三坐標(biāo)測量（接觸法）典型測量零件的設(shè)計【說明書+CAD+UG】

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隨著如今數(shù)控加工越來越普及，對于一些模型的復(fù)雜曲面的加工，大都通過軟件建模，再進行仿真加工得到NC程序后，之后只要進行部分修改就可用于實際加工。這樣提高了生產(chǎn)效率以及縮短了編程時間，對于實際生產(chǎn)大有幫助。數(shù)控加工是現(xiàn)代制造技術(shù)的典型代表，在制造業(yè)，如航空航天、汽車摩托車、模具、精密機械和家用電器等各個領(lǐng)域有著日益廣泛的應(yīng)用，已成為這些行業(yè)中不可缺少的加工手段。伴隨著全球制造業(yè)向我國逐步轉(zhuǎn)移的發(fā)展趨勢，對數(shù)控加工的需求必將呈現(xiàn)出高速、持續(xù)的增長。隨著CAD/CAM、數(shù)控加工及快速成型等先進制造的不斷發(fā)展，以及這些技術(shù)在模具行業(yè)中的普及應(yīng)用，模具設(shè)計及制造領(lǐng)域正發(fā)生著一場深刻的技術(shù)革命，傳統(tǒng)的二維設(shè)計及模擬量加工方式正逐步被基于產(chǎn)品三維數(shù)字化定義的數(shù)字化制造方式所取代。在這場技術(shù)革命中，逐步掌握三維CAD/CAM軟件的使用，并用于模具的數(shù)字化設(shè)計與制造是其中的關(guān)鍵。因此選此課題進行設(shè)計與研究。 二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻綜述） 如今國內(nèi)外用于三維建模的CAD/CAM軟件有很多，如UG、CIMATRON、Pro/E、Master CAM、CAXA ME、CATIT等等。本設(shè)計所采用的UG軟件是美國EDS公司（現(xiàn)已經(jīng)被西門子公司收購）的集 CAD/CAM/CAE功能于一體的軟件集成系統(tǒng)，可以支持不同的硬件平臺。而CIMATRON屬于1982年成立的以色列CIMATRON公司，該軟件具有功能齊全、操作簡便、學(xué)習(xí)簡單、經(jīng)濟實用的特點，受到小型加工企業(yè)特別是模具企業(yè)的歡迎，在我國有廣泛的應(yīng)用。Master CAM是美國CNC Software公司研制開發(fā)的CAD/CAM系統(tǒng)，它從一開始就是在Windows平臺下開發(fā)的軟件，分成DESIGN設(shè)計模塊、MILL銑床加工模塊、LATHE車床加工模塊、WIRE線切割加工模塊。也是一種簡單易學(xué)、經(jīng)濟實用的小型CAD/CAM軟件。CAXA ME制造工程師是我國北京北航海爾軟件有限公司開發(fā)的一款CAD/CAM軟件，作為國產(chǎn)CAD/CAM軟件的代表，充分考慮中國特色，符合國內(nèi)工程師的操作習(xí)慣。高效易學(xué)，為數(shù)控加工行業(yè)提供了從造型、設(shè)計到加工代碼生成、加工仿真、代碼校驗等一體化的解決方案。其他的CAD/CAM軟件還有法國達索公司的CATIT，在航空領(lǐng)域中大多使用CATIT軟件。DELCAM公司的POWERMILL、PTC公司的Pro/E、HZS公司的SPACE-E等等。 模型檢測的方法也有很多，現(xiàn)在大部分采用三坐標(biāo)檢測機進行檢測，本設(shè)計也是如此。三坐標(biāo)測量機 (Coordinate Measuring Machine, CMM，如圖一) 是指在一個六面體的空間范圍內(nèi)，能夠表現(xiàn)幾何形狀、長度及圓周分度等測量能力的儀器，又稱為三坐標(biāo)測量儀或三次元。在制造業(yè)得到世界范圍廣泛應(yīng)用，成為3D檢測工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。幾十年以前，三坐標(biāo)測量機在工業(yè)界僅是極少人知道的。自從60年代起，由于電子、計算機及傳感器等技術(shù)的發(fā)展，三坐標(biāo)測量機的功能及應(yīng)用，也改善了許多，使制造工業(yè)可以達到高質(zhì)量、高效率及多功能等測量需求。因此質(zhì)量管理部門可以對工件的尺寸、幾何形狀及輪廓等測量達到快速且精確。 1920~1930年代間，由于萬能測量顯微鏡及工具顯微鏡無法做軸方向的測量。1940年英國Coventry量規(guī)制造公司，首先推出以肉眼來讀標(biāo)準(zhǔn)尺及顯微鏡的比較測量方式的三坐標(biāo)測長機。1950至1960年間英國 Ferranti 公司真正制造出三坐標(biāo)測量機，但仍沿用肉眼讀出方式，因此需用熟練的技術(shù)人員來操作方能達成。1960年后，英國國家工程實驗所 (National Engineering Laboratory, NEL) 及國家物理實驗所 (National Physical Laboratory, NPL) 共同研究出使用線性光柵式 (Linear gratings) 及莫瑞條紋 (Moire’ fringes) 來編碼，這就是今日所用三坐標(biāo)測量機數(shù)值讀出方式，目前各軸移動最小讀數(shù)可達0.001 mm，然后再配合計算機應(yīng)用。由于計算機軟件的設(shè)計為交談式，故在使用上十分方便，因而三坐標(biāo)測量機的使用，已為現(xiàn)代工業(yè)測量不可或缺的利器。 圖一 三坐標(biāo)測量機 CMM測量軟件發(fā)展趨勢： 對于傳統(tǒng)的三坐標(biāo)測量機檢測來說，通常是設(shè)計部門提供二維圖紙，檢驗部門根據(jù)圖紙對工件進行尺寸及形位公差的檢測。隨著三維CAD軟件的應(yīng)用，越來越多的技術(shù)部門使用三維CAD建模技術(shù)進行設(shè)計。因此，各坐標(biāo)機廠家紛紛推出了基于三維CAD技術(shù)的測量軟件，直接將客戶設(shè)計好的三維CAD模型導(dǎo)入測量軟件進行檢測。這樣做的優(yōu)點非常明顯，不需要額外的圖紙，理論值可以直接捕獲，更可以進行測量仿真，測頭干涉檢查等，所以，受到用戶的一致好評?；贑AD的測量成為目前三坐標(biāo)測量軟件的發(fā)展熱點。 在CAD設(shè)計中，一般的規(guī)則工件通過基本的特征命令即可完成三維實體設(shè)計，比如拉伸、打孔等，對于此類工件的檢測，相對比較簡單。隨著工業(yè)造型的發(fā)展，以及加工中心的應(yīng)用，越來越多的工件被設(shè)計成復(fù)雜的形狀表面，比如覆蓋件、內(nèi)飾件等。曲線曲面的建構(gòu)技術(shù)在CAD造型中屬于比較高級的設(shè)計范疇，許多高檔三維CAD軟件都有專門的曲線、曲面處理模塊，使得用戶可以設(shè)計出B級甚至A級曲面。曲面類工件的檢測，對三坐標(biāo)測量軟件提出了更高的要求。 三、研究內(nèi)容及實驗方案 本設(shè)計利用UG軟件對三坐標(biāo)測量技術(shù)典型測量零件進行設(shè)計，再得到零件主要部分的NC程序。UG可將實體建模、曲面建模、線框建模、顯示幾何建模與參數(shù)化建模融為一體，而且具有良好的用戶介面，絕大多數(shù)功能都可通過圖標(biāo)實現(xiàn)；進行對象操作時，具有自動推理功能；同時，在每個操作步驟中，都有相應(yīng)的提示信息，便于用戶做出正確的選擇。所以只要了解了UG的基本操作，就能根據(jù)其CAD功能設(shè)計出符合要求的零件，并通過UG的CAM功能分析出零件主要部分的NC程序。 通過UG軟件進行三維建模后，再通過三坐標(biāo)測量機進行檢測，它的工作原理是首先將各被測幾何元素的測量轉(zhuǎn)化為對這些幾何元素上一些點集坐標(biāo)位置的測量，在測得這些點的坐標(biāo)位置后，再根據(jù)這些點的空間坐標(biāo)值，經(jīng)過數(shù)學(xué)運算求出其尺寸和形位誤差。如圖二所示，要測量零件上一圓柱孔的直徑，可以在垂直于孔軸線的截面I內(nèi)，觸測內(nèi)孔壁上三個點（點1、2、3），則根據(jù)這三點的坐標(biāo)值就可計算出孔的直徑及圓心坐標(biāo)OI；如果在該截面內(nèi)觸測更多的點（點1，2，…，n，n為測點數(shù)），則可根據(jù)最小二乘法或最小條件法計算出該截面圓的圓度誤差；如果對多個垂直于孔軸線的截面圓（I，II，…，m，m為測量的截面圓數(shù)）進行測量，則根據(jù)測得點的坐標(biāo)值可計算出孔的圓柱度誤差以及各截面圓的圓心坐標(biāo)，再根據(jù)各圓心坐標(biāo)值又可計算出孔軸線位置；如果再在孔端面A上觸測三點，則可計算出孔軸線對端面的位置度誤差。由此可見，CMM的這一工作原理使得其具有很大的通用性與柔性。從原理上說，它可以測量任何零件的任何幾何元素的任何參數(shù)。 圖二 坐標(biāo)測量原理圖 利用三坐標(biāo)測量機對零件進行測量有兩種方法：接觸式測量和非接觸式測量（激光掃描測量）。