零件的三维建模及自动编程

第三章零件实体特征建模

3.1 建模软件UG的介绍
UG是集CAD/CAE/CAM于一体的三位参数化软件，是当今世界最先进的计算机辅助设计、分析和制造软件，广泛应用与航空、航天、汽车、造船、通用机械和电子等工业领域。
UG软件不仅具有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配和生产工程图等设计功能；而且，在设计过程中可进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟，提高设计的可靠性；同时，可用建立的三维模型直接生成数控代码，用于产品的加工，其后处理程序支持多种类型数控机床。
UG是计算机辅助设计与辅助制造工具软件,其造型方法分为三大类:一类为线架、二类为曲面、三类为实体,对于结构件的建模主要是通过实体造型来实现的,在实体生成和操作中,每一步操作都是建立一个“特征”特征的类型在目录树上显示,采用实体造型时必须现在基准面上建立草图,再对草图进行拉伸.旋转.放样等特征造型操作。基本操作就是“拉伸”和“布尔运算”。在UG软件中特征实体基本造型包括：拉伸体、回转体、扫掠向导等。并通过UG中三维实体转换二UG维视图的功能生成二维图形，并生成图纸。
UG NX加工基础模块提供联接UG所有加工模块的基础框架，它为UG NX所有加工模块提供一个相同的、界面友好的图形化窗口环境，用户可以在图形方式下观测刀具沿轨迹运动的情况并可对其进行图形化修改：如对刀具轨迹进行延伸、缩短或修改等。该模块同时提供通用的点位加工编程功能，可用于钻孔、攻丝和镗孔等加工编程。该模块交互界面可按用户需求进行灵活的用户化修改和剪裁，并可定义标准化刀具库、加工工艺参数样板库使初加工、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。UG软件所有模块都可在实体模型上直接生成加工程序，并保持与实体模型全相关。
NX 允许制造商以数字化的方式仿真、确认和优化产品及其开发过程。通过在开发周期中较早地运用数字化仿真性能，制造商可以改善产品质量，同时减少或消除对于物理样机的昂贵耗时的设计、构建，以及对变更周期的依赖。
3.2分析零件

如图3-1工程图

通过对图纸分析可知：
1、对于该零件的实体建模主要采用的是拉伸体、钻孔、布尔运算、过渡、边倒圆等主要操作。
（1）拉伸体：是将一个轮廓曲线(草图)根据指定的方式做拉伸操作用以增加材料的特征。通过拉伸把基本的实体模块建立出来。
（3)边圆角：是指对实体的若干条边进行光滑过渡。通过此命令把实体的各条边按工程要求作过渡处理。
(4)求和：将两个或更多实体的体积合并为单个体。
(5) 求差：从一个实体的体积中减去另一个的，留下一个空体。
（6）孔：通过沉头孔、埋头孔和螺纹孔选项向部件或装配中的一个或多个实体添加孔。
2、为了保证加工精度和表面质量，分析采用一次定位装夹加工完成，按照“基面先行、粗精分开、先粗后精、先面后孔”的原则依次划分工序加工。

3.3 零件的实体三维造型
使用UG软件绘制的零件的实体三维造型，如图3-2所示。

图3-2零件实体图

第四章零件的数控仿真加工

4.1数控仿真过程
为充分利用图像编程技术，将用软件已建立好的模型直接导入数控加工模块，实现零件的CAD/CAM一体化，使零件的信息流直接从CAD流入CAM，实现零件的现代化加工。
图像编程即根据计算机图形显示器上显示的零件设计三维模型，在图像编程软件系统的支持下自动生成零件数控加工程序的编程过程。其具体过程是：采用有人机交互功能的图形显示器，把被加工零件的图形显示在图形显示器上，在相应编程软件的支持下，编程者只需输入必要的工艺参数，用光标指点被加工部位，编程软件系统就自动计算刀具加工路径，模拟加工状态，并显示路径及刀具形状，以便检查走刀轨迹。用CAD/CAM系统产生数控加工（NC）程序步骤如下：

对于大多数由直线、圆弧、离散点所组成的二维轮廓而言，其刀位轨迹计算、编程较为简单，应用范围有一定的限制。而绝大多数需要进行数控加工的零件为空间曲面，尤其是以航空零件居多，且形状复杂，需用两轴以上的机床联动方可实现，所以多坐标数控加工是数控应用的基础和关键。
4.3.1工件的加工先后顺序
根据零件的形状尺寸和工艺设计原则，分别对各个工序进行了详细的流程设
计。

工序2
以长方体为毛坯，用数控铣床对毛坯进行粗加工。
工序4
以上面及侧面为基准，用D40R2的立铣刀铣削上平面。
工序6
用Φ15mm的铣刀铣削腔体。
工序8
用B10球头刀铣削弯管。
工序10
精铣分流道，使其达到表面粗糙度的要求。
工序12
用Φ19.8的钻头钻四个角的孔。
工序14
精绞四个Φ20孔。
工序16
检测。用卡尺和卡板检测尺寸和半径。
4.3.2设置加工环境
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
```
4-1进入加工环境
```

4.4 创建面的加工工序
4.4.1 定义新的加工坐标系、安全平面和工件
（1）单击【几何视图】图标，操作导航器显示几何视图。
（2）单击【创建几何体】图标，弹出相应的对话框，如图4-4设置，【确定】后弹出“MCS”对话框，如图4-4所示。

图4-4“MCS”对话框

第五章后处理及代码输出

5.1 后处理工序
（1）不同的机床的控制系统是不同的，所使用的NC程序代码和模式也是不同的。因此操作中的数据必须经过处理转换特定机床控制系统能够接受的特定模式的NC程序。
（2）而Unigraphics NX提供了图形后处理模块GPM和UGPOST两种后处理方式。而我所选用的是后者，因为后者比较简单实用。因此通过UG所提供的后置处理来完成加工所需要的NC代码。单击看到菜单里可以选择你所需要的机床，在选择你所要存放NC文件的文件夹，输入NC文件名，单击应用即可。这里选择已经编辑设置好的【MILL-3- AXIS系统】后处理文件，指定存放位置，确认输出，生成G代码，至此，加工完成，如图5-1所示。