（题目：可乐瓶底三维造型及加工）
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摘 要
随着模具制造的技能化逐步向科学化发展，原来依靠主模型和绘制图形。制造物体模具的传统方法也逐步由CAD/CAM转向以UG为加工主要的方法所取代。在基于UG的基础上还要学会运用实体分析的能力。拿到一个实体图，首先我们得分析它的形状与构造，在脑海中形成一套绘图的基本思路。
本文就以可乐瓶底为例介绍以下4个方面的主要内容：
1、绪论简单的介绍了UG在现在我们的机械行业方面运用的过程及发展历程 2、详细的描述了在利用UG绘图的步骤以及程序的后置处理。 3、叙述了可乐瓶底的凹体加工工艺及参数和凸体的加工工艺
在实际生产企业中其实决定零件好与坏的不仅仅是程序的问题还与其他很多因素有关。
关键词：曲面绘图、三维造型、后置处理加工
目录
第一章 绪论 ............................................................................................................................. 1
1.1 UG软件的选择及简介 ............................................................................................... 1
第二章 可乐瓶的三维造型 ............................................................................................. 3
2.1 造型图 ............................................................................................................................ 3 2.2 造型方案 ....................................................................................................................... 3 2.3 可乐瓶底的造型方法分析 ....................................................................................... 4
第三章 可乐瓶底的造型 ................................................................................................... 5
3.1 可乐瓶底曲线绘图 ..................................................................................................... 5
第四章 可乐瓶底曲地面绘图 ...................................................................................... 10
4.1 实体的构造 ................................................................................................................. 10
第五章 可乐瓶底编程及加工 ...................................................................................... 13
5.1 可乐瓶底后置处理粗加工 ..................................................................................... 13 5.2 可乐瓶底后置处理精加工 ..................................................................................... 18
结论 .............................................................................................................................................. 21 致谢 .............................................................................................................................................. 22 参考文献 ................................................................................................................................... 23 附录1 .......................................................................................................................................... 24 附录2 .......................................................................................................................................... 26 附录3 .......................................................................................................................................... 28