接觸式測量的測量步驟為首先運行空氣壓縮機，清潔導(dǎo)軌面。溫度濕度滿足要求；再對電器系統(tǒng)加電、機器加電；然后運行測量軟件PC-DMIS CAD++（或者非接觸式測量激光掃描軟件Hark）；標(biāo)定測頭及標(biāo)準(zhǔn)球，測量基本元素，再建立“3－2－1”坐標(biāo)系，最后對零件參數(shù)進行評價。而激光掃描測量的測量步驟則是在這個基礎(chǔ)上對零件進行掃描，導(dǎo)出點云圖，最后再進行逆向工程處理。 四、目標(biāo)、主要特色及工作進度 設(shè)計技術(shù)要求（目標(biāo)）： 1.三坐標(biāo)測量技術(shù)典型測量零件的設(shè)計； 2.零件部分?jǐn)?shù)控精加工程序的編制； 3.圖紙、論文等符合規(guī)范要求。 本設(shè)計的主要特色是通過設(shè)計三坐標(biāo)檢測技術(shù)典型測量零件，熟悉三坐標(biāo)檢測技術(shù)；通過UG軟件培養(yǎng)自身CAD設(shè)計能力；最后對所設(shè)計零件的典型曲面進行CAM設(shè)計并通過后處理生成NC程序。 工作進度： 1.調(diào)研、搜集資料、確定方案、外文翻譯（6000實詞以上）3月25日前 2. 分析確定三坐標(biāo)（接觸法）測量的典型測量零件的方案 4月8日前 3. 三坐標(biāo)（接觸法）測量典型零件的三維實體設(shè)計 4月29日前 4. 零件數(shù)控精加工程序的編制及仿真 5月13日前 5.對現(xiàn)有類似零件進行三坐標(biāo)測量，編制測量工藝規(guī)程 5月27日前 6.撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書 6月24日前 五、參考文獻 [1]. GLOBAL CLASSIC C 9.12.8橋式三坐標(biāo)測量機用戶手冊.?？怂箍禍y量技術(shù)有限公司， [2]. 鄭貞平、喻得. UG NX5中文版三維設(shè)計與NC加工實例精解. 北京：機械工業(yè)出版社， 2008.1 [3]. 莫善暢. MastercamX2完全學(xué)習(xí)手冊. 北京：電子工業(yè)出版社，2007.8 [4]. 趙玉剛 宋現(xiàn)春等. 數(shù)控技術(shù). 北京：機械工業(yè)出版社，2003 [5]. 周文成. Master CAM 8入門與范例應(yīng)用. 北京：北京大學(xué)出版社，2001 [6]. 廖念釗等主編. 互換性與技術(shù)測量. 北京：中國計量出版社，2011.2·第5版 [7]. Computer-aided diagnosis (CAD) and image-guided decision support Computerized. Medical Imaging and Graphics 31 (2007) 195–197 三坐標(biāo)測量（接觸法）典型測量零件的設(shè)計 學(xué)生姓名：徐維瑋 班級：0781053 指導(dǎo)老師：羅海泉 摘要：隨著CAD/CAM軟件加工及快速成型等先進制造技術(shù)的不斷發(fā)展，以及這些技術(shù)在機械行業(yè)中的普及應(yīng)用，機械設(shè)計與制造領(lǐng)域正發(fā)生著一場深刻的技術(shù)革命，傳統(tǒng)的二維設(shè)計及模擬量加工方式正逐步被基于產(chǎn)品三維數(shù)字化定義的數(shù)字化制造方式所取代。在這場技術(shù)革命中，逐步掌握三維CAD/CAM軟件的使用，并用于數(shù)字化的設(shè)計與制造是其中的關(guān)鍵。 三坐標(biāo)測量機(CMM)則是一種高效率、高精度、多功能的檢測設(shè)備。七十年代以來在測量機上廣泛應(yīng)用電子計算機后，它的性能和自動化程度都大為提高,使用范圍也更廣泛。昔日三坐標(biāo)測量機主要面向航空航天等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，而今日，它在現(xiàn)代制造業(yè)的各個領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用，已成為機械制造業(yè)中發(fā)展最快的現(xiàn)代量儀之一。 本文就是采用UG三維建模軟件設(shè)計出基于三坐標(biāo)測量技術(shù)能夠進行測量的實體。然后把實體導(dǎo)入到AutoCAD?繪圖軟件，得到實體零件圖。所設(shè)計出來的實體的曲面圖形部分還要在微機上進行CAM仿真加工并通過后處理得到NC程序。然后利用三坐標(biāo)測量機對現(xiàn)有類似零件進行檢測。這樣不僅能夠較好的掌握UG的三維建模方法，AutoCAD?的繪圖方式，還能熟悉三坐標(biāo)測量機的操作環(huán)境。 關(guān)鍵詞：三坐標(biāo)測量技術(shù) 實體設(shè)計 UG 指導(dǎo)老師簽名： The design of typical measurement component which based on the 3-Dimensional Measuring Technology Student name: Xu Weiwei Class: 0781053 Supervisor: Luo Haiquan Abstract: With the development of advanced manufacturing technology, such as the CAD / CAM software processing and rapid prototyping, and the universal and application in the machinery industry of these technologies, a profound technological revolution has taking place in the field of mechanical design and manufacturing, the digital manufacturing methods which based on the 3D digital definition are gradually in place of the traditional 2-dimensional design and analog processing approach. Gradually master the use of 3D CAD / CAM software then used for the digital design and manufacturing is the key to this technological revolution. Coordinate Measuring Machine (CMM) is an inspection and measuring apparatus with a high accuracy, high efficiency and high performances. Since the 1970s,with the widely use of electronic computer on the measuring machine ,which performance and the degree of automation are improve ,and could using in a wider range. CMM mainly only used for aerospace and other high-tech industries, but today, its have been widely used in various fields of modern manufacturing industry .It has becoming fastest-growing one of the modern measuring instruments in machinery manufacturing. This article is used UG 3-dimensional modeling software to designing the entity which can be measured based on the 3-dimensional measuring technology .Then imported the entity into AutoCAD mapping software, and obtain the parts plans of the entity. Graphics of the surface ,which by the designed entity ,must to proceed CAM simulation processing and obtain NC program through after