1、江西工贸高级技工学校数控技术论文题 目： 数控机床故障诊断及维修系 （院）： 机电技术系 专 业： 数控技术应用 年 级： 09 双证数控 姓 名： 郝胜宁 学 号： 015810300737 指导教师： 周伟 江西工贸高级技工学校毕业论文（设计）专用纸II二零一一数控机床故障诊断及维修学校：江西工贸高级技工学校班级：09 双证数控姓名：郝胜宁E-mail：电话：130摘 要电话机上盖是流线形结构,使用二维绘图难以描述，本课题采用 UG 软件对电话机上盖制品及模具进行了三维造型，结合生成凸凹模的结构等因素，用 Mastercam 生成刀具轨迹；在Mastercam 仿真加工结果无误后，使用后置
2、处理程序选取相应的配置文件，将刀具轨迹转化为数控机床可以识别的 NC 程序，为更加高速、快捷的造型、生产提供了一种切实可行的办法。生成的 NC 程序可以利用 DNC 方式传输给数控机床进行三维加工。关键词:电话机上盖 UG Mastercam 数控加工 后处理江西工贸高级技工学校毕业论文（设计）专用纸IIAbstractPhone cover flow linear structures using two-dimensional drawing describe this subject adopts UG software, to phone cover products and moul
3、d, the three-dimensional modelling, combined with the structure of the die and punch generated by factors such as the tool path generation, Mastercam; Mastercam simulation processing result in correct, use the postprocessing procedures selected corresponding configuration files, will be transformed
4、into numerical control machine tool path of NC program can recognize, for more high speed, efficient modelling, production provides a feasible method. Generated NC program can use the DNC mode for NC machine tools for 3d processing. Keywords: Phone cover UG Mastercam NC Post-processing江西工贸高级技工学校毕业论文
5、（设计）专用纸III江西工贸高级技工学校毕业论文（设计）专用纸III引 言UG 软件的特点及主要功能UG 是 Unigraphics 的 缩 写 ， 这 是 一 个 交 互 式 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 在 诞 生 之 初主 要 基 于 工 作 站 ， 但 随 着 PC 硬 件 的 发 展 和 个 人 用 户 的 迅 速 增 长 ， 在 PC 上 的 应 用 取 得了 迅 猛 的 增 长 ， 目 前 已 经 成 为 模 具 行 业
6、 三 维 设 计 的 一 个 主 流 应 用 。 UG 的 开 发 始 于 1990 年 7 月 ， 它 是 基 于 C 语 言 开 发 实 现 的 。 UG NX 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 。MasterCAM 软件的特点及主要功能MasterCAM 软件是美国的 CNCSoftware