第一章 绪论
回顾以前，在加工物体时，必须绘制相近的蓝图和冲件精确尺寸制造的主模型。可以说模型是设计和制造模具的母型。再用铸造方法制造模具时，首先必须置备物体的样件。按照一定比例制成的模型称之为“靠模”，常被用作仿形加工中的母型，或作为现实铣床加工轨迹的辅助模型。仿形铣床上的靠模指沿靠模轮廓形状移动，铣刀则按照靠模指的移动对模具材料进行铣削加工，仿出所需的模具型腔。现在的加工方法的作用发生了根本性的变化。由客户所提供的UG数据生成铣刀的切削加工轨迹，自动缴纳高出物体的冲压模具和进行塑料板材模压成型和型腔模具。虽然用这种新工艺能比以往方法更精确地加工出模具的两对合面，但对于压型还要进行试膜，并对试样进行测量。通常由UG数据正确地加工出模具的型腔表面，然后由防止磨损整块和其他零件与主要型腔面向配合。
1.1 UG软件的选择及简介
随着全球制造业向中国的转移，以及我国加入WTO，企业面临的将是一个全球化的市场与竞争。为了能在激烈的国际竞争中赢得先机，您需要一个能适应中国国情，而且能与国际先进技术接轨的创新三维设计软件，这就是UG制造工程师。UG在曲面领域的经验积累及对国内五万家用户的了解相结合，使企业参与国际化竞争的必备工具。突出表现在微机运行环境，全中文界面，功能菜单高度集成，使用大众化，齐全的加工类型，满足国内现用的进口，国产各类数控机床，适应不同的加工指令代码；精确的曲面造型功能和齐全的曲合类型、高效的曲面编辑功能；直观的真实加工模拟功能灵活。
设置加工参数及对到轨迹的编程功能。选取机床类型自动生成缴纳高程序；实现在线加工，克服了长程序分段加工的麻烦；利用DXF和IGES格式文件，可接受其他软件的设计结果，保护了用户投资，便于进行对外生产技术协作；全面的技术服务支持。
UG制造工程师使实体设计跨越了传统参数化造型在复杂性方面受到的限
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制，不论是经验丰富的专业人员，还是刚接触UG制造工程师的初学者，UG制造工程师都能为您提供便利的操作。其采用鼠标拖放式全真三维操作环境，具有无可比拟的运行速度、灵活性和强大功能，使您的设计更快，并获得更高的交互性能。利用UG制造工程师，人人都能够更快地从事创新设计。
UG制造工程师专门提供了知识加工功能，针对复杂曲面加工，为用户提供一种零件整体加工思路，用户只需观察出零件整体模型是平坦或是陡峭，运用老工程师的加工经验，就可以快速地完成加工过程。老工程师的编程和加工经验是靠知识库的参数设置来实现的。知识库参数的设置应由有丰富经验的编程和加工经验的工程师来完成，设置好后可以存为一个文件，文件名可以根据自己的习惯任意设置。有了知识库加工功能，就可以使老的编程者工作起来更轻松，也可以使新的编程者直接利用已有的加工工艺和加工参数，很快地学会变成，先进行加工，在进一步深入学习其他的加工功能。
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第二章 可乐瓶的三维造型
2.1 造型图
可乐瓶的三维造型图如图2.1所示。
图2.1 可乐瓶的三维造型图
2.2 造型方案
可乐瓶底的曲面造型比较复杂，它有五个完全相同的部分。用实体造型不能完成，所以利用UG制造工程师强大的曲面造型功能中的网格面来实现。其实我们只要做出一个突起的两根截面线和一个凹进的一根截面线，然后进行圆形阵列就可以得到其他几个突起和凹进的所有截面线。然后使用网格面功能生成五个相同部分的曲面。可乐瓶底的最下面的平面我们使用直纹面中的点＋曲线方式来做，这样做的好处是在做加工时两张面（直纹面和网格面）可以一同用参数线加工。最后以瓶底的上口为准，构造一个立方体实体，然后用可乐瓶底的两张面把不需要的部分裁剪掉，就可以得到我们要求的凹模型腔。
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2.3 可乐瓶底的造型方法分析
可乐瓶底的表面主要由曲面构成，造型比较复杂。利用UG强大曲面造型功能可以完成。可乐瓶底的侧表面可以用网格面来生成，因为是由5个完全相同的部分组成的，我们只要作出一个突起的两根截面线和一个凹进的一个截面线，然后进行环形阵列就可以得到其他几个突起和凹进的所有截面线，最后使用网格面功能生成曲面。可乐瓶底的最下面的平面使用直纹面中的“点+曲线”方式来做，这样做的好处是在做加工时两张面(直纹面和网格面)可以一同用参数线加工。最后以瓶底的上口为准，构造一个立方体实体，然后用可乐瓶底的两张面把不需要的部分裁剪掉，就可以得到我们要求的凹模型腔。
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第三章 可乐瓶底的造型
3.1 可乐瓶底曲线绘图
1、首先命名为“BOTTLE”存放在盘内
2、“格式”菜单下的“WCS”-旋转命令绕+XZ旋转90°
3、在调用基本曲线功能，并选择点构造器并输入（10 4 0 ）第二个点的坐标为（0 4 0）这样就画好了一条直线。
4、在调用圆弧功能并选择三点圆弧功能，其起点为直线的右端点，终点为端点圆的相切，其圆的半径为50mm，角度调到20.5°然后确定。经过修剪图2.1所示：
图3.1 直线圆弧相接
5、又调用基本曲线功能，选点构造器输入第一点的坐标为原点（0 0 0），第二点的坐标为（40 0 0 ）这样就构造好了一条直线如3.2图所示：
图3.2 绘直线与圆弧相交
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6、然后在采用圆弧中的功能半径为60将它调整到与直线相交，让后在用曲线倒圆功能中的结果3.3图所示：
