基于UG的生肖豬圖章的設計及數控加工

宋強，張同宣

(南京信息職業技術學院，江蘇 南京 210046)

基于UG的生肖豬圖章的設計及數控加工

宋強，張同宣

(南京信息職業技術學院，江蘇 南京 210046)

摘要：隨著計算機技術與計算機圖形學的不斷發展，從電腦上衍生出來的各種生肖造型深受人們的喜愛，生肖豬就是一種較受歡迎的生肖模型。通過對比各種生肖豬的樣式，考慮其工藝性和美觀性，運用UG7.5軟件的建模方法及技巧設計出一款造型新穎的三維模型，并在其底部進行雕刻字體，整體做成圖章。運用UG7.5的CAM功能，生成合理的刀具軌跡，實現其數控仿真加工。

關鍵詞：生肖豬；設計；數控；仿真加工

Zodiac Pig Stamp Design and CNC Machining Based on UG

SONG Qiang， ZHANG Tongxuan

(Nanjing College of Information Technology, Nanjing 210046, China)

Abstract:With the continuous development of computer technology and computer graphics, zodiac modelling derived from the computer is deeply loved by people, zodiac pig is one of the most popular zodiac models. In this pattern, by comparing the various styles of zodiac pig, considering the manufacturability and aesthetics, UG7.5 software modeling method and skills are used to design a novel 3D model, and make a stamp at the bottom to engraving fonts. UG7.5 CAM function is used to generate reasonable tool path and realize its numerical control simulation processing.

Keywords:zodiac pig; design; numerical control; smulation processing

0引言

隨著現代機械工業的飛速發展，計算機輔助設計(CAD)和計算機輔助制造(CAM)已顯示出巨大的優勢。并廣泛應用于產品設計和機械制造中，使用CAD/CAM系統產生的NC程序代碼可以替代傳統的手工編程，獲得加工程序代碼的自動化程度及高準確率。運用CAD/CAM進行零件的設計和加工制造，可使企業提高設計質量，縮短生產周期，降低產品成本，從而取得良好的經濟效益。

UG NX 7.5是一種計算機輔助設計/計算機輔助制造軟件，它能夠根據零件加工圖樣創建二維或三維的模型，完成刀具路徑，生成合理的數控加工程序代碼，并可以用于實際工作過程[1]。以生肖豬為研究對象，運用UG NX 7.5軟件完成生肖豬圖章的數字化設計，增強其美觀性和實用性，并進行數控仿真加工[2-3]。

1生肖豬造型

1.1頭部設計

圖1　面部草圖

在UG NX 7.5的草圖環境，建立xy平面為構圖面[4]，運用直線、圓、橢圓等編輯功能，完成生肖豬的眼睛、鼻子、臉型的設計。在臉型中部建xz平面為構圖面，運用藝術樣條功能，選擇3階樣條完成臉部外形的設計，如圖1所示。進入建模環境，運用曲線功能中的曲線組完成臉型的三維設計，由于運用該功能只能實現片體，這樣與眼睛和鼻子不能進行實體操作，因此，必須將該片體修補為實體，采用注塑模向導功能和補片功能完成臉型的實體造型，這樣就可以將眼睛和鼻子的草圖經過拉伸與臉型的實體進行布爾差操作，形成了面部造型，如圖2所示。

圖2　面部三維模型

1.2耳朵設計

進入UG NX 7.5的草圖環境，建立xy平面為構圖面，運用樣條曲線編輯功能，完成生肖豬耳朵的外輪廓線的設計。在耳朵輪廓線頂部建立垂直于曲線的xz平面，運用樣條曲線功能完成耳朵輪廓頂線的設計，如圖3所示。進入建模模塊，運用曲線網格功能完成耳朵的外輪廓三維造型，通過鏡像功能完成另一只耳朵的設計；運用縫補、裁剪功能與面部連接為整體，如圖4所示。

圖3　耳朵草圖

圖4　耳朵三維造型

1.3肚子和腳設計

首先進入UG NX 7.5的草圖環境，建立yz平面為構圖面，運用直線、圓弧編輯功能，完成生肖豬肚子的草圖設計。建立xz平面，運用直線、圓弧編輯功能，完成生肖豬腳的草圖設計，如圖5所示。運用拉伸功能，完成肚子和腳的三維模型設計，如圖6所示。

