UG轴承座毕业设计

目录
设计题目及任务书 (2)
绪论 (5)
第一章零件建模 (6)
第二章毛坯建模 (14)
第三章零件工艺分析及工艺过程 (19)
第四章具体加工过程 (31)
第五章车间工艺文档 (45)
第六章设计心得与体会 (46)
设计题目
中州大学
UG毕业设计任务书
设计题目：轴承座成型加工
设计要求
对指定零件进行工艺分析，编写加工工艺，并运用UG进行仿真加工，具体要求完成以下内容（可打印）：
1、设计说明书一封。

包括：封面、目录、任务书、正文、参考文献、设计心得。

其中正文部分用5号字体书写，应有零件的建模过程、加工工艺分析、仿真加工过程（在每个操作中要求说明操作中各参数的设置过程，并在每个操作后附相应程序清单）。

正文应包括：零件的建模过程、毛坯的建模过程、零件工艺分析与编制的工艺过程、具体加工过程（每个操作的创建详细过程，要求说明各个参数是如何配置的、每个操作生成的刀轨）、车间工艺文档
2、机械加工工艺过程卡1张
3、机械加工工序卡1套
特别注意：以上内容必须在2012年4月20日前完成。

绪论
计算机技术是现代科学技术发展里程中最伟大的成就之一，它的应用已遍及各个领域。

在机械设计及制造领域中，由于市场竞争的日益激烈，用户对产品的要求越来越高。

为了适应瞬息万变的市场需要，提高产品质量，缩短生产周期，就必须将先进的计算机技术与机械设计和制造技术相互结合起来，从而产生了机械CAD/CAM这样一门综合性的高新技术。

为了培养学生理论联系实际的设计思路，训练学生综合运用CAD/CAM软件和有关课程的理论，结合生产实际的典型图例来进行产品的设计、装配、零件数控加工程序的编制、模具设计等，加深和扩展有关CAD/CAM方面的知识。

通过CAD/CAM课程设计，可以培养学生的综合素质，CAD/CAM软件应用能力，机械设计和创新能力，是非常重要的实践环节。

本设计紧贴生产实际，充分利用高端CAD/CAM软件强大的模块功能，加强我们零件设计，制造与加工等方面的能力；加强我们对零件加工工艺方案的编制，模具设计等方面的能力；加强现代CAD/CAM课程设计基本功的训练与培养；加强各种现代设计方法与手段的掌握与应用，使我们具有更高的综合素质，更强的设计能力与创新能力，以适应CAD/CAM技术快速发展的需要。

随着电子技术在制造业的推广及应用, 传统机械加工方法正逐
渐被先进的CAD /CAM (计算机辅助设计与制造) 所取代。

应用传
统的加工方法, 不仅生产率低, 且精度得不到保证, CAD /CAM软件在机械加工中的应用, 为我们开辟了一种新的设计、加工途径, 并使
机械制造能力上了一个新的台阶。

UG/NX作为参数化CAD/CAM软件系统的代表，主要用于汽车、航空航天、机械电子、模具制造等行业，实现了产品零件或组件从概念设计到制造全过程设计的自动一体化，提供了以参数化为基础，基于特征实体造型，部件间的关联设计等技术。

其核心技术是采用非均匀有理***条（NURBS）作为曲面造型的基础，融线框模型、曲面造型、实体造型为一体。

参数化和特征化的实体模型系统，系统是建立在统一的富有关联的数据库基础上，提供了工程上的完全关联性，使CAD/CAM/CAE各部分数据自由联动切换。

以基本特征作为交互操作的基础，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、工程分析，实现并行工程CAD/CAPP/CAM的集成与联动。

系统采用统一的三维
几何模型，使产品设计、模具设计、数控编程、工程分析等环节的修改自动映射到与其关联的环节，排除不协调，保证产品设计的统一性和唯一性。

基于关联模型的产品定义包含产品的生命周期（设计、分析、制造、检测等）信息，产品数据定义规范化使产品生命周期的设计数据表达实现标准化，不仅有利于与CAD/CAM系统之间交换信
息，而且支持产品及模具工装设计、工程分析、数控编程、生产管理等信息的共享。

在UG/OPEN提供的二次开发函数据的基础上，用户可用C或C++语言进行二次功能开发，UG/NX提供的基于专家的模具设计、先进的数控加工编程功能使得模具设计与制造变得更为
轻松可靠。

