电吹风外壳建模与数控加工

摘要本文对 UG 的三维曲面造型和数控加工模块进行了初步的介绍。主要通过 利用 UG 这款软件来实现对吹风机的三维曲面造型和数控加工。首先根据吹风机 的曲面特点，运用了扫掠、曲线网格曲面、拉伸还有曲面偏置等方法对吹风机进 行了三维曲面造型。然后利用 UG 数控加工模块，对吹风机模型进行了整体的加 工，其中加工的过程大致分为型腔铣、轮廓铣铣削、表面铣削和多刀路清根铣等 这几个部分，确认走刀路线之后，对吹风机模型的加工进行了模拟加工仿真，最 后利用UG的自动编程功能根据吹风机模型的走刀路线进行后处理，导出G代码 程序。关键字：吹风机造型；UG；加工AbstractIn this paper, three-dimensional surface modeling UG and CNC machining modules were introduced preliminary. Mainly through the use of this software to achieve the three UG surface modeling of a hairdryer and CNC machining. Firstly, according to the surface characteristics of a hairdryer, using a sweep, curve mesh surface, the surface tension as well as other methods of hair dryers bias carried out a three-dimensional surface modeling. Then use UG CNC machining module, hair dryer model the overall process, the process in which the process is roughly divided into several parts of the cavity milling, contour milling milling, surface milling and multi-gouging milling toolpaths confirm feed path after that, the processing of a hair dryer model simulated machining simulation, and finally use the automatic programming function according to UG feed path hairdryer treatment after the model derived G-code program.Keywords: hair dryers modeling; UG; processing目录第一章绪论11.1 UG的介绍11.2 UG的产品特点1第二章吹风机的造型设计32.1 电吹风模型的参考造型和总体参考尺寸32.2 创建回转圆弧42.3 创建圆形凸台42.4 生成把手52.5 创建吹风道52.6 创建壳体62.7 建立通风槽口草图62.8 创建槽口62.9 倒边角7 第三章吹风机外壳凸模的加工 93.1 项目初始化93.2 创建刀具 93.3 创建几何体 103.4 创建操作 103.5 自动编程13 参考文献16 致谢17 课程设计总结18第一章 绪论1.1 UG的介绍UG (Unigraphics NX)是Siemens PLM Software公司出品的一个产品工程解 决方案，它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手 Unigraphics NX针对用户的虚拟产品设计和工艺设计的需求，提供了经过实践验证的解决方 案。1.2 UG的产品特点UG的目标是用最新的数学技术，即自适应局部网格加密、多重网格和并行 计算，为复杂应用问题的求解提供一个灵活的可再使用的软件基础。UG NX 的结构：一个如UG NX这样的大型软件系统通常需要有不同层次抽象的描述。UG 具有三个设计层次，即结构设计(architecturaldesign)、子系统设(subsystemdesign) 和组件设计(componentdesign)。