这样就绘好了它与圆弧的交结，倒圆角的半径为60mm，
图3.3绘直线与圆弧相交 7、然后在调用曲线延长功能中的
，在子菜单中输入编辑的数据
这样经过处理后就生成了如3.4图所示的圆弧：
图3.4 构造圆弧与直线相交 8、在继续调用基本曲线功能中的
在选择点构造器
会弹出子菜单：里面输
入第一个点：在输入下一个点然后点确定所绘如下3.5图所示：
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图3.5 与圆弧垂直线
9、在调用圆弧功能起点选择相切，终点同样选择相切输入半径为8mm然后确定！让后在将圆弧拉长，在把刚才生成好的直线影藏掉，然后用修剪命令修剪至圆弧如3.6所示：
图3.6 拉长后的圆弧
10、调用基本曲线功能使用直线命令，再选点构造器在菜单中输入（43.75 -5 0）第二点坐标为（43.75 52 0）这样有构造了一条直线！在调用三点圆弧功能在菜单中选择第一个起点为相切！终点也为相切，输入半径为175mm。先点树直的直线！再点已画好的圆弧相切。在拉升刚才生成好的圆弧，把辅助直线影藏，在利用修剪到圆弧。再把我们刚才画好的直线在现出来！与圆做修剪！结果如3.7图所示：
图3.7 经过修剪后的曲线
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11、调用基本曲线功能，选择圆弧下的 中点 起点 终点 方式创建圆弧，在点构造器中选择输入坐标为（0 60 0）起点输入为（0 3 0）在利用鼠标确定终点就构造出一圆弧，在调用“格式”下的“WCS”中的“定向”会弹出子菜单我们选择
在选择绝对坐标系CSYS。
12、在选择“格式”下面的“旋转”菜单以按照-YZ方向旋转90°在调用基本曲线功能中的直线功能，选择上一部做好圆的起点，在用点构造器做出下一个点（-2 0 0）这样一条直线就画好了！
13、在调用圆弧功能中的“中心圆弧”圆心为直线的下端点，终点为圆弧的上端点绘出如3.8图所示的圆弧：
图3.8 绘圆的过后的图形
14、调用基本曲线功能中的“直线”功能，起点选择直线的上端点，点构造器输入一个点（-17 15 0）即建立了一条条直线。在调用直线功能，选择刚才直线的下端点为起点，在与圆相切为终点！即建立了一条如3.9图所示的线， 在按住Ctrl+T进行复制刚才画好的直线在通过XZ平面这样就复制到另一边，通过修剪到圆弧！3.10图所示：
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图3.9 扭转45°图形
图3.10 绘制与圆相切的线
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第四章 可乐瓶底曲地面绘图
4.1 实体的构造
1、在调用“扫掠”命名，选中刚画好组合曲线，然后在选择圆弧作为轨迹线，我们就做出下面的曲面了如4.1所示：
图4.1 扫描后的实体
2、在调用“旋转”命令，选择没有生成曲面的几条组合曲线，指定矢量 ，
以原点作为旋转中心，旋转角度为-36°，体类型选择“片体”其子菜单如4.2图所示，则生成如下曲面，第二个曲面已经做好。如图4.2
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图4.2 构成瓶底的两片叠加后的实体
3、在用曲面修剪命令，首先选择第二个曲面，在选择第一个作为相互修剪。再次调用修剪，再将两个曲面缝合。两个相交片体倒圆角并影藏草绘曲线，生成如4.3图所示：
图4.3 经修剪后的片体
4、在选择全部曲面，按Ctrl+T旋转选择“绕直线旋转”并选择点和矢量，以原点作为旋转点X方向作为矢量进行旋转。旋转角度为72°连续复制5次在将他们缝合。就是如4.4实体那么做到这里实体生成就好。
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图4.4 做好后的实体
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第五章 可乐瓶底编程及加工
我们在加工之前首先要考虑加工零件的刀具是否具备条件，然后我们在利用UG的强大曲面造型的功能进行对零件的曲面的编程及加工！下面我们着重介绍凸模的后置处理及程序的编写。
5.1 可乐瓶底后置处理粗加工
1 首先，我们在已经画好的图里面点“开始”下面的“加工”就会弹出子菜单，我们就选择加工环境。在加工环境中选择“Mill contou”让后点确定进入5.1图界面：
图5.1 Mill contou子菜单
2 下面我们开始定义模型，点就会弹出子“创建几何体”菜单。在这个菜单
中我们做如下操作，首先选择“MCS”,几何体选择“MCS-Mill”,在点击“应用”就会弹出机床坐标系的选择，在“自动”方式下选择
。安全距离设置“自
动”安全距离设置为10mm并把名称改成自己定义的名称。单击“确定”。操作如5.2所示：
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图5.2 选择机床坐标系
3 在UG操作面板上点击
，就会弹出菜单，在菜单中做如下操作：首先选
在这里是做粗加工12MM
择“Mill Contour”类型，在定义刀具子类型，首先
的平面铣刀。单击“应用”弹出刀具参数子菜单如5.3。在定义精加工的刀具半径为8mm的球刀，定义球刀参数如5.4图。
图5.3 粗加工刀具 图5.4 精加工刀具 4 在
在下面菜单中选择类型“Mill contou”操作子类型为
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在位置处做下操作，在程序处选择“NC-PROGRAM”刀具就定义为12mm的刀具几何体就是前面定义好的几何体。方法就选择粗加工，即“MILL-FINISH”单击“应用”就会弹出“型腔铣”进行下面的参数设置：指定部件如5.5图所.指定毛胚如图5.6所示。指定切削区域如图5.7所示。在平面直径百分比设为80全局每刀深度为2.
