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前言

线切割加工通过电极丝与导电工件之间放电腐蚀成型来完成工件加工，由于是非接触加工，加工过程中不存在加工应力，因而可以进行普通机械加工难以完成的工件如淬火钢、薄壁件等脆硬材料的加工。因此线切割加工广泛地应用在机械以及模具行业中。

美国UGS公司出品的UG软件是一款集CAD/CAM/CAE于一身的高端三维CAD软件。其中包含零件设计、二维工程图、零件加工和仿真以及有限元分析 等模块。通过模块之间的无缝集成，实现了零件的三维信息在设计、数控加工以及有限元分析模块之间的共享，具有设计修改方便，更新迅速等特点。

1．UG线切割编程功能

1.1 UG线切割模块

UG的线切割模块包含无废料内部切割、工件内形切割、外形切割以及开口轮廓切割等几个加工子模块，如图1所示。用户可以根据加工需要，灵活选择其中一个或者几个子模块，就可以完成零件的线切割加工任务。这些模块基本上满足零件了从2轴到4轴的线切割加工需求。



图1 UG线切割加工模块


在线切割加工中，有的工件型腔（大深径比）需要采用无废料切割方式把型腔内的材料全部腐蚀掉以完成加工。通过UG线切割模块里面的无废料内部切割方式生成 的刀具轨迹，有时存在不合理的刀路，如尖角等，这就要求我们对走刀方式进行控制。然而采用无废料内部切割模块生成的程序其走刀方式是软件默认的方式，无法 控制、修改。

1.2 巧用UG平面铣模块编制线切割程序

由于线切割编程模块存在不便之处，在分析了UG平面铣模块的特点后，决定采用这个模块来编制线切割无废料内部切割程序，达到控制线切割走刀方式的目的。图2为平面铣模块的子模块面板。



图2 平面铣模块

UG平面铣模块是针对零件的平面部分进行三轴加工的模块，其特点是铣削加工发生在XY平面上，Z轴的作用主要是下刀、提刀以及在加工中避让夹具等功能。走 刀方式具有灵活、易于控制等优点，可采取的走刀方式有单方向、往返方式、跟随工件外形、铣外形以及混合加工等等，如图3所示。线切割机床的工作平面为XY 平面，通过线切割丝在二维平面上的运动完成零件的加工。如果能够在UG平面铣模块编程时，抑制Z轴下刀和抬刀，就可以生成只含XY两个坐标的刀具轨迹文 件。通过后处理便可以生成适用于线切割机床的数控程序，这样就极大地增强了线切割编程走刀方式的可控性。



图3 平面铣走刀方式

图4是一个典型零件的外形，现在需要用无废料内部切割方式进行椭圆内型腔的加工，如果直接采用UG线切割模块里面的无废料内部切割方式进行加工，则生成的 刀具轨迹如图5中轨迹1所示，轨迹里面存在尖角，机床在尖角处突然变向容易而引起冲击。图5中轨迹2和轨迹3是通过平面铣方式生成的两种不同走刀方式的刀 具轨迹。从这三种走刀轨迹可以看出，采用平面铣的刀具轨迹有更好的可控性，而且生成的程序更加平滑，没有尖角，因而不会引起机床的冲击，更好地保证了零件 的加工精度以及延长了机床的使用寿命。



图4 典型线切割工件



图5 线切割模块生成刀具轨迹

2．进口线切割机床数控编程

我单位某进口线切割机床具有很高的定位精度和重复定位精度，适合加工表面粗糙度要求高，尺寸精度控制严格的零件。现以该机床的程序编制为例，介绍线切割程序编制一般步骤。

前述生成的刀具轨迹是刀具在加工过程中所经过的一系列位置点的集合，称之为刀位，以一定格式和表述方法来记录这些刀位位置信息的文件称为刀位文件。在UG 中，这些文件一般都以cls（cutter location source）文件格式保存，里面不仅记录了刀位的点位信息，同时还包含刀具信息以及进给、主轴转速等其他加工信息。刀位文件不能直接用于数控机床，要使 数控机床识别这些刀位，就应该将其转变成机床能够识别的NC代码。图6为刀位文件转换成NC代码的流程图。其中后置处理文件包含两个，一个是以tcl结尾 的文件，另外一个是以def结尾的文件。UG后处理中，通过这两个文件来定义机床类型以及在后置处理中生成NC代码的格式。通过后置处理编辑器 POSTBUILDER创建和编辑上述两个文件，使其符合特定的机床规范。



图6 刀位文件后置处理流程图

2.1编程规范与后置处理

在编制该机床的后置处理器之前，首先要了解该机床的程序规范。该线切割机床的编程规范有如下一些特点，（1）程序开头以N作为序号，后面的数字从1往后以 1逐步递增；（2）程序第一段以G00作为机床的定位点，此点必不可少，而且只能在一个程序中出现一次。然后再进行直线（G01）、圆弧（G02或者 G03）等的插补；（3）程序中每一段都以分号“；”结束；（4）圆弧中心I、J值为从圆弧起点指向圆心的向量；（5）当整段程序运行完成以后，以M02 完成该程序段。

2.2 UG后处理编制

在了解了该机床的编程规范后，下面的工作就是按照该规范创建、编辑与之相应的后置处理文件。最后进入后置处理时，输入创建的后置处理文件，把刀位文件转换 为该机床的NC代码。UG的后置处理文件编辑器POSTBUILDER主界面如图6所示，选择相应机床类型，然后根据规范编辑机床行程、程序序号以及程序 结尾等相关内容，保存创建内容，POSTBUILDER自动生成上述两个文件（.tcl，.def），就可以应用于后置处理器中了。

上述采用平面铣模块生成的线切割刀位文件在进行后置处理时，需另外编制后置处理文件。其中机床类型选择为三轴铣，否则在进行后置处理的时候系统会出错。其余内容按照编程规范进行编辑、修改即可。

图7 后置处理文件编辑器

2.3编程实例

以上述图4中的零件为例，采用平面铣模块创建如图5中轨迹2，生成刀位文件。创建、编辑后处理文件并保存。通过后置处理生成的NC代码如下，该NC代码在机床上面运行良好。

N1 G00 X0.0 Y1.;
N2 G01 X0.02;
N3 G01 X0.03;
...
N259 G02 X18.545 Y-47.884 I-54.147 J152.257;
N260 G02 X0.0 Y-49. I-18.662 J155.49;
N261 M02;

3.结束语

利用UG软件进行线切割数控编程，缩短了程序编制时间，提高了加工效率。通过对线切割数控规范的分析，创建了后置处理文件并应用于后置处理器，把刀位文件 转化成了机床能够识别的NC程序。同时，通过平面铣模块进行线切割无废料切割程序的编制，丰富了线切割程序走刀方式的多样性和可操作性，成为了线切割编程 模块有益的补充。实践证明，采用这种方法进行线切割程序编制取得了很好的经济效益。
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一、前言

Unigraphics 在全球最大的VPD实施项目中支持通用汽车公司。Unigraphics成为日本主要的汽车配件生产商Denso的标准。在美国航天航空工业已安装有 10000多套UG。Unigraphics占有90％的俄罗斯航空市场和80％的北美汽油淌轮发动机市场，拥有如普惠GE喷气发动机等客户，其他的航天 航空客户包括：BEAerospace、Boeing、以色列飞机工业公司(IAI)和英国航天航空公司等，遍及到机械、医疗设备、电子、高技术和消费品 工业等领域，客户包括3M、DEC、Philips等公司。

