计算机辅助设计四耳座.docx

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计算机辅助设计四耳座

《计算机辅助设计与制造》

上机实验报告

学生：

学号：

课程教师：

专业班级：

机械工程学院

一、实践目的

1.熟悉三维建模；

2.了解CAD/CAM及数控加工的基本原理及方法；

3.了解快速原型制造的基本原理及方法；

4.熟悉网络化设计与制造的基本思想与方法；

5.掌握零件从CAD、CAM到数控加工的完整过程或零件从CAD建模到快速制造出原型零件的全过程。

二、实践内容

1.课堂理论讲授；

2.零件的三维CAD建模；

3.CAM软件应用与快速原型制造数据准备及控制软件的应用；

4.数控加工与快速原型制造零件的上机实践。

三、实践步骤

（一）零件的三维实体建模造型（MDT软件应用）

选择的零件为四耳座，四耳座为回转体零件，中间为带孔的圆台，周边还有4个均匀分布的孔。

零件分析：

该四耳座零件的组成是由多个圆柱四个均布的带孔耳座组成的。

建模顺序：

第一步采用“拉伸”特征，由大到小建立主体结构；第二步采用“拉伸”特征，去除材料，拉伸出出一个耳座，然后均布为四个耳座；

1、实体建模的步骤

1）首先建立基本三维工作平面

步骤如下：

a.菜单：

零件→定为特征→基本三位平面，执行上述命令后得如图所示的图形。

2）建立世界坐标系XY,通过西南等轴侧显示三维草图平面

步骤如下：

a.菜单：

零件→创建新的草绘图形

3）在零件目录下设定新草图平面，这里选用XY平面

4）切换至XY草绘平面，打开AUTO\CAD绘图功能条草绘一个圆；

5）在零件目录里定义截面轮廓，选中所画的圆；直径400mm

6）对选中的截面轮廓进行拉伸形成圆柱如下图：

h=100mm

7）以拉伸圆柱的上表面为草绘平面草绘两个同心圆，并生成截面轮廓：

直径370mm

8）对生成的截面轮廓进行切削，切削深度适当h=50mm

9）以小圆柱为草绘平面草绘同心圆，并生成截面轮廓

10）选择切削加工的方式拉伸出圆柱面如下图：

r=75mmh=50mm

11）以圆柱中间表面为草绘平面绘同心圆，并建立截面轮廓如下：

12）选择切削加工的方式拉伸出圆柱面，拉伸到一定深度如下图：

r=60mmh=50mm

实体形状如下：

13）以上一步所拉伸的圆柱底面为草图平面，以适当的直径打孔，r=30mmh=100mm如下图：

打孔后的零件实体模型：

14）以整个圆柱底面为草图平面，在适当距离处画出添加线画出外耳的轮廓图（添加线在圆柱体内的适当距离），拉伸一定的高度得到外耳的基本体。

然后选中整个外耳与圆柱体相并，初步得到外耳的基本成型体。

L=270mmr=60mmh=40mm

15）以圆柱的中心轴为中心，阵列外耳，数量为四个，角度设为90度。

如下图：

16）选中其中一个耳，以其上表面为草图平面，绘出一个一定直径的同心圆，并定义为截面轮廓。

然后以切削方式拉伸出一个圆柱体，与13）步同理，打孔至圆柱底面。

如下图：

L=270r=40h=20

17）与14）同理，阵列出四个外耳孔。

如下图：

r=12.5

实体模型如下图：

18）对整个成型体进行倒圆角，倒角。

如下图：

19）输出模型文件，输出格式为iges并保存，等待进一步软件的加工处理。

基本步骤：

.CAD模型文件输出：

MDT6.0环境下“文件”——>“输出”——>“IGES”——>定义文件名——>保存。

（二）零件CAM及数控加工过程（Mastercam软件的应用）

1.实践环境

1）、系统硬件：

高档微机1台或工作站1台等；

2）、系统软件：

Windows98或Windows2000或WindowsNT或UNIX等；

3）、设计软件：

Mastercam或MDT或UG-Ⅱ或CATIA或I-DEAS或Pro/Engineer等；

4）、网络环境：

Internet、局域网和现场总线网；

5）、加工设备：

α-T10A钻削中心、TV5立式加工中心；

6）、毛坯材料及尺寸：

