基于UG万向平口钳造型及加工本科毕业设计论文.docx
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基于UG万向平口钳造型及加工本科毕业设计论文
南通广播电视大学
毕业论文
课题名称基于UG万向平口钳造型及加工
毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺:
所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名:
日 期:
指导教师签名:
日 期:
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:
按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名:
日 期:
学位论文原创性声明
本人郑重声明:
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:
日期:
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。
本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名:
日期:
年月日
导师签名:
日期:
年月日
指导教师评阅书
指导教师评价:
一、撰写(设计)过程
1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性;技术线路的可行性;设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩:
□优□良□中□及格□不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
指导教师:
(签名)单位:
(盖章)
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价:
一、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩:
□优□良□中□及格□不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
评阅教师:
(签名)单位:
(盖章)
年月日
教研室(或答辩小组)及教学系意见
教研室(或答辩小组)评价:
一、答辩过程
1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩:
□优□良□中□及格□不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
教研室主任(或答辩小组组长):
(签名)
年月日
教学系意见:
系主任:
(签名)
年月日
前言
UnigraphicsSolutions公司(简称UGS)是全球著名的MCAD供应商,主要为汽车与交通、航空航天、日用消费品、通用机械以及电子工业等领域通过其虚拟产品开发(VPD)的理念提供多级化的、继承德、企业级的包括软件产品与服务在内的完整的MCAD解决方案。
其主要的CAD产品是Unigraphics(UG)。
UnigraphicsNX融线框模型、曲面造型、实体造型为一体,是参数化和特征化的CAD/CAM/CAE系统。
系统建立在统一的富有关联性的数据库基础上,提供了工程上的完全关联性,使CAD/CAM/CAE各部分数据自由切换。
以基本特征作为交互操作的基础单位,利用特征技术,用户可以在更高层次上进行产品设计、模具设计、数控加工编程和工程分析,实现并行工程CAD/CAPP/CAM的集成与联动。
这不仅有利于CAD/CAM系统之间交换信息,而且有利于信息的共享。
应用好UnigrahpicsNX提供的强大的数控加工编程功能,包括数控车削、铣削、线切割等编程模块等,是提高企业数控加工技术应用水平的一个重要途径。
UnigraphicsNX基于Windows平台,是集CAD/CAE/CAM一体化的三维参数化软件,是当今世界上最先进的计算机辅助设计、分析和制造软件之一,广泛应用于航空、汽车、造船、通用机械、模具、家电等领域。
如:
俄罗斯航空,北美汽油涡轮发动机,美国通用汽车,普惠喷气发动机,波音,以色列飞机公司,英国航空公司等都是Unigraphics软件的重要用户。
自从1990年Unigraphics软件进入中国以来,得到了越来越广泛的应用,现已成为我国工业界主要使用的大型CAD/CAE/CAM软件。
前言-----------------------------------------------------------2
摘要-----------------------------------------------------------4
第一章绪论------------------------------------------------------5
1.1UG软件的简介---------------------------------------------5
1.2本论文研究的目的及意义------------------------------------6
第二章UG软件在机械行业中的地位及应用---------------------------7
2.1UG软件在机械行业中的地位----------------------------------7
2.2UG软件的应用----------------------------------------------8
第三章万向平口钳各部件的设计造型-----------------------------------------------------11
3.1钳座的设计----------------------------------------------11
3.2球面座的设计----------------------------------------------12
3.3球头杆的设计----------------------------------------------14
3.4固定钳口的设计--------------------------------------------15
3.5活动钳口的设计-------------------------------------------17
3.6导杆及螺杆的设计------------------------------------------18
3.7标准件螺栓、弹簧、钢珠的选择------------------------------19
第四章万向平口钳机构的装配---------------------------------20
4.1万向平口钳的装配示意--------------------------------------20
4.2万向平口钳UG造型图装配展示--------------------------------22
4.3台虎钳的各部件装配及原理---------------------------------23
第五章台虎钳各部件的加工
5.1机床选择------------------------------------------------24
5.2夹具的选择-----------------------------------------------25
5.3走刀路线的确定-------------------------------------------27
5.4工艺文件编制---------------------------------------------31
5.5UG的自动编程及程序--------------------------------------32
毕业设计总结--------------------------------------------------41
参考文献致谢-----------------------------------------------42
摘要
本文主要介绍CAD/CAM在机械产品上的应用,其中包括UG,AUTOCAD。
介绍了UG的发展历史及其作用,机械部分设计包括:
台虎钳工作原理;应用UG软件对台虎钳的各部件进行设计、造型、虚拟装配及加工仿真出程序等过程。
关键词:
CAD/CAM;UG;台虎钳;造型、装配;加工。
Abstract:
ThispapermainlyintroducestheCAD/CAMapplicationintheareaofmechanicalproducts,includingUG,AUTOCAD.IntroducesthedevelopmenthistoryofUGandfunction,mechanicaldesignincluding:
Fixturejawviceprincipleofwork,UsingUGsoftwarecomponentsonFixturejawviceofdesign,modelling,virtualassemblingandmachiningemulationproduceprocedureofprocess.