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Unigrahpics NX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。

二、Unigraphics NX/CAM数控铣削加工编程

Unigrahics NX/CAM有以下重要组成部分：三维建模、刀具轨迹设计、刀具轨迹编辑修改、加工仿真、后置处理、数控编程模板、切削参数库设计和二次开发功能接口等。

1. 数控编程模板

使 用数控编程模板有利于利用已有的经验和专家知识，达到企业内部资源共享的目的。系统提供了加工程式模板、刀具模板、加工对象模板和刀具轨迹模板。在模板中 不断注入数控编程员、加工工艺师和技术工人等的知识、经验和习惯，建立起规范的数控加工工艺过程，为强化企业生产管理、提高产品的加工效率和质量打下良好 的工艺技术基础。CAM系统创建用户自己的模板可以将预先的加工顺序、工艺参数和切削参数设置好。针对相似的零件加工对象，应用模板可以大幅度提供数控编 程的效率和质量，尤其是在模具行业对形似的成组零件的加工。例如，在制造模具时将加工凸模和凹模时的最佳工艺过程定义为加工模板，在加工新的产品对象时， 只需调用模板文件，选择所需的几何体，并起动这个流程即可。用户通过加工向导非常容易地从模板中获得专家级的制造过程指导。通过向导，预先定义的模板可以 被激活，并通过简单的交互快速生成数控加工刀具轨迹。
Unigraphics NX系统提供了基本的数控编程模板，以Shops_diemould模板集为例，其配置文件Shops_diemold.dat位于\mach\ resource\configuration中，模板集文件Shops_diemold.opt则位于\mach\resource\template 目录下。用户可根据本企业的经验创建自己的程式、粗精加工、刀具、产品等类型的编程模板。利用模板之前，需要对不同产品类的零件的不同加工方式的模板进行 整理与收集。在创建模板时可按加工方式进行分类，对于系列化或相似的加工工艺，如凸凹模具类零件的加工等，则可以包含粗精加工方案、刀具及工艺参数的选择 等完整的加工流程模板。模板的定义可根据产品加工要求与几何特征划分，也可根据产品加工要求与材料等多种方式进行划分。

2. 刀具轨迹的生成

系 统提供了钻孔循环、攻丝和镗孔等点位加工编程模块，具有多种轮廓加工、等高环切、行切以及岛屿加工平面铣削等编程功能。其提供的3～5坐标复杂曲面的固定 轴与变轴加工编程功能，可以任意控制刀具轴的矢量方向，具有曲面轮廓、等高分层、参数线加工、曲面流线、陡斜面和曲面清根等多种刀具轨迹控制方式。

(1)UG/Planar Milling(UG平面铣削)

UG 平面铣削模块功能，包括多次走刀轮廓铣、仿形内腔铣、Z字形走刀铣削，规定避开夹具和进行内部移动的安全余量，提供型腔分层切削功能、凹腔底面小岛加工功 能，对边界和毛料几何形状的定义、显示未切削区域的边界，提供一些操作机床辅助运动的指令，如冷却、刀具补偿和夹紧等。

(2)UG/Core & CavityMilling(UG型芯、型腔铣削)

利 用UG型芯、型腔铣削可完成粗加工单个或多个型腔，可沿任意类似型芯的形状进行去除大余量的粗加工，对非常复杂的形状产生刀具运动轨迹，确定走刀方式。通 过容差型腔铣削可加工设计精度低、曲面之间有间隙和重叠的形状，而构成型腔的曲面可达数百个，发现型面异常时，它可以或自行更正，或在用户规定的公差范围 内加工出型腔来。

(3) UG/Fixed AxisMilling(UG固定轴铣削)

UG固定轴铣削模块功，包括产生 3轴联动加工刀具路径功能、加工区域选择功能，有多种驱动方法和走刀方式可供选择，如沿边界切削、放射状切削、螺旋切削及用户定义方式切削等。在沿边界驱 动方式中，又可选择同心圆和放射状走刀等多种走刀方式，提供逆铣、顺铣控制以及螺旋进刀方式，自动识别前道工序未能切除的未加工区域和陡峭区域，以便用户 进一步清理这些地方。

(4) UG/Flow Cut (UG自动清根)

自动找出待加工零件上满足“双相切条件”的区 域，一般情况下这些区域正好就是型腔中的根区和拐角。用户可直接选定加工刀具，UG/Flow Cut模块将自动计算对应于此刀具的“双相切条件”区域并将其作为驱动几何，自动生成一次或多次走刀的清根程序。当出现复杂的型芯或型腔加工时，该模块可 减少精加工或半精加工的工作量。

(5) UG/Variable Axis Milling(UG变轴铣削)

变轴铣削模块支持定轴和多轴铣削功能，可加工UG造型模块中生成的任意几何体，并保持主模型的相关性。该模块提供经多年工程使用验证的3～5轴铣削功能，提供刀轴控制、走刀方式选择和刀具路径生成功能。

(6) UG/Sequential Milling(UG顺序铣)
UG 顺序铣模块可实现如下功能：控制刀具路径生成过程中的每一步骤的情况，支持2～5轴的铣削编程，和UG主模型完全相关，可以自动化的方式获得类似 APT直接编程的绝对控制，允许用户交互式一段一段地生成刀具路径，并保持对过程中每一步的控制。它提供的循环功能使用户可以仅定义某个曲面上最内和最外 的刀具路径，由该模块自动生成中间的步骤。该模块是UG数控加工模块中如自动清根等功能一样的特有模块，适合于高难度的数控程序编制。

(7) 高速铣削加工的支持

系统提供的等高分层加工应用于高速铣削场合，在转角处以圆角的形式过渡，避免90°急转(高速场合对导轨和电机容易损坏)，同时采用螺旋进退刀，系统还提供环绕等多种方式支持高速加工刀具轨迹的生成策略。

3. 刀具轴的导动方式

空 间曲面轴加工涉及的内容比较多，尤其是五轴加工时更明显。进行五轴加工时，涉及加工导动曲面、干涉面、轨迹限制区域、进退刀及刀轴矢量控制等关键技术。四 轴五轴加工的关键技术之一是理解刀具轴的矢量(刀具轴的轴线矢量)在空间的变化。刀具轴的矢量变化是通过摆动工作台或主轴的摆动来实现的。对于矢量不发生 变化的固定轴铣削场合，一般用三轴铣削即可加工出产品。五轴加工关键就是通过控制刀具轴矢量在空间位置的不断变化或使刀具轴的矢量与机床原始坐标系构成空 间某个角度，利用铣刀的侧刃或底刃切削加工来完成。刀具轴的矢量变化控制一般有如图3所示的几种方式。

4. 刀具轨迹的编辑修改

该模块可在图形方式下观测刀具沿轨迹运动的情况并进行图形化修改，具有刀位文件复制、编辑和修改，定义刀具、机床和切削参数数据库等功能（如对刀具轨迹进行延伸、缩短或修改等），可按用户需求进行灵活的用户化修改和剪裁等。

