安全头盔的模型设计与工艺分析
安全头盔的模型设计与工艺分析[20200123191238]
【摘要】
本次毕业设计设计的安全头盔主要从产品的使用性能和要求出发，从几个方面进行设计，重点阐述了头盔的UG建模、数控工艺分析、头盔主体的CAM等几个方面。本次设计主要任务是掌握利用UG NX进行制造设计的全过程，熟练UG运用技巧。随着UG NX的推广使用，UG NX已成为当今电子及机械两大行业的设计主力，用UG NX进行制造设计可以大大提高工作效率。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】安全头盔；UGNX；三维制造设计
引言 1
一、选择相应的机床 2
（一）加工中心的加工对象 2
（二）加工中心的分类 2
（三）加工中心的结构组成 2
（四）加工中心的结构特点 3
二、利用UG软件进行三维制造设计 3
（一）安全头盔最终效果图 3
（二）建模思路 4
（三）建模过程 4
三、模型的加工工艺分析 9
（一）加工工艺的分析 9
（二）数控编程与CAM三维制造 12
四、重难点分析 20
参考文献 22
谢辞 23
引言
随着科学技术的飞速发展，社会对产品多样化的要求日益强烈，产品更新越来越快。特别是像塑料制品等轻工消费品生产高速增长，复杂形状的模具越来越多，精度要求也越来越高。数控加工特别是高速切削技术为缩短模具制造周期，提高模具表面质量，最大限度地适应市场竞争的需要提供有力保障，同时以UG 等CAD/CAM 软件也是数字制造时代，实现对模具设计和制造进而快速产出达到用户要求性能的产品的必备工具。UG、CAD/CAM在设计过程中的应用。
UG CAD/CAM(简称UG) 软件是当今应用最为广泛的大型CAD/CAE/CAM 集成化软件之一，计算机辅助设计、计算机辅助制造作为主要的功能模块，广泛应用于航空、航天、汽车、造船、通用机械和模具等产品加工制造领域。CAD/CAM 系统提供了一个基于过程的产品设计环境，使产品开发从设计到加工真正实现了数据的无缝集成，从而优化了企业的产品设计与制造。塑料模具的制造包括塑料产品的造型设计、模具的结构设计及分析、模具的数控加工，因此直接利用UGCAD 建立产品的三维模型，根据产品三维模型进行模具结构设计及优化设计，再根据模具结构设计三维模型利用UGCAM 进行加工编程及编制工艺计划。整个过程都以3D 数据为基础，统一的数据库和文件传输格式，实现信息集成和数据共享，不仅能快速提高设计效率，而且能保证质量，降低成本。
本次设计主要任务就是熟练掌握用UG NX进行机械创新设计的全过程，主要从对简安全头盔的工艺分析、零件产品的UG建模、数控工艺分析、头盔主体的CAM等几个方面来阐述。
一、选择相应的机床
（一）加工中心的加工对象
加工中心机床又称多工序自动换刀数控机床。它主要是指具有自动改变工件加工位置功能的数控机床，能对需要做镗孔、铰孔、攻螺纹、铣削等作业进行多工序的自动加工。它将零件加工的各分散工序集中在一起，在一次装夹后进行多工序的连续加工。大多数加工中心机床以非回转体零件为加工对象，加工中心加工的加工对象主要有五类：
（1）箱体类零件；
（2）具有复杂曲面的零件；
（3）外形不规则的异形件；
（4）模具；
（5）多孔的盘、套、板类零件。
（二）加工中心的分类
（1）按主轴在空间所处的状态分：:立式加工中心和卧式加工中心，加工中心的主轴在空间处于垂直状态的称为立式加工中心，主轴在空间处于水平状态的称为卧式加工中心。
（2）按工作台的数量和功能分：有单工作台加工中心、双工作台加工中心，和多工作台加工中心。
（3）按加工精度分：有普通加工中心和高精度加工中心。普通加工中心，分辨率为1μm，最大进给速度15～25m／min，定位精度l0μm左右。高精度加工中心、分辨率为0.1μm，最大进给速度为15～100m／min，定位精度为2μm左右。介于2～l0μm之间的，以±5μm较多，可称精密级。
（三）加工中心的结构组成
加工中心自问世至今已有30多年，世界各国出现了各种类型的加工中心，虽然外形结构各界，但从总体来看主要由以下几大部分组成。
（1） 基础部件。它是加工中心的基础结构，由床身、立柱和工作台等组成，它们主要承受加工中心的静载荷以及在加工时产生的切削负载，因此必须要有足够的刚度。这些大件可以是铸铁件也可以是焊接而成的钢结构件，它们是加工中心中体积和重量最大的部件。
