基于UG的計(jì)算機(jī)輔助制造實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)六 基于UG的計(jì)算機(jī)輔助制造實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解典型計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）軟件UG的基本功能；2. 熟悉使用UG軟件完成CAM功能的基本實(shí)現(xiàn)過(guò)程；3. 運(yùn)用實(shí)例初步掌握UG軟件CAM的基本功能，即生成零件的刀位文件，進(jìn)行后置處理，生成數(shù)控程序。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 介紹UG軟件的加工環(huán)境、CAM操作界面、節(jié)點(diǎn)組（程序節(jié)點(diǎn)、刀具節(jié)點(diǎn)、幾何體節(jié)點(diǎn)、加工方法節(jié)點(diǎn)）等；2. 掌握UG軟件完成CAM功能的基本實(shí)現(xiàn)過(guò)程；3. 介紹UG CAM的基本加工功能；4. 學(xué)生在教師指導(dǎo)下完成示例模型的CAM典型銑加工操作。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1. 每?jī)蓚€(gè)學(xué)生一臺(tái)PC機(jī)，CPU：P4 D2.8G，硬盤(pán)：80G，內(nèi)存

2、：512MB，顯卡：128M以上；2. UG NX 3 軟件。四、實(shí)驗(yàn)原理作為一體化的CAD/CAM系統(tǒng)，一般均采用內(nèi)部統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行管理，使用者用CAD模塊進(jìn)行模型設(shè)計(jì)工作，而 CAM模塊則利用CAD模塊所創(chuàng)建的模型進(jìn)行加工編程操作。1. CAM數(shù)控編程的基本過(guò)程CAM數(shù)控編程的基本過(guò)程（一般步驟）如圖6-1 所示： 圖6-1 CAM數(shù)控編程的基本過(guò)程1）加工工藝分析和規(guī)劃的主要內(nèi)容包括： (1)加工對(duì)象及區(qū)域規(guī)劃，即對(duì)加工對(duì)象進(jìn)行分析，對(duì)加工區(qū)域進(jìn)行合理規(guī)劃以達(dá)到提高加工效率和加工質(zhì)量的目的。(2)加工工藝路線規(guī)劃，即從粗加工到精加工的流程及加工余量分配。 (3)加工工藝和加工方式確定

3、，如刀具選擇、加工工藝參數(shù)和切削方式(刀軌形式)選擇等。2）參數(shù)設(shè)置的內(nèi)容較多，包括：(1)加工對(duì)象設(shè)置是指用戶通過(guò)交互手段指定被加工的幾何體或其中 的加工分區(qū)、毛坯、避讓區(qū)域等。 (2)刀具設(shè)置是針對(duì)每一個(gè)加工工序選擇適合的加工刀具，并在 CADCAM軟件中設(shè)置相應(yīng)的刀具參數(shù)。 (3)切削方式設(shè)置用于指定刀軌的類型及相關(guān)參數(shù)。(4)加工工藝參數(shù)設(shè)置包括對(duì)進(jìn)退刀位置及方式、切削用量、行間距 (用于控制殘余高度)、加工余量、安全高度等。 3）在完成參數(shù)設(shè)置后，即可將設(shè)置結(jié)果提交CADCAM系統(tǒng)進(jìn)行刀軌的計(jì)算。這一過(guò)程是由CADCAM軟件自動(dòng)完成的。 為確保程序的安全性，必須對(duì)生成的刀軌進(jìn)行仿真校

4、驗(yàn)。4）后處理實(shí)際上是一個(gè)文本編輯處理過(guò)程，其作用是將計(jì)算出的刀軌(刀位運(yùn)動(dòng)軌跡)以規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)格式轉(zhuǎn)化為NC代碼并輸出保存。2.UG CAM的主要加工功能UG CAM可以實(shí)現(xiàn)的主要加工方法如下：1）平面銑與型腔銑（Planar and Cavity Milling）平面銑與型腔銑是最常用的銑削方法。前者以平面為切削邊界，主要用于零件的粗加工和精加工；后者以平面、曲面、曲線和體等為切削邊界，屬于3軸加工，主要用于零件的粗加工。2）固定軸曲面輪廓銑（FixedAxis Milling）固定軸曲面輪廓銑以3軸方式加工零件，基本上能對(duì)UG CAD建造出來(lái)的任何曲面和實(shí)體模型進(jìn)行半精加工和精加工。3）可

