基于NX的閥座的加工工藝及仿真

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I基于 NX 的閥座的加工工藝及仿真摘要：目前，世界制造業(yè)在不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)當(dāng)前快速發(fā)展的需要，而隨著計(jì)算機(jī)的廣泛推廣與使用，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造應(yīng)運(yùn)而生，我們稱其為 CAD/CAM。直到本世紀(jì)最初十幾年，CAD/CAM 也已經(jīng)發(fā)展的比較成熟，它對(duì)于制造業(yè)的推進(jìn)起著越來(lái)越重要的作用，其中，NX、PRO/E、 MASTERCAM 等軟件都屬于比較成熟的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件。NX 是當(dāng)今世界上比較先進(jìn)且高度集成的 CAD/CAM/CAE 高端軟件之一，是由美國(guó) UnigraphicsSolutions（簡(jiǎn)稱 UGS）公司所研發(fā)的，它廣泛應(yīng)用于機(jī)械，汽車(chē)，航空航天，家電，電子以及化工等各個(gè)行業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域。NX 提供了一個(gè)完整的 NC 編程系統(tǒng)所需的一切組件，包括三維建模、鉆孔、車(chē)削、銑削、線切割、刀具生成、刀具軌跡生成仿真、程序后處理等。而且它還提供了多種的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換格式，用來(lái)處理任何第三方 CAD 軟件所生成的數(shù)據(jù)。NX軟件的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，大大減少了機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)中對(duì)于人力的需求，解放了勞動(dòng)力，減少了人力成本。在產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與研究中，方便了研究人員，大大提高了開(kāi)發(fā)效率，縮短開(kāi)發(fā)周期。本課題就閥座零件的加工進(jìn)行研究，閥座是一種常用的零件，本零件尺寸要求較低，孔的加工具有一定的難度。本課題采用使用軟件編程的手法，通過(guò) NX軟件的應(yīng)用，對(duì)閥座零件進(jìn)行全方位的三維建模，加工仿真，得出可以實(shí)際運(yùn)用的 G 代碼程序，具有現(xiàn)實(shí)的工程意義。關(guān)鍵詞：NX；仿真加工；計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)IIProcess and simulation of seat based on NXAbstract: Nowadays, Manufacturing industry continues to develop, and manual design and manufacture can no longer adapt to the current environment in the world.and the widely promotion and use of computer, computer aided design and manufacturing, we call it the CAD/CAM. Until today, the development of the society, have also been very mature, the development of CAD/CAM for some important manufacturing industry it is playing a more and more important role in the development, among them, NX, PRO/E, MASTERCAM software belongs to mature of computer aided design software.NX is software that is relatively advanced and highly integrated CAD/CAM/CAE one of high-end in the world today, it was developed by the UnigraphicsSolutions (UGS) , it is widely used in machinery, automobile, aerospace, electrical appliances, electronics, chemical industry and other industries in product design and manufacturing.NX not only provides all components that is a complete system of NC programming need, including 3D modeling, drilling, turning, milling, line cutting, cutting tool, cutting tool path generation algorithm for simulation and post-processing program, etc,but also it provides a variety of data conversion formats for processing data generated by any third party CAD software.The development and application of NX software greatly reduced the demand for manpower in the machinery manufacturing industry, liberated the labor force and reduced the labor cost.In the development and research of products, it is convenient for researchers,improve the development efficiency and shorten the development cycle.This subject is to research the processing of seat parts, the seat is a common part, The size requirement of this part is lower, the processing of the hole has certain difficulty. This topic adopts the method of software programming, through the application of NX