机械毕业设计之普通车床改造数控车床之软件设计Word格式文档下载.docx
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学生姓名
指导教师：
2009年10月25日
XX大学本科毕业论文（设计）
诚信责任书
本人郑重声明：
本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所完成。
毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。
特此声明。
论文（设计）作者签名：
日期：
目录
摘要IV
AbstractV
前言1
第一章：
数控技术和UGII6.0软件技术3
1.1数控技术3
1.1.1数控技术的发展趋势3
1.2FANUC数控系统数控加工中心机床基础知识5
1.2.1坐标系/对刀点/换刀点5
1.2.2常用基本指令5
1.2.3编程方式6
1.2.4对刀7
1.2.5刀具长度补偿设置7
1.2.6刀具半径补偿设置8
1.2.7机床操作面板的简单介绍8
1.3UGII6.0软件技术10
1.3.UGII6.0软件的介绍及其安装10
1.3.2在UGII-6.0中校徽的特征建模11
1.4UGII/NC模块简介13
1.5数控自动加工的加工流程14
1.6箱体在UGII6.0/NC中的编程实例14
第二章：
加工中心工艺方案的制定23
2.1零件的工艺分析23
2.1.1分析图样23
2.2加工设备的选用23
2.3零件的工艺设计和夹具的选择24
2.3.1加工方法的选择以下是几种常见的平面加工方法24
2.3.2确定加工顺序和工序25
2.3.3确定装夹方案和选用夹具26
2.4选择刀具26
2.5切削用量的确定27
第三章：
零件的加工28
3.1零件加工前机床的基本操作28
3.1.1开机28
3.1.2回机床原点28
3.1.3机床的调试28
3.3程序DNC传输/模拟NC刀具29
3.4加工程序的执行方式31
3.5加工程序试运行31
3.6工件试切32
3.7测量32
设计总结33
参考文献34
致谢35
“箱体零件CAD/CAM实践
摘要
随着中国经济的快速发展，“中国制造”开始行销全球。
2006年，中国制造业的GDP增加值达到10956亿美元，首次在总量上超过日本，成为世界排名第二的制造大国；
2007年，中国制造业的GDP增加值达到13000亿美元。
陕西渭河工模具总厂是机械电子行业工模具专业生产企业。
从最初的研发试制到现在CAD/CAM的应用，设计和制造了许多典型的冷冲模具，在国内赢得了良好的声誉。
近年来，随着CAD/CAM的不断应用，我厂生产了大批的精密冲压模具，特别是多工位级进模和多工位传递模具，不论从设计上还是制造方面均可与进口模具相媲美。
我厂应用CAD/CAM技术起步较早，不但是在设计和加工上应用了CAD技术，同时在工艺参数上，特别是复杂零件的几何参数上也应用了CAD技术，被陕西省科技厅、国家科技部授予“CAD示范企业"
称号。
近10年来，在模具设计上已经全部采用了CAD技术，部分加工上也应用了CAM技术。
我厂模具设计应用平台硬件是美国SGI工作站，软件是美国EDS公司的UG软件，近年来又购进了"
电子图板"
设计软件。
同时，针对本厂所设计的范围我们做了许多标准件的图库，此项工作大大地提高了设计速度。
CAD/CAM技术在该厂应用面比较广，但存在的不足主要有三点：
一是由于软件引进较早，且一直没有升级，与现在的UG版本差11个版本。
关键词:
CAD/CAM，发展，制造
“GuizhouUniversityschoolinsignia”CAD/CAMpractice
Abstract
AlongwiththeChineseeconomyfastdevelopment,“Chinamakes”startstosellthewholeworld.In2006,theChinesemanufacturingindustryGDPincreaseinvalueachieved1,095,600,000,000USdollars,forthefirsttimesurpassJapaninthetotalquantity,becomestheworldtobelistedthesecondmanufacturegreatnation;
In2007,theChinesemanufacturingindustryGDPincreaseinvalueamountsto1,300,000,000,000USdollars..TheShaanxiWeiheRiverjighasthemainplantisthemechanicalelectronicprofessionlabormoldspecializedproductionenterprise.TrialproducesfromtheinitialresearchanddevelopmenttothepresentCAD/CAMapplication,designedandmakesmanymodelstoflushthemoldcoldly,indomestichaswonthegoodprestige.Inrecentyears,alongwiththeCAD/CAMunceasingapplication,myfactoryhasproducedlargequantitiesofpreciserammingmold,speciallythemulti-locationlevelentersthemoldandthemulti-locationtransmissionmold,nomattermakestheaspectfromthedesigntobepossibletocomparefavorablywithwiththeimportmold.MyfactoryappliestheCAD/CAMtechnologystartearly,notonlyhasappliedtheCADtechnologyinthedesignandtheprocessing,simultaneouslyinthecraftparameter,speciallyinthecomplexcomponentsgeometryparameteralsohasappliedtheCADtechnology,bytheShanxiProvincescienceandtechnologyhall,NationalTechnicaldepartmentisawarded“CADthedemonstrationenterprise"
title.Intherecent10years,alreadycompletelyusedtheCADtechnologyinthemolddesign,inthepartprocessinghavealsoappliedtheCAMtechnology.MyfactorymolddesignappliestheplatformhardwareisAmericanSGIWorkstation,thesoftwareisAmericanEDSCorporation'
sUGsoftware,inrecentyearshaspurchased"
theelectronicchartboard"
designsoftware.Atthesametime,wehasmademanystandardlettermapstoragesinviewofthisfactorydesignscope,thisworkenhancedthedesignspeedgreatly.TheCAD/CAMtechnologyquiteisbroadinmyfactoryapplicationsurface,butexiststheinsufficiencymainlyhasthreepoints:
Oneisasaresultofthesoftwareintroductionearly,alsohasnotpromoted,misses11editionswiththepresentUGedition.
Keyword:
CAD/CAM,development,manufacture
前言
随着计算机技术的发展，计算机辅助设计/计算机辅助制造（CAD/CAM）技术在工程设计、制造等领域中具有重要影响的高新技术。
CAD/CAM技术自动加工的实现对社会产生了巨大的经济效益。
在20世纪60年代初，麻省理工学院研究生发表了《人机对话图形通信》，推出了二维SKETCHPAD系统，系统允许设计者在图形显示器前操作光笔和键盘，同时可以在显示器上显示图形，由此为CAD/CAM技术提供了理论基础。
20世纪60年代到20世纪70年代中期是CAD/CAM技术走向成熟的阶段，随着计算机硬件的发展，三维几何软件也相应发展起来。
到了20世界90年代，CAD/CAM技术从单一的模式、单一的功能走向集成化和智能化。
使用CAD/CAM各子系统之间进行数据交换，从而出现了面向对象的技术、并行工程的思想、人工智能技术等。
我国CAD/CAM技术从20世纪70年代开始以来，经过不断的发展和推广使用，取得了良好的经济效益和社会效益，以Pro/Engineer、Unigraphics、Solidworks为代表的CAD/CAM软件技术是目前最完善的CAD/CAM技术。
我国CAD/CAM技术的应用大多以绘图设计为突破口，在硬件和软件升级方面不够到位。
在设计中，是基于Pro/Engineer这个软件来写的。
机械专业的学生，只有掌好相关软件握的技术，才能更好地做好产品设计、加工的一体化，最终达到机械理论知识和实际操作的有机结合。
在Pro/Engineer这个软件中，尤其是UG加工模块的应用，把自动编程技术表现的淋漓尽致。
在箱体的加工中，对UG加工模块进行了详细的介绍。
在NC制造设置（包括NC机床定义、夹具设置、刀具设定等）、NC加工方法、NC序列设置、加工轨迹的演示、后置处理等都做了描述。
软件支撑是远远不能搞好加工的，先进的硬件设备对生产加工的效率是很重要的。
现代加工设备各式各样，品种繁多。
像车床、铣床、磨床、钻床、加工中心机床等。
为了减少人的体力劳动和自动化的生产，数控加工走向了我们，目前的数控机床广泛应用于加工行业当中。
数控设备的出现，使CAD/CAM技术得到了前所未有的发展，软/硬件得到了有机的结合。
在本设计中用的选用的是数控加工中心，它有许多的优点：
减少了装夹的次数；
减少了机床的数量，从而减少了生产空间；
缩短了生产周期等等。
在校徽的加工过程中，本书用了较大篇幅对加工过程做了详细的描述。
尤其在加工的工艺性设计方面做了大量的分析，使整个加工过程清晰可见，在自动加工编程中实现了零件的最终形成。
在本设计中，我们同时看到了自动编程优于手工编程，尤其是在现代加工技术中，对复杂零件的加工更体现出它的优点。
本设计在第一章对数控技术和UG软件技术做了简单概述，对FANUC数控系统VMC1100B数控加工中心机床的编程知识做了详细的介绍，UG加工模块中的加工操作过程也用了大量的图来说明，更具直观。
在第一章，加工中心工艺方案的制定。
得到了校徽生产的工艺要求。
为第一章的UG加工模块得到参数。
