复杂曲面UG建模加工指导书.docx
- 文档编号:4797329
- 上传时间:2023-05-07
- 格式:DOCX
- 页数:66
- 大小:780.47KB
复杂曲面UG建模加工指导书.docx
《复杂曲面UG建模加工指导书.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《复杂曲面UG建模加工指导书.docx(66页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
复杂曲面UG建模加工指导书
《复杂曲面ug建模与加工》
实验指导书
适用专业:
机械设计制造及其自动化
课程代码:
编写单位:
编写人:
系部主任:
分管院长:
实验一型腔铣加工创建
一、实验目标
通过本项目后,掌握UG加工模块CavityMill(型腔铣)加工操作,完成工件的粗加工,并合理定义各加工参数。
1、熟悉加工前的准备工作
2、掌握MCS(加工坐标系)的创建
3、掌握加工几何体、刀具组、加工方法组的创建
4、掌握型腔铣加工参数的定义
5、掌握型腔铣加工特点
6、掌握刀具路径模拟及后处理
二、工作任务
1、选择加工模版
2、创建MCS(加工坐标系)
3、创建加工几何体(加工零件几何体及毛坯几何体)
4、创建刀具组(刀具类型及参数定义)
5、创建加工方法组(加工余量定义)
6、创建型腔铣加工操作
1、了解加工操作导航器
8、模拟刀具路径
9、对刀具路径进行后处理
三、相关实践知识
本项目通过具体实例,由浅至深逐步讲解UGCAM的应用。
在项目开展前,要求学生已掌握以下课程的相关内容:
✧UGCAD建模
✧数控铣加工工艺
✧数控编程
✧数控铣床的操作
✧刀具、材料的相关知识
四、实验步骤
(一)建立工件实体模型
1、新建UG文件
新建UG文件,保存为DemoCAM.prt,单位为毫米。
2、工件建模
在UG建模模块中完成图1-1-1所示工件实体建模。
建模步骤如下:
1)在第21层建立草图,如图1-1-2所示,草图位于XC-YC平面。
再把第1层作为工作层拉伸草图截面,拉伸距离140。
图1-1-2草图示意
修剪工具面
2)在第22层建立右视图草图并拉伸,利用右侧斜面上的边建立修剪工具平面完成实体的修剪。
如图1-1-3所示。
图1-1-3修剪示意
3)在第41层建立20×105的矩形曲线,把第1层设置为工作层,拉伸曲线建立实体,并作布尔减操作,形成如图1-1-4所示型腔。
4)如图1-1-4所示,对前侧圆弧边在弧面上偏置距离46,利用偏置线分割曲面。
然后对分割的小曲面拔模25°。
型腔
图1-1-4型腔与偏置曲线示意
5)对型腔四侧壁进行15°和5°的拔模(如图纸尺寸)。
6)完成SR14球体创建并布尔减操作。
1)利用“腔体”命令在曲面上完成深度4的型腔建立。
尺寸如图纸所示。
8)完成实体倒圆角,结束建模。
完成的实体模型如图1-1-5所示。
注意:
两处型腔的底部,不必将R2圆角倒出。
腔底圆角不必倒出
图1-1-5工件实体模型
3、创建毛坯
做出154×140×46的立方体作为毛坯。
或者将工件底面拉伸高度46得到立方体作为毛坯。
将建立的毛坯隐藏备用。
(二)UG加工模块应用
1、进入加工
点击主菜单起始→加工即由建模模块进入加工模块,如图1-1-6所示。
图1-1-6加工模块的进入
2、选择加工模板
如图1-1-1所示,选择“CAM会话配置”中“cam_general(通用加工配置文件)”,选择“CAM设置”中“mill_contour(轮廓铣加工模板)”,点击“初始化”,进入UG加工环境。
图1-1-1加工模板的选择
3、了解UG加工环境
如图1-1-8所示,UG的加工环境包括“加工创建”、“加工操作”、“加工对象”及“操作导航器”四个工具条。