treatment in computer .Then use CMM to examination the similar existing parts. So we could not only to grasp the UG 3-D Modeling methods and the AutoCAD drawing methods, but also familiar with the CMM 's operating environment. Keyword : 3-Dimensional Measuring Technology Physical design UG Signature of Supervisor: 編號：　　　　　　　 畢業(yè)設(shè)計（論文）資料袋 （此表僅供各學(xué)院（系）裝袋參考用） 題目名稱 三坐標(biāo)測量（接觸法）典型測量零件的設(shè)計 學(xué)生姓名 徐維瑋 學(xué)號 078105333 專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)院（系） 航空與機械工程系 指導(dǎo)教師姓名 羅海泉 職稱 序號 資料名稱 袋內(nèi)有者劃 √ 序號 資料名稱 袋內(nèi)有者劃 √ 1 任務(wù)書 √ 9 指導(dǎo)教師評分表 （或存學(xué)院） √ 2 開題報告 √ 10 評閱人評分表 （或存學(xué)院） √ 3 學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 √ 11 成績評定表 （或存學(xué)院） √ 4 說明書或論文 √ 其　它 5 譯文（含原稿） √ 1 6 附 圖 2 張 2 7 電子文檔 （或存學(xué)院） √ 3 8 畢業(yè)設(shè)計進度 登記表 （或存學(xué)院） √ 4 綜合評定成績 指導(dǎo)教師（簽字）：　　　羅海泉　　　　　　　歸檔責(zé)任人（簽字）：　　　　　　　 2011年　6　月　1　日 目 錄 1 緒論 1.1 課題研究背景………………………………………………………………（1） 1.2 選題的依據(jù)…………………………………………………………………（2） 1.3 主要設(shè)計內(nèi)容………………………………………………………………（2） 2 標(biāo)準(zhǔn)件的測量與建模 2.1 測量與建模標(biāo)準(zhǔn)件的目的與工具…………………………………………（3） 2.2 測量數(shù)據(jù)……………………………………………………………………（3） 2.3 標(biāo)準(zhǔn)件的建?！?） 3 典型測量零件的設(shè)計 3.1 典型測量零件的設(shè)計依據(jù)與目的 ………………………………………（12） 3.2 典型測量零件的建模 ……………………………………………………（12） 4 典型測量零件典型部件的CAM及后處理 4.1確定要進行CAM的典型測量零件部件…………………………………（28） 4.2典型部件的CAM ………………………………………………………（28） 4.3數(shù)控加工程序的輸出………………………………………………………（37） 5 對現(xiàn)有類似零件進行三坐標(biāo)測量并編制測量工藝規(guī)程 5.1工件檢測的主要步驟……………………………………………………（40） 5.2對典型測量零件進行測量………………………………………………（42） 5.3對典型測量零件形位公差進行評價……………………………………（46） 6 總結(jié)…………………………………………………………………………（51） 參考文獻……………………………………………………………………… （52） 致謝………………………………………………………………………………（53） 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 三坐標(biāo)測量（接觸法）典型測量零件的設(shè)計 1 緒論 本設(shè)計利用UG軟件對三坐標(biāo)測量典型測量零件進行設(shè)計，并對零件曲面造型部分進行CAM，得到此部分零件的NC程序，再對現(xiàn)有類似零件進行三坐標(biāo)檢測，得到測量工藝規(guī)程。UG可將實體建模、曲面建模、線框建模、顯示幾何建模與參數(shù)化建模融為一體，而且具有良好的用戶介面，絕大多數(shù)功能都可通過圖標(biāo)實現(xiàn)；進行對象操作時，具有自動推理功能；同時，在每個操作步驟中，都有相應(yīng)的提示信息，便于用戶做出正確的選擇。所以只要了解了UG的基本操作，就能根據(jù)其CAD功能設(shè)計出符合要求的零件，并通過UG的CAM功能分析出零件主要部分的NC程序。 1.1 課題研究背景 如今國內(nèi)外用于三維建模的CAD/CAM軟件有很多，如UG、CIMATRON、Pro/E、Master CAM、CAXA ME、CATIT等等。UG屬于EDS公司，是世界上處于領(lǐng)先地位的、最著名的幾種大型CAD/CAM軟件之一，具有強大的造型能力和數(shù)控編程能力，功能繁多。模型檢測的方法也有很多，現(xiàn)在大部分采用三坐標(biāo)檢測機進行檢測。從60年代初發(fā)明到現(xiàn)在，三坐標(biāo)測量機（CMM）在制造業(yè)得到世界范圍廣泛應(yīng)用，成為3D檢測工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。三坐標(biāo)測量技術(shù)得到迅速發(fā)展，而配套檢測軟件的發(fā)展，更是突飛猛進。最早的三坐標(biāo)測量機只能顯示XYZ坐標(biāo)，而目前的各種檢測軟件幾乎可以解決用戶的絕大部分問題。軟件日益成為影響用戶使用好壞的關(guān)鍵所在。 對于傳統(tǒng)的三坐標(biāo)測量機檢測來說，通常是設(shè)計部門提供二維圖紙，檢驗部門根據(jù)圖紙對工件進行尺寸及形位公差的檢測。隨著三維CAD軟件的應(yīng)用，越來越多的技術(shù)部門使用三維CAD建模技術(shù)進行設(shè)計。因此，各坐標(biāo)機廠家紛紛推出了基于三維CAD技術(shù)的測量軟件，直接將客戶設(shè)計好的三維CAD模型導(dǎo)入測量軟件進行檢測。這樣做的優(yōu)點非常明顯，不需要額外的圖紙，理論值可以直接捕獲，更可以進行測量仿真，測頭干涉檢查等，所以，受到用戶的一致好評。基于CAD的測量成為目前三坐標(biāo)測量軟件的發(fā)展熱點。 在CAD設(shè)計中，一般的規(guī)則工件通過基本的特征命令即可完成三維實體設(shè)計，比如拉伸、打孔等，對于此類工件的檢測，相對比較簡單。隨著工業(yè)造型的發(fā)展，以及加工中心的應(yīng)用，越來越多的工件被設(shè)計成復(fù)雜的形狀表面，比如覆蓋件、內(nèi)飾件等。曲線曲面的建構(gòu)技術(shù)在CAD造型中屬于比較高級的設(shè)計范疇，許多高檔三維CAD軟件都有專門的曲線、曲面處理模塊，使得用戶可以設(shè)計出B級甚至A級曲面。曲面類工件的檢測，對三坐標(biāo)測量軟件提出了更高的要求。 1.2 選題的依據(jù)及意義 隨著如今數(shù)控加工越來越普及，對于一些模型的復(fù)雜曲面的加工，大都通過軟件建模，再進行仿真加工得到NC程序后，之后只要進行部分修改就可用于實際加工。這樣提高了生產(chǎn)效率以及縮短了編程時間，對于實際生產(chǎn)大有幫助。數(shù)控加工是現(xiàn)代制造技術(shù)的典型代表，在制造業(yè)，如航空航天、汽車摩托車、模具、精密機械和家用電器等各個領(lǐng)域有著日益廣泛的應(yīng)用，已成為這些行業(yè)中不可缺少的加工手段。伴隨著全球制造業(yè)向我國逐步轉(zhuǎn)移的發(fā)展趨勢，對數(shù)控加工的需求必將呈現(xiàn)出高速、持續(xù)的增長。隨著CAD/CAM、數(shù)控加工及快速成型等先進制造的不斷發(fā)展，以及這些技術(shù)在模具行業(yè)中的普及應(yīng)用，模具設(shè)計及制造領(lǐng)域正發(fā)生著一場深刻的技術(shù)革命，傳統(tǒng)的二維設(shè)計及模擬量加工方式正逐步被基于產(chǎn)品三維數(shù)字化定義的數(shù)字化制造方式所取代。在這場技術(shù)革命中，逐步掌握三維CAD/CAM軟件的使用，并用于模具的數(shù)字化設(shè)計與制造是其中的關(guān)鍵。為了更好的適應(yīng)制造業(yè)這種發(fā)展的趨勢，因此選此課題進行設(shè)計與研究。 1.3主要設(shè)計內(nèi)容 1.3.1收集、查閱有關(guān)文獻資料，外文資料翻譯(6000字符)，撰寫開題報告； 1.3.2分析確定三坐標(biāo)（接觸法）測量的典型測量零件的方案； 1.3.3三坐標(biāo)（接觸法）測量典型零件的三維實體設(shè)計； 1.3.4零件數(shù)控精加工程序的編制及仿真； 1.3.5對現(xiàn)有類似零件進行三坐標(biāo)測量，編制通用測量工藝規(guī)程； 1.3.6 編寫畢業(yè)設(shè)計論文中英文摘要。 