基于NX的阀座的加工工艺及仿真

I基于 NX 的阀座的加工工艺及仿真摘要：目前，世界制造业在不断发展，传统的设计制造已经无法适应当前快速发展的需要，而随着计算机的广泛推广与使用，计算机辅助设计与制造应运而生，我们称其为 CAD/CAM。直到本世纪最初十几年，CAD/CAM 也已经发展的比较成熟，它对于制造业的推进起着越来越重要的作用，其中，NX、PRO/E、 MASTERCAM 等软件都属于比较成熟的计算机辅助设计软件。NX 是当今世界上比较先进且高度集成的 CAD/CAM/CAE 高端软件之一，是由美国 UnigraphicsSolutions（简称 UGS）公司所研发的，它广泛应用于机械，汽车，航空航天，家电，电子以及化工等各个行业的产品设计和制造领域。NX 提供了一个完整的 NC 编程系统所需的一切组件，包括三维建模、钻孔、车削、铣削、线切割、刀具生成、刀具轨迹生成仿真、程序后处理等。而且它还提供了多种的数据转换格式，用来处理任何第三方 CAD 软件所生成的数据。NX软件的开发与应用，大大减少了机械制造产业中对于人力的需求，解放了劳动力，减少了人力成本。在产品的开发与研究中，方便了研究人员，大大提高了开发效率，缩短开发周期。本课题就阀座零件的加工进行研究，阀座是一种常用的零件，本零件尺寸要求较低，孔的加工具有一定的难度。本课题采用使用软件编程的手法，通过 NX软件的应用，对阀座零件进行全方位的三维建模，加工仿真，得出可以实际运用的 G 代码程序，具有现实的工程意义。关键词：NX；仿真加工；计算机辅助设计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 录摘 要 .IABSTRACT .II第一章 绪论 .11.1 研究目的 .11.2 研究意义 .11.3 阀座零件的介绍 .21.4 本章小结 .2第二章 计算机辅助设计软件介绍 .32.1 NX 软件介绍 .32.2 NX 主要功能领域 .32.3 NX 的功能模块 .32.4 本章小结 .4第三章 基于 NX 的数控自动编程 .53.1 零件二维视图 .53.2 零件的三维模型建模 .63.2.1 外形轮廓建模 .63.2.2 内轮廓的建模 .103.2.3 孔的建模 .123.2.4 零件斜孔基准体的建模 .173.2.5 零件毛胚的的建模 .193.3 本章小结 .19第四章 加工仿真与刀具路径的生成 .204.1 刀具的选择 .204.2 工艺规程设计 .204.3 生成刀具路径 .214.3.1 创建刀具 .214.3.2 预加工部分刀轨生成 .214.4 本章小结 .26第五章 后置处理及程序的生成 .275.1 打开后置处理器 .27IV5.2 机床参数设置 .285.3 程序与刀具路径 .285.4 运用后置处理器生成程序 .295.4 本章小结 .30第六章 结论 .31参考文献 .32致谢 .33附录 上方六棱柱刀轨程序 .34附录铣削外圆程序 .37附录铣削内孔程序 A.38附录铣削内孔程序 B.422第一章 绪论1.1 研究目的在现实机械制造加工中，利用 NX 软件的特性与功能，从工件的三维建模、加工编程到仿真及加工都在计算机上进行，可以有效节约成本，减少前期工作量。利用 UG 软件的加工模块直接生成 NC 代码，这既解决了手工变成需耗费大量时间，又解决了程序容易出错的问题，更为便利的是，对于编程没有太多知识与经验支撑的人，也可以轻而易举的利用这款软件进行变成，使更多的人可以完成这个工作。通过优化，不仅可以提升加工效率、加工质量，也可减少加工成本以及减少人力劳动。