图5.5 选择要修剪的实体
图5.6 定义毛胚
图5.7 定义切削区域
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下面来定义切削参数里面的相关参数如4.8（a b c）所示：
图5.8 a顺铣方式
图5.8 b粗加工余量
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图5.8 c刀具安全距离
5 上面我们就定好了几何体，下面就是对道路轨迹方面的设置：方法“Mill-Rough”定义的粗加工。切削模式选择“跟随部件”步距选择“%刀具平直”。选择80的平面刀具百分比，并且全局每刀深度为2mm。操作结果如3.9所示：
图5.9 刀轨子菜单
这样就做好了凸模的粗加工。后置处理的程序根据实际情况要把几个地方进行处理。
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5.1 可乐瓶底后置处理精加工
我们就基于前面粗加工的基础上建立精加工，在粗加工后置处理上点击右键，在插入命令中“操作”。首先我们对精加工的分析：由于前面设置的12MM的刀具在圆弧的过渡的时候可能精修的余量很多！所以在精加工的时候要把转速尽量高点！进给率就自然要慢点了。
1、 居于前面的粗加工，在这里就直接选取刀具就好了，单击“操作…”又会进入创建操作界面，由于前面咋定义刀具是选择的精加工刀具为8mm的球刀，几何体就是粗加工的几何体。如图5.10
图5.10 精加工定义子菜单
2、进行精加工的几何体定义，首先定义指定部件如图5.11所示，再定义毛胚如5.12图所示，最后定义指定切削区域如图5.13所示。
图5.11 精加工切削的部件 图5.12 精加工定义毛胚
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图5.13 精加工切削区域
3、刀具轨迹设置做如下操作:方法选择“METHOD”精加工，切削模式为跟随部件，步距为“恒定”全局每刀深度为0.2mm，操作结果如5.14所示
图5.14 定义精加工进给量
4、下面来定义切削参数里面的相关参数如4.15（a b）所示：
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图5.15 b精加工切削余量
做到这里精加工的道路轨迹图已经生成，在这里的时后要值得注意的是精加工的轨迹和粗加工的轨迹是大部分相同的，但就是在精加工的时候不要余量。生成程序见附录2。
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结论
在机床的后置处理、刀具的轨迹生成仿真和G代码生成的设计中，不仅要有耐心和坚强的毅力，而且对以前所学的知识也是一个整体的把握。
在整个设计过程中，我深刻的体会到知识的缺乏与设计过程中的辛酸，花费时间最多的是刀具轨迹生成和仿真过程，能否正确生成G代码，其中遇到的各种问题，使自己努力的去寻求解决办法，查阅各种资料，经过反复的修改，才能完成整个过程。
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致谢
总体来说通过这次毕业设计，留给我印象最深的是要成功的完成不是一个简单的过程。这次实习我受益匪浅。在摸索该如何选择好的方法使其更完善。由于自己缺乏经验，加之时间过于仓促，在本设计中一定存在不少错误和不足之处，敬请各位老师给予批评与指正，以便今后加以改进。我特别感谢韩亚军老师的精心指导，和李双宝老师的细心辅导才能让我对本设计的完成，在这里对两位老师非常的感谢。
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参考文献
[1].机床数控技术/李郝林主编.北京:机械工业出版社,2001.4
[2].UG NX 数控编程实用教程/王卫兵主编.北京：清华大学出版社，2004 [3].机械制造技术基础（第三版）/卢秉恒主编.北京：化学工业出版社，2002 [4].机械制造工艺与机床夹具/吴拓.北京：机械工业出版社。2006 [5].数控加工工艺学/管俊杰.西安：西南交通大学，2006 [6].公差配合与测量/罗春华.北京：北京理工大学出版社，2006
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附录1
OABCD(粗加工程序) %1234
N0010 G40 G17 G90
N0040 G0 G90 X-43.6234 Y-58.4141 S3000 M03 N0050 Z10.5 N0060 Z1.5302
N0070 G1 Z-1.4698 F200. N0080 X-49.1079 Y-50.4118
N0090 G2 X-50.4016 Y-48.383 I29.929 J20.512 F250. N0100 G1 X-58.4141 Y-34.8478 N0110 Z1.5302 N0120 G0 Z10.5