所产生的每个加工操作,在右侧操作导航器中有显示,如图1-1-9所示。
图1-1-8UGCAM工具条
✧“加工创建”工具条:
创建各类加工对象:
程序、刀具、加工几何体、加工方法、加工操作。
✧“加工操作”工具条:
用于刀具路径的生成、回放、后处理、模拟和输出等。
✧“加工对象”工具条:
用于对程序、刀具、几何和方法等各加工对象进行编辑、删除、复制等。
✧“操作导航器”工具条:
用于控制操作导航中的四种显示内容(程序、刀具、几何体、加工方法)。
图1-1-9加工操作导航器
操作导航工具(OperationNavigator)是各加工模块的入口位置,是用户进行交互编程操作的图形界面。
它以树形结构显示程序、加工方法、几何对象、刀具等对象以及它们的从属关系。
“+”、“-”可展开或折叠各节点包含的对象。
(三)UGCAM前的准备工作
1、建立MCS(加工坐标系)
此时默认的MCS(加工坐标系XM-YM-ZM),与绝对坐标系(XC-YC-ZC)是重合,如图1-1-10所示。
图1-1-10MCS与WCS
注意:
因为建模时不考虑加工坐标系的位置,所以绝对坐标系的位置不一定在此处,所以必须首先建立加工该工件的MCS。
选择“加工创建”工具条中“创建几何体”命令
,出现对话框如图1-1-11所示。
图1-1-11“创建几何体”对话框
第一项为MCS创建,在名称栏内输入“MCS001”,父本组按默认(GEOMETRY)。
点击确认进入MCS对话框,如图1-1-12所示。
图1-1-12“创建MCS”对话框
通过动态坐标系将MCS调整到工件左上角,如图1-1-13所示。
图1-1-13MCS位置的确定
此时XM、YM、ZM的方向与机床的坐标系方向一致。
点击“确定”退出。
注意:
建议将WCS亦变换为与MCS相同的位置与方向。
WCS(工作坐标系)与MCS(加工坐标系)变换后如图1-1-14所示。
图1-1-14WCS与MCS的方位显示
2、创建加工几何体
继续选择“加工生成”工具条中“创建几何体”命令,选择子类型中的第二项“MILL_GEOM”铣加工几何体。
在父级组中选择前一步骤所建立的“MCS001”,名称定义为“MILL_GEOM001”。
如图1-1-15所示。
图1-1-15铣加工几何体创建
点击“确定”进入“创建加工几何体(MILL_GEOM)”对话框,如图1-1-16所示。
部件几何体
毛坯几何体
检查几何体
图1-1-16“创建加工几何体”对话框
部件
选择先前建模的工件。
毛坯
选择被隐藏的154×140×46的立方体。
注意:
“毛坯”的英文为Blank,UG中文版错误翻译为“隐藏”。
3、创建刀具组
选择“加工生成”工具条中“创建刀具组”命令
,出现对话框如图1-1-11所示。
图1-1-11创建刀具对话框
刀具名称命名为“MILL_D20R4”,确定后进入刀具参数设置对话框,如图1-1-18所示。
图1-1-18刀具参数设置对话框
刀具直径设置为“20”,刀具下半径设置为“4”。
这是一把圆鼻刀(或称为牛鼻刀),适用于开粗。
同样方法设置如下表1-1所示参数刀具。
表1-1-1刀具类型与参数
刀具名称
刀具类型
刀具参数
刀具直径D
下半径R
锥角
MILL_D12R2
圆鼻刀
12
2
0
MILL_D20R4
圆鼻刀
20
4
0
MILL_D12R6
球刀
12
6
0
MILL_D16R2
圆鼻刀
16
2
0
MILL_D10R5
球刀
10
5
0
MILL_D4R2
球刀
4
2
0
MILL_D10R1
圆鼻刀
10
1
0
4、加工方法组创建
选择“操作导航器”工具条中“加工方法视图”命令
,出现对话框如图1-1-19所示。
图1-1-19“加工方法视图”对话框
