CADCAM及数控加工技术综合实践文档格式.docx

1、主要分为立式和卧式两种。数控加工是将待加工零件进行数字化表达，数控机床按数字量控制刀具和零件的运动，从而实现零件加工的过程。被加工零件采用线架、曲面、实体等几何体来表示，CAM 系统在零件几何体基础上生成刀具轨迹，经过后处理生成加工代码，将加工代码通过传输介质传给数控机床，数控机床按数字量控制刀具运动，完成零件加工。 其过程如下图所示：【零件信息】【CAD 系统造型】【CAM 系统生成加工代码】【数控机床】【零件】（1）对图纸进行分析，确定需要数控加工的地方；（2）利用三维建模软件如 SolidWorks 进行造型；（3）根据加工条件，选择合适的加工参数，生成加工轨迹（包括粗加工，半精第 2

2、页加工，精加工轨迹），简单的轴类零件加工可以采用手工绘制加工轨迹，复杂的零件加工比如说铣削加工零件可以利用数控软件如 Mastercam 进行电脑自动生成轨迹；（4）轨迹仿真检验；（5）生成 G 代码（简单的轴类加工应手工编程，增强编程能力）；（6）传给机床实现加工；2.3技术路线1） 零件设计及 CAD 造型：学生根据零件的零件图，使用 CAD 软件进行建模2） 机械加工工艺设计：使用机械手册进行数控加工工艺设计，拟订加工方案及工艺参数。3） 数控编程设计车削手工编程：以提供的车削零件图作为编程数据来源，进行数控车削工艺路线设计，并按照手工编程的步骤，编制数控加工（包括粗、精加工）程序。铣削

3、自动编程：以提供的铣削零件图与毛坯三维模型作为编程数据来源，使用CAD/CAM 集成软件工具的图形自动编程模块，通过人机交互输入刀具参数、运动方式参数，生成走刀轨迹，进行加工过程的动态仿真显示，产生数控加工程序。4） 零件加工： 将经过仿真并修改妥当的程序传输到相应的数控机床，依照工艺设计结果选用相应的刀具、夹具、量具，操作数控机床进行自动加工，生成零件，并对加工进行分析。3 预习思考题1） 数控车、数控铣、加工中心、线切割机和快速成型机的加工特点？它们各自适合加工的零件类型？答：数控车、铣床：生产效率高，可以加工形状复杂、精度要求高的零件，还有一些普通机床不能或不便加工的零件，装夹定为后能加

4、工多道工序，工序集中，加工质量稳定，减轻工作者的劳动强度。加工中心：传递精度高，速度快；主轴功率大，调速范围宽，并可无级调速；低速进给时不爬行及运动中的高灵敏度；设置有刀库和换刀机构；控制系统功能较全。其加工的主要对象有箱体类零件、复杂曲面、异形件、盘套板类零件和特殊加工等五类。线切割机：工作平稳，加工精度高，不适合加工厚度比较大的零件。其加工的主要对象有各种难加工材料、复杂表面和有特殊要求的零件、刀具和模具，如冷冲模的凸凹模、塑料型模等。快速成型机：可以制造任意复杂的三维几何实体；快速性；高度柔性。其加工的主要对象有冲模、粉末冶金模、挤压模、型孔零件、小孔等。2） 主流 CAD 设计软件？特

5、点？proe： 参数化设计；基于特征建模； 单一数据库。Solidworks: 功能强大，组件繁多; 独有的拖拽功能使用户在比较短的时间内完成大型装配设计；零件设计、装配设计和工程图之间的是全相关的。UG：包括了世界上最强大、最广泛的产品设计应用模块，保持与实体模型全相关3） 数控加工工艺设计的主要内容？ 1、选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容。2、分析被加工零件图样，明确加工内容及技术要求，在此基础上确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线，如工序的划分、加工顺序的安排、与传统加工工序的衔接等。3、设计数控加工工序。如工步的划分、零件的定位与夹具、刀具的选择、切削用量的确定等。4、

