UG自动编程的叶轮加工五轴联动加工中心毕业设计.docx
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UG自动编程的叶轮加工五轴联动加工中心毕业设计
重庆三峡学院
毕业设计（论文）
题目UG自动编程的叶轮加工（五轴联动加工中心）
院系应用技术学院
专业机械设计制造及其自动化
年级08机械
完成毕业设计（论文）时间2011年12月
摘要
第一章：
绪论
1.1：
五轴联动简介
1.2：
五轴联动加工中心的特点
1.3：
五轴联动加工中心的分析
1.4：
五轴联动加工中心的应用领域
第二章：
FANUC系统编程方法
2.1FANUC系统概述
2.2FANUC系统编程指令
第三章：
叶轮轴加工的工艺分析
3.1概述
3.2零件三维模型与零件图
3.3叶轮轴的加工工艺分析
第四章：
叶轮轴加工的UG自动编程
4.1建立零件的UG三维模型
4.2叶轮轴加工的UG自动编程
4.3叶轮轴加工的UG程序后处理
第五章：
总结
致谢语
参考文献
基于UG自动编程的数控铣削加工
牟松
重庆三峡学院应用技术学院机械设计制造及其自动化08机械重庆万州404000
摘要五轴联动数控机床是一种科技含量高、精密度高专门用于加工复杂曲面的机床，这种机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业有着举足轻重的影响力。
目前，五轴联动数控机床系统是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等等加工的唯一手段。
关键字五轴联动加工中心UG自动编程
第一章：
绪论
1.1：
五轴联动简介
所谓五轴加工这里是指在一台机床上至少有五个坐标轴（三个直线坐标和两个旋转坐标），而且可在计算机数控（CNC）系统的控制下同时协调运动进行加工。
1：
对于五轴立式加工来说，必须要有C轴，即旋转工作台，然后再加上一个轴，要么是A轴要么是B轴。
2：
主轴头旋转类型，立式结构的两个回转轴A，C轴。
该机床将A，C回转轴设置在主轴上。
铣头绕Z轴旋转360度形成C轴，绕X轴旋转±90度形成A轴。
这样的结构形式工作台上无旋转轴。
3：
工作台旋转类型，工作台绕X轴旋转，工作台绕Z轴旋转，主轴无需摆动。
4：
工作台绕Z轴旋转，主轴头绕Y轴摆动称B轴。
1.2：
五轴联动加工中心的特点
五轴联动机床的使用，让工件的装夹变得更容易。
加工时无需特殊夹具，降低了夹具的成本，避免了多次装夹，提高了模具加工的精度。
采用五轴技术加工模具可以减少夹具的使用数量。
另外，由于五轴联动机床可在加工中省去许多特殊刀具，所以降低了道具成本。
五轴联动机床在加工中能增加刀具的有效切削长度，减小了切削力，提高刀具使用寿命，降低成本。
采用五轴联动机床加工模型，交货快，更好的保证了模具的加工质量，是模具加工边的更加容易，并且是模具的修改变得更加容易。
在传统的模具加工中，一般用立式加工中心来完成工件的铣削加工。
随着模具制造技术的不断发展，立式加工中心本身的一些弱点表现得越来越明显。
现在模具加工普遍使用球头道来加工，球头铣刀在模具加工中带来好处非常明显，但如果用立式加工中心的话，其底面的线速度为零，如果使用四丶五轴联动机床加工技术加工模具，可以克服上述不足。
1.3：
五轴联动加工中心的分析
立式五轴加工中心的回转轴有两种方式，一种是工作台回转轴，设置在床身上的工作台可以环绕X轴回转，定义为A轴，A轴一般工作范围+30度至-120度。
工作台的中间还设有一个回转台，在图示的位置上环绕Z轴回转，定义为C轴，C轴都是360度回转。
这样通过A轴与C轴的组合，固定在工作台上的工件除了底面之外，其余的五个面都可以由立式主轴进行加工。
1.4五轴联动加工中心的应用领域
五轴联动加工中心也十分很多种，有新型的立丶卧五轴联动加工中心，可用于航空，航天零件加工；有专门用于模具加工的高性能联动加工中心；集成三维CAD/CAM对模具复杂的曲面超精加工；有时用于汽车丶摩托车大批量零件加工的高速联动加工中心，生产效率高且具备柔性化.所以每种五轴联动加工中心所应用的行业都是不尽相同的。
如上海鼎迪数控设备的意大利丶巴吉的五轴联动加工中心的具体的应用行业就有：
人造石及亚克力卫浴产品加工及其木模造型，曲木浴室家具修边，厚片吸塑产品修边，吸塑模具造型及塑料修边丶宝丽龙模具丶石蜡模具丶石膏模具油泥模型丶玻璃钢莫及修边等。
五轴联动加工中心对一个国家的航空丶航天丶军事丶科研丶精密仪器丶高精医疗设备等等行业，有着举足轻重的影响.即使是发达工业化国家，也无不高度重视.五轴联动加工中心是高品质丶高精度的加工设备。
第二章FANUC系统编程方法
2.1FANUC系统概述
FANUC中文译名为发那科，FANUC系统广泛应用于数控机床。
