XX軸的UG自動編程設(shè)計畢業(yè)論文

1、蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）XX軸的UG自動編程設(shè)計摘要本文基于UG軟件對某軸類零件的自動編程過程進行介紹。從零件的圖紙分析，設(shè)定工藝，建模，刀具選擇，方法創(chuàng)建，后處理等方面對UG軟件的功能入手，使之功能可以清楚的表現(xiàn)出來。在本零件的設(shè)計過程中以日常生產(chǎn)中的工藝設(shè)定方法為主，參考專業(yè)資料為輔，將UG的使用方法和功能的使用進行介紹。關(guān)鍵詞：UG，自動編程，工藝ABSTRACTThis paper based on UG software to one of shaft parts automatic programming process was introduced. The drawing

2、s from parts, setting process, modeling analysis, tools selection, ways to create, post-treatment aspects of the functions of UG software，in order to make clear the function can show. In this part of the design process to daily the manufacturing process set methods mainly, reference professional mat

3、erial is complementary, will UG use method and function of the use of presentation.Keywords：UG, automatic programming, process前言隨著現(xiàn)代加工業(yè)的發(fā)展，實際生產(chǎn)過程中，比較復(fù)雜的二維零件、具有曲線輪廓和三維復(fù)雜零件越來越多，手工編程已滿足不了實際生產(chǎn)的要求。如何在較短的時間內(nèi)編制出高效、快速、合格的加工程序，在這種需求推動下，數(shù)控自動編程得到了很大的發(fā)展。隨著微電子技術(shù)和CAD技術(shù)的發(fā)展，自動編程系統(tǒng)已逐漸過渡到以圖形交互為基礎(chǔ)，與CAD相集成的CAD/CAM一體化的編

4、程方法。與以前的APT等語言型的自動編程系統(tǒng)相比，CAD/CAM集成系統(tǒng)可以提供單一準(zhǔn)確的產(chǎn)品幾何模型，幾何模型的產(chǎn)生和處理手段靈活、多樣、方便，可以實現(xiàn)設(shè)計、制造一體化。采用CAD/CAM數(shù)控編程系統(tǒng)進行自動編程已經(jīng)成為數(shù)控編程的主要方式。UG作為目前工程領(lǐng)域流行的工程應(yīng)用軟件代表，在進行三維設(shè)計及數(shù)控自動編程加工仿真方面有著強大的功能。它可以提供本文章所需的各種生成曲線功能、編輯曲線功能、實體建模功能和數(shù)控自動編程與加工仿真功能。第1章 UG簡介Unigraphics（UG）是美國EDS公司出品的一套集CAD/CAE/CAM于一體的三位參數(shù)化系統(tǒng)，是當(dāng)今世界上最先進的計算機輔助設(shè)計、分析和

5、制造軟件之一。它功能強大，覆蓋了從概念設(shè)計到產(chǎn)品生產(chǎn)的整個過程，可以輕松實現(xiàn)各種復(fù)雜實體及造型的建構(gòu)。目前已經(jīng)在航空航天、汽車、通用機械、工業(yè)設(shè)備、醫(yī)療器械及其他高科技應(yīng)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(yīng)用。第1.1節(jié) UG自動編程介紹自動編程(AutomaticProgramming)也稱為計算機編程。將輸入計算機的零件設(shè)計和加工信息自動轉(zhuǎn) 換成為數(shù)控裝置能夠讀取和執(zhí)行的指令(或信息)的過程就是自動編程。它是借助計算機及其外圍設(shè)備裝置自動完成從零件圖構(gòu)造、零件加工程序編制到控制介質(zhì)制 作等工作的一種編程方法。它的一般過程：首先將被加工零件的幾何圖形及有關(guān)工藝過程用計算機能

6、夠識別的形式輸入計算機，利用計算機內(nèi)的數(shù)控編程系統(tǒng)對輸入信息進行翻譯，形成機內(nèi)零件的幾何數(shù)據(jù)與拓?fù)鋽?shù)據(jù)；然后進行工藝處理，確定加工方法、加工路線和工藝參數(shù)；通過數(shù)學(xué)處理計算刀具的運動軌跡，并將其離散成為一系列的刀位數(shù)據(jù)；根據(jù)某一具體數(shù)控系統(tǒng)所要求的指令格式，將生成的刀位數(shù)據(jù)通過后置處理生成最終加工所需的NC指令集；對NC指令集進行校驗及修改；通過通訊接口將計算機內(nèi)的NC指令集送入機床的控制系統(tǒng)。整個數(shù)控自動編程系統(tǒng)分為前置處理和后置處理兩大模塊。第1.2節(jié) 基于UG數(shù)控車自動編程與傳統(tǒng)手工編程的比較手工編程指由人工來完成數(shù)控編程中各個階段的工作，如圖1.1所示。一般對幾何形狀不太復(fù)雜的零件（平

7、面輪廓類型），所需的加工程序短，計算比較簡單，用手工編程比較合適。但手工編程方法的特點是耗費時間較長，容易出現(xiàn)錯誤，無法勝任復(fù)雜形狀零件的編程。據(jù)國外資料統(tǒng)計，當(dāng)采用手工編程時，一段程序的編寫時間與其在機床上運行加工的實際時間之比平均約為30:1，而數(shù)控機床不能開動的原因中有20%-30%是由于程序編寫困難，編寫時間較長。圖1.1 手工編程機算機自動編程是指編程過程中，除了分析零件圖樣和制定工藝方案由人工進行外，其余均由計算機輔助完成。采用計算機自動編程時，數(shù)學(xué)處理、編寫程序、校驗程序等工作由計算機自動完成的，由于計算機可自動繪制出刀具中心運動軌跡，所以編程人員可及時檢查程序是否正確，及時修改

