基于UG的数控车床编程方法的研究

科研训练开题报告题目：基于UG的数控车床编程方法的研究学院：机械学院班级：机制07-4学生姓名：王永凯（200710101078）指导老师：秦建国二零一零年十二月1.选题目的和意义数控加工编程是目前CAD／CAPP／CAM系统中最能明显发挥效益的环节之一，其核心工作是生成刀具轨迹，然后将其离散成刀位点，经后置处理产生数控加工程序。它在实现设计加工自动化、提高加工精度和加工质量、缩短产品研制周期等方面发挥着重要作用。作为高端的CAD／CAM／CAE软件，Unigraphics(UG)软件各大功能高度集成。UGCAM是UG的计算机辅助制造模块，与UG的CAD模块紧密地集成在一起，可以为数控铣、数控车、数控电火花线切割机编程。通过对UGCAM数控编程方法的研究，能够缩短数控编程所需时间，减少加工参数设置，突出加工工艺路线，降低数控编程过程中人为的错误或遗漏的设置给编程带来的不利影响。同时，对UG数控编程及加工自动化的研究与开发有利于不熟悉数控加工编程的操作者在缺乏数控编程经验和相关机加工知识的情况下，在短时间内编制出基本符合加工工艺的数控加工程序，利于他们了解UGCAM的基本过程，更快地掌握CAM的应用。2.课题来源:老师课题项目3.数控加工编程的技术关键及其研究现状数控编程的核心工作是生成刀具轨迹，然后将其离散成刀位点，经后置处理产生数控加工程序。下面就目前刀具轨迹产生方法作一些介绍。3.1基于点、线、面和体的NC刀轨生成方法CAD技术从二维绘图起步，经历了三维线框、曲面和实体造型发展阶段，一直到现在的参数化特征造型。在二维绘图与三维线框阶段，数控加工主要以点、线为驱动对象，如孔加工、轮廓加工、平面区域加工等。这种加工要求操作人员的水平较高，交互复杂。在曲面和实体造型发展阶段，出现了基于实体的加工。实体加工的加工对象是一个实体，它由一些基本体素经集合运算(并、交、差运算)而得。实体加工不仅可用于零件的粗加工和半精加工，大面积切削掉余量，提高加工效率，而且可用于基于特征的数控编程系统的研究与开发，是特征加工的基础。实体加工一般有实体轮廓加工和实体区域加工两种。实体加工的实现方法为层切法(SLICE)，即用一组水平面去切被加工实体，然后对得到的交线产生等距线作为走刀轨迹。3.2基于特征的NC刀轨生成方法参数化特征造型已有了一定的发展时期，但基于特征的刀具轨迹生成方法的研究才刚刚开始。特征加工使数控编程人员不再对那些低层次的几何信息(如点、线、面、实体)进行操作，而转变为直接对符合工程技术人员习惯的特征进行数控编程，大大提高了编程效率。4.基于UG的数控车编程方法4.1手工编程4.1.1概念手工编程指由人工来完成数控编程中各个阶段的工作，如图1所示。一般对几何形状不太复杂的零件（平面轮廓类型），所需的加工程序短，计算比较简单，用手工编程比较合适。图1手工编程4.1.2特点但手工编程方法的特点是耗费时间较长，容易出现错误，无法胜任复杂形状零件的编程。据国外资料统计，当采用手工编程时，一段程序的编写时间与其在机床上运行加工的实际时间之比平均约为30:1，而数控机床不能开动的原因中有20%-30%是由于程序编写困难，编写时间较长。4.2计算机自动编程4.2.1概念机算机自动编程是指编程过程中，除了分析零件图样和制定工艺方案由人工进行外，其余均由计算机辅助完成。4.2.2特点采用计算机自动编程时，数学处理、编写程序、校验程序等工作由计算机自动完成的，由于计算机可自动绘制出刀具中心运动轨迹，所以编程人员可及时检查程序是否正确，及时修改，以获得正确的程序。又由计算机自动编程代替程序编制人员完成了繁琐的数值计算，可提高编程效率几十乃至于上百倍，因此解决了手工编程无法解图样工艺人员夹具表机床表刀具表工艺规程编程人员程序样稿加工程序修改决的许多复杂零件的编程难题。因而，自动编程的特点就在于编程工作效率高，可解决复杂形状零件的编程难题。4.2.3分类根据输入方式的不同，可将自动编积分为：（1）图形数控自动编程:图形数控自动编程是指将零件的图形信息直接输入计算机，通过自动编程软件的处理，得到数控加工程序。目前，图形数控编程是使用最为广泛的自动编程方式。（2）语言数控自动编程:语言数控自动编程是指将加工零件的几何尺寸、工艺要求、切削参数及辅助信息等数控语言编写成原程序后，出入计算机中，再由计算机进一步处理得到零件加工程序。（3）语音数控自动编程：语音数控自动编程是采用语音识别器，将编程人员发出的加工指令转变为加工程序。4.2.4步骤：UG-CAM提供了两轴到五轴的数控加工功能，型腔CAD模型在UG中设计完成以后，可按着刀具设置、输入让刀参数、选择切削方法、指定切削余量、控制加工步距、选择进刀和退刀方式、生成刀位轨迹文件CLSF及生成数控加工NC代码八个步骤实现加工规划，产生刀轨文件及相应数控代码。