分布于各子系统之间。UG是用C语言来实现的。

UG NX 6．O是NX系列的最新版本，它在原版本的基础上进行了多处的改进。例如，在特征和自由建模方面提供了更加广阔的功能，使得用户可以更快、更高效、更加高质量。地设计产品。对制图方面也作了重要的改进，使得制图更加直观、快速和精确，并且更加贴近工业标准。UG具有以下优势；

（1）为机械设计、模具设计以及电器设计单位提供一安完整的设计、分析和制造方案。

（2）是一个完全的参数化软件，为零部件的系列化建模、装配和分析提供

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强大的基础支持。

（3）可以管理CAD数据以及整个产品开发用期中所有相关数据，实现逆向工程(Reverse design)和并行工程(Concurrennt Engnieer既)等先进设计方法。

（4）可以完成包括自由曲面在内的复杂模型的创建，同时在图形显示方面运用了区域化管理方式，节约系统资源。

（5）具有强大的装配功能，并在装配模块个运用了引用集的设计思想，为节省计算机资源提出了行之有效的解决方案，可以极大地提高设计效率。

本次所选课题是以模具零件零件为原形，进行设计、加工和编程。通过实例来加强对UG软件的掌握。可以更加形象的体现UG软件在设计、编程方面的强大功能。

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第二章 模具零件实体造型

2.1分析零件

图2-1 工件尺寸标注

通过图形分析可知：

（1）零件涉及曲面、钻孔等造型方法。

（2）零件可以通过建立草图、拉伸、修剪体、镜像、扫掠等常用命令进行造型

（3）为了保证加工精度，所以在三轴数控铣床上分两次次装夹完成，采用四边分中进行对刀。

（4）该零件包括曲面、孔、型腔等结构，形状比较复杂，但是工序相对容易，表面质量和精度要求不高，所以综合考虑，工序安排比较关键。

（5）为了保证加工精度和表面质量，分析采用两次定位装夹加工完成，按照先主后次、先近后远、先里后外、先粗加工后精加工的原则依次划分工序加工.。

2.2零件的实体三维造型

零件的实体造型如图2-2。

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图2-2 模具零件实体

2.3建模

（1）打开UG NX6，创建建模文件“mujulingjian.prt”。 （2）单击长方体

图标进入如图2-3界面，输入零件底座的尺寸数据，并

点击“选择点”进入如图2-4界面，输入数据使坐标位于零件的底部中心位置。

（3）单击垫块

图标进入如图2-5界面，选择矩形，再选择零件底座上表

面为放置面，并将其对齐至中心位置。

（4）按照上面的方法依次向上进行垫块操作，放置78*78*5和70*70*10两个长方体，如图2-6。

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图2-3 长方体 图2-4 选择点

图2-5 垫块 图2-6 台阶 （5）单击边导圆

图标，进入边导圆界面先对在上面的长方体进行倒圆角，

如图2-7，并依次向下对另两个长方体倒角，半径分别为5mm和6mm，如图2-8。

图2-7 倒圆角

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第二章

模具零件实体造型

图2-8 完成倒角

（6）单击孔图标进入孔设置界面，如图2-9设置沉孔参数，并放置在零

件顶面，如图2-10。

图2-9 设置沉孔

图2-10 将沉孔放置于顶面

（7）单击边倒圆成。

图标，进入边倒圆设置界面，如图2-11，并确定设置完

图2-11 倒圆角设置

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（8）设置底面四个沉孔时，需要借助辅助线确定四个沉孔的位置。单击草图