5. 加工仿真

切 削仿真模块UG/Vericut是集成在UG软件中的第三方模块，它采用人机交互方式模拟、检验和显示NC加工程序，是一种方便的验证数控程序的方法。由 于省去了试切样件的步骤，可节省机床调试时间，减少刀具磨损和机床清理工作。通过定义被切零件的毛坯形状，调用NC刀位文件数据，就可检验由NC生成的刀 具路径的正确性。UG/Vericut可以显示出加工后并着色的零件模型，用户可以容易地检查出不正确的加工情况。作为检验的另一部分，该模块还能计算出 加工后零件的体积和毛坯的切除量，因此就容易确定原材料的损失。Vericut提供了许多功能，其中有对毛坯尺寸、位置和方位的完全图形显示，可模拟 2～5轴联动的铣削和钻削加工。

6. 后置处理

后置处理最重要的是将CAM软件生成的刀位轨迹转化为适合数控系统加工的 NC程序，通过读取刀位文件，根据机床运动结构及控制指令格式，进行坐标运动变换和指令格式转换。通用后置处理程序是在标准的刀位轨迹以及通用的CNC系 统的运动配置及控制指令的基础上进行处理。它包含机床坐标运动变换、非线性运动误差校验、进给速度校验、数控程序格式变换及数控程序输出等方面的内容。只 有采用正确的后置处理系统才能将刀位轨迹输出为相应数控系统的机床能正确进行加工的数控程序，因此，编制正确的后置处理系统模板是数控编程与加工的前提条 件之一。后处理的主要内容包括三个方面的内容。

(1)数控系统控制指令的输出
主要包括机床种类及机床配置、机床的定位、插补、主轴、进给、暂停、冷却、刀具补偿、固定循环和程序头尾输出等方面的控制。

(2)格式转换
包括数据类型转换与圆整、字符串处理等，主要针对数控系统的输出格式，如单位、输出地址字符等方面的控制。

(3)算法处理
主要针对多坐标加工时的坐标变换、跨象限处理和进给速度控制等。

UG/Post Execute和UG/Post Builder共组成了UG加工模块的后置处理。UG的加工后置处理模块使用户可方便地建立自己的加工后置处理程序。该模块适用于目前世界上几乎所有主流 NC机床和加工中心，多年的应用实践中已被证明适用于２～５轴或更多轴的铣削加工，２～４轴的车削加工和电火花线切割。UG/Nurbs Path Generator样条轨迹生成器模块允许在UG软件中直接生成基于Nurbs样条的刀具轨迹数据，使得生成的轨迹拥有更高的精度和光洁度，而加工程序量 比标准格式减少30%～50%，实际加工时间则因为避免了机床控制器的等待时间而大幅度缩短。该模块是希望使用具有样条插值功能的高速铣床(FANUC或 SIEMENS)用户必备工具。利用UG/Post Builder进行后处理的新建、编辑和修改时，生成三个文件：机床控制系统的功能和格式的定义文件*.def，用Tcl语言编写控制机床运动事件处理文 件*.tcl和利用PostBuilder编辑器设置所有数据信息的参数文件*.pui。后置处理程序将CAM系统通过机床的CNC系统与机床数控加工紧 密结合起来。

7. 切削参数库设计

使用系统库可以得到机床、刀具及其材料、零件材料、切削工艺方法、主轴转速及进给速度 的数据，定义标准化刀具库、加工工艺参数样板库，使粗加工、半精加工、精加工等操作常用参数标准化，以减少使用培训时间并优化加工工艺，提供储存刀具及切 削参数和标准刀具指令数据库。用户通过修改库中的数据，使其满足本企业的需要。

8. CAM二次开发功能接口

使用系统提 供了二次开发接口，用户可以C语言，利用VisualC++为集成开发环境，开发专业的数控编程功能程序，以进一步提高编程的效率和简化操作。其提供的C 语言头函数位于UG OPEN目录下，包括Uf_cam.h、Uf_camgeom.h、Uf_cam_planes.h等头文件。下面位几个重要头文件的主要内容。

(1)Uf_cam.h
主要定义系统加工的一些信息，如枚举、结构体和系统起动入口设置，对用户应用程序完成初始化设置加载应用程序，访问系统机床、刀具、加工对象等数据库的方法函数。

(2)Uf_cam_planes.h
定义系统编程加工涉及的平面数据信息，如定义、编辑、访问平面的原点和法线，设置和访问平面的状态信息等内容的属性方法等。

(3)Uf_cambnd.h
用于定义设置、获取边界信息。

(4)Uf_camgeom.h
包含用于定义设置和获取NC加工的几何对象的属性和方法。

三、UnigrahpicsNX/CAM数控编程流程

Unigraphics NX/CAM用于产品零件的数控加工，其流程一般如下。

首 先是调用产品零件加载毛坯，调用系统的模板或用户自定义的模板；然后分别创建加工的程式，定义工序加工的对象，设计刀具，定义加工的方式并生成该相应的加 工程式；用户依据加工程式的内容，如加工对象的具体内容、刀具的导动方式、切削步距、主轴转速、进给量、切削角度、进退刀点、干涉面及安全平面等详细内容 来确立刀具轨迹的生成方式；仿真加工后对刀具轨迹进行相应的编辑修改、拷贝等；待所有的刀具轨迹设计合格后，进行后处理生成相应数控系统的加工代码进行 DNC传输与数控加工。Unigraphics NX/CAM系统提供了多种加工对象的定义方式，刀具轴的导动方式和刀具轨迹的多样化设计。
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一、问题的提出

三维设计与传统二维设计模式相比，其设计思想、设计理念、设计方法和设计手段都发生了根本性的变化。

1． 迥然不同的设计思维方式

二维设计：设计者需要首先构思产品（零件）的几何实体概念，再将实体概念用手工（或平面cad绘图软件）转换为二维图纸。使用二维图纸时，再将二维图纸思 维还原为实体概念。在这种由三维→二维→三维的思维方式里，二维图纸成了向实体模型转换的中间环节，充当着不可或缺的至关重要的角色。
三维设计：设计者首先构思产品（零件）的几何实体概念，再通过三维实体建模技术直接得到可视化的实体模型。如果需用二维图纸，可以由计算机从实体模型自动 生成二维图纸。在这种三维→三维的思维方式里，二维图纸的作用被大大削弱了。而二维图纸的生成过程，也完全可以让计算机去完成，设计者无须进行思维的转 换。

2． 全新的产品数据表达方式

在产品数据表达方式方面，三维设计与二维设计有着根本的区别。从三维设计与二维设计的输出结果看：二维设计输出的结果，其介质为纸质的二维工程图纸，也有由二维cad软件生成的电子文档，但都属于二维视图。
三维设计输出的结果，其介质为电子三维模型数据文件，也可以是二维电子文档和纸质二维工程图纸。
三维设计与二维设计输出结果的本质区别，在于前者生成三维电子数据文件，后者生成二维纸质文件。
二维设计是工业化时代的产物，与工业化时代生产力发展水平相适应。二维工程图纸作为一种世界通用的工程语言，是工业化时代机械设计、制造和质量管理的依据。
三维设计是信息化时代的产物，是在继承二维设计工程语言的基本内核和语言元素的基础上，把三维设计思维方式、计算机技术和三维数字模型表现形式完美结合的最新科技成果，它兼容二维设计技术，与信息化时代产品数字化设计和制造技术相适应。