2 標(biāo)準(zhǔn)件的測量與建模 2.1 測量及建模標(biāo)準(zhǔn)件的目的與工具 為了對設(shè)計有個初步的認(rèn)識與了解，也為了熟悉UG設(shè)計環(huán)境，繼而能在此基礎(chǔ)上設(shè)計出零件，所以需要對標(biāo)準(zhǔn)件進行測量與建模。所用到的測量工具有游標(biāo)卡尺，三角板，量角尺，直尺等。由于測量的目的是為了更好的設(shè)計出測量零件，所以只要測量出標(biāo)準(zhǔn)件大概輪廓，對精度要求不是很高，所以采用以上測量工具能完成設(shè)計的測量工作。 2.2 測量數(shù)據(jù) 利用測量工具，測得標(biāo)準(zhǔn)件輪廓圖如圖2-1所示，其中測得的具體的尺寸數(shù)據(jù)如圖2-2所示： 圖2-1 圖2-2 2.3 標(biāo)準(zhǔn)件的建模 （1）打開UG軟件，單擊【新建】按鈕，新建文件名為biaozhunjian.prt的UG文件，再選擇菜單命令【應(yīng)用】→【建?！?，進入建模界面。 （2）創(chuàng)建長方體。選擇菜單命令【插入】→【成形特征】→【長方體】，建立一個長度、寬度和高度分別為230mm、100mm和24mm的長方體。如圖2-3所示。 圖2-3 （3）創(chuàng)建沉頭孔。選擇菜單命令【插入】→【成形特征】→【孔】，根據(jù)測量數(shù)據(jù)，建立一個沉頭孔，圓心定位時點擊【垂直的】定位方法，設(shè)置圓心距離左邊界的距離為112.5mm，距離下邊界的距離為50mm。如圖2-4所示。 圖2-4 （4）創(chuàng)建貫穿于沉頭孔的通孔。選擇菜單命令【插入】→【成形特征】→【孔】，根據(jù)測量數(shù)據(jù)，建立一個直徑為19mm的通孔，同理，圓心定位時點擊【垂直的】定位方法，設(shè)置圓心距離左邊界的距離為112.5mm，距離上邊界的距離為12mm。如圖2-5所示。 圖2-5 （5）創(chuàng)建實體上其余四個通孔。選擇菜單命令【插入】→【成形特征】→【孔】，根據(jù)測量數(shù)據(jù)，同理，對圓心進行定位后，創(chuàng)建出四個直徑為26mm的通孔。如圖2-6所示。 圖2-6 （6）創(chuàng)建鍵槽。在創(chuàng)建鍵槽前先建立基準(zhǔn)平面：選擇菜單命令【插入】→【成形特征】→【基準(zhǔn)平面】，點擊“基準(zhǔn)平面對話框”圖標(biāo)，進入后選擇三點法，然后選擇實體底面三個底角的點，點擊確定以后即于底面建立基準(zhǔn)平面，如圖2-7所示。 圖2-7 然后再選擇菜單命令【插入】→【成形特征】→【鍵槽】，選擇鍵槽類型為【矩形的】，彈出放置平面對話框，選擇設(shè)置好的基準(zhǔn)平面，方向為默認(rèn)方向的反向，再選擇寬度方向為水平參考，彈出矩形槽參數(shù)對話框，根據(jù)測量數(shù)據(jù)設(shè)置參數(shù)，如圖2-8所示；最后采用【垂直的】定位方法進行定位，根據(jù)測量數(shù)據(jù)設(shè)定鍵槽左邊到左邊界距離為51mm，鍵槽下切點到下邊界的距離為23mm。如圖2-9所示。 圖6 圖2-8 圖2-9 最后單擊如圖【確定】即可創(chuàng)建鍵槽，再選擇菜單命令【編輯】→【隱藏】→【隱藏】選項，把基準(zhǔn)平面隱藏即可，如圖2-10所示。 （7）創(chuàng)建螺紋。先在需要創(chuàng)建螺紋的地方創(chuàng)建通孔，根據(jù)測量數(shù)據(jù)，創(chuàng)建孔的直徑為6mm，圓心距離左邊界的距離為112.5mm，距離下邊界的距離為12.5mm。如圖2-11所示。再在孔的基礎(chǔ)上創(chuàng)建螺紋：選擇菜單命令【插入】→【特征操作】→【螺紋】，選擇“詳細(xì)的”選項，再選定這個孔，設(shè)置好參數(shù)，如圖9所示； 圖2-10 圖2-11 （8）創(chuàng)建錐孔。先在需要創(chuàng)建錐孔的地方創(chuàng)建通孔，根據(jù)測量數(shù)據(jù)，創(chuàng)建孔的直徑為22mm，圓心距離右邊界的距離為75mm，距離上邊界的距離為16mm。再在孔的基礎(chǔ)上拔錐：選擇菜單命令【插入】→【特征操作】→【拔錐】，在【類型】框中點擊“面”，然后選擇孔內(nèi)壁為拔錐面；再點擊“從邊”，選擇孔位于上表面的邊；再在【選擇步驟】框中選擇“圖紙方向”，最后設(shè)置拔錐角度為10度，再點擊兩次“確定”，即可完成拔錐，如圖2-12所示。 （9）創(chuàng)建陣列孔。先在需要創(chuàng)建陣列孔的基準(zhǔn)點創(chuàng)建基準(zhǔn)通孔，根據(jù)測量數(shù)據(jù)，創(chuàng)建孔的直徑為10mm，圓心距離右邊界的距離為50mm，距離上邊界的距離為50mm。再在距離其圓心左邊25mm處再創(chuàng)建一個同樣的孔，如圖2-13所示。 圖2-12 圖2-13 再以所創(chuàng)建基準(zhǔn)孔的圓心為基準(zhǔn)點，陣列其左邊的孔：選擇菜單命令【插入】→【特征操作】→【引用】，選擇“圓周陣列”選項，單擊左邊的孔，設(shè)置陣列個數(shù)為4，角度為90度；設(shè)置引用方法為“點和方向”，如圖2-14所示。再選擇方向為-ZC向，點為基準(zhǔn)孔的上表面圓心，再在【生成引用】對話框中單擊“是”，即可得到陣列孔。如圖2-15所示。 圖2-14 圖2-15 （10）切除部分實體。先選擇菜單命令【工作坐標(biāo)系】→【原點】，點擊左上角，即將工作坐標(biāo)系移至左上角，再進入草圖界面，根據(jù)測量數(shù)據(jù)，創(chuàng)建一個兩條直角邊分別為54mm（橫向）和15mm（縱向）的直角三角形，如圖2-16所示。 圖2-16 完成草圖，選擇菜單命令【插入】→【成形特征】→【拉伸】，然后選擇該三角形為拉伸體，單擊確認(rèn)后選擇【拉伸方法】為“方向和距離”， 如圖2-17所示。再選擇【布爾操作】為“減”，再隱藏草圖后，如圖2-18所示。 圖2-17 圖2-18 （11）創(chuàng)建腔體。選擇菜單命令【插入】→【成形特征】→【腔體】，進入腔體對話框以后， 選擇【矩形的】，然后單擊實體上表面作為放置面，再選擇左邊界為水平參考，進入【矩形的腔體】對話框，根據(jù)測量數(shù)據(jù)，輸入?yún)?shù)如圖2-19所示。 圖2-19 確定參數(shù)以后，單擊“確定”進入【定位】對話框，采用【垂直的】定位方法進行定位，設(shè)定腔體左邊到左邊界距離為0mm，腔體下邊到下邊界的距離也為0mm。如圖2-20所示。 圖2-20 單擊“確定”之后就能得到腔體，如圖2-21（左）。同理，可以再得到右側(cè)腔體，如圖2-21（右）。 圖2-21 （12）邊圓角。選擇菜單命令【插入】→【特征操作】→【邊圓角】，進入【邊緣圓角】對話框以后，根據(jù)測量數(shù)據(jù)，輸入半徑為18mm，然后點擊右上方所需要倒的邊，如圖2-22所示； 圖2-22 再單擊“確定”即可完成邊圓角，最后得到的標(biāo)準(zhǔn)件效果圖如圖2-23所示。 圖2-23 3 典型測量零件的設(shè)計 3.1 典型測量零件的設(shè)計依據(jù)與目的 由于標(biāo)準(zhǔn)件實體較簡單，只包含部分UG設(shè)計元素，無法比較全面的表達出三坐標(biāo)測量技術(shù)的特點。典型測量零件就是基于標(biāo)準(zhǔn)件實體模型的基礎(chǔ)上，為了豐富設(shè)計元素而進行的設(shè)計。 3.2 典型測量零件的建模 （1）打開UG軟件，單擊【新建】按鈕，新建文件名為sheji.prt的UG文件，再選擇菜單命令【應(yīng)用】→【建?！?，進入建模界面。 （2）創(chuàng)建實體。單擊“草圖”圖標(biāo)，進入草圖界面，創(chuàng)建一個長200mm、寬100mm的長方形；再做一條樣條曲線，經(jīng)過裁剪后的圖形如圖3-1（左）所示；退出草圖，進入建模界面，選擇菜單命令【插入】→【成形特征】→【拉伸】，然后選擇所繪制的圖為拉伸體，單擊確認(rèn)后選擇【拉伸方法】為“方向和距離”， 如圖3-1所示。方向選擇+ZC向，終止距離為30mm，單擊確定后即可創(chuàng)建出所需要的實體，最后再選擇菜單命令【編輯】→【隱藏】→【隱藏】選項，把草圖隱藏起來即可，實體圖如圖3-2所示。 圖3-1 圖3-2 （3）邊圓角。選擇菜單命令【插入】→【特征操作】→【邊圓角】，進入【邊緣圓角】對話框以后，輸入半徑為5mm，然后點擊所需要倒的邊，再單擊“確定”即可完成邊圓角，如圖3-3所示。 圖3-3 （4）創(chuàng)建沉頭孔。