本書以高等職業(yè)院校學生為對象,按照工作任務導向的教學模式,講解UG自動編程方法(以UG NX 8.5為例),內容由淺入深、由簡到繁,強調系統(tǒng)性和直觀性,詳細介紹UG CAM數(shù)控自動編程相關知識,引導讀者學會使用UG軟件進行數(shù)控編程加工。全書分為10個模塊,內容包括CAM自動編程基礎、平面銑、面銑、型腔銑、深度加工輪廓銑、固定輪廓銑、孔加工、雕刻加工、可變輪廓銑和摩擦圓盤壓鑄模腔的自動編程加工綜合實例,分別以典型零件加工為載體,采用理論與實踐相結合的方法講解編程技巧。通過本書中工作任務的學習,能夠使讀者掌握自動編程知識和操作技能,達到舉一反三、靈活應用的目的。
本書可作為高等職業(yè)院校數(shù)控專業(yè)的教材,也可作為企業(yè)、職業(yè)培訓班數(shù)控培訓教材和廣大數(shù)控加工技術人員的參考資料。
本書采用典型編程加工任務的形式全面介紹了UG軟件的功能和具體操作,并配套了操作參考視頻、電子課件、案例和習題源文件,為學習效果提供的保障。操作參考視頻還可以用微信掃一掃功能直接在書上掃描觀看。
Unigraphics(簡稱UG)是目前數(shù)控加工行業(yè)中應用最廣泛的軟件之一,是由美國Unigraphics Solutions公司開發(fā)的集CAD、CAM、CAE于一體的多功能三維參數(shù)化軟件,它是世界最先進的計算機輔助設計、制造和分析軟件之一,在機械、汽車、模具、航空、航天和消費類電子產品等設計、制造企業(yè)中得到了極為廣泛的應用,極大地提高了用戶的設計、制造能力和水平。
UG CAM提供了銑削加工、車削加工、點位加工和電火花線切割加工等多種加工方法,它主要承擔NC編程的任務,根據(jù)已有CAD模型數(shù)據(jù)進行刀位軌跡的自動計算,并保持與模型完全相關,最終實現(xiàn)產品的加工制造。
為加強職業(yè)教育教材建設,保證教學資源基本質量,本書根據(jù)職業(yè)教育形勢下數(shù)控專業(yè)的課程體系和培養(yǎng)目標,結合現(xiàn)階段的教學實際進行編寫。全書共分為10個模塊,內容由淺入深、由簡到繁,強調系統(tǒng)性和直觀性,詳細介紹了UG CAM數(shù)控自動編程相關知識,采用理論與實踐相結合的方法,培養(yǎng)學生完整的思想體系,特別在解決問題的方式、方法上注重對學生能力的培養(yǎng),以幫助學生明確意圖,理清思路,掌握技巧,達到舉一反三、靈活應用的學習目的。本書教學建議采用48學時,教師也可以根據(jù)實際情況,對本書內容適當取舍。
模塊1主要介紹CAM自動編程基礎知識,包括進入編程環(huán)境、檢查與分析加工幾何體、建立加工坐標系、創(chuàng)建基本信息、后處理輸出G代碼等,并以可樂瓶底零件的加工貫穿整個學習過程。模塊2主要介紹平面銑,包括創(chuàng)建平面銑操作、設置操作參數(shù)、平面銑的二次粗加工等,并以墊塊零件的加工貫穿整個學習過程。模塊3主要介紹面銑,包括創(chuàng)建面銑操作、面銑粗加工、面銑和平面銑精加工的區(qū)別等,并以階梯臺零件的加工貫穿整個學習過程。模塊4主要介紹型腔銑,包括創(chuàng)建型腔銑操作,設置操作參數(shù)等,并以連桿零件的加工貫穿整個學習過程。模塊5主要介紹深度加工輪廓銑,包括創(chuàng)建深度加工輪廓銑操作,設置操作參數(shù)等,并以錐度體零件的加工貫穿整個學習過程。模塊6主要介紹固定輪廓銑,包括創(chuàng)建固定輪廓銑操作,設置操作參數(shù)等,并以圓頂盔凸模零件的加工貫穿整個學習過程。模塊7主要介紹孔加工,包括創(chuàng)建孔加工操作,設置操作參數(shù)等,并以定位臺板零件的加工貫穿整個學習過程。模塊8主要介紹雕刻加工,包括創(chuàng)建雕刻操作,設置操作參數(shù)等,并以工作室標牌零件的加工貫穿整個學習過程。模塊9主要介紹可變輪廓銑,包括創(chuàng)建可變輪廓銑操作、設置操作參數(shù)、創(chuàng)建順序銑等,并以凸輪槽零件的加工貫穿整個學習過程。模塊10利用摩擦圓盤壓鑄模腔零件的典型綜合加工實例完整地講解了自動編程加工的基本過程及操作方法。
