1、目录第一章 UG软件的功能简介21.1 UG含义21.2 UG/Modeling模块21.3 UG/Manufacturing模块21.4 UG其它模块3第二章 零件的工艺分析42.1 该零件的技术要求42.2毛坯的选择42.3 零件的加工工艺路线42.4 刀具的选择52.5切削用量的确定原则52. 6 工艺方案分析7第三章 基于UG的三维造型设计821零件结构形状分析822三维实体造型8第四章 基于UG的数控模拟加工1231 CAM编程的一般步骤1232 建立毛坯1233 创建刀具和几何体父节点组1234 创建刀具轨迹14第五章 实训体会23参考文献24第一章 UG软件的功能简介1.1 UG
2、含义模块UG的基本模块，包括打开、创建、存储等文件操作；着色、消隐、缩放等视图操作；视图布局；图层管理；绘图及绘图机队列管理；空间漫游，可以定义漫游路径，生成电影文件；表达式查询；特征查询；模型信息查询、坐标查询、距离测量；曲线曲率分析；曲面光顺分析；实体物理特性自动计算；用于定义标准化零件族的电子表格功能；按可用于互联网主页的图片文件格式生成UG零件或装配模型的图片文件，这些格式包括：CGM、VRML、TIFF、MPEG、GIF和JPEG；输入、输出CGM、UG/Parasolid等几何数据；Macro宏命令自动记录、回放功能；User Tools用户自定义菜单功能，使用户可 以快速访问其常
3、用功能或二次开发的功能1.2 UG/Modeling模块1.2.1 UG实体建模UG实体建模提供了草图设计、各种曲线生成、编辑、布尔运算、扫掠实体、旋转实体、沿导轨扫掠、尺寸驱动、定义、编辑变量及其表达式、非参数化模型后参数化等工具。1.2.2 UG特征建模UG特征建模模块提供了各种标准设计特征的生成和编辑、各种孔、键槽、凹腔- 方形、圆形、异形、方形凸台、圆形凸台、异形凸台、圆柱、方块、圆锥、球体、管道、杆、倒圆、倒角、模型抽空产生薄壁实体、模型简化(Simplify)，用于压铸模设计等、实体线、面提取，用于砂型设计等、拔锥、特征编辑：删除、压缩、复制、粘贴等、特征引用，阵列、特征顺序调整、
4、特征树等工具。1.2.3 UG自由曲面建模UG具有丰富的曲面建模工具。包括直纹面、扫描面、通过一组曲线的自由曲面、通过两组类正交曲线的自由曲面、曲线广义扫掠、标准二次曲线方法放样、等半径和变半径倒圆、广义二次曲线倒圆、两张及多张曲面间的光顺桥接、动态拉动调整曲面、等距或不等距偏置、曲面裁减、编辑、点云生成、曲面编辑。1.3 UG/Manufacturing模块1.3.1 UG加工基础UG加工基础模块提供如下功能：在图形方式下观测刀具沿轨迹运动的情况、进行图形化修改：如对刀具轨迹进行延伸、缩短或修改等、点位加工编程功能，用于钻孔、攻丝和镗孔等、按用户需求进行灵活的用户化修改和剪裁、定义标准化刀具
5、库、加工工艺参数样板库使粗加工、半精加工、精加工等操作常用参数标准化，以减少使用培训时间并优化加工工艺。1.3.2后处理及加工后置处理UG/Post Execute和UG/Post Builder共组成了UG加工模块的后置处理。UG的加工后置处理模块使用户可方便地建立自己的加工后置处理程序，该模块适用于目前世界上几乎所有主流NC机床和加工中心，该模块在多年的应用实践中已被证明适用于轴或更多轴的铣削加工、轴的车削加工和电火花线切割。1.3.3 UG型芯、型腔铣削UG型芯、型腔铣削可完成粗加工单个或多个型腔、沿任意类似型芯的形状进行粗加工大余量去除、对非常复杂的形状产生刀具运动轨迹，确定走刀方式、
6、通过容差型腔铣削可加工设计精度低、曲面之间有间隙和重叠的形状，而构成型腔的曲面可达数百个、发现型面异常时，它可以或自行更正，或者在用户规定的公差范围内加工出型腔等功能1.3.4 UG平面铣削UG平面铣削模块功能如下所述：多次走刀轮廓铣、仿形内腔铣、Z字形走刀铣削、规定避开夹具和进行内部移动的安全余量、提供型腔分层切削功能、凹腔底面小岛加工功能、对边界和毛料几何形状的定义、显示未切削区域的边界、提供一些操作机床辅助运动的指令，如冷却、刀具补偿和夹紧等。1.3.5 UG切削仿真UG/Vericut 切削仿真模块是集成在UG软件中的第三方模块，它采用人机交互方式模拟、检验和显示NC加工程序，是一种方