5、變軸曲面輪廓銑（VariableAxis Milling）可變軸曲面輪廓銑以5軸方式加工零件，支持定軸和多軸銑削功能?？杉庸G CAD建造出來(lái)的幾何體。4）車加工（Manufacturing Turning）UG 的車削模塊提供了加工高質(zhì)量旋轉(zhuǎn)體零件所需的全部功能，能實(shí)現(xiàn)粗車、多次走刀精車、車退刀槽、車螺紋和鉆中心孔等。5）線切割Wire EDM（Electrical Discharge Machine）UG 的線切割功能支持兩軸和4軸線切割加工。6）其他加工方法UG CAM除以上幾種常用加工功能外，還有適用于鉆、螺紋加工、鉸孔及鏜孔等的點(diǎn)位加工（Point to Point）和孔加工（Ho

6、le making）,等。3.UG加工環(huán)境及設(shè)置UG CAM提供了數(shù)控銑加工、數(shù)控車加工、線切割等諸多功能，對(duì)于一個(gè)加工對(duì)象來(lái)說(shuō)，一般根據(jù)自己的需要，選擇或定制自己的加工編程軟件環(huán)境，即UG加工環(huán)境。選取【應(yīng)用（Application）】/【加工（Manufacturing）】，進(jìn)入U(xiǎn)G加工模塊。對(duì)于一個(gè)部件來(lái)說(shuō)，當(dāng)?shù)谝淮芜M(jìn)入Manufacturing模塊時(shí)會(huì)彈出【加工環(huán)境（Machining Environment）】對(duì)話框，如圖6-2所示。首先選擇“CAM進(jìn)程配置”列表框下的加工環(huán)境配置文件，再選擇“CAM設(shè)置”列表框下的操作模板。單擊按鈕“初始化”進(jìn)入指定的加工環(huán)境。當(dāng)再次打開(kāi)此部件時(shí)，

7、將直接進(jìn)入加工環(huán)境，進(jìn)行加工編程操作。圖6-2 加工環(huán)境對(duì)話框1）UG CAM操作界面UG NX3加工模塊的基本操作界面如圖6-3所示。包括：菜單區(qū)、工具條區(qū)、操作導(dǎo)航區(qū)、工作區(qū)等。圖6-3 UG NX3加工模塊的操作界面常用UG加工模塊的工具條如圖6-4所示。包括：加工創(chuàng)建、加工操作、加工對(duì)象以及操作導(dǎo)航器。圖6-4 UG加工模塊的常用工具條2）UG CAM節(jié)點(diǎn)組UG CAM的節(jié)點(diǎn)有4種，即程序、刀具、幾何體以及加工方法。節(jié)點(diǎn)既可以被父節(jié)點(diǎn)所擁有，也可以擁有子節(jié)點(diǎn)，從而形成樹(shù)形結(jié)構(gòu)，在操作導(dǎo)航器中可以對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行查看、編輯和選取。（1）程序節(jié)點(diǎn)程序節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)如圖6-5所示。圖6-5 程序節(jié)點(diǎn)視

8、圖（2）刀具節(jié)點(diǎn)刀具節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)如圖6-6所示。圖6-6 刀具節(jié)點(diǎn)視圖（3）幾何體節(jié)點(diǎn)幾何體節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)如圖6-7所示。圖6-7 幾何體節(jié)點(diǎn)視圖（4）加工方法節(jié)點(diǎn)加工方法節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)如圖6-8所示。圖6-8 加工方法節(jié)點(diǎn)視圖五、實(shí)驗(yàn)步驟以示例模型為例，完成典型銑操作，主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：1.加工工藝分析和規(guī)劃分析圖6-9所示的CAD模型，為一典型的模具零件凹腔，加工面選為頂面、凹腔表面，使用平口鉗裝夾零件的下端。零件材料45鋼。圖6-9 示例CAD模型加工階段劃分：頂面一次加工到位，采用直徑32mm的機(jī)夾立銑刀；凹腔面分為粗加工、半精加工、精加工。凹腔面粗加工后側(cè)面單邊留量1mm，底面留量1mm，采用

9、直徑20mm機(jī)夾立銑刀。凹腔面半精加工后側(cè)面及底面單邊留量0.3mm，采用直徑10mm機(jī)夾立銑刀。凹腔面精加工采用直徑10mm機(jī)夾球頭立銑刀。2. 進(jìn)入U(xiǎn)G加工環(huán)境選取【應(yīng)用（Application）】/【加工（Manufacturing）】，進(jìn)入U(xiǎn)G加工模塊。對(duì)于一個(gè)部件來(lái)說(shuō)，當(dāng)?shù)谝淮芜M(jìn)入Manufacturing模塊時(shí)會(huì)彈出【加工環(huán)境（Machining Environment）】對(duì)話框。 “CAM進(jìn)程配置”列表框下選“cam general”，再選擇“CAM設(shè)置”列表框下的操作模板“mill planar”。單擊按鈕“初始化”進(jìn)入指定的加工環(huán)境。當(dāng)再次打開(kāi)此部件時(shí)，將直接進(jìn)入加工環(huán)境，進(jìn)