在这个制造业飞速发展的时代，NX 软件各个模块良好的结合，可以有效的进行新产品的开发与制造，也能促进机械行业得到更好更快的发展。1.2 研究意义在当今世界，我国制造业与其他国家相比还有一些差距，而这些差距主要来源于产品设计和制造加工仿真技术的落后，因此，我国制造业核心竞争力必须尽快解决。目前有很多高档的 CAD/CAPP/CAM 软件都具有颇为强大的设计制造以及加工仿真功能，以及生成刀具路径和解决加工过程红可能出现的问题，可以在一个零件的设计初期就减少高额的工作量，大大的提高工作效率。根据我国机械制造技术的现阶段发展，并结合世界机械强国的经验，为了发展我国的机械制造技术，首先要发展我们的计算机辅助设计技术，随着制造业与计算机辅助设计结合的不断融合，机械制造设备的数控化率已成为衡量一个国家制造技术水平的一个重要指标。数控技术发展的有效途径就是虚拟制造仿真技术。通过虚拟制造仿真技术，设计人员可以模拟和评估出待处理物品的功能和可加工性问题。企业可以利用虚拟制造仿真技术进行合理的资源配置和生产安排。通过这种技术，可以实现零废品率，减少或消除新产品开发，新系统、新设备应用的初试过程，可以降低生产成本，减少资源损失病增加的产品设计质量。基于当今这个制造业飞速发展的社会，使用电脑软件全程进行产品的设计与检验以及仿真加工最终生成程序就显得尤为重要。如果能将生成的程序直接应用在机床上，使其进行完美的加工制造，这将具有非常重要的意义。31.3 阀座 零件的介绍阀座（seat ring）固定在阀门构件中，阀门关闭构件支撑并形成密封。软座密封采用弹性密封胶和小推杆提供气密密封。紧密座的紧密性导致材料的弹性变形并将其压缩到座椅的表面中。相应的金属部分泄漏路径。材料的渗透性是流体泄漏的基础。密封必须小心固定，以防止压差泄漏和破损。软座是粘合金属部件的一种方式，但它们并不能完全解决问题，因为在热冲击时，连接断裂并失效。足够大的压降破坏粘合材料。目前，中国的阀门产业产值已经有了 500 亿，这有力的展现了中国阀门产业现有的规模和发展潜能。但是，在优秀的工业形式背景下，也有一些可能令人担忧的问题，例如中国的阀门公司主要在小型家庭企业。这将会成为中国阀门产业未来发展的一项重大问题。现如今，我国阀门制造商可以设计和制造各种符合国际标准的阀门，如国际ISO 标准，德国 DIN 标准，美国 AWWA 标准等。 随着时代的发展，我国的阀门行业整体水平明显提高，但其质量还不稳定，如跑、冒、滴、漏等现象常出现在国产阀门中。此外，我国的配套阀门和发达国家的产品仍然存在差距。阀门市场的竞争变得越来越趋于白热化：传统阀门产品的一些市场已经饱和，供应领先于需求，这使得中小企业难以发展。 但是，如若产品的技术含量较高，其在国际市场中还是有非常强有力的竞争力的。1.4 本章小结本章主要介绍了该课题的研究目的，以及研究意义和方法，表明了本篇文章的主要研究方向和文章的主要内容，并对本课题所研究的零件进行了简单的介绍，包括其材质、用途、国内外情况等。4第二章 计算机辅助设计软件介绍2.1 NX 软件介绍交互式 CAD/CAM 系统是 NX 的别称，并且它是在上个世纪 80 年代，由美国 UGS 公司推出的一款制图软件，该软件不仅可以三维制图，并且是集CAD/CAM/CAE 于一体且拥有强大的计算机辅助设计制造功能。该软件在零件设计、三维建模仿真、刀具轨迹模拟仿真产等方面具有较大优势，并且它被应用于各种制造生产、各大高校教学实验等各种环境中。它拥有非常完善的建模模块，可以快速实现各类零件实体及产品模型的构建。