7、便的验证数控程序的方法。由于省去了试切样件，可节省机床调试时间，减少刀具磨损和机床清理工作。通过定义被切零件的毛坯形状，调用NC刀位文件数据，就可检验由NC生成的刀具路径的正确性。UG/Vericut可以显示出加工后并着色的零件模型，用户可以容易的检查出不正确的加工情况。作为检验的另一部分，该模块还能计算出加工后零件的体积和毛坯的切除量，因此就容易确定原材料的损失。Vericut提供了许多功能，其中有对毛坯尺寸、位置和方位的完全图形显示，可模拟25轴联动的铣削和钻削加工。1.4 UG其它模块UG除了以上特征之外还有其他一些特征如：UG用户自定义特征、UG工业设计、UG制图、UG装配、UG高级装
8、配、UG二次开发、UG逆向工程第二章 零件的工艺分析2.1 该零件的技术要求孔及键槽的技术要求：由于此次零件的该尺寸要求很小。孔的直径尺寸精度一般为IT7；孔及键槽的形状精度应控制在孔径公差以内，除了圆度要求以外，还应有圆柱度要求。为了保证零件的功用和安全性，要求高的表面粗糙度达3.2m。表面粗糙度：重要孔和主要平面的表面粗糙度会影响零件的质量，由此外圆表面和圆柱内孔面粗糙度要求小于3.2um，其他面表面粗糙度为12.5um。在实际生产中，最常用的检测方法是标准样板比较法。比较法是将被测表面对照粗糙度样板，用肉眼判断或借助于放大镜、比较显微镜进行比较；也可以用手摸、指甲划动的感觉来判断表面粗糙
9、度。选择表面粗糙度样板时，样板材料、表面形状及制造工艺应尽可能与被测工件相同。2.2毛坯的选择毛坯的确定，不仅影响毛坯制造的经济性，而且影响机械加工的经济性。所以在确定毛坯时，既要考虑热加工方面的因素，也要兼顾冷加工方面的要求，以便从确定毛坯这一环节中，降低零件的制造成本。该零件表面由内外圆柱面、内外螺纹，锥螺纹等表面组成，其零件的各个尺寸都有很高的精度要求，还有几个面有很高的粗糙度的要求。考虑到零件形状较为复杂，且尺寸要求又很高，所以选择毛坯为锻造件，毛坯的材料是A5056.铝材。最后成型零件还要做表面阳极氧化呈白色，氧化后其表面不可有任何不了划伤，否则报废。根据图零件图可知：零件的外形尺寸
10、总高度为38.5mm尺寸公差为正负-0.039mm，一工序切削量1mm，二工序切削量0.8mm，四工序所需0.2mm。最总确定其毛坯总高度为40.5mm。粗加工车削量为2mm，精加工车削量为0.2mm，精加工后要求达到尺寸公差上限，这样可以在4工序后出现划伤，进行返修。降低工件的报废率，节省成本，有效增大利润。2.3 零件的加工工艺路线零件是一个凸台，零件主要有底座，凸台，孔，键槽，凹槽等组成。表面粗糙度为Ra1.6Ra3.2，尺寸精度要求为（IT6IT7级），要求比较高。由此确定零件加工的方法是由加工中心加工。经上所述，根据图样要求、毛坯及刀具等要求，确定该零件的加工路线。整个加工路线分为：
11、一工序的加工路线铣端面 洗凸台 铣凹槽 铣键槽 打孔二工序的加工路线粗铣凸台精铣凸台外轮廓粗铣凹槽精铣凹槽粗铣键槽精铣键槽粗铣38的孔精铣38的孔粗铣15的孔精铣15的孔粗铣12的孔精铣12的孔。2.4 刀具的选择刀具的选择是数控加工工艺中的重要内容之一，不仅影响机床的加工效率，而且直接影响零件的加工质量。由于数控机床的主轴转速及范围远远高于普通机床，而且主轴输出功率较大，因此与传统加工方法相比，对数控加工刀具的提出了更高的要求，包括精度高、强度大、刚性好、耐用度高，而且要求尺寸稳定，安装调整方便。这就要求刀具的结构合理、几何参数标准化、系列化。数控刀具是提高加工效率的先决条件之一，它的选用取
12、决于被加工零件的几何形状、材料状态、夹具和机床选用刀具的刚性。应考虑以下方面. , t$ r2 T& s1 1 W（1）根据零件材料的切削性能选择刀具。如车或铣高强度钢、钛合金、不锈钢零件，建议选择耐磨性较好的可转位硬质合金刀具。) Y6 V: z: f+ z E, M 5 % M W# y: 1 Z（2）根据零件的加工阶段选择刀具- B; b: B0 a) u7 h即粗加工阶段以去除余量为主，选择精钢飞刀，VCGT0080304，VBCT160404，钨钢圆车刀其共同的特性为刚性较好、精度较低的刀具，半精加工、精加工阶段以保证零件的加工精度和产品质量为主，故选择VCGT160402、PCD刀