10、行加工編程操作。3. 創(chuàng)建相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)組1）程序節(jié)點(diǎn)操作導(dǎo)航器切換至“程序次序”，右鍵快捷鍵或從工具條建立自己的程序節(jié)點(diǎn)“MY_PROGRAM”。完成后的程序節(jié)點(diǎn)如圖6-10所示。圖6-10 程序節(jié)點(diǎn)視圖2）刀具節(jié)點(diǎn)操作導(dǎo)航器切換至“刀具次序”，右鍵快捷鍵或從工具條建立自己的刀具節(jié)點(diǎn)。首先建立直徑32mm的立銑刀。如圖6-11 所示。 圖6-11 建立刀具依次建立所使用的其他刀具：直徑20mm機(jī)夾立銑刀、直徑10mm機(jī)夾立銑刀、直徑10mm機(jī)夾球頭立銑刀。完成后的程序節(jié)點(diǎn)如圖6-12 所示。圖6-12 刀具節(jié)點(diǎn)視圖3）幾何體節(jié)點(diǎn)操作導(dǎo)航器切換至“幾何體次序”，雙擊節(jié)點(diǎn)“WORKPIECE”。打開(kāi)

11、如圖6-13 所示對(duì)話框。并依次設(shè)置部件幾何體及毛坯幾何體。圖6-13 幾何體設(shè)置對(duì)話框4）加工方法節(jié)點(diǎn)操作導(dǎo)航器切換至“加工方法次序”，雙擊節(jié)點(diǎn)“MILL_ROUGH”、“MILL_SEMIFINISH”、“MILL_FINISH”。打開(kāi)如圖6-14 所示對(duì)話框。依次設(shè)置各加工方法的加工余量、進(jìn)給速度、切削方式。圖6-14 加工方法設(shè)置對(duì)話框4. 建立頂面加工操作從“加工創(chuàng)建”工具條上單擊建立操作按鈕，打開(kāi)如圖6-15 的創(chuàng)建操作一級(jí)對(duì)話框。選擇面銑子類型，選取已建立的程序組節(jié)點(diǎn)、使用幾何體節(jié)點(diǎn)、使用刀具節(jié)點(diǎn)、使用方法節(jié)點(diǎn)。確定后彈出如圖6-16 所示的操作設(shè)置主界面。圖6-15 創(chuàng)建操作一

12、級(jí)對(duì)話框在操作設(shè)置主界面中，完成必要的切削區(qū)域設(shè)置、切削方式設(shè)置、進(jìn)刀/退刀設(shè)置、避讓設(shè)置等，其他采用系統(tǒng)默認(rèn)值。圖6-16 操作設(shè)置主界面單擊操作設(shè)置主界面下端的生成按鈕，則生成以上設(shè)置相應(yīng)的刀軌。如圖6-17 所示。圖6-17 頂面加工刀軌單擊操作設(shè)置主界面下端的刀軌加工模擬確認(rèn)按鈕，則可進(jìn)行刀軌的動(dòng)態(tài)模擬，如圖6-18所示。圖6-18 頂面加工刀軌3D動(dòng)態(tài)模擬5. 建立凹腔粗加工操作從“加工創(chuàng)建”工具條上單擊建立操作按鈕，打開(kāi)如圖6-19 所示的創(chuàng)建操作一級(jí)對(duì)話框。類型選擇mill_contour ，子類型選擇CAVITY_MILL，選取已建立的程序組節(jié)點(diǎn)、使用幾何體節(jié)點(diǎn)、使用刀具節(jié)點(diǎn)、

13、使用方法節(jié)點(diǎn)。確定后彈出如圖6-20 的操作設(shè)置主界面。圖6-19 創(chuàng)建凹腔粗加工操作對(duì)話框在操作設(shè)置主界面中，完成必要的切削區(qū)域設(shè)置、切削方式設(shè)置、進(jìn)刀/退刀設(shè)置、避讓設(shè)置等，并選擇中部的“切削”按鈕，在彈出的包容選項(xiàng)卡中選擇生產(chǎn)中的工件為“使用3D”。其他采用系統(tǒng)默認(rèn)值。圖6-20 操作設(shè)置主界面單擊操作設(shè)置主界面下端的生成按鈕，則生成以上設(shè)置相應(yīng)的刀軌。如圖6-21 所示。圖6-21 粗加工凹腔刀軌單擊操作界面下端的顯示IPW(in process workpiece )，得到如圖6-22所示的中間加工狀態(tài)（即粗加工后狀態(tài)）。圖6-22 中間加工狀態(tài)（粗加工）IPW單擊操作設(shè)置主界面下端