8、，以獲得正確的程序。又由計算機自動編程代替程序編制人員完成了繁瑣的數(shù)值計算，可提高編程效率幾十乃至于上百倍，因此解決了手工編程無法解決的許多復(fù)雜零件的編程難題。因而，自動編程的特點就在于編程工作效率高，可解決復(fù)雜形狀零件的編程難題。第1.3節(jié) UG數(shù)控車削模塊簡介UG車削模塊提供粗車、多次走刀精車、車退刀槽、車螺紋和鉆中心孔、控制進給量、主軸轉(zhuǎn)速和加工余量等參數(shù)、在屏幕模擬顯示刀具路徑，可檢測參數(shù)設(shè)置是否正確、生成刀位源文件（CLS）等功能。該模塊提供高質(zhì)量生產(chǎn)車削零件所需的能力，模塊以在零件幾何體和刀軌間全相關(guān)為特征，可以自動更新以減少高成本，結(jié)果證明是令人滿意的，該應(yīng)用包括粗車，多刀路精車

9、，車溝槽，螺旋切削和中心轉(zhuǎn)等子程序，輸出時可以直接進行后置處理產(chǎn)生機床可讀的輸出源文件。本文將以一個零件的車削加工過程來研究UG軟件在數(shù)控車削加工中的應(yīng)用。第2章 UG車削編程前的準(zhǔn)備第2.1節(jié) 零件圖紙分析通過CAD部分將零件的模型部分創(chuàng)建完成。圖2.1 零件圖 如圖2.1所示為本文所選軸類工件的零件圖。該零件材料為45鋼，毛坯選擇82*138圓鋼。根據(jù)圖2.1所示，該零件需要加工的外表面有圓柱、圓錐、順圓弧、逆圓弧以及螺紋等表面，內(nèi)加工面有內(nèi)臺階、內(nèi)圓、橢圓、內(nèi)螺紋和內(nèi)槽，幾乎包含車削加工中的各種加工情況，所以該零件的加工基本上能夠?qū)?shù)控車削加工的功能反映出來。該零件外圓輪廓軸表面有圓柱面

10、、錐面、倒角、螺紋、退刀槽等，內(nèi)部輪廓有ø40、ø46的孔及倒圓、橢圓、溝槽、螺紋等。盲孔長度為60mm。由零件圖可知，與A平面有同軸度要求的部分需在一次裝夾完成。加工時，第一道工序為車端面圓，鉆中心孔，鉆ø23*60盲孔，預(yù)車ø70.4長的30的臺階方便裝夾，使用三爪卡盤夾住ø70的軸，進行車削。根據(jù)圖紙要求，先車零件端面，保證零件總長。然后粗車零件外圓（精加工余量0.4），加工尺寸見工序圖。接著將零件反向裝夾在ø40.4,伸出長度為100，即距離ø56臺階邊處6mm，先粗加工內(nèi)孔，然后精加工外圓至ø70，精加工

11、內(nèi)孔，接著加工退刀槽及螺紋，為保證同軸度，下面用左向車刀精加工ø56至ø80外圓部分。最后再次反身工件加工外退刀槽及外螺紋。根據(jù)以上車削加工工藝分析，我將該零件的加工路線分為四個工序，如下：(1) 工序一三爪卡盤夾持1. 車端面2. 鉆中心孔3. 鉆ø23孔，長度604. 粗車ø70外圓，長度30至80長度8（2）工序二反身三爪卡盤夾持ø70外徑，裝夾長度301. 車端面，保證零件總長2. 粗車右外圓，精加工余量為0.4（3）工序三反身三爪卡盤夾持ø42.2外徑，裝夾長度341. 粗車內(nèi)圓（倒圓、橢圓、內(nèi)臺階）2. 內(nèi)退刀槽ø

12、;36×53. 精車內(nèi)圓4. 車M30×1.5-6H內(nèi)螺紋，5. 精車外圓ø706. 精車外圓，ø56至ø80外圓部分（外圓左向刀）（4）工序四反身零件，用開口夾具ø70外徑，三爪卡盤夾住夾具1. 加工外退刀槽2. 車M40×3-7e外螺紋第2.2節(jié)建立數(shù)控加工工序卡按照零件圖紙及加工工藝建立數(shù)控加工工序卡，根據(jù)4個工序分別建立工序卡,其中參數(shù)設(shè)定根據(jù)在工序卡之后附。根據(jù)以上工序一，建立表2.1：數(shù)控加工工序卡片（一），表2.1 數(shù)控加工工序卡片（一）單位產(chǎn)品名稱或代號零件名稱零件圖號車間使用設(shè)備工藝序號程序序號1夾具名稱夾

13、具編號三爪卡盤工步號工步作業(yè)內(nèi)容刀具號刀柄規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速進給量背吃刀量備注1車端面T0120*20600r/min0.2mm/r2mm2定中心孔ø53鉆ø23內(nèi)孔ø234粗車外圓T0220*20600r/min0.2mm/r2mm零件過程圖根據(jù)以上工序二，建立表2.2：數(shù)控加工工序卡片（二），表2.2 數(shù)控加工工序卡片（二）單位產(chǎn)品名稱或代號零件名稱零件圖號車間使用設(shè)備數(shù)控車SK200？工藝序號程序序號2夾具名稱夾具編號三爪卡盤工步號工步作業(yè)內(nèi)容刀具號刀柄規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速進給量背吃刀量備注1車端面T01600r/min0.2mm/r2mm2粗車外圓T0220*20600

14、r/mim0.2mm/r2mm3零件過程圖根據(jù)以上工序三，建立表2.3：數(shù)控加工工序卡片（三）。表2.3 數(shù)控加工工序卡片（三）單位產(chǎn)品名稱或代號零件名稱零件圖號車間使用設(shè)備工藝序號程序序號3夾具名稱夾具編號三爪卡盤工步號工步作業(yè)內(nèi)容刀具號刀柄規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速進給量背吃刀量備注1粗車內(nèi)圓T0620*20400r/min0.1mm/r1mm2退刀槽T08400r/min0.08mm/r2mm3精車內(nèi)圓T0620*20400r/min0.08mm/r0.3mm4內(nèi)螺紋T09600r/min5外圓精車T0320*20800r/min0.1r/min0.3mm左向車刀6外圓精車70T0220*20800r