Keywords:
CAD/CAM,UG,Fixturejawvice,Modelling,assembling,Processing.
第一章绪论
1.1UG软件的简介
UnigraphicsSolutions公司(简称UGS)是全球著名的MCAD供应商,主要为汽车与交通、航空航天、日用消费品、通用机械以及电子工业等领域通过其虚拟产品开发(VPD)的理念提供多级化的、集成的、企业级的包括软件产品与服务在内的完整的MCAD解决方案。
其主要的CAD产品是UG。
UG具有丰富的曲面建模工具。
包括直纹面、扫描面、通过一组曲线的自由曲面、通过两组类正交曲线的自由曲面、曲线广义扫掠、标准二次曲线方法放样、等半径和变半径倒圆、广义二次曲线倒圆、两张及多张曲面间的光顺桥接、动态拉动调整曲面、等距或不等距偏置、曲面裁减、编辑、点云生成、曲面编辑。
UG进入中国已经有九个年头了,其在中国的业务有了很大的发展,中国已成为远东区业务增长最快的国家。
几年来,UG在中国的用户已超过800家,装机量达到3500多台套。
UG特点:
建模的灵活性
(1)复合建模:
无需草图,需要时可进行全参数设计,无需定义和参数化线——可直接利用实体边缘。
几何特征:
具有凸垫、键槽、凸台、斜角、挖壳等特征、用户自定义特征、引用模式。
光顺倒圆:
业界最好的倒圆技术,可自适应于切口、陡峭边缘及两非邻接面等几何构形,变半径倒圆的最小半径值可退化至极限零。
(2)协同化装配建模
可提供自顶向下、自底向上两种产品结构定义方式并可在上下文中设计/编辑,高级的装配导航工具,可图示装配树结构,可方便快速的确定部件位置,对装配件的简化表达,隐藏或关掉特定组件。
局部着色,强大的零件间的相关性,配对条件,零件间的表达式(关系),协同化团队工作,可方便的替换产品中任一零部件,刷新部件以取得最新的工作版本,团队成员可并行设计产品中各子装配或零件。
(3)直观的二维绘图
对制图员来讲,简单并富于逻辑性,剖视图自动相关于模型和剖切线位置,正交视图的计算和定位可简便的由一次鼠标操作完成,自动隐藏线消除,自动尺寸排列——不需要了解设计意图,自动工程图草图尺寸标注。
(4)被业界证实的数控加工
2~5轴铣,车加工,线切割,钣金件制造,刀轨仿真和验证,刀具库/标准工艺数据库功能。
(5)领先的钣金件制造
可在成型或展开的情况下设计或修改产品结构,折弯工序可仿真工艺成型过程,钣料展开几何自动与产品设计相关,可在一幅工程图中直接展示产品设计和钣料展开几何。
(6)集成的数字分析
机构运动学分析,硬干涉检查和软干涉检查,运动仿真和分析,动画过程中的动态干涉检查
(7)广泛的用户开发工具
用户命令宏,高级编程语言,可自定义裁剪的用户界面
(8)内嵌的工程电子表格
可与其他表格软件交换数据,可简便定义零件系列,可方便修改表达式,可生成扇形图、直方图和曲线图等。
(9)照片真实效果渲染
利用基于数字的设计审视,加快产品上市时间,快速成型。
1.2本论文研究的目的意义
UG是当今许多大型制造企业广泛使用的CAD/CAM软件,通过对CAD/CAM技术的发展,极大地改变了人们的设计手段和方法,更为重要的是CAD/CAM技术的广泛应用显著提高了设计的效率和质量,大大地降低了设计师的劳动强度,特别是三维CAD/CAM技术的日益广泛应用使其体现得更为明显。
实践证明,基于UG的产品结构设计和虚拟加工,不仅可以缩短研发周期,还可以进行应力分析、运动仿真和模拟装配,从而优化产品的结构,为产品的最终加工奠定了坚实的基础。
第二章UG在机械行业中的地位及应用
2.1UG在机械行业中的地位