此时右侧操作导航器中,显示方式按加工方法显示,如图1-1-20所示。
图1-1-20“加工方法视图”显示
鼠标置于“MILL_ROUGH”(粗加工)上,点右键选择“编辑”,或者双击鼠标左键,出现图1-1-21所示对话框。
将“部件余量”的值设为“0.35”(粗加工过程余量)。
图1-1-21“部件余量”设置对话框
同样方法将“MILL_SEMI_FINISH”(半精加工)“部件余量”的值设为“0.1”。
将“MILL_FINISH”(精加工)“部件余量”的值设为“0”。
点击“确定”后退出。
(四)建立型腔铣加工
在实践操作中,利用型腔铣加工操作完成工件整体粗加工,定义的各项内容如表1-1-2所示。
表1-1-2加工程序一:
工件整体粗加工
程序名
CAVITY_MILL01
定义项
参数
作用
程序组
NC_PROGRAM
指定程序归属组
使用几何体
MILL_GEOM001
指定MCS、加工部件、毛坯
使用刀具
MILL_D20R4
指定直径20底半径R4圆鼻刀
使用方法
MILL_ROUGH
指定加工过程保留余量
加
工
操
作
修剪边界
部件底面
约束加工范围
切削方式
“跟随周边”
确定刀具走刀方式
切削步距
刀具直径的65%
确定刀具切削横跨距离
切削层
每一刀深度0.6
确定层加工量
切削
部件余量0.35
确定加工过程余量
进给率
转速S=2200rpm
确定刀轴转速
进刀速度F=400
第一刀速度F=400
步进速度F=600
切削速度F=800
横越速度F=1500
退刀速度F=1500
定义加工中各过程速度
(数值仅作参考,具体加工根据机床功率、部件材料、刀具类型及加工材料来指定。
)
其他按默认值
1、进入CavityMill(型腔铣)加工
选择“加工生成”工具条中“创建加工操作”命令
,出现对话框如图1-1-22所示,在类型中选择“mill_contour”。
子类型中选择“CavityMill”
。
图1-1-22“创建加工操作”对话框
“程序”选项里按默认;“使用几何体”选择“MILL_GEOM001”;“使用刀具”选择“MILL_D20R4”;“使用方法”选择“MILL_ROUGH”;名称命名为“CAVITY_MILL01”。
点击“确定”,进入型腔铣加工对话框。
CAVITY_MILL(型腔铣)的对话框如图1-1-23所示,加工参数定义如下:
1)创建刀具
在主菜单选择中组→刀具→显示。
在“使用刀具”选择“MILL_D20R4”,则可以显示当前刀具为直径20底角R4的圆鼻刀。
注意:
刀具轴方向与WCS的ZC轴方向是一致的。
2)定义加工部件与毛坯
在“使用几何体”选择“MILL_GEOM001”,则部件与毛坯已经由“MILL_GEOM001”作了定义。
通过点击“部件”
及“毛坯”
可以显示部件与毛坯,并观察是否正确。
部件、毛坯、检查
几何体
路径显示方式
刀具轨迹的生成、回放、确认、列表
参数定义
使用方法
使用几何体
使用刀具
图1-1-23CavityMill对话框
3)定义切削方式
刀具在切削时的走刀方式有很多种,选择主界面“切削方式”中“跟随周边”
走刀方式。
4)定义步距
设置“步进”方式为“刀具直径”,百分比“65”,即步进为当前刀具直径的65%。
5)定义每层切削量(即层高)
选择主界面中“切削层”,出现对话框如图1-1-24所示。
确定最低面深度
图1-1-24“切削层”设置对话框
系统已经以
“自动”方式划分了4个加工范围;首先将“每一刀的全局深度”设置为“0.6”,然后点击
“向下”确保范围4为当前“修改范围”(颜色为土黄色),点击
“删除当前范围”,将范围4删除。
即深度38-46的加工层被去除,确定了加工到的最低面是38深度。
加工范围的划分结果如图1-1-25所示,确定退出。