我们运用UG软件的建模和加工模块, 完成了零件模型建立——加工过程的设计——加工过程的仿真——加工参数修正——数控机床后置处理转换——生成数控程序——数控加工, 从而满足各项要求。

采用这种方法不仅减少了编程人员的计算量, 还在一定程度上提高了产品的制造质量和生产效率。

自动编程(AutomaticProgramming)也称为计算机编程。

将输入计算机的零件设计和加工信息自动转换成为数控装置能够读取和执行的指令(或信息)的过程就是自动编程。

随着数控技术的发展，数控加工在机械制造业的应用日趋广泛，使数控加工方法的先进性和高效性与冗长复杂、效率低下的数控编程之间的矛盾更加尖锐，数控编程能力与生产不匹配的矛盾日益明显。

如何有效地表达、高效地输入零件信息，实现数控编程的自动化，已成为数控加工中巫待解决的问题。

计算机技术的逐步完善和发展，给数控技术带来了新的发展奇迹，其强大的计算功能，完善的图形处理能力都为数控编程的高效化、智能化提供了良好的开发平台。

数控自动编程软件在强大的市场需求驱动下和软
件业的激烈竞争中得到了很大的发展，功能不断得到更新与拓展，性能不断完善提高。

作为高科技转化为现实生产力的直接体现，数控自动编程已代替手工编程在数控机床的使用中发挥着越来越大的作用。

目前，CAD/CAM图形交互式自动编程已得到较多的应用，是数控技术发展的新趋势。

它是利用CAD绘制的零件加工图样，经计算机内的刀具轨迹数据进行计算和后置处理，从而自动生成数控机床零部件加工程序，以实现CAD与CAM的集成。

随着CIMS技术的发展，当前又出现了CAD/CAPP/CAM集成的全自动编程方式，其编程所需的加工工艺参数不必由人工参与，直接从系统内的CAPP数据库获得，推动数控机床系统自动化的进一步发展。

1952年，美国的Person公司与麻省理工学院(MIT)合作研制出了的一台三坐标数控铣床，为了解决了数控机床的编程问题，美国空军与MIT合作于第二年研制成了APT系统，从此便开始了数控加工和数控编程的发展进程。

20世纪60年代着眼于交互式绘图系统和NC编程语言的开发，美国MIT的SUTHERLAND教授发表的“SKETCHPAD一人机会话系统”为计算机图形设计系统和CAD/CAM提供了理论基础。

具有多坐标立体曲面自动编程的APTIH的问世，使数控编程从面向机床指令上升面向几何元素的高层次编程。

随后，APT几经修改和充实，又出现了APTIV(改进算法，增加了多坐标编程系统)、APT-AQ增加了切削数据库管理系统)和APT-SS(增加了雕塑曲面编程系统)等。

世界
各国以APT为基础开发了具有独自特色、专业性更强的APT衍生编程语言，如美国MDSI公司的Compact。

用APT语言进行数控编程，具
有程序简练、易于控制走刀等优点，但设计和编程之间只能通过图纸来传递数据，图纸解释、工艺规划靠工艺人员来完成，不能对刀具轨迹进行验证，易发生人为编程错误和造成重复工作等。

步入20世纪70年代，图形辅助数控编程GNC得到了迅速的发展和广泛的应用，
推动了CAD/CAM向一体化方向发展，并逐步形成了计算机集成制造系统(CIMS)概念。

GNC是一种面向制造的技术，它将零件的几何显示、走刀模拟、交互修改等不足，如1972年美国Lochead公司推出的CADAM 系统，就融入了最新的GNC技术。

1975年法国的达索飞机公司对引
进的CADAM系统进行了二次开发，研制成功了CATIA系统，使其能进行三维设计、分析和NC加工。

80年代初，该公司成功地将CATIA应用于飞机吹风模型地设计和加工，使生产周期从六个月下降为一个月。

到了20世纪80年代，相继出现了将设计和GNC成功结合和工程化、商业化CAD/CAM系统，如I-DEAS、CADDS、UG等，它们广泛地应用于航空航天、造船机械、电子、模具等行业。

我国数控加工及编程技术的研究起步较晚，其研究始于航空工业的PCL数控加工自动编程系统SKC 一1。

在此基础上，以后又发展了SKC-2、SKC-3和CAM251数控加工绘图语言，这些系统没有图形功能，并且以2坐标和2.5坐标加工为主。

我国从“七五”开始有计划有组
织地研究和应用CAD/CAM技术，引进成套的CAD/CAM系统，首先应用在大型军工企业，航天航空领域也开始应用，虽然这些软件功能很强，但价格昂贵，难以在我国推广普及。