在它在发展初期，工作站应用广泛，但随着计算机性能的广泛提高与硬件的发展和软件功能的日趋完善，使用它的人数越来越多，目前已经成为机械设计制造行业、各高校实验室广泛使用的一款三维制图软件 4。NX 诞生于上个世纪 80 年代，它的计算机语言是在 C 语言的平台上所创新开发的。该软件具有足够灵活的设计思维且支持多种格式文件的再编辑。所以它可以对其他大多数制图软件生成的文件进行再编辑。2.2 NX 主要功能领域NX 软件具备实体三维建模、拆卸建模等功能，能生成直接的、可编辑的数字图形，并对其做出一系列刀轨仿真、加工模拟、防撞刀检查及零件受力分析。其功能特点如下：（1）用外形来设计产品，达到了设计思维的直观描述目的。（2）充分的柔性设计，使新型概念设计成为现实。（3）拥有完整的零件设计与产品分析的功能模块。（4）三维图形和计算机数据的绝对一致及工程数据的自动更新。（5）提供了输出输入接口与二次开发工具。2.3 NX 的功能模块（1）工业设计NX 的建模模块，设计师可以快速而有效创建出复杂的产品模型并且对其不5足之处进行改进，而且可以使用各种的美化工具来尽可能达成大众的审美要求。（2）产品设计NX 拥有迄今为止最有效的产品设计应用模块之一。其较高性能的机械设计和制图模块是 NX 软件所具备的特色，该模块为工业与教学实验提供了较高性能和较高灵活性，从而可以满足绝大多数客户使用其做出各种复杂产品的需求。（3）仿真确认优化NX 可以让客户用专业数字化的形式进行仿真、确认和优化产品及其开发过程。经过在开发周期中较早地使用数字化仿真性能，各大用户可以因为在产品的开发早期就较早的进行数字化仿真，从而在改善产品品质的同时，去除对于产品实际场地话的设计、构建，更可以打消对变更周期的依赖。（4）NC 加工在 NX 软件中，所有其他模块都以框架的形式连接。我们称这个模块为一个处理模块，它为 NX 的其他模块提供了一个类似的易于操作的窗口环境。每个主要用户都可以直观地查看软件。工具沿轨迹的运动可以修改。该模块还提供编程应用程序（如钻孔，钻孔和攻丝）的一般编程和编程功能。模块交互界面可根据用户需求灵活定制标准化的刀具库，加工参数，半精加工和精加工等标准操作工具可缩短时间 学习和优化加工过程。 NX 应用软件的所有模块都可以在实体模型上生成加工程序，并可以完全适应实体模型。2.4 本章小结本章主要介绍了该课题在研究过程中所要使用的软件，对其主要功能进行了简单介绍，包括其发展，主要作用，在机械制造行业里所处的地位等。6第三章 基于 NX 的数控自动编程3.1 零件二维视图本文所选的零件是一款阀座，主要涉及零件的外形、零件内壁以及孔的加工，其中有三个斜孔是需要特别注意的。设定加工零件的毛坯为30mm30mm50mm 经过铣销加工的规则合金铝锭。零件图如下图 2.1 所示。采用 UG 建模模块进行绘制，主要建模步骤：使用拉伸创造出外形模型使用得差拉伸出内孔四个孔使用孔得出顶部三个直孔建立新面以新面为基础得出三个斜孔底面两个通孔（a） （b）图 3.1 零件图 73.2 零件的三维模型建模3.2.1 外形轮廓建模（1）在操作界面选择拉伸选项，出现如下图 3.2 界面，点击箭头所指绘制截面按钮，进入绘制草图界面，画出一个直径 26mm 的圆形，如下图 3.3 所示，在此操作界面中选择完成选项，再次进入如图 2.2 界面，输入拉伸距离，点击确定，得到第一个图形。图 3.4 即为生成的立体图。图 3.2 拉伸界面图 图 3.3 草绘图图 3.4 立体图（2）在操作界面选择拉伸选项，进入拉伸界面，点击界面上方绘制截面按钮，再点击图形中的圆的平面，进入绘制草图界面，绘制出一个直径 26.75mm 的圆形，与上一个园为同心圆，如下图 3.5 所示，完成后在选项面板选择完成选项，进入如下图 3.6 所示界面，输入拉伸距离 1.35，点击确定，图 3.7 即为生成的立体图。