6、调整数控加工工序的程序。如对刀点、换刀点的选择、加工路线的确定、刀具的补偿。5、分配数控加工中的容差。6、处理数控机床上部分工艺指令。4） 确定走刀路线和工步顺序的要点？寻求最短加工路线；最终轮廓一次走刀完成；选择合适的切入和切出方向；选择使零件加工后变形少的路线。5） 切削用量选择的要点？切削深度应根据工件的加工余量来确定；切削深度选定后，接着就应尽可能选用较大的进给量 f；在 ap 和 f 选定以后，可在保证刀具合理耐用度的条件下，用计算的方法或用查表法确定切削速度 c 的值。第 13 页6） CAD 模型如何导入 CAM 软件（如 Mastercam 软件）中？格式？可以生成.iges

7、文件进行导入，solidworks 的三维模型可以直接导入到 Mastercam中。7） Mastercam 中如何设置工件大小？如何修改工件形状（棒料、块料）？设置大小：“操作管理”“刀具路径”“机器群组属性”“材料设置”“XYZ 的长度参数”设置形状：“操作管理”“刀具路径”“机器群组属性”“材料设置”“形状”8） Mastercam 后处理怎么设置？1.在MPFAN.PST后处理增加G54指令；2.删除第四轴数据“A0”，以适应三轴加工中心或数控铣；3.删除NC文件的程序名，注释行；4.取消行号；5输出普通及啄式钻孔循环指令；6.圆弧编程R与I,J,K的设定；7.把T_M06改成T_D_

8、;8.去掉G43H_。9） 主流数控仿真软件？国内比较有名的是南京斯沃和上海宇龙，这两个各有特点，斯沃包含的数控厂家多，但是数控铣床和加工中心是没有分别的，而且模拟的零件比较粗糙，尤其是零件加工后的样子，就像用嘴啃得，斯沃界面相对简便，而且加工的零件比斯沃好看点，但是在圆弧方面也不好,相对来说这两个软件只适合初学者熟悉机床，用来教学也可以。第二部分：实验过程记录（可加页）（包括实验原始数据记录，实验现象记录，实验过程发现的问题等）4 个人零件加工4.1 车削零件4.1.1分析轴零件 图1 个人零件图 图2.三维建模图形4.1.2 零件的加工要求该轴零件是由外圆面，圆柱面，槽面，倒角，圆角，螺纹

9、面组成从图 1.1 上看出零件有表面粗糙度要求。该轴零件无热处理和硬度要求，但是所有的表面都必须加工。为提高加工效率，可以先采用一般刀具进行粗加工，然后按要求选择刀具对轮廓上的残留余量过大的局部区域处理后再对整个轮廓进行精加工。4.1.3 工件材料的选择45 钢（长度 200 直径 50的棒料毛柸，毛柸的制作形式为锻造）4.1.4 确定零件的定位基准和装夹方式由于工件左边有一个轴肩，一次装夹加工很容易挡刀，故需要采用两次装夹完成重要表面的所有加工工序，两次对刀，采用中心轴作为定位基准。圆柱体棒料外形规整，采用三爪卡盘，装夹时要保证毛坯外露平面基本平行于机床工作台，并且被夹的面和未被夹住的面要分

10、别平行对应轴。4.1.5制定工艺路线车端面-车圆弧面，圆柱面-切槽-车圆柱面-切断-车螺纹（工件掉头装夹）4.1.6机械加工余量X 方向精加工余量为 0.4mm，Z 方向精加工余量为 0.1mm。X 方向粗加工切削量为 1.5mm（半径值）4.1.7 确定刀具、确定对刀点加工该轴类零件所用到的高速钢刀具35外圆车刀，切断刀（刀宽 6mm），螺纹刀。其中30外圆车刀和螺纹刀的对刀点为刀具的刀尖，而切断刀（刀宽6mm）的对刀点为刀具的左刀尖，这样编制数控加工程序时可以确定刀具位置。4.1.8 切削用量切削速度：V = Dn/1000粗车端面时主轴转速 N=160 r/min， V=15.07m/m