15、/min0.1r/min0.3mm7零件過程圖根據(jù)以上工序四，建立表2.4：數(shù)控加工工序卡片（四）。表2.4：數(shù)控加工工序卡片（四）單位產(chǎn)品名稱或代號零件名稱零件圖號車間使用設(shè)備工藝序號程序序號4夾具名稱夾具編號開口夾具工步號工步作業(yè)內(nèi)容刀具號刀柄規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速進給量背吃刀量備注1退刀槽T04400r/min0.08mm/r3mm2外螺紋T05600r/min3零件過程圖附：以上四個工序卡中參數(shù)根據(jù)以下內(nèi)容設(shè)定：主軸轉(zhuǎn)速：常規(guī)車削時主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)零件上被加工部位的直徑，并按零件和刀具的材料及加工性質(zhì)等條件所允許的切削速度來確定。切削速度除了計算和查表選取外，還可根據(jù)實踐經(jīng)驗確定。根據(jù)確定的切削速

16、度可以計算出主軸轉(zhuǎn)速。n=1000V/d（主軸轉(zhuǎn)速n、切削速度V、工件的回轉(zhuǎn)直徑d）。進給量：進給量是數(shù)控機床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求，以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。最大進給速度受機床剛度和進給系統(tǒng)性能的限制。確定進給速度的的原則是當(dāng)工件的質(zhì)量要求得到保證時，為提高生產(chǎn)效率，可選取較高的進給速度。一般在100200mm/min范圍內(nèi)選取。在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時，宜選擇較低的進給速度，一般在2050mm/min范圍選?。划?dāng)加工精度表，面粗糙度要求高時，進給速度應(yīng)選小些，一般在2050mm/min范圍內(nèi)選取；刀具空行程時，特別是遠(yuǎn)距離“回零”時，可

17、以采用該機床系統(tǒng)設(shè)定的最高進給速度。背吃刀量：背吃刀量根據(jù)加工余量確定，粗加工（Ra50 Ra12.5）時，一次走刀應(yīng)盡可能切除全部余量，在中等功率的機床上，背吃刀量可達810mm；半精加工（表面粗糙度Ra6.3 Ra3.2）：背吃刀量取0.52mm；精加工（表面粗糙度Ra1.6 Ra0.8）時，背吃刀量取0.10.4mm。1車右端面：刀具為55°硬質(zhì)合金車刀。根據(jù)表：硬質(zhì)合金外圓車刀切削速度的參考值,取切削速度v=150m/min。主軸轉(zhuǎn)速n597r/min。 取主軸轉(zhuǎn)速n=600r/min。根據(jù)表：數(shù)控車削用量推薦表，取進給量f=0.2mm/r。2.粗車外圓：刀具為55°

18、;硬質(zhì)合金外圓車刀。同上 取主軸轉(zhuǎn)速n=600r/min。根據(jù)表：數(shù)控車削用量推薦表，取進給量f=0.2mm/r。由于工件未規(guī)定粗車表面粗糙度Ra的值,取背吃刀量ap=2mm。3.精車外圓：刀具為55°硬質(zhì)合金外圓車刀。取主軸轉(zhuǎn)速n= 800r/min。根據(jù)表：數(shù)控車削用量推薦表，取進給量f=0.1mm/r。由于工件規(guī)定的表面粗糙度Ra的上限值為1.6，取背吃刀量ap=0.3mm。4.粗鏜內(nèi)孔：刀具為硬質(zhì)合金鏜孔刀。取主軸轉(zhuǎn)速n=400r/min。取進給量f=0.15mm/r。由于工件規(guī)定的表面粗糙度Ra的上限值為3.2，取背吃刀量ap=1mm。5.精鏜內(nèi)孔：刀具為硬質(zhì)合金鏜孔刀。取

19、主軸轉(zhuǎn)速n=400r/min。取進給量f=0.08mm/r。由于工件規(guī)定的表面粗糙度Ra的上限值為1.6，取背吃刀量ap=0.3mm。6.切槽：刀具為硬質(zhì)合金切槽刀。取主軸轉(zhuǎn)速n=400r/min。取進給量f=0.1mm/r。取背吃刀量ap=2mm。7.車螺紋：刀具為硬質(zhì)合金螺紋刀。根據(jù)公式n（1200/p）k （p工件螺紋的螺距或?qū)С蹋琺m；k保險系數(shù)，一般取80。）取n=600r/min。8.鉆中心孔：根據(jù)表：數(shù)控車削用量推薦表,切削速度為500800r/min表2.5 數(shù)控車削用量推薦表第2.3節(jié) 建立數(shù)控加工刀具卡數(shù)控編程時，正確選擇刀具是數(shù)控加工工藝中的重要步驟。選擇刀具通常考慮的因

20、素有：工件材料、加工型面類型、切削用量，以及其他相關(guān)因素。刀具選擇總的原則是安裝調(diào)整方便，剛性好，耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。根據(jù)所要加工的材料為45鋼的工件建立表2.5：數(shù)控刀具卡如下：表2.5：數(shù)控刀具卡零件名稱零件圖號序號刀具號道具規(guī)格名稱加工表面數(shù)量1T0145°硬質(zhì)合金車刀車端面，粗車外圓12T0245°硬質(zhì)合金圓頭車刀自右向左精車外圓13T0245°硬質(zhì)合金圓頭車刀自左向右精車外圓14T03硬質(zhì)合金切斷刀切退刀槽15T0460°硬質(zhì)合金螺紋車刀M40*3外螺紋16T05硬質(zhì)合金鏜刀內(nèi)孔粗車1

21、7T05硬質(zhì)合金鏜刀內(nèi)孔精車18T06硬質(zhì)合金內(nèi)切斷刀切內(nèi)退刀槽19T0760°硬質(zhì)合金內(nèi)螺紋車刀M30*1.5內(nèi)螺紋11023麻花鉆鉆鉆孔1115中心鉆鉆中心孔1刀具材料必須具備高硬度、高耐磨性、足夠的強度和韌性，還需具有高的耐熱性（紅硬性），即在高溫下仍能保持足夠硬度的性能。常用刀具材料有碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼、硬質(zhì)合金、硬質(zhì)合金涂層材料、其它新型材料等。(1) 碳素工具鋼（如T10、T12A）及合金工具鋼（如9SiCr） ，其特點是淬火硬度較高，價廉。但耐熱性能較差，淬火時易產(chǎn)生變形，通常只用于手工工具及形狀較簡單、切削速度較低的刀具。 (2) 高速鋼是含有較多W、Mo