“八五”又引进了大量的CAD/CAM 软件，如:EUCLID-15、UG、CADDS、I-DEAS等，以这些软件为基础，进行了一些二次开发工作，也取得了一些应用成功，但进展比较缓慢。

我国在引用CAD/CAM系统的同时，也开展了自行研制工作。

20世纪80年代以后，首先在航空工业开始集成化的数控编程系统的研究和开发工作，如西北工业大学成功研制成功的能进行曲面的3~5轴加工的PNU/GNC图形编程系统;北京航空航天大学与第二汽车制造厂合作完成的汽车模具、气道内复杂型腔模具的三轴加工软件，与331厂合作进行了发动机叶轮的加工;华中理工大学1989年在微机上开发完
成的适用于三维NC加工的软件HZAPT;中京公司和北京航空航天大学合作研制的唐龙CAD/CAM系统，以北京机床所为核心的JCS机床开发的CKT815车削CAD/CAM一体化系统等。

到了20世纪90年代，响应国家开发自主产权的CAD/CAM的号召，开始了自行研制CAD/CAM软件的工作，并取得了一些成果，如:由北京由清华大学和广东科龙(容声)集团联合研制的高华CAD、由北京北航海尔软件有限公司(原北京航空航天大学华正软件研究所)研制的CAXA电子图板和CAXAME制造工程师、由浙江大天电子信息工程有限公司开发的基于特征的参数化造型系统GSCAD98、由广州红地技术有限公司和北京航空航天大学联合开发的基于STEP标准的CAD/CAM系
统金银花。

由华中理工大学机械学院开发的具有自主版权的基于微机平台的CAD和图纸管理软件开目CAD、南京航空航天大学自行研制开发的超人2000CAD/CAM系统等，其中有一些系统已经接近世界水平。

虽然我国的数控技术己开展多年，并取得了一定的成效，但始终未取得较大的突破。

从总体来看，先进的是点，落后的是面，我国的数控加工及数控编程与世界先进水平相比，约有10一巧年的差距，差距主要包涵以下几个方面:数控技术的硬件基础落后，CAD/CAM支撑的软件体系尚未形成，CAD/CAM软件关键技术落后。

分类
自数控机床问世以来，一些先进的工业国家都在大力开展自动编程技术，特别是近年来随着计算机辅助设计与制造的发展，自动编程越来越受到重视。

自动编程系统发展到今天，己经出现了品种繁多，功能各异的编程系统。

从国际范围来看，使用较为普遍的系统主要有三种:数控语言编程系统;会话式编程系统;数控图形编程系统。

数控语言编程系统是最早研制的，也是目前应用最广泛的自动编程系统。

它是用数控语言来编写零件加工的源程序。

与其他类型的自动编程系统相比，他是迄今为止应用最广泛、功能最强、通用性最广、技术最成熟的系统。

APT是自动编程工具的简称，是一种对工件、刀具的几何形状及刀具相对于工件的运动等进行定义时所使用的一种接
近英语符号的语言。

把用APT语言书写的零件加工程序输入计算机，经计算机的APT语言编程系统编译产生刀位文件，然后进行数控加工后置处理，生成数控系统能接受的零件数控加工程序，称为APT语言自动编程。

采用APT语言编制数控加工程序具有程序简练、走刀控制灵活等特点，使数控加工编程从面向机床指令的“汇编语言”级，上升到面向几何元素的点、线、面的高级语言级。

由于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工作，并省去了编写程序单的工作量，因而可将编程效率提高数倍到数十倍，同时解决了手工编程中无法解决的许多复杂零件的编程问题。

但APT仍有如下缺点与不足:零件的设计与加工之间用图纸传递数据，阻碍了设计与制造的一
体化;同时工艺过程规划要工艺人员完成，对用户的技术水平要求较高，既困难又容易出错;用妙T语言描述零件模型一方面受语言描述
能力的限制，另一方面也使妙T系统几何定义过于庞大;APT语言缺
少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段。