5.提高编程质量和效率的方法研究5.1突出数控加工编程步骤UGCAM模块虽然功能强大，但其传统编程过程是一个模糊的过程，表现出了非常大的灵活性。大部分加工参数的设置可以按不同的顺序来进行，用户不能明显地体会到数控编程的具体过程，不益建立对UGCAM数控编程过程的感性上的认识。因此，应在数控加工编程原理的基础上，先对UGCAM传统数控编程步骤进行定义，再对UGCAM铣削加工的数控编程过程进行统一。5.2优化加工参数布置UG-CAM铣削加工数控编程的参数设置是一个复杂的过程，因此，在对UGCAM加工编程研究的基础上，应按加工参数的性质，对加工参数设置进行优化布置，加工参数优化将创建加工操作的必要参数布置在了主界面，将其他参数设置布置在了弹出界面，调用UG／OpcnAPI函数读取这些加工参数，突出显示了该创建该加工操作时主界面参数的重要性和必要性。这些加大参数都直接影响到加工路径的生成。5.3建立UG编程模板以UG的加工编程操作和UG的编程管理为主线，用建立数控编程样板文件的方式，把数控加工编程规范，建立相应UG编程模板文件。（1）编程归类：根据加工形状和特点，大致分了象型面加工、轮廓加工、孔加工等程序类型。（2）刀具制作：把常用的刀(象球头刀、端铣刀等)按规范的要求进行制定，并在进入UG_manufacturing加工模块能自动建立好。（3）加工对象选择：主要是对选择的加工坐标系和加工几何体按规范要求理顺好关系、简化界面，以达到减少失误、操作方便的目的。（4）加工方式：根据我厂的数控加工工艺及编程规范要求，定义了泡塑加工、粗加工、半精加工、精加工四种加工方式。（5）加工编程操作：针对不同材料、不同特征、不同毛坯来源的零件，把我厂经常用到的加工编程方法进行归纳分类，提前做在UG文件中，以便规范和指导编程。主要归纳了六种数控编程加工方法：大余量去除加工、固定轴仿形加工、二维轮廓加工、可变轴仿形加工、三维轮廓加工和钻镗孔循环加工。6.研究计划进度进度安排：第一阶段（12月26-27日）：收集资料,阅读相关文献,外出调研；第二阶段（12月28日）：建立UG三维实体模型；第三阶段（12月29-30日）：用UG-CAM模块进行试验研究。第四阶段（12月31日）：整理研究内容，撰写论文。参考文献[1]青春,李强,其木格.基于UG的数控编程及加工过程仿真[J].机械设计与制造.2007(8)[2]LanFengchong，ChenJiqing，YuXueeta1．SpringbacksimulationandanalysisinU-typedsheetmetalformingprocesses．JournalofPlasticityEngineering，2004[3]吴明友．数控加工自动编程—UGNX详解[M]．北京：清华大学出版社，2008[4]李玉炜．UG的CAM数控编程实例[J]．工艺与装备，2005,(6)[5]刘锋，周燕飞，冷晟．基于加工特征的UG快速编程技术[J]．现代制造2005[6]项辉宇，李德军，刘延俊等．基于UG的数控加工的图形化编程技术[J]．济南大学学报.1999，(9)[7]黄翔，李迎光．数控编程理论、技术与应用[M]．北京：清华大学出版社，2006[8]周敏，邓学雄，陈君梅．UG二次开发技术及其应用[J]．工程图学学报.2005,(4)[9]胡道钟．CAD—CAM中的UG菜单生成技术[J]．机械辅助设计与制造.1994,(8)[10]吴明友．数控加工自动编程—UGNX详解[M]．北京：清华大学出版社，2008[11]项辉宇，刘和山，张树生等．基于UG的图形化数控编程及二次开发技术的探讨[J]．山东工业大学学报.2000,(30)[12]吴勤．在UG系统中建立用户自定义刀具库[J]．现代制造.2006，[9][13]UnigraphicsSolutionsInc．UG高级铣加工应用培训教程[M]．北京：清华大学出版社，2002[14]Y．Gardaa，C．Minich..Feature-basedmodelsforCAD／CAMandtheirlimits．ComputersinIndustry．1993，(23)[15]李安泰.UG软件在数控加工中的应用[J].电子工艺技术,2007.(2)[16]GuanLiwen，WangYuehong，WangLiping．Case-basedparallelmachinetoolconceptualdesign[J]．ChineseJournalofMechanicalEngineering(EnglishEdition)，2004