二、 ug nx ——世界领先的设计理念和设计方法

作为世界cad软件的旗舰产品，ug nx融合了制造行业最先进的设计理念和设计方法：产品全生命周期管理的设计；面向制造的设计；面向装配的设计；知识驱动自动化；主模型原理；参数化建模和wave技术；相关性设计；自顶向下设计；基于分析验证的设计……
大量的实践案例证明，三维设计具有二维设计无法比拟的优越性。越来越多的企业已经或准备采用三维软件进行产品数字化设计与制造。但从整体状况来看，三维软 件尚处于推广应用阶段，大多数企业还沿用传统的二维设计，即使已率先使用三维软件的用户，也存在着三维模型与二维图纸不分主次使用混乱的情况，造成数据管 理的极大混乱。产生这种情况的原因是多方面的，其中一个重要原因，就是三维cad工程应用尚未建立起一个新的标准化体系和质量体系。
技术和管理是企业发展进步的两个轮子，二者相互依存，缺一不可，而且应协调发展，同步跟进。一方面，三维设计技术要“合法化”，就必须得到质量体系的承认；另一方面，质量体系也只有及时纳入三维设计技术的应用成果，才能保证管理的权威性和有效性。
单从质量体系而言，目前企业贯彻执行的iso9000系列质量体系文件并没有涵盖三维软件的内容，给ug nx的应用带来许多管理困难，处于“无法可依”的窘境。本文作者根据所在单位产品数字化设计和制造以及ug nx软件应用的实践经验，对ug nx设计应用的质量管理进行讨论，希望能起到抛砖引玉的作用。

三、ug nx设计应用质量管理的内容

质量体系是为实现质量管理的组织结构、职责、程序、过程和资源组成的互相联系、互相协调的有机整体，质量手册、质量体系程序和支持性文件是组成 iso9000质量体系的三个层次文件。ug nx设计应用的质量管理主要回答由使用ug nx软件进行产品设计所新产生的问题。这些新问题发生在产品研制的全过程并与这三个层次文件的关系密切，主要是：设计准备；设计策划；产品设计；数据集检 查；设计验证；设计文件审签；设计更改；设计评审；设计定型。

1．设计准备

设计准备阶段是ug nx设计应用的基础，也是ug nx设计应用质量管理的起始点和关键环节。
（1）资格认证
ug nx是一个cad/cae/cam紧密集成的一体化高端软件。要熟练掌握应用ug nx，必须经过必要的技术培训和实践锻炼。对于设计师系统来讲，除了具有相应专业知识和计算机操作能力之外，还应通过ug设计师任职资格认证。任职资格认 证应包括主任设计师、主管设计师、设计师等各级设计技术人员。任职资格标准根据职责分工不同而有所区别和侧重。
工艺师系统和标准化、质量管理等技术管理部门也应建立相应的ug应用的资格认证制度。
（2）系统管理
应设置系统管理员岗位，统一负责ugnx系统数据的管理与维护的工作。ug软件系统管理员的主要职责是：负责网络和数据安全，设置和管理数据使用权限，适 时进行数据备份；设置和管理ug环境变量文件和用户默认文件，保证状态的统一和确定性，进行版本的控制；设置和管理种子部件；设置和管理标准件库、材料 库、螺纹数据文件、用户二次开发数据文件。
（3）规范
应遵循先规范后设计的原则，可以基于ug软件，或者基于产品对象建立cad设计应用技术规范。ug nx设计应用规范是包括建模、装配、制图、数据检查、审批、更改等内容的总和，也可以单独成文。其中建模（包括装配建模）和制图规范是核心内容，它至少应 反映以下几点要求：产品设计总则 —— 包括ug建模的内容、ug文件的组织方式、ug文件成套性和完整性要求等内容；ug建模的通用规定 —— 包括图层设置、线型、颜色、文本字体和字符集、引用集、part文件的属性、表达式、种子部件等内容；文件管理 —— 包括文件的命名、文件的目录、加载和保存选项等内容；建模的精度；建立零部件ug模型特征构成的通用规定 —— 包括使用特征（feature）、体素特征（primitive features）、参考特征（reference feature）、引用特征（instance array feature）、用户定义特征（user defined features，udf）、草图特征（sketch features）、螺纹特征（thread feature）等内容；装配建模构成的通用规定；二维制图；数据检查。
建立ug nx设计应用技术规范的时候，要考虑分析、加工、数据交换各个应用环节的协调一致。如果在tceng环境下应用ug nx，要保证规范与pdm系统的无缝衔接。规范由标准化部门负责制定和管理。
（4）螺纹数据文件
ug所用的米制螺纹和英制螺纹数据文件（thd_metric.dat和thd_english.dat）应按国标（gb）或企业标准等相关标准进行修订，以适应建模工作的需要。
（5）标准件库
企业应建立标准件库，有利于全局性的数据管理。尤其在tceng环境下应用ug nx，统一使用标准件是必须的。
（6）材料库
企业应根据实际需要建立材料库，有利于提高设计效率。
（7）用户二次开发和自定义特征
企业可以根据需要对ug nx软件进行二次开发，包括创建自定义特征，以扩展ug nx软件的应用功能，但必须经过验证和确认。

2．设计策划

较之二维设计的设计策划工作的组织程序、内容和要求，应用ug nx的设计策划工作考虑的问题更多，它主要新涉及以下内容：
（1）组织结构
ug nx更加注重团队的协调一致的工作。在设计策划时，对参与设计的人员配备、职责、权限要预先做出规定。如果在tceng环境下，预先设定产品结构树及确定设计人员角色和权限是必不可少的。
（2）设计思路和方法
当针对具体产品的设计阶段划分好了以后，就要规划设计思路和方法，回答以下问题：使用ug nx哪个版本？是否在tceng环境下运行？——考虑客户和关联用户进行数据交换的现状和需求，尽量与之相适应。如果发生冲突要协商解决；是否需要向用户 提供数字化样机？提供什么样的数字化样机？如何提供？采取自顶向下设计（top-down design），还是自底向上设计（bottom-up design）？建模、装配、制图、分析是否并行工作？怎样并行工作？二维出图是与三维模型直接关联出图，还是用autocad出图？——特别提醒：三维 参数化实体模型与二维工程制图完全相关是ug软件的一大优势，它是ug软件核心技术之一。如果先用ug三维建模，然后却用autocad出图，不但屏蔽了 ug独到的优势功能，违背了使用ug的初衷，在实际操作里也更加复杂和费时，并且对以后的pdm数据管理造成极大困难；是否使用ug wave技术进行相关部件间建模？借用件、标准件、成件的设计和使用策略。
（3）明确主模型原理和方法
主模型原理很好的体现了数据表达方式的一致性，大大减少数据冗余程度，还支持产品不同设计阶段的人们使用不同的应用来共享相同的模型。
所有的部件文件应按照ug主模型原理进行创建。
（4）确定设计验证的内容
很多设计验证工作都可以在ug nx中进行，例如几何公差分析、装配间隙和干涉检查、运动机构分析仿真、结构分析、数据分析和检查，设计策划时应做出规定。
（5）与模具设计、工艺制造的协调
设计创建的三维模型是下游用户的唯一数据源。当设计方案确定之后，要与模具设计、工艺制造、工装设计进行沟通，明确它们对设计的要求。
（6）对计算机网络和硬件配置的要求。
设计策划的结果应该反映到设计任务书里。