N0130 X-17.5025 Y-58.4141 N0140 Z1.5302
N0150 G1 Z-1.4698 F200. N0160 X-30.6579 Y-50.4141
N0170 G2 X-32.137 Y-49.4843 I30.6577 J50.4142 F250. N0180 X-42.6389 Y-30.9477 I12.9581 J19.5845 N0190 X-50.3357 Y-26.344 I8.3332 J22.668 N0200 X-50.4141 Y-26.2685 I17.1135 J17.8662 N0210 G1 X-58.4141 Y-18.5378 N0220 Z1.5302 N0230 G0 Z10.5 N0240 Y34.8396 N0250 Z1.5302
N0260 G1 Z-1.4698 F200. N0270 X-50.4017 Y48.3798
N0280 G2 X-49.1063 Y50.4117 I31.2257 J-18.4779 F250. N0290 G1 X-43.6226 Y58.4141 N0300 Z1.5302 N0310 G0 Z10.5
N0320 X-58.4141 Y18.7562 N0330 Z1.5302
N0340 G1 Z-1.4698 F200. N0350 X-50.4141 Y26.2003
N0360 G2 X-42.6345 Y30.9798 I15.7702 J-16.9481 F250. N0370 X-32.1387 Y49.4833 I23.4585 J-1.078 N0380 X-30.6579 Y50.4141 I32.1384 J-49.4834 N0390 G1 X-17.5024 Y58.4141 N0400 Z1.5302
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N9110 G1 Z-29.0472 F200. N9120 X40.4155 Y50.4141
N9130 G2 X50.4141 Y40.4145 I-40.4161 J-50.4109 F250. N9140 G1 X40.4267 Y32.4088 N9150 G2 I-40.4273 J-32.4056 N9160 G1 X58.4141 Y46.8271 N9170 Z-26.0472 N9180 G0 Z10.5 N9190 Y-30.6254 N9200 Z-28.017
N9210 G1 Z-31.017 F200. N9220 X50.4141 Y-40.5672
N9230 G2 X40.5673 Y-50.4141 I-50.414 J40.5671 F250. N9240 G1 X30.6254 Y-58.4141 N9250 Z-28.017 N9260 G0 Z10.5 N9270 X-30.6252 N9280 Z-28.017
N9290 G1 Z-31.017 F200. N9300 X-40.5671 Y-50.4141
N9310 G2 X-50.4141 Y-40.567 I40.5672 J50.414 F250. N9320 G1 X-58.4141 Y-30.625 N9330 Z-28.017 N9340 G0 Z10.5 N9350 Y30.6248 N9360 Z-28.017
N9370 G1 Z-31.017 F200. N9380 X-50.4141 Y40.5668
N9390 G2 X-40.5668 Y50.4141 I50.4142 J-40.5669 F250. N9400 G1 X-30.6248 Y58.4141 N9410 Z-28.017 N9420 G0 Z10.5 N9430 X30.625 N9440 Z-28.017
N9450 G1 Z-31.017 F200. N9460 X40.5669 Y50.4141
N9470 G2 X50.4141 Y40.567 I-40.5668 J-50.4142 F250. N9480 G1 X40.4418 Y32.5425 N9490 G2 I-40.4417 J-32.5426 N9500 G1 X58.4141 Y47.0044 N9510 Z-28.017 N9520 G0 Z10.5 N9530 M05 M30
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附录2
OABDC %1234
N0010 G40 G17 G90
N0020 G00 X37.377 Y14.503 S3000 M03 N0030 Z10.5 N0040 Z3.101