22、、Cr、V 等元素的高合金工具鋼。高速鋼具有較高的硬度（熱處理硬度可達HRC62-67）和耐熱性（切削溫度可達500-600°C）。它可以加工鐵碳合金、非鐵金屬、高溫合金等廣泛的材料。高速鋼具有高的強度和韌性，抗沖擊振動的能力較強，適宜制造各類刀具。但因耐熱溫度較硬質(zhì)合金低，故不能用于高速切削。（3）硬質(zhì)合金是在高溫下燒結(jié)而成的粉末冶金制品。具有較的硬度(70175HRC)，能耐8501000的高溫，具有良好的耐磨性和耐熱性以及高硬度。因而其切削速度比高速鋼刀鋸提高2到3倍，主要用于高速切削，但其強度、韌性和工藝性不如高速鋼，因此通常將硬質(zhì)合金焊接或機械夾固在刀體（刀柄）上使用（如硬

23、質(zhì)合金車刀）。常用的硬質(zhì)合金有鎢鈷類（YG類）、鎢鈦鈷類（YT類）和鎢鈦鉭（鈮）類硬質(zhì)合金（YW類）三類。其中的：鎢鈷類  主要適用于加工脆性材料如鑄鐵和有色金屬及非金屬材料等；其中含鈷量多，韌性較好，適用粗加工；相反則適宜精加工；鎢鈷鈦類  適用于高速切削塑性材料及好鋼等。之中含碳化鈦量少而含鈷量多適宜粗加工；相反則適宜精加工；鎢鈦鉭（或鈮）類  主要適用于加工難切削材料和連續(xù)表面；碳化鈦基類  主要適用于加工合金鋼、工具鋼、淬硬鋼等連續(xù)精加工。（4）隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展在不斷研制出新型刀具材料。如陶瓷、金屬陶瓷、聚晶金剛石、立方氮化硼等超硬材料，用這些

24、材料制成的刀片（粒），用于精加工、半精加工或?qū)μ厥獠牧线M行加工，其生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量都很高。（5）硬質(zhì)合金涂層材料 由于重型切削的特點(切削深度大，余量不均，表面有硬化層)，刀具在粗加工階段的磨損形式主要是磨粒磨損。由于切削溫度高，盡管切削速度處于積屑瘤發(fā)生區(qū)，但高溫可以使切屑與前刀面的接觸部位處于液態(tài)，減小了摩擦力工業(yè)自動化網(wǎng)版權(quán)所有，抑制了積屑瘤的生成，所以刀具材料的選擇應(yīng)要求耐磨損、抗沖擊，刀具涂層后硬度可達80HRC，具有高的抗氧化性能和抗粘結(jié)性能，因而有較高的耐磨性和抗月牙洼磨損能力。硬質(zhì)合金涂層具有較低的摩擦系數(shù)，可降低切削時的切削力及切削溫度，可以大大提高刀具耐用度(涂層硬質(zhì)合金

25、刀片的耐用度至少可提高1倍)等優(yōu)點，但由于涂層刀片的鋒利性、韌性、抗剝落和抗崩刃性能均不及未涂層刀片，故不適用高硬度材料和重載切削的粗加工。陶瓷類刀具硬度高，但抗彎強度低，沖擊韌性差，不適用于余量不均的重型切削，CBN刀具同樣也存在這個問題。綜合以上分析，只有硬質(zhì)合金刀具適合于重型切削的粗加工。硬質(zhì)合金分為鎢鈷類(YG)、鎢鈷鈦類(YT)和碳化鎢類(YW)。加工鋼料時，由于金屬塑性變形大，摩擦劇烈，切削溫度高YG類硬質(zhì)合金雖然強度和韌性較好，但高溫硬度和高溫韌性較差，因此在重型切削中很少應(yīng)用。與之相比，YT類硬質(zhì)合金刀具適于加工鋼料，由于YT類合金具有較高的硬度和耐磨性，尤其是具有高的耐熱性，

26、抗粘結(jié)擴散能力和抗氧化能力也很好，在加工鋼料時刀具磨損較小，刀具耐用度較高，因此YT類硬質(zhì)合金是重型加工時較常用的刀具材料。然而在低速切削鋼料時，由于切削過程不太平穩(wěn)，YT類合金的韌性較差，容易產(chǎn)生崩刃，而且在加工一些高強度合金材料時，它的耐用度下降很快，無法滿足使用要求。而一些高硬度軋輥,表面硬度在淬火后可達Hs90，YT類刀具在加工此類產(chǎn)品時就無法勝任，在這種情況下應(yīng)選用YW類刀具或細(xì)晶粒、超細(xì)晶粒合金刀具(如643等)。細(xì)晶粒合金的耐磨性好，更適用于加工冷硬鑄鐵類產(chǎn)品，效率較YW類刀具可提高一倍以上。 精加工階段同樣要求刀具耐磨損，但是精加工階段的磨損形式是以粘蝕磨損為主，這時的切削速度

27、雖然有了很大提高(可達到40m/r)，但由于工件材質(zhì)等原因，仍然會產(chǎn)生積屑瘤，當(dāng)積屑瘤增長到一定高度時會從刀具上剝離，將接觸部位的刀具材料帶走一部分，形成刀具的磨損。同時，剝離的積屑瘤會扎進工件表面，形成硬點，降低加工表面質(zhì)量。因此，如果精加工時仍然采用普通硬質(zhì)合金刀具，則刀具磨損非常快，換刀次數(shù)增多，不僅影響加工效率，也易在工件表面形成接刀痕跡，影響外觀質(zhì)量。解決這個問題的辦法就是改變刀具材料。在實際加工中發(fā)現(xiàn)涂層刀具比較適合重型切削的精加工，刀具的涂層減小了切屑與刀面間的摩擦，減少了積屑瘤的發(fā)生，降低了刀具的磨損，延長了刀具的壽命。本零件材料為45#鋼，故選擇刀具材料為硬質(zhì)合金的鎢鈦鈷類（