3．产品设计

产品设计根据设计任务的不同而有自行设计、测绘仿制、改进改型等多种方式和途径，而设计过程也一般划分为设计方案论证（概念设计）、初样研制（技术设 计）、试样研制（详细设计）、试生产等多个阶段。应用ug因不同的设计方式和设计阶段其具体要求也有所区别。下面以详细设计为主描述应用ug进行产品设计 应遵循的一般原则和方法。
（1）模型质量的基本要求
1）正确性：模型应准确反映设计意图，对其内容的技术要求理解不能有任何歧义。要确立“面向制造”的新的设计理念，充分考虑模具设计、工艺制造等下游用户的应用要求，做到与实际的加工过程基本匹配。
2） 相关性和一致性：应用主模型原理和方法，进行相关参数化建模，正确体现数据的内在关联关系，保证三维模型数据在产品数据链中的唯一性、一致性并能正确传递。
3） 可编辑性：模型能编辑修改，整个建模过程可以回放（playback）。模型可被重用和相互操作。重用性和相互操作性是由可编辑性派生出来的重要特性。
4） 可靠性：模型通过了ug的几何质量检查，拓扑关系正确，实体严格交接，内部无空洞，外部无细缝，无细小台阶。模型文件大小得到有效控制，模型没含有多余的特征、空的组和其他过期的特征，总能在任何情况下正确的打开。
（2）实体建模的质量管理
1）实体建模的内容和方法必须与设计不同阶段的设计目标相一致。
2）实体建模必须按照建模规范进行。
3）实体建模必须按照建模步骤进行。建模的一般步骤是：明确设计意图，梳理建模思路，规划特征框架；引用种子部件，搭建建模环境；确定零件的原点和方向； 建立最初始的基准；创建模型的根特征。（提示：复杂零件通常把草图作为建模的根特征。如果非要把体素特征作为建模的根特征，仅允许使用一次，禁止使用更多 的体素特征。）；创建特征，进行特征操作、定位、约束、编辑；坚持边建模边分析检查的原则；输入部件属性；创建引用集；清理模型数据；进行模型总体检查， 提交模型。
4）必须按照参数化原则建模，禁止使用非参数化的命令，保证模型的可编辑性。
5） 运用ug相关参数化设计的功能和技巧，正确反映产品几何结构和尺寸的内在关系，实现设计意图的相关性。
6） 注意对文件数据大小进行控制，使用尽可能少的特征来达到表现模型的目的。
（3）装配建模的质量管理
1）ug提供两种基本的装配方法：自底向上设计和自顶向下设计。可以根据需要灵活的选择运用。
2） 重视部件名和装配加载路径的管理，防止文件名和加载路径出现混乱或错误。
3） 进行严格的组件版本管理和技术状态管理，保证装配所引用的模型数据的唯一性和一致性。
4） 根据产品的技术特点选择使用引用集（通用引用集、自定义引用集、专用引用集），对引用集的创建、修改、检查、使用、置换等都应有明确的规定。
5） 遵循装配规则的一般原则：按实际的安装顺序进行装配；在主装配中使用“绝对定位”的方法装配子装配件；在子装配中使用配对条件进行装配；避免在不同子装配中使用部件间的交叉约束。
（4）制图的质量管理
1） 严格按主模型原理进行制图工作，制图数据（包括组件图、装配图）与三维模型分别存放在不同的文件中。
2） 二维工程图样与三维实体模型完全相关是制图的最重要原则。制图的关联性主要是指：视图与模型的关联；尺寸与视图的关联；注释与图样或视图的关联。
3） 二维图样要符合国家和企业有关标准。

4．数据集检查

模型数据检查是质量管理和控制的一项重要内容。模型数据检查的依据是ug nx/cad设计技术规范和其他有关标准、规定。模型数据检查的内容主要包括：系统参数检查、通用数据检查、实体模型检查、装配模型检查、制图检查。
模型数据检查的方法有自动批处理检查、手工交互检查。自动批处理检查指使用ugnx开发工具编制相应检查程序进行ug nx/cad模型检查，例如使用ug nx check mate 检查一致性；手工交互检查指在ug/cad环境，采用交互方式按要求对ug nx/cad模型进行检查。
（1）系统参数检查
系统参数检查的内容包括环境变量文件(ugii_env.dat)、默认文件(ug_metric.def)、螺纹数据文件(thd_metvic)、字体文件(ugfonts)等。
一般情况下，在进行系统设置时经标准化校对确认后，可将ug的整个目录设置为只读，不允许用户进行手工修改，只有ug系统管理员才有权限修改，并进行其版本管理，以保持设置数据的一致性。在此种情况下，可不进行系统参数检查。
（2）通用检查
通用检查主要检查以下项目：文件名；单位制；日期格式；属性；比例； 材料；表达式；重量；颜色；视图；图层。
（3）实体模型检查
实体模型主要检查以下项目：
1）特征状态：是否有被抑制、过期、非参数化的特征；有无多余的特征；有无特征欠缺；特征能否回放；基准特征：固定基准特征的使用是否适当（只允许在建模 最初使用，其它地方不能使用固定基准）；不用的基准一般应将其删除；草图：满约束，既不能欠约束，也不能过约束；螺纹；其它需要检查的特征。
2） 引用集
3） 检查几何体
☆ 对象（objects）
微小的（tiny）：在选中体或几何体中查找所有微小的体、面、边或曲线。未对齐的（misaligned）：检查所有与工作坐标系接近正交但又未与之精确对齐的选中几何体。
☆ 体（bodies）
数据结构（data structures）：检查每个选中体的数据结构问题，如数据损坏。一致性（consistency）：拓扑结构是否一致；几何体对象是否合法以及面和 边是否有g1（一阶导数）连续体；几何体对象是否一致。面-面相交（face-face intersections）：检查每个选中体的面-面相交情况和所有面的不一致性。例如，将一个立方体挖空到1mm的厚度，然后将一条外部边修成5mm 半径的圆角，内壳就会与外壳相交产生面-面相交的情况。片体边界（sheet boundaries）：查找选中体的所有边界（或缝隙）。
☆ 面（faces）
光顺性（smoothness）：检查b曲面沿其面片边界光顺。
自相交（self-intersection）：检查自相交的面。
锐刺/细缝（spikes/cuts）：检查选中面上可能有的锐刺或细缝。
☆ 边界（edges）
光顺性（smoothness）：检查所有与相邻面不光顺联接的边。
公差（tolerances）：根据距离公差字段中指定的值检查所有选中的边的公差。
（4）装配模型检查
装配模型主要进行以下检查：检查参与装配的是否为正式归档的零件和子装配件（保证参与装配的模型数据的唯一性和一致性）；检查无图件、标准件、对称件、变 形件、借用件、外构件、选配件、补充加工件等是否按规定正确参与了装配（保证装配数据的完整性）；检查装配关系和装配次序是否正确；检查引用集；检查装配 约束，不允许有过约束和部件间的交叉约束； 检查装配干涉。
（5）制图检查
制图主要进行以下检查：检查制图文件包括组件图、装配图是否用主模型方法建立；检查制图的关联性：视图与模型的关联；尺寸与视图的关联；注释与图样或视图的关联；检查图纸是否有过期状态；检查与国家标准、机械制图的一致性。

5、设计验证

ugnx为产品设计提供了功能较完善的设计验证工具，例如分析(analysis)、简单干涉(simple interference)、装配间隙(assembly clearance)、公差分析(quick stack ——注：先决模块geometric tolerancing)、机构运动及动力学分析、结构分析等功能，可以进行可靠的设计验证。
设计验证的结果应输出为设计报告，经审签后归档，作为批准、发放设计数据文件的依据，也为设计评审和设计确认提供信息。