本書由閻競實、王銳任主編,王萍、于濟群、高玉俠任副主編。由閻競實編寫模塊6和模塊7,王銳編寫模塊1、模塊2、模塊3和模塊9,王萍編寫模塊8和模塊10,于濟群編寫模塊4,于濟群和高玉俠共同編寫模塊5,參與編寫的還有王剛、于周男、王叢瑞、孫增暉。閻競實和高玉俠負責制作電子課件,王銳負責錄制視頻文件。
為便于廣大讀者的學習,本書配有豐富的學習素材,包含電子課件、案例源文件、操作參考視頻和習題源文件等,可通過清華大學出版社網(wǎng)站(www.tup.tsinghua.edu.cn)的本書頁面下載。書中的任務實施配有參考視頻,可通過微信掃一掃功能掃描觀看,文件亦可推送至郵箱后下載觀看。
本書既可作為高等職業(yè)院校數(shù)控專業(yè)的教材,也可以作為企業(yè)、職業(yè)培訓班的數(shù)控培訓教材; 本書不但適用于CAM初學者,也是專業(yè)數(shù)控加工技術人員的參考資料。
在本書編寫過程中,編者參閱了大量UG軟件方面的有關教材和資料,對相應作者表示衷心的感謝。由于作者水平有限,書中難免有紕漏和不足之處,懇請各校師生及廣大讀者批評指正。
編者2017年6月
模塊1CAM自動編程基礎——可樂瓶底加工一般過程
任務1.1進入UG編程環(huán)境
1.1.1UG概述
1.1.2進入UG編程環(huán)境
任務實施: 導入可樂瓶底模型文件、進入加工環(huán)境
任務1.2檢查與分析加工幾何體
1.2.1加工幾何體的檢查
1.2.2加工幾何體的分析
任務實施: 檢查、分析可樂瓶底模型質量與尺寸
任務1.3建立加工坐標系
1.3.1工序導航器的應用
1.3.2坐標系統(tǒng)的分類
1.3.3加工坐標系的建立
任務實施: 創(chuàng)建加工坐標系與相關性的安全平面
任務1.4創(chuàng)建四類基本信息
1.4.1創(chuàng)建程序、創(chuàng)建加工方法
1.4.2創(chuàng)建刀具、創(chuàng)建幾何體
任務實施: 可樂瓶底模型自動編程的一般過程
拓展知識: 后處理輸出G代碼
實戰(zhàn)訓練: 三角星編程加工
模塊2平面銑——墊塊自動編程加工
任務2.1創(chuàng)建平面銑操作
2.1.1平面銑加工原理
2.1.2平面銑的五種幾何體
任務實施: 創(chuàng)建墊塊加工的平面銑操作
任務2.2設置操作參數(shù)
2.2.1切削模式
2.2.2切削步進和切削層
2.2.3切削參數(shù)
2.2.4非切削參數(shù)
2.2.5進給率和速度
任務實施: 設置墊塊加工的平面銑參數(shù)
拓展知識: 平面銑二次粗加工
實戰(zhàn)訓練: 平面銑編程加工
模塊3面銑——階梯臺自動編程加工
任務3.1創(chuàng)建面銑操作
3.1.1面銑基本加工原理
3.1.2面銑的四種幾何體
任務實施: 創(chuàng)建階梯臺面銑操作
任務3.2面銑粗加工
3.2.1面銑的粗加工
3.2.2面銑和平面銑粗加工的區(qū)別
任務實施: 創(chuàng)建階梯臺面銑粗加工操作
拓展知識: 面銑和平面銑精加工的區(qū)別
實戰(zhàn)訓練: 面銑編程加工
模塊4型腔銑——連桿自動編程加工
任務4.1創(chuàng)建粗加工的型腔銑工序
4.1.1型腔銑的加工原理及應用
4.1.2型腔銑工序的幾何體
4.1.3型腔銑工序的刀軌設置
任務實施: 創(chuàng)建連桿粗加工工序
任務4.2創(chuàng)建精加工的型腔銑工序
