毕业设计论文基于Proe碗的造型及数控仿真加工.docx
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毕业设计论文基于Proe碗的造型及数控仿真加工
河北科技职业学院
学生毕业设计（论文）
题目：
基于Pro/E碗的造型设计及数控仿真加工
作者：
陶俊峰
学号：
091192033
系别：
机电工程系
专业：
数控技术
年级：
09级数控二班
指导教师：
李焕娜
完成日期：
2009年12月23日
目录
摘要
关键词
1Pro/E的设计1
1.1新建零件文件1
1.2创建旋转实体特征2
1.3创建倒圆角特征2
1.4保存副本生成igs形式文件3
2数控加工刀路编制6
2.1加工工艺3
2.2加工前准备5
2.3MasterCAM实体验证5
2.4在线加工5
总结9
参考文献10
致谢11
摘要
现代制造业所面对的是具有复杂型腔的高精度模具以及具有复杂型面产品的加工，它们都以三维型面为结构主体，整体结构主体紧凑，精度要求高，加工难度极大，用手工编程已经不能满足数控加工的需要，必须采用高效的CAD/CAM软件，进行有效的数控铣削编程。
MastercamX2集绘图、三维实体、曲面设计、浮雕、数控编程、模拟加工等功能于一身的软件。
MastercamX2具有基于PC平台，支持中文环境，操作简便以及经济高效等特点，是中小企业的理想选择，在全球已得到广泛应用。
关键词：
曲面设计；模拟加工；CAD/CAM；MasterCAM
1Pro/E的设计
1.1新建零件文件
打开Pro/E如图1-1-1，并在<文件>下选<工作目录>设置好建模时常用来放文件的工作目录，这样方便于工作和文件存放。
在工具箱上单击新建按钮，打开【新建】对话框，在【类型】分组框中选取【零件】选项，【在子类型】分组框中选取【实体】选项，在【名称】文本框中输入零件名称“wan-pro”，取消使用缺省模板，单击确定。
然后在【新文件选项】对话框中，选取其中的【mmns-part-solid】表示是建实体单位是毫米-牛-秒。
图1-1-1
1.2创建实体特征
1.2.1创建旋转特征
单击右工具箱上的旋转按钮，打开旋转设计图版，在图标板上单击【放置】按钮，打开参照面板，单击其中的【定义】按钮，打开【草绘】对话框，选择基准面top面作为草绘面，接受系统的默认参照设置后，单击【草绘】按钮，进入二维草绘模式。
在草绘平面内绘制如图1-2-1所示的旋转半剖面图，
图1-2-1图1-2-2
完成后在右工具箱上单击确定按钮，退出二维草绘模式在旋转图标板上输入旋转角度360°，最后创建的旋转实体特征如图1-2-2所示。
1.2.2去除材料
再次单击右工具箱上的旋转实体特征按钮，在图标板上单击【放置】按钮，打开参照面板，单击其中的【定义】按钮，打开【草绘】对话框，在草绘平面面板上，点击使用先前的，进入二维草绘模式。
在右工具栏中选择【通过偏移一条边来创建图元】按钮，然后单击要偏移的边，在图标板山输入要偏移的距离，最后单击确定按钮。
选择【创建两点线】按钮绘制所需要的图形，再选择【动态修剪剖面图元】按钮，修剪图形，完成后选取垂直中心线作为旋转轴，单击确定按钮，在图标板上输入旋转角度360°，单击去除材料按钮，再单击确定按钮。
1.3创建倒圆角特征
将旋转好的实体进行倒圆角，单击右边工具栏里的【倒圆角】按钮，在图标板上输入要倒角的值，然后按着【Ctrl】键选取要倒角大的棱，单击图标板上右边的【预览】按钮进行预览，看是不是合适，单击确定。
如图1-3-1
图1-4-1
图1-3-1
1.4保存副本生成igs文件
单击【文件】按钮，选取【保存副本】选项，弹出保存副本对话框，在查找范围内找到已设置好的工作目录，文件类型选【iges】，然后单击确定按钮。
输出IGES对话框，在【输出】选项里，选‘线框边、曲面’两个按钮，其它选项默认，单击确定。
如图1-4-1。
2数控加工刀路编制
2.1加工工艺
工厂
数控加工工序卡
产品名称
零件名称
材料
零件图号
工序号
程序编号
夹具名称
夹具编号
使用设备
车间
工步号
工步内容
加工面
刀具号
刀具规格mm
主轴转速r/min
