本文主要是利用 UG软件设计制造出一款别具特色的光电鼠标，规格为 120*60*31.5 。在设计方面上，利用 UG 系统对鼠标各部分进行设计，然后将其装配成鼠标，如下图 1-1；在数控方面上，利用 UG 系统对对鼠标主体造型进行加工工艺的分析，最后再进行数控加工自动编程及显示加工刀路。

1、鼠标的 UG三维造型设计

根据分析鼠标的用途、特性、设计参数及要求来确定产品的工艺条件，然后根据下图图2-1所示的鼠标造型设计流程图，从整体上掌握该产品的设计思路与过程，培养良好的设计思路，从而在设计产品过程中做到游刃有余。

1.1 鼠标主体造型设计

打开 UG 软件，新建一个文件，起名为“ mouse model”, 然后进入三维建模界面。在工具条中单击【草图】，画出线段 P2＝30, （-13 ，85），（-120 ，6）如下图图 2-1 所示。

单击【样条】，作出样条曲线，如下图图 2-2 所示

点击【拉伸】，得到如图 2-4 的片体

单击【草图】，弹出【基准平面】，在【偏置】输入框输入“ -5 ”，然后绘制如图 2-4所示的草图轮廓。

单击【拉伸】，并且选中图 2-4 草图，弹出的对话框中，在【结束】输入框中输入“25”，并单击【更多选项】按钮，然后在【体类型】栏中选择【片体】选项，最后单击确定按钮创建片体，结果如图 2-5 所示。

在草图界面画一段 R＝500 的圆弧，然后单击【投影曲线】对话框。将这段圆弧选上，单击【面 / 平面】，将这段圆弧投影到片体上。如图 2-6 所示。

在三维空间里画出如下图 2-7 的曲线，并利用【镜像】按钮将这段曲线复印到另一边片体上。单击【修剪的片体】按钮，根据要求和操作方法，将图 2-8 修剪成如下图 2-8 所示

在【草图】，弹出【基准平面】悬浮工具条，然后依次单击【 YC-ZC】和【确定】进入二维草图界面，绘制如图 2-9 所示的草图轮廓。

单击【通过曲线网格】按钮，创建鼠标上曲面。如图 2-10 所示。

单击【边倒圆】按钮，在弹出的对话框中输入设置半径为 5，然后选择鼠标底边对其倒角。同样的方法，在对话框输入设置半径为 2，选择鼠标上边对其倒角，结果如图 2-11 所示。

上图就是要实行数控加工的鼠标主体实体造型。现在将它另外保存为“ mouse model”的文件，用于接下来的数控加工。1.2 下盖造型设计

打开“ mouse model ”将鼠标主体调出，然后另存为“ mouse xiagai ”文件名，鼠标下盖是从主体造型拆分出来的，因此单击【分割体】按钮，将图 2-11 分割成两部分，将上部分隐藏，留下下半部分如图 2-12 。

单击【抽壳】按钮，在弹出的对话框中的厚度输入框输入“ 2”，然后选择上表面，并单击确定按钮创建抽壳特征，结果如图 2-13 所示。

单击【草图】按钮，画出直径为 5.8 的圆形，然后退出草图界面，如图 2-14 ，单击【拉伸】与底端布尔求和，而且在拉伸的圆柱上增加两个高为 1.5, 直径为 2 的小圆柱，并且进行布尔求，结果如图 2-15.

其次，再次点击【草图】 / 【基准平面】 / 【偏置】，在偏置的输入框输入 4.5, 绘制下图 2-16和图 2-17, 再点击【拉伸】按钮对这两个草图分别拉伸到 4.5, 结果如图 2-18 所示。

单击【草图】按钮 , 绘制出图 2-19 的四个圆形和一个椭圆，椭圆的长半轴为 6, 短半轴为 3,而四个圆形的直径为 5, 点击【拉伸】按钮椭圆向上拉伸 1, 而四个圆形向下拉伸 0.5, 并点击【倒圆角】为 0.3 。结果如图 2-20 所示。