11、in。半精车端面时主轴转速 N=265 r/min， V=24.97m/min。粗车外圆轮廓时主轴转速 N=160r/min， V=15.07 m/min。半精车外圆轮廓时主轴转速 N=265 r/min， V=24.97 m/min。切槽面，切断时主轴转速 N=363 r/min， V=34.21 m/min。进给量 f：在粗车外圆轮廓时进给量 f=0.4mm/r； 在半精车外圆轮廓时进给量 f=0.2mm/r；在切槽面时进给量 f=0.1mm/r。背吃刀量：外圆车削来切削深度ap=（dw-dm）/2式中 dw工件待加工表面的直径（mm）；dm已加工表面的直径（mm）。由于每段的切屑深度不同

12、，所以可以根据已知条件来求切屑深度。4.1.9 加工程序如下：第一次装夹加工，O5827%O0001N1G00T0101X100Z100N2M03S400N3G00X60Z0N4G01X-1N5G00Z3N6X60N7G71U1.5R1N8G71P9Q16U0.4W0.1F80N9G00X0N10G01Z0N11G03X28Z-34.28R20N12G02X22Z-41.42R10N13G01Z-55N14G02X32Z-60R5N15G01X48N16Z-66N17G00X100Z100N18T0100T0202N19M03S300N20G00X60N21Z-72N22G01X32F10N2

13、3G04P4N24G01X60N25G00X100Z100N26T0200T0303N27M03S400N28G00X60Z-72N29G01X36N30Z-100N31X60N32G00X100Z100N33T0300T0404N34M03S300N35G00X60Z-100N36G01X10N37X60N38G00X100Z100N39T0400N40M05N41M30第二次装夹加工（工件掉头），O0002N3G00X60Z-108N5X60N6G00X100Z100N7T0100N8M03S300F40N9G00X36Z-100N10G92X35.2Z-128P180F3N11X34.6

14、Z-128N12X34.2Z-128N13X34.04Z-128N14G01X60N15G00X100Z100N16T0200N17M03S400N18G00X0Z-92N19G01X40Z-112N20G00X100Z100N21T0300N22M05N23M304.1.10加工程序的调试及运行结果的说明、 如图，第一次装夹刀具轨迹 第一次装夹加工完成，第二次装夹加工结果如图所示4.2 铣削零件加工4.2.1分析零件及建模过程 图2.1 建模完成的零件图该铣削零件由平面，通孔，槽孔组成，从图 2.1 上看出零件没有表面有粗糙度要求，零件图尺寸标注完整，轮廓描述清楚。该铣削零件无热处理和硬度要

15、求，但是所有表面都必须加工。为提高加工效率，可以采用大直径刀具进行加工。4.2.2 工件材料的选择45 钢（200X180X40 的长方体毛柸，毛柸的制作形式为锻造）4.2.3 确定零件的定位基准和装夹方式采用一次装夹完成重要表面的所有加工工序，可以直接选用底面作为定位基准，采用工艺板固定于铣床工作台上。4.2.4 制定工艺路线铣平面钻中心孔钻两个小孔钻槽孔粗绞精绞4.2.5 机械加工余量零件外轮廓的粗加工余量为 1mm，通孔的切削量为 0.25（半径值） 4.2.6 确定刀具、确定对刀点加工该铣削零件所用到的高速钢刀具有： 8 的端铣刀、 6 的端铣刀、 4 的中心钻、 9.5 的铰刀、 1