至少在结构和子系统层次上，UG是用模块方法设计的并且信息隐藏原则被 广泛地使用所有陈述的信息被分布于各子系统之间。优势来自Siemens PLM的 NX 使企业能够通过新一代数字化产品开发系统实现向产品全生命周期管理转型 的目标。NX包含了企业中应用最广泛的集成应用套件，用于产品设计、工程和 制造全范围的开发过程。UG 设计图:如今制造业所面临的挑战是，通过产品开发的技术创新，在持续的成本缩减 以及收入和利润的逐渐增加的要求之间取得平衡。为了真正地支持革新，必须评 审更多的可选设计方案，而且在开发过程中必须根据以往经验中所获得的知识更 早地做出关键性的决策。NX 是 UGS PLM 新一代数字化产品开发系统，它可以通过过程变更来驱动 产品革新。NX独特之处是其知识管理基础，它使得工程专业人员能够推动革新 以创造出更大的利润。NX可以管理生产和系统性能知识，根据已知准则来确认 每一设计决策。NX建立在为客户提供无与伦比的解决方案的成功经验基础之上，这些解决 方案可以全面地改善设计过程的效率，削减成本，并缩短进入市场的时间。通过 再一次将注意力集中于跨越整个产品生命周期的技术创新，NX的成功已经得到 了充分的证实。这些目标使得 NX 通过无可匹敌的全范围产品检验应用和过程自 动化工具，把产品制造早期的从概念到生产的过程都集成到一个实现数字化管理 和协同的框架中。主要功能:工业设计，NX为那些培养创造性和产品技术革新的工业设计和风格提供了 强有力的解决方案。利用 NX 建模，工业设计师能够迅速地建立和改进复杂的 产品形状，并且使用先进的渲染和可视化工具来最大限度地满足设计概念的审美 要求。产品设计,NX包括了世界上最强大、最广泛的产品设计应用模块。NX具有高 性能的机械设计和制图功能，为制造设计提供了高性能和灵活性，以满足客户设 计任何复杂产品的需要。NX优于通用的设计工具，具有专业的管路和线路设计 系统、钣金模块、专用塑料件设计模块和其他行业设计所需的专业应用程序。仿 真、确认和优化，NX允许制造商以数字化的方式仿真、确认和优化产品及其开 发过程。通过在开发周期中较早地运用数字化仿真性能，制造商可以改善产品质 量，同时减少或消除对于物理样机的昂贵耗时的设计、构建，以及对变更周期的 依赖。NC 加工:UG NX 加工基础模块提供联接 UG 所有加工模块的基础框架，它为 UG NX 所有加工模块提供一个相同的、界面友好的图形化窗口环境，用户可以在图形方 式下观测刀具沿轨迹运动的情况并可对其进行图形化修改：如对刀具轨迹进行延 伸、缩短或修改等。该模块同时提供通用的点位加工编程功能，可用于钻孔、攻 丝和镗孔等加工编程。该模块交互界面可按用户需求进行灵活的用户化修改和剪 裁，并可定义标准化刀具库、加工工艺参数样板库使初加工、半精加工、精加工 等操作常用参数标准化，以减少使用培训时间并优化加工工艺。 UG 软件所有模 块都可在实体模型上直接生成加工程序，并保持与实体模型全相关。NX 的加工后置处理模块使用户可方便地建立自己的加工后置处理程序，该 模块适用于目前世界上几乎所有主流 NC 机床和加工中心，该模块在多年的应用 实践中已被证明适用于25轴或更多轴的铳削加工、24轴的车削加工和电火 花线切割。模具设计:UG 是当今较为流行的一种模具设计软件，主要是因为其功能强大。模具设计的流程很多，其中分模就是其中关建的一步。分模有两种：一种是 自动的，另一种是手动的，当然也不是纯粹的手动，也要用到自动分模工具条的 命令，即模具导向。第二章吹风机的造型设计2.1电吹风模型的参考造型和总体参考尺寸。电吹风建模设计参数和尺寸如下：三维网格布局图如下:2.2建立回转圆弧在四个平行基准平面中分别建立四个不同半径圆，通过建立与四个平面都垂 直的平面分别创建四个与Y-Z平面分别相交的四个不同的的点，在四点间利用圆 弧命令创建三段如图1-1的连续圆弧。如图生成图1-1。