最后点击【草图】绘制类似钥匙孔草图，如图 2-21 ，并单击【拉伸】按钮，输入拔模角为250，结果如下图 2-22 所示。

选中图 2-22 上边的边界，根据【拉伸】 / 【偏置】 , 得了图 2-23, 该实体就是下盖 , 然后保存文件。

1.3 上盖造型设计

隐藏下盖 , 显示主体上部分 , 如图 2-24, 单击【偏置曲面】按钮，输入偏置距离为“1”，然后选择片体，创建曲面如下图 2-25 。

隐藏下面曲面，然后单击【草图】按钮，绘制如图 2-26 所示的样条曲面。

根据【拉伸】 / 【修剪的片体】 , 对上图样条进行操作 , 得到如图 2-27 。

单击【修剪体】将图 2-27 分成两部分，将前半部分移到图层 4，留下图 2-28 ，如图所示。

单击【抽壳】，厚度为 2, 再单击【草图】按钮，以默认平面作为草绘平面，绘制如图2-29所示的草图轮廓。

然后利用【拉伸】沿草图贯穿实体，结果如图 2-31 所示

根据【草图】 / 【拉伸】绘制草图图 2-31 ，拉伸结果如图 2-32 。

选择上盖开口边的线段，点击【拉伸】 , 并进行布尔求和，然后用图 2-32 所建立起来的实体上表面作为一个基准，然后剪切所突出的部分，最后得到的实体如图 2-33 。

利用【草图】绘制出以下的图形 2-34 ，并拉伸草图贯穿实体，得到 2-35, 点击【倒边角】按钮将四个角进行半径为 4 的倒角，得到的图 2-36, 这样就得到了鼠标的上盖部分 , 另保存为“mouse shanggai ”。

1.4 按键造型

设计隐藏当前图层 , 将隐藏的前半部分显示出来，如图 2-37 。将实体进行【抽壳】，设置厚度为1.5, 如下图 2-40 所示。

单击【草图】，绘制圆弧如图 2-39 和草图 2-40 。

利用【沿导引线扫描】按钮，选中半圆形作为扫描截面，圆弧作为导线，扫描截面沿着导线扫描，同时进行布尔运算，结果如图 2-41 所示。

然后在绝对坐标中以（ 0，93，0）作为中心点，作一个长半轴为 4.5 和短半轴为 10 的椭圆，并在建模界面将其拉伸，贯穿实体从而实现上图 2-42 。

根据【拉伸】 / 【剪裁体】 , 得到实体图 2-43, 再利用绘制出图 2-44 。

根据【拉伸】 / 【草图】 , 对图 2-44 进行操作 , 得到图 2-45

将按键的前半部分显示出来 , 单击【草图】 , 绘制图 2-46, 然后点击【拉伸】 , 并进行布尔求差运算，就得到鼠标的按键如图 2-47 。另存为“ mouse anjian ”。

1.5 附件造型设计

附件介绍，鼠标的附近包括滚轮与导线，因为这两样都比较容易画出，故在这里不仔细介绍了，如图 2-48 。

注释：a. 创建一个直径为 24, 高为 8 的圆柱体

b. 对该圆柱体进行半径为 4 的倒角

c. 在圆柱体一边创建直径为 4, 高为 8 的圆柱体，并实行布尔加运算

d. 在圆柱体另一边创建直径为 6, 高为 9 的圆柱体，并实行布尔加运算

新建一个图层，单击【草图】，在绝对坐标系中绘制草图 2-49

利用【管道】按钮，然后在【直径】和【内直径】分别输入“ 3”和“ 1.8 ”，在【输出类型】栏中选择【单段】，结果如图 4-50 。

1.6 装配爆炸图

进入标准界面，并在【应用程序】工具条中单击【装配】按钮，调出【装配】工具条。单击【创建新的组件】按钮，弹出对话框，选择鼠标上盖，然后单击确定，弹出【选择部件名】对话框。在【文件名】输入框中输入“ Shanggai ” , 然后单击“ OK”按钮，这样就把一个部件纳入了装配当的一部分。依次操作其它各部分。

在【装配】工具条中单击【爆炸视图】按钮，弹出工具条，选择一个对象，如鼠标上盖，再单击【移动对象】选项，沿 Z 方向 20, 其余的都可以用这个方法移动。

当完成所有的移动后，鼠标的装配爆炸图就完成了。如图 4-51 所示，之后保存为” Zhuangpeitu ”。

2、鼠标实体模型的加工方案的制定

从创建的过程来看，鼠标实体模型的顶面是个自由曲面，只能通过 UG CAM 提供的曲面铣削方法来编制其数控加工程序，并且想要加工一个光滑的曲面，必须通过粗加工、半精加工和精加工等多个工序来实现，由于鼠标主体上下两面的边界都有倒角，故加工时会产生干涉，因此将以理想化来处理本次数控编程，忽略鼠标底部倒角的加工。

2.1 加工工艺方案的制定

2.1.1 加工工艺的分析

鼠标主体模型的数控加工工艺分析包括加工设备选用、工序划分、加工刀具的选用、加工方法的选用、结合 UC CAM功能选用加工子类型和相应操作中的工艺参数设置等等内容.

