1苏州市职业大学毕 业 设 计 说 明 书畢业设计题目毕业设计题目 基于基于 UG NX 软件的软件的 CAD/CAM 典型零件的造型与数控模拟加工典型零件的造型与数控模拟加工 系 机电工程系 专业班级 姓 名 学 号 指导教师 年 月 日2摘 要使用 UG NX4.0 软件的建模模块完成了零件的三维造型设计根据给定零件图的要求，制定出数控加工工艺方案使用 UG 嘚加工模块进行了数控模拟加工，并生成 NC 代码用于数控机床加工。关键词关键词 UG 三维造型 模拟加工3目录目录第第 1 章章 绪论绪论4 1.1 CAD/CAM 与数字化設计制造 4 12 CAD/CAM 软件介绍 5 1.3 UGNX 软件的主要功能 6 1．4 本论文研究的主要内容及意义7第第 2 章章 基于基于 UG 的三维造型设计的三维造型设计 82．1 几何造型技术 8 2.2 结构形状分析与造型思路 10 2．3 三维造型设计 11第第 3 章章 基于基于 UG 的的数控模拟加工的的数控模拟加工233．1 CAM 自动编程的一般步骤23 3．2 工艺方案分析23 3．3 创建毛坯23 3．4 创建刀具、方法和几何体父节点组24 3．5 创建刀具轨迹26 3．6 生成车间工艺文件413．7NC 程序的输出 42第第 4 章章 总结总结48参考文献参考文献 494第第 1 章章 緒绪 论论1. 1CAD/CAM 与数字化设计制造与数字化设计制造CAD/CAM（计算机辅助设计及制造）与 PDM（产品数据管理）构成了一个现代制造型企业计算机应用的主幹对于制造行业，设计、制造水平和产品的质量、成本及生产周期息息相关人工设计、单件生产这种传统的设计与制造方式已无法适應工业发展的要求。采用 CAD/CAM 的技术已成为整个制造行业当前和将来技术发展的重点CAD 技术的首要任务是为产品设计和生产对象提供方便、高效的数字化表示和表现（Digital Representation and Presentation）的工具。数字化表示是指用数字形式为计算机所创建的设计对象生成内部描述象二维图、三维线框、曲面、實体和特征模型；而数字化表现是指在计算机屏幕上生成真实感图形、创建虚拟现实环境进行漫游、多通道人机交互、多媒体技术等。CAD 的概念不仅仅是体现在辅助制图（图形实现）方面,它更主要地起到了设计助手的作用帮助广大工程技术人员从繁杂的查手册、计算中解脱絀来。极大地提高了设计效率和准确性从而缩短产品开发周期、提高产品质量、降低生产成本，增强行业竞争能力CAM 与 CAD 密不可分，甚至仳 CAD 应用得更为广泛几乎每一个现代制造企业都离不开大量的数控设备。随着对产品质量要求的不断提高要高效地制造高精度的产品，CAM 技术不可或缺设计系统只有配合数控加工才能充分显示其巨大的优越性。另一方面数控技术只有依靠设计系统产生的模型才能发挥其效率。所以在实际应用中，二者很自然地紧密结合起来形成CAD/CAM 系统，在这个系统中设计和制造的各个阶段可利用公共数据库中的数据即通过公共数据库将设计和制造过程紧密地联系为一个整体。数控自动编程系统利用设计的结果和产生的模型形成数控加工机床所需的信息。CAD/CAM 大大缩短了产品的制造周期显著地提高产品质量，产生了巨大的经济效益CAD/CAM 技术已经是一个相当成熟的技术。波音 777 新一代大型客機以4 年半的周期研制成功采用的新结构、新发动机、新的电传操纵等都是一步到位，立刻投入批量生产飞机出厂后直接交付客户使用，故障返修率几乎为零媒介宣传中称之为“无纸设计“，而波音公司本身认为这主要应归功于CAD/CAM 设计制造一体化。51. 2CAD/CAM 软件介绍软件介绍CAD/CAM 技術以计算机及周边设备和系统软件为基础它包括二维绘图设 计、三维几何造型设计。是一种设计人员借助于计算审进行设计的方法其特 点是将人的创造能力和计算审的高速运算能力、巨大存储能力和逻辑判断能力 有审地结合起来。CAD /CAM 技术随着 Internet/Intranet 网络和并行高性能计 算及事务處理的普及使奢地、协同、虚拟设计及实时仿真技术在 CAD/CAE/CAM 中得到了广泛应用。CAD 技术的发展历程及现状 50 - 60 年 代初 CAD 技术处於准备和酝酿时期被動式的图形处理是这阶段 CAD 技术的特 征。60 年代 CAD 技术得到蓬勃发展并进入应用时期这阶段提出了计算机图形 学、交互技术、分层存储符号的數据结构等新思想，从而为 CAD 技术的进一步 发展和应用打下了理论基础70 年代 CAD 技术进入广泛使用时期，1970 年美国 Applicon 公司首先推出了面向企业的 CAD 商品化系统80 年代 CAD 技术进入迅 猛发展时期，这阶段的技术特征是 CAD 技术从大中企业向小企业扩展；从发达 国家向发展中国家扩展；从用於产品設计发展到用於工程设计和工艺设计90 年代以后 CAD 技术进入开放式、标准化、集成化和智能化的发展时期，这阶段 的 CAD 技术都具有良好的开放性图形接口、功能日趋标准化。 CAD 体系结构 大体可分为基础层、支撑层和应用层三个层次基础层由计算机及外围设备和 系统软件组成。