从而得到第三章要加工的最终产品。
在这里我要感谢周峥嵘等老师的指导，为我的毕业设计提供了良好的条件。
第一章：
数控技术和UG软件技术
1.1数控技术
1.1.1数控技术的发展趋势
数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（it、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。
从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面。
（一）、高速、高精加工技术及装备的新趋势
效率、质量是先进制造技术的主体。
高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。
为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（cirp）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。
在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；
在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。
近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。
这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。
从emo2001展会情况来看，高速加工中心进给速度可达80m/min，甚至更高，空运行速度可达100m/min左右。
目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。
美国cincinnati公司的hypermach机床进给速度最大达60m/min，快速为100m/min，加速度达2g，主轴转速已达60000r/min。
加工一薄壁飞机零件，只用30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需3h，在普通铣床加工需8h；
德国dmg公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达12*!
000r/mm和1g。
在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级（0.01μm）。
在可靠性方面，国外数控装置的mtbf值已达6000h以上，伺服系统的mtbf值达到30000h以上，表现出非常高的可靠性。
为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。
（二）、5轴联动加工和复合加工机床快速发展
采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。
一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。
但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。
当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复
合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。
因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。
在emo2001展会上，新日本工机的5面加工机床采用复合主轴头，可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。
德国dmg公司展出dmuvoution系列加工中心，可在一次装夹下5面加工和5轴联动加工，可由cnc系统控制或cad/cam直接或间接控制。
（三）、智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势
21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：
为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；
为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；
简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；
还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。
为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。
目前许多国家对开放式数控系统进行研究，如美国的ngc（thenextgenerationwork-station/machinecontrol）、欧共体的osaca（opensystemarchitectureforcontrolwithinautomationsystems）、日本的osec（opensystemenvironmentforcontroller），中国的onc（opennumericalcontrolsystem）等。
数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。