4.2.1切削參數(shù)
4.2.2非切削移動
任務實施: 創(chuàng)建連桿精加工的型腔銑工序
拓展知識: 拐角加工
實戰(zhàn)訓練: 型腔銑編程加工
模塊5深度加工輪廓銑——錐度體自動編程加工
任務5.1創(chuàng)建粗加工的型腔銑工序
任務實施: 創(chuàng)建錐度體型腔銑粗加工操作
任務5.2創(chuàng)建精加工的深度加工輪廓工序
5.2.1深度加工輪廓銑概念
5.2.2深度加工輪廓銑參數(shù)設置
任務實施: 創(chuàng)建錐度體深度加工輪廓銑精加工操作
實戰(zhàn)訓練: 錐臺編程加工
模塊6固定輪廓銑——圓頂盔凸模自動編程加工
任務6.1創(chuàng)建粗加工的型腔銑工序
任務實施: 創(chuàng)建粗加工工序步驟
任務6.2創(chuàng)建半精加工的深度加工輪廓工序
任務實施: 創(chuàng)建半精加工的深度加工輪廓工序
任務6.3創(chuàng)建陡峭壁面精加工的深度加工輪廓工序
任務實施: 創(chuàng)建陡峭壁面精加工
任務6.4創(chuàng)建淺面區(qū)域精加工的輪廓區(qū)域工序
6.4.1固定輪廓銑
6.4.2區(qū)域銑削驅動
任務實施: 創(chuàng)建輪廓區(qū)域工序
拓展知識: 固定輪廓銑的清根驅動
實戰(zhàn)訓練: 固定軸輪廓銑編程加工
模塊7孔加工——定位臺板自動編程加工
任務7.1創(chuàng)建鉆孔加工的鉆工序
7.1.1鉆孔加工工序的創(chuàng)建
7.1.2指定孔
7.1.3頂面與底面
7.1.4鉆孔加工的刀具
7.1.5鉆孔加工的循環(huán)參數(shù)設置
7.1.6鉆孔工序參數(shù)設置
7.1.7孔加工工藝
任務實施: 創(chuàng)建定位臺板孔加工工序
實戰(zhàn)訓練: 夾具基座編程加工
模塊8雕刻加工——工作室標牌自動編程加工
任務8.1創(chuàng)建平面文本銑削工序
8.1.1幾何體的選擇
8.1.2文本深度
任務實施: “自主創(chuàng)新工作室”標牌平面文本銑削工序
任務8.2創(chuàng)建文本驅動的固定輪廓銑削工序
8.2.1文本幾何體
8.2.2文本深度
任務實施: “自主創(chuàng)新工作室”標牌輪廓文本銑削工序
拓展知識: UG高速加工與輸出車間工藝文件
實戰(zhàn)訓練: 曲面刻字編程加工
模塊9可變輪廓銑——凸輪槽自動編程加工
任務9.1創(chuàng)建可變輪廓銑操作
9.1.1多軸加工介紹
9.1.2可變輪廓銑的特點和原理
任務實施: 創(chuàng)建凸輪槽可變輪廓銑操作
任務9.2可變輪廓銑參數(shù)設置
9.2.1可變輪廓銑驅動方法
9.2.2可變輪廓銑刀具軸控制
任務實施: 設置凸輪槽加工的可變輪廓銑參數(shù)
拓展知識: 順序銑的操作
實戰(zhàn)訓練: 可變輪廓銑編程加工
模塊10摩擦圓盤壓鑄模腔的自動編程加工綜合實例
任務10.1創(chuàng)建粗加工的型腔銑工序
10.1.1粗加工工序安排
10.1.2粗加工參數(shù)的設置
任務實施: 創(chuàng)建摩擦圓盤壓鑄模腔粗加工的型腔銑工序
任務10.2創(chuàng)建二次粗加工的剩余銑工序
任務實施: 創(chuàng)建二次粗加工的操作的剩余銑
任務10.3創(chuàng)建精加工的固定輪廓銑工序
任務實施: 創(chuàng)建精加工銑削操作的固定輪廓銑
任務10.4創(chuàng)建清根加工的固定輪廓銑工序
任務實施: 創(chuàng)建清根驅動的固定輪廓銑工序
拓展知識: 變換刀軌(CAM Transformation)
實戰(zhàn)訓練: 鼠標模型編程加工
參考文獻