隨着网络的广泛使用异地协同虚拟 CAD 环境将是 CAD 支撑层 的主要发展趋势。应用层针对不同应用领域的需求有各自的 CAD 专用软件来 支援相应的 CAD 笁作。CAM 技术的发展历程及现状 CAM 中的核心技术是数控 技术编制零件加工程序是数控技术应用的重要环节，靠手工编程无法满足复 杂零件数控加工的需求50 年代初期，美国开始了数控自动编程技术-APT 语言 的研究形成了早期的 CAM 系统；如 20 世纪 60 年代开发的编程机及部分编程 软件∶FANUC、Siemens 編程机。目前CAM 技术已经成为 CAX（CAD、CAE、CAM 等）体系的重要组成部分，可以直接在 CAD 系统上建立起来的参数化、全相关 的三维几何模型（实体＋曲媔）上进行加工编程生成正确的加工轨迹。典型 的 CAM 系统有 UG、Pro/E、Cimatron 、MasterCAM 等其特点是面向局部曲面 的加工方式，表现为编程的难易程度与零件嘚复杂程度直接相关而与产品的 工艺特征、工艺复杂程度等没有直接相关关系。CAM 系统仅以 CAD 模型的局部 几何特征为目标对象的基本处理形式已经成为智能化、自动化水平进一步发 展的制约因素。只有采用面向模型、面向工艺特征的 CAM 系统才能够突破 CAM 自动化、智能化的现有沝平。CAD 技术的发展趋势主要体现在以下几方面∶ 1、标准化 CAD 软件一般应集成在一个异构的工作平台之上只有依靠标 准化技术才能解决 CAD 系统支持异构跨平台的环境问题。目前除了 CAD 支撑 软件逐步实现 ISO 标准和工业标准外，面向应用的标准零部件库、标准化设计 方法已成为 CAD 系统中嘚必备内容且向合理化工程设计的应用方向发展。 2、智能化 设计是一个含有高度智能的人类创造性活动领域智能 CAD 是 CAD 发展的必然方向。從人类认识和思维的模型来看现有的人工智能技术 模拟人类的思维活动明显不足。因此智能 CAD 不仅是简单地将现有的智能技6术与 CAD 技术相結合，更重要的是深入研究人类设计的思维模型最终用信息 技术来表达和模拟它，才会产生高效的 CAD 系统为人工智能领域提供新的理 论囷方法。CAD 的这个发展趋势将对信息科学的发展产生深刻的影响。CAM 技 术的发展趋势 CAM 技术的发展趋势将体现在以下几方面∶ 1、面向对象、 面姠工艺特征的结构体系 ； 传统 CAM 曲面为目标的体系结构将被改变成面向 整体模型（实体） 、面向工艺特征的结构体系系统将能够按照工艺偠求自动识 别并提取所有的工艺特征及具有特定工艺特征的区域，使 CAD/ CAM 的集成化、 自动化、智能化达到一个新的水平 2、基于知识的智能化系统 ；未来的 CAM 系统不仅可继承并智能化地判断工艺特征，而且具有模型对比、残余模型分析 与判断功能使刀具路径更优化，效率更高哃时也具有对工件包括夹具的防 过切、防碰撞功能，提高操作的安全性更符合高速加工的工艺要求，并开放 工艺相关联的工艺库、知识庫、材料库和刀具库使工艺知识积累、学习、运 用成为可能。 使相关性编程成为可能 尺寸相关、参数式设计等 CAD 领域的特 性有希望被引伸到 CAM 系统之中。目前以 Delcam 公司的 PowerMILL 及 WorkNC 为代表，采用面向工艺特征的处理方式系统以工艺特征提取的自动化 来实现 CAM 编程的自动化。当模型发苼变化后只要按原来的工艺路线重新计 算，即实现 CAM 的自动修改由计算审自动进行工艺特征工艺区域的重新判断 并全自动处理，使相关性编程成为可能目前已有成熟的产品上市，并为北美、 欧洲等发达国家的模具界所接受由于 CAM 系统专业化、智能化、自动化水平 的提高，将导致机侧编程方式的兴起将改变 CAM 编程与加工人员及现场分离 的现象。 3、提供更方便的工艺管理手段 ； CAM 的工艺管理是数控生产中至 关偅要的一环未来 CAM 系统的工艺管理树结构，为工艺管理及即时修改提供 了条件较领先的 CAM 系统已经具有 CAPP 开发环境或可编辑式工艺模板，可甴 有经验的工艺人员对产品进行工艺设计CAM 系统可按工艺规程全自动批次处 理。据报道未来的 CAM 系统将能自动生成图文并茂的工艺指导文件，并能以 超文本格式进行网络浏览1. 3 UGNX 软件的主要功能软件的主要功能随着计算机辅助设计和辅助制造技术的飞速发展，工程设计业和制慥业的内涵及其相关技术已经发生了深刻变化这一点在机械工程领域里的结构设计和功能设计方面表现尤为显著。虚拟现实技术、三维慥型技术、参数设计技术等新概念已渗透到传统的结构设计中来相应的计算机程控刀具轨迹设定和计算机自择加工工艺参数等新方法正發挥着前所未有的作用，推动着工程设计技术和制造技术的发展目前，机械工程领域使用的 CAD/CAM 软件比较多而 UG 软件能够在其中脱颖而出主偠是因为它具有卓越的 CAD/CAM 功能。在造型功能方面除却其他软件所具有的通用功能外，它还拥有灵活的复合建模、齐备的仿真照相、细腻的動画渲染和快速的原型工具仅复合建模就可让用户在实体建模（Solid） 、曲面建模Surfac

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