7、公司开发的基于 PC 平台的 CAD/CAM 系统，由于它对硬件要求不高，并且操作灵活、易学易用并具有良好的价格性能比，因而深受广大企业用户和工程技术人员的欢迎，广泛应用于机械加工、模具制造、汽车工业和航天工业等领域，它具有二维几何图形设计、三维曲面设计、刀具路径模拟、加工实体模拟等功能，并提供友好的人机交互，从而实现了从产品的几何设计到加工制造的 CAD/CAM 一体化。是目前世界上应用最广泛的 CAD/CAM 软件之一。 课题内容及实施步骤 本设计的课题是基于 UG 电话机的设计及数控加工，具体讲就是先进行电话机原型的设计，再通过 Mastercam 对电话机原型进行模具的型芯和型腔的生成
8、以及数控加工后处理程序的编制，最后根据生成的程序进行数控加工仿真。研究背景和研究意义随着科学技术的飞速发展，社会对产品多样化的要求日益强烈，产品更新越来越快，多品种小批量生产的比重明显增加；同时，随着航空工业、汽车工业和轻工消费品生产的高速增长，复杂形状的零件越来越多，精度要求也越来越高；此外，激烈的市场激烈竞争要求产江西工贸高级技工学校毕业论文（设计）专用纸IV品研制生产周期越来越短，传统的加工设备和制造方法已难以适应这种多样化、柔性化与复杂形状的高效、高质量加工要求。因此，近几十年来，能有效解决复杂、精密、小批多变零件加工问题的数控(NC)加工技术得到了迅速发展和广泛应用，使制造技术发生了
9、根本性的变化。努力发展数控加工技术，并向更高层次的自动化、柔性化、敏捷化、网络化和数字化制造技术推进，是当前机械制造业发展的方向。数控技术是机械加工现代化的重要基础和关键技术。应用数控加工可大大提高生产率、稳定加工质量、缩短加工周期、增加生产柔性、实现对各种复杂精密零件的自动此加工，易于在工厂或车间实行计算机管理，还使车间设备总数减少，节省人力，改善劳动条件，有利于加快产品的开发和更新换代，提高企业对市场的适应能力和综合经济效益。数控加工技术的应用，使机械加工的大量前期限备工作与机械加工过程连为一体，使零件的计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工艺规划(CAPP)和计算机辅助制造(CAM)的一
10、体化成为现实，使机械加工的柔性自动化水平不断提高。论文结构论文主要研究 UG 的设计与 Mastercam 制造过程，第一章与第二章主要研究的是电话机的创建以及通过已创建的电话机为参照生成分模与定模的过程。对于第三章和第四章两个章节则是主要从加工工艺分析和模拟加工方面来进行研究的。江西工贸高级技工学校毕业论文（设计）专用纸V目 录第一章 电话机的三维造型 11.1 创建草图 .11.2 创建长方形 .21.3 拉伸长方形 .21-4 倒圆角 .31.5 创建曲线 .31.6 扫琼 .41.7 修剪体 .51.8 边倒圆 .51.9 绘制草图 .61.10 拉伸 61.11 拔模 71.12 倒
11、圆角 8113 抽壳 .81.14 绘制草图 91.15 拉伸 .101.16 正列 .10第二章电话机的分模 .112.1 模具设计准备过程 112.2 初始化项目 112.3 设置收缩率 122.4 设定坐标系 12江西工贸高级技工学校毕业论文（设计）专用纸VI2.5 工件设定 132.6 型腔布局 132.7 分型 142.7.1 实体修补 142.7.2 编辑分型线 152.7.3 创建分型面 152.7.4 设计分型区域 .152.7.5 抽取区域和分型线 .162.7.6 创建型腔和型芯 .172.7.7 文件保存 18第三章电话机模具的数控加工工艺分析 193.1 图形分析 19
12、3.2 加工工艺分析 193.3 加工工艺卡 20第四章 电话机的数控模拟加工 .214.1 电话机凸模的模拟加工 214.1.1 调取型芯档案 .214.1.2 边界设定 214.1.3 曲面加工 224.1.3.1 曲面粗加工 .224.1.3.2 曲面半精加工 .234.1.3.3 曲面精加工 .244.2 电话机凹模的模拟加工 254.2.1 调取型腔档案 .254.2.2 边界设定 254.2.3 曲面加工 26江西工贸高级技工学校毕业论文（设计）专用纸VII4.2.3.1 曲面粗加工 .264.2.3.2 曲面半精加工 .264.2.3.3 曲面精加工 .27第五章 结 论 .30