（2）主轴部件。由主轴箱、主轴电动机、主轴和主轴轴承等零件组成。主轴的启、停和变速等动作均由数控系统控制，并且通过装在主轴上的刀具参与切削运动，是切削加工的功率输出部件。
（3）数控系统。加工小心的数控部分是由CNC装置，可编程控制器、伺服驱动装置以及操作面板等组成。它是执行顺序控制动作和完成加工过程的控制中心。
（4）自动换刀系统。由刀库、机械手等部件组成。当需要换刀时，数控系统发出指令，由机械手(或通过其他方式)将刀具从刀库内取出装入主轴孔中。
（5）辅助装置。包括涡滑、冷却、排屑、防护、液压、气动和检测系统等部分。这些装置虽然不直接参与切削运动，但对加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起着保障作用，因此也是加工中心中不对缺少的部分。
（四）加工中心的结构特点
（1）机床的刚度高、抗振性好。
（2） 机床的传动系统结构简单，传递精度高，速度快。
（3）主轴系统结构简单，无齿轮箱变速系统(特殊的也只保留1～2级齿轮传动)。
（4）加工中心的导轨都采用了耐磨损材料和新结构，能长期的保持导轨的精度，在高速重切削下，保证运动部件不振动，低速进给时不爬行及运动中的高灵敏度。导轨采用钢导轨、淬火硬度≥HRC ，与导轨配合面用聚四氟乙烯贴层。这样处理的优点：a．摩擦系数小；b．耐磨性好；c.减振消声；d．工艺性好。所以加工中心的精度寿命比一般的机床高；
（5）设置有刀库和换刀机构。这是加工中心与数控铣床和数控镗床的主要区别，使加工中心的功能和自动化加工的能力更强了
（6） 控制系统功能较全。它不但可对刀具的自动加工进行控制，还可对刀库进行控制和管理，实现刀具自动交换。
二、利用UG软件进行三维制造设计
（一）安全头盔最终效果图
头盔是有安全隐患场所的必需品，随着时代的发展各式各样的头盔现在市场上。如图所示，我所设计的是一款简易的安全头盔，其安全性和实用性得到许多人的青睐。
图2-1 安全头盔的最终效果图
（二）建模思路
用回转命令将草图回转称为一个半球体，用来制作头盔的主体，再制作帽檐，结果如图2-2所示。
→
图2-2 建模思路
（三）建模过程
启动NX6，新建文档，设置单位为毫米，输入文件名mensuo，单击确定按钮后进入绘图环境，选择【应用】→【建模】命令，启动建模模板。
【摘要】
本次毕业设计设计的安全头盔主要从产品的使用性能和要求出发，从几个方面进行设计，重点阐述了头盔的UG建模、数控工艺分析、头盔主体的CAM等几个方面。本次设计主要任务是掌握利用UG NX进行制造设计的全过程，熟练UG运用技巧。随着UG NX的推广使用，UG NX已成为当今电子及机械两大行业的设计主力，用UG NX进行制造设计可以大大提高工作效率。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】安全头盔；UGNX；三维制造设计
引言 1
一、选择相应的机床 2
（一）加工中心的加工对象 2
（二）加工中心的分类 2
（三）加工中心的结构组成 2
（四）加工中心的结构特点 3
二、利用UG软件进行三维制造设计 3
（一）安全头盔最终效果图 3
（二）建模思路 4
（三）建模过程 4
三、模型的加工工艺分析 9
（一）加工工艺的分析 9
（二）数控编程与CAM三维制造 12
四、重难点分析 20
参考文献 22
谢辞 23
引言
随着科学技术的飞速发展，社会对产品多样化的要求日益强烈，产品更新越来越快。特别是像塑料制品等轻工消费品生产高速增长，复杂形状的模具越来越多，精度要求也越来越高。数控加工特别是高速切削技术为缩短模具制造周期，提高模具表面质量，最大限度地适应市场竞争的需要提供有力保障，同时以UG 等CAD/CAM 软件也是数字制造时代，实现对模具设计和制造进而快速产出达到用户要求性能的产品的必备工具。UG、CAD/CAM在设计过程中的应用。
UG CAD/CAM(简称UG) 软件是当今应用最为广泛的大型CAD/CAE/CAM 集成化软件之一，计算机辅助设计、计算机辅助制造作为主要的功能模块，广泛应用于航空、航天、汽车、造船、通用机械和模具等产品加工制造领域。CAD/CAM 系统提供了一个基于过程的产品设计环境，使产品开发从设计到加工真正实现了数据的无缝集成，从而优化了企业的产品设计与制造。塑料模具的制造包括塑料产品的造型设计、模具的结构设计及分析、模具的数控加工，因此直接利用UGCAD 建立产品的三维模型，根据产品三维模型进行模具结构设计及优化设计，再根据模具结构设计三维模型利用UGCAM 进行加工编程及编制工艺计划。整个过程都以3D 数据为基础，统一的数据库和文件传输格式，实现信息集成和数据共享，不仅能快速提高设计效率，而且能保证质量，降低成本。