8图 3.5 草绘图 图 3.6 拉伸界面图 图 3.7 立体图 （3）在操作界面选择拉伸选项，进入拉伸界面，如下图 3.8 所示，点击界面上方绘制截面按钮，然后选择平面，进入绘制草图界面，绘制出一个直径22.2mm 的圆形，与上一个为同心圆，在选项界面选择完成选项，进入如下图 3.8所示界面，编辑图中选项为 4.65mm，点击确定按钮，图 3.9 即为生成的立体图。图 3.8 拉伸界面图 图 3.9 立体图（4）在操作界面选择拉伸选项，进入拉伸界面，点击界面上方绘制截面按钮，然后选择平面，进入绘制草图界面，绘制出一个直径 26.8mm 的圆形，同样与上一个为同心圆，如下图 3.10 所示。完成后，选择完成选项，进入如图 3.11界面，编辑图中选项为 6.95mm，输入后点击确定，完成拉伸，图 3.12 即为生成的立体图。图 3.10 草绘图 图 3.11 拉伸界面图9图 3.12 立体图（5）在操作界面选择拉伸选项，进入拉伸界面，点击界面上方绘制截面按钮，然后选择平面，进入绘制草图界面，绘制出一个直径 30mm 的圆形，同样与上一个为同心圆，如下图 3.13 所示。完成后，选择完成选项，进入如下图 3.14所示界面，编辑图中选项为 9.5mm，输入后点击确定按钮，完成拉伸，图 3.15 即为生成的立体图。图 3.13 草绘图 图 3.14 拉伸界面图图 3.15 立体图10（6）在操作界面选择拉伸选项，进入拉伸界面，点击界面上方绘制截面按钮，然后选择平面，进入绘制草图界面，绘制出一个直径 27 的圆形，同样与上一个为同心圆，如下图 3.16 所示。完成后，选择完成选项，进入如下图 3.17 所示界面，编辑图中选项为 9.5mm，输入后点击确定按钮，完成拉伸，图 3.18 即为生成的立体图。图 3.16 草绘图 图 3.17 拉伸界面图图 3.18 立体图（7）在操作界面选择拉伸选项，进入拉伸界面，点击界面上方绘制截面按钮，然后选择平面，进入绘制草图界面，绘制出一个内切上一个圆的正六边形，具体方法如下：首先在途中绘制出一条过圆心的线，然后使用阵列的方法，以圆心为旋转点，节距角为 120，阵列出三条过圆心的直线，数据面板如下图 3.19所示。阵列完成后得到六边形的六个顶点，将这六个点顺次连接，得到内切与圆的正六边形，然后将辅助线删除。编辑的拉伸平面图如下图 3.20 所示。完成后，选择完成选项，编辑拉伸距离为 13mm，完成后点击确定按钮，完成拉伸，图3.21 即为生成的立体图。11图 3.19 阵列界面图 图 3.20 草绘图图 3.21 立体图至此，第一部分已经完成，这里使用的功能是以拉伸为主，阵列为辅，初步完成了零件的外轮廓三维建模。3.2.2 内轮廓的建模（1）在操作界面选择拉伸选项，进入拉伸界面，点击界面上方绘制截面按钮，然后选择如下图 3.22 所示平面，点击进入绘制草图界面，绘制出一个直径20.5mm 的圆形，与平面上的圆形为同心圆，如下图 3.23 所示。拉伸图形完成后，选择完成选项，返回如下图 3.24 所示界面，编辑图中选项为 7.1mm，并且布尔选项选择“求差”，完成后点击确定按钮，生成图形，图 3.25 即为生成的立体图。12图 3.22 草绘截面图 图 3.23 草绘图 图 3.24 拉伸界面图图 3.25 立体图（2）在操作界面选择拉伸选项，进入拉伸界面，点击界面上方绘制截面按钮，然后选择平面，点击进入绘制草图界面，绘制出一个直径 15.4mm 的圆形，同样与上一个为同心圆，如下图 3.26 所示。