選擇菜單命令【插入】→【成形特征】→【孔】，建立一個沉頭孔，各種參數(shù)如圖3-4（左）所示；圓心定位時點擊【垂直的】定位方法，設(shè)置距離左邊界的距離為100mm，距離下邊界的距離為50mm；點擊“確定”以后，即可創(chuàng)建出沉頭孔，如圖3-4（右）所示。 圖3-4 再用同樣的方法在實體正面創(chuàng)建一個參數(shù)如圖3-5（左）所示的沉頭孔；定位時設(shè)置距離左邊界的距離為100mm，距離下邊界的距離為15mm；創(chuàng)建后的實體如圖3-5（右）所示。 圖3-5 （5）創(chuàng)建腔體。選擇菜單命令【插入】→【成形特征】→【腔體】，進入腔體對話框以后， 選擇【矩形的】，然后單擊實體上表面作為放置面，再選擇右邊界為水平參考，進入【矩形的腔體】對話框，輸入?yún)?shù)如圖3-6所示。 圖3-6 確定參數(shù)以后，單擊“確定”進入【定位】對話框，采用【垂直的】定位方法進行定位，設(shè)定腔體右邊到右邊界距離為0mm，腔體上邊到上邊界的距離也為0mm。然后單擊“確定”，即可得到實體如圖3-7所示。 圖3-7 再按照以上方法，創(chuàng)建出兩個寬度、深度與上一腔體相同，長度分別為20mm和40mm的腔體，定位方式也為【垂直的】，設(shè)定長度為40mm的腔體右邊到右邊界距離為15mm，腔體上邊到上邊界的距離為0mm；設(shè)定長度為20mm的腔體右邊到右邊界距離為30mm，腔體上邊到上邊界的距離為0mm。得到的實體如圖3-8所示。 圖3-8 （6）創(chuàng)建斜面。選擇菜單命令【插入】→【曲線】→【基本曲線】，以長度為20mm的腔體左上角點為起始點，作一條長20mm，角度為90度的線段，再把線段端點與長度為40mm的腔體左下角點相連，如圖3-9（左）所示；然后過線段中點作與斜線平行且等長的線段，再連接下放兩個端點，如圖3-9（中）所示；最后刪除部分線段得到一個斜長方形，如圖3-9（右）所示； 圖3-9 再選擇菜單命令【插入】→【成形特征】→【拉伸】，然后該長方形為拉伸體，拉伸方向選擇為默認(rèn)方向，即平面法向向上方向，終止距離為30mm，單擊確定后，選擇布爾操作為“減”，即可創(chuàng)建出所需要的斜面，最后再選擇菜單命令【編輯】→【隱藏】→【隱藏】選項，把線段隱藏起來后，所得到的實體如圖3-10所示。 圖3-10 （7）創(chuàng)建錐孔。先在需要創(chuàng)建錐孔的地方創(chuàng)建通孔，創(chuàng)建孔的直徑為15mm，圓心距離右邊界的距離為15mm，距離下邊界的距離為20mm。再在孔的基礎(chǔ)上拔錐：選擇菜單命令【插入】→【特征操作】→【拔錐】，在【類型】框中點擊“面”，然后選擇孔內(nèi)壁為拔錐面；再點擊“從邊”，選擇孔位于上表面的邊；設(shè)置拔錐角度為10度，再在【選擇步驟】框中選擇“圖紙方向”，再點擊兩次“確定”，即可完成拔錐，如圖3-11所示。 圖3-11 （8）在實體右面創(chuàng)建貫穿錐孔右壁的通孔。采用【垂直的】定位方法進行定位，創(chuàng)建孔的直徑為8mm，圓心距離實體右面左邊界的距離為20mm，距離下邊界的距離為7.5mm；為能貫穿錐孔右壁，設(shè)定孔深度為15mm，即貫穿至錐孔 圓心處，所得到的實體如圖3-12所示。 圖3-12 （9）陣列腔體。先創(chuàng)建需要陣列的腔體，選擇菜單命令【插入】→【成形特征】→【腔體】，進入腔體對話框以后，選擇【矩形的】，然后單擊實體上表面作 為放置面，再選擇左邊界為水平參考，進入【矩形的腔體】對話框，設(shè)定腔體數(shù)據(jù)如圖3-13（左）所示； 確定參數(shù)以后，單擊“確定”進入【定位】對話框，采用【垂直的】定位方法進行定位，設(shè)定腔體中心到左邊界距離為60mm，到下邊界的距離為50mm，然后單擊“確定”，即可得到實體如圖3-13（右）所示。 圖3-13 再選擇菜單命令【插入】→【特征操作】→【引用】，選擇“圓周陣列”選項，單擊該腔體，設(shè)置陣列個數(shù)為4，角度為90度；設(shè)置引用方法為“點和方向”，如圖3-14所示。 再選擇方向為+ZC向，點為沉頭孔的圓心，再在【生成引用】對話框中單擊“是”，即可陣列腔體。如圖3-15所示。 圖3-14 圖3-15 （10）創(chuàng)建并鏡像圓臺。在創(chuàng)建圓臺前需要先創(chuàng)建好基準(zhǔn)面：首先選擇菜單命令【工作坐標(biāo)系】→【原點】，點擊中央沉頭孔圓心，把工作坐標(biāo)系移至此處；然后選擇菜單命令【插入】→【成形特征】→【基準(zhǔn)平面】，點擊“基準(zhǔn)平面對話框”圖標(biāo)，進入后選擇“固定基準(zhǔn)”的“YC-ZC”以及“XC-ZC” ，單擊“應(yīng)用”后即可創(chuàng)建好基準(zhǔn)面，如圖3-16所示； 圖3-16 然后創(chuàng)建圓臺：選擇菜單命令【插入】→【成形特征】→【圓臺】，進入【圓臺】對話框，設(shè)置圓臺直徑、高度均為5mm，如圖3-17（左）所示；選擇實體上表面為放置面，采用【垂直的】定位方法進行定位，設(shè)定圓臺中心到左邊界距離為70mm，到下邊界的距離為30mm，然后單擊“確定”，即可得到實體如圖3-17（右）所示。 圖3-17 最后鏡像圓臺：選擇菜單命令【插入】→【特征操作】→【引用】，選擇“鏡像特征” ，點擊所創(chuàng)建的圓臺為鏡像體，再點擊“鏡像平面”圖標(biāo)，點擊YC-ZC基準(zhǔn)面為鏡像平面，最后單擊“應(yīng)用”即可完成鏡像；以同樣的方法繼續(xù)鏡像，最后再選擇菜單命令【編輯】→【隱藏】→【隱藏】選項，把基準(zhǔn)平面隱藏即可，得到的實體如圖3-18所示。 圖3-18 （11）創(chuàng)建球體。選擇菜單命令【插入】→【成形特征】→【球】，打開【球】對話框，選擇“直徑，圓心” ，設(shè)置球直徑為10mm，確定后進入【點構(gòu)造器】對話框，再輸入基點坐標(biāo)為XC: 40mm、YC: 12mm、ZC: 15mm，如圖3-19所示； 圖3-19 然后單擊“確定” ，設(shè)定【布爾操作】為“并” ；再顯示隱藏，以XC-ZC基準(zhǔn)面為對稱面，在曲面另一邊創(chuàng)建另外一個球體，設(shè)定【布爾操作】為“減” ，最后隱藏基準(zhǔn)面，得到的實體如圖3-20所示。 圖3-20 （12）創(chuàng)建橢圓腔體。選擇菜單命令【插入】→【曲線】→【橢圓】，進入【點構(gòu)造器】對話框，輸入基點坐標(biāo)為XC: -60mm、YC: 30mm、ZC: 15mm，點擊“確定”以后進入【橢圓】對話框，設(shè)定長半軸為20mm，短半軸為10mm，再“確定”后得到該橢圓，如圖3-21所示； 圖3-21 再選擇菜單命令【插入】→【成形特征】→【拉伸】，選擇該橢圓，單擊確認(rèn)后選擇【拉伸方法】為“方向和距離”，方向選擇-ZC向，終止距離為10mm，單擊確定后設(shè)置【布爾操作】為“減”，即可創(chuàng)建出所需要的實體，最后再選擇菜單命令【編輯】→【隱藏】→【隱藏】選項，把橢圓曲線隱藏起來即可，實體圖如圖3-22所示。 圖3-22 （13）創(chuàng)建鍵槽。在創(chuàng)建鍵槽前先建立基準(zhǔn)平面：選擇菜單命令【插入】→【成形特征】→【基準(zhǔn)平面】，點擊“基準(zhǔn)平面對話框”圖標(biāo)，進入后選擇“固定基準(zhǔn)”的“XC- YC” ，單擊“應(yīng)用”后即可創(chuàng)建好基準(zhǔn)面； 然后再選擇菜單命令【插入】→【成形特征】→【鍵槽】，選擇鍵槽類型為【矩形的】，彈出放置平面對話框，選擇設(shè)置好的基準(zhǔn)平面，方向為默認(rèn)方向，再選擇長度方向為水平參考，彈出矩形槽參數(shù)對話框，設(shè)置其長度為15mm、寬度為8mm、深度為30mm，如圖3-23所示；最后采用【垂直的】定位方法進行定位，設(shè)定鍵槽右端點到右邊界距離為45mm，鍵槽下邊到下邊界的距離為70mm。 圖6 圖3-23 最后單擊如圖【確定】即可創(chuàng)建鍵槽，再選擇菜單命令【編輯】→【隱藏】→【隱藏】選項，把基準(zhǔn)平面隱藏即可，如圖3-24所示。 圖3-24 （14）創(chuàng)建斜孔。在創(chuàng)建斜孔前先要把工作坐標(biāo)系移至指定位置：選擇菜單命令【工作坐標(biāo)系】→【原點】，輸入原點坐標(biāo)為XC: 60mm、YC: -40mm、ZC: 5mm，單擊“確定”后即可移動至如圖3-25位置； 圖3-25 再選擇菜單命令【工作坐標(biāo)系】→【動態(tài)】，把坐標(biāo)系繞YC軸旋轉(zhuǎn)30度，使坐標(biāo)系傾斜，然后選擇菜單命令【插入】→【成形特征】→【基準(zhǔn)平面】，點擊“基準(zhǔn)平面對話框”圖標(biāo)，進入后選擇“固定基準(zhǔn)”的“YC-ZC” ，單擊“應(yīng)用”后即可創(chuàng)建好基準(zhǔn)面，如圖3-26所示； 然后選擇菜單命令【插入】→【成形特征】→【孔】，選擇此基準(zhǔn)面為放置面，插入一個直徑為8mm，方向沿XC反向的通孔，定位時默認(rèn)為原點，單擊“確定”后即可得到該斜孔，隱藏基準(zhǔn)面后的實體如圖3-27所示。 