模塊1CAM自動編程基礎——可樂瓶底加工一般過程本模塊主要講述自動編程加工的基本過程,其構建思路為首先進入UG編程環(huán)境; 其次對幾何體進行分析和檢查,建立加工坐標系與安全平面; 再次體驗UG編程的基本過程,包括創(chuàng)建程序、創(chuàng)建方法、創(chuàng)建刀具和創(chuàng)建操作等內容; 最后介紹后處理的相關知識。通過本模塊的學習,使讀者能夠了解UG CAM基礎知識(以UG NX 8.5為例),同時掌握自動編程的一般過程,為后續(xù)編程加工的學習奠定基礎。
任務1.1進入UG編程環(huán)境【學習目標】本任務使讀者認識UG軟件,了解軟件基本界面,學會新建、打開以及導入文件的一般方法,學會選擇操作模板的方法,以及掌握常用工具條的含義。
【任務引領】獨立操作新建文件、打開文件、導入已有文件的過程,選擇操作模板類型,定制常用編程工具條。
【知識鏈接】1.1.1UG概述Unigraphics(簡稱UG)是集CAD、CAE、CAM于一體的三維參數(shù)化軟件,是當今世界最先進的計算機輔助設計、分析和制造軟件,廣泛應用于航空、航天、汽車、造船、通用機械和電子等工業(yè)領域。
計算機輔助設計(Computer Aided Design,CAD),運用計算機軟件制作并模擬實物設計,展現(xiàn)新開發(fā)商品的外形、結構、色彩、質感等特色。隨著技術的不斷發(fā)展CAD應該不僅僅適用于工業(yè),還被廣泛運用于平面印刷出版等諸多領域。它同時涉及軟件和專用的硬件。
計算機輔助工程(Computer Aided Engineering,CAE)是用計算機輔助求解復雜工程和產品結構強度、剛度、屈曲穩(wěn)定性、動力響應、熱傳導、三維多體接觸、彈塑性等力學性能的分析計算以及結構性能的優(yōu)化設計等問題的一種近似數(shù)值分析方法。其基本思想是將一個形狀復雜的連續(xù)體的求解區(qū)域分解為有限的形狀簡單的子區(qū)域,即將一個連續(xù)體簡化為由有限個單元組合的等效組合體; 通過將連續(xù)體離散化,把求解連續(xù)體的場變量(應力、位移、壓力和溫度等)問題簡化為求解有限的單元節(jié)點上的場變量值。此時求解的基本方程將是一個代數(shù)方程組,而不是原來描述真實連續(xù)體場變量的微分方程組,得到的是近似的數(shù)值解,求解的近似程度取決于所采用的單元類型、數(shù)量以及對單元的插值函數(shù)。
計算機輔助制造(Computeraided Manufacturing,CAM)是工程師大量使用產品生命周期管理計算機軟件的產品元件制造過程。CAD中生成的元件三維模型用于生成驅動數(shù)字控制機床的計算機數(shù)控代碼。這包括工程師選擇工具的類型、加工過程以及加工路徑。
Unigraphics CAD/CAM/CAE系統(tǒng)提供了一個基于過程的產品設計環(huán)境,使產品開發(fā)從設計到加工真正實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無縫集成,從而優(yōu)化了企業(yè)的產品設計與制造。UG面向過程驅動的技術是虛擬產品開發(fā)的關鍵技術,在面向過程驅動技術的環(huán)境中,用戶的全部產品以及精確的數(shù)據(jù)模型能夠在產品開發(fā)全過程的各個環(huán)節(jié)保持相關,從而有效地實現(xiàn)了并行工程。
該軟件不僅具有強大的實體造型、曲面造型、虛擬裝配和產生工程圖等設計功能; 而且,在設計過程中可進行有限元分析、機構運動分析、動力學分析和仿真模擬,提高設計的可靠性; 同時,可用建立的三維模型直接生成數(shù)控代碼,用于產品的加工,其后處理程序支持多種類型數(shù)控機床。另外它所提供的二次開發(fā)語言UG/Open GRIP、UG/Open API簡單易學,實現(xiàn)功能多,便于用戶開發(fā)專用CAD系統(tǒng)。