software, the valve seat parts are fully 3d modeling and processing simulation, get the G code program that you can actually use.Keywords： NX，Simulation Machining，Computer Aided Design.III目 錄摘 要 ....................................................................................................................................................IABSTRACT ..........................................................................................................................................II第一章 緒論 ..........................................................................................................................................11.1 研究目的 ................................................................................................................................11.2 研究意義 ................................................................................................................................11.3 閥座零件的介紹 ....................................................................................................................21.4 本章小結(jié) ................................................................................................................................2第二章 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件介紹 ......................................................................................................32.1 NX 軟件介紹 .........................................................................................................................32.2 NX 主要功能領(lǐng)域 .................................................................................................................32.3 NX 的功能模塊 .....................................................................................................................32.4 本章小結(jié) ................................................................................................................................4第三章 基于 NX 的數(shù)控自動(dòng)編程 ......................................................................................................53.1 零件二維視圖 ........................................................................................................................53.2 零件的三維模型建模 ............................................................................................................63.2.1 外形輪廓建模 ...................................................................................................................63.2.2 內(nèi)輪廓的建模 .................................................................................................................103.2.3 孔的建模 .........................................................................................................................123.2.4 零件斜孔基準(zhǔn)體的建模 .................................................................................................173.2.5 零件毛胚的的建模 .........................................................................................................193.3 本章小結(jié) ..............................................................................................................................19第四章 加工仿真與刀具路徑的生成 ................................................................................................204.1 刀具的選擇 .........................................................................................................................204.2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) .....................................................................................................................204.3 生成刀具路徑 .....................................................................................................................214.3.1 創(chuàng)建刀具 .........................................................................................................................214.3.2 預(yù)加工部分刀軌生成 ....................................................................................................214.4 本章小結(jié) .............................................................................................................................26第五章 后置處理及程序的生成 ........................................................................................................275.1 打開(kāi)后置處理器 ..................................................................................................................27IV5.2 機(jī)床參數(shù)設(shè)置 ......................................................................................................................285.3 程序與刀具路徑 ..................................................................................................................285.4 運(yùn)用后置處理器生成程序 ..................................................................................................295.4 本章小結(jié) .............................................................................................................................30第六章 結(jié)論 ........................................................................................................................................31參考文獻(xiàn) ..............................................................................................................................................32致謝 ......................................................................................................................................................33附錄Ⅰ 上方六棱柱刀軌程序 ............................................................................................................34附錄Ⅱ銑削外圓程序 ..........................................................................................................................37附錄Ⅲ銑削內(nèi)孔程序 A......................................................................................................................38附錄Ⅳ銑削內(nèi)孔程序 B......................................................................................................................422第一章 緒論1.1 研究目的在現(xiàn)實(shí)機(jī)械制造加工中，利用 NX 軟件的特性與功能，從工件的三維建模、加工編程到仿真及加工都在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，可以有效節(jié)約成本，減少前期工作量。利用 UG 軟件的加工模塊直接生成 NC 代碼，這既解決了手工變成需耗費(fèi)大量時(shí)間，又解決了程序容易出錯(cuò)的問(wèn)題，更為便利的是，對(duì)于編程沒(méi)有太多知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)支撐的人，也可以輕而易舉的利用這款軟件進(jìn)行變成，使更多的人可以完成這個(gè)工作。通過(guò)優(yōu)化，不僅可以提升加工效率、加工質(zhì)量，也可減少加工成本以及減少人力勞動(dòng)。在這個(gè)制造業(yè)飛速發(fā)展的時(shí)代，NX 軟件各個(gè)模塊良好的結(jié)合，可以有效的進(jìn)行新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與制造，也能促進(jìn)機(jī)械行業(yè)得到更好更快的發(fā)展。1.2 研究意義在當(dāng)今世界，我國(guó)制造業(yè)與其他國(guó)家相比還有一些差距，而這些差距主要來(lái)源于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造加工仿真技術(shù)的落后，因此，我國(guó)制造業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力必須盡快解決。