这些缺点阻碍了编程效率和质量的进一步提高。

会话式自动编程系统为了克服数控语言编程系统的一些缺陷，在其基础上发展了会话式自动编程系统，以日本的FAPT为例，其会话式编
程系统除了几何定义语句、刀具运动语句与原来的APT基本相同以外，由于增加了可以进行会话的命令，这样它不仅能处理原来的APT零件源程序，而且还具有以下功能:可以随时执行或暂停程序中的任意语
句或语句组;可以随时变更零件源程序，如删去某些语句，修改或插
入某些语句;对以前定义过的零件源程序的点或直线等数据，在以后的零件源程序中可以不再定义并加以使用;随时可打印或不打印程序单或某一中间处理结果，如点、直线、圆的数据等;随时可打印出修面向图形特征的自动数控编程技术研究改后的零件源程序单。

但是，会话式编程系统也有其自身的缺点，主要是输入零件信息时要有一个将图纸信息进行转换的过程，这种转换过程由编程人员完成，因此容易产生人为错误。

数控图形编程系统是一种计算机辅助编程技术，它通过专用的计算机软件来实现。

这种软件通常以机械计算机辅助设计(CAD)软件为基础，利用CAD软件的图形编辑功能，将零件的几何图形绘制到计算机上，形成零件的图形文件;然后调用数控编程模块，采用人机交互的方式在计算机屏幕上指定被加工的部位，再输入相应的加工工艺参数，计算机便可以自动进行必要的数学处理并编制出数控加工程序，同时在计算机屏幕上动态地显示刀具的加工轨迹川。

因为这种方法很大限度地减少了人为错误，很大限度地提高了编程效率和质量，被认为是目前效率较高的编程方法。

更重要的是，由于图形编程系统是从加工零件图来生成数控加工指令单，计算机辅助设计的结果是图形，故可利用CAD系统进行工件的设计，然后经过CAPP生成数控机床上使用的工序卡，即可生成数控加工指令单。

很显然，这种编程方法具有速度快、精度高、直观性、使用简便、便于检查等优点，因此，“图形交互式自动编程”已经成为目前国内外先进的CAD/CAM软件所普遍采
用的数控编程方法。

日本FANVC公司在FAPT编程系统基础上开发了SFAPT系统。

这种方法是在生产现场和数控装置上，利用数控装置的计算机、显示屏幕(CRT)和图形对话功能直接进行编程，故被称为图形人机对话编程系统。

这种系统在数控车床、铣床上已有应用。

以数控车床上的编程为例来说明这一方法和系统的概况。

在数控系统上先用键盘输入被加工工件的毛坯图形和尺寸，在毛坯图形上绘出零件的图形和尺寸;选定并绘出机床坐标系、机床原点、工件坐标系、换刀位置并确定所用刀具;然后在零件图上显示加工部位，确定加工工序和给定所用切削工艺参数:最后在零件与毛坯图上选定走刀路线，走刀次数，系统据此进行必要的计算;根据给定的工序和走刀路线，可以对工序进行增删和编辑。

这样，无需转换成程序介质，机床便能按上面所确定的加工工序、加工路线与工艺参数自动加工出所需要的零件。

根据需要也可以将上述的程序与内容存储，以便保存或作为再次加工时输入之用。

发展趋势
20世纪70年代出现并迅速发展起来的GNC技术推动了CAD和CAM向一体化方向发展，促使计算机集成制造系统 (CIMS)兴起。

作为现代制造新生产模式的CIMS，成为各国竞相发展的高技术，我国“863”己将CIMS作为重点发展的高技术领域。

作为CIMS主要内容的数控加
工自动编程技术，出现了向集成化、可视化、网络化、自动化、智能化发展的趋势。

原理
自动编程是借助计算机及其外围设备装置自动完成从零件图构造、零件加工程序编制到控制介质制作等工作的一种编程方法。

它的一般过程：首先将被加工零件的几何图形及有关工艺过程用计算机能够识别的形式输入计算机，利用计算机内的数控编程系统对输入信息进行翻译，形成机内零件的几何数据与拓扑数据；然后进行工艺处理，确定加工方法、加工路线和工艺参数；通过数学处理计算刀具的运动轨迹，并将其离散成为一系列的刀位数据；根据某一具体数控系统所要求的指令格式，将生成的刀位数据通过后置处理生成最终加工所需的NC指令集；对NC指令集进行校验及修改；通过通讯接口将计算机内的NC指令集送入机床的控制系统。

整个数控自动编程系统分为前置处理和后置处理两大模块。

CAM是指计算机辅助制造。

它是计算机应用于生产设备管理控制和操作的系统，其核心是计算机数值控制(数控)。

CAM作为整个集成系统的重要一级，向上与CAD实现无缝集成，向下智能、高效地为数控生产提供服务，这是CAM技术在今后发展的主要理论依据。

CAM (computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造)的核心是计算机数值控制(简称数控)，是将计算机应用于制造生产过程的过程或系统。