13、5.1 工作小结 305.2 工作展望 30致谢词 .31参考文献 32江西工贸高级技工学校毕业论文（设计）专用纸1第一章 电话机的三维造型1.1 创建草图1.在 UG NX6.0 系统中新建文件以 dian hua ji 命名，选择主菜单栏文件 首选项草图命令。2.在图 1-1 所示的对话框中，将表达式改为值，单击对话框中的确定按钮。1-13.在主菜单中点击草图，选择现有平面，点击确定， ，如图 1-2 所示。1-2江西工贸高级技工学校毕业论文（设计）专用纸21.2 创建长方形1.在绘图区绘制一个长方形，如图 1-3 所示.1-33.绘制完长方形后，单击左上角完成草图命令 。1.3 拉伸长方
14、形1.单击拉伸命令 。2.在出现的对话框中点击选择曲线 ，选择长方形。3.在选择矢量中选择 。4.拉伸起始位置为 0，结束位置 60，单击确定，如图 1-4 所示。1-4江西工贸高级技工学校毕业论文（设计）专用纸31-4 倒圆角1单击边倒圆命令 。2选择平行于 Z 轴 4 条棱角，倒 20 的圆角。如图 1-5 所示。1-51.5 创建曲线1.在工具栏中单击草图 命令。2.选择 YZ 平面，点击艺术样条 图标，绘制如图 1-6 所示曲线。江西工贸高级技工学校毕业论文（设计）专用纸41-63.点击艺术样条对话框中的确定的命令，完成 YZ 平面的曲线绘制。4.继续在工具栏中点击草图命令，选择 XZ
15、 平面，绘制弧线，完成草绘，如图 1-7 所示。1-71.6 扫琼1.在工具栏中单击扫琼 图标。2. 在扫琼对话框中单击截面下的选择曲线，选择 XZ 平面所绘制的曲线，再单击引导线下面的选择曲线，选择 YZ 平面所绘制的曲线，然后点击对话框中的确定，完成扫琼，如图1-8 所示。江西工贸高级技工学校毕业论文（设计）专用纸51-81.7 修剪体1.单击工具栏中的修剪体命令 。2.在修剪体对话框中点击选择体，选择长方体。再点击对话框中的选择面或平面，选择扫琼的那个曲面，点击确定，如图 1-9 所示，完成修剪。1-9 1.8 边倒圆1.选择扫琼后的曲面以及长方形的线框，XZ，YZ 平面所绘制的两条曲线
16、用 Ctrl+B 命令全部隐藏。2.点击工具栏中的边倒圆命令 ，将修剪后的曲面上表面倒 5 的圆角，完成倒圆角，江西工贸高级技工学校毕业论文（设计）专用纸6如图 1-10 所示。1-10 1.9 绘制草图1.在工具栏中单击 图标。2.在草图对话框中选择 XY 平面，绘制如图 1-11 所示正方形，点击完成草图 。1-111.10 拉伸1.单击拉伸命令 。江西工贸高级技工学校毕业论文（设计）专用纸72.在出现的对话框中点击选择曲线 ，选择两个长方形。3.在选择矢量中选择 。4.拉伸开始距离为 8，结束距离为 50。5.在布尔后面选择求差，单击选择体，选择整个实体。6.点击确定，如图 1-12 所
17、示，完成拉伸。1-121.11 拔模1.点击工具栏中的拔模命令 。2.点击在拔模对话框中脱模方向下指定矢量中选择沿 Z 正方向。3.点击在固定面下选择平面中选择拉伸后的槽的底面。4.点击在要拔模的面下的选择面，选择拉伸后两个槽的八个侧面。5.拉伸角度为 5 度。6.点击确定，如图 1-13 所示，完成拔模。江西工贸高级技工学校毕业论文（设计）专用纸81-13 1.12 倒圆角1.点击工具栏中的边倒圆命令 。2.倒边长为 40 的长方体里面的八个角为 5 的圆角，点击应用。3.倒边长为 30 的长方体里面的八个角为 4 的圆角，点击应用。4.倒两个长方体最边缘的棱角为 2 的圆角，点击确定，如图