最低面38深度
图1-1-25加工范围的划分结果
6)确定加工余量
打开主界面“切削”对话框,因为“使用方法”选择“MILL_ROUGH”,则部件余量已经设置完成,可以在“毛坯”选项中看出,如图1-1-26所示。
图1-1-26部件余量设置
1)定义主轴转速S及切削速度F
选择主界面“进给率”,出现对话框如图1-1-21所示。
切削
图1-1-21进给率对话框图1-1-28进给对话框
将主轴速度定义为2200,回车确定后“表面速度”与“每齿进给”的数值会相应的变化。
选择“进给”,对话框如图1-1-28,按照图示数值设置刀具加工过程中给状态的速度。
注意:
“剪切”项是英文“Cut”的误翻译,应该为“切削”。
注意:
此处的主轴速度S、进给速度F值的设置应该根据机床的实际功率、加工工件的材料、刀具类型与材料等因素来确定,这需要有一定的机床实际操作经验。
注意:
最好是参考刀具样本的值设置“每齿进给”的数值,对应的F值会自动更新。
8)其它选项的设置均按默认。
9)生成加工。
选择主界面中“生成”命令
,UGCAM则针对上述设置生成型腔铣加工的原程序。
生成程序的时间长短,跟计算机的配置相关。
刀具路径的显示参数设置如图1-1-29所示。
图1-1-29显示参数设置
将“显示后暂停”与“显示前刷新”选项前的“√”去掉,可以加快刀轨生成速度。
生成的刀具轨迹中抬刀及快速转移过程较多,可以进一步约束切削区域。
选择主界面中“修剪”命令
,出现对话框如图1-1-30所示。
图1-1-30“修剪边界”对话框
修剪侧定义为“外部”,模式为“面”,其它按默认,选择工件的最底面,确定后底面显示为黄色的“修剪边界”。
选择主界面中“生成”命令,生成的刀具轨迹如图1-1-31所示。
图1-1-31裁剪后的刀具轨迹
(五)刀具轨迹动态模拟
生成程序后选择主界面中“确认”命令
,在“可视化刀轨轨迹”对话框中选择“2D动态”,选择“播放”,则进行模拟加工,加工结果如图1-1-32所示。
图1-1-32模拟加工结果
(六)刀具轨迹后处理
对生成的刀具轨迹确认无误后,可以“确定”退出型腔铣加工的对话框。
这时在右侧的“加工操作导航器”中即有名称为“CAVITY_MILL01”的加工操作。
注意:
此时加工操作前的符号为“
”。
用鼠标左键点击一下“加工操作导航器”中名称为“CAVITY_MILL01”的加工操作。
然后选择“加工操作”工具条中的“后处理”命令
,出现对话框如图1-1-33所示。
图1-1-33“UG/后处理”对话框
在“可用机床”项选择“MILL_3_AXIS”(三轴立式数控铣机床),单位选择“公制”。
确认后即可产生可由数控机床执行的加工G代码。
注意:
完成“后处理”的加工操作前的符号为“
”。
“
”表示刀具路径已经生成,并已输出成刀具位置源文件。
“
”表示刀具路径已经生成,但还没有进行后置处理输出,或刀具路径已改变,需重新进行后置处理。
“
”表示该操作从来没有生成过刀具路径,或者生成刀具路径或又编辑过参数,需重新生成刀具路径。
实验二IPW二次开粗的定义
一、实验目标
学习本项目后,掌握在型腔铣加工操作中,利用IPW(残余毛坯)完成模块一腔体工件的二次粗加工,并合理定义各加工参数。
1、掌握IPW(残余毛坯)的概念
2、掌握型腔铣二次开粗的方法
3、掌握安全平面的设置
4、掌握参考刀具的概念
5、掌握毛坯边界(BlankBoundary)的定义
6、掌握拐角余量(Corner_Rough)粗加工方法
二、工作任务
1、在型腔铣中定义IPW,完成二次开粗
2、用参考刀具法去除拐角余量
3、用毛坯边界法做局部型腔铣
4、定义非切削参数
三、相关实践知识
经过型腔铣的逐层开粗加工,毛坯的大部分余量已被去除。
对于剩余余量的再次粗加工,称为“二次开粗”。