进给速度mm/min
背吃刀量mm
备注
1
对凸面的放射状粗加工
T01
16平底刀
800
200
3
预留量0.5
2
对凸面的等高外形精加工
T02
14球头刀
1000
100
0.5
3
对凸面的浅平面的精加工
T03
10球头刀
1000
100
0.5
4
对凹面的钻削式粗加工
T04
20钻头
800
200
0.5
预留量0.5
5
对凹面的等高外形粗加工
T05
15平底刀
900
200
0.3
预留量0.2
6
对凹面的等高外形精加工
T06
12球头刀
1000
100
0.2
7
对凹面的浅平面的精加工
T07
9球头刀
1200
100
0.2
编制
陶俊峰
审核
陶俊峰
批准
共一页
第一页
2.2加工前准备
以IGES的形式打开在Pro/E创建好的模型，选择适合加工的数控机床类型，设置毛坯材料。
单击左上角工具栏上的【打开】按钮，单击【M机床类型】按钮选取适合加工的机床类型。
然后设置相应的毛坯尺寸，由于所加工的产品为圆形零件，从节省材料考虑，毛坯的形状应设置为圆柱体。
圆柱体的轴向选Z轴，并勾选上显示方式下的适合屏幕、线架两选项，圆柱体直径320mm、高190mm、原点为x0，y0，z-160，如图2-2-1。
图2-2-1图2-3-1-1
2.3MasterCAM实体验证
2.3.1R放射状加工
单击工具栏上的【T刀具路径】按钮，选取【R曲面粗加工】级联选项下的【R放射状】按钮，弹出【选取工件的形状】对话框，选取【未定义】选项，单击确定按钮。
弹出【刀具路径的曲面选取】对话框，然后选取如图所示的对话框，敲回车，其它选项可不设置，单击确定按钮。
【曲面粗加工放射状】对话框，单击【选取刀库】按钮，弹出【刀具选择】对话框，通过【F过滤设置】按钮，找到直径为16的平底刀，设置相应的刀具参数。
接着设置曲面参数，点选上【L安全高度】增量坐标，设置【A参考高度】和【E进给下刀位置】增量坐标参数。
设置放射状粗加工参数，勾选上允许沿面下降切削（-z）和允许沿面上升切削（+），单击确定按钮生成刀具路线，如图2-3-1-1。
单击【验证指定】操作按钮，进行实体验证。
2.3.2等高外形精加工
单击工具栏上的【T刀具路径】按钮，选取【F曲面精加工】选项下的【C等高外形加工】，然后选取要加工的曲面，敲回车，会弹出【刀具路径的曲面选取】对话框，其它选项默认单击确定，会弹出【曲面精加工外形】，单击【选取刀库】按钮，弹出【刀具选择】对话框，通过【F过滤设置】按钮，找到直径为14的球头刀，设置刀具相应的参数。
曲面参数设置，同上一步相同，将加工曲面的预留量设置为0。
等高外形精加工参数设置，勾选上【切削顺序最佳化】和【F平面区域】其它默认单击确定，，生成刀具路径，进行实体验证。
图2-3-3-1图2-3-4-1
2.3.3浅平面精加工
从刀具路径中选择【F曲面精加工】下的【浅平面加工】，选取要加工的曲面（如图），敲回车，弹出【刀具路径的曲面的选取】，然后选取干涉曲面如图，其它默认单击确定，弹出【曲面精加工浅平面】，选取直径为10的球头刀，设置刀具的相应参数。
曲面参数同上两步相同。
浅平面精加工参数设置，整体误差设置为0.01，从倾斜角度0度到倾斜角度90度，其它默认，单击确定按钮。
生成刀具路径，如图2-3-3-1，然后单击实体验证。
2.3.4进行验证
最后将以上三步全部选中进行整体验证，结果如图2-3-4-1，调转工件加工。
2.3.5钻削式粗加工
单击工具栏上的【T刀具路径】按钮选择【曲面粗加工】级联选项下的【粗加工钻削式加工】选项，选择要加工的曲面，然后敲回车，弹出【刀具路径的曲面选取】对话框，选取栅格点，然后敲击回车，单击确定。
弹出【曲面粗加工钻削式】，通过【选取刀库】按钮，过滤出所要的刀具，直径为20的钻头。
曲面参数设置同上面的一样。
【钻削式粗加工参数】设置，下刀路径选择【双向】复选框，其它选项默认，单击确定。
生成刀具路径，进行实体验证，如图2-3-5-1。
图2-3-5-1
2.3.6等高外形粗加工
单击工具栏上的【T刀具路径】，选择【R曲面粗加工】下的【C等高外形】选项，选取要加工的曲面，然后敲回车，其它选项默认，单击确定按钮，弹出曲面粗加工等高外形对话框。