图标进入草图界面

在零件底部建立草图，建立四条线，并点击自动尺寸判断

图标进行尺寸约束，如图2-12所示。然后

图标完成草图绘制。

图2-12 绘制草图

（9）单击孔

图标，进入孔设置界面，如图2-13设置四个孔的参数，确

点击完成草图

定后选择底面为放置平面，如图2-14并选择点到线定位方法将四个孔的中心定位至四条线的交点上，确定完成后如图2-15。

图2-13 四个沉孔设置 图2-14 孔定位

（10）建立曲面时候，需要先建立草图再进行扫掠、分割体完成。单击草图

图标进入草图界面，选择最上面台

图标，

阶的侧面为建立面，再单击圆弧

绘制出曲线，再用同样的方法在前者的邻侧面绘制出曲线，最后单击完成草图

图标完成草图制作，如图2-16

所示。

图2-15 完成沉孔的设置

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图2-16完成草图

（11）单击插入菜单选择扫掠子菜单中的扫掠。选择一条草图绘制的圆弧作为扫掠边，并选择引导边进行扫掠。用同样方法对另一条圆弧进行扫掠。完成如图2-17。

图2-17完成扫掠

（12）利用修剪体将扫掠面的上面部分修剪掉，并将扫掠面和草图隐藏，完成零件三维造型的建立。如图2-18。

图2-18 零件的三维造型

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第三章 基于UG自动编程的模具零件加工

3.1零件分析

如图3-1所示，为一个模具零件实体模型，材料为45钢，毛坯为

100mm*100mm*30mm的方形毛坯料。选择三轴数控铣床XK713A加工。其周边为四个台阶，上面三个台阶的侧为圆角。上表面为曲面，中间为型腔。底部还有四个同样的沉孔。

图3-1 模具零件实体模型

3.2加工工艺分析

此零件为一个模具类零件，在加工时，先加工反面的孔，然后再加工正面的轮廓。在加工过程中需要两次装夹，故在编程时需要建立两个坐标系。如果将坐标原点分别置于零件的顶面，则会因为毛坯高度尺寸不一致，导致基准台高度尺寸不准确。为保证基准台的高度值准确，应将两个加工坐标系原点都置于基准台上，采用四边分中方式进行对刀。这样，只要毛坯高度大于零件的高度，多余材料会在加工过程中被自动切除。

3.3零件加工的各参数分析确定

合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。具体要考虑以下几个因素：

切削深度ap。在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，ap就等于加工余量，这是提高生产率的一个有效措施。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，一般应留一定的余量进行精加工。数控机床的精加工余量可略小于普通机床。

切削宽度L。一般L与刀具直径d成正比，与切削深度成反比。经济型数控机床的加工过程中，一般L的取值范围为：L=(0.6～0.9)d。

切削速度V。提高V也是提高生产率的一个措施，但v与刀具耐用度的关系比较密切。随着v的增大，刀具耐用度急剧下降，故v的选择主要取决于刀具耐用度。主轴转速n(r/min)。主轴转速一般根据切削速度v来选定。计算公式为：

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V=pnd/1000。数控机床的控制面板上一般备有主轴转速修调(倍率)开关，可在加工过程中对主轴转速进行整倍数调整。

主要根据允许的切削速度Vc(m/min)选取：

1000Vc

n= D 其中Vc-切削速度，D-工件或刀具的直径（mm）

根据切削原理可知，切削速度的高低主要取决于被加工零件的精度、材料、刀具的材料和刀具耐用度等因素。

综合以上的分析，确定了零件的加工顺序、道具规格和必要的参数，如表3.1。

表3.1 加工操作顺序和道具规格

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3.4打开零件图，单击开始图标，选择“加工”选项，如图4-1设置加工环境。

图4-1 设置加工环境

3.5创建孔的加工工序

3.5.1设置加工方法

（1）单击“加工方法视图”图标，操作导航器自动显示加工方法视图，如图4-2，双击“mill-rough”选项，弹出“铣削方法”对话框，如图4-3设置部件余量为0.35，其他为默认值。

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图4-2 加工方法

图4-3铣削方法

（2）重复上面的步骤，设置“mill-semi-finish”的部件余量为0.18，设置“mill-finish”的部件余量为0。 3.5.2定义加工坐标系和安全平面