在实践操作中,利用IPW完成残余毛坯的二次开粗,定义的各项内容如表1-2-1所示。
表1-2-1加工程序二残余毛坯的二次开粗
程序名
CAVITY_MILL02
定义项
参数
作用
程序组
NC_PROGRAM
指定程序归属组
使用几何体
MILL_GEOM001
指定MCS、加工部件、毛坯
使用刀具
MILL_D16R2
指定直径16底半径R2圆鼻刀
使用方法
MILL_ROUGH
指定加工过程余量
加
工
操
作
修剪边界
部件底面
进一步约束加工范围
切削方式
“跟随周边”
确定刀具走刀方式
切削步距
刀具直径的35%
确定刀具切削横跨距离
切削层
每一刀深度0.3
确定层加工量
进刀/退刀
传送方式:
安全平面
定义刀具在安全平面上转移
避让
ClearancePlane:
Zc=15
定义安全平面高度
切削
部件余量改为0.2
过程余量由0.35降为0.2
包容:
处理中的工件:
使用3D
确定IPW(残余毛坯)
参考刀具不需设定
未定义
进给率
转速S=2500rpm
确定刀轴转速
进刀速度F=400
第一刀速度F=400
步进速度F=600
切削速度F=800
横越速度F=1500
退刀速度F=1500
定义加工中各过程速度
(数值仅作参考,具体加工根据机床功率、部件材料、刀具类型及加工材料来指定。
)
其他按默认值
“二次开粗”的方法也是采用型腔铣,因此操作步骤可以参考模块一。
四、实验步骤
1、“安全平面”的设置步骤
在型腔铣刀具路径显示中,蓝色线为转移过程,即刀具由当前层加工完成后转移到下一层的路径。
“二次开粗”中为安全起见,定义这个转移过程在适当的高度会十分安全。
首先在型腔铣主界面的“进刀/退刀”中设置传送方式为安全平面。
如图1-2-1所示。
图1-2-1传送方式设置
然后在“避让”中设置安全平面的具体位置。
选择“避让”,弹出对话框如图1-2-2所示,选择“ClearancePlane”→指定→平面子功能,出现对话框如图1-2-3所示。
定义ZC值为15。
图1-2-2“避让”对话框
图1-2-3平面子功能对话框
注意:
安全平面是以WCS坐标系来确定位置。
注意:
如果没有定义安全平面,则使用一个默认的安全平面。
对于平面铣,默认安全平面为部件几何体与毛坯几何体、检查几何体之中较高的平面加上两倍的垂直安全距离;对于型腔铣,默认安全平面为默认的最高切削层(即部件几何体与毛坯几何体之中较高的平面加上毛坯距离值。
)、检查几何体与用户定义的最高切削层之中最高的平面加上两倍的垂直距离。
2、多个加工操作的模拟切削
型腔铣“二次开粗”加工完成后,可以与前一步型腔铣共同完成模拟切削。
在操作导航器中选择“CAVITY_MILL01”加工操作,然后按住键盘的“Ctrl”键再选择“CAVITY_MILL02”,此时选中了两个加工操作,点击“加工操作”工具条
“确认刀轨”,2D模拟加工的结果如图1-2-4所示。
图1-2-42D模拟加工结果
实验三平面铣创建
一、实验目标
学习本项目后,掌握UG加工模块平面铣(mill_planar)加工操作,完成工件平面部分的半精加工,并合理定义各加工参数。
1、掌握平面铣加工参数的定义
2、掌握平面铣加工的特点
3、掌握切削方式的定义
4、掌握切削步距的定义
5、掌握非切削参数的定义
6、掌握刀具路径的显示的定义
1、掌握自动进刀/退刀方式的定义
二、工作任务
1、创建平面铣加工操作
2、定义走刀方式
3、定义切削步距
4、定义非切削参数
5、定义刀具路径显示方式
6、定义自动进刀/退刀方式
三、相关实践知识
在实践操作中,利用平面铣加工完成平面的半精加工,定义的各项内容如表1-3-1所示。
表1-3-1加工程序三:
平面的半精加工
程序名
FACE_MILLING01