同样通过【选取刀库】按钮找到直径为15的球头刀，设置刀具参数。
曲面参数设置同以上一样，只是将加工曲面的预留量改为0.3。
等高外形粗加工参数设置，勾选上【切削顺序最佳化】和【F平面区域】，其它选项默认，单击确定，生成刀具路径，进行实体验证。
2.3.7等高外形精加工
单击工具栏上的【T刀具路径】选择【曲面精加工】下的【C等高外形】选取加工曲面后，敲回车弹出刀具路径曲面选取，选取相应的干涉曲面单击确定，弹出曲面精加工对话框，通过选取刀库找到直径为12的球头刀。
设置曲面参数，加工区面的预留量设为0，其它选项默认。
精加工参数设置【T整体误差】设为0.1，选上【切削顺序最佳化】和【F平面区域】其它默认，单击确定，生成刀具路径。
2.3.8浅平面精加工
单击工具栏上的【T刀具路径】，选取曲面精加工下的【S浅平面加工】，选取要加工的曲面，然后敲回车，并选取干涉曲面，单击确定。
弹出曲面精加工浅平面，通过选取刀库选出直径为9的球头刀。
曲面参数设置，加工曲面预留量为0，其它默认。
浅平面精加工参数设置，整体误差为0.01，从倾斜角的0度到倾斜角度90度，其它默认，单击确定，生成刀具路径。
2.3.9实体验证
选中全部路径，进行实体验证，如图2-3-9-1。
图2-3-9-1
2.4在线加工
生成数控程序NC代码，传输到机床进行加工。
总结
现代工业的发展，使用Pro/E、MasterCAM软件进行机械设计、仿真和数控加工成为一种趋势。
本次设计是要通过对身边现有的产品进行观察，自己通过Pro/E软件建立三维模型，完成实体构造，然后导入MasterCAM软件中，利用Pro/E的优越的实体构造环境，我们能够在相对比较短的时间内，设计出实体的构造。
MasterCAM的模拟加工，仿真性能很出色，可以模拟加工路径，刀具设置，以及加工效果。
完成模拟加工，加工刀路，最后导出数控机床所能接受的NC代码进行模拟加工。
通过此次设计达到熟悉基于数控加工方法和Pro/E、MasterCAM软件进行产品的设计和制造的过程。
本次毕业设计是结合Pro/E的零件设计和MasterCAM的智能化数控加工的优点完成。
致谢
本论文设计在李老师的悉心指导和严格要求下已完成，从课题选择到具体的写作过程，论文初稿与定稿无不凝聚着李老师的心血和汗水，在我的毕业设计期间，李老师为我提供了种种专业知识上的指导和一些富于创造性的建议，李老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度使我深受感动，没有这样的帮助和关怀和熏陶，我不会这么顺利的完成毕业设计。
在此向老师表示深深的感谢和崇高的敬意！
在临近毕业之际，我还要借此机会向在这四年中给予我诸多教诲和帮助的各位老师表示由衷的谢意，感谢他们三年来的辛勤栽培。
不积跬步何以至千里，各位任课老师认真负责，在他们的悉心帮助和支持下，我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现，顺利完成毕业论文。
同时，在论文写作过程中，我还参考了有关的书籍和论文，在这里一并向有关的作者表示谢意。
我还要感谢同组的各位同学以及我的各位室友，在毕业设计的这段时间里，你们给了我很多的启发，提出了很多宝贵的意见，对于你们帮助和支持，在此我表示深深地感谢！
参考文献
[1]张荣清.模具设计与制造.北京：
高等教育出版社，2008.3
[2]谭雪松、陈霖、张青.Pro/E中文版基础教程.北京：
人民邮电出版社.2008.10
[3]吴明友.MastercamX2中文版数控铣削.沈阳：
辽宁科学技术出版社.2010.1
[4] 刘万菊.数控加工工艺及编程.北京：
机械工业出版社.2006.10
[5]耿国卿.数控铣床及加工中心编程与应用.北京：
化学工业出版社。
[6]苏建修.机械制造基础.北京：
机械工业出版社.2006.3
[7]吴明友.数控加工自动编程.—Pro/E.北京：
清华大学出版社.2008
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