6、设计文件审签

一般二维设计编制的成套设计文件（产品图样、技术条件等等），在ug nx三维设计环境下完全可以满足设计需要。所以，原先质量体系规定的设计文件签署程序照常有效。所不同的，是ug nx新设计的三维模型数据文件包括零件、组件、装配件应补充增加签署程序。
三维模型数据文件包括零件、组件、装配件的签署程序参照原二维设计产品图样的签署程序进行。
设计文件的签署方法可以在tceng产品数据管理环境里进行流程管理，也可以输出为纸质文件手工签署（三维模型数据文件目前只能在计算机内进行审签）。

7、设计更改

设计更改是ug nx设计应用质量管理的一个重点，也是一个难点。为了与三维设计相适应，必须把原来以二维图纸为中心的人工式更改管理转变到以三维模型为中心的电子文档更改管理上来。当然，电子文档更改并不排斥纸质设计文件的更改和使用。
（1） 更改要求
1）必须贯彻主模型原理和方法，确保零件实体模型是制图、装配的唯一数据源。凡是涉及到产品数据模型更改时（对于模型文件中的对象，包括特征、特征的顺 序、数据的组织方式、属性、引用集、特征集以及目录结构等作任何的改动和调整，都视为对主模型的重新定义），应采取先更改产品数据模型，通过产品数据模型 生成二维图样的方法，以保证产品数据模型与二维图样数据状态的一致性。
2） 有关更改对象的所有不同介质的文件、文档应同时更改，并保持一致（如：三维模型与二维图样保持一致，装配图与装配明细保持一致）。
3） 下级零组件的更改，应与上级组件进行协调。
4） 相关更改，应进行协调。
（2）更改的主要流程
设计更改方案的评审、验证；填写设计更改单：更改单的内容要以数据模型要素的更改为主线，协调与装配、制图及其他文档之间的相互关系，进行相应更改；审批更改单；进行设计更改：先模型，再装配、制图、其他文档；设计更改文件审批；归档；更改的实施。
（3）版本管理
设计更改如果在pdm(tceng)数据管理的环境外进行，容易发生版本混乱现象。为了更好的保证设计更改的一致性、完整性和协调性，最好能使用tceng进行pdm数据管理。在tceng环境下，可以对版本进行定义并很容易进行有效的管理。

8．设计评审

ug nx产品设计的评审，不改变原来设计评审的程序和内容，但在每个设计阶段的设计评审时，都必须相应的增加对产品设计数据文件的要求。这些要求是：
（1）设计文件的构成
在不同的设计阶段有不同的要求。例如在初样研制（技术设计）时只需要创建产品总体模型和主要零部件模型或图纸，而在试样研制（详细设计）时则要包含零件模型数据文件、装配模型数据文件、二维制图数据文件等全套设计数据文件。
（2）设计数据文件的质量要求
对设计数据文件的质量要求在各个设计阶段评审时都是相同的，即：数据的正确性；设计的相关性和一致性； 模型的可编辑性；数据的可靠性；设计数据的完整性。

9．设计定型

设计定型是新产品研制设计任务基本结束的标志。设计定型完成后，产品研制就进入试生产阶段。应用ug nx的产品设计定型，同样不改变原来设计定型的程序和内容，但应该在下列定型文件中补充或增加相关内容：
（1） 产品研制总结
1) ug nx产品设计过程基本情况描述，包括设计的组织、规范、设计质量管理与控制等内容。
2) ug nx产品设计全套设计数据文件概况描述，包括建模、装配、制图及借用件、成件、标准件的使用等内容。
3) ug nx设计验证、机构运动及动力学分析、结构分析等内容。
4) 其他如数字样机仿真等内容。
5) 产品设计数据模型在制造过程的使用情况，包括模具设计、工艺设计、数控加工、工装设计等方面的使用情况。
（2）设计定型审查报告
在要求设计文件是否完整、正确、统一、协调的审查时，主要是对ug nx产品设计全套设计数据文件的审查并得出结论。
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UGS PLM 的 NX 使企业能够通过新一代数字化产品开发系统实现向产品全生命周期管理转型的目标。 NX 包含了企业中应用最广泛的集成应用套件，用于产品设计、工程和制造全范围的开发过程。

如今制造业所面临的挑战是，通过产品开发的技术创新，在持续的成本缩减以及收入和利润的逐渐增加的要求之间取得平衡。为了真正地支持革新，必须评审更多的可选设计方案，而且在开发过程中必须根据以往经验中所获得的知识更早地做出关键性的决策。

NX 是 UGS PLM 新一代数字化产品开发系统，它可以通过过程变更来驱动产品革新。 NX 独特之处是其知识管理基础，它使得工程专业人员能够推动革新以创造出更大的利润。 NX 可以管理生产和系统性能知识，根据已知准则来确认每一设计决策。

NX 建立在为客户提供无与伦比的解决方案的成功经验基础之上，这些解决方案可以全面地改善设计过程的效率，削减成本，并缩短进入市场的时间。通过再一次将注意 力集中于跨越整个产品生命周期的技术创新， NX 的成功已经得到了充分的证实。这些目标使得 NX 通过无可匹敌的全范围产品检验应用和过程自动化工具，把产品制造早期的从概念到生产的过程都集成到一个实现数字化管理和协同的框架中。