圖3-26 圖3-27 （15）創(chuàng)建字母。先要把工作坐標(biāo)系移回沉頭孔圓心位置，并通過【動態(tài)】把坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)回正交位置，然后選擇菜單命令【工作坐標(biāo)系】→【原點】，輸入原點坐標(biāo)為XC: 50mm、YC: 5mm、ZC: 15mm，把工作坐標(biāo)系移至指定位置，再進入草圖界面，然后根據(jù)草圖功能，分別繪制出“N”、“C”、“H”、“D”四個字母，具體尺寸可于設(shè)計圖中測量，繪制完成后的圖如圖3-28所示； 然后選擇菜單命令【插入】→【成形特征】→【拉伸】，選擇該草圖，單擊確認(rèn)后選擇【拉伸方法】為“方向和距離”，方向選擇-ZC向，終止距離為2mm，單擊確定后設(shè)置【布爾操作】為“減”，即可創(chuàng)建出所需要的字母，再對這些字母進行邊圓角，半徑為0.3mm，隱藏草圖以后得到的實體如圖3-29所示。 圖3-28 圖3-29 （16）創(chuàng)建曲面。在創(chuàng)建曲面前先建立長方體：選擇菜單命令【插入】→【成形特征】→【長方體】，創(chuàng)建一個長50mm、寬50mm、高20mm的長方體，點擊“原點，邊長度”圖標(biāo)，然后選擇實體左下方為放置點，單擊“確定后即可得到該長方體，如圖3-30所示。 然后進入草圖界面，以該長方體正面為放置面，繪制一條樣條曲線，然后以同樣的方法在長方體的左面、右面以及后面各繪制一條形狀類似的樣條曲線，如圖3-31所示； 圖3-30 圖52 圖3-31 再選擇菜單命令【插入】→【自由形式特征】→【掃掠】，點擊在左面創(chuàng)建的樣條曲線為引導(dǎo)線串1，單擊“確定”后，再點擊在右面創(chuàng)建的樣條曲線為引導(dǎo)線串2，然后連續(xù)單擊兩次“確定” ，開始選擇截面線串；分別點擊正面和后面的兩條樣條曲線為截面線串1和截面線串2，注意點擊位置要使其箭頭指示方向一致，如圖3-32（左）所示；選擇完截面線串以后，再單擊“確定” ，進入【掃掠】對話框，選擇插補方式為“線性”，單擊“確定”后進入“指定參數(shù)”欄，默認(rèn)其參數(shù)，如圖3-32（右）所示；再進入“比例方法”欄，選擇為“橫向比例”，然后直接單擊“確定”省略脊線，最后選擇“布爾操作”為“創(chuàng)建”，即可創(chuàng)建出如圖3-32（左）所示輪廓的曲面片體； 最后選擇菜單命令【插入】→【特征操作】→【裁剪】，選擇所創(chuàng)建的長方體為裁剪體，選擇該曲面為基準(zhǔn)面，選擇裁剪方向為默認(rèn)方向，即+ZC方向，單擊“確定”后即可裁剪出曲面，隱藏樣條曲線以及曲面片體后的實體如圖3-33所示。 圖3-32 圖3-33 （17）創(chuàng)建圖形。先把工作坐標(biāo)系移至曲面體的左下方，然后選擇菜單命令【工作坐標(biāo)系】→【原點】，輸入原點坐標(biāo)為XC: 8mm、YC: 18mm、ZC: 15mm，把工作坐標(biāo)系移至指定位置，再進入草圖界面，然后根據(jù)草圖功能，繪制出圖形， 即?；請D案模擬圖，具體尺寸可于設(shè)計圖中測量，繪制完成后的圖如圖3-34（左）所示； 然后選擇菜單命令【插入】→【成形特征】→【拉伸】，選擇該草圖，單擊確認(rèn)后選擇【拉伸方法】為“方向和距離”，方向選擇-ZC向，終止距離為10mm，單擊確定后設(shè)置【布爾操作】為“并”，選擇目標(biāo)實體為該曲面體，即可把此圖形實體化并嵌入曲面體，再把草圖隱藏起來即可得到如圖3-34（右）的實體。 圖3-34 最后得到的典型測量零件效果圖如圖3-35所示： 圖3-35 4 典型測量零件典型部件的CAM及后處理 4.1 確定要進行CAM的典型測量零件部件 為表現(xiàn)UG的CAM典型特點，故選擇曲面體與仿?；請D形體為進行CAM的部件。 4.2 典型部件的CAM （1）打開已經(jīng)建模好的文件sheji.prt，單擊“確定”，進入UG環(huán)境。 （2）創(chuàng)建毛坯幾何體。選擇菜單命令【應(yīng)用】→【建?！?，然后創(chuàng)建一個長50mm、寬50mm、高20mm的長方體，選擇基點為曲面體左下角，如圖4-1所示；再選擇菜單命令【格式應(yīng)用】→【移至層】，然后選擇此長方體，把它移至層2。 圖4-1 （3）選擇菜單命令【應(yīng)用】→【加工】，進入加工界面。在進入加工界面后，彈出【加工環(huán)境】對話框，指定“CAM進程配置“為cam_general，“CAM設(shè)置”為mill_contour。如圖4-2所示；單擊“初始化”按鈕進行加工環(huán)境的初始化設(shè)置，進入加工模塊后將顯示工具欄。 圖4-2 （4）創(chuàng)建幾何體。單擊左上方創(chuàng)建工具欄中的“創(chuàng)建幾何體”圖標(biāo)，系統(tǒng)將打開【創(chuàng)建幾何體】對話框，選擇“子類型”機械坐標(biāo)系MCS圖標(biāo)，父本組為GEOMETRY，名稱為MCS，單擊“確定”按鈕建立坐標(biāo)系，如圖4-3所示。 圖4-3 （5）設(shè)置安全平面。建立坐標(biāo)系以后，系統(tǒng)將打開【MCS】對話框，在對話框中選擇“間隙”，再單擊“指定”按鈕，彈出【平面構(gòu)造】對話框用以設(shè)置間隙平面，設(shè)置偏置值為55，也就是安全平面的高度為55mm，如圖4-4所示；單擊“確定”完成間隙指定，在實體圖上將顯示間隙平面所在位置，如圖4-5所示。單擊【MCS】對話框的“確定”完成幾何體的創(chuàng)建。 圖4-4 圖4-5 （6）創(chuàng)建刀具。單擊左上方創(chuàng)建工具欄中的“創(chuàng)建刀具組”圖標(biāo)，系統(tǒng)將 開【創(chuàng)建刀具組】對話框，選擇“名稱”為M01，其余為默認(rèn)值；單擊確認(rèn)進入下一對話框，設(shè)定直徑為“8”；刀具號為“1”； 其余則依照默認(rèn)值設(shè)定。如圖4-6所示。 圖4-6 （7）創(chuàng)建工件幾何體及毛坯幾何體。首先創(chuàng)建父節(jié)點：單擊左上方創(chuàng)建工具欄中的“創(chuàng)建幾何體”圖標(biāo)，系統(tǒng)將打開【創(chuàng)建幾何體】對話框，選擇“子類型”為WORKPIECE；“父本組”為MCS；“名稱”為WORKPIECE；單擊“確定”后進入【W(wǎng)ORKPIECE】對話框，點擊“部件”圖標(biāo)，選擇【工件幾何體】如圖4-7、圖4-8所示； 圖4-7 圖4-8 同理，點擊“隱藏”圖標(biāo)彈出【毛坯幾何體】對話框，然后選擇菜單命令【格式】→【層的設(shè)置】，進入后選擇層2為工作層，然后選擇放置于此層的長方體為毛坯幾何體，再在【層的設(shè)置】中選擇層1為工作層，層2為不可見的，即把毛坯幾何體隱藏起來即可。 （8）創(chuàng)建操作（型腔銑粗加工）。單擊左上方創(chuàng)建工具欄中的“創(chuàng)建操作”圖標(biāo)，系統(tǒng)將打開【創(chuàng)建操作】對話框，選擇“類型”為mill_contour；“子類型”為Cavity_mill；“使用幾何體”為WORKPIECE；“使用刀具”為M01；“使用方法”為MILL_ROUGH；其余為默認(rèn)值。單擊“確定”進入【CAVITY_MILL】對話框，如圖4-9所示； 圖4-9 回到【CAVITY_MILL】對話框后設(shè)定“切削方式”為跟隨周邊，“步進”為刀具直徑，“百分比”為50，“每一刀的深度”為0.5；再單擊“自動”按鈕，進入【自動進刀\退刀】對話框“自動類型”為線性，“重疊距離”為0，其余為默認(rèn)值；再單擊“進給率”按鈕選中“主軸轉(zhuǎn)速（rpm）”復(fù)選框，設(shè)置轉(zhuǎn)速為800RPM，主軸輸入模式為RPM，其余均為默認(rèn)值；然后單擊頂部的“進給”標(biāo)簽，進入“進給”選項卡，設(shè)置“進刀”為300毫米/分鐘，“剪切”為1200毫米/分鐘，其余均為默認(rèn)值，然后單擊“確認(rèn)”完成設(shè)置。如圖4-10所示。 完成這些參數(shù)設(shè)置后，單擊“生成”圖標(biāo)，在計算完成后，彈出【顯示參數(shù)】 對話框，將“顯示后暫?！焙汀帮@示前刷新”選項關(guān)閉，以連續(xù)顯示刀軌，單擊“確定”后進行刀軌生成，最后提示刀具到達不了某層，單擊“確定”即可，完整的刀軌顯示如圖4-11所示。 圖4-10 圖4-11 然后單擊“確認(rèn)”圖標(biāo)，進入“動態(tài)”選項卡，單擊播放按鈕可以檢視刀軌，如圖4-12所示；打開操作導(dǎo)航器可以看見刀軌已經(jīng)生成，如圖4-13所示，以后對該刀具軌跡的操作可以在操作導(dǎo)航器內(nèi)進行。 