定义项
参数
作用
程序组
NC_PROGRAM
指定程序归属组
使用几何体
MILL_GEOM001
指定MCS、加工部件、毛坯
使用刀具
MILL_D16R2
指定直径16底半径R2圆鼻刀
使用方法
MILL_SEMI_FINISH
指定加工过程余量
加
工
操
作
面
三处平面
指定加工范围
切削方式
“跟随周边”
确定刀具走刀方式
切削步距
刀具直径的50%
确定刀具切削横跨距离
毛坯距离
数值0.4
指定部件表面假想余量
每一刀深度
数值0.25
确定层加工量
最终底面余量
数值0.1
指定加工过程保留余量
进给率
转速S=2500rpm
确定刀轴转速
进刀速度F=400
第一刀速度F=400
步进速度F=600
切削速度F=800
横越速度F=1500
退刀速度F=1500
定义加工中各过程速度
(数值仅作参考,具体加工根据机床功率、部件材料、刀具类型及加工材料来指定。
)
其他按默认值
三、实验步骤
1、进入平面铣加工
选择“加工生成”工具条中“创建加工操作”命令
,出现对话框如图1-3-1所示,在“类型”中选择“mill_planar”。
在子类型中选择第二项FACE_MILLING(面铣削)命令
。
图1-3-1“创建加工操作”对话框
“程序”选项按默认;“使用几何体”选择“MILL_GEOM001”;“使用刀具”选择“MILL_D16R2”;“使用方法”选择“MILL_SEMI_FINISH”;名称命名为“FACE_MILLING01”。
确认后进入建立平面铣加工对话框。
如图1-3-2所示。
图1-3-2平面铣加工对话框
2、平面铣加工参数的定义
平面铣加工参数的定义有很多项与型腔铣加工相同,但在本质上有着较大的区别。
首先,切削范围除了部件决定外,可以通过
选择特定的加工表面。
如图1-3-3所示,选择图所示的这三个待加工平面。
待加工平面
图1-3-3待加工平面的选取
其次,切削深度的定义是通过“毛坯距离”来完成,即假想待加工平面上有指定数值的毛坯待加工。
因为三个待加工平面上方的余量在0.35左右,可以输入数值“0.4”。
“每一刀深度”与“最终底面余量”分别设置为“0.25”与“0.1”,则刀具分2层就可完成加工,加工结束后,表面余量为0.1。
加工轨迹如图1-3-4所示。
图1-3-4加工轨迹平面铣
实验四等高轮廓铣创建
一、实验目标
学习本项目后,掌握UG软件加工模块ZLEVEL_PROFILE_STEEP(陡峭壁等高轮廓铣)加工操作,完成工件型腔陡峭壁的半精加工,并合理定义各加工参数。
1、掌握陡峭角度的概念
2、掌握切削区域的定义
3、掌握“移除边缘跟踪”的概念
二、工作任务
1、创建等高轮廓铣加工操作
2、定义切削区域
3、定义“移除边缘跟踪”切削项
三、相关实践知识
在实践操作中,利用等高轮廓铣加工完成陡峭壁的半精加工,定义的各项内容如表1-4-1所示。
表1-4-1加工程序四:
陡峭壁的半精加工
程序名
ZLEVEL_PROFILE_STEEP01
定义项
参数
作用
程序组
NC_PROGRAM
指定程序归属组
使用几何体
MILL_GEOM001
指定MCS、加工部件、毛坯
使用刀具
MILL_D12R2
指定直径12底半径R2圆鼻刀
使用方法
MILL_SEMI_FINISH
指定加工过程余量
加
工
操
作
切削区域
两处型腔侧壁
约束加工范围
陡角
65°
区分陡峭壁与非陡峭壁
合并距离
数值3
指定不连续刀具路径最小值
最小切削长度
数值1
指定输入的最小段长度值
每一刀的深度
数值0.2
确定层加工量
切削顺序
深度优先
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 复杂 曲面 UG 建模 加工 指导书