木材、长×宽×高（对应X、Y、Z方向）=120mm×80mm×40mm；以毛坯顶面中心点作为工件坐标系零点，高度方向最大切削深度不得超过30mm；

7）、刀具：

φ10mm端铣刀（型号为G120221），R3mm球头铣刀（型号为Q120211）。

铣削用量建议：

入刀速度为F100，正常走刀速度为F1000，φ10mm端铣刀的转速为1000rpm,R3mm球头铣刀转速为2000rpm，刀具切深和步距自定，注意切深不能一步到位，应采取分层加工，否则刀具会因切削用量过大而损坏。

2.设计时的注意事项：

1）.本次实践CAD采用MDT6.0；

2）.毛坯尺寸为120mm×80mm×40mm；

3）.工件顶面的重心远点为（X0,Y0,Z0）;

4）.工件的高度小于30mm；

5）.工件尺寸不应超出毛坯尺寸；

6）.数控加工时提供Φ10端铣刀和R3球头铣刀；

7）.加工孔或槽应该大于10mm；

8）.曲率半径大于3mm；

3.CAM软件的使用步骤

1）、CAD模型文件输出：

MDT6.0环境下“文件”→“输出”→“IGES”→定义文件名→保存。

2）、用MILL9程序打开IGES文件：

启动MILL9—>MainMenu—>File—>Converters—>IGES—>Readfile—>选择IGES文件—>打开—>进入IGESReadParameters设置界面，确认FileisinMetricunits—>Ok—>按工具栏按钮Screen-Fit—>按工具栏蓝色球按钮（Screen-SurfDisp-Shading）—>出现ShadingSettings页面，选择ShadingActi—>Ok。

删除多余的非Surface构图元素：

MainMenu—>主菜单Delete—>All—>Color—>选择要删除的颜色（通常为绿色）—>Ok—>按工具栏按钮Gview-Isometric—>按工具栏按钮Screen-Fit。

3）、根据需要可在MILL9环境下旋转、移动或比例缩放模型。

旋转模型直至零件的主要加工面朝向Z轴的正向，并让零件尺寸最大的方向与X轴一致。

旋转模型步骤如下：

按工具栏按钮Gview-Top或Gview-Front或Gview-side，选择旋转模型的视图平面—>MainMenu—>Xform—>Rotate—>All—>Surfaces—>Done—>Origin—>出现Rotate提示页面，输入旋转角度—>选中Operation的Move，确认NumberofSteps为1—>Ok。

移动模型，直至工件的顶面中心点的坐标为（X0,Y0,Z0）。

移动模型步骤如下：

按工具栏按钮Gview-Top或Gview-Front或Gview-side，改变视图平面—>MainMenu—>Xform—>Translate—>All—>Surfaces—>Done—>Polar—>输入移动距离—>输入移动方向的角度—>出现Translate提示页面，选中Operation的Move，确认NumberofSteps为1—>Ok。

比例缩放模型的目的是让工件尽可能大，但又符合下述注意点④⑤⑥⑦。

比例缩放模型步骤如下：

MainMenu—>Xform—>Scale—>All—>Surfaces—>Done—>Origin—>出现Scale提示页面，选中Operation的Move，选中Scaling的XYZ，确认NumberofSteps为1，输入X、Y、Z三个方向的缩放比例—>Ok。

4）、工艺规划。

通常为粗加工、清根、精加工。

因毛坯材料为纤维性材料——木材，要经过两次交叉精加工，才能把木头纤维割断；加工余量不大且木材好加工，不需要清根，因此本次实验安排粗加工、精加工1和精加工2。

5）、画粗加工边界

用鼠标点击工具栏上的Cplane-Top和Gview-Top按钮—>MainMenu—>Create—>Rectangle—>1Points—>输入矩形框尺寸为120mm×90mm—>OK—>Origin—>MainMenu—>点击工具栏上的Cplane-3D和Gview-Isometric。