UG公司的产品主要有为机械制造企业提供包括从设计、分析到制造应用的Unigraphics软件、基于Windows的设计与制图产品SolidEdge、集团级产品数据管理系统iMAN、产品可视化技术ProductVision以及被业界广泛使用的高精度边界表示的实体建模核心Parasolid在内的全线产品。
UG在航空航天、汽车、通用机械、工业设备、医疗器械以及其它高科技应用领域的机械设计和模具加工自动化的市场上得到了广泛的应用。
多年来,UGS一直在支持美国通用汽车公司实施目前全球最大的虚拟产品开发项目,同时Unigraphics也是日本著名汽车零部件制造商DENSO公司的计算机应用标准,并在全球汽车行业得到了很大的应用,如Navistar、底特律柴油机厂、Winnebago和RobertBoschAG等。
UG软件在数控加工市场具有良好的口碑,占有大量的市场,尤其在高端多轴精密加工市场占有领先地位,但其设计软件市场占有率不高,UG本身没有良好的分析工具,因此其分析功能主要是借用第三方软件,目前以美国公司的Nastran为主。
典型用户:
东方汽轮机(高精尖发电机螺旋桨叶片加工)。
另外,UGS公司在航空领域也有很好的的表现:
在美国的航空业,安装了超过10,000套UG软件;在俄罗斯航空业,UG软件具有90%以上的市场;在北美汽轮机市场,UG软件占80%。
UGS在喷气发动机行业也占有领先地位,拥有如Pratt&Whitney和GE喷气发动机公司这样的知名客户。
航空业的其它客户还有:
B/E航空公司、波音公司、以色列飞机公司、英国航空公司、NorthropGrumman、伊尔飞机和Antonov。
UGS公司的产品同时还遍布通用机械、医疗器械、电子、高技术以及日用消费品等行业,如:
3M、Will-Pemco、Biomet、Zimmer、飞利浦公司、吉列公司、Timex、Eureka和ArcticCat等。
2.2UG在机械行业中的应用
UG软件是当今世界最先进的计算机辅助设计、分析和制造软件,广泛应用于航空、航天、汽车、轮船、通用机械和电子等工业领域。
UnigraphicsCAD、CAM、CAE系统提供了一个基于过程的产品设计环境,使产品开发从设计到加工真正实现了数据的无缝集成,从而优化了企业的产品设计与制造。
UG软件面向过程驱动的技术是虚拟产品开发的关键技术,在面向过程驱动技术的环境中,用户的全部产品以及精确的数据模型能够在产品开发全过程的各个环节保持相关,从而有效地实现了并行工程。
UG软件不仅具有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配和产生工程图等设计功能,而且在设计过程中可进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟,提高了设计的可靠性;同时,可用建立的三维模型直接生成数控代码,用于产品的加工,其后处理程序支持多种类型数控机床。
另外它所提供的二次开发语言UG/openGRIP、UG/openAPI简单易学,实现功能多,便于用户开发专用CAD系统。
2.21实体建模模块的应用
UG是一种复合建模(Modeling)工具,它提供了多种建模方法。
在建立零件模型时,既可以用基本体素建立简单的实体,也可以通过对曲线、草图的拉伸、旋转建立各种扫描实体,还可以用系统提供的特征创建各种特征体。
台虎钳的零部件结构并不复杂,但在建模的时候要考虑采用哪种建模方法,因为不同建模方法所建立的实体模型,其编辑性能不同。
例如:
要创建台虎钳座的三维模型,对于这种阶梯轴,可用基本体素圆柱体来逐段建立,也可逐段绘制圆再对其进行拉伸来建立,还可先建一个基本体素圆柱体,再用凸台特征来建立。