N0050 G01 X36.966 Y15.624 Z2.781 F300. N0060 X36.186 Y16.535 Z2.461 N0070 X35.153 Y17.142 Z2.141 N0080 X33.978 Y17.379 Z1.821 N0090 X32.79 Y17.221 Z1.502 N0100 X31.718 Y16.685 Z1.182 N0110 X30.879 Y15.829 Z.862 N0120 X30.365 Y14.746 Z.542 N0130 X30.231 Y13.555 Z.222 N0140 X30.521 Y12.396 Z-.098
N0150 G02 X30.677 Y12.004 I-30.521 J-12.396 N0160 X26.059 Y9.311 I-4.618 J2.613 N0170 X23.934 Y9.755 I0.0 J5.306
N0180 G03 X16.578 Y19.828 I-23.934 J-9.755 N0190 G02 X16.57 Y20.135 I5.396 J.307 N0200 X20.931 Y25.438 I5.404 J0.0
N0210 X30.521 Y12.396 I-20.931 J-25.438 N0220 G01 X34.227 Y13.901 N0230 Z2.902 N0240 Z10.5
N0250 G00 X29.902 Y-21.693 N0260 Z2.902 N0270 G01 Z-.098
N0280 X26.664 Y-19.344
N0290 G02 X20.931 Y-25.438 I-26.664 J19.344 N0300 X16.57 Y-20.143 I1.034 J5.295 N0310 X16.579 Y-19.828 I5.395 J0.0
N0320 G03 X23.942 Y-9.737 I-16.579 J19.828 N0330 G02 X26.035 Y-9.31 I2.093 J-4.92 N0340 X30.677 Y-12.004 I0.0 J-5.347 N0350 X26.664 Y-19.344 I-30.677 J12.004 N0360 G01 X29.902 Y-21.693 N0370 Z2.902 N0380 Z10.5
N0390 G00 X-9.469 Y-19.687
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N0400 Z2.902 N0410 G01 Z-.098
N5120 X-1.466 Y-1.702 Z-1.13 N5130 X-.737 Y-2.654 Z-1.45 N5140 X.262 Y-3.316 Z-1.77 N5150 X1.422 Y-3.616 Z-2.089 N5160 X2.617 Y-3.523 Z-2.409 N5170 X3.716 Y-3.045 Z-2.729 N5180 X4.6 Y-2.236 Z-3.049 N5190 X5.172 Y-1.182 Z-3.369 N5200 X5.34 Y0.0 Z-3.689
N5210 G03 X0.0 Y5.34 I-5.34 J0.0 N5220 X-5.34 Y0.0 I0.0 J-5.34 N5230 X0.0 Y-5.34 I5.34 J0.0 N5240 X5.34 Y0.0 I0.0 J5.34 N5250 G01 X1.34 N5260 Z-.689 N5270 Z10.5
N5280 G00 X-2.661 Y1.778 N5290 Z-.689
N5300 G01 X-3.155 Y.692 Z-1.009 N5310 X-3.191 Y-.505 Z-1.329 N5320 X-2.787 Y-1.634 Z-1.649 N5330 X-2. Y-2.537 Z-1.969 N5340 X-.938 Y-3.091 Z-2.289 N5350 X.254 Y-3.22 Z-2.609 N5360 X1.41 Y-2.906 Z-2.929 N5370 X2.372 Y-2.193 Z-3.249 N5380 X3.008 Y-1.177 Z-3.569 N5390 X3.201 Y0.0 Z-3.889
N5400 G03 X0.0 Y3.201 I-3.201 J0.0 N5410 X-3.201 Y0.0 I0.0 J-3.201 N5420 X0.0 Y-3.201 I3.201 J0.0 N5430 X3.201 Y0.0 I0.0 J3.201 N5440 G01 X-.799 N5450 Z-.889 N5460 Z10.5 N5470 M05 N5480 M30
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附录3
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