CADCAM数控设计.docx
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CADCAM数控设计
综合训练报告书
题目广本车标零件的CAD/CAM与数控加工铣削
应用技术 系
机械设计制造及其自动化专业班号
学生姓名.
指导教师王高升袁平关耀奇郭建新
完成日期2011年12月22日
湖南工程学院应用技术学院
二○一一年十二月
湖南工程学院
CAD/CAM与数控加工综合训练任务书
题目:
广本车标零件的CAD/CAM与数控加工铣削
姓名石磊系别机械工程系专业机械设计制造及其自动化班级0885学号200813090511
指导老师王高升、袁平、关耀奇、郭建新教研室主任关耀奇
一、训练目的
本综合训练是机械设计制造及其自动化专业教学计划中规定的专业必修课程,是学生进入专业课程学习阶段必须进行的一个重要的实践性教学环节,其目的是提高学生计算机综合应用能力,巩固和加深所学的理论知识,深入了解CAD/CAM软件在产品设计开发和加工制造过程中的作用,掌握产品数控加工的全过程,培养理论联系实际的工作作风和分析问题、解决问题的能力。
二、指定零件(图例)
图1-1广本车标零件示意图
三、训练任务
1.应用Mastercam等CAD/CAM软件完成指定零件的CAD/CAM过程。
训练内容:
1)指定零件的几何造型;
2)工艺分析;
3)刀具走刀路径的生成;
4)数控仿真加工;
5)指定数控系统的数控程序生成。
2.指定零件的数控切削加工
训练内容:
1)确定毛坯类型,编制零件的加工工序卡,填写加工程序单;
2)根据已制订的加工工序卡,填写刀具调整单,动手调整、操作相应机床,完成零件的数控加工;
3)正确地选用检验方法及计量器具,对零件进行质量检测和分析。
四、训练要求
1)完成指定零件的3D造型;
2)完成指定零件的2D图,并正确标注好尺寸;
3)对零件进行正确的工艺分析,按指定的格式填写数控加工工艺卡片;
4)刀具路径与指定数控系统的数控程序生成;
5)数控加工零件,并对零件进行质量检测和分析;
6)撰写综合训练说明书(上交电子稿和打印稿),说明书应涵盖整个训练内容,字数不少于3.5千字;
7)答辩与成绩的给定。
目录
一、零件的CAD/CAM过程……………………………………………01
1.1零件CAD……………………………………………………01
1.2零件加工工艺设计…………………………………………04
1.2.2数控加工工艺分析……………………………………05
1.3零件CAM……………………………………………………08
1.3.1刀具路径生成…………………………………………09
1.3.1加工程序的生成………………………………………15
1.4CAM程序清单………………………………………………15
二、数控加工…………………………………………………………17
2.1装夹示意图…………………………………………………17
2.2数控加工仿真………………………………………………18
2.3加工过程综述………………………………………………21
2.4检测加工零件,分析超差原因………………………………22
三、心得体会……………………………………………………………23
四、参考资料……………………………………………………………24
五、零件加工工序卡……………………………………………………25
CAD/CAM与数控加工综合训练报告
一、零件的CAD/CAM过程
1.1零件CAD
由UG建模所得到广本车标零件图(建模的大致过程、截取几个关键的过程图)
建立轮廓草图
(1)
建立轮廓草图
(2)
拉伸外轮廓
绘制内轮廓草图
倒角生成实体
(1)
生成实体
(2)
1.2零件加工工艺设计
1.2.1确定毛坯类型
1)铣削零件毛坯类型:
圆柱型棒料(直径为:
Φ120mm;高为30mm)
2)零件材料:
塑料
3)制造方法:
铣削
1.2.2数控加工工艺分析
1.工艺分析
如图所示,零件外形规则,被加工部分的各尺寸、形位、表面粗糙度值等要求较高。
工件复杂程度一般,包含了平面、圆弧表面、空间圆柱面、内外轮廓、挖槽、钻孔、镗孔、铰孔以及三维曲面的加工,且大部分的尺寸均达到IT8~IT7级精度。
选用机用平口钳装夹工件,校正平口钳固定钳口,使之与工作台X轴移动方向平行。
在工件下表面与平口钳之间放入精度较高的平行垫块(垫块厚度与宽度适当),利用木锤或铜棒敲击工件,使平行垫块不能移动,夹紧工件。