目前有很多高檔的 CAD/CAPP/CAM 軟件都具有頗為強(qiáng)大的設(shè)計(jì)制造以及加工仿真功能，以及生成刀具路徑和解決加工過(guò)程紅可能出現(xiàn)的問(wèn)題，可以在一個(gè)零件的設(shè)計(jì)初期就減少高額的工作量，大大的提高工作效率。根據(jù)我國(guó)機(jī)械制造技術(shù)的現(xiàn)階段發(fā)展，并結(jié)合世界機(jī)械強(qiáng)國(guó)的經(jīng)驗(yàn)，為了發(fā)展我國(guó)的機(jī)械制造技術(shù)，首先要發(fā)展我們的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，隨著制造業(yè)與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)結(jié)合的不斷融合，機(jī)械制造設(shè)備的數(shù)控化率已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造技術(shù)水平的一個(gè)重要指標(biāo)。數(shù)控技術(shù)發(fā)展的有效途徑就是虛擬制造仿真技術(shù)。通過(guò)虛擬制造仿真技術(shù)，設(shè)計(jì)人員可以模擬和評(píng)估出待處理物品的功能和可加工性問(wèn)題。企業(yè)可以利用虛擬制造仿真技術(shù)進(jìn)行合理的資源配置和生產(chǎn)安排。通過(guò)這種技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)零廢品率，減少或消除新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，新系統(tǒng)、新設(shè)備應(yīng)用的初試過(guò)程，可以降低生產(chǎn)成本，減少資源損失病增加的產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量?；诋?dāng)今這個(gè)制造業(yè)飛速發(fā)展的社會(huì)，使用電腦軟件全程進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與檢驗(yàn)以及仿真加工最終生成程序就顯得尤為重要。如果能將生成的程序直接應(yīng)用在機(jī)床上，使其進(jìn)行完美的加工制造，這將具有非常重要的意義。31.3 閥座 零件的介紹閥座（seat ring）固定在閥門(mén)構(gòu)件中，閥門(mén)關(guān)閉構(gòu)件支撐并形成密封。軟座密封采用彈性密封膠和小推桿提供氣密密封。緊密座的緊密性導(dǎo)致材料的彈性變形并將其壓縮到座椅的表面中。相應(yīng)的金屬部分泄漏路徑。材料的滲透性是流體泄漏的基礎(chǔ)。密封必須小心固定，以防止壓差泄漏和破損。軟座是粘合金屬部件的一種方式，但它們并不能完全解決問(wèn)題，因?yàn)樵跓釠_擊時(shí)，連接斷裂并失效。足夠大的壓降破壞粘合材料。目前，中國(guó)的閥門(mén)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值已經(jīng)有了 500 億，這有力的展現(xiàn)了中國(guó)閥門(mén)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)有的規(guī)模和發(fā)展?jié)撃堋５?，在?yōu)秀的工業(yè)形式背景下，也有一些可能令人擔(dān)憂的問(wèn)題，例如中國(guó)的閥門(mén)公司主要在小型家庭企業(yè)。這將會(huì)成為中國(guó)閥門(mén)產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展的一項(xiàng)重大問(wèn)題?，F(xiàn)如今，我國(guó)閥門(mén)制造商可以設(shè)計(jì)和制造各種符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的閥門(mén)，如國(guó)際ISO 標(biāo)準(zhǔn)，德國(guó) DIN 標(biāo)準(zhǔn)，美國(guó) AWWA 標(biāo)準(zhǔn)等。 隨著時(shí)代的發(fā)展，我國(guó)的閥門(mén)行業(yè)整體水平明顯提高，但其質(zhì)量還不穩(wěn)定，如跑、冒、滴、漏等現(xiàn)象常出現(xiàn)在國(guó)產(chǎn)閥門(mén)中。此外，我國(guó)的配套閥門(mén)和發(fā)達(dá)國(guó)家的產(chǎn)品仍然存在差距。閥門(mén)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)變得越來(lái)越趨于白熱化：傳統(tǒng)閥門(mén)產(chǎn)品的一些市場(chǎng)已經(jīng)飽和，供應(yīng)領(lǐng)先于需求，這使得中小企業(yè)難以發(fā)展。 但是，如若產(chǎn)品的技術(shù)含量較高，其在國(guó)際市場(chǎng)中還是有非常強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)力的。1.4 本章小結(jié)本章主要介紹了該課題的研究目的，以及研究意義和方法，表明了本篇文章的主要研究方向和文章的主要內(nèi)容，并對(duì)本課題所研究的零件進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，包括其材質(zhì)、用途、國(guó)內(nèi)外情況等。4第二章 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件介紹2.1 NX 軟件介紹交互式 CAD/CAM 系統(tǒng)是 NX 的別稱，并且它是在上個(gè)世紀(jì) 80 年代，由美國(guó) UGS 公司推出的一款制圖軟件，該軟件不僅可以三維制圖，并且是集CAD/CAM/CAE 于一體且擁有強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制造功能。該軟件在零件設(shè)計(jì)、三維建模仿真、刀具軌跡模擬仿真產(chǎn)等方面具有較大優(yōu)勢(shì)，并且它被應(yīng)用于各種制造生產(chǎn)、各大高校教學(xué)實(shí)驗(yàn)等各種環(huán)境中。它擁有非常完善的建模模塊，可以快速實(shí)現(xiàn)各類零件實(shí)體及產(chǎn)品模型的構(gòu)建。在它在發(fā)展初期，工作站應(yīng)用廣泛，但隨著計(jì)算機(jī)性能的廣泛提高與硬件的發(fā)展和軟件功能的日趨完善，使用它的人數(shù)越來(lái)越多，目前已經(jīng)成為機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)、各高校實(shí)驗(yàn)室廣泛使用的一款三維制圖軟件 [4]。NX 誕生于上個(gè)世紀(jì) 80 年代，它的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言是在 C 語(yǔ)言的平臺(tái)上所創(chuàng)新開(kāi)發(fā)的。