基于UG的生肖猪图章的设计及数控加工

宋强，张同宣

(南京信息职业技术学院，江苏 南京 210046)

基于UG的生肖猪图章的设计及数控加工

宋强，张同宣

(南京信息职业技术学院，江苏 南京 210046)

摘要：随着计算机技术与计算机图形学的不断发展，从电脑上衍生出来的各种生肖造型深受人们的喜爱，生肖猪就是一种较受欢迎的生肖模型。通过对比各种生肖猪的样式，考虑其工艺性和美观性，运用UG7.5软件的建模方法及技巧设计出一款造型新颖的三维模型，并在其底部进行雕刻字体，整体做成图章。运用UG7.5的CAM功能，生成合理的刀具轨迹，实现其数控仿真加工。

关键词：生肖猪；设计；数控；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

随着现代机械工业的飞速发展，计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)已显示出巨大的优势。并广泛应用于产品设计和机械制造中，使用CAD/CAM系统产生的NC程序代码可以替代传统的手工编程，获得加工程序代码的自动化程度及高准确率。运用CAD/CAM进行零件的设计和加工制造，可使企业提高设计质量，缩短生产周期，降低产品成本，从而取得良好的经济效益。

UG NX 7.5是一种计算机辅助设计/计算机辅助制造软件，它能够根据零件加工图样创建二维或三维的模型，完成刀具路径，生成合理的数控加工程序代码，并可以用于实际工作过程[1]。以生肖猪为研究对象，运用UG NX 7.5软件完成生肖猪图章的数字化设计，增强其美观性和实用性，并进行数控仿真加工[2-3]。

1生肖猪造型

1.1头部设计

图1　面部草图

在UG NX 7.5的草图环境，建立xy平面为构图面[4]，运用直线、圆、椭圆等编辑功能，完成生肖猪的眼睛、鼻子、脸型的设计。在脸型中部建xz平面为构图面，运用艺术样条功能，选择3阶样条完成脸部外形的设计，如图1所示。进入建模环境，运用曲线功能中的曲线组完成脸型的三维设计，由于运用该功能只能实现片体，这样与眼睛和鼻子不能进行实体操作，因此，必须将该片体修补为实体，采用注塑模向导功能和补片功能完成脸型的实体造型，这样就可以将眼睛和鼻子的草图经过拉伸与脸型的实体进行布尔差操作，形成了面部造型，如图2所示。

图2　面部三维模型

1.2耳朵设计

进入UG NX 7.5的草图环境，建立xy平面为构图面，运用样条曲线编辑功能，完成生肖猪耳朵的外轮廓线的设计。在耳朵轮廓线顶部建立垂直于曲线的xz平面，运用样条曲线功能完成耳朵轮廓顶线的设计，如图3所示。进入建模模块，运用曲线网格功能完成耳朵的外轮廓三维造型，通过镜像功能完成另一只耳朵的设计；运用缝补、裁剪功能与面部连接为整体，如图4所示。

图3　耳朵草图

图4　耳朵三维造型

1.3肚子和脚设计

首先进入UG NX 7.5的草图环境，建立yz平面为构图面，运用直线、圆弧编辑功能，完成生肖猪肚子的草图设计。建立xz平面，运用直线、圆弧编辑功能，完成生肖猪脚的草图设计，如图5所示。运用拉伸功能，完成肚子和脚的三维模型设计，如图6所示。

图5　肚子和脚草图

图6　肚子和脚三维模型图章设计

1.4图章设计

进入UG NX 7.5的草图环境，以脚的中心，建立xy平面为构图面，运用整圆编辑功能，完成生肖猪图章底部的草图设计。进入制图模块，运用注释功能，在图章面上写入“猪”字体，完成图章底部的造型，如图7所示。

图7　图章设计

1.5背部设计

进入UG NX 7.5的建模模块，运用偏置面和拉伸操作，将耳朵、面部展成实体。然后进入草图模块，运用样条曲线功能，完成背部草图设计。在建模模块中，运用曲线网格功能，完成背部三维造型，如图8所示。

图8　背部三维模型

2生肖猪图章数控仿真加工

2.1生肖猪正面加工

选择工件端面的中心为加工原点，根据被加工外形，选择d4直柄立铣刀首先进行粗铣。选择铣削方式为CAVITY-MILL，切削模式为跟随部件，每刀下刀深度为0.3mm，切削深度20.24mm，部件余量0.2mm。主轴转速4000r/min，进给速度600mm/min。点击生成粗加工刀具轨迹。然后选择鼻子、肚子和腿部为切削区域，软件参数中设置部件余量为0mm，其余设置可不变，点击生成精加工刀具轨迹，如图9所示。

图9　正面刀具轨迹

2.2头部加工

选择工件端面的中心为加工原点，根据被加工外形，选择d1球头铣刀进行精铣。选择铣削方式为CONTOUR-AREA，切削区域为头部，驱动方法为区域铣削，切削模式为跟随周边，软件设置切削参数为步距为8%刀具，并将部件余量参数设置为0mm，主轴转速5000r/min，进给速度600mm/min，点击生成刀具轨迹，如图10所示。

图10　面部刀具轨迹

2.3背部加工

选择工件端面的中心为加工原点，根据被加工外形，选择d4直柄立铣刀进行粗铣，d2球头铣刀进行精铣。粗铣选择CAVITY-MILL方式，精铣选择CONTOUR_AREA方式，粗铣方式可参考正面加工参数，精铣时切削区域为背部，驱动方法为区域铣削，切削模式为跟随周边，软件设置切削参数为步距5%刀具，并将部件余量参数设置为0mm，主轴转速5000r/min，进给速度600mm/min，点击生成刀具轨迹，如图11所示。

图11　背部刀具轨迹

2.4刻字加工

进入加工模块，选择PLANAR_TEXT功能，选择d1.5直柄立铣刀，以猪字为切削对象，深度1mm，每刀进给0.2mm，主轴转速8000r/min，进给率500r/min，点击生成刀具轨迹，如图12所示。

图12　文字雕刻加工刀路

3结语

运用UG NX 7.5软件的CAD功能对生肖猪图章进行了个性化的三维造型设计。通过设置刀具参数，定义刀具相对于工作的运动方式，生成走刀轨迹，动态仿真显示加工过程[4]。在生肖图章的整个设计过程中，主要考虑立式三坐标铣床的可加工性，所以部分结构并不像一些市面上购买的生肖猪工艺品，因此有些缺憾。但从整个设计不难看出，UG NX 7.5软件可以在很大程度上解决许多手工编程无法解决的复杂零件的编程难题，提高编程工作效率。

参考文献:

[1] 梁时科. 基于UG的数控编程及加工自动化的探讨[J]. 中国机械，2013，(2)：73.

[2] 韦林，常春，肖荐. UG典型曲面的数控加工分析[J]. 金属加工，2013，(4)：75-77.

[3] 黄成，张文丽. UG NX 7.5数控编程基础与典型范例 [M]. 北京：电子工业出版社，2011.

[4] 黄志荣. 复杂曲面的三维建模及数控加工[J]. 煤矿机械，2013，(4)：140-142.

收稿日期：2014-12-30

中图分类号：TP273

文献标志码：B

文章编号：1671-5276(2015)04-0132-03

作者简介：宋强(1981-)，男，河南项城人，讲师，工程师，硕士，主要从事数控加工、计算机辅助制造等研究。