14、的刀軌加工模擬確認(rèn)按鈕，則可進(jìn)行刀軌的動(dòng)態(tài)模擬，如圖6-23所示。圖6-23 粗加工凹面刀軌3D動(dòng)態(tài)模擬6. 建立凹腔半精加工操作從“加工創(chuàng)建”工具條上單擊建立操作按鈕，創(chuàng)建操作一級(jí)對(duì)話框。類型選擇mill_contour ，子類型選擇CAVITY_MILL，選取已建立的程序組節(jié)點(diǎn)、使用幾何體節(jié)點(diǎn)、使用刀具節(jié)點(diǎn)D10_ENDMILL、使用方法節(jié)點(diǎn)。確定后彈出相應(yīng)的操作設(shè)置主界面。在操作設(shè)置主界面中，完成必要的切削區(qū)域設(shè)置、切削方式設(shè)置、進(jìn)刀/退刀設(shè)置、避讓設(shè)置等，并選擇中部的“切削”按鈕，在彈出的包容選項(xiàng)卡中選擇生產(chǎn)中的工件為“使用3D”。其他采用系統(tǒng)默認(rèn)值。單擊操作設(shè)置主界面下端的生成按鈕，

15、則生成以上設(shè)置相應(yīng)的刀軌。如圖6-24 所示。圖6-24 半精加工凹腔刀軌單擊操作界面下端的顯示IPW(in process workpiece )，得到中間加工狀態(tài)（即半精加工后狀態(tài)）。單擊操作設(shè)置主界面下端的刀軌加工模擬確認(rèn)按鈕，則可進(jìn)行刀軌的動(dòng)態(tài)模擬。7. 建立凹腔精加工操作從“加工創(chuàng)建”工具條上單擊建立操作按鈕，打開(kāi)創(chuàng)建操作一級(jí)對(duì)話框。類型選擇mill_contour ，子類型選擇FIXED_CONTOUR，選取已建立的程序組節(jié)點(diǎn)、使用幾何體節(jié)點(diǎn)、使用刀具節(jié)點(diǎn)D10_BALLMILL、使用方法節(jié)點(diǎn)。確定后彈出相應(yīng)的操作設(shè)置主界面。如圖6-25所示。圖6-25 固定軸輪廓銑設(shè)置主界面在操

16、作設(shè)置主界面中，選擇驅(qū)動(dòng)方式位區(qū)域銑削，在彈出的對(duì)話框中設(shè)置相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)方式參數(shù)，如圖6-26所示。其他采用系統(tǒng)默認(rèn)值。圖 6-26 驅(qū)動(dòng)方式設(shè)置單擊操作設(shè)置主界面下端的生成按鈕，則生成以上設(shè)置相應(yīng)的刀軌。如圖6-27 所示。圖6-27精加工凹腔刀軌單擊操作設(shè)置主界面下端的刀軌加工模擬確認(rèn)按鈕，則可進(jìn)行刀軌的動(dòng)態(tài)模擬。8.生成clsf文件選擇菜單工具/操作導(dǎo)航器/輸出/CLSF（切削路徑源文件），彈出圖6-28所示的對(duì)話框，選擇標(biāo)準(zhǔn)CLSF，設(shè)置好文件路徑及名稱，則生成與零件所有加工相應(yīng)的CLSF文件。如圖6-29所示。圖6-28 CLSF對(duì)話框圖6-29 生成的CLSF文件9. 后處理，生成NC代碼選擇菜單工具/操作導(dǎo)航器/輸出/NX后處理，彈出圖6-30 所示的對(duì)話框，選擇機(jī)床類型，設(shè)置好文件路徑及名稱，確定后則生成與零件所有加工相應(yīng)的NC代碼文件。如圖6-31所示。圖6-29 后處理對(duì)話框圖6-30 生成的NC代碼10. 輸出車間文件點(diǎn)擊菜單信息/shop 車間文件， 彈出圖6-31 所示的對(duì)話框，選擇好文件模板類型、文件輸出路徑及文件名，確定后即可輸出包含車間加工所需信息的車間文件。 圖6-31 shop車間文件報(bào)告對(duì)話框六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 提交自己完成的shop車間文件 (模型應(yīng)含有基本曲型面)，文件名為：學(xué)號(hào)_模型名稱，如：20031520_cavity01，以實(shí)驗(yàn)小