在这3种建模方法中,第一种方法建立的轴编辑性不好,如果缩短中间某个台阶的长度,则会出现更新失效的提示,而第三种方法从建模的方便性和各参数的可编辑性来说都是最好的。
因此,正确的建模方法对设计的顺利进行至关重要。
对于一个零件模型,虽然没有一种固定的建模顺序和建模方法,但还是有一定规律可循的。
一般应根据零部件的结构特点,先建立一个基本体素或扫描特征作为零件的毛坯,再参照零件的粗加工过程逐步创建零件的孔、键槽、型腔、凸台、凸垫及用户定义等特征,最后参照零件的精加工过程创建倒圆、倒角、螺纹、修剪和阵列等特征。
当然,在建模过程中,可根据建模的需要创建相关的参考特征,各特征的建立顺序应尽可能与零件的加工顺序一致。
由于圆柱、块和锥等基本体素属非关联性特征,它们不与已建立的几何对象关联,因此,为保证模型的可修改性,在一个零件模型中创建的基本体素不要超过1个,而且基本体素一般作为第一个特征。
因此,在对台虎钳零部件建模时,首先要选择正确的建模方法,其次确定合理的建模顺序,然后按照零部件的结构特点逐步建立模型。
2.22虚拟装配模块的应用
UG装配(Assembly)模块用于实现各零部件间的装配关系。
它把多个通过建模模块建立的模型零件,依照Mating(配对)、Align(对齐)和Orient(方位)等关系组装在一起,实现其空间位置的安排。
通过装配可以确定零件的空间位置,反映部件的装配结构以及发现其空间干涉情况等。
在装配中,部件的几何体是被装配引用,而不是复制到装配中。
不管如何编辑部件和在何处编辑部件,整个装配部件都保持关联性,如果某部件修改,则引用它的装配部件自动更新,反应部件的最新变化。
UG装配模块不仅能快速将零部件组合成为产品,而且在装配中,可参照其他部件进行部件关联设计,并可对装配模型进行间隙分析、重量管理等操作。
装配模型生成后,可建立爆炸视图,并可将其引入到装配工程图中;同时,在装配工程图中可自动产生装配明细表,并能对视图进行局部挖切。
在万向平口钳的设计中,利用装配模块将在建模模块中建立的模型零件按照一定的空间位置关系装配起来,及时检查装配模型是否存在设计尺寸干涉,为将来实际装配的顺利进行提供可靠保证。
由此所产生的装配信息可以方便地绘制装配图,并能快速生成装配分解图,节省绘制装配图和零件图的时间和成本。
2.23工程图模块的应用
UG工程图(Drafting)模块提供了自动视图布置、剖视图、各向视图、局部放大图、局部剖视图、自动(手工)尺寸标注、形位公差、粗糙度符合标注、支持GB、标准汉字输入、视图手工编辑、装配图剖视、爆炸图、明细表自动生成等工具。
将UG的建模模块创建的台虎钳的各零件和装配模型引用到UG的工程图功能中,快速地生成二维工程图。
由于UG的工程图功能是基于创建三维实体模型的二维投影所得到的二维工程图,因此,工程图与三维实体模型是完全关联的,实体模型的尺寸、形状和位置的任何改变,都会引起二维工程图作出实时变化。
这样便大大减少了二维图更新所需的时间,可以从根本上杜绝传统的二维工程图设计中尺寸矛盾、丢线等常见错误,从而保证二维工程图的正确无误。
将UG软件应用于台虎钳的设计,所赋予的是一种全新的设计方式,它不仅突破了传统二维设计的局限性,更好地体现、验证、完善设计人员的设计意图,而且可以简化复杂产品的设计过程,降低产品成本,在产品投标报价之时,就能够将未来产品的外观、造型、技术性能及特点介绍给用户,更快地将产品推向市场,使产品更具有竞争力。
鉴于台虎钳的诸多特点以及UG三维设计软件的优越性,可以预见,UG软件在的台虎钳设计和制造领域将会有广阔的应用前景。
第三章台虎钳各部件的设计造型
3.1钳座的设计
根据钳
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