草图完成后，点击完成草图按钮，进入如下图 3.27 所示界面，编辑图中选项为 20.7mm，并且布尔选项选择“求差”，完成后点击确定按钮，完成拉伸，图 3.28 即为生成的立体图。图 3.26 草绘图 图 3.27 拉伸界面图 图 3.28 立体图（3）在操作界面选择拉伸选项，进入拉伸界面，点击界面上方绘制截面按钮，然后选择如下图 3.29 所示平面，点击进入绘制草图界面，绘制出一个1314直径 9.1mm 的圆形，同样与上一个为同心圆，如下图 3.30 所示。草图完成后，点击完成草图按钮，回到上个界面，输入 11.6mm，并且布尔选项选择“求差”，完成后点击确定按钮，完成拉伸，图 3.31 即为生成的立体图。图 3.29 草绘截面图 图 3.30 草绘图 图 3.31 立体图（3）在操作界面选择拉伸选项，进入拉伸界面，点击界面上方绘制截面按钮，然后选择如图 3.32 所示平面，点击进入绘制草图界面，绘制出一个直径6.5mm 的圆形，同样与上一个为同心圆，如图 3.33 所示。草图完成后，点击完成草图按钮，返回上个界面，输入 6.5mm，并且布尔选项选择“求差”，完成后点击确定按钮，完成拉伸，得到的图形如图 3.34 所示。图 3.32 草绘截面图 图 3.33 草绘图 图 3.34 立体图至此，第二部分已经完成，这里使用的功能还是以拉伸为主，其中使用了福尔“求差”的功能，完成了零件的内轮廓的三维建模。3.2.3 孔的建模（1）在操作界面选择拉伸选项，进入拉伸界面，点击界面上方绘制截面按钮，然后选择六边形的一个侧面作为基准平面，点击进入绘制草图界面，根据图3.36，可以得到孔的中心所在的位置，确定孔中心后，绘制出一个直径 1.6mm 的圆。草图完成后，选择完成选项，返回上个界面，输入 6.5mm，并且布尔选项选择“求差”，如图 3.37 所示，完成后点击确定按钮，生成需要的图形，图 3.38即为得到的孔的图形。15图 3.35 草绘截面图 图 3.36 孔中心定位图 图 3.37 拉伸界面图图 3.38 立体图（2）在主界面点击阵列特征按钮，然后进入阵列 特征界面，如右图 3.39 所示，点击选择特征，选择刚刚 建模的孔的特征，点击确定，然后点击布局，选择圆形 布局，点击指定点，选择中心点，间距一栏选择数量和 节距，数量输入 3，节距角输入 120，然后点击确定， 生成特征，图 3.40 即为完成后的模型。图 3.40 立体图 图 3.39 阵列界面图16（3）在主界面点击孔建模，进入孔建模界面，如右图 3.41 所示。注意，该孔的位置不得与六边形侧面的斜孔交叉，应在两孔中间位置进行建模，如下图 3.42 所示。点击选择螺纹孔，点击制定点，选择六边形顶面为绘图平面，进入绘制草图界面，由图 3.43 可得到孔的圆心位置，标记这个点，点击完成，回到孔建模面板。选择孔方向为垂直于面，螺纹大小选择 M20.4 规格，螺纹深度输入 12mm。尺寸一栏中，深度驶入12mm。然后选择确定选项，生成孔的模型，图 3.44 即为完成后的图形。图 3.42 斜孔与直孔位置关系图 图 3.41 孔的界面图 图 3.43 孔中心定位图 图 3.44 立体图17（4）在主界面点击阵列特征按钮，然后进入阵列特征界面，如右图 3.45 所示，点击选择特征，选择刚刚建模的孔的特征，点击确定，然后点击布局，选择圆形布局，点击指定点，选择中心点，间距一栏选择数量和节距，数量输入 3，节距角输入 120，然后点击确定，生成特征，图 3.46 即为完成后的模型。