图1-1回转圆弧2.3创建圆形凸台通过回转邸 命令选取图1-1所创建的圆弧并使用回转命令以最下面的圆的圆心为回转中心和Z轴为回转中心线得到图1-2；图1-2圆形凸台2.4生成把手以圆台的底面为准建一个共面基面然后在此基面上创建草图建立如图1-3右 边手柄的上面草图并选取草图曲线使用拉伸川命令并圆台求和在圆凸台的右 边建立如上图的把手；图1-3把手2.5创建吹风道以圆台的底面为准建一个共面基面然后在此基面上创建草图在X-Z平面建 立半圆带直径图形并使用拉伸川命令在圆凸台的下方建立吹风的吹风管道；图1-4吹风道口2.6创建壳体对图1-4所形成的实体图形在抽壳：*命令下选取下面进行抽壳,生成图1-5 图形；图1-5壳体2.7建立通风槽口草图在圆凸台的顶面创建基面并且在此基面上选用圆命令和圆弧命令创建如图1-6草图并完成草图进而进行使用拉伸命令拉伸并与整体求差。图1-6通气槽口2.8创建槽口用对特征形成图形临$命令，选取图1-6的特征实体以顶面圆心为圆形阵列中心进行实体圆形阵列创建图1-7的图形；图1-7圆形阵列槽口2.9倒边角选用外壳手柄与凸圆台相接区域的相连曲线以及拉伸把手前所创建的曲线进行倒圆角生成图1-8实体图形。图1-8对圆台接口处倒边角第三章吹风机外壳凸模的加工3.1项目初始化单击“起始”按钮的的下拉菜单选择“加工”，进入加工环境菜单，选择 如图3-2所示选项，单击“初始化”按钮，系统自动初始化项目。图3-1环境菜单图3-2初始化3.2创建刀具单击“创建刀具”在“名称”一栏中修改数值为pd8，如图3-3所示，粗加 工用，单击“确定”按钮；在弹出的“刀具参数”对话框中按图3-3所示修改参 数，单击“确定”按钮退出。同样的方法创建一把pd6的到为精加工用，再创建 一把pdr4的刀来加工电吹风面上的8个槽及陡角如图3-4。图3-3创建刀具图3-4创建刀具I w|J /3 fH -i3.3创建几何体单击“创建几何体”，如图3-5所示，单击第一项在跳出的复选框中单击“选 择”选择加工对象，单击第二项选择毛胚，由于未设定毛胚，故如图3-6所示选 择“自动块”。图3-5创建几何体图3-6设置包容块3.4创建操作单击“创建操作”在弹出的菜单中选择参数，如图3-7所示，单击对话框中 的“切削”按钮，修改弹出的对话框中的参数如图3-8,单击对话框中的“进給 率”按钮，修改弹出的对话框中的参数如图3-9,单击“生成”图标，去掉弹出 的显示参数，单击“确定”按钮得到如图3-10所示的刀具路径，单击“确定” 按钮退出操作。再次单击“创建操作”，在弹出的菜单中选择参数，如图3-11所示，重复先前的步骤直到生成刀具路径如图3-12所示。再次单击“创建操作”,在弹出的菜单中选择参数，如图3-13所示，重复先前的步骤直到生成刀具路径 如图3-14所示图3-7创建操作图3-8切削参数图3-9进给率设定图3-10生成刀具路径图3-11创建操作图3-12生成刀具路径图3-13创建操作图3-14生成刀具路径在刀具路径模拟出来后，点击生成可视化刀轨轨迹如图3-15, 3-16, 3-17 所示，图3-15为粗加工所成型的图，图3-16为精加工所成的图，图3-17为 最终成型图。图3-15模拟刀具路径图3-16模拟刀具路径图3-17模拟刀具路径3.5自动编程点击“输出CLSF”如图3-18所示，点击“确定”生成如图3-19所示的文 件。由于是选用加工中心来加工零件，故生成一个文件。图3-18输出程序22“前.B7G TIE 439 I6.4TS J-2.11S 3M 口尬 E4 T-17. T3T 1-120.374 J-lELaSI GO9 B.a. L31 T-3.799 Ik 血 J-3.0L1 GQ1 ZTE. 5m Hia Lil T. HQ31 Z3t5离 X1J7. KI T1& W 氐碍 1 J-a W1 蹈2 H17. flT T-1S.426 I-117Lffil J-lfi. U Goa 0侶 ne T-iisa LSTas j-. t 師I ZTL53 H,E.附 丫推 UQJ1 纵 5QK 口% 昵目 T1& H & 翎B J-Z KT 融期 H14.阿3 T-15.6T 1-111 嘲 J45.44 QM 口】爲 W MS TO 6/JS J-时T 0刃 ZTE. 5蜀0 HJZ Ld5 T3a U帧 Z2L5角 Uli. KT TIE U 】魚 ME J-2 MS 删 TT5 H M11.79T J-15.-ieQM HJS-. MS T-L乳刖 IE冲開;J-驚fl Q31 Z7Z.5CT 口匱；肝5 T】g 4OM. Z2C5m Hia FST T& U 恵对3 J-2 rlgGffi T-& U I-lJ(a.76T J-1L4AW、T-lQ.ld Ifi.lSL J-.