28、YT類）。鎢鈦鈷類（YT類）硬質(zhì)合金主要由WC、TiC和Co組成，它里面加入了碳化鈦后，增加了硬質(zhì)合金的硬度、耐熱性、抗粘結(jié)性和抗氧化能力。但由于YT類硬質(zhì)合金的抗彎強度和沖擊韌性較差，故主要用于切削普通碳鋼及合金鋼等塑性材料。常用的牌號有YT5、YT15、YT30等。其中數(shù)字表示TiC含量的百分比,TiC的含量越多，韌性越小，而耐磨性和耐熱性越高。其中TY5一般用于粗加工，YT15和YT30用于半精加工和精加工。 車削45#鋼一般情況下用YT15比較合適，YT5耐磨性差，YS8性脆易蹦刀。第3章 UG建模過程第3.1節(jié) 繪制零件草圖UG 是一種復(fù)合建模工具， 它提供了多種建模方法。在建立零件

29、模型時， 既可以用基本體素建立簡單的實體， 也可以通過對曲線、草圖的拉伸、旋轉(zhuǎn)建立各種掃描實體， 還可以用系統(tǒng)提供的特征創(chuàng)建各種特征體。對于同一零件模型，盡管可以用不同方法和不同的順序建模，但是，不同建模方法所建立的實體模型， 其編輯性能不同。通過對零件圖紙分析，本零件為軸類零件，可以通過對零件的輪廓圖進行回轉(zhuǎn)操作完成零件的模型。啟動UG NX4程序，選擇【文件】/【新建】命令，新建一個名為1的部件文件，單位設(shè)定為毫米，單擊ok按鈕進入UG的Gateway（基礎(chǔ)環(huán)境）模塊；然后選擇【應(yīng)用】/【建?！棵?，進入Modeling（建模）模塊。單擊“草圖”按鈕，出現(xiàn)如圖3.1所示【選擇草圖平面】工具

30、條，直接單擊勾按鈕，確定以XC-YC基準(zhǔn)平面為草圖平面；用【草圖曲線】工具條上的【弧】命令與【直線】命令草繪圖3.2所示的工件外輪廓。圖3.1【選擇草圖平面】工具條圖3.2工件外輪廓第3.2節(jié) 建立零件實體模型繪制工件外輪廓完成之后，點擊【完成草圖】，再利用【回轉(zhuǎn)】生成零件實體模型，如圖3.3：圖3.3 零件實體模型按照零件圖紙上的參數(shù)對實體模型進行倒角等操作。在設(shè)計特征中選擇“特征操作”對模型進行邊倒角操作。直至按照工件圖紙上的要求完成對實體模型的建立，建立的完整的實體模型如圖3.4所示。圖3.4 實體模型 由于在實際加工過程中毛坯需要多次裝夾，需設(shè)置零件的反向裝夾后的模型。在UG軟件中可以

31、通過圖層的設(shè)置完成。圖層設(shè)置方法如下：將模型選中后選擇“編輯”菜單中的“變換”，單擊“變換”對話框中的“繞點旋轉(zhuǎn)”，在“點構(gòu)造器”對話框中輸入中心點坐標(biāo)，單擊確定，輸入“角度”為“180”，點擊確定，點擊“復(fù)制”選項，旋轉(zhuǎn)成功。然后選定新生成的模型，打開“格式”菜單，選擇“移動至圖層”，設(shè)置新圖層2。在圖層2中將模型中心移動至加工坐標(biāo)中心，完成工件反向裝夾時的模型。至此，工件的建模部分已經(jīng)完成，它為后面工件進入加工環(huán)境，進行車削加工，生成刀路等操作做好了準(zhǔn)備。第4章 UG車削編程的基本操作第4.1節(jié) UG加工環(huán)境UG加工環(huán)境是指我們進入UG的制造模塊后進行編程作業(yè)的軟件環(huán)境。UG CAM可以為

32、數(shù)控銑、數(shù)控車、數(shù)控電火花線切割機編制加工程序。但是，每個編程者面對的加工對象可能比較固定，一般不會用到UG CAM的所有功能，對于用不到的編程功能編程者可以選擇將之屏蔽。因此，UG給我們提供這樣的一個手段，即可以定制和選擇UG的編程環(huán)境。只將最適合具體工作要求的功能呈現(xiàn)在我們面前。本文所使用的加工環(huán)境為數(shù)控車的編程環(huán)境。在UG建模環(huán)境下完成零件模型的建立后，需要對所建立的模型進行創(chuàng)建操作、生成刀具軌跡、后置處理、生成數(shù)控程序和輸出數(shù)控程序等基本操作，這些基本操作都需要在UG加工界面中完成。圖4.1 【加工環(huán)境】對話框首先進入加工環(huán)境，打開需要加工的實體模型，在主菜單中選擇【起始】/【加工】，

33、即可進入加工環(huán)境。當(dāng)一個零件首次進入加工應(yīng)用時，系統(tǒng)會彈出【加工環(huán)境】對話框，如圖所示，要求選擇加工配置和指定模板零件，以設(shè)置系統(tǒng)要調(diào)用的模板。在【CAM會話配置】中選擇（車削加工配置）文件；在【CAM設(shè)置】中選擇（車削加工CAM設(shè)置）。最后單擊按鈕，進入加工環(huán)境界面。如圖4.1 這樣就進入了UG加工環(huán)境。第4.2節(jié) 創(chuàng)建程序程序組用于組織各加工操作和排列各操作在程序中的次序。例如一個復(fù)雜零件如果需要在不同機床上完成各表面的加工，則應(yīng)將可在同一機床上加工的操作組合成程序組，以便刀具路徑的后置處理。合理地將各操作組成一個程序組，可在一次后置處理中按選擇程序組的順序輸出多個操作。在操作導(dǎo)航工具的程