該軟件具有足夠靈活的設(shè)計(jì)思維且支持多種格式文件的再編輯。所以它可以對(duì)其他大多數(shù)制圖軟件生成的文件進(jìn)行再編輯。2.2 NX 主要功能領(lǐng)域NX 軟件具備實(shí)體三維建模、拆卸建模等功能，能生成直接的、可編輯的數(shù)字圖形，并對(duì)其做出一系列刀軌仿真、加工模擬、防撞刀檢查及零件受力分析。其功能特點(diǎn)如下：（1）用外形來(lái)設(shè)計(jì)產(chǎn)品，達(dá)到了設(shè)計(jì)思維的直觀描述目的。（2）充分的柔性設(shè)計(jì)，使新型概念設(shè)計(jì)成為現(xiàn)實(shí)。（3）擁有完整的零件設(shè)計(jì)與產(chǎn)品分析的功能模塊。（4）三維圖形和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的絕對(duì)一致及工程數(shù)據(jù)的自動(dòng)更新。（5）提供了輸出輸入接口與二次開(kāi)發(fā)工具。2.3 NX 的功能模塊（1）工業(yè)設(shè)計(jì)NX 的建模模塊，設(shè)計(jì)師可以快速而有效創(chuàng)建出復(fù)雜的產(chǎn)品模型并且對(duì)其不5足之處進(jìn)行改進(jìn)，而且可以使用各種的美化工具來(lái)盡可能達(dá)成大眾的審美要求。（2）產(chǎn)品設(shè)計(jì)NX 擁有迄今為止最有效的產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用模塊之一。其較高性能的機(jī)械設(shè)計(jì)和制圖模塊是 NX 軟件所具備的特色，該模塊為工業(yè)與教學(xué)實(shí)驗(yàn)提供了較高性能和較高靈活性，從而可以滿足絕大多數(shù)客戶使用其做出各種復(fù)雜產(chǎn)品的需求。（3）仿真確認(rèn)優(yōu)化NX 可以讓客戶用專業(yè)數(shù)字化的形式進(jìn)行仿真、確認(rèn)和優(yōu)化產(chǎn)品及其開(kāi)發(fā)過(guò)程。經(jīng)過(guò)在開(kāi)發(fā)周期中較早地使用數(shù)字化仿真性能，各大用戶可以因?yàn)樵诋a(chǎn)品的開(kāi)發(fā)早期就較早的進(jìn)行數(shù)字化仿真，從而在改善產(chǎn)品品質(zhì)的同時(shí)，去除對(duì)于產(chǎn)品實(shí)際場(chǎng)地話的設(shè)計(jì)、構(gòu)建，更可以打消對(duì)變更周期的依賴。（4）NC 加工在 NX 軟件中，所有其他模塊都以框架的形式連接。我們稱這個(gè)模塊為一個(gè)處理模塊，它為 NX 的其他模塊提供了一個(gè)類似的易于操作的窗口環(huán)境。每個(gè)主要用戶都可以直觀地查看軟件。工具沿軌跡的運(yùn)動(dòng)可以修改。該模塊還提供編程應(yīng)用程序（如鉆孔，鉆孔和攻絲）的一般編程和編程功能。模塊交互界面可根據(jù)用戶需求靈活定制標(biāo)準(zhǔn)化的刀具庫(kù)，加工參數(shù)，半精加工和精加工等標(biāo)準(zhǔn)操作工具可縮短時(shí)間 學(xué)習(xí)和優(yōu)化加工過(guò)程。 NX 應(yīng)用軟件的所有模塊都可以在實(shí)體模型上生成加工程序，并可以完全適應(yīng)實(shí)體模型。2.4 本章小結(jié)本章主要介紹了該課題在研究過(guò)程中所要使用的軟件，對(duì)其主要功能進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，包括其發(fā)展，主要作用，在機(jī)械制造行業(yè)里所處的地位等。6第三章 基于 NX 的數(shù)控自動(dòng)編程3.1 零件二維視圖本文所選的零件是一款閥座，主要涉及零件的外形、零件內(nèi)壁以及孔的加工，其中有三個(gè)斜孔是需要特別注意的。設(shè)定加工零件的毛坯為30mm×30mm×50mm 經(jīng)過(guò)銑銷(xiāo)加工的規(guī)則合金鋁錠。零件圖如下圖 2.1 所示。采用 UG 建模模塊進(jìn)行繪制，主要建模步驟：使用拉伸創(chuàng)造出外形模型→使用得差拉伸出內(nèi)孔→四個(gè)孔→使用孔得出頂部三個(gè)直孔→建立新面以新面為基礎(chǔ)得出三個(gè)斜孔→底面兩個(gè)通孔（a） （b）圖 3.1 零件圖 73.2 零件的三維模型建模3.2.1 外形輪廓建模（1）在操作界面選擇拉伸選項(xiàng)，出現(xiàn)如下圖 3.2 界面，點(diǎn)擊箭頭所指繪制截面按鈕，進(jìn)入繪制草圖界面，畫(huà)出一個(gè)直徑 26mm 的圓形，如下圖 3.3 所示，在此操作界面中選擇完成選項(xiàng)，再次進(jìn)入如圖 2.2 界面，輸入拉伸距離，點(diǎn)擊確定，得到第一個(gè)圖形。圖 3.4 即為生成的立體圖。圖 3.2 拉伸界面圖 圖 3.3 草繪圖圖 3.4 立體圖（2）在操作界面選擇拉伸選項(xiàng)，進(jìn)入拉伸界面，點(diǎn)擊界面上方繪制截面按鈕，再點(diǎn)擊圖形中的圓的平面，進(jìn)入繪制草圖界面，繪制出一個(gè)直徑 26.75mm 的圓形，與上一個(gè)園為同心圓，如下圖 3.5 所示，完成后在選項(xiàng)面板選擇完成選項(xiàng)，進(jìn)入如下圖 3.6 所示界面，輸入拉伸距離 1.35，點(diǎn)擊確定，圖 3.7 即為生成的立體圖。8圖 3.5 草繪圖 圖 3.6 拉伸界面圖 圖 3.7 立體圖 （3）在操作界面選擇拉伸選項(xiàng)，進(jìn)入拉伸界面，如下圖 3.8 所示，點(diǎn)擊界面上方繪制截面按鈕，然后選擇平面，進(jìn)入繪制草圖界面，繪制出一個(gè)直徑22.2mm 的圓形，與上一個(gè)為同心圓，在選項(xiàng)界面選擇完成選項(xiàng)，進(jìn)入如下圖 3.8所示界面，編輯圖中選項(xiàng)為 4.65mm，點(diǎn)擊確定按鈕，圖 3.9 即為生成的立體圖。圖 3.8 拉伸界面圖 圖 3.9 立體圖（4）在操作界面選擇拉伸選項(xiàng)，進(jìn)入拉伸界面，點(diǎn)擊界面上方繪制截面按鈕，然后選擇平面，進(jìn)入繪制草圖界面，繪制出一個(gè)直徑 26.8mm 的圓形，同樣與上一個(gè)為同心圓，如下圖 3.10 所示。完成后，選擇完成選項(xiàng)，進(jìn)入如圖 3.11界面，編輯圖中選項(xiàng)為 6.95mm，輸入后點(diǎn)擊確定，完成拉伸，圖 3.12 即為生成的立體圖。圖 3.10 草繪圖 圖 3.11 拉伸界面圖9圖 3.12 立體圖（5）在操作界面選擇拉伸選項(xiàng)，進(jìn)入拉伸界面，點(diǎn)擊界面上方繪制截面按鈕，然后選擇平面，進(jìn)入繪制草圖界面，繪制出一個(gè)直徑 30mm 的圓形，同樣與上一個(gè)為同心圓，如下圖 3.13 所示。完成后，選擇完成選項(xiàng)，進(jìn)入如下圖 3.14所示界面，編輯圖中選項(xiàng)為 9.5mm，輸入后點(diǎn)擊確定按鈕，完成拉伸，圖 3.15 即為生成的立體圖。