采用试切法对刀,找正工件X、y轴零点,零点位于工件A表面Φ120的圆柱中心位置,设置Z轴零点与机械原点重合,刀具长度补偿利用z轴定位器设定;有时也可不使用刀具长度补偿功能,而根据不同刀具没定多个工件坐标系零点进行编程加工。
图中A表面为执行刀具长度补偿后的零点表面。
根据零件图样要求给出加工工序为:
1、粗铣基准平面A选用Φ50mm的面铣刀。
2、曲面粗加工挖槽深度为5mm的凸形槽,选用Φ14mm平底刀。
3、曲面粗加工等高外形,选用Φ6mm的平底刀
4、曲面精加工环绕等距,选用Φ3mm的球刀
5、曲面精加工交线清角,选用Φ2mm的球刀
2.切削参数的选择
各工序及刀具的切削参数见表1-1。
表1-1
加工步骤
刀具与切削参数
序号
加工内容
刀具规格
主轴转速n/r
进给速度
/mm
类型
材料
1
粗铣基准平面
Φ50mm面铣刀
硬质合金
1200
300
2
曲面粗加工挖槽
Φ14mm平底刀
高速钢
1200
300
3
曲面粗加工等高外形
Φ6mm的平底刀
高速钢
1200
300
4
曲面精加工环绕等距
Φ3mm的球刀
高速钢
1200
300
5
曲面精加工交线清角
Φ2mm的球刀
高速钢
1200
300
1.2.2数控加工工艺分析
1、机床坐标、工具坐标系的建立
通过机床回零操作来建立机床坐标。
首先建立标准工具,然后对刀通过G54建立工件坐标系。
X方向对刀,如下图:
Y方向对刀,如下图:
Z方向对刀,如下图:
刀具的设置安装:
1.3零件CAM
1.3.1刀具路径的生成
1 粗铣基准平面A:
(李明-09号)
加工方式:
平面铣削
刀具选择:
选用Φ50mm的面铣刀
切削参数:
进给率300、提刀速度200、主轴转速1200、
加工预留量0、最大切削间距10.0、最大Z轴进给1.0
加工面:
加工参数
模拟仿真
2 曲面粗加工挖槽深度为5mm的凸形槽:
(刘牧人-12号)
加工方式:
曲面粗加工挖槽
刀具选择:
选用Φ14mm平底刀。
切削参数:
进给率300、提刀速度200、主轴转速1200、
加工预留量0、最大切削间距10.0、最大Z轴进给1.0
加工面:
加工参数
模拟仿真
3 曲面粗加工等高外形,选用Φ6mm的平底刀:
(石磊-11号)
加工方式:
刀具选择:
切削参数:
进给率300、提刀速度200、主轴转速1200、
加工预留量0、最大切削间距10.0、最大Z轴进给1.0
加工面:
加工参数
模拟仿真
4 曲面精加工环绕等距,选用Φ3mm的球刀
加工方式:
刀具选择:
切削参数:
进给率300、提刀速度200、主轴转速1200、
加工预留量0、最大切削间距10.0、最大Z轴进给1.0
加工面:
加工参数
模拟仿真
5 曲面精加工交线清角,选用Φ2mm的球刀
加工方式:
刀具选择:
切削参数:
进给率300、提刀速度200、主轴转速1200、
加工预留量0、最大切削间距10.0、最大Z轴进给1.0
加工面:
加工参数
模拟仿真
1.3.2加工程序的生成
设置程序存放路径,加载机床选项文件,按法兰克系统编程格式编辑经后置处理所产生的程序,并将.tap格式转换为.cnc或.nc格式,修改程序文件名。
1.4CAM程序清单
通过后置处理产生NC加工程序,按法兰克系统编程格式编辑经后置处理所产生的程序。
1)粗铣基准平面A选用Φ50mm的面铣刀。
(第一个加工工步)
2)曲面粗加工挖槽深度为5mm的槽,选用Φ14mm平底刀(第二个加工工步)
%
O00002
N100G0G17G40G49G80G90
N102G91G28Z0.
N104S1400M3
N106G0G90G54X-51.01Y-11.903
N108Z4.8
N110M8(用塑料加工时载入数控机床时删除)
N112Z2.8
N114G1Z-.2F300.
N116X-51.203Y-11.534F400.
N118X-51.386Y-10.76
N120X-51.394Y-10.718
N122X-51.871Y-8.101
N124X-51.878Y-8.058
N126X-52.22Y-5.42
N128X-52.224Y-5.377
N130X-52.429Y-2.724
…………
N140X2.159Y-3.485
N142X2.085Y-3.498
N144X-2.085Y-3.497
N146X-2.158Y-3.485
N148G0Z-3.8
N150Z.2
N152M9(用塑料加工时载入数控机床时删除)
N154G91G28Z0.