常见型号有FANUC0、FANUC16、FANUC18、FANUC21等，使用最为广泛的是FANUC0系列。
FANUC系统具有性能稳定，操作界面好等优点。
FANUC系统对环境要求不高，适应性很强。
2.2FANUC系统编程指令
（1）插补指令
G00快速进给指令
G01线性插补指令
G02顺时针圆弧插补指令
G03逆时针圆弧插补指令
G04暂停
G15开始极坐标
G16取消极坐标
G17-G19选择加工平面为XY/XZ/YZ面
G20英制编程
G21公制编程
G28返回参考点
G41顺铣
G42逆铣
G90绝对坐标编程
G91增量坐标编程
G98每分进给
G99每转进给
（2）刀具补偿指令
G43刀具长度正补偿
G44刀具长度负补偿
G49取消刀具长度补偿
（3）固定循环指令
通用格式：
G_X_Y_Z_（G91时孔底到R点的距离，G90时初始点到孔底的距离）R_（R点到初始点的距离）Q_（每次进刀的深度）P_（暂停时间）F_K_（重复次数）
注：
三个点从上到下依次为：
初始点、R点（距工件表面约2-5mm）、孔底点。
高速深孔钻循环
G73X_Y_Z_R_Q_F_K_
深孔往复排屑钻孔循环
G83X_Y_Z_R_Q_F_K_
钻孔循环
G81X_Y_Z_R_F_K_
忽孔循环
G82X_Y_Z_R_P_F_K_
精镗孔循环
G76X_Y_Z_R_P_F_K_
镗孔循环
G85X_Y_Z_R_F_K_
精镗阶梯孔
G89X_Y_Z_R_P_F_K_
攻左螺纹循环
G74/G84X_Y_Z_R_Q_F_P_K
G80取消固定循环
（4）其他指令
G92工件坐标系的设定
G54-G59设定多个工件坐标系
（5）辅助指令
M00程序暂停
M01选择停止
M02程序结束
M03/M04/M05主轴正/反/停转
M06换刀
M30程序结束并返回
第三章叶轮轴加工的工艺分析
3.1概述
本论文是对一个叶轮轴加工，使用五轴联动数控机床可以提高叶轮加工的精度和效率。
下面将对叶轮轴进行工艺分析。
3.2零件三维模型与零件图
叶轮轴的三维模型和零件图如图3－1到图3－3所示：
图3－1叶轮轴的三维模型
图3－2叶轮轴的零件图
图3－3叶轮轴叶片数据图
3.3叶轮轴的加工工艺分析
叶轮轴需要使用车削、铣削等加工。
根据图3－4，其加工工艺如下（叶轮轴的外形已在车床上加工完成）：
图3－4叶轮轴工艺简图
工序1：
用直径为10mm的立铣刀铣削三个矩形槽，采用型腔铣。
主轴转速为800r/min，进给速度为100mm/min。
工序2：
铣削叶轮头部球形孔
工步1：
粗铣---用直径为10mm的立铣刀进行粗细，采用型腔铣。
主轴转速为800r/min，进给速度为100mm/min。
工步2：
精铣---用直径为8mm的球头铣刀进行精细，采用可变轴轮廓铣进行曲面精加工，驱动方式选择“边界”方法，刀轴方向为“朝向点”。
主轴转速为3000r/min，进给速度为450mm/min。
工序3：
铣削叶片
工步1：
用直径为10mm的球头铣刀粗铣叶片，采用多叶片粗铣。
主轴转速为2000r/min，进给速度为300mm/min。
工步2：
用直径为8mm的球头铣刀精铣叶毂，采用精铣叶毂。
主轴转速为3000r/min，进给速度为450mm/min。
工步3：
用直径为8mm的球头铣刀精铣叶片，采用叶片精铣。
主轴转速为3000r/min，进给速度为450mm/min。
第四章叶轮轴加工的UG自动编程
4.1建立零件的UG三维模型
（1）进入UG的草图模块创建叶轮轴的截面草图如图4－1所示：
图4－1叶轮轴的截面草图
（2）利用旋转生成叶轮轴的外形，再挖槽。
根据叶片的样条线数据，画出叶片的截面曲线
采用拉伸、布尔运算等，建立的叶轮轴的三维模型如图4－2所示：
图4－2叶轮轴的三维模型
4.2叶轮轴加工的UG自动编程
（1）叶轮轴矩形槽的加工
进入UG加工模块,加工环境选择铣削，如图4－1
图4－1加工环境
创建叶轮轴加工的加工坐标系，如图4－2所示：
图4－2叶轮轴加工的加工坐标系
加工叶轮轴的槽，创建加工槽的毛坯几何与工件几何体，工件几何体即为整个叶轮轴，如图4－3所示：
图4－3加工槽的毛坯几何体
创建直径为10mm的立铣刀铣削矩形槽，采用型腔铣。
注意选择铣削区域为槽底面，刀轴设为X轴。
主轴转速为800r/min，进给速度为100mm/min。
得到单个刀轨后，采用对象--变换阵列除其他两个刀轨。
加工后得到铣削单个矩形槽的刀轨如图4－4所示：
图4－4铣削矩形槽的单个刀轨
（2）叶轮轴头部球形孔加工的UG自动编程
创建叶轮轴头部球形孔加工的毛坯几何体，工件几何体任然为整个叶轮轴，如图4－5所示:
图4－5叶轮轴头部球形孔加工的毛坯几何体
创建直径为10mm和8mm的立铣刀分别对球形孔进行粗、精铣。
粗铣采用型腔铣，精细采用可变轴轮廓铣进行曲面精加工。
粗铣主轴转速为800r/min，进给速度为100mm/min。
精铣轴转速为3000r/min，进给速度为450mm/min。
注意：
精铣时动方式选择“边界”方法，刀轴方向为“朝向点”。
铣削球形槽后的刀轨如图4－6、图4－7所示：
图4－6叶轮轴头部球形孔粗加工刀轨
图4－7叶轮轴头部球形孔精加工刀轨
（3）叶轮轴叶片加工的UG自动编程
创建叶轮轴叶片加工的毛坯几何体，工件几何体任然为整个叶轮轴，如图4－8
图4－8叶轮轴叶片加工的毛坯几何体
创建直径为10mm和8mm的球头铣刀粗铣叶片。
粗铣叶片采用多叶片粗铣，主轴转速为2000r/min，进给速度为300mm/min。
多叶片粗铣指定几何体时各个几何体的具体含义如图4－9
图4－9多叶片粗铣指定几何体时各个几何体的具体含义
操作完成后得到单个叶片粗铣的加工刀轨，然后采用对象—变换，生成剩余刀轨，单个叶片粗铣刀轨如图4－10所示：
图4－10单个叶片粗铣刀轨
精铣叶毂，采用直径为8mm的球头铣刀，采用精铣叶毂的方式。
主轴转速为3000r/min，进给速度为450mm/min。
精铣叶毂同多叶片粗铣指定几何体一样，得到精铣叶毂的单个刀轨，然后采用对象—变换，生成剩余刀轨，单个精铣叶毂刀轨如图4－11所示：
图4－11单个精铣叶毂刀轨
精铣叶片，采用直径为8mm的球头铣刀，采用叶片精铣的方式。
主轴转速为3000r/min，进给速度为450mm/min。
精铣叶片同多叶片粗铣指定几何体任然是一样的，得到精铣叶片的单个刀轨，然后采用对象—变换，生成剩余刀轨，单个精铣叶片刀轨如图4－12所示：
图4－12单个精铣叶片刀轨
4.3叶轮轴加工的UG程序后处理
叶轮轴加工的程序视图如图4－13所示：
图4－13叶轮轴加工的程序视图
选择程序，采用五轴后处理器，后处理单位设置为公制/部件。
后处理之后叶轮的部分
程序如图4－14：
图4－14叶轮轴加工叶轮的部分程序
第五章：
总结
本文用UG对一个典型的五轴联动叶轮加工的零件进行了从制图到自动编程的过程，说明了UG可以对高科技产品，对航空航天的编程是可行的。
致谢语
本文是在何晶昌老师的悉心指导下完成的。
从选题、确定研究方案到最终定稿都倾注了老师的心血。
在课题遇到困难的时候老师给我鼓励，给我指引继续前进的方向，并且以他渊博的学识和丰富的经验帮助我解决困难，引导我建立了正确的思路。
何晶昌老师渊博的学识、严谨求实的治学态度、积极进取的科研品德和严于律己、宽以待人的生活作风激励着本人奋发进取、努力学习，使学生终生受益。
在此，深深的感谢何老师，感谢您为众多学子的无私付出。
其次，我要在此向大学中关心过、帮助过、辅导过我的各位领导、辅导员、任课教师、代课教师致以诚挚的谢意和真诚的祝福。
最后，要向我辛劳一生的父母表达我最崇高的敬意和最真挚的谢意，是他们默默无私的奉献让我顺利渡过这四年的学习阶段！
参考文献
【1】刘江王骏UGNX6.0多轴数控加工实例详解电子工业出版社
【2】云杰漫步科技CAM设计教程教研室UGNX7.0中文版模具设计与数控加工教程清华大学出版社
【3】王国业胡仁喜刘昌丽UGNX7.0中文版机械工业出版社
【4】康士廷王敏刘昌丽UGNX6.0中文版钣金设计从入门到精通机械工业出版社
【5】刘江涛陈仁越谢龙汉UGNX6中文版数控加工视频精讲人民邮电出版社
【6】展迪优UGNX7.0快速入门教程机械工业出版社
【7】袁锋数控车床培训教程机械工业出版社
【8】何宏伟李明数控铣床加工技术（华中系统）机械工业出版社
【9】龙马工作室新编UGNX5中文版从入门到精通人民邮电出版社
【10】杨培中UGNX6.0基础与进阶机械工业出版社
【11】常白UGNX6.0中文版数控加工基础入门与范例精通科学出版社，北京科海电子出版社
【12】魏家鹏华中数控系统数控铣床编程与维护电子工业出版社
【13】何晶昌赵万军钱利霞数控机床编程与操作西南交通大学出版社
【14】姜厚文杨浩张振亚固定轴与多轴铣培训教程清华大学出版社
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：
所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
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使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：
按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：
日 期：
学位论文原创性声明
本人郑重声明：