根据“先粗后精、先主后次”等工序划分原则，确定好工件的装夹方案后，关键的一步是针对加工型面的特点，选用合理的加工子类型，主要考虑以下几个方面。

1）从毛坯到成品，显然切削余量很大，可以采用 UG CAM提供的“型腔铣”来去除大部分余量，如果是工件钢材料，最好将粗加工再分成两次，尽量保证后面工序的加工余量均匀。本次设计所用的材料是铝材，结合机床的刚性情况，合理选用好开粗刀具和每层切削尝试。一般情况下，采用平底立铣刀开粗后，再选用圆角铣刀来进行二次粗铣，保证后面余量均匀。

2）由于顶面是自由曲面，一般选用小直径球头刀具来精加工，当然转速必须高，进给速度必须大，否则加工效率会大受影响。为了提高曲面加工质量，除了设置较小的宽度或较小的波峰高度值进行控制外，还必须保证精加工之前加工余量的均匀性，所以精加工顶面之前安排一道半精加工曲面工序。在刀路分布形式的选择上，根据本鼠标的型面特点，可以选用平等切削方法，加工后的表面形貌较为不足为整齐，切削角可设置为 450，使机床工作台运动相对平稳，减少切削振动。

3）四周轮廓面是直壁面，采用“等高轮廓铣”进行精加工来保证表面质量。

4）显然，利用带有刀库的立式加工中心（三轴联动）来加工鼠标实体模型较为适宜。

5）切削用量选用时除了参考上面的加工类型、加工要求以外，还要考虑所用设备的刚性和选用刀具自身的切削性能。一般加工材料可以采用高转速、高时给速度来提高加工效率和工件表面质量。

6）加工方法的选用问题，主要根据加工工件的材料来确定，根据设计，确定在 UG CAM中的加工方法设置，粗加工余量为每层 2, 半精加工余量为每层 0.8, 精加工余量为每层 0.2 。当然还需要其他的工艺措施来保证加工精度，比如冷却液加注充分、刀具切削角度刃磨合理等等。因为这里主要是为了加工，所以就不多论述。

2.1.2 制定数控编程工序卡

在上述加工工艺分析的基础上，结合 UG CAM现有的加工子类型和设备性能等因素，填写如表 3-1 所示的数控编程工序卡，也作为自动编程的指导和工艺参数设置的依据。

2.2 毛坯模型的构建由一开始的研究内容知道 , 这款光电鼠标的规格是 120*60*31.5 ，所以毛坯的建立必须全部覆盖鼠标，点击【草图】作如图 3-1 ，然后再拉伸到 40，如图 3-2。

建立鼠标主体的装夹部分，根据【草图】／【拉伸】，绘制并拉伸出如图 3-3 ，这三个圆柱其实就是双头螺钉，再加上一块平面板，规格为 60*34.5*10 ，作为垫板，这个垫板是平底的，而且不会超出鼠标底面，如图 3-4 ，而这个设置的作用是为了保护刀具不碰到机床。

因此鼠标主体部分的毛坯就建立起来，如图 3-5 。

3. 鼠标主体模型的自动编程

3.1 创建鼠标主体模型的加工节点

（1）创建程序节点选择【加工】命令，进入 UG CAM环境，点击【创建程序】按钮，选择默认 “类型”列表中的“ mill-contour ”, 此时就创建了鼠标主体模型加工的程序节点。

（2）创建刀具节点按照表 3-1 所示的鼠标主体模型数控加工工序卡的要求，分别去创建粗铣立铣刀、半精加工曲面的球头立铣刀等四把刀的节点。

（3）创建加工几何

1）创建加工坐标系

选择【操作导航器】 / 【几何视图】 , 双击“ MCS-MILL”, 单击“ MCS”选项下的【原点】 , 进入【点构造器】 , 将坐标移至到毛坯顶面的中心处。如图 4-2 所示。