风格及样式设计

一套功能强大而灵活的工具包，用于工业设计和风格及样式设计，具备自由形状建模；表面连续性及分析；颜色、材料、结构、照明和工作室效果；先进的表现方式等功能。

产品设计

先进的设计方案，包括：以参数化的、清晰的以及直接建模的技巧实施混合建模；装配设计和管理；用于钣金和路线系统的流程特定工具；连续设计验证；三维尺寸标注和出工程图。

数字化仿真验证

范围广泛的仿真工具组合包括：供设计人员使用的运动和结构分析向导；供仿真专家使用的前/后处理器以及用于多物理场CAE的企业级解决方案。

工装及模具

普通用途工装和夹具设计；用于注模开发的知识驱动型注塑模设计向导；级进冲压模设计和模具工程向导。

加工制造

行业领先的数控编程解决方案；集成的刀具路径切削和机床运动仿真；后处理程序,车间工艺文档；以及制造资源管理。

有序的开发环境

NX 产品开发解决方案完全支持制造商所需的各种工具，可用于管理过程并与扩展的企业共享产品信息。 NX 与 UGS PLM 的其他解决方案的完整套件无缝结合。这些对于 CAD 、 CAM 和 CAE 在可控环境下的协同、产品数据管理、数据转换、数字化实体模型和可视化都是一个补充。
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Pro/ENGINEER 软件的使用技巧 建立适合自己的运行环境
在 Pro/ENGINEER 软件中通过建立合适的 config.pro 文件，可以建立标准的 Pro/ENGINEER 软件运行环境和非常个性化的运行环境，以提高使用效率，尤其是合理的使用 mapkey ，建立指令组合可减少选择菜单的时间。
如 使零件上色（ shade ），只要在 config.pro 文件中加入 mapkey ＄ F4#VIEW ； #VIEW ； #COSMETIC ； #SHADE ； #DISPLAY ； #DONE-RETURN ；按 F4 刍就能完成上色的指令，减少选菜单的时间，提高使用效率。从此类推可完成任意指令的组合。
注意： pro/E/text 目录下 config.pro 在启动 pro/E 自动调入，统管整个运行环境，工作目录下 config.pro 只对本目录。
建立标准零件库
利用 Pro/ENGINEER 软件的参数化功能或指令编程技术，建立本单位常用的标准零件库，
减少重复建模时间，提高设计效率。
注意精度（ Accuracy ）的设置
在模具设计时产生的种种问题可以通过提高精度（给一个较小的 Accuracy 数值）来解决。
在实体建模时有些有 Geom Check 的特征也可通过提高精度来解决。但精度越高，
Regeneration 零件的时间会越长。
倒角的技巧
⑴倒角应在拔模斜度完成后才进行，若先完成倒角，之后与倒角关联的曲面可能无法完成拔模具斜度的设计。
⑵ 在进行某些实体倒角时，倒角面可在屏幕显示，但无法完成倒角，这时将 Attachment Type 的选项中选择 Make Surface 可产生倒角曲面，在将产生倒角曲面相合并（ Merge ） , 用合并后产生的曲面切（ Cut out ）实体就可生成所需的实体。
注意 Geom Check 的提示，在造型阶段应尽量消除有 Geom Check 的特征，否则在模具设计和加工时可能会有问题。
合理使用曲面同实体的混合造型技术
有些造型是无法用单一实体特征完成的，可用曲面造型技术完成有关的造型，在用 Protrusion 中的 Use Quit 指令将曲面转换成实体，或用 Cut 中的 Use Quit 指令在实体中切出曲面的形状。
模具设计
⑴使用拔模斜度检查（ Info → Srf Analysis → Draft Check ）功能可检查模具有无倒扣。
⑵建立分型面时若要实用实体表面，应尽量 Copy → Suef&bnd ，一次完成所需的曲面，不 要用 copy → Indiv surfs 的方式拷贝曲面，再将曲面合并（ Merge ）成所需曲面的方式。
单位转换的技巧
在 有些情况下将单位为英寸的文件转换成单位为毫米的文件时，用 Seu up → Units → Length 菜单下 Same Size 指令时不能完成转换，这时应选用 Same Dims 完成转换，再用 Set up → Shrinkage 指令用计算缩水的方法将零件放大 25.4 倍，完成英寸到毫米的转换。
零件的数控加工指令编程
⑴建立加工刀具及加工参数库
建立本单位常用刀具及加工参数库在进行数控加工指令编程时直接从数据库中提取有 关的刀具及加工参数可大大缩短编程时间。 ⑵在曲面加工时尽量使用 Mill Molding 指令方便选择加工曲面，提高加工效率。
⑶适当调整 Cut_angle 的数值，有时能消除过切现象。
⑷设定加工参数时将 Circ_interpolation 中的可选项选为 Point ＿ only ，将加工数据用直接
方式输出，将园弧加工转化成直线加工，能消除数控加工园弧的错误。 ⑸合理使用材料移出 (Material removal) 指令，能给加工仿真提供更多的方便及提高速度。
快速生成电极三维图的方法
⑴利用装配中 cut out 功能可非常快的产生型腔、型芯的整体电极图。
⑵利用整体电极图形用 cut 的功能可产生局部电极图。
电极加工时火花位 ( 放电间隙 ) 的处理方法
⑴用球形及倒角刀具加工，可直接在加工参数 ( Stock allow ) 中给定负余量。
⑵使用直柄 ( Flat Endmill ) 时给定一个大于火花位置的倒角就可解决。


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Pro/ENGINEER中文野火版下载地址
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抛 物线深孔钻切削刃口为抛物线型，采用大螺旋角，刃瓣削除、容屑槽宽、钻尖角大、钻芯无增量、冷却效果好，排屑通畅，可一次进刀加工出直径与长度为120 的深孔.| 具有显著提高加工效率和加工精度的特点，适用于加工高强合金，奥氏体不锈钢、钛合金、耐热合金、轻合金、铝合金、铝、铜合金、铜、锌、铸铁、球墨铸铁及其 它难加工的材料.| 抛物线型钻头在欧，美各国已得到广泛应用.这种钻头广泛应用在我国汽车和发动机制造等行业的深孔加工上.| 深孔(l/d=5~30d)加工往往比较棘手.排屑不顺畅，钻头的耐用度降低，严重，切削堵塞，钻头折断是使用中碰到的主要问题，抛物线型钻头基本上克服 了上述的缺陷.| 一，抛物线型刃沟| 钻削深孔，排屑困难是关键因素.只有排屑顺畅，不堵，不塞，切削液能比较顺利流入孔内，才能提高钻头耐用度和加工效率.因此改善排屑情况，是钻深孔的主要 研究课题.我们将钻头刃沟作成抛物线成型槽形(见图1).与麻花钻相比，充分增大螺旋槽空间减小排屑阻力，使切屑刃口排出，增加冷却液的流入量.降低切削 摩擦和钻头磨损.降低切削扭矩和切削功率.|| 二，厚钻芯| 加工曲轴等零件一般具有硬度高，强度大，切削力大的特点，用麻花钻来钻孔，都由于钻头强度低，刚性差，钻头磨损很快，有时甚至只能钻进一个窝.就会发出叫 声，出现严重的烧损.| 针对材料切削负荷大的特点.我们既注意到钻刃的锐利性.又注意到它的强固性，设计钻头为厚钻芯结构，K=(0.4~0.8)d(见图2)，钻体强度比普通 钻头提高50%左右.提高耐用度30%~40%，而且抗颤振性，能得到改善.| 三，大螺旋角| 钻头螺旋角相当于车刀的前角，此角越大，切削轻快，降低扭矩和轴向力.有利于排屑.但会削弱切削刃的强度，刚度和散热条件，然而，由于我们设计的钻头刃沟 宽大，钻芯加厚，螺旋角加大的不利因素大大减少.针对曲轴油孔等深也加工，为改善排屑条件，我们一般把螺旋角选用为38~40度，图3显示了螺旋角和切削 力之间的关系.|| 四，顶角加大| 顶角φ小，切削刃口长度增加，切削厚度减少，切削宽度增大.使单位长度负荷降低.见图5.作用于钻头的轴向力减小，扭矩增加.见图4.|| 顶角φ大时，(见图6a)取钻头轴接近方向R1，顶角小时(见图b).取接近半径方向R2.顶角大时，轴向抗力增加，顶角小时水平力H2增加.|| 针对曲轴油孔加工要求有利排屑，扭矩低等特点，我们选用顶角为128~133度，使加加工时切屑向上窜出，刃沟的摩擦阻力较小，排出较顺利.| 五，横刃修磨|| 包括横刃在内的各刃口的轴向力和水平分力的分析可从图7得知，在横刃部分其切削力很大.因此将横刃宽度修窄，两分力会减少，钻头中心部(横刃)切削速度理 论上为零越向外周去速度越增加.| 由于我们采取了厚钻芯结构，横刃必须修磨.为满足曲轴油孔的深孔加工要求，我们采用十字横刃磨法，见图8，得出两个径向刃，不仅增大前角(rnc= 1~5)为正前角，而且加大了容屑空间.使切屑排出更为顺畅，切削振动小，定心良好.横刃缩短到0.075d为最佳，见图9|| 六，抛物成型钻头的切削用量和使用情况| 对于曲轴油孔等深孔加工，适宜采用较高的转速，利用甩屑的作用促使切屑排出，降低进给量，提高钻头的耐用度.在可能的情况下，保证充分的冷却，延长钻头的 使用寿命.| 切削实例1| 被加工材料40Cr| 热处理状态HB 270~300| 切削速度18m/min| 进给量 0.044mm/r| 钻孔直径7mm| 孔深 125mm| | 切削实例2| 被加工材料48Mn| 热处理状态HB 203~277| 切削速度 18m/min| 进给量 0.088mm/r| 钻孔直径 8mm| 孔深 84mm| |材料 铝合金 碳钢 球墨铸铁 |钻型 S轻型 S中型 S强力型 |切削速度(m/min) 43-47 16-30 15-20 |进给量 (0.05-0.025)d (0.05-0.025)d (0.003-0.002)d
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在 设计机床、切削刀具和夹具的过程中，高效地铣削微型模型和微型零件的各个部位时所面临的挑战，令人胆怯。为一把刀具找到最佳的刀具路径，可以说也同样令人 感到困难，因为机床操作者或许根本看不到或听不到它在进行切削。与一般的铣削操作不同，操作者没办法说出在切削中刀具的表现如何，以便做出所需的改变，把 这道工序最佳化。此外，可能适合于“典型” 铣削工件刀具路径策略，并不能总是可以精致地、按比例缩小以便用于微量铣削。