圖 3.13 草繪圖 圖 3.14 拉伸界面圖圖 3.15 立體圖10（6）在操作界面選擇拉伸選項(xiàng)，進(jìn)入拉伸界面，點(diǎn)擊界面上方繪制截面按鈕，然后選擇平面，進(jìn)入繪制草圖界面，繪制出一個(gè)直徑 27 的圓形，同樣與上一個(gè)為同心圓，如下圖 3.16 所示。完成后，選擇完成選項(xiàng)，進(jìn)入如下圖 3.17 所示界面，編輯圖中選項(xiàng)為 9.5mm，輸入后點(diǎn)擊確定按鈕，完成拉伸，圖 3.18 即為生成的立體圖。圖 3.16 草繪圖 圖 3.17 拉伸界面圖圖 3.18 立體圖（7）在操作界面選擇拉伸選項(xiàng)，進(jìn)入拉伸界面，點(diǎn)擊界面上方繪制截面按鈕，然后選擇平面，進(jìn)入繪制草圖界面，繪制出一個(gè)內(nèi)切上一個(gè)圓的正六邊形，具體方法如下：首先在途中繪制出一條過(guò)圓心的線，然后使用陣列的方法，以圓心為旋轉(zhuǎn)點(diǎn)，節(jié)距角為 120°，陣列出三條過(guò)圓心的直線，數(shù)據(jù)面板如下圖 3.19所示。陣列完成后得到六邊形的六個(gè)頂點(diǎn)，將這六個(gè)點(diǎn)順次連接，得到內(nèi)切與圓的正六邊形，然后將輔助線刪除。編輯的拉伸平面圖如下圖 3.20 所示。完成后，選擇完成選項(xiàng)，編輯拉伸距離為 13mm，完成后點(diǎn)擊確定按鈕，完成拉伸，圖3.21 即為生成的立體圖。11圖 3.19 陣列界面圖 圖 3.20 草繪圖圖 3.21 立體圖至此，第一部分已經(jīng)完成，這里使用的功能是以拉伸為主，陣列為輔，初步完成了零件的外輪廓三維建模。3.2.2 內(nèi)輪廓的建模（1）在操作界面選擇拉伸選項(xiàng)，進(jìn)入拉伸界面，點(diǎn)擊界面上方繪制截面按鈕，然后選擇如下圖 3.22 所示平面，點(diǎn)擊進(jìn)入繪制草圖界面，繪制出一個(gè)直徑20.5mm 的圓形，與平面上的圓形為同心圓，如下圖 3.23 所示。拉伸圖形完成后，選擇完成選項(xiàng)，返回如下圖 3.24 所示界面，編輯圖中選項(xiàng)為 7.1mm，并且布爾選項(xiàng)選擇“求差”，完成后點(diǎn)擊確定按鈕，生成圖形，圖 3.25 即為生成的立體圖。12圖 3.22 草繪截面圖 圖 3.23 草繪圖 圖 3.24 拉伸界面圖圖 3.25 立體圖（2）在操作界面選擇拉伸選項(xiàng)，進(jìn)入拉伸界面，點(diǎn)擊界面上方繪制截面按鈕，然后選擇平面，點(diǎn)擊進(jìn)入繪制草圖界面，繪制出一個(gè)直徑 15.4mm 的圓形，同樣與上一個(gè)為同心圓，如下圖 3.26 所示。草圖完成后，點(diǎn)擊完成草圖按鈕，進(jìn)入如下圖 3.27 所示界面，編輯圖中選項(xiàng)為 20.7mm，并且布爾選項(xiàng)選擇“求差”，完成后點(diǎn)擊確定按鈕，完成拉伸，圖 3.28 即為生成的立體圖。圖 3.26 草繪圖 圖 3.27 拉伸界面圖 圖 3.28 立體圖（3）在操作界面選擇拉伸選項(xiàng)，進(jìn)入拉伸界面，點(diǎn)擊界面上方繪制截面按鈕，然后選擇如下圖 3.29 所示平面，點(diǎn)擊進(jìn)入繪制草圖界面，繪制出一個(gè)1314直徑 9.1mm 的圓形，同樣與上一個(gè)為同心圓，如下圖 3.30 所示。草圖完成后，點(diǎn)擊完成草圖按鈕，回到上個(gè)界面，輸入 11.6mm，并且布爾選項(xiàng)選擇“求差”，完成后點(diǎn)擊確定按鈕，完成拉伸，圖 3.31 即為生成的立體圖。圖 3.29 草繪截面圖 圖 3.30 草繪圖 圖 3.31 立體圖（3）在操作界面選擇拉伸選項(xiàng)，進(jìn)入拉伸界面，點(diǎn)擊界面上方繪制截面按鈕，然后選擇如圖 3.32 所示平面，點(diǎn)擊進(jìn)入繪制草圖界面，繪制出一個(gè)直徑6.5mm 的圓形，同樣與上一個(gè)為同心圓，如圖 3.33 所示。草圖完成后，點(diǎn)擊完成草圖按鈕，返回上個(gè)界面，輸入 6.5mm，并且布爾選項(xiàng)選擇“求差”，完成后點(diǎn)擊確定按鈕，完成拉伸，得到的圖形如圖 3.34 所示。圖 3.32 草繪截面圖 圖 3.33 草繪圖 圖 3.34 立體圖至此，第二部分已經(jīng)完成，這里使用的功能還是以拉伸為主，其中使用了福爾“求差”的功能，完成了零件的內(nèi)輪廓的三維建模。3.2.3 孔的建模（1）在操作界面選擇拉伸選項(xiàng)，進(jìn)入拉伸界面，點(diǎn)擊界面上方繪制截面按鈕，然后選擇六邊形的一個(gè)側(cè)面作為基準(zhǔn)平面，點(diǎn)擊進(jìn)入繪制草圖界面，根據(jù)圖3.36，可以得到孔的中心所在的位置，確定孔中心后，繪制出一個(gè)直徑 1.6mm 的圓。草圖完成后，選擇完成選項(xiàng)，返回上個(gè)界面，輸入 6.5mm，并且布爾選項(xiàng)選擇“求差”，如圖 3.37 所示，完成后點(diǎn)擊確定按鈕，生成需要的圖形，圖 3.38即為得到的孔的圖形。15圖 3.35 草繪截面圖 圖 3.36 孔中心定位圖 圖 3.37 拉伸界面圖圖 3.38 立體圖（2）在主界面點(diǎn)擊陣列特征按鈕，然后進(jìn)入陣列 特征界面，如右圖 3.39 所示，點(diǎn)擊選擇特征，選擇剛剛 建模的孔的特征，點(diǎn)擊確定，然后點(diǎn)擊布局，選擇圓形 布局，點(diǎn)擊指定點(diǎn)，選擇中心點(diǎn)，間距一欄選擇數(shù)量和 節(jié)距，數(shù)量輸入 3，節(jié)距角輸入 120°，然后點(diǎn)擊確定， 生成特征，圖 3.40 即為完成后的模型。圖 3.40 立體圖 圖 3.39 陣列界面圖16（3）在主界面點(diǎn)擊孔建模，進(jìn)入孔建模界面，如右圖 3.41 所示。注意，該孔的位置不得與六邊形側(cè)面的斜孔交叉，應(yīng)在兩孔中間位置進(jìn)行建模，如下圖 3.42 所示。點(diǎn)擊選擇螺紋孔，點(diǎn)擊制定點(diǎn)，選擇六邊形頂面為繪圖平面，進(jìn)入繪制草圖界面，由圖 3.43 可得到孔的圓心位置，標(biāo)記這個(gè)點(diǎn)，點(diǎn)擊完成，回到孔建模面板。選擇孔方向?yàn)榇怪庇诿妫菁y大小選擇 M2×0.4 規(guī)格，螺紋深度輸入 12mm。尺寸一欄中，深度駛?cè)?2mm。然后選擇確定選項(xiàng)，生成孔的模型，圖 3.44 即為完成后的圖形。圖 3.42 斜孔與直孔位置關(guān)系圖 圖 3.41 孔的界面圖 圖 3.43 孔中心定位圖 圖 3.44 立體圖17（4）在主界面點(diǎn)擊陣列特征按鈕，然后進(jìn)入陣列特征界面，如右圖 3.45 所示，點(diǎn)擊選擇特征，選擇剛剛建模的孔的特征，點(diǎn)擊確定，然后點(diǎn)擊布局，選擇圓形布局，點(diǎn)擊指定點(diǎn)，選擇中心點(diǎn)，間距一欄選擇數(shù)量和節(jié)距，數(shù)量輸入 3，節(jié)距角輸入 120°，然后點(diǎn)擊確定，生成特征，圖 3.46 即為完成后的模型。圖 3.46 立體圖 圖 3.45 基準(zhǔn)平面界面圖（5）在主界面點(diǎn)擊基準(zhǔn)平面按鈕，打開(kāi)基準(zhǔn)平面創(chuàng)建界面，點(diǎn)擊選擇平面對(duì)象，選擇六邊形六個(gè)側(cè)平面其中一個(gè)，點(diǎn)擊確定，然后勾選偏置，輸入偏置距離為 5mm，得到基準(zhǔn)平面，圖 3.47 即為創(chuàng)建的基準(zhǔn)平面的圖。