2）指定工件几何体和毛坯几何体

2）设置型腔铣操作的工艺参数。

由于接下来几部分都和型腔铣操作类似，故在此不多叙述。在生成刀轨时简单讲一下。

3.3 刀轨形成图

（1）型腔铣粗加工刀轨图

下图是型腔铣粗加工的切削运动，如图 4-7 。

（2）半精加工曲面铣刀轨图

由于之前的参数设置与型腔中类似，故不在这里多阐述了，数据在表 3-1 中呈现，现只画出刀轨图图 4-8 ，如图所示，自动生成的 NC代码在附录二：

（3）精加工四周轮廓面刀轨图

因为鼠标四周都是直壁面，所以应该要采用等高轮廓铣，如图 4-9 所示，自动生成的NC代码在附录三。

（4）精加工曲面铣刀轨图

鼠标最难加工的曲面是顶面，因此采用精球刀 D6 来加工，才能加工一个比较光滑的曲面，如图 4-10 ，自动生成的 NC代码在附录四

附录一：鼠标主体模型型腔铣粗加工 NC代码

%

N0010 G01 G90 X1.6947 Y0.0 U0.0 V0.0

N0020 X1.3797

N0030 Y-2.5537

N0040 X1.3798 Y-2.5554

N0050 G02 X1.3797 Y-2.556 I.0097 J.0001

N0060 X1.3765 Y-2.5601 I.0045 J-.0002

N0070 X1.3723 Y-2.5608 I.0057 J-.0203

N0080 G01 X-1.3758

N0090 X-1.3759

,,,,,,,,

,,,,,,,,

N1590 X-1.4043 Y-1.947 I-.2541 J-.4733

N1600 X-1.4107 Y-1.9076 I-.9615 J-.176

N1610 G03 X-1.5592 Y-1.7002 I.2729 J.0385

N1620 Z10. M09

N1630 M02

%

附录二：鼠标主体模型曲面铣半精加工 NC代码

%

N0010 G01 G90 X1.6947 Y0.0 U0.0 V0.0

N0020 X1.3797

N0030 Y-2.5537

N0040 X1.3798 Y-2.5554

N0050 G02 X1.3797 Y-2.556 I.0097 J.0001

N0060 X1.3765 Y-2.5601 I.0045 J-.0002

N0070 X1.3723 Y-2.5608 I.0057 J-.0203

N0080 G01 X-1.3758

N0090 X-1.3759

,,,,,,,,

,,,,,,,,

N1590 X-1.4043 Y-1.947 I-.2541 J-.4733

N1600 X-1.4107 Y-1.9076 I-.9615 J-.176

N1610 G03 X-1.5592 Y-1.7002 I.2729 J.0385

N8850 Z10. M09

N8860 M02

%

附录三：鼠标主体模型型陡峭区域等高轮廓精加工 NC代码

%

N0010 G01 G90 X1.6947 Y0.0 U0.0 V0.0

N0020 X1.3797

N0030 Y-2.5537

N0040 X1.3798 Y-2.5554

N0050 G02 X1.3797 Y-2.556 I.0097 J.0001

N0060 X1.3765 Y-2.5601 I.0045 J-.0002

N0070 X1.3723 Y-2.5608 I.0057 J-.0203

N0080 G01 X-1.3758

N0090 X-1.3759

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N1590 X-1.4043 Y-1.947 I-.2541 J-.4733

N1600 X-1.4107 Y-1.9076 I-.9615 J-.176

N1610 G03 X-1.5592 Y-1.7002 I.2729 J.0385

N8880 Z10. M09

N8890 M02

%

附录四：鼠标主体模型曲面铣精加工 NC代码

%

N0010 G01 G90 X1.6947 Y0.0 U0.0 V0.0

N0020 X1.3797

N0030 Y-2.5537

N0040 X1.3798 Y-2.5554

N0050 G02 X1.3797 Y-2.556 I.0097 J.0001

N0060 X1.3765 Y-2.5601 I.0045 J-.0002

N0070 X1.3723 Y-2.5608 I.0057 J-.0203

N0080 G01 X-1.3758

N0090 X-1.3759

,,,,,,,,

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N1590 X-1.4043 Y-1.947 I-.2541 J-.4733

N1600 X-1.4107 Y-1.9076 I-.9615 J-.176

N1610 G03 X-1.5592 Y-1.7002 I.2729 J.0385

N7500 Z10. M09

N7510 M02

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