16、0 的铰刀、 19.5 的铰刀、 20 的铰刀。4.2.7 切削用量V = Dn/1000 ；铣刀的进给速度：Vf=0.1ZN （Z 代表铣刀刃数，N 代表主轴转速）；粗铣取 D/5，精加工取 0.10.2mm；具体的数据见：附件 ：数控铣削工序卡片4.3 MasterCAM仿真（1）坐标调零点击“文件”打开之前保存的.IGES文件，进入MASTERCAM主页面。“转换”“移动到原点”选取零件中心作为原点“确定”。（2）设置参数添加“机床类型”“铣削”。 然后“材料设置”“边界盒”“确定” 页面如图5所示。 图5“串联选项”选择串联对象“确定”添加“工具路径”“平面铣”“参数”，逐个设置“刀具

17、路径类型”，“刀具”，“切削参数”，“共同参数”。如图6所示。 图6添加“刀具路径”“标准挖槽”“参数”，同样逐个设置“刀具路径类型”，“刀具”，“切削参数”，“共同参数”，最后“确定”。添加“刀具路径”“钻孔”“参数”，同样逐个设置“刀具路径类型”，“刀具”，“切削参数”，“共同参数”，最后“确定”。（3）仿真 单击“选择所有操作” ，得到刀具的轨迹路径，如图7所示。 图7单击“验证已选择的操作”，选择最大速度，单击“机床”选项，开始仿真加工。仿真结束后即可得到符合要求的零件。如图8所示。 图8（4）导出程序“后处理已选择的操作”导出本次加工零件的数控程序。结果如图。O0000（铣削加工零件

18、1）（DATE=DD-MM-YY - 16-01-15 TIME=HH:MM - 12:39）（MCX FILE - C:USERSADMINISTRATORDESKTOP铣削加工零件1.MCX-7）（NC FILE - C:USERSADMINISTRATORDESKTOP铣削加工零件1.NC）（MATERIAL - ALUMINUM MM - 2024）（ T215 | 6. FLAT ENDMILL | H215 ）N100 G21N110 G0 G17 G40 G49 G80 G90N120 T215 M6N130 G0 G90 G54 X4.065 Y88.248 A0. S1591

19、 M3N140 G43 H215 Z30.N150 Z10.N160 G1 Z-1. F79.5N170 X2.173 Y82.554 F159.1N180 G3 X1.867 Y80.662 I5.694 J-1.892N190 X5.974 Y74.968 I6. J0.N200 G2 X18.297 Y57.887 I-5.677 J-17.081N210 X17.273 Y51.902 I-18. J0.N220 G3 X16.647 Y48.245 I10.374 J-3.657N230 X27.647 Y37.245 I11. J0.N240 X33.976 Y39.248 I0.

20、 J11.N250 G2 X44. Y42.421 I10.024 J-14.248N260 X61.421 Y25. I0. J-17.421N270 X53.114 Y10.153 I-17.421 J0.N280 G3 X39.286 Y-14.561 I15.172 J-24.714N290 X48.271 Y-35.547 I29. J0.N300 G2 X56.061 Y-53.741 I-17.353 J-18.194N310 X46.098 Y-73.783 I-25.143 J0.N320 X0. Y-87. I-46.098 J73.783N330 X-25. Y-62.

21、I0. J25.N340 X-17.162 Y-43.821 I25. J0.N350 G3 X-14.34 Y-37.277 I-6.178 J6.544N360 X-18.564 Y-29.649 I-9. J0.N370 G2 X-34.981 Y0. I18.564 J29.649N380 X-33.389 Y10.433 I34.981 J0.N390 G1 X-16.884 Y63.255N400 G2 X.297 Y75.887 I17.181 J-5.368N410 X5.974 Y74.968 I0. J-18.N420 G3 X7.867 Y74.662 I1.893 J5