13、片，钨钢圆车刀其耐用度高、精度较高的刀具，粗加工阶段所用刀具的精度最低、而精加工阶段所用刀具的精度最高。如果粗、精加工选择相同的刀具，建议粗加工时选用精加工淘汰下来的刀具，因为精加工淘汰的刀具磨损情况大多为刃部轻微磨损，涂层磨损修光，继续使用会影响精加工的加工质量，但对粗加工的影响较小而且节省成本。2 g! U& Z9 Ip% u- k& m) A/ $ J （3）根据加工区域的特点选择刀具和几何参数。在零件结构允许的情况下应选用大直径、长径比值小的刀具；切削薄壁、超薄壁零件的过中心铣刀端刃应有足够的向心角，以减少刀具和切削部位的切削力。加工铝、铜等较软材料零件时应选择前角稍大。2.5切削用量
14、的确定原则切削用量的选择原则正确地选择切削用量,对提高切削效率,保证必要的刀具耐用度和经济性,保证加工质量,具有重要的作用。粗加工切削用量的选择原则粗加工时加工精度与表面光洁度要求不高,毛坯余量较大。因此,选择粗加工的切削用量时,要尽可能保证较高的单位时间金属切除量(金属切除率)和必要的刀具耐用度,以提高生产效率和降低加工成本。提高切削速度、增大进给量和切削深度，都能提高金属切除率。但是，在这三个因素中，影响刀具耐用度最大的是切削速度，其次是进给量，影响最小的是切削深度。所以粗加工切削用量的选择原则是：首先考虑选择一个尽可能大的吃刀深度，其次选择一个较大的进给量，最后确定一个合适的切削速度V。
15、选用较大的和以后，刀具耐用度t显然也会下降，但要比V对t的影响小得多，只要稍微降低一下V便可以使回升到规定的合理数值，因此，能使V、的乘积较大，从而保证较高的金属切除率。此外，增大可使走刀次数减少，增大又有利于断屑。因此，根据以上原则选择粗加工切削用量对于提高生产效率，减少刀具消耗，降低加工成本是比较有利的。(1)切削深度的选择：粗加工时切削深度应根据工件的加工余量和由机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统的刚性来确定。在保留半精加工、精加工必要余量的前提下，应当尽量将粗加工余量一次切掉。只有当总加工余量太大，一次切不完时，才考虑分几次走刀。 (2)进给量的选择：粗加工时限制进给量提高的因素主要
16、是切削力。因此，进给量应根据工艺系统的刚性和强度来确定。选择进给量时应考虑到机床进给机构的强度、刀杆尺寸、刀片厚度、工件的直径和长度等。在工艺系统的刚性和强度好的情况下，可选用大一些的进给量；在刚性和强度较差的情况下，应适当减小进给量。(3)切削速度的选择：粗加工时，切削速度主要是受刀具耐用度和机床功率的限制。合理的切削速度一般不需要经过精确计算，而是根据生产实践经验和有关资料确定。切削深度、进给量和切削速度三者决定了切削功率，在确定切削速度时必须考虑到机床的许用功率。如超过了机床的许用功率，则应适当降低切削速度。精加工时切削用量的选择原则精加工时加工精度和表面质量要求较高，加工余量要小且较均
17、匀。因此，选择精加工的切削用量时应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产效率。(1) 切削深度的选择：精加工时的切削深度应根据粗加工留下的余量确定。通常希望精加工余量不要留得太大，否则，当吃刀深度较大时，切削力增加较显著，影响加工质量。(2) 进给量的选择：精加工时限制进给量提高的主要因素是表面粗糙度。进给量增大时，虽有利于断屑，但残留面积高度增大，切削力上升，表面质量下降。(3) 切削速度的选择：切削速度提高时，切削变形减小，切削力有所下降，而且不会产生积屑瘤和鳞刺。一般选用切削性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度。只有当切削速度受到工艺条件限制面不能提高时，才