N156M05
N158M30
%
3)曲面粗加工等高外形,选用Φ6mm的平底刀。
(第三个加工工步)
4)曲面精加工环绕等距,选用Φ3mm的球刀。
(第四个加工工步)
曲面精加工交线清角,选用Φ2mm的球刀。
(第五个加工工步)
二.数控加工
2.1装夹示意图
工件坐标系及工件装夹示意图
图号
JS0885-11-02
名称
广本车标
工序号
01
编制
石磊
日期
2011/12/20
校对
李明
日期
2011/12/20
机床型号
FANUC
序号
刀具
类型
刀具
规格
工步内容
加工时间
注意
事项
操作者
1
基准对刀
Φ50mm
基准对刀
5分钟
李明
2
面铣刀
Φ50mm
粗铣基准平面A
5分钟
刘牧人
3
平底刀
Φ14mm
曲面粗加工挖槽
30分钟
石磊
4
平底刀
Φ6mm
曲面粗加工等高外形
40分钟
戴丰
5
球刀
Φ3mm
曲面精加工环绕等距
30分钟
黄琪瑶
6
球刀
Φ2mm
曲面精加工交线清角
40分钟
邝松涛
2.2数控加工仿真
1)打开VNUC仿真软件,
2)选择FANUC0iMC型数控系统。
3)新建并安装毛坯:
4)安装刀具:
5)建立工件坐标系:
6)载入NC程序:
7)自动加工仿真。
8)更换道具,读取后面程序加工,直到完成最后一步
9)加工完成,刀具回到机床原点
2.3加工过程综述
(1)机床坐标系、工件坐标系的建立:
开启机床主轴,摇动手轮对刀,将计算出来的工件坐标系输入到G54中。
(2)各工步的加工操作注意事项:
工步l粗铣基准平面A;在铣削毛胚端面时要限制最高转速,以免铣削至圆心时转速过高使工件飞出,另外应铣过中心一些;注意选好切入点和切出点;为保证工件的表面粗糙度应使转速高些,进给量小些。
工步2曲面粗加工挖槽;切槽时,进给量不宜选择过大,切至槽底时应短时暂停,以保证环槽的表明粗糙度。
工步3曲面粗加工等高外形;主轴转速不宜太大,进给量不宜选择过大,防止速度太快打坏刀具,转速也不宜太慢,要保证表面加工的光滑。
工步4曲面精加工环绕等距;轴转速不宜太大,进给量不宜选择过大,防止速度太快打坏刀具。
工步5曲面精加工交线清角;轴转速不宜太大,进给量不宜选择过大,防止速度太快打坏刀具。
2.3检测加工零件,分析超差原因
(1)确定检验方法,选择计量器具:
(2)检测加工零件(将测量结果填入记录表)
(3)分析超差原因(无误差者不写)
零件检测记录表
图纸
尺寸
检测用
计量器具
检测尺寸
结论
备注
高5mm
游标卡尺
4.92mm
合格
厚4mm
游标卡尺
4.02mm
合格
长74.5mm
游标卡尺
74.48mm
合格
宽64mm
游标卡尺
63.98mm
合格
三、心得体会
这次CAD/CAM与数控加工铣削课程设计为期三周,这次课程设计是培养我们学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的一个重要环节,是对我们学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着现在科学技术发展的日新日异,CAD/CAM与数控加工已经成为当今加工应用中空前活跃的领域,在工业中可以说得是无处不在。
因此作为二十一世纪的工程师来说掌握CAD/CAM与数控加工技术是十分重要的。
回顾起此次CAD/CAM与数控加工课程设计,让我仍感慨颇多,我觉学习得最多最充实的是在课程设计的时候,的确,从公布课题到定稿,从理论到实践,在整整三星期的日子里,可以说得是苦多于甜,但是可以学到很多很多的的东西,同时不仅可以巩固了以前所学过的知识,而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题,可以说得是困难重重,这毕竟第一次做的,难免会遇到过各种各样的问题,同时在设计的过程中发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固,比如说怎么使用MastercamX这个软件生成数控加工路径,如何设置刀具,如何在模拟机床系统中对刀,如何在模拟机床系统中加载程序,如何运用VNUC模拟仿真和加工……通过这次课程设计之后,一定把以前所学过的知识重新温故。
这次课程设计终于顺利完成了,在设计中遇到了很多编程问题,我们要感谢王高升老师和袁平老师等指导老师的辛勤指导,开始我们的UG图导入MastercamX软件生成数控仿真刀具路径后生成的仿真图不是很好看,毛刺很多,为了解决这个问题,我后来重新画了UG图,然后按照袁平老师的指导方式我自己生成MastercamX软件生成数控仿真刀具路径,最后终于解觉了问题,后来加工的仿真零件就好看些了,在王高升老师和袁平老师等指导老师的身上我学得到很多实用的知识,再次我表示感谢!
同时,对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢!
四、参考文献
[1]邓奕.现代数控机床及应用.国防工业出版社,2008.9
[2]法兰克(中国)有限公司.编程指南用户文件[M].北京:
法拉科(中国)有限公司,2006
[3]邓奕,关耀奇.华中I型数控系统基于MasterCAM的后置处理[J].湖南工程学院学报,2001(3),52-54
[4]机械设计手册.化学工业出版社
[5]李洪.机械加工技术手册.北京出版社,1989.6
[6]邓奕.现代数控机床及应用.国防工业出版社.2008.9
[7]邓奕.数控加工技术实践.机械工业出版社.2010.1
零件加工工序卡
工序卡
型号
共1页
第1页
图号
JS0885-11-01
名称
广本车标
零件数量
1
材料
铝
代用材料
塑料
材料数量
1
序号
工步内容
单件/准备
首检
工作者
检验员
1
基准对刀
李明
石磊
2
铣削毛胚端面
刘牧人
3
曲面粗加工挖槽
石磊
4
曲面粗加工等高外形
戴丰
5
曲面精加工环绕等距
黄琪瑶
6
曲面精加工交线清角
邝松涛
编制
石磊
校对
李明
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