22、.694N430 X13.56 Y78.769 I0. J6.N440 G1 X15.453 Y84.463N450 G0 Z30.N460 X.5 Y57. Z50.N470 Z35.N480 G1 Z-1. F79.5N490 G3 X0. Y57.5 I-.5 J0. F159.1N500 X-.5 Y57. I0. J-.5N510 X0. Y56.5 I.5 J0.N520 X.5 Y57. I0. J.5N530 G0 Z24.N540 Z35.N550 X3.N560 G1 Z-1. F79.5N570 G3 X0. Y60. I-3. J0. F159.1N580 X-3. Y

23、57. I0. J-3.N590 X0. Y54. I3. J0.N600 X3. Y57. I0. J3.N610 G0 Z24.N620 Z50.N630 X44.5 Y25.N640 Z35.N650 G1 Z-1. F79.5N660 G3 X44. Y25.5 I-.5 J0. F159.1N670 X43.5 Y25. I0. J-.5N680 X44. Y24.5 I.5 J0.N690 X44.5 Y25. I0. J.5N700 G0 Z24.N710 Z35.N720 X47.N730 G1 Z-1. F79.5N740 G3 X44. Y28. I-3. J0. F159

24、.1N750 X41. Y25. I0. J-3.N760 X44. Y22. I3. J0.N770 X47. Y25. I0. J3.N780 G0 Z24.N790 Z50.N800 X9.526 Y-5.181N810 Z35.N820 G1 Z26. F79.5N830 G3 X12.5 Y0. Z25.672 I-3.026 J5.181N840 X6.5 Y6. Z25.178 I-6. J0.N850 X.5 Y0. Z24.684 I0. J-6.N860 X6.5 Y-6. Z24.19 I6. J0.N870 X9.526 Y-5.181 Z24.024 I0. J6.N

25、880 X12.5 Y0. Z23.696 I-3.026 J5.181N890 X6.5 Y6. Z23.203 I-6. J0.N900 X.5 Y0. Z22.709 I0. J-6.N910 X6.5 Y-6. Z22.215 I6. J0.N920 X9.526 Y-5.181 Z22.049 I0. J6.N930 X12.5 Y0. Z21.721 I-3.026 J5.181N940 X6.5 Y6. Z21.227 I-6. J0.N950 X.5 Y0. Z20.733 I0. J-6.N960 X6.5 Y-6. Z20.239 I6. J0.N970 X9.526 Y-

26、5.181 Z20.073 I0. J6.N980 X12.5 Y0. Z19.745 I-3.026 J5.181N990 X6.5 Y6. Z19.251 I-6. J0.N1000 X.5 Y0. Z18.757 I0. J-6.N1010 X6.5 Y-6. Z18.263 I6. J0.N1020 X9.526 Y-5.181 Z18.097 I0. J6.N1030 X12.5 Y0. Z17.769 I-3.026 J5.181N1040 X6.5 Y6. Z17.275 I-6. J0.N1050 X.5 Y0. Z16.781 I0. J-6.N1060 X6.5 Y-6.

27、Z16.287 I6. J0.N1070 X9.526 Y-5.181 Z16.121 I0. J6.N1080 X12.5 Y0. Z15.793 I-3.026 J5.181N1090 X6.5 Y6. Z15.3 I-6. J0.N1100 X.5 Y0. Z14.806 I0. J-6.N1110 X6.5 Y-6. Z14.312 I6. J0.N1120 X9.526 Y-5.181 Z14.146 I0. J6.N1130 X12.5 Y0. Z13.818 I-3.026 J5.181N1140 X6.5 Y6. Z13.324 I-6. J0.N1150 X.5 Y0. Z12.83 I0. J-6.N1160 X6.5 Y-6. Z12.336 I6. J0.N1170 X9.526 Y-5.181 Z12.17 I0. J6.N1180 X12.5 Y0. Z11.842 I-3.026 J5.181N1190 X6.5 Y6. Z11.348 I-6. J0.N1200 X.5 Y0. Z10.854 I0. J-6.N1210 X6.5 Y-6. Z10.36 I6