本次设计主要任务就是熟练掌握用UG NX进行机械创新设计的全过程，主要从对简安全头盔的工艺分析、零件产品的UG建模、数控工艺分析、头盔主体的CAM等几个方面来阐述。
一、选择相应的机床
（一）加工中心的加工对象
加工中心机床又称多工序自动换刀数控机床。它主要是指具有自动改变工件加工位置功能的数控机床，能对需要做镗孔、铰孔、攻螺纹、铣削等作业进行多工序的自动加工。它将零件加工的各分散工序集中在一起，在一次装夹后进行多工序的连续加工。大多数加工中心机床以非回转体零件为加工对象，加工中心加工的加工对象主要有五类：
（1）箱体类零件；
（2）具有复杂曲面的零件；
（3）外形不规则的异形件；
（4）模具；
（5）多孔的盘、套、板类零件。
（二）加工中心的分类
（1）按主轴在空间所处的状态分：:立式加工中心和卧式加工中心，加工中心的主轴在空间处于垂直状态的称为立式加工中心，主轴在空间处于水平状态的称为卧式加工中心。
（2）按工作台的数量和功能分：有单工作台加工中心、双工作台加工中心，和多工作台加工中心。
（3）按加工精度分：有普通加工中心和高精度加工中心。普通加工中心，分辨率为1μm，最大进给速度15～25m／min，定位精度l0μm左右。高精度加工中心、分辨率为0.1μm，最大进给速度为15～100m／min，定位精度为2μm左右。介于2～l0μm之间的，以±5μm较多，可称精密级。
（三）加工中心的结构组成
加工中心自问世至今已有30多年，世界各国出现了各种类型的加工中心，虽然外形结构各界，但从总体来看主要由以下几大部分组成。
（1） 基础部件。它是加工中心的基础结构，由床身、立柱和工作台等组成，它们主要承受加工中心的静载荷以及在加工时产生的切削负载，因此必须要有足够的刚度。这些大件可以是铸铁件也可以是焊接而成的钢结构件，它们是加工中心中体积和重量最大的部件。
（2）主轴部件。由主轴箱、主轴电动机、主轴和主轴轴承等零件组成。主轴的启、停和变速等动作均由数控系统控制，并且通过装在主轴上的刀具参与切削运动，是切削加工的功率输出部件。
（3）数控系统。加工小心的数控部分是由CNC装置，可编程控制器、伺服驱动装置以及操作面板等组成。它是执行顺序控制动作和完成加工过程的控制中心。
（4）自动换刀系统。由刀库、机械手等部件组成。当需要换刀时，数控系统发出指令，由机械手(或通过其他方式)将刀具从刀库内取出装入主轴孔中。
（5）辅助装置。包括涡滑、冷却、排屑、防护、液压、气动和检测系统等部分。这些装置虽然不直接参与切削运动，但对加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起着保障作用，因此也是加工中心中不对缺少的部分。
（四）加工中心的结构特点
（1）机床的刚度高、抗振性好。
（2） 机床的传动系统结构简单，传递精度高，速度快。
（3）主轴系统结构简单，无齿轮箱变速系统(特殊的也只保留1～2级齿轮传动)。
（4）加工中心的导轨都采用了耐磨损材料和新结构，能长期的保持导轨的精度，在高速重切削下，保证运动部件不振动，低速进给时不爬行及运动中的高灵敏度。导轨采用钢导轨、淬火硬度≥HRC ，与导轨配合面用聚四氟乙烯贴层。这样处理的优点：a．摩擦系数小；b．耐磨性好；c.减振消声；d．工艺性好。所以加工中心的精度寿命比一般的机床高；
（5）设置有刀库和换刀机构。这是加工中心与数控铣床和数控镗床的主要区别，使加工中心的功能和自动化加工的能力更强了
（6） 控制系统功能较全。它不但可对刀具的自动加工进行控制，还可对刀库进行控制和管理，实现刀具自动交换。
二、利用UG软件进行三维制造设计
（一）安全头盔最终效果图
头盔是有安全隐患场所的必需品，随着时代的发展各式各样的头盔现在市场上。如图所示，我所设计的是一款简易的安全头盔，其安全性和实用性得到许多人的青睐。
图2-1 安全头盔的最终效果图
（二）建模思路
用回转命令将草图回转称为一个半球体，用来制作头盔的主体，再制作帽檐，结果如图2-2所示。
→
图2-2 建模思路
（三）建模过程
启动NX6，新建文档，设置单位为毫米，输入文件名mensuo，单击确定按钮后进入绘图环境，选择【应用】→【建模】命令，启动建模模板。
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