1、 学士学位论文1三坐标测量（接触法）典型测量零件的设计1 绪论本设计利用 UG 软件对三坐标测量典型测量零件进行设计，并对零件曲面造型部分进行 CAM，得到此部分零件的 NC 程序，再对现有类似零件进行三坐标检测，得到测量工艺规程。UG 可将实体建模、曲面建模、线框建模、显示几何建模与参数化建模融为一体，而且具有良好的用户介面，绝大多数功能都可通过图标实现；进行对象操作时，具有自动推理功能；同时，在每个操作步骤中，都有相应的提示信息，便于用户做出正确的选择。所以只要了解了 UG 的基本操作，就能根据其CAD 功能设计出符合要求的零件，并通过 UG 的 CAM 功能分析出零件主要部分的NC 程序
2、。1.1 课题研究背景如今国内外用于三维建模的 CAD/CAM 软件有很多，如UG、CIMATRON、Pro/E、Master CAM、CAXA ME、CATIT 等等。UG 属于 EDS公司，是世界上处于领先地位的、最著名的几种大型 CAD/CAM 软件之一，具有强大的造型能力和数控编程能力，功能繁多。模型检测的方法也有很多，现在大部分采用三坐标检测机进行检测。从 60 年代初发明到现在，三坐标测量机（CMM）在制造业得到世界范围广泛应用，成为 3D 检测工业标准设备。三坐标测量技术得到迅速发展，而配套检测软件的发展，更是突飞猛进。最早的三坐标测量机只能显示XYZ 坐标，而目前的各种检测软件
3、几乎可以解决用户的绝大部分问题。软件日益成为影响用户使用好坏的关键所在。 对于传统的三坐标测量机检测来说，通常是设计部门提供二维图纸，检验部门根据图纸对工件进行尺寸及形位公差的检测。随着三维 CAD 软件的应用，越来越多的技术部门使用三维 CAD 建模技术进行设计。因此，各坐标机厂家纷纷推出了基于三维 CAD 技术的测量软件，直接将客户设计好的三维 CAD 模型导入测量软件进行检测。这样做的优点非常明显，不需要额外的图纸，理论值可以直接捕获，更可以进行测量仿真，测头干涉检查等，所以，受到用户的一致好评。基于 CAD 的测量成为目前三坐标测量软件的发展热点。 在 CAD 设计中，一般的规则工件通
4、过基本的特征命令即可完成三维实体设计，比如拉伸、打孔等，对于此类工件的检测，相对比较简单。随着工业造型的发展，以及加工中心的应用，越来越多的工件被设计成复杂的形状表面，比如覆盖件、内学士学位论文2饰件等。曲线曲面的建构技术在 CAD 造型中属于比较高级的设计范畴，许多高档三维 CAD 软件都有专门的曲线、曲面处理模块，使得用户可以设计出 B 级甚至 A 级曲面。曲面类工件的检测，对三坐标测量软件提出了更高的要求。1.2 选题的依据及意义随着如今数控加工越来越普及，对于一些模型的复杂曲面的加工，大都通过软件建模，再进行仿真加工得到 NC 程序后，之后只要进行部分修改就可用于实际加工。这样提高了生
5、产效率以及缩短了编程时间，对于实际生产大有帮助。数控加工是现代制造技术的典型代表，在制造业，如航空航天、汽车摩托车、模具、精密机械和家用电器等各个领域有着日益广泛的应用，已成为这些行业中不可缺少的加工手段。伴随着全球制造业向我国逐步转移的发展趋势，对数控加工的需求必将呈现出高速、持续的增长。随着 CAD/CAM、数控加工及快速成型等先进制造的不断发展，以及这些技术在模具行业中的普及应用，模具设计及制造领域正发生着一场深刻的技术革命，传统的二维设计及模拟量加工方式正逐步被基于产品三维数字化定义的数字化制造方式所取代。在这场技术革命中，逐步掌握三维 CAD/CAM 软件的使用，并用于模具的数字化设
6、计与制造是其中的关键。为了更好的适应制造业这种发展的趋势，因此选此课题进行设计与研究。1.3 主要设计内容1.3.1 收集、查阅有关文献资料，外文资料翻译(6000 字符)，撰写开题报告；1.3.2 分析确定三坐标（接触法）测量的典型测量零件的方案；1.3.3 三坐标（接触法）测量典型零件的三维实体设计；1.3.4 零件数控精加工程序的编制及仿真；1.3.5 对现有类似零件进行三坐标测量，编制通用测量工艺规程；1.3.6 编写毕业设计论文中英文摘要。 学士学位论文32 标准件的测量与建模2.1 测量及建模标准件的目的与工具为了对设计有个初步的认识与了解，也为了熟悉 UG 设计环境，继而能在此基
7、础上设计出零件，所以需要对标准件进行测量与建模。所用到的测量工具有游标卡尺，三角板，量角尺，直尺等。由于测量的目的是为了更好的设计出测量零件，所以只要测量出标准件大概轮廓，对精度要求不是很高，所以采用以上测量工具能完成设计的测量工作。2.2 测量数据利用测量工具，测得标准件轮廓图如图 2-1 所示，其中测得的具体的尺寸数据如图 2-2 所示：图 2-1学士学位论文4图 2-22.3 标准件的建模（1）打开 UG 软件，单击【新建】按钮，新建文件名为 biaozhunjian.prt 的 UG文件，再选择菜单命令【应用】【建模】 ，进入建模界面。（2）创建长方体。选择菜单命令【插入】【成形特征】
