-PAGE2-某航空撐板產(chǎn)品的CAD建模與CAM加工分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u7741某航空撐板產(chǎn)品的CAD建模與CAM加工分析案例 177031航空撐板的加工分析 179431.1零件圖圖樣分析 3128431.1.1撐板零件的特點(diǎn) 3124401.1.2零件待加工面及加工要求 3247611.2工藝路線規(guī)劃 354521.2.1撐板零件的材料分析 348931.2.2刀具確定 3183691.2.3夾具選擇 3239351.2.4加工路線確定 419052航空撐板的CAD建模與CAM加工 4300862.1UGNX軟件簡(jiǎn)介 479932.2撐板零件模型的建立 5243802.2.1航空撐板建模過(guò)程 5238232.3撐板零件的CAM加工 1426722.2.1CAM數(shù)控加工流程 14113802.2.2零件的CAM加工過(guò)程 151航空撐板的加工分析以圖2.1中的航空撐板為加工對(duì)象。圖2.1a撐板零件二維圖圖2.1b撐板零件三維圖1.1零件圖圖樣分析1.1.1撐板零件的特點(diǎn)航空撐板是航空設(shè)備中常見(jiàn)的零件，撐板零件的制造方式、加工的經(jīng)濟(jì)性和加工質(zhì)量很大程度上影響航空設(shè)備的造價(jià)問(wèn)題，決定企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。撐板在加工過(guò)程中，它的特點(diǎn)是：有多個(gè)尺寸精度要求較高的孔，底面有粗糙度要求，上下面存在位置精度，零件需要熱處理，硬度高，切削難度大。1.1.2零件待加工面及加工要求撐板零件要求加工平面、曲面還有孔，其中尺寸精度，位置精度和粗糙度均有要求。因此有些地方加工的時(shí)候需要進(jìn)行精加工。主要孔的尺寸精度孔2×φ900-0.12；孔φ720-0.09；主要平面的位置精度及粗糙度底面和頂面的平行度公差為0.05mm；底面粗糙度Ra為1.6μm；1.2工藝路線規(guī)劃1.2.1撐板零件的材料分析該撐板材料材料為45#，零件需進(jìn)行熱處理，回火：350~370℃，HRC：33~38，使該零件能夠獲得較高的硬度和耐磨性，進(jìn)而提高零件使用壽命。經(jīng)過(guò)熱處理后，零件硬度較高，零件切削難度較大。1.2.2刀具確定刀具的合理選擇是保證撐板表面質(zhì)量的重要手段，刀具性能直接影響零件的加工質(zhì)量和加工效率。刀具選擇時(shí)應(yīng)選擇剛度好、精度高、抗振、熱變形小、互換性好、壽命高、切削力大等的刀具。對(duì)于此零件加工，刀具均選擇高速鋼（HSS）材料。1.2.3夾具選擇由于零件較大，制作專(zhuān)用夾具成本很高，因此使用墊板、壓板、臺(tái)虎鉗等裝夾固定零件。1.2.4加工路線確定根據(jù)零件特點(diǎn)，加工路線如下表2.2所示。表2.2加工路線工步號(hào)工步內(nèi)容工藝裝備主軸轉(zhuǎn)速切削速度r/minm/min1底面開(kāi)粗D63R8轉(zhuǎn)位銑刀150010002底面半精銑粗D63R8轉(zhuǎn)位銑刀150010002制定位孔基準(zhǔn)D40R5轉(zhuǎn)位銑刀200010003零件翻面，頂面開(kāi)粗D32R8轉(zhuǎn)位銑刀150010004鉆孔D44麻花鉆200805頂面精加工D32R0.5轉(zhuǎn)位銑刀8006006孔精加工D72麻花鉆100507底面精加工D63R0.8轉(zhuǎn)位銑刀10006008零件側(cè)翻銑孔D32R8轉(zhuǎn)位銑刀10005002航空撐板的CAD建模與CAM加工2.1UGNX軟件簡(jiǎn)介UG是輔助設(shè)計(jì)、制造以及工程(CAD/CAM/CAE)中經(jīng)常使用的綜合高級(jí)軟件，主要應(yīng)用于航空飛行,消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品的軟件,汽車(chē)交通運(yùn)輸,電子制造等行業(yè),通過(guò)虛擬設(shè)備和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的理念為客戶(hù)提供了一個(gè)全局性的集成,企業(yè)級(jí)的通用機(jī)器人等領(lǐng)域。文章中所采用的是最新修訂版的UGNX12.0。UGNX最新版本軟件支持多種語(yǔ)言版本,可以選擇合適的語(yǔ)言進(jìn)行軟件安裝。NX的每一個(gè)的新版本都增加了一些的新功能,但是在具體操作上都基本上是沒(méi)有什么太大的更新變化。