34、序順序視圖中，顯示每個操作所屬的程序組以及各操作在機床上的執(zhí)行順序。單擊【創(chuàng)建程序】，打開【創(chuàng)建程序】對話框，如圖4.2所示，其中：【類型】，指定操作模板類型turning?！靖副窘M】，指定將要創(chuàng)建的程序節(jié)點的父節(jié)點，在【父本組】下拉表框中選擇NC_PROGRAM【名稱】，名稱直接使用系統(tǒng)自動產(chǎn)生的程序名PROGRAM_1最后單擊“應(yīng)用”按鈕，完成程序“PROGRAM_1”的創(chuàng)建。然后多次點擊“應(yīng)用”，創(chuàng)建多個程序。圖4.3 程序程序順序視圖圖4.2 【創(chuàng)建程序】對話框 完成上述程序的創(chuàng)建后，可以在操作導(dǎo)航器的【程序順序視圖】中觀察所創(chuàng)建的新程序的位置。單擊【程序順序視圖】，在操作導(dǎo)航器中可以

35、看到如圖4.3所示的程序順序視圖。第4.3節(jié) 創(chuàng)建刀具組在加工過程中，刀具是從工件上切除材料的工具。在建立銑削、車削和點位加工操作時，必須創(chuàng)建刀具或從刀庫中選取刀具。創(chuàng)建和選取刀具時，應(yīng)考慮加工類型、加工表面的形狀和加工部位的尺寸大小等因素創(chuàng)建刀具。根據(jù)刀具卡創(chuàng)建刀具，打開如圖4.4所示的【創(chuàng)建刀具】對話框，圖4.4 【創(chuàng)建刀具】對話框 如圖4.4所示：操作模板【類型】指定為turning，再在【子類型】區(qū)域中選擇刀具模板，并在【名稱】對話框中指定刀具名稱，最后單擊確定按鈕。系統(tǒng)則根據(jù)選擇的刀具模板彈出相應(yīng)對話框，供用戶進行刀具參數(shù)的具體定義。在后續(xù)對話框中輸入刀具參數(shù)后，單擊確定按鈕，創(chuàng)建所

36、選擇類型的新刀具，并顯示在操作導(dǎo)航工具的刀具視圖中。創(chuàng)建外圓粗車刀單擊【創(chuàng)建刀具】對話框，【類型】指定為turning，【父級組】選擇GENERIC_MACHINE，【子類型】中選擇OD_55_L車刀，【名稱】改為out-cuche，在【Turning Tool_Standard】對話框中根據(jù)刀具卡及工件輪廓設(shè)置相關(guān)參數(shù)，如圖4.5所示圖4.5 創(chuàng)建粗車刀對話框 這樣外圓粗車刀的創(chuàng)建就完成了。下面再創(chuàng)建一把外圓精車車刀，方法如下：創(chuàng)建外圓精車車刀圖4.6 創(chuàng)建外圓精車刀對話框 【子類型】中選擇OD_GROOVE_L車刀，【名稱】改為Out-jingche，在【Grooving Tool_Sta

37、ndar】對話框中設(shè)置刀片形狀為“尖角半徑”，其他參數(shù)根據(jù)道具表及工藝設(shè)置如圖4.6所示（3） 創(chuàng)建中心孔鉆在【子類型】中選擇SPOTDRILLING_TOOL，刀具【名稱】輸入zhongxinzuan，然后點擊應(yīng)用，在彈出的【鉆刀】對話框中設(shè)置相關(guān)參數(shù)，如圖4.7所示圖4.7 【鉆刀】對話框圖4.6 創(chuàng)建外圓精車刀對話框圖4.8 【鉆刀】對話框 再創(chuàng)建直徑23mm的鉆孔刀，方法如下：在【子類型】中選擇DRILLING_TOOL，刀具【名稱】輸入zuantou，然后確定，在【鉆刀】對話框中根據(jù)工序要求把直徑設(shè)為23，如圖4.8所示（4）創(chuàng)建鏜孔刀【子類型】中選擇ID_55_L刀具，【名稱】改為

38、In-tangdao，彈出對話框中參數(shù)根據(jù)工序卡片填寫,刀尖半徑為“0.4”，如圖4.9所示圖4.9 鏜刀對話框 （5）創(chuàng)建外切槽刀【子類型】中選擇OD_GROOVE_L刀具，【名稱】改為Out_cao，在彈出的【Grooving Tool-Standard】對話框中設(shè)置刀片寬度為“4”。（6）創(chuàng)建外螺紋刀【子類型】中選擇OD_THREAD_L車刀，【名稱】改為Out_luowen，【Threading Tool-Standard】對話框中設(shè)置刀片半徑為0。（7）創(chuàng)建內(nèi)切槽刀在【子類型】中選擇ID_GROOVE_L刀具，【名稱】改為In_cao，在彈出的【Grooving Tool-Stand

39、ard】對話框中，刀片寬度改為“5”。（8）創(chuàng)建內(nèi)螺紋刀在【子類型】中選擇ID_THREAD_L刀具，【名稱】改為In_luowen，在彈出的【Threading Tool-Standard】對話框中，刀尖半徑改為0。圖4.10操作導(dǎo)航器-機床窗口 此時，在【機床視圖】界面，單擊【操作導(dǎo)航器】，能看到所創(chuàng)建的刀具，如圖4.10所示至此，本文的刀具創(chuàng)建部分完成。第4.4節(jié) 創(chuàng)建幾何體創(chuàng)建幾何主要是在零件上定義要加工的幾何對象和指定零件在機床上的加工方位。創(chuàng)建幾何包括定義加工坐標(biāo)系、工件、邊界和切削區(qū)域等。創(chuàng)建幾何建立的幾何對象，可指定為相關(guān)操作的加工對象。實際上，在各加工類型的操作對話框中，也可

40、用幾何圖標(biāo)指定操作的加工對象。但是，在操作對話框中指定的加工對象，只能為本操作使用，而用創(chuàng)建幾何創(chuàng)建的幾何對象，可以在對多個操作中使用。為了更方便、直觀的創(chuàng)建幾何體，在創(chuàng)建幾何體前先創(chuàng)建工件的車加工橫截面，單擊【工具】/【車加工橫截面】，左擊實體模型，點擊鼠標(biāo)中鍵，然后點擊確定，如圖4.11圖4.11 車加工橫截面最后右擊實體模型，單擊【隱藏體】，得到隱藏實體后的零件二維截面圖，如圖4.12所示：圖4. 12 二維截面圖 工件的車加工橫截面生成后，接著創(chuàng)建幾何體。打開【創(chuàng)建幾何體】對話框，如圖4.13所示。由于不同模板零件包含的幾何模板不同，因此，當(dāng)在操作模板【類型】下拉列表框中選取不同模板零