图 3.46 立体图 图 3.45 基准平面界面图（5）在主界面点击基准平面按钮，打开基准平面创建界面，点击选择平面对象，选择六边形六个侧平面其中一个，点击确定，然后勾选偏置，输入偏置距离为 5mm，得到基准平面，图 3.47 即为创建的基准平面的图。图 3.47 基准平面立体图18（6）在主界面点击孔，进入孔的建模界面，如右图 3.48 所示。选择常规孔建模，点击点选项，再选择刚刚建立的基准平面，进入绘制草图界面，根据图 3.49，可得到孔中心点的位置。点击点选项，标记这个点，然后选择完成选项，回到孔的界面。孔的方向选择沿适量，选择沿平面的法向方向，输入直径 2mm，深度 30mm，并且布尔选项选择“求差”，完成后点击确定，图 3.50 即为生成的孔的图。图 3.49 孔中心定位图 图 3.48 孔界面图图 3.50 立体图19（7）在主界面点击阵列特征按钮，然后进入阵列特征界面，如右图 3.51 所示，点击选择特征，选择刚刚建模的孔的特征，点击确定，然后点击布局，选择圆形布局，点击指定点，选择中心点，间距一栏选择数量和节距，数量输入 2，节距角输入 180，然后点击确定，生成特征，图 3.52 即为完成后的模型。图 3.52 立体图 图 3.51 阵列特征界面图至此，第三部分已经完成，这里使用的功能是拉伸与孔为主，阵列为辅，该阀座零件中有两类孔。第一种为螺纹孔，只有一个在顶面；第二种为通孔。螺纹孔使用的是孔的建模方式进行创建，而通孔则可以使用孔的建模或者拉伸求差的方式进行建模。运用这两种方式，完成了这部分孔的建模。3.2.4 零件斜孔基准体的建模（1）在操作界面选择拉伸选项，进入拉伸界面，点击界面上方绘制截面按钮，然后点击六边形的顶面作为绘图平面，点击进入绘制草图界面，延长六边形三个对边，使其可以围成一个三角形，然后删除多余的线条，完成后的图形如下图 3.53 所示。完成后，选择完成选项，再次进入进入拉伸界面，如图 3.54 所示，输入拉伸距离 13mm，并且布尔选项选择“无”，完成后点击确定按钮，完成拉伸，图 3.55 即为得到的图形。该图形并非毛胚也并非工件，其作用将在工艺规程中说明。20图 3.53 草绘图图 3.55 立体图 图 3.54 拉伸界面图（2）在操作界面选择拉伸选项，进入拉伸窗口，点击界面上方绘制截面按钮，然后选择六边形的底面作为绘图平面，点击进入绘图窗口，绘制出一个正方形，使其一条边与三角形的一条边平行，图 3.56 即为完成后的草图。草图绘制完成后，选择完成选项，回到拉伸窗口，输入 33mm，并且布尔选项选择“无”，完成后点击确定按钮，生成图形，图 3.57 即为得到的图形。该图形与上一步创建的三棱柱一样，并非零件也并非毛胚，具体功能将在工艺规程中说明。图 3.56 草绘图 图 3.57 立体图213.2.5 零件毛胚的的建模在操作界面选择拉伸选项，进入拉伸窗口，点击界面上方绘制截面按钮，然后选择部件的底部平面作为绘图平面，点击进入绘图窗口，绘制出一个直径为50mm 的圆形，与零件的外圆为同心圆，图 3.58 即为完成后的草图。然后选择左上角完成选项，回到上个窗口，输入 50mm，并且布尔选项选择“无”，完成后点击确定按钮，生成图形，得到的三维图形如图 3.59 所示。图 3.58 草绘图 图 3.59 毛胚立体图3.3 本章小结本章主要介绍了 UG 软件的三维建模模块，零件模型的输出。使用此方式，对阀座零件与毛胚进行了全方位的三维立体建模，将阀座零件立体直观的表现了出来。22第四章 加工仿真与刀具路径的生成4.1 刀具的选择选择数控加工刀具是一项非常重要的工作，使用的刀具的适应性，不但会早场加工周期长短的不确定性，而且还会直接的降低工件的各项精度。