8、【长方体】 ，建立一个长度、宽度和高度分别为 230mm、100mm 和 24mm 的长方体。如图 2-3 所示。图 2-3（3）创建沉头孔。选择菜单命令【插入】【成形特征】【孔】 ，根据测量数据，建立一个沉头孔，圆心定位时点击【垂直的】定位方法，设置圆心距离左边界的距离为 112.5mm，距离下边界的距离为 50mm。如图 2-4 所示。图 2-4学士学位论文5（4）创建贯穿于沉头孔的通孔。选择菜单命令【插入】【成形特征】【孔】 ，根据测量数据，建立一个直径为 19mm 的通孔，同理，圆心定位时点击【垂直的】定位方法，设置圆心距离左边界的距离为 112.5mm，距离上边界的距离为 12mm。
9、如图 2-5 所示。图 2-5（5）创建实体上其余四个通孔。选择菜单命令【插入】【成形特征】【孔】 ，根据测量数据，同理，对圆心进行定位后，创建出四个直径为 26mm 的通孔。如图2-6 所示。图 2-6（6）创建键槽。在创建键槽前先建立基准平面：选择菜单命令【插入】【成形特征】【基准平面】 ，点击“基准平面对话框”图标，进入后选择三点法，然后选择实体底面三个底角的点，点击确定以后即于底面建立基准平面，如图 2-7 所示。学士学位论文6图 2-7然后再选择菜单命令【插入】【成形特征】【键槽】 ，选择键槽类型为【矩形的】 ，弹出放置平面对话框，选择设置好的基准平面，方向为默认方向的反向，再选择宽
10、度方向为水平参考，弹出矩形槽参数对话框，根据测量数据设置参数，如图2-8 所示；最后采用【垂直的】定位方法进行定位，根据测量数据设定键槽左边到左边界距离为 51mm，键槽下切点到下边界的距离为 23mm。如图 2-9 所示。图 6图 2-8图 2-9最后单击如图【确定】即可创建键槽，再选择菜单命令【编辑】【隐藏】【隐藏】选项，把基准平面隐藏即可，如图 2-10 所示。（7）创建螺纹。先在需要创建螺纹的地方创建通孔，根据测量数据，创建孔的直径为 6mm，圆心距离左边界的距离为 112.5mm，距离下边界的距离为 12.5mm。如图 2-11 所示。再在孔的基础上创建螺纹：选择菜单命令【插入】【特
11、征操作】学士学位论文7【螺纹】 ，选择“详细的”选项，再选定这个孔，设置好参数，如图 9 所示；图 2-10图 2-11（8）创建锥孔。先在需要创建锥孔的地方创建通孔，根据测量数据，创建孔的直径为 22mm，圆心距离右边界的距离为 75mm，距离上边界的距离为 16mm。再在孔的基础上拔锥：选择菜单命令【插入】【特征操作】【拔锥】 ，在【类型】框中点击“面” ，然后选择孔内壁为拔锥面；再点击“从边” ，选择孔位于上表面的边；再在【选择步骤】框中选择“图纸方向” ，最后设置拔锥角度为 10 度，再点击两次“确定” ，即可完成拔锥，如图 2-12 所示。（9）创建阵列孔。先在需要创建阵列孔的基准点
12、创建基准通孔，根据测量数据，创建孔的直径为 10mm，圆心距离右边界的距离为 50mm，距离上边界的距离为50mm。再在距离其圆心左边 25mm 处再创建一个同样的孔，如图 2-13 所示。学士学位论文8图 2-12图 2-13再以所创建基准孔的圆心为基准点，阵列其左边的孔：选择菜单命令【插入】【特征操作】【引用】 ，选择“圆周阵列”选项，单击左边的孔，设置阵列个数为 4，角度为 90 度；设置引用方法为“点和方向” ，如图 2-14 所示。再选择方向为-ZC 向，点为基准孔的上表面圆心，再在【生成引用 】对话框中单击“是” ，即可得到阵列孔。如图 2-15 所示。图 2-14学士学位论文9图
13、 2-15（10）切除部分实体。先选择菜单命令【工作坐标系】【原点】 ，点击左上角，即将工作坐标系移至左上角，再进入草图界面，根据测量数据，创建一个两条直角边分别为 54mm（横向）和 15mm（纵向）的直角三角形，如图 2-16 所示。图 2-16完成草图，选择菜单命令【插入】【成形特征】【拉伸】 ，然后选择该三角形为拉伸体，单击确认后选择【拉伸方法】为“方向和距离” ， 如图 2-17 所示。再选择【布尔操作】为“减” ，再隐藏草图后，如图 2-18 所示。学士学位论文10图 2-17图 2-18（11）创建腔体。选择菜单命令【插入】【成形特征】【腔体】 ，进入腔体对话框以后， 选择【矩形的】 ，然后单击实体上表面作为放置面，再选择左边界为水平参考，进入【矩形的腔体】对话框，根据测量数据，输入参数如图 2-19 所示。图 2-19确定参数以后，单击“确定”进入【定位】对话框，采用【垂直的】定位方法进行定位，设定腔体左边到左边界距离为 0mm，腔体下边到下边界的距离也为0mm。如图 2-20 所示。