41、件時，對話框的【子類型】區(qū)域會顯示所選模板零件包含的幾何模板圖圖4. 13 創(chuàng)建幾何體對話框 在操作導(dǎo)航工具的幾何視圖中，各幾何組的相對位置決定它們之間的參數(shù)繼承關(guān)系，下一級幾何組繼承上一級幾何組的參數(shù)。當(dāng)幾何組的位置發(fā)生變化時，其繼承的參數(shù)隨位置變化而改變。因此，可在操作導(dǎo)航工具中用剪切和粘貼方式，修改幾何組的參數(shù)繼承關(guān)系。在創(chuàng)建幾何時，選擇的幾何父組確定了新建幾何組與存在幾何組的參數(shù)繼承關(guān)系。如圖4.14所示對話框，【父本組】下拉列表框列出了當(dāng)前加工類型適合繼承其參數(shù)的幾何組名稱，選擇某個幾何組作為父組后，則新建的幾何組將包含在所選父組內(nèi)，同時繼承父組中的所有參數(shù)。例如，如果用戶先前創(chuàng)建一

42、個工件幾何組，并在其中指定了零件幾何和毛坯幾何，當(dāng)在零件上創(chuàng)建幾何邊界時，選擇工件幾何組作為父組，則新建的邊界將繼承工件幾何中的零件屬性和毛坯屬性。查看幾何體信息。單擊【操作導(dǎo)航器】工具條中的【幾何視圖】，單擊【操作導(dǎo)航器】，打開【操作導(dǎo)航器-幾何體】窗口，從中可見到，系統(tǒng)已經(jīng)預(yù)先創(chuàng)建了【MCS_SPINDLE】節(jié)點和他的子節(jié)點【W(wǎng)ORKPIECE】。下面開始創(chuàng)建幾何。單擊【創(chuàng)建幾何體】圖標(biāo)，彈出【創(chuàng)建幾何體】對話框，如圖4.14所示，【類型】中選擇turning，【子類型】中選擇WORKPIECE圖標(biāo)，其余選擇如圖4.14所示。圖4. 14 創(chuàng)建幾何體 單擊應(yīng)用按鈕打開【工件】對話框，如圖4

43、.15所示，單擊【部件】圖標(biāo)圖4. 15 【工件】對話框 單擊選擇按鈕，彈出【工件幾何體】對話框，如圖4.16所示。單擊確定按鈕，再次單擊確定按鈕，返回【創(chuàng)建幾何體】對話框，單擊確定按鈕關(guān)閉【創(chuàng)建幾何體】對話框。圖4. 16 【工件幾何體】對話框 查看操作導(dǎo)航器里的幾何視圖，在【操作導(dǎo)航器-幾何體】窗口中可以看到，在節(jié)點WORKPIECE之下有了一個子節(jié)點，如圖4.17所示。圖4. 17 【操作導(dǎo)航器-幾何體】窗口 圖4. 19 【工件邊界】對話框 圖4. 18 【TURN_BND】對話框 雙擊【操作導(dǎo)航器-幾何體】中的TURNING_WORKPIECE，彈出【TURN_BND】對話框，如圖4

44、.18所示單擊部件，單擊選擇按鈕，彈出【工件邊界】對話框，如圖4.19所示從圖形區(qū)選取要加工的零件模型邊界，選取工件邊界之后點擊確定，彈出【TURN_BND】對話框，如圖4.20所示圖4.20 【TURN_BND】對話框單擊顯示按鈕，顯示出所選取的工件外輪廓車削邊界，如圖4.21所示。圖4.21 工件車削邊界圖4.22 【TURN_BND】對話框在【TURN_BND】對話框中【邊界幾何體】中選擇隱藏圖標(biāo)，單擊選擇按鈕，彈出【選擇毛坯】對話框，如圖4.22所示 。選擇棒料圖標(biāo)，單擊選擇按鈕，彈出【點構(gòu)造器】對話框，在其中設(shè)置基點，將XC改為-134。單擊確定，在彈出的【選擇毛坯】對話框中設(shè)置長度

45、和直徑，如圖4.23所示圖4.23【選擇毛坯】對話框單擊確定，得到毛坯外輪廓如圖4.24所示。圖4.24毛坯外輪廓創(chuàng)建幾何體內(nèi)輪廓，在【操作導(dǎo)航器-幾何體】中復(fù)制TURNING_WORKPIECE，粘貼得到如圖4.25所示TURNING_WORKPIECE_COPY。圖4.25【幾何體】對話框圖4.26 TURNING_WORKPIECE_COPY雙擊TURNING_WORKPIECE_COPY，彈出【TURN_BND】對話框，然后重復(fù)上面創(chuàng)建幾何體外輪廓時的操作，在【工件邊界】對話框中的材料側(cè)選擇右，所創(chuàng)建的工件內(nèi)輪廓車削邊界如圖4.26所示。按上述相同步驟，得到的毛坯外輪廓TURNING_

46、WORKPIECE_2,如圖4.27所示。圖4.27 TURNING_WORKPIECE_COPY_2工件反向裝夾后，按上述相同步驟，得到的毛坯外輪廓TURNING_WORKPIECE_1如圖4.28所示。圖4.28 TURNING_WORKPIECE_COPY_1第4.5節(jié) 創(chuàng)建方法零件在加工過程中，為保證加工精度，往往需要進行粗精加工。創(chuàng)建加工方法是為粗加工、半精加工和精加工指定統(tǒng)一的加工公差、加工余量、進給量等參數(shù)。在建立各加工操作時，可以引用已創(chuàng)建的加工方法，當(dāng)修改加工方法中某參數(shù)時，相關(guān)操作自動更新。創(chuàng)建加工方法。查看操作導(dǎo)航工具加工方法視圖。單擊【操作導(dǎo)航器】工具條中的【加工方法視