UG包含三個(gè)子系統(tǒng)，分別是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）,計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）和計(jì)算機(jī)輔助分析（CAE）。可以利用CAD在UG中創(chuàng)建工程圖，曲面造型，實(shí)體造型和虛擬化裝配等功能；可以利用CAE的運(yùn)動(dòng)分析模塊,仿真和有限元分析,極大提高設(shè)計(jì)的效率和可靠性;可以通過(guò)利用CAM模塊來(lái)生成數(shù)控代碼，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行加工。UGNX這款軟件能夠?yàn)楦黝?lèi)企業(yè)所需要的資源提供準(zhǔn)確且可以被衡量的價(jià)值;能進(jìn)行復(fù)雜型產(chǎn)品的簡(jiǎn)易設(shè)計(jì)和分析;可以促進(jìn)企業(yè)產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上的發(fā)展;有效地增強(qiáng)了企業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力。2.2撐板零件模型的建立2.2.1航空撐板建模過(guò)程根據(jù)圖紙要求，撐板零件包含多組曲面，在UGNX12.0中無(wú)法只通過(guò)特征建模來(lái)實(shí)現(xiàn)零件的建模，為此，采用構(gòu)建草圖進(jìn)行掃掠來(lái)完成平面斜面的建模，采用特征建模來(lái)完成曲面的建模，然后通過(guò)實(shí)體建模布爾運(yùn)算進(jìn)行多余部分的減去和各部分的合并，最后通過(guò)邊倒圓操作完成撐板的建模。具體步驟如下：新建模型文件。打開(kāi)UGNX12.0軟件，點(diǎn)擊菜單選項(xiàng)選擇文件，新建建立一個(gè)新文件名“hangkongchengban”，模板選擇“模型”，單位選擇“毫米”，文件類(lèi)型“*.prt”。點(diǎn)擊確定，進(jìn)入建模界面。如圖2.1所示。圖2.1新建模型2、首先繪制撐板平面部分，通過(guò)繪制草圖，在進(jìn)行拉伸操作將其生成為實(shí)體。繪制草圖如圖2.2所示。生成實(shí)體如圖2.3所示。圖2.2平面草圖圖2.3拉伸特性3、通過(guò)特征建模，構(gòu)建圓柱體，再通過(guò)布爾操作進(jìn)行減去，完成撐板尾部曲面的建模，參數(shù)設(shè)置如下圖2.4，生成實(shí)體如圖2.5。圖2.4參數(shù)設(shè)置圖2.5實(shí)體構(gòu)型4、通過(guò)特征建模，構(gòu)建撐板定位孔的建模，然后進(jìn)行布爾操作減去多余部分，參數(shù)設(shè)置如下圖2.6，生成實(shí)體如圖2.7。圖2.6參數(shù)設(shè)置圖2.7實(shí)體構(gòu)型5、繪制草圖，進(jìn)行拉伸，通過(guò)布爾操作減去來(lái)構(gòu)造第一層槽的模型。草圖如下圖2.8所示，參數(shù)設(shè)置如下圖2.9所示，實(shí)體如下圖2.10所示。圖2.8槽的草圖圖2.9參數(shù)設(shè)置圖2.10實(shí)體構(gòu)型6、繪制草圖，進(jìn)行拉伸，通過(guò)布爾操作減去來(lái)構(gòu)造第二層槽的模型。草圖如下圖2.11所示，實(shí)體如下圖2.12所示。圖2.11槽的草圖圖2.12實(shí)體構(gòu)型7、通過(guò)特征建模，構(gòu)建撐板中心孔的建模，然后進(jìn)行布爾操作減去多余部分，參數(shù)設(shè)置如下圖2.13，生成實(shí)體如圖2.14。圖2.13參數(shù)設(shè)置圖2.14實(shí)體構(gòu)型8、去除尾部圓柱體多余部分，通過(guò)繪制草圖，在進(jìn)行拉伸操作將其生成為實(shí)體，在進(jìn)行布爾操作減去多余部分。繪制草圖如圖2.15所示。生成實(shí)體如圖2.16所示。圖2.15草圖繪制圖2.16實(shí)體構(gòu)型9、進(jìn)行邊倒圓操作，參數(shù)如圖2.17，最終實(shí)體圖如圖2.18。圖2.17參數(shù)設(shè)置圖2.18撐板零件圖2.3撐板零件的CAM加工2.2.1CAM數(shù)控加工流程UGNX12.0能夠模擬數(shù)控加工的全過(guò)程,其一般流程（圖2.19）如下。圖2.19UG數(shù)控加工流程圖2.2.2零件的CAM加工過(guò)程1、打開(kāi)模型文件點(diǎn)擊應(yīng)用模塊，選擇“加工”選項(xiàng)，進(jìn)入加工界面，如圖2.20所示。