在当今的制造车间中，数控机床已经占据的主导地位，然而数控机床与普通机床相比，其主轴转速更高，这就对其所使用的刀具提出了更高的要求，包括高精度，高强度等等。所以，在选择数控机床所使用的刀具时要考虑到以下几个方面：（1）按照工件的切削性能选取刀具。假定车、铣加工高强度钢、钛、不锈钢配件，选取耐磨性比较好的硬质合金刀具。（2）按照工件的加工阶段选取刀具。加工初期以清楚余量为主，应选取刚性高、精密度低的刀具；加工中后期精密机械加工阶段，应选用耐久性高、精度高的刀具。（3）按照加工区域的特征来选取刀具。在这种情况下，如若零件结构允许的话，应该选用直径大的刀具；如若零件的切削壁比较薄，或者零件的本身是超薄壁零件的话，中心铣刀端刃应当有足够的向心角，以减少刀具和切削部位的切削力。4.2 工艺规程设计我们在加工一个工件时，首先要确定工艺路线，而如何确定工艺路线，我们就要遵守先基准后其他，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则 2。我们制定工艺规程的主要任务是选取各个加工表面的加工方法，确定各个部位的加工顺序以及整个加工过程中的工序数目和工序内容。它与零件的加工要求，生产指标及生产条件等多种因素相关 3。查阅资料可知，因零件中间部分直径最大，故外形铣可分为两部分，上部分外形铣与下部分外形铣。又因 5 个孔为斜孔，其孔的入口与出口都在一个与孔不垂直的平面或是一个曲面，所以其加工时有一定难度，因此，我想到了可以先加工出一个三棱柱体与一个方体，这样的话孔的位置就方便确定于加工了。上方三个斜孔的一端垂直于三棱柱的三个侧面，加工时只需使刀具垂直于三棱柱的侧面，然后钻孔，后期进行外形铣处理，即可加工出所需的斜孔；而下方外圆上的两个23斜孔，则垂直于方体的两个侧面，这样在加工时，可以使刀具垂直于方体的侧面，然后进行钻孔，后期再进行铣外圆处理，即可加工出处于外圆的的斜孔，图 4.1与图 4.2 即为加工图。这样即解决了斜孔不易加工的问题，而且先孔后面也符合工艺规程设计原则，即可行，又合理。图 4.1 上部分斜孔加工图 图 4.2 下部分斜孔加工图 4.3 生成刀具路径4.3.1 创建刀具点击左上角开始按钮，点击加工，进入加工模块。点击左上角创建刀具按键，进入创建刀具界面，如右图 4.3 所示。上方类型中选择“mill-contour”，刀具子类型中选择第一个类型，点击确定，进入刀具信息编辑界面，设置刀具直径 6mm，并将其命名为“T01”，点击确定，完成第一个刀具创建。同上进入创建刀具界面，上方类型中选择“drill”，刀具子类型中选择第一个类型，点击确定，进入刀具信息编辑界面，输入刀具直径 2mm，并将其命名为“T02”，点击确定，完成第二个刀具的创建。图 4.3 创建刀具界面图4.3.2 预加工部分刀轨生成24（1）点击左上角创建工序按钮，进入 创建工序界面，上方类型选择“mill-contour”，工序子类型选择第一个，然后 下方刀具栏里选择 T01 刀具，铣刀，点击确 定按钮，进入工序编辑界面，如右图 4.4 所示。 点击几何体按钮，进入新建几何体界面，如 下图 4.5 所示，点击 MCS 按钮，创建加工坐 标系，点击如下图 4.6 箭头所指按钮，自动判 断坐标系，点击确定按钮，创建完成。点击 指定部件，选择三角几何体的上顶面与图 4.5 新建几何体界面 图 4.4 工序编辑界面图 4.6 创建加工坐标系界面 图 4.7 毛胚图25三个侧面，点击确定，点击指定毛胚，选择如上图 4.7 中圆柱体，点击确定，完成毛胚指定。