47、圖】圖標(biāo)，單擊【操作導(dǎo)航器】圖標(biāo)，打開【操作導(dǎo)航器-加工方法】窗口。如圖4.29所示。圖4.29 【操作導(dǎo)航器-加工方法】窗口由此可見，系統(tǒng)已經(jīng)預(yù)先創(chuàng)建了多個加工方法節(jié)點。圖4.30 創(chuàng)建方法對話框單擊【創(chuàng)建方法】圖標(biāo)，彈出【創(chuàng)建方法】對話框，如圖4.30所示，操作模板【類型】選取turning，在【名稱】文本框中輸入加工方法名out-cu，在【父級組】處指定根節(jié)點METHOD作為out-cu的父節(jié)點。單擊應(yīng)用按鈕，打開【LATHE_METHOD】對話框，如圖4.31所示，在其中指定各種參數(shù)。（1）內(nèi)公差和外公差：內(nèi)外公差定義了刀具在加工過程中偏離零件表面的最大距離。指定的值越小，則加工的精度

48、越高。內(nèi)公差限制刀具在加工過程中越過零件表面的最大過切量；外公差限制刀具在切削過程中沒有切至零件表面的最大間隙。（2）部件余量：部件余量是零件加工后沒有切除的材料量。這些材料在后續(xù)加工操作中被切除，余量的大小應(yīng)根據(jù)加工精度要求的高低來確定，如果是最終加工工序，則零件余量為零。引用該加工方法的所有操作都具有相同的部件余量。單擊進給圖標(biāo)，彈出【進給率】對話框，根據(jù)數(shù)控加工工序卡設(shè)置相關(guān)數(shù)據(jù)，如圖4.31所示, 將“第一刀切削”、“步進”、“側(cè)面切削”置零。圖4.31 LATHE METHOD參數(shù)設(shè)定對話框按照上述步驟創(chuàng)建外圓精加工方法，將圖4.31中的名稱改為Out-jing，面和徑向部件余量設(shè)為

49、0，“第一刀切削”、“步進”、“側(cè)面切削”置零。創(chuàng)建的內(nèi)孔粗加工，將圖4.31中的名稱改為In-cu，部件面余量設(shè)為0.1徑向設(shè)為0.2，“第一刀切削”、“步進”、“側(cè)面切削”置零。創(chuàng)建的內(nèi)孔精加工方法，將圖4.31中的名稱改為In-jing，面和徑向部件余量設(shè)為0，“第一刀切削”、“步進”、“側(cè)面切削”置零。再次查看操作導(dǎo)航器里的加工方法視圖。在【操作導(dǎo)航器-加工方法】窗口中可以看到，如圖4.32所示，在根節(jié)點【METHOD】下增加了的子節(jié)點。圖4.32 【操作導(dǎo)航器-加工方法】第4.6節(jié) 創(chuàng)建操作及生成刀軌操作是一個專門的概念。從數(shù)據(jù)的角度看，它是一個數(shù)據(jù)集，包含一個單一的刀軌以及生成這個

50、刀軌所需要的所有信息。而這些生成刀軌所需要的所有信息就稱為操作參數(shù)。比如在創(chuàng)建操作的過程中生成刀軌所指定的被加工零件的幾何模型、毛坯模型、刀具、進給量、主軸轉(zhuǎn)速等都是這個操作的參數(shù)。用戶在根據(jù)零件加工要求建立程序、幾何、刀具和加工方法后，可在指定的程序組下用合適的刀具對已建立的幾何對象用合適的加工方法建立加工操作。根據(jù)第2章中所建立的4個工序及工序表對工件進行創(chuàng)建加工操作：第4.6.1節(jié) 工序一1.創(chuàng)建車端面加工操作對毛坯圓鋼，82X136進行平端面。選擇【加工創(chuàng)建】工具條中的“創(chuàng)建操作”，在【創(chuàng)建操作】對話框中選擇【類型】為turning，【子類型】為FACING，設(shè)置【程序】為PROGRA

51、M_1、【使用幾何體】為TURN_WORKPIECE、【使用刀具】為OUT、【使用方法】為OUT_CU、【名稱】為FACEING，如圖4.33所示。圖4.33 【創(chuàng)建操作】對話框單擊應(yīng)用，彈出【FACING】對話框，設(shè)置刀具切削軌跡方式，選擇主界面選項，設(shè)置切削方式為“單向線性切削”，如圖4.34所示 。圖4.34 【FACEING】對話框設(shè)置【切削深度】參數(shù)為“可變最大”，最大值為“1”，最小值為“0”，【交變模式】為“反置”，【層角度】為“270”，如圖4.35所示。圖4.35 【FACEING】對話框設(shè)置【進刀/退刀】，設(shè)置進刀方法為“層/工件”和自動線性進刀，設(shè)置退刀方法為“層/工件”

52、和自動線性退刀，如圖4.36所示。圖4.36 【進刀/退刀】對話框設(shè)置輪廓加工選項，在【輪廓加工】對話框中選擇“僅面”,如圖4.37所示。圖4.37 【輪廓加工選項】對話框設(shè)置進給率選項，在【進給和速度】對話框中設(shè)置主軸輸出模式為“RPM”，主軸速度根據(jù)工序表設(shè)置為“600”。如圖4.38所示。圖4.38 【進給和速度】對話框設(shè)置避讓選項，在【避讓參數(shù)】對話框中選擇從點（FR）和運動到起點（ST），返回點（RT）、回零點（GH），如圖4.39所示。圖4.39 【避讓】對話框設(shè)置刀軌選項，在【顯示選項】對話框中設(shè)置刀具顯示為“2D”。再選擇生成刀位軌跡選項，創(chuàng)建車削端面操作，端面車削刀軌如圖4.40所示。圖4.40 端面車削刀軌2.創(chuàng)建鉆中心孔加工操作選擇【加工創(chuàng)建】工具條中的“創(chuàng)建操作”，在【創(chuàng)建操作】對話框中選擇【類型】為turning，【子類型】為CENTERLINE_SPOTDRILL，設(shè)置【程序】為PROGRAM_2、【使用幾何體】為TURNING_WORKPIECE、【使用刀具】為ZHONGXINZUAN、【使用方法】為LATHE_CENTERLINE、【名稱