圖 3.47 基準(zhǔn)平面立體圖18（6）在主界面點(diǎn)擊孔，進(jìn)入孔的建模界面，如右圖 3.48 所示。選擇常規(guī)孔建模，點(diǎn)擊點(diǎn)選項(xiàng)，再選擇剛剛建立的基準(zhǔn)平面，進(jìn)入繪制草圖界面，根據(jù)圖 3.49，可得到孔中心點(diǎn)的位置。點(diǎn)擊點(diǎn)選項(xiàng)，標(biāo)記這個(gè)點(diǎn)，然后選擇完成選項(xiàng)，回到孔的界面。孔的方向選擇沿適量，選擇沿平面的法向方向，輸入直徑 2mm，深度 30mm，并且布爾選項(xiàng)選擇“求差”，完成后點(diǎn)擊確定，圖 3.50 即為生成的孔的圖。圖 3.49 孔中心定位圖 圖 3.48 孔界面圖圖 3.50 立體圖19（7）在主界面點(diǎn)擊陣列特征按鈕，然后進(jìn)入陣列特征界面，如右圖 3.51 所示，點(diǎn)擊選擇特征，選擇剛剛建模的孔的特征，點(diǎn)擊確定，然后點(diǎn)擊布局，選擇圓形布局，點(diǎn)擊指定點(diǎn)，選擇中心點(diǎn)，間距一欄選擇數(shù)量和節(jié)距，數(shù)量輸入 2，節(jié)距角輸入 180°，然后點(diǎn)擊確定，生成特征，圖 3.52 即為完成后的模型。圖 3.52 立體圖 圖 3.51 陣列特征界面圖至此，第三部分已經(jīng)完成，這里使用的功能是拉伸與孔為主，陣列為輔，該閥座零件中有兩類孔。第一種為螺紋孔，只有一個(gè)在頂面；第二種為通孔。螺紋孔使用的是孔的建模方式進(jìn)行創(chuàng)建，而通孔則可以使用孔的建?；蛘呃烨蟛畹姆绞竭M(jìn)行建模。運(yùn)用這兩種方式，完成了這部分孔的建模。3.2.4 零件斜孔基準(zhǔn)體的建模（1）在操作界面選擇拉伸選項(xiàng)，進(jìn)入拉伸界面，點(diǎn)擊界面上方繪制截面按鈕，然后點(diǎn)擊六邊形的頂面作為繪圖平面，點(diǎn)擊進(jìn)入繪制草圖界面，延長(zhǎng)六邊形三個(gè)對(duì)邊，使其可以圍成一個(gè)三角形，然后刪除多余的線條，完成后的圖形如下圖 3.53 所示。完成后，選擇完成選項(xiàng)，再次進(jìn)入進(jìn)入拉伸界面，如圖 3.54 所示，輸入拉伸距離 13mm，并且布爾選項(xiàng)選擇“無(wú)”，完成后點(diǎn)擊確定按鈕，完成拉伸，圖 3.55 即為得到的圖形。該圖形并非毛胚也并非工件，其作用將在工藝規(guī)程中說(shuō)明。20圖 3.53 草繪圖圖 3.55 立體圖 圖 3.54 拉伸界面圖（2）在操作界面選擇拉伸選項(xiàng)，進(jìn)入拉伸窗口，點(diǎn)擊界面上方繪制截面按鈕，然后選擇六邊形的底面作為繪圖平面，點(diǎn)擊進(jìn)入繪圖窗口，繪制出一個(gè)正方形，使其一條邊與三角形的一條邊平行，圖 3.56 即為完成后的草圖。草圖繪制完成后，選擇完成選項(xiàng)，回到拉伸窗口，輸入 33mm，并且布爾選項(xiàng)選擇“無(wú)”，完成后點(diǎn)擊確定按鈕，生成圖形，圖 3.57 即為得到的圖形。該圖形與上一步創(chuàng)建的三棱柱一樣，并非零件也并非毛胚，具體功能將在工藝規(guī)程中說(shuō)明。圖 3.56 草繪圖 圖 3.57 立體圖213.2.5 零件毛胚的的建模在操作界面選擇拉伸選項(xiàng)，進(jìn)入拉伸窗口，點(diǎn)擊界面上方繪制截面按鈕，然后選擇部件的底部平面作為繪圖平面，點(diǎn)擊進(jìn)入繪圖窗口，繪制出一個(gè)直徑為50mm 的圓形，與零件的外圓為同心圓，圖 3.58 即為完成后的草圖。然后選擇左上角完成選項(xiàng)，回到上個(gè)窗口，輸入 50mm，并且布爾選項(xiàng)選擇“無(wú)”，完成后點(diǎn)擊確定按鈕，生成圖形，得到的三維圖形如圖 3.59 所示。圖 3.58 草繪圖 圖 3.59 毛胚立體圖3.3 本章小結(jié)本章主要介紹了 UG 軟件的三維建模模塊，零件模型的輸出。使用此方式，對(duì)閥座零件與毛胚進(jìn)行了全方位的三維立體建模，將閥座零件立體直觀的表現(xiàn)了出來(lái)。22第四章 加工仿真與刀具路徑的生成4.1 刀具的選擇選擇數(shù)控加工刀具是一項(xiàng)非常重要的工作，使用的刀具的適應(yīng)性，不但會(huì)早場(chǎng)加工周期長(zhǎng)短的不確定性，而且還會(huì)直接的降低工件的各項(xiàng)精度。在當(dāng)今的制造車(chē)間中，數(shù)控機(jī)床已經(jīng)占據(jù)的主導(dǎo)地位，然而數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床相比，其主軸轉(zhuǎn)速更高，這就對(duì)其所使用的刀具提出了更高的要求，包括高精度，高強(qiáng)度等等。所以，在選擇數(shù)控機(jī)床所使用的刀具時(shí)要考慮到以下幾個(gè)方面：（1）按照工件的切削性能選取刀具。假定車(chē)、銑加工高強(qiáng)度鋼、鈦、不銹鋼配件，選取耐磨性比較好的硬質(zhì)合金刀具。（2）按照工件的加工階段選取刀具。加工初期以清楚余量為主，應(yīng)選取剛性高、精密度低的刀具；加工中后期精密機(jī)械加工階段，應(yīng)選用耐久性高、精度高的刀具。（3）按照加工區(qū)域的特征來(lái)選取刀具。在這種情況下，如若零件結(jié)構(gòu)允許的話，應(yīng)該選用直徑大的刀具；如若零件的切削壁比較薄，或者零件的本身是超薄壁零件的話，中心銑刀端刃應(yīng)當(dāng)有足夠的向心角，以減少刀具和切削部位的切削力。4.2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)我們?cè)诩庸ひ粋€(gè)工件時(shí)，首先要確定工藝路線，而如何確定工藝路線，我們就要遵守先基準(zhǔn)后其他，先孔后面，先主要表面后次要表面，和先粗加工后精加工的加工原則 [2]。我們制定工藝規(guī)程的主要任務(wù)是選取各個(gè)加工表面的加工方法，確定各個(gè)部位的加工順序以及整個(gè)加工過(guò)程中的工序數(shù)目和工序內(nèi)容。它與零件的加工要求，生產(chǎn)指標(biāo)及生產(chǎn)條件等多種因素相關(guān) [3]。查閱資料可知，因零件中間部分直徑最大，故外形銑可分為兩部分，上部分外形銑與下部分外形銑。又因 5 個(gè)孔為斜孔，其孔的入口與出口都在一個(gè)與孔不垂直的平面或是一個(gè)曲面，所以其加工時(shí)有一定難度，因此，我想到了可以先加工出一個(gè)三棱柱體與一個(gè)方體，這樣的話孔的位置就方便確定于加工了。上方三個(gè)斜孔的一端垂直于三棱柱的三個(gè)側(cè)面，加工時(shí)只需使刀具垂直于三棱柱的側(cè)面，然后鉆孔，后期進(jìn)行外形銑處理，即可加工出所需的斜孔；而下方外圓上的兩個(gè)23斜孔，則垂直于方體的兩個(gè)側(cè)面，這樣在加工時(shí)，可以使刀具垂直于方體的側(cè)面，然后進(jìn)行鉆孔，后期再進(jìn)行銑外圓處理，即可加工出處于外圓的的斜孔，圖 4.1與圖 4.2 即為加工圖。