18、 1-14 所示。1-14113 抽壳1.点击工具栏中的抽壳命令 。2.在抽壳对话框中，类型下面选择移除面，然后抽壳，再点击要冲裁的面下的选择面，选择下表面，厚度为 1.5。江西工贸高级技工学校毕业论文（设计）专用纸93.点击确定，完成抽壳，如图 1-15 所示。1-151.14 绘制草图1.点击工具栏中的草图命令 。2.在草图对话框中选择 XY 平面，绘制如图 1-16 所示长方形，椭圆及圆，点击完成草图命令 。1-16江西工贸高级技工学校毕业论文（设计）专用纸101.15 拉伸1.点击工具栏中的拉伸命令 。2.选择草绘完后的长方形，椭圆，圆沿 Z 轴正方各自向拉伸，布尔运算选择求差，完成拉
19、伸，如图 1-17 所示。1-171.16 正列1.点击工具栏中的插入关联复制实体特征矩形正列命令，选择左边的矩形，进行正列，点击确定，如图 1-18 所示。1-182.正列椭圆，点击确定，如图 1-19 所示。江西工贸高级技工学校毕业论文（设计）专用纸111-19 3完成正列，电话机的外壳如图 1-20 所示。1-20 江西工贸高级技工学校毕业论文（设计）专用纸12第二章电话机的分模2.1 模具设计准备过程1.单击工具栏中的开始命令 ，然后点击所有应用注塑模导向，调出模具设计所需的所有指令。2.2 初始化项目1点击模具设计工具栏中的初始化项目命令 。2.在初始化项目对话框中选择体选择电话机，
20、点击确定，如图 2-1 所示。2-12.3 设置收缩率1.单击模具设计工具栏中的收缩率命令 。2.在收缩率对话框中输入比例因子为 1.005，点击确定如图 2-2 所示完成收缩率设置。江西工贸高级技工学校毕业论文（设计）专用纸132-22.4 设定坐标系1.单击模具设计工具栏中的模具 CSYS 命令 。2.在模具 CSYS 对话框中选择产品体中心，锁定 Z 位置，点击确定，如图 2-3，完成坐标系设定。2-32.5 工件设定1. 单击模具设计工具栏中的工件命令 。2. 直接点击确定工件对话框，完成工件设定，如图 2-4 所示。2-4江西工贸高级技工学校毕业论文（设计）专用纸142.6 型腔布局
21、1.单击工具栏中的型腔布局命令 。2.在型腔布局对话框中，布局类型选择矩形，指定矢量选择沿 X 正方向，型腔数 2，缝隙 0，然后点击开始布局，自动对准中心，最后关闭型腔布局对话框，完成型腔布局，如图2-5 所示。2-52.7 分型1.单击工具栏中的分型命令 。2.7.1 实体修补1.在单击分型之后出现的分型管理器中单击创建/删除曲面补片命令 。2.自动孔修补对话框中环搜索方法选择自动，显示环类型选择分型边，然后点击自动修补，点击确定，完成修补，如图 2-6 所示。江西工贸高级技工学校毕业论文（设计）专用纸152-6 2.7.2 编辑分型线1.单击分型管理器中的编辑分型线命令 。2.点击分型线
22、中的自动搜索分型线，在接下来出现的对话框中点击选择体，点击应用，确定，再点击确定，完成分型线的设计，如图 2-7 所示。2-72.7.3 创建分型面1.单击分型管理器对话框中的创建/编辑分型面命令 。2.点击对话框中的创建分型面，在曲面类型中选择有界平面，点击确定，完成曲面分型，如图 2-8 所示。江西工贸高级技工学校毕业论文（设计）专用纸162-82.7.4 设计分型区域1.单击分型管理器中的设计区域命令 。2.在区域计算选项中选择保持现有的，点击确定。3.在塑模部件验证对话框中选择区域，为了区分型芯和型腔，可以在设置区域颜色中设置不同的颜色，在指派为下面选择型腔区域，然后点击应用，关闭塑模
23、部件对话框。如图2-9 所示。2-92.7.5 抽取区域和分型线1.在分型管理器对话框中点击抽取区域和分型线命令 .2.在定义区域对话框中点击 Cavity region，选择型腔中未选到的面，使得型腔面和型芯面之和等于区域面总和（其中型腔面 70 个，型芯面 110 个） 。3.在定义区域对话框中的设置下面将创建区域和创建分型线全部打勾，点击应用。4点击定义区域对话框中的 Core region，将设置下面的创建区域和创建分型线全部江西工贸高级技工学校毕业论文（设计）专用纸17打勾，点击确定，关闭定义区域对话框，完成抽取区域和分型线，如图 2-10 所示。2-102.7.6 创建型腔和型芯1