删Kn ZTL6QM 口應 KI Tl 14GM 235QM 即偏咼E T15 W & H2 J-L卫 T-&. 41 -1O5.73F- 丁叫5刑角 口馄 SSI T-19.4J 16. Iff J-1.01L 師I ZTL5M Hia 阖6 T3 U曲I 22L5QM ?0嗚 m TJS W 临72】9即M T-15.-1OS.7D4 J-15.鶴 KJ& MS T-L3.44 6.9SZ J-L 国L QP1 Z7E.5图3-19程序代码后处理：单击加工操作中的“后处理”弹出“后处理”菜单，选择参数如图3-20所示，单击“确定”按钮，得到如图3-21所示程序列表。诜旦 rl3L.KT-19.84L 1-132. OM J-1L0M 阳 H3L 5L3卩蠡嘲 低制 H(I场 1 371-：血瓯.第 TLL315GJ1 23133 ILSLM3 11E335 区岡 J-3.1BEGOQ nS.D7E-13. U3 J-lfi.幻3HB II理 M T-21VB7 El 91 J-l. 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BOB J-.MF11 Z7L图3-20后处理图3-21程序代码W 11111914 nS-4-J参考文献1 .安杰，邹昱章.UG处理技术M.北京：清华大学出版社,2003.2 .展廸优.UGnx7.0曲面设计教程M.北京：机械工业出版社，2012.3 .展廸优.UGnx7.0数控加工教程M.北京：机械工业出版社，2012.4 .朱凯，李晓武.UGNX中文版机械设计基础教程M.北京：人民邮电出版社， 2006.5 .曹岩.UGNX7.0装配与运动仿真实例教程M.西安：西北工业大学出版社，2010.6 .吴德军.UG加工基础M.重庆：重庆大学出版社，1993.7 .耿鲁怡，徐六飞.UG结构分析培训教程M.北京：清华大学出版社，2005.8 .赵波，张琴.UG相关参数化设计培训教程M.北京：清华大学出版社，2005.8.过小容，李坤.UG三维造型与数控加工编程实例精解M.辽宁：辽宁科学技 术出版社，2009.致谢转眼之间大学四年将随着毕业设计的完成而宣告结束，人生的道路也将开启 新的篇章，我将步入一个新的起点。大学四年的时间，我学到了很多，也收获了 很多。毕业设计是对大学四年所学的一个检测，也可以说是一个考验，对自己所学 的考验，刚了解这个课题的时候，还真的是有些不知所措。虽然大学四年学的东 西不少，但其实还是有很多东西都不会，因而这对于我来说也是一个挑战。 其实，我们大学四年，所学习的课程并不少，但是，我们学的并不深，对于每一 门课程，我们仅仅只是学了一点粗浅的知识而已，但对于毕业设计，我们所要做 的就是，通过将自己所学的东西付诸于实践，将所学的知识利用起来，做到实践 中去。虽然一开始，这对我们来说，有点难度，但通过老师细心与耐心的指导， 让我有了些初步的思路。再通过老师的讲和自己查找相关资料，自己的毕业设计 便有了个初步的模型。但是，经过多次修改，还有老师的细心指导，毕业设计终 于在几个月后，得到完成。在本次毕业设计中，使我学到了不少东西，说句真心话，在毕业设计开始之 前，和毕业设计结束之后，我感触良多，很多东西，虽然学了，但要真正的运用 到实践之中，并不是那么容易的事情。在此，首先感谢文理学院为我提供了一个如此良好的学习环境，其次感谢我 的老师们在这年里对我的细心教导，让我充实的度过了这四年的大学生活， 老师们的教诲将是我最宝贵的财富。最后，感谢我的指导老师汪超老师对我的毕 业设计的悉心指导和耐心帮教。在这里我衷心的祝愿所有的老师们，身体健康， 工作顺利。也祝同学学业有成，开心快乐每一天！设计小结通过2 个星期的课程设计，使我们在原来的基础上更进一步了解了 UG 的使 用方法。虽然只有 2 周短短两周的课程设计，但是让我们很清楚的认识到 UG 的 强大功能。两个星期的设计我们主要是学习UG加工的一般操作，主要有画草图， 建模，初始化，各种工具条的使用，创建操作中的各个功能命令的调用，操作导 航器的调用和使用方法。从中我们也发现UG的CAM功能非常强大，在实际中应 用非常广泛，可以用于许多行业，诸如汽车，飞机，通讯，电子等行业。通过学 习我们基本掌握了一般零件的加工步骤，操作界面的调用和各个工具条的使用方 法。