18、选用低速，以避开积屑瘤产生范围。由此可见，精加工时应选用较小的吃刀深度和进给量，并在保证合理刀具耐用度的前提下，选取尽可能高的切削速度V，以保证加工精度和表面质量，同时满足生产率的要求。2. 6 工艺方案分析零件的工艺分析如表1 表1工序号工步内容刀具号刀具规格/mm备注1铣端面2102铣外轮廓2103粗铣凸台2104精铣凸台外轮廓155粗铣凹槽2106精铣凹槽157粗铣键槽2108精铣键槽159粗铣38的孔21010精铣38的孔1511粗铣15的孔21012精铣15的孔1513粗铣12的孔1514精铣12的孔15第三章 基于UG的三维造型设计21零件结构形状分析图2-1所示为一零件的工程图。
19、图2-1 零件的结构图22三维实体造型22.1以jwx.prt为名新建文件:打开软件Unigraphics NX ,点击新建图标，在文件名空白中输入 jwx.prt ，点击确定键建立以 jwx.prt 为名的新文件,如图图2-2点击图标，出现下拉菜单后点击图标，然后进行三维建模。2.2.2 在建模-草图的状态中进行草图绘制点击图标进入草图绘制环境,在出现的工具条中选择图标,再选择图标.按工程图纸要求绘制长为160宽为120的封闭曲线,如图2-3所示.图2-3同上完成所有的草图，如图2-4所示。绘制完成后按图标,完成草图绘制操作.图2-42.2.3 在建模的状态中进行三维造型在接下来的操作中对绘
20、制好的草图封闭曲线进行拉伸,得到工程图纸中要求长为160宽为120高为28.5的长方体.具体操作为点击拉伸图标,选择如图2-3所示的封闭曲线,在中输入拉伸高度28.5,点击图标,完成拉伸操作,得到如图2-5所示的图形.图2-5同上，得到整体的三维实体造型.（其中因为凸台是单独拉伸体，与长方体不是一体的，在进行下面的加工操作中会有影响，所以要对其做求和的操作。在菜单栏上单击图标，同求差时一样，根据指令，先选择目标体在选择工具体，然后单击确定完成操作。）如图2-6所示：图2-6 第四章 基于UG的数控模拟加工31 CAM编程的一般步骤 第一步：获得CAD模型； 第二步：加工工艺分析和规划; 第三步
21、：CAD模型的完善； 第四步：加工参数的设定，其中包括切削方式，加工对象，刀具及机械参数，加工程序参数的设置； 第五步：刀轨的计算； 第六步：检查检验； 第七步：后处理。32 建立毛坯 在草图阶段我们已经把我们需要的毛坯的草图画好了，所以我们现在只要在建模阶段对其拉伸，拉伸高度大于零件的最大高度，所以我拉伸了40.5。如图3-1。再在编辑命令下的隐藏命令，点击隐藏就可以把毛坯给隐藏了。做完着一步就可以进入加工状态了。图3-133 创建刀具和几何体父节点组几何体父节点组打开下拉菜单，点击图标，在加工环境对话框中设置加工环境。在对话框的上部列表中选择，在下部列表中选择模块零件，单击图标，进入加工环
22、境。 编辑WORKPIECE，在出现的对话框中，在部件下点击选择，选择要加工成的零件模型，点击确定；再在编辑下的隐藏，点击反向隐藏全部，出现毛坯，再在隐藏下点击选择，选择毛坯。这样就把WORKPIECE编辑好了。如图3-2. 再把零件模型调出来，编辑MCS_MILL，这是设置加工的坐标系以及安全平面，勾选其中的间隙，指定安全平面，毛坯的高度为40.5，我们应该把安全平面的高度设为大于它的高度，设为45即可。如图3-3. 图3-2 图3-3 创建刀具下一步是刀具的创建，选择工具栏上图标，进入对话框，在子类型中选择图标，然后在名称栏里输入d10，点击确定键进入对话框，在一栏里输入刀具直径值10.0
23、，在补偿寄存器，半径补都设定偿寄存器和刀具号为1，点击确定键；选择工具栏上图标，进入对话框，在子类型中选择，然后在名称栏里输入d5，点击确定键进入对话框，在一栏里输入刀具直径值5.0，在补偿寄存器，半径补偿寄存器和刀具号设定为2，按确定键完成刀具父节点组的创建。34 创建刀具轨迹铣端面：选择工具栏上创建操作图标，进入对话框，在子类型中选择操作，在项中选择NC-PROGRAM，在项中选择WORKWOPIECE，在项中选择D10，在项中选择MILL-FINISH，点击确定键进入对话框。选择图标，再点击此图标下的选项，打开下对话框，在一栏中选择，选择毛坯的底面的四方形，再选择手工，再出现的对话框中填