（1）单击“几何试图”图标，操作导航器显示几何视图。

（2）右键单击“mcs-mill”重命名为“mcs-mill-1”，同样将“workpiece”改为“workpiece-1”。

（3）单击实用工具工作条上的断”，并选择基准面，如图4-4。

图标，弹出对话框，类型选择为“自动判

图4-4设置坐标系

（4）单击实用工具工具条上的图标，将Z轴方向偏转向下。如图4-5。

（5）双击“mcs-mill”选项，弹出“mill-orient”对话框，设置“安全设置选项”为平面。单击对话框如图设置。单击

图标弹出图4-6图标，弹出图

4-7对话框，如图设置，以底面为偏置面。 图4-5偏转坐标系

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图4-6 指定MCS 图4-7 指定偏置平面

3.5.3定义几何体

（1）双击“workpiece-1”，弹出工件对话框，单击对话框，如图设置。单击设置。

图标，弹出如图4-8

图标，弹出如图4-9对话框，如图设置，并确定完成

图4-8 部件几何体

图4-9 毛坯几何体

3.5.4创建程序AC1

（1）单击“机床视图”图标将操作导航器切换至机床视图。再单击“创建程序”图标，弹出“创建程序”对话框，如图4-10。

（2）如图完成创建程序的操作。

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图4-10创建程序

3.5.5创建刀具

（1）单击“创建刀具”图标，弹出相应的对话框，如图4-11设置，确定后弹出相应刀具参数设置对话框，如图4-12设置。

图4-11 创建刀具 图4-12 刀具参数

（2）重复上述步骤，创建D4.3，D4.7的钻头。创建D4，D16的平刀。创建D20R4，D16R0.8牛鼻刀。创建D6R3，D3R1.5的球刀。 3.5.6创建操作DR1

（1）单击“创建操作”图标，弹出相应对话框，如图4-13设置。 （2）设置完成之后点击确定退出设置。双击导航条中的“DR1”选项，弹出对话框，如图4-14。

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图4-13 创建操作

（3）单击

图4-14 设置钻参数

图标，弹出“指定参数组”对

话框，如图4-15。单击“模型深度”按钮，弹出“深度”对话框，设置深度值为2，点击确定返回。再单击“进给率”按钮，设置进给率值为200，点击确定返回。最后点击“Rtrcto-无”按钮，弹出“退刀设置”对话框，选择自动方式，然后点

击确定返回。

图4-15 cycle参数 （4）单击图标弹出“点到几何图”对话框，如图4-16，点击“选择”按钮，选择底面四个孔的圆弧，如图4-17，点击确定返回。

图4-16 点到几何体设置

图4-17 选择四个圆弧

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（5)单击击确定返回。

（6）单击

图标，弹出“进给和速度”对话框，如图4-18设置好参数，点

图标生成刀轨，如图4-19，并单击图标确定刀轨。

图4-18 设置参数

图4-19 生成刀轨

3.5.7创建程序AC2并创建操作DR2

（1）单击创建程序按钮，如图4-19设置。

图4-19 创建程序

（2）单击创建操作按钮，弹出相应对话框，如图4-20设置，点击确定返回，弹出“啄钻”界面如图4-21。

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图4-20 创建操作

（3）设置安全距离值为1，在循环类型中单击

，弹出对话框，默认原设置，点击确定，

图4-21 啄钻

进如“cycle参数”对话框，如图4-22。单击“模型参数”选择穿过底面，确定返回。单击“Rtrcto-无”选择自动，确定返回。单击“step”设置step#1为1，确定返回。

图4-22 cycle参数

（4）单击面。

按钮选择零件顶面为底

（5）按照之前的方法，制定钻孔位置，设置主轴转速为1500，进给速度为100，并生成刀轨确定完成。

3.5.8创建程序AC3并创建操作DR3

（1）点击创建程序按钮，创建程序为AC3。

（2）复制操作DR2，内部粘贴AC3程序组下，并重命名为DR3。

（3）双击“DR3”弹出“啄钻”对话框，如图4-23设置。

（4）单击

按钮，弹出指定参数组，

默认确定，设置step#1为0，确定返回。 图4-23 啄钻设置

（5）单击

按钮，设置主轴转速为1000，切削速度为30，确定返回。

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第三章

基于UG自动编程的模具零件加工

6）生成导轨，并确认刀轨。

3.5.9创建程序AC4并创建操作DR4

（1）点击创建程序按钮，创建程序为AC4。

（2）单击创建操作按钮，弹出相应对话框，如图4-24设置，点击确定返回，弹出“啄钻”界面如图4-25。

图4-24 创建操作 （3

）单击（4）单击（

5）单击（6）单击（7）单击

图4-25 平面铣

按钮，选择沉孔的上圆弧。

按钮，选择沉孔底面作为底面，确定返回。 按钮，最大值设置为0.3。

按钮，弹出相应对话框，如图4-26设置。 按钮，弹出对话框，如图4-27设置。

图4-26 切削参数设置

（8）生成导轨，并且确认导轨。

图4-27 进给和速度设置

（9）阵列刀具路径，生成加工其它3个孔，如图4-28。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/7cn4.html