1952年美国麻省理工学院首先研制成数控铣床。

数控的
特征是由编码在穿孔纸带上的程序指令来控制机床。

此后发展了一系列的数控机床，包括称为“加工中心”的多功能机床，能从刀库中自动换刀和自动转换工作位置，能连续完成锐、钻、饺、攻丝等多道工序，这些都是通过程序指令控制运作的，只要改变程序指令就可改变加工过程，数控的这种加工灵活性称之为“柔性”。

加工程序的编制不但需要相当多的人工，而且容易出错，最早的CAM便是计算机辅助加工零件编程工作。

麻省理工学院于1950年研究开发数控机床的加工零件编程语言APT，它是类似FORTRAN的高级语言。

增强了几何定义、刀具运动等语句，应用APT使编写程序变得简单。

这种计算机辅助编程是批处理的。

CAM技术从产生发展到现在，无论是在硬件平台，还是在系统结构上，CAM在其功能和特点上都发生了较大的变化。

从CAM的发展历程看，CAM在其基本处理方式与目标对象上主要可分为两个主要发展阶段：
第一阶段的CAM：APT。

20世纪60年代CAM以大型机为主，在专业系统上开发的编程机及部分编程软件如：FANOC、Semems编程机，系统结构为专机形式，基本的处理方式是以人工或计算机辅助式直接计算数控刀路为主，而编程目标与对象也都是直接数控刀路的。

因此其缺点是功能相对比较差，而且操作困难，只能专机专用。

第二阶段的CAM：曲面CAM系统。

在第一阶段缺陷的基础上，人们又不断完善，创造出了曲面CAM系统。

系统结构一般是CAD/CAM 混合系统，同时较好地利用了CAD模型，以几何信息作为最终的结果，自动生成加工刀路。

于是在此基础上，自动化、智能化程度取得了较大幅度的提高，具有代表性的是UG、DUCT、Cimatron、MarsterCAM 等。

其基本特点是面向局部曲面的加工方式，表现为编程的难易程度与零件的复杂程度直接相关，而与产品的工艺特征、工艺复杂程度等没有直接的相关关系。

科技在不断的发展，因此CAM技术也是一个不断发展的过程。

通过提高CAM的技术，其自动化，智能化水平也不断提高。

由于第二阶段的CAM存在一定的缺陷性，人们正在酝酿最新一代的CAM。

可以认为是第三阶段的CAM：新一代的CAM系统不仅可继承并智能化判断工艺特征，而且具有模型对比、残余模型分析与判断功能，使刀具路径更优化，效率更高。

同时面向整体模型的形式也具有对工件包括夹具的防过切、防碰撞修理功能，提高操作的安全性，更符合高速加工的工艺要求，并开放工艺相关联的工艺库、知识库、材料库和刀具库，使工艺知识积累、学习、运用成为可能。

无论是CAD还是CAM，都是我们需要学习并且运用在专业知识上的辅助工具。

通过了解了CAD和CAM的发展史，更好的了解了CAD和CAM系统的功能，更加便于以后对它们的运用。

1．CAD
1）传统概念
计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称CAD），泛指设计者以计算机为主要工具，对产品进行构思、结构造型、工程分析、绘图与编撰技术文档等工作的总称，是一项综合性技术。

其中的工程分析泛指包括有限元分析、可靠性分析、动态分析、优化设计及产品常规分析计算等内容，又称计算机辅助工程分析（Computer Aided Engineering，简称CAE）。

一般是指工程技术人员在人和计算机组成的系统中，以计算机为辅助工具，完成产品的设计、工程分析、绘图等工作，并达到提高产品设计质量、缩短产品开发周期、降低生产成本的目的。

作为一个设计过程，CAD是在计算机环境下完成产品的创造、分析、设计和修改，以达到预期规划目标的过程。

目前CAD技术可实现的功能包括，设计人员在进行产品概念设计的基础上从事产品的几何造型分析，完成产品几何建模的建立，然后抽取模型中的有关数据进行工程分析和计算（例如有限元分析、模拟仿真等），根据计算结果决定是否对设计结果进行修改，修改满意后编辑全部设计文档，输出工程图。

从CAD作业过程可以看出，CAD技术也是一项产品建模技术，它是将产品的物理模型转化为产品的数据模型，并把建立的数据模型存储在计算机内供后续的计算机辅助技术共享，驱动产品生命周期的。