圖4-12 圖4-13 （9）固定軸曲面輪廓銑粗加工。先回到建模界面，在實體正上方創(chuàng)建好邊界；再回到加工界面，單擊“創(chuàng)建刀具”圖標(biāo)，選擇“子類型”為BALL_MILL，“名稱”為BALL_MILL_D5，如圖4-14所示；單擊“確定”進入后輸入“球直徑”為5mm，刀具號為2，其余參數(shù)默認(rèn)，即可創(chuàng)建出一把球頭銑刀； 圖4-14 然后單擊“創(chuàng)建操作”圖標(biāo)，選擇“子類型”為FIXED_CONTOUR，“使用幾何體”為WORKPIECE，“使用刀具”為BALL_MILL_D5，“使用方法”為MILL_ROUGH，“名稱”為FIXED_CONTOUR_1；單擊“確定”后進入【FIXED_CONTOUR】對話框，點擊“部件”圖標(biāo)，然后選擇該曲面體為部件，再點擊“編輯參數(shù)”圖標(biāo)，選擇所創(chuàng)建號的邊界線為驅(qū)動幾何體，“切削類型”為Zig-Zag，“步進”為刀具直徑，“百分比”為30；然后單擊“確定”完成設(shè)置，如圖4-15所示； 圖4-15 回到【FIXED_CONTOUR】對話框，單擊“切削”選項，進入【切削參數(shù)】對話框，單擊“毛坯”選項卡，設(shè)置“部件余量”為0.5，單擊“確定”后返回。如圖4-16所示； 圖4-16 再單擊“進給率”按鈕選中“主軸轉(zhuǎn)速（rpm）”復(fù)選框，設(shè)置轉(zhuǎn)速為1000RPM，其余均為默認(rèn)值；然后單擊頂部的“進給” 選項卡，設(shè)置“進刀”為300毫米/分鐘，“剪切”為1200毫米/分鐘，其余均為默認(rèn)值，再單擊“確認(rèn)”完成設(shè)置。完成這些參數(shù)設(shè)置后，單擊“生成”圖標(biāo)，在計算完成后，單擊“確定”后進行刀軌生成，再次單擊“確定”即可，完整的刀軌顯示如圖4-17所示。 圖4-17 （10）固定軸曲面輪廓銑半精加工。接續(xù)前面的FIXED_CONTOUR，當(dāng)前工作模塊為加工模塊，在操作導(dǎo)航器中復(fù)制粗加工刀軌，然后在其下面粘貼，再更名為“FIXED_CONTOUR_2”，如圖4-18所示。 圖4-18 先單擊“創(chuàng)建刀具”圖標(biāo)，選擇“子類型”為BALL_MILL，“名稱”為BALL_MILL_D2，單擊“確定”進入后輸入“球直徑”為2mm，刀具號為3，其余參數(shù)默認(rèn)，即創(chuàng)建另一把球頭銑刀，再把“方法”改為“MILL_SEMI_FINISH”如圖4-19所示；然后雙擊所復(fù)制的刀軌，進入【FIXED_CONTOUR】對話框，單擊“編輯參數(shù)”圖標(biāo)，切削角“度數(shù)”改為45，步進“百分比”為20，回到【FIXED_CONTOUR】對話框，單擊“切削”選項，進入【切削參數(shù)】對話框，單擊“毛坯”選項卡，設(shè)置“部件余量”為0.2，再單擊“進給率”按鈕選中“主軸轉(zhuǎn)速（rpm）”復(fù)選框，設(shè)置轉(zhuǎn)速為1200RPM，其它參數(shù)均可繼承粗加工的參數(shù)不變。 完成這些參數(shù)設(shè)置后，單擊“生成”圖標(biāo)，在計算完成后，彈出【顯示參數(shù)】 對話框，單擊“確定”后進行刀軌生成，再次單擊“確定”即可，完整的刀軌顯示如圖4-20所示。 圖4-19 圖4-20 最后查看操作導(dǎo)航器可以看到半精加工的刀軌已經(jīng)生成，如圖4-21所示。 圖4-21 （11）固定軸曲面輪廓銑精加工。同理，接續(xù)前面的FIXED_CONTOUR，當(dāng)前工作模塊為加工模塊，在操作導(dǎo)航器中復(fù)制半精加工刀軌，然后在其下面粘貼，再更名為“FIXED_CONTOUR_3”， 然后創(chuàng)建一把“名稱”為BALL_MILL_D1，“球直徑”為1mm，刀具號為4的球頭銑刀；再把切削角“度數(shù)”改為90，步進“百分比” 改為10，毛坯的“部件余量” 改為0；“方法”改為“MILL_FINISH”，主軸速度改為1600rpm；其它參數(shù)均可繼承半精加工的參數(shù)不變。最后完成的刀軌顯示如圖4-22所示。 圖4-22 最后查看操作導(dǎo)航器可以看到CAM的刀軌已經(jīng)全部生成，如圖4-23所示。 圖4-23 4.3 數(shù)控加工程序的輸出 （1）在導(dǎo)航器中選中粗加工一欄，在左下角加工操作中選取“UG/后處理”圖標(biāo)，在后處理中選則如圖4-24所示。 圖4-24 （2）輸出得到程序名為sheji.ptp的型腔銑粗加工的加工程序。程序如下： % N0010 G40 G17 G90 G70 N0020 G91 G28 Z0.0 N0030 T01 M06 …… N7290 X20.6929 Y-5.2748 N7300 Z55. N7310 M02 % （3）同理可以得到程序名為sheji1.ptp的固定軸曲面輪廓銑粗加工的加工程序，程序如下： % N0010 G40 G17 G90 G70 N0020 G91 G28 Z0.0 N0030 T02 M06 …… N4410 G0 Z1.7625 N4420 Z1.9291 N4430 M02 % （4）同理可以得到程序名為sheji2.ptp的固定軸曲面輪廓銑半精加工的加工程序，程序如下： % N0010 G40 G17 G90 G70 N0020 G91 G28 Z0.0 N0030 T03 M06 …… N4620 G0 Z1.8381 N4630 Z1.9055 N4640 M02 % （5）同理可以得到程序名為sheji3.ptp的固定軸曲面輪廓銑精加工的加工程序，程序如下： % N0010 G40 G17 G90 G70 N0020 G91 G28 Z0.0 N0030 T04 M06 …… N2330 Y1.9664 F47.2 N2340 G0 Z1.8898 N2350 M02 % 最后在操作導(dǎo)航器中可以看到所有設(shè)計都已經(jīng)經(jīng)過了CAM和UG/后置處理，如圖4-25所示。 圖4-25 5 對現(xiàn)有類似零件進行三坐標(biāo)測量并編制測量工藝規(guī)程 5.1 工件檢測的主要步驟 本三坐標(biāo)測量機是以PC-DMIS測量軟件為基礎(chǔ)，對工件進行檢測的，其檢測流程圖如圖5-1所示，檢測步驟如下： 圖5-1 5.1.1 分析 對照工件，分析圖形，明確以下要求： 5.1.1.1 明確工件的設(shè)計基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、檢測基準(zhǔn)，確定建立零件坐標(biāo)系時，應(yīng)該確定哪些元素用來建立基準(zhǔn)，采用何種建立坐標(biāo)系方法； 5.1.1.2 確定需要檢測的項目，應(yīng)該測量的元素，已經(jīng)測量這些元素時大致的先后順序； 5.1.1.3 根據(jù)要測量的特征元素，確定工件合格的擺放方位，采用合適的夾具，并保證盡可能一次裝夾，完成所有元素的測量，避免二次裝夾； 5.1.1.4 根據(jù)工件的擺放方位及檢測元素，選擇合適的測頭組件，并確定需要的測頭角度。 工件圖樣的分析過程，是工件檢測的基礎(chǔ)，故應(yīng)該十分謹(jǐn)慎。 5.1.2 測頭的定義及校驗 在對工件進行檢測之前，需要對所使用的測桿進行定義及校驗。在PC-DMIS的測頭功能中按照實際采用的測桿配置進行定義，并添加所用到的測頭角度。之后用標(biāo)準(zhǔn)球?qū)ζ溥M行校驗，得到正確的球徑和測頭角度。校驗結(jié)果的準(zhǔn)確度，直接影響工件的檢測結(jié)果。 5.1.3 手動測量特征元素 點、直線、平面、圓、圓柱、圓錐、球、圓槽等這些都稱之為特征元素。不是所有的特征元素都可手動測量的，手動測量的特征元素類型為：點、直線、平面、圓、圓柱、圓錐、球。這些特征元素的最少測點數(shù)為： 直線：2點 平面：不在同一直線的三點 圓柱：6個點分兩層 圓：不在同一直線的三點 圓錐：6個點分兩層 球：4點（三點一層；一點一層） 5.1.4 建立零件坐標(biāo)系PCS PC-DMIS對于零件坐標(biāo)系的建立主要提供兩種方法： 3-2-1法：主要應(yīng)用于零件坐標(biāo)系位于工件本身，且在機器的行程范圍內(nèi)能找到坐標(biāo)原點，適用于比較規(guī)則。又稱為“面、線、點”法。其中“3”表示不在同一直線上的三個點確定一個平面，并利用此平面才法線矢量確定一個坐標(biāo)軸方向；“2”表示兩個點確定一條直線，此直線 圍繞已經(jīng)確定的第一個軸向進行旋轉(zhuǎn)，已此確定第二個軸向；“1”表示一個點，用于確定坐標(biāo)系某一軸向的原點。 迭代法：主要應(yīng)用于零件坐標(biāo)系不在工件本身或無法直接通過基準(zhǔn)元素建立坐標(biāo)系的工件上，適用于鈑金件、汽車和飛機配件等類型工件。 