圖2.20進(jìn)入加工模塊2、創(chuàng)建機(jī)床坐標(biāo)系。將工序?qū)Ш狡髡{(diào)整到幾何視圖，右鍵插入“幾何體”，系統(tǒng)彈出“MCS”對(duì)話(huà)框，點(diǎn)擊“CSYS對(duì)話(huà)框”建立加工所需要的四個(gè)機(jī)床坐標(biāo)系，如下圖2.22所示。圖2.22機(jī)床坐標(biāo)系建立3、創(chuàng)建安全平面。在“MCS”對(duì)話(huà)框安全設(shè)置區(qū)域的安全設(shè)置選項(xiàng)下拉列表中選擇“自動(dòng)平面”選項(xiàng)，在安全距離中輸入10。如下圖2.23所示。圖2.23安全平面創(chuàng)建4、創(chuàng)建部件幾何體和毛坯幾何體。在工序?qū)Ш狡髦须p擊機(jī)床坐標(biāo)系節(jié)點(diǎn)下的“WORKPIECE”，系統(tǒng)彈出“工件”對(duì)話(huà)框（如下圖2.24所示），在幾何體區(qū)域中點(diǎn)擊“指定部件”選項(xiàng)，選擇整個(gè)零件，完成部件幾何體的創(chuàng)建。點(diǎn)擊“指定毛坯”選項(xiàng)。選擇包容塊選項(xiàng)，各方向余量輸入值5，完成毛坯幾何體創(chuàng)建。圖2.24部件幾何體創(chuàng)建5、創(chuàng)建刀具。創(chuàng)建如下刀具，下圖2.25為一號(hào)刀示例：（1）球頭銑刀，直徑63mm，下半徑8mm（2）球頭銑刀，直徑40mm，下半徑5mm（3）球頭銑刀，直徑32mm，下半徑8mm（4）球頭銑刀，直徑32mm，下半徑0.5mm（5）鉆刀，直徑44mm，刀尖角度118°（6）鉆刀，直徑72mm，刀尖角度118°圖2.25刀具創(chuàng)建對(duì)話(huà)框6、創(chuàng)建工序。選擇下拉菜單插入，點(diǎn)擊工序命令，在“創(chuàng)建工序”對(duì)話(huà)框中選擇“mill_contour”選項(xiàng)，在工序子類(lèi)型中選擇“型腔銑”，在刀具中選擇“63R8”選項(xiàng)，方法選擇“METHOD”選項(xiàng)，幾何體選擇“WORKPIECE”,使用系統(tǒng)默認(rèn)的名稱(chēng)，系統(tǒng)彈出“型腔銑”對(duì)話(huà)框（如下圖2.26所示） ，指定切削區(qū)域選擇底面，切削模式選擇“跟隨周邊”，步距選擇“%刀具平直”，平面直徑百分比輸入值75，公共每刀切削深度選擇“恒定”，最大距離輸入值1。點(diǎn)擊切削參數(shù)，彈出“切削參數(shù)”對(duì)話(huà)框，在余量中輸入值2（如圖2.27所示）。點(diǎn)擊進(jìn)給率和速度，彈出“進(jìn)給率和速度”對(duì)話(huà)框，主軸速度輸入值1500，進(jìn)給率輸入1000（如圖2.28所示）。參數(shù)設(shè)置完成后，點(diǎn)擊“生成”生成的刀路如圖2.29所示，可視化仿真如圖2.30所示。點(diǎn)擊“確定”刀具軌跡創(chuàng)建完成。第一道工序的第一步CAM加工完成。圖2.26“型腔銑”對(duì)話(huà)框圖2.27“切削參數(shù)”對(duì)話(huà)框圖2.28“進(jìn)給率和速度”對(duì)話(huà)框圖2.29刀具軌跡圖2.30加工仿真7、其他加工部分刀具軌跡，工序創(chuàng)建過(guò)程與第一道工序相似，具體加工方案如表2.1所示，生成刀具軌跡圖部分如下圖2.31所示。表2.1撐板UG加工方案工步內(nèi)容工藝裝備加工方式主軸轉(zhuǎn)速切削速度r/minm/min底面型腔銑粗銑輪廓D63R8轉(zhuǎn)位銑刀粗加工15001000底面平面型腔銑精銑D63R8轉(zhuǎn)位銑刀半精加工15001000制定位孔基準(zhǔn)D40R5轉(zhuǎn)位銑刀精加工20001000頂面型腔銑開(kāi)粗D32R8轉(zhuǎn)位銑刀粗加工15001000續(xù)表2.1撐板UG加工方案工步內(nèi)容工藝裝備加工方式主軸轉(zhuǎn)速切削速度r/minm/min鉆孔D44麻花鉆粗加工20080頂面深度輪廓銑D32R0.5轉(zhuǎn)位銑刀精加工800600孔精加工D72麻花鉆精加工10050底面曲面深度輪廓銑D63R0.8轉(zhuǎn)位銑刀精加工1000600銑孔D32R8轉(zhuǎn)位銑刀精加工1000500圖2.31a底面平面型腔銑精銑圖2.31b制定位孔基準(zhǔn)圖2.31c頂面型腔銑開(kāi)粗圖2.31d頂面深度輪廓銑

圖2.31e孔精加工圖2.31f底面曲面深度輪廓銑圖2.31g銑孔8、后處理。在UGNX12.0中，在生成了包括切削刀具位置及機(jī)床控制指令的加工刀軌文件后，將這些刀軌文件轉(zhuǎn)換成機(jī)床控制器能夠接