所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。
目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。
网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。
数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。
国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如在emo2001展中，日本山崎马扎克（mazak）公司展出的“cyberproductioncenter”（智能生产控制中心，简称cpc）；
日本大隈（okuma）机床公司展出“itplaza”（信息技术广场，简称it广场）；
德国西门子（siemens）公司展出的openmanufacturingenvironment（开放制造环境，简称ome）等，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。
1.2FANUC数控系统数控加工中心机床基础知识
在学校中掌握FANUC数控加工中心工作的一些基础知识。
同时根据自己所学和了解对数控加工中心的基本知识进行一下几个小节点的描述。
1.2.1坐标系/对刀点/换刀点
坐标系：
主要坐标系分为机床坐标系和工件坐标系，前者由厂家设定，工件坐标系：
又叫编程坐标系，用来确定工件各要素的位置。
刀点：
主要分为对刀点和换刀点，前者刀具相对工件运动的起点（又叫程序起点或起刀点）。
后者是换刀的位置点，在加工中心有换刀的程序，在加工零件的时候，我们只要调刀就可以执行。
1.2.2常用基本指令
在校徽的加工过程中，我们要用到这些基本指令：
进给功能字F用于指定切削的进给速度。
主轴转速功能字S用于指定主轴转速。
刀具功能字T用于指定加工时所用刀具的编号。
辅助功能字M用于指定数控机床辅助装置的开关动作。
准备功能G指令，用于刀具的运动路线。
如下表1.1是G代码表。
表1.1
1.2.3编程方式
在编程的过程中，有两种编程方式：
一种是手工编程；
另一种是数控自动编程，自动数控编程又分为：
图形数控自动变成、语言数控自动编程和语音数控自动编程三种。
手工编程的特点是耗费时间长，容易出现错误，无法胜任复杂形状零件的编程。
国外资料统计，手工编程时间与机床实际加工时间平均比是30/1。
20%─30%机床不能开动的原因是由于手工编程的时间较长引起的。
在这节我们以FANUC系统的编程知识来讲解，在这个设计中，我们是以图形数控自动编程来展开的。
手工编程过程总结：
程序的输入：
打开程序保护锁，按下PROG键，方式开关选择到编辑状态，DIR检查内存占用情况，输入OXXXX，按INSERT键（报警的话，说明该文件名存），按RESET复位，重新输入文件名。
当我们建立了文件名后，文件名要单独占一行，每行的结束要用“；
”（按EOB，在按INSERT插入），如果顺序号没有出来，我们可以把顺序号的功能打开（按OFFSETSETTING键，选择SETTING，移动光标键，下面有个顺序号，参数是“0”，说明没有顺序号，所以我们将它改为“1”，打如INPUT，注意只有在MDI方式下才能改参数，否则要报警），进行程序的输入。
程序比较长的时候，我们可以将程序号的间隔调小，操作如下：
MDI方式下按OFFSETSETTING键，按PAGE，找到“10”所在的参数号，将“10”改为“5”，按INPUT键。
程序输入完后，我们可以进行程序的修改：
替换（在键盘缓冲区输入要替换的字符，按下ALTER键），删除（删除单个字符，光标移动到要删除的字符按DELETE；
删除一段，将光标移动到要删除的那一段上），程序输入完了后锁上。
程序的检索，例如检索O313按下面步骤进行操作方式在编辑状态下—按PRGRM（进入程序画面）—输入查找的程序号O313—按箭头向下的光标键找O313程序号。
程序的删除，例如删除O313按下面步骤进行：
操作方式在编辑状态下—打开程序保护锁—按PRGRM（进入程序画面）—输入删除的程序号O313—按箭头向下的光标键找O313程序号—键入删除的程序号O313—按DELET—操作完毕、锁上程序保护锁—按功能软件上的LID查看O313程序是否在程序例表中。
1.2.4对刀
对刀的方法直接影响工件的加工精度。
所以对于不同的加工零件，我们要选择不同的对刀方法。
X和Y向对刀，对于圆柱孔（或圆柱面）零件时：
（1）我们采用杠杆百分表（或千分表）对刀，这种对刀方法精度高，但是比较麻烦。
（2）采用寻边器对刀，对于精度不太高，比较直观。
X和Y向对刀，当对刀点为互相垂直直线的交点时：
（1）采用刀具试切对刀。
（2）采用寻边器对刀，精度高。
在Z向对刀，Z向对刀数据与刀具在刀柄上的装夹长度及工件坐标系的Z向零点位置有关，它确定工件坐标系的零点在机床坐标系中的位置。
加工中心采用长度补偿来做。
为了损伤工件表面，在本设计中我们采用采用对刀杆对刀。
移动机床将刀杆分别从X、Y慢慢靠近工件，若X方向显示的是X1，Y方向显示的是Y1。
再反方向得到X2，Y2则分别记下此数据。
我们采用G54坐标系，记下X、Y的值，按POS键，输入到G54坐标系中。
程序原点X、Y的计算方法如下：
X=（X1－X2）/2Y=（Y1－Y2）/2
Z轴偏值：
将株洲移动
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