圖5　肚子和腳草圖

圖6　肚子和腳三維模型圖章設計

1.4圖章設計

進入UG NX 7.5的草圖環境，以腳的中心，建立xy平面為構圖面，運用整圓編輯功能，完成生肖豬圖章底部的草圖設計。進入制圖模塊，運用注釋功能，在圖章面上寫入“豬”字體，完成圖章底部的造型，如圖7所示。

圖7　圖章設計

1.5背部設計

進入UG NX 7.5的建模模塊，運用偏置面和拉伸操作，將耳朵、面部展成實體。然后進入草圖模塊，運用樣條曲線功能，完成背部草圖設計。在建模模塊中，運用曲線網格功能，完成背部三維造型，如圖8所示。

圖8　背部三維模型

2生肖豬圖章數控仿真加工

2.1生肖豬正面加工

選擇工件端面的中心為加工原點，根據被加工外形，選擇d4直柄立銑刀首先進行粗銑。選擇銑削方式為CAVITY-MILL，切削模式為跟隨部件，每刀下刀深度為0.3mm，切削深度20.24mm，部件余量0.2mm。主軸轉速4000r/min，進給速度600mm/min。點擊生成粗加工刀具軌跡。然后選擇鼻子、肚子和腿部為切削區域，軟件參數中設置部件余量為0mm，其余設置可不變，點擊生成精加工刀具軌跡，如圖9所示。

圖9　正面刀具軌跡

2.2頭部加工

選擇工件端面的中心為加工原點，根據被加工外形，選擇d1球頭銑刀進行精銑。選擇銑削方式為CONTOUR-AREA，切削區域為頭部，驅動方法為區域銑削，切削模式為跟隨周邊，軟件設置切削參數為步距為8%刀具，并將部件余量參數設置為0mm，主軸轉速5000r/min，進給速度600mm/min，點擊生成刀具軌跡，如圖10所示。

圖10　面部刀具軌跡

2.3背部加工

選擇工件端面的中心為加工原點，根據被加工外形，選擇d4直柄立銑刀進行粗銑，d2球頭銑刀進行精銑。粗銑選擇CAVITY-MILL方式，精銑選擇CONTOUR_AREA方式，粗銑方式可參考正面加工參數，精銑時切削區域為背部，驅動方法為區域銑削，切削模式為跟隨周邊，軟件設置切削參數為步距5%刀具，并將部件余量參數設置為0mm，主軸轉速5000r/min，進給速度600mm/min，點擊生成刀具軌跡，如圖11所示。

圖11　背部刀具軌跡

2.4刻字加工

進入加工模塊，選擇PLANAR_TEXT功能，選擇d1.5直柄立銑刀，以豬字為切削對象，深度1mm，每刀進給0.2mm，主軸轉速8000r/min，進給率500r/min，點擊生成刀具軌跡，如圖12所示。

圖12　文字雕刻加工刀路

3結語

運用UG NX 7.5軟件的CAD功能對生肖豬圖章進行了個性化的三維造型設計。通過設置刀具參數，定義刀具相對于工作的運動方式，生成走刀軌跡，動態仿真顯示加工過程[4]。在生肖圖章的整個設計過程中，主要考慮立式三坐標銑床的可加工性，所以部分結構并不像一些市面上購買的生肖豬工藝品，因此有些缺憾。但從整個設計不難看出，UG NX 7.5軟件可以在很大程度上解決許多手工編程無法解決的復雜零件的編程難題，提高編程工作效率。

參考文獻:

[1] 梁時科. 基于UG的數控編程及加工自動化的探討[J]. 中國機械，2013，(2)：73.

[2] 韋林，常春，肖薦. UG典型曲面的數控加工分析[J]. 金屬加工，2013，(4)：75-77.

[3] 黃成，張文麗. UG NX 7.5數控編程基礎與典型范例 [M]. 北京：電子工業出版社，2011.

[4] 黃志榮. 復雜曲面的三維建模及數控加工[J]. 煤礦機械，2013，(4)：140-142.

收稿日期：2014-12-30

中圖分類號：TP273

文獻標志碼：B

文章編號：1671-5276(2015)04-0132-03

作者簡介：宋強(1981-)，男，河南項城人，講師，工程師，碩士，主要從事數控加工、計算機輔助制造等研究。