5.1.5 自動測量 建立零件坐標(biāo)系后，首先需將運行模式切換為DCC模式，然后使用PC-DMIS中的自動測量功能進行測量。運行自動功能進行測量時需有被檢特征的理論值。并且在測頭運動過程中需要注意測頭的運動軌跡，即在適當(dāng)?shù)奈恢貌迦胍苿狱c確保測頭處于安全位置。 5.1.6 評價形位公差 PC-DMIS提供了“尺寸”功能來實現(xiàn)形位公差的評價，可直接點擊相應(yīng)形位公差按鈕，彈出相應(yīng)的菜單進行評價。 5.1.7 報告 由于PC-DMIS是圖形窗口、編輯窗口共同存在，所以最終產(chǎn)生的報告分為數(shù)據(jù)報告、圖形報告兩部分，可分別對兩窗口進行編輯、打印。直接通過打印機輸出或存為電子文檔。 5.1.8 程序的自動運行 若某種工件進行批量生產(chǎn)，可將程序進行標(biāo)記（F3），點擊執(zhí)行鍵（Ctrl+Q），程序即可自動執(zhí)行。 5.2 對典型測量零件進行測量 （1）創(chuàng)建一個測量程序。雙擊PC-DMIS桌面快捷鍵打開PC-DMIS程序，然后依次選擇“程序”/“PC-DMIS For Windows”/“online”，將出現(xiàn)打開文件對話框；再選擇【文件】→【新建】，輸入“零件名”為lichen，測量單位選擇“毫米”，單擊“確定”后即可創(chuàng)建出測量程序，如圖5-2所示。 圖5-2 （2）校驗測頭。在進行工件測量時，在程序中出現(xiàn)的數(shù)值是軟件記錄測桿紅寶石球心的位置，但實際是紅寶石球表面接觸工件，這就需要對實際的接觸點與軟件記錄的位置沿著測點矢量方向進行測頭半徑、位置的補償，故需要對測頭進行校驗。選擇【插入】→【硬件定義】→【測頭】，進入【測頭功能】對話框，在“測頭文件”一欄中填入“l(fā)ichen”，建立名字為lichen的測頭文件；在“測頭說明”下拉菜單中選當(dāng)前測量機上所使用的測頭系統(tǒng)，其中測座為PH10MQ、轉(zhuǎn)接為CONVERT30MM_TO_M8THRD、傳感器為TP20、測桿為TIP4BY20MM，根據(jù)測量機Z軸以下的實際配置，從測座開始由下拉菜單中選擇。此時右邊的窗口會有相應(yīng)的圖形出現(xiàn)，設(shè)置好的數(shù)據(jù)如圖5-3所示。 圖5-3 （3）添加角度。根據(jù)工件的裝夾位置，需進行測頭角度的添加，工件測量過程中使用的每個角度都是由A角B角構(gòu)成的，繞機器坐標(biāo)系X 軸旋轉(zhuǎn)的角度為A角，應(yīng)用范圍為0~105度；繞Z軸旋轉(zhuǎn)的角為B角，，應(yīng)用范圍為-180~180度。角度的正負(fù)根據(jù)右手法則判定，拇指指向Z 軸正方向，順時針旋轉(zhuǎn)的角度為正，反之為負(fù)角。PH10MQ的A、B角是以7.5度為分度增量進行旋轉(zhuǎn)的。 點擊功能按鈕【添加角度】，進入【添加角度】對話框，在“各個角的數(shù)據(jù)”文本框中鍵入A、B角角度均為90，單擊“添加角”按鈕，即可在右邊的“新角列表”中出現(xiàn)這個角度，單擊“確定”即可完成角度添加。如圖5-4所示。 圖5-4 （4）配置校驗參數(shù)。在添加完所有需要的角度以后，【測頭功能】對話框中的“活動測件列表”中即有了這幾個角度，且每個角度前都有個“*”號，這表示此角度還未進行校驗。如圖5-5所示。 圖5-5 配置校驗參數(shù)需點擊“測量”按鈕，進入【測量探頭】對話框，設(shè)定“測點數(shù)”為9，“逼近距離/回退距離”為3mm，“移動速度”為20%，“接觸速度”為3%，選擇模式為“DCC”，如圖5-6所示。 圖5-6 在“校驗?zāi)Ｊ健蔽谋究蛑羞x擇“用戶定義模式”，輸入“層數(shù)”、“起始角”、“終止角”的參數(shù)如圖5-7所示。 圖5-7 然后點擊“可用工具列表”選項的“添加工具”按鈕，進入【添加工具】對話框，輸入?yún)?shù)，設(shè)置完后單擊“確定”回到前一對話框，再單擊“測量”按鈕，PC-DMIS會提示在標(biāo)準(zhǔn)球的正上方觸測一點，然后開始自動校驗。當(dāng)校驗完成后，測頭功能列表中所有校驗過的角度前面的星號都會去掉，如圖5-8所示。 當(dāng)單擊“結(jié)果”按鈕后，所有角度的校驗結(jié)果都會出現(xiàn)，可以很方便的查看結(jié)果，如圖所示；如果有角度校驗結(jié)果超差，PC-DMIS會自動彈出提示，顯示超差的角度，就需要重新校驗。 圖5-8 （5）測量平面。對于特征元素的手動測量，PC-DMIS采用了智能判別模式，在測量元素時不需要嚴(yán)格的指定被測元素的類型，當(dāng)測量完成后，按操縱盒上的DONE鍵或鍵盤上的END鍵，PC-DMIS即可自動判別測量元素的類型。在測量平面時，在平面上采集大于等于三個測點即可實現(xiàn)測量；這些測點應(yīng)該盡可能最大范圍的分布在所測平面上，在采集完最后一個點后按DONE鍵，PC-DMIS將在“圖形顯示”窗口用特征標(biāo)識和三角形表示測量的平面，并同時在“編輯窗口”中記錄該面相關(guān)信息，如圖5-9所示。 圖5-9 （6）測量直線。要測量直線，首先要選擇合適的工作平面。測量時順序應(yīng)該注意，因為PC-DMIS就是根據(jù)該信息創(chuàng)建直線的方向的。在采集完第二個測點后按DONE鍵，PC-DMIS將在“圖形顯示”窗口顯示特征標(biāo)識和被測直線，并同時在“編輯窗口”中記錄該直線相關(guān)信息，如圖5-10所示。 （7）測量圓。首先選擇合適的工作平面，將測頭移動到一個圓的中心，將測頭降到孔中并測量該圓，在弧長近似相等的圓周上采四個測點，在采集完最后一個測點后 圖5-10 按DONE鍵，PC-DMIS將在“圖形顯示”窗口顯得特征標(biāo)識和被測圓，并同時在“編輯窗口”中記錄該圓相關(guān)信息，如圖5-11所示。 圖5-11 5.3 對典型測量零件形位公差進行評價 5.3.1 評價形狀公差 圖5-12 （1）評價圓的位置和直徑值。在PC-DMIS中選擇【插入】→【尺寸】→【位置】，打開【位置】對話框，選擇要評價的元素標(biāo)號“圓1”，如圖5-12所示；在坐標(biāo)軸選項中選“X”“Y”“直徑”，并在“公差”中輸入每一項的公差，然后點擊“創(chuàng)建”即可。如圖5-13所示。 圖5-13 （2）評價平面度。選擇【插入】→【尺寸】→【平面度】，打開【平面度】對話框，在元素列表中選擇所要評價的元素符號——“平面1”，如圖5-12所示；再在“公差”框中輸入平面度的公差帶為0.01，然后點擊“創(chuàng)建”即可。如圖5-14所示。 圖5-14 （3）評價圓度。選擇【插入】→【尺寸】→【圓度】，打開【圓度】對話框，在元素列表中選擇所要評價的元素符號——“圓1”，如圖5-12所示；再在“公差”框中輸入圓度的公差帶為0.01，然后點擊“創(chuàng)建”即可。如圖5-15所示。 同理可以評價出直線度等其它形狀公差。 5.3.2 評價位置公差 （1）評價圓與圓之間的距離。如圖5-16所示，評價圓1與圓2在平行于X軸方向的距離：選擇當(dāng)前的工作平面為“Z正”，然后在主菜單中選擇【插入】→【尺寸】→【距離】，打開【距離】對話框，在元素列表中選擇“圓1”與“圓2”；再在“距 圖5-15 離類型”文本框中選擇“2維”，在“關(guān)系”文本框中選擇“按X軸”，方向選“平行于”，在“公差”文本框中輸入正負(fù)公差“0.1”“-0.1”，設(shè)置完這些參數(shù)后點擊“創(chuàng)建”即可。如圖5-17所示。 圖5-16 圖5-17 （2）評價直線間的夾角。如圖5-18所示，評價由三個圓構(gòu)造出來的直線1與直線2的夾角：選擇當(dāng)前的工作平面為“Z正”，然后在主菜單中選擇【插入】→【尺寸】→【夾角】，打開【夾角】對話框，在元素列表中選擇“直線1”與“直線2”；再在“角類型”文本框中選擇“2維”，在“關(guān)系”文本框中選擇“按特征”，在“公差”文本框中輸入正負(fù)公差“0.01”“-0.01”，再點擊“創(chuàng)建”即可。如圖5-19所示。 圖5-18 圖5-19 （3）評價孔的位置度。如圖5-20所示，評價圓2相對于圓1的位置度：在主菜單中選擇【插入】→【尺寸】→【位置度】，打開【位置度】對話框，先選擇要評價 的元素“圓2”，再選擇基準(zhǔn)元素“圓1”，在“坐標(biāo)軸”文本框中選擇X、Y軸，然后在“實體條件”文本框中選擇“特征”“基準(zhǔn)”的相應(yīng)實體條件；在“公差”文本框中輸入正負(fù)公差“0.02”“-0.02”，再點擊“創(chuàng)建”即可。如圖5-21所示。 圖5-20 圖5-21 （4）評價圓跳動。如圖5-22所示，評價圓1相對于圓柱1的圓跳動：選擇【插入】→【尺寸】→【跳動】，打開【跳動】對話框，先選擇要評價的元素“圓1”，再選擇基準(zhǔn)元素“圓柱1”，輸入公差為“0.01”，再點擊“創(chuàng)建”即可。如圖5-23所示。 圖5-22 圖5-23 同理，可以對位置度、垂直度等其它位