這樣即解決了斜孔不易加工的問(wèn)題，而且先孔后面也符合工藝規(guī)程設(shè)計(jì)原則，即可行，又合理。圖 4.1 上部分斜孔加工圖 圖 4.2 下部分斜孔加工圖 4.3 生成刀具路徑4.3.1 創(chuàng)建刀具點(diǎn)擊左上角開(kāi)始按鈕，點(diǎn)擊加工，進(jìn)入加工模塊。點(diǎn)擊左上角創(chuàng)建刀具按鍵，進(jìn)入創(chuàng)建刀具界面，如右圖 4.3 所示。上方類型中選擇“mill-contour”，刀具子類型中選擇第一個(gè)類型，點(diǎn)擊確定，進(jìn)入刀具信息編輯界面，設(shè)置刀具直徑 6mm，并將其命名為“T01”，點(diǎn)擊確定，完成第一個(gè)刀具創(chuàng)建。同上進(jìn)入創(chuàng)建刀具界面，上方類型中選擇“drill”，刀具子類型中選擇第一個(gè)類型，點(diǎn)擊確定，進(jìn)入刀具信息編輯界面，輸入刀具直徑 2mm，并將其命名為“T02”，點(diǎn)擊確定，完成第二個(gè)刀具的創(chuàng)建。圖 4.3 創(chuàng)建刀具界面圖4.3.2 預(yù)加工部分刀軌生成24（1）點(diǎn)擊左上角創(chuàng)建工序按鈕，進(jìn)入 創(chuàng)建工序界面，上方類型選擇“mill-contour”，工序子類型選擇第一個(gè)，然后 下方刀具欄里選擇 T01 刀具，銑刀，點(diǎn)擊確 定按鈕，進(jìn)入工序編輯界面，如右圖 4.4 所示。 點(diǎn)擊幾何體按鈕，進(jìn)入新建幾何體界面，如 下圖 4.5 所示，點(diǎn)擊 MCS 按鈕，創(chuàng)建加工坐 標(biāo)系，點(diǎn)擊如下圖 4.6 箭頭所指按鈕，自動(dòng)判 斷坐標(biāo)系，點(diǎn)擊確定按鈕，創(chuàng)建完成。點(diǎn)擊 指定部件，選擇三角幾何體的上頂面與圖 4.5 新建幾何體界面 圖 4.4 工序編輯界面圖 4.6 創(chuàng)建加工坐標(biāo)系界面 圖 4.7 毛胚圖25三個(gè)側(cè)面，點(diǎn)擊確定，點(diǎn)擊指定毛胚，選擇如上圖 4.7 中圓柱體，點(diǎn)擊確定，完成毛胚指定。點(diǎn)擊指定切削區(qū)域，選擇三面體的一個(gè)頂面與三個(gè)側(cè)面，點(diǎn)擊確定，完成切削區(qū)域的指定。點(diǎn)擊下方進(jìn)給率和速度按鈕，設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速 2000 轉(zhuǎn)，點(diǎn)擊確定。全部完成后點(diǎn)擊下方生成按鈕，生成刀具路徑。圖 4.8 生成的刀具路徑圖。圖 4.8 預(yù)加工三棱柱刀軌圖(2) 按如上所述方法完成預(yù)加工方體刀軌圖，圖 4.9 即為完成后的刀具路徑圖。圖 4.9 預(yù)加工方體刀軌圖（3）選擇主界面的創(chuàng)建工序選項(xiàng)，打開(kāi)創(chuàng)建工序界面，上方選擇“drill”，工序子類型選擇第一個(gè)選項(xiàng)，然后下方刀具欄里選擇 T02 刀具，鼠標(biāo)左鍵單擊確定，打開(kāi)工序?qū)υ捒?，如下圖 4.10 所示。按照（1）所述方法，創(chuàng)建加工坐標(biāo)系。創(chuàng)建完成后，回到創(chuàng)建工序界面，點(diǎn)擊指定孔，選擇如下圖 4.11 所示的兩個(gè)斜孔，然后設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速等參數(shù)，方法見(jiàn)（1）。全部完成后，鼠標(biāo)左鍵單擊生成按鈕，圖 4.12 即為生成的刀具路徑。26圖 4.11 斜孔位置圖圖 4.10 工序界面編輯圖 圖 4.12 下部斜孔刀軌圖（4）按如上所述方法完成上部斜孔刀軌圖與上部直孔刀軌圖，圖 4.13 與圖4.14 即為生成的刀軌圖。圖 4.13 上部斜孔刀軌圖 圖 4.14 上部直孔刀軌圖27（5）點(diǎn)擊左上角創(chuàng)建工序按鈕，進(jìn)入創(chuàng)建工序界面，上方類型選擇“mill-contour”，工序子類型選擇第一個(gè)，然后下方刀具欄里選擇 T01 刀具，銑刀，點(diǎn)擊確定按鈕，進(jìn)入工序編輯界面，如下圖 4.15 所示。創(chuàng)建加工坐標(biāo)系。創(chuàng)建完成后，點(diǎn)擊指定部件，選擇整個(gè)零件。完成后，點(diǎn)擊指定毛胚，選擇原來(lái)的毛胚部件，完成后，點(diǎn)擊制定切削區(qū)域，選擇六棱柱與其下方兩個(gè)外圓區(qū)域，如下圖4.16 所示。完成后，設(shè)置進(jìn)給率和主軸轉(zhuǎn)速等參數(shù)。完成后點(diǎn)擊生成按鈕，即可生成刀軌圖，圖 4.17 即為生成的刀軌圖。圖 4.16 切削區(qū)域選擇圖圖 4.15 工序界面編輯圖 圖 4.17 上方六棱柱刀軌圖28（6）按照如上方法生成銑削外圓的刀具軌跡圖，圖 4.18 即為生成的刀軌圖。圖 4.18 外圓刀軌圖（7）按照如上方法生成銑削內(nèi)孔的刀具軌跡圖，圖 4.19 即為生成的刀軌圖。（a) (b)圖 4.19 內(nèi)孔刀軌圖4.4 本章小結(jié)本章主要介紹了如何使用 UG 軟件進(jìn)行零件的加工防真，具體操作包括刀具的創(chuàng)建，零件加工環(huán)境的模擬，刀具軌跡的生成以及 G 代碼的生成。29第五章 后置處理及程序的生成使用 NX 軟件對(duì)已經(jīng)生成的刀具路徑所產(chǎn)生的程序進(jìn)行后置處理，是為了得到可以直接使用在數(shù)控機(jī)床上的程序，因?yàn)槊總€(gè)機(jī)床所使用的系統(tǒng)不同，導(dǎo)致其基礎(chǔ)代碼所代表的含義的不同。例如，本校校辦工廠所使用的 HM6-M03-01 數(shù)控機(jī)床所使用的系統(tǒng)中，公制為 G21，英制為 G20，而 NX 中默認(rèn)的則是 G71 和G70。5.1 打開(kāi)后置處理器在計(jì)算機(jī)上桌面單擊“開(kāi)始”、“程序”、“Siemens NX8.0”、“加工”、“后置處理構(gòu)造器”，進(jìn)入后置處理器。這樣即可打開(kāi)“后置處理器”起始窗口。如圖 5.1 所示。圖 5.1 后置處理構(gòu)建器對(duì)話框在圖 5.1 所示窗口中，單擊打開(kāi)按鈕，彈出如圖 5.2 所示窗口。新建一個(gè)新的機(jī)床后置處理器，在圖 5.2 所示窗口中的 POST NAME 一欄中輸入新的機(jī)床的后置處理文件名。將各個(gè)選項(xiàng)設(shè)置完成后，單擊“OK”按鈕，進(jìn)入如圖 5.3 所示的機(jī)床后置處理參數(shù)設(shè)置對(duì)話框。圖 5.2 新建機(jī)床后對(duì)話框 圖 5.3 機(jī)床后置處理參數(shù)設(shè)置對(duì)話框305.2 機(jī)床參數(shù)設(shè)置如圖 5.3 所示的對(duì)話框，既可進(jìn)行所選機(jī)床后置處理參數(shù)設(shè)置。在對(duì)話框的頂牌選項(xiàng)中選取機(jī)床選項(xiàng)，顯示機(jī)床的相關(guān)參數(shù)。機(jī)床個(gè)參數(shù)的設(shè)置方法