另外，医疗、电子和光学零件的小零件加工有更高的要求。鉴于这个趋势，位于德国Aachen市的Frauhofer生产技术研究所(IPT)最近发起了一 个微量铣削研究项目，与机床设备制造商和模具制造商联合，目标是开发出高效微型模具制造的策略和加工方法。在开发微量铣削NC软件方面，他们已能高效地计 算出公差为0.1微米的刀具运动。位于美国密执安州Novi市的Cimatron公司是一家软件公司，它也参加了IPT项目。参与的结果是通过加入微量铣 削工作的各种功能，提高了Cimatron E NC软件的性能。

Uri Shakked是Cimatron的一位产品经理，擅长于微量铣削。他提供了生成微量铣削刀具路径时所要考虑的以下5个问题：

开发适合于微量铣削的加工策略。高速加工与微量铣削之间确实存在相似之处，例如避免尖锐的刀具运动。当趋近角落时，刀具的路径应该是圆形的，圆度的大小取 决于机床和进给率。当进行微量铣削时，在低于某一个值的情况下，弄成圆形实际上没有用。例如， 0.2毫米的圆角就太大了，因为典型微量加工的跨度都特别小(接近0.01毫米)。在这个例子中，圆度值是跨距值的20倍，这意味着接续的工序之间会产生 宽沟，形成明显的凹凸纹路和很差的表面质量。

Cimatron开发的零重迭旋轮线法提供了清除这种切纹的方法。该方法用旋轮线的形式加工所有相关的区域，但为了防止双重加工，刀具回程运动时从工件表面在Z轴方向提升。然后，在后续的正向运动中，刀具会以与刀具路径相切的方向进入。

高速加工使用高的进给量，允许切屑排掉由切削导致的热量；高的主轴速度产生高的切削进给量；高进给率减少了加工时间，允许用小的步距值进行切削。虽然进给 率受到刀具切削刃最大切屑尺寸的限制。但因为微量铣削刀具直径很小，主轴速度通常太慢，不能产生高的切削进给，从而限制了可得到的最大进给率。例如，为了 使 10mm的刀具达到100米/分的切削进给率，主轴速度应该大约为3200转/分。对于0.1mm的刀具，主轴转速必须为320 000转/分。这样高的主轴转速目前是没有的。0.1mm的刀具最大可能的进给率大约为15米/分，距公认的高速切削相差很远。

逆铣通常比顺铣效率更高。对于微量铣削，决定用逆铣还是顺铣主要取决于被加工零件的特性。考虑到微型模具和微型零件上通常具备的精密特性，通常选择逆铣方法。
当刀具较长或工件壁很薄时，微量铣削最适合用逆铣。当切削刃切入材料时，产生切削力，切削刃倾向于拉入工件，这就提供了一个稳定的切削条件，很适合于软材料和精致的零件。

铣削精密区域时留下的纹，能用零重迭旋轮线加以清除。用这方法，刀具反向运动在Z轴方向从工件提升起来，然后刀具在切于相继正向运动刀具路径的方向切入，产生较好的表面光洁度。
当刀具较长或工件壁很薄时，微量铣削最适合用逆铣。当切削刃切入材料时，产生切削力，切削刃倾向于拉入工件，这就提供了一个稳定的切削条件，很适合于软材料和精致的零件。

然而，逆铣会对刀具的切削刃造成潜在的损坏。当切削刃完成切削时，它会被切削件退出。当转回进入下一次切削时，它会钻挖进被切削件。这就导致切削刃上的力迅速改变方向，从而缩短刀具寿命。

在顺铣中，刀具以最大的切屑尺寸咬合被切削件，刀具和零件倾向于互相推开。机床、工件和切削刀具必须有足够的刚性以避免振动。否则，刀具寿命会缩短，表面质量较差。

可能需要结合粗/精铣工序。粗精铣工序通常是分别进行的，采用不同的主轴速度、进给率和切深。但在微量铣削时，可能无法实现，特别是当加工小型零件上高 的、薄的壁或轮毂、轴套时。粗铣后的壁厚将不足以支持精铣操作，造成精铣的振动或可能断裂，至少壁表面的光洁度很差。

当微量铣削时，薄壁铣削、粗、精铣削应合成一个工序。在壁的两侧，在Z轴方向一层一层地切下。刀具应该倾斜，离开被加工的壁，以保证刀具与壁之间有一个接触点。

应保持恒定的刀具载荷。在一般的模具制造应用中，机床操作者常常手动调整进给率，如需要时换刀或手动编辑刀具路径，以使效率更高。由于在微量铣削中零件和 使用的刀具微小，在加工过程中，操作者没有实际方法看到或听到发生什么情况。这就是为什么微量铣削软件在整个切削过程中必须能精确保持恒定切屑载荷的缘 故。

Cimatron 软件能识别在整个过程中实际余留的裕量，并用这个数据来进行取决于刀具载荷的调整。这就能加快加工时间，同时保护精致的微量铣削刀具不会断裂。在主要改变 工件几何形状的粗切过程中，该软件仿真每层后遗留的裕量。这样能使刀具进入以前各层清除过的位置，从而能使用较短的刀具切入较深的区域。

在清除工序中，该系统能检测出过多的材料，并自动加上再粗铣工序。再粗铣运动可以防止刀具断裂、保持恒定的刀具载荷和提高表面质量。该软件可根据要切除多少材料，自动改变进给率或把刀具路径分成若干下游工步。
当 心CAD/CAM数据转换问题。在单独的CAD和CAM软件包之间的数据转换误差，对加工精度有负面影响。当微量铣削时，这些不精确性会更加严重。集成的 CAD/CAM软件包消除了这样的数据转换问题。例如，在一个相当大的零件上的两表面之间0.005mm的凹陷的转换误差可能不成问题，因为零件可以抛 光。但在微型模具或微型零件上抛光常常是不可能的，因而微型铣削的零件表面上，可以清楚看到同样尺寸的凹陷。

几乎任何CAM编程工作都需要一些几何修补过程，这意味着CAM软件应该包括内部CAD能力。当制作模型时，冷却和排出孔通常都盖住，以防止切削刀具加工 到这些部位。另外，表面必须扩展到在另一调整中将要加工的保护区。能不能产生或修改零件的几何形状，影响刀具路径的编程方法。
工艺装备的CAD应该由了解工艺过程需要的工具制造者来完成，诸如NC编程员。在许多情况下，只有在编程过程中，才能清楚需要某种几何修正。
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