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：
日期：
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：
日期：
年月日
导师签名：
日期：
年月日
指导教师评阅书
指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
指导教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
评阅教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
教研室主任（或答辩小组组长）：
（签名）
年月日
教学系意见：
系主任：
（签名）
年月日
学位论文原创性声明
本人郑重声明：
所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作所取得的成果。
尽我所知，除文中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者（本人签名）：
年月日
学位论文出版授权书
本人及导师完全同意《中国博士学位论文全文数据库出版章程》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程》（以下简称“章程”），愿意将本人的学位论文提交“中国学术期刊（光盘版）电子杂志社”在《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》中全文发表和以电子、网络形式公开出版，并同意编入CNKI《中国知识资源总库》，在《中国博硕士学位论文评价数据库》中使用和在互联网上传播，同意按“章程”规定享受相关权益。
论文密级：
□公开□保密（___年__月至__年__月）（保密的学位论文在解密后应遵守此协议）
作者签名：
_______导师签名：
_______
_______年_____月_____日_______年_____月_____日
独创声明
本人郑重声明：
所呈交的毕业设计（论文），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。
尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。
本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:
二〇一〇年九月二十日
毕业设计（论文）使用授权声明
本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。
本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。
（保密论文在解密后遵守此规定）
作者签名:
二〇一〇年九月二十日
致谢
时间飞逝，大学的学习生活很快就要过去，在这四年的学习生活中，收获了很多，而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的。
首先非常感谢学校开设这个课题，为本人日后从事计算机方面的工作提供了经验，奠定了基础。
本次毕业设计大概持续了半年，现在终于到结尾了。
本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验。
经过这次毕业设计，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等方方面面都有很大的进步。
这期间凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感谢。
没有他们的帮助，我将无法顺利完成这次设计。
首先，我要特别感谢我的知道郭谦功老师对我的悉心指导，在我的论文书写及设计过程中给了我大量的帮助和指导，为我理清了设计思路和操作方法，并对我所做的课题提出了有效的改进方案。
郭谦功老师渊博的知识、严谨的作风和诲人不倦的态度给我留下了深刻的印象。
从他身上，我学到了许多能受益终生的东西。
再次对周巍老师表示衷心的感谢。
其次，我要感谢大学四年中所有的任课老师和辅导员在学习期间对我的严格要求，感谢他们对我学习上和生活上的帮助，使我了解了许多专业知识和为人的道理，能够在今后的生活道路上有继续奋斗的力量。
另外，我还要感谢大学四年和我一起走过的同学朋友对我的关心与支持，与他们一起学习、生活，让我在大学期间生活的很充实，给我留下了很多难忘的回忆。
最后，我要感谢我的父母对我的关系和理解，如果没有他们在我的学习生涯中的
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