点击指定切削区域，选择三面体的一个顶面与三个侧面，点击确定，完成切削区域的指定。点击下方进给率和速度按钮，设置主轴转速 2000 转，点击确定。全部完成后点击下方生成按钮，生成刀具路径。图 4.8 生成的刀具路径图。图 4.8 预加工三棱柱刀轨图(2) 按如上所述方法完成预加工方体刀轨图，图 4.9 即为完成后的刀具路径图。图 4.9 预加工方体刀轨图（3）选择主界面的创建工序选项，打开创建工序界面，上方选择“drill”，工序子类型选择第一个选项，然后下方刀具栏里选择 T02 刀具，鼠标左键单击确定，打开工序对话框，如下图 4.10 所示。按照（1）所述方法，创建加工坐标系。创建完成后，回到创建工序界面，点击指定孔，选择如下图 4.11 所示的两个斜孔，然后设置主轴转速等参数，方法见（1）。全部完成后，鼠标左键单击生成按钮，图 4.12 即为生成的刀具路径。26图 4.11 斜孔位置图图 4.10 工序界面编辑图 图 4.12 下部斜孔刀轨图（4）按如上所述方法完成上部斜孔刀轨图与上部直孔刀轨图，图 4.13 与图4.14 即为生成的刀轨图。图 4.13 上部斜孔刀轨图 图 4.14 上部直孔刀轨图27（5）点击左上角创建工序按钮，进入创建工序界面，上方类型选择“mill-contour”，工序子类型选择第一个，然后下方刀具栏里选择 T01 刀具，铣刀，点击确定按钮，进入工序编辑界面，如下图 4.15 所示。创建加工坐标系。创建完成后，点击指定部件，选择整个零件。完成后，点击指定毛胚，选择原来的毛胚部件，完成后，点击制定切削区域，选择六棱柱与其下方两个外圆区域，如下图4.16 所示。完成后，设置进给率和主轴转速等参数。完成后点击生成按钮，即可生成刀轨图，图 4.17 即为生成的刀轨图。图 4.16 切削区域选择图图 4.15 工序界面编辑图 图 4.17 上方六棱柱刀轨图28（6）按照如上方法生成铣削外圆的刀具轨迹图，图 4.18 即为生成的刀轨图。图 4.18 外圆刀轨图（7）按照如上方法生成铣削内孔的刀具轨迹图，图 4.19 即为生成的刀轨图。（a) (b)图 4.19 内孔刀轨图4.4 本章小结本章主要介绍了如何使用 UG 软件进行零件的加工防真，具体操作包括刀具的创建，零件加工环境的模拟，刀具轨迹的生成以及 G 代码的生成。29第五章 后置处理及程序的生成使用 NX 软件对已经生成的刀具路径所产生的程序进行后置处理，是为了得到可以直接使用在数控机床上的程序，因为每个机床所使用的系统不同，导致其基础代码所代表的含义的不同。例如，本校校办工厂所使用的 HM6-M03-01 数控机床所使用的系统中，公制为 G21，英制为 G20，而 NX 中默认的则是 G71 和G70。5.1 打开后置处理器在计算机上桌面单击“开始”、“程序”、“Siemens NX8.0”、“加工”、“后置处理构造器”，进入后置处理器。这样即可打开“后置处理器”起始窗口。如图 5.1 所示。图 5.1 后置处理构建器对话框在图 5.1 所示窗口中，单击打开按钮，弹出如图 5.2 所示窗口。新建一个新的机床后置处理器，在图 5.2 所示窗口中的 POST NAME 一栏中输入新的机床的后置处理文件名。将各个选项设置完成后，单击“OK”按钮，进入如图 5.3 所示的机床后置处理参数设置对话框。图 5.2 新建机床后对话框 图 5.3 机床后置处理参数设置对话框305.2 机床参数设置如图 5.3 所示的对话框，既可进行所选机床后置处理参数设置。在对话框的顶牌选项中选取机床选项，显示机床的相关参数。机床个参数的设置方法