24、.点击分形管理器对话框中的创建型腔和型芯命令 。2.在定义型腔和型芯对话框中点击 Cavity region，将设置下面的检查几何体和检查重叠全部打勾，点击应用，再点击确定，完成型腔的创建，如图 2-11 所示。2-11江西工贸高级技工学校毕业论文（设计）专用纸183继续点击定义型腔和型芯对话框中的 Core region，将设置下面的检查几何体和检查重叠全部打勾，点击应用，再点击确定，完成型芯的创建，如图 2-12 所示。2-122.7.7 文件保存1.加工时我们采用的是 Mastercam8.0 进行电话机的型芯和型腔加工，所以保存时要保存为 Mastercam8.0 默认格式，即 IGE
25、S 格式。2.先将文件全部保存，点击文件全部保存即可。然后点击窗口，将电话机的型芯和型腔分别调出来，点击开始导出IGES，存到自己盘中，即完成电话机的型芯和型腔的保存。江西工贸高级技工学校毕业论文（设计）专用纸19第三章电话机模具的数控加工工艺分析3.1 图形分析图3-1 电话机型芯与型腔先要对加工方案进行整体规划，依次采用什么样的加工步骤才能更高效地加工出整个型腔。如图 3-1 所示为电话机的型芯与型腔零件体积块零件。对于凸模的数控加工，其结构相对凹模简单，所以加工也比较简单。因此在加工中以粗加工为主，然后再进行精加工。电话机凹模相对复杂， ，不仅有复杂的台阶面和角，还有宽度较小的槽，加工时
26、应单独加工。凹模加工还是主要以粗加工为主，分型面等精加工到位。3.2 加工工艺分析1.通过分析电话机零件的结构特点，采用如下的工艺方案：（1）电话机凸模的工艺方案本次加工使用由线切割割制而成的规则长方体，预留壁余量为 2mm。电话机凸模顶部为凸面，因此采用 12R1 平头铣刀和 10R0.5 球刀分别进行曲面的粗加工和半精加工，即快速切除大量材料又为精加工做好准备。粗加工和半精加工所留余量分别为 0.8mm 和 0.3mm。采用 8 的球刀进行曲面外形轮廓精铣削操作，将第一步留下的零件周边 0.3mm 余量去除，保证电话机零件周边尺寸精度和表面粗糙度.（2）电话机凹模的加工工艺方案凹模的粗加工
27、用 12 的平头刀，快速去除材料，预留加工余量为 0.5mm，加工方法江西工贸高级技工学校毕业论文（设计）专用纸20为粗加工。采用 8 的球头刀半精加工，去除材料，预留加工余量五 0.1mm，保证加工尺寸，采用重新粗加工的方法加工。采用 5 的球头刀将分型面中的曲面部分光刀，加工余量为 0，采用精加工的加工方法。对于零件的圆角部位，为了保证表面加工质量，采用 3 球铣刀进行曲面环绕等距精加工。曲面环绕等距精加工的时间较长，如果加工该零件有时间要求，可以考虑使用其他方加工法代替；3.3 加工工艺卡表 3-1 凸模加工工序卡序号 加工内容 工艺类型 使用刀具 主轴转速/Rmin-1 进给速度/mm
28、min-11 平头刀开粗 体积块加工 12R1 平头铣刀 1500 15002 球头刀半精加工 轮廓加工 10R05 球头铣刀 1800 20003 球头刀精加工 轮廓加工 8 球头刀 2000 2500表 3-2 凹模加工工序卡序号 加工内容 工艺类型 使用刀具 主轴转速/Rmin-1进给速度/mmmin-11 平头刀刀开粗 粗加工 12R1 平头铣刀 1500 15002 球头刀半精加工 半精加工 8R05 球头铣刀 1800 18003 球头刀精加工 精加工 5R05 球头铣刀 2000 20004 球头刀清残角 精加工 3R05 球头铣刀 2200 2200江西工贸高级技工学校毕业论文（设计）专用纸21第四章 电话机的数控模拟加工4.1 电话机凸模的模拟加工4.1.1 调取型芯档案1.启动 Mastercam8.0。点击主功能表中的档案取档，将保存好的电话机型芯调到绘图区域，即完成型芯的取档。4.1.2 边界设定1.点击主功能表中的刀具路径工作设定，在工作设定对话框中，点击使用边界盒，选择型芯的四边和上表面，然后点击对话框中的确定，如图 4-1 所示，完成边界的设定。4-1