24、上零件高度38.5，点击确定。 在后选择跟随工件图标，在每一刀的深度填入1，进入中把切削方向改为，点击确定，再次回到对话框，选择生成图标，在图中就可以形成刀具轨迹，按确定键完成零件平面的铣的操作。如图3-4.图3-4铣外轮廓：选择工具栏上创建操作图标，进入对话框，在子类型中选择操作，在项中选择NC-PROGRAM，在项中选择WORKWOPIECE，在项中选择D10，在项中选择MILL-FINISH，点击确定键进入对话框。 选择图标，再点击此图标下的选项，打开下对话框，在一栏中选择曲线边，在一栏中选择内部，选择我们模型的底面四边形，好了再在，点击三次确定键就可完成的选择。选择图标，点击此图标下的
25、选项，打开下对话框，选择毛坯的下表面的四边形，再次点击，在每一刀的深度填入0.5完成选择。同样选择图标，点击此图标下的选项，打开对话框，在一栏中选择，然后选择加工涡旋时切削部分的下表面作为底面，按确定键后完成此项选择。在后选择跟随工件图标，点击，填写最大的切削深度1，按确定键,选择生成图标，在图中就可以形成刀具轨迹，按确定键完成操作。如图3-5.图3-5粗铣凸台：选择工具栏上创建操作图标，进入对话框，在子类型中选择操作，在项中选择NC-PROGRAM，在项中选择WORKWOPIECE，在项中选择D10，在项中选择MILL-ROUGH，点击确定键进入对话框。选择图标，再点击此图标下的选项，打开下
26、对话框，点选曲线边进行边界选择，点选工件中心凸台的外轮廓线框，点选完成后点击两次确定键就可完成的选择。选择图标，点击此图标下的选项，打开下对话框，选择工件的下表面后按确定键，完成选择。同样选择图标，点击此图标下的选项，点选长方体上表面，点选确定完成底面选择。在后选择跟随工件图标，点击，进入对话框，,在最大值一栏中输入值1，点击确定。选择生成图标，在图中就可以形成刀具轨迹，按确定键完成操作，如图3-6图3-6精铣凸台：进行精加工时选用的是轮廓铣，单击选择工具栏上创建操作图标，进入对话框，选择轮廓铣 图标，将项中改为WORKPIECE，在项中选择D5的刀进行轮廓铣，在项中选择精加工，点击确定键进入
27、轮廓铣精加工的对话框。选择图标，再点击此图标下的选项，打开下对话框，点选曲线边进行边界选择，点选工件中心的凸台的外轮廓线框，点击确定键就可完成的选择，选择图标，点击此图标下的选项，点选底面，点选确定完成底面选择。在后选择跟随工件图标，点击，将仅底面点换成用户自定义,在最大值一栏中输入值0.5,点击确定。选择生成图标，在图中就可以形成刀具轨迹，按确定键完成操作。如图3-7图3-7粗、精铣凹槽：选择工具栏上创建操作图标，进入对话框，在子类型中选择操作，在项中选择NC-PROGRAM，在项中选择WORKWOPIECE，在项中选择D10，在项中选择MILL-ROUGH，点击确定键进入对话框。选择图标，
28、再点击此图标下的选项，打开下对话框，在一栏中选择外部，点选曲线边进行边界选择，点选小凸台上的凹槽的外轮廓线框，点选完成后点击两次确定键就可完成的选择。同样选择图标，点击此图标下的选项，凹槽的底面，点选确定完成底面选择。在后选择跟随工件图标，点击，进入对话框，,在最大值一栏中输入值1，点击确定。选择生成图标，在图中就可以形成刀具轨迹，按确定键完成操作，如图3-8 图3-8在创建操作对话框中点选 图标，将使用道具改为D5的刀，使用方法选为精加工，点击确定在弹出的对话框中，选择图标，再点击此图标下的选项，打开下对话框，在一栏中选择外部，点选曲线边进行边界选择，点选小凸台上的凹槽的外轮廓线框，点选完成后点击两次确定键就可完成的选择。同样选择图标，点击此图标下的选项，凹槽的底面，点选确定完成底面选择。在后选择跟随工件图标，点击，将仅底面点换成用户自定义,在最大值一栏中输入值0.5,点击确定。选择生成图标，在图中就可以形成刀具轨迹，按确定键完成操作。如图3-9图3-9 键槽的粗，精加工：选择工具栏上创建操作图标，进入对话框，在子类型中选择操作，在项中选择NC-PROGRAM，在项中选择WORKWOPIECE，在项中选择D5，在项中选择MILL-ROUGH，点击确定键进入对话框。选择图标，再点击此图