6）、设定毛坯

MainMenu—>ToolPaths—>Jobsetup—>输入毛坯长X=110、宽Y=80、高Z=40—>输入毛坯参考点坐标StockOrigin，若设计的的工件顶面中心点为X0Y0XZ0，则可设StockOrigin为X0Y0Z2。

7）、产生粗加工刀轨，步骤如下：

MainMenu—>用鼠标点击工具栏上的Cplane-Top—>ToolPaths—>surface—>Rough—>Pocket（挖槽加工方法）—>All—>Surfaces—>Done,出现粗加工参数界面—>在ToolParameters页面中的大空白区点击鼠标右键—>CreateNewTool—>在ToolType页面中选刀具类型为EndMill（立铣刀）—>在Tool–FlatEndMill页面中修改Diameter=10.0、Flute=22.0、Shoulder=22.0和Overall=40.0—>

点击OK按钮，返回ToolParameters页面—>修改Tool#（刀具号）=15、Dia.（刀具半径补偿号）=15、Len.（刀长补偿号）=15、FeedRate=1500、Plunge=150、Retract=5000、Program#（程序号）=1、Spindle=1500、Coolant=OFF

切换到SurfaceParameters页面，根据模型确定Clearance（安全平面高度、Absolute）=20.0、Retract（退刀平面高度、Absolute）=10.0、FeedPlane（进给平面高度、Absolute）=5.0，—>确定精加工余量StocktoLeave=0.2—>切换到RoughPocketParameters页面，修改Totaltolerance=0.1、MaxStepDown=2、Stepover=75、复选Promptforentrypoint和Rough（zigzag）—>按Cutdepths按钮、选择Absolute、修改MinimumDepth（毛坯加工最高点坐标）和MaxmumDepth（工件加工最低点坐标）—>点击OK按钮—>按Gapsettings按钮,复选Optimizecutorder—>点击OK按钮—>确定—>选择第5步画的画粗加工边界—>Done—>选入刀点EndPoint（通常为粗加工边界右侧靠近人的一角）。

8）、精加工1

MainMenu—>用鼠标点击工具栏上的Cplane-Top—>ToolPaths—>surface—>Finish—>Parallel—>All—>Surfaces—>Done—>进入精加工参数界面—>在ToolParameters页面中的大空白区点击鼠标右键—>CreateNewTool—>在ToolType页面中选刀具类型为SpherMill（球头铣刀）—>在Tool–SphericalEndMill页面中修改Diameter=6.0、Flute=13.0、Shoulder=13.0和Overall=40.0—>点击OK按钮，返回ToolParameters页面—>修改Tool#（刀具号）=16、Dia.（刀具半径补偿号）=16、Len.（刀长补偿号）=16、FeedRate=2000、Plunge=150、Retract=5000、Program#（程序号）=2、Spindle=2000、Coolant=OFF—>切换到SurfaceParameters页面，根据模型确定Clearance（安全平面高度、Absolute）=20.0、Retract（退刀平面高度、Absolute）=10.0、FeedPlane（进给平面高度、Absolute）=5.0，—>确定精加工余量StocktoLeave=0—>切换到FinishParallelParameter页面，修改StepOver值=0.3、MachineAngle=45—>确定。

9）、精加工2

MainMenu—>Toolpaths—>Operations,出现OperationsManager界面，鼠标光标指向第二步SurfaceFinishParallel，右击鼠标—>Copy—>在加工步骤下面空白区右击鼠标—>Paste—>点击刚复制的精加工步骤3中的Parameters—>切换到FinishParallelParameter页面，修改MachineAngle=135—>确定—>RegenPath。

10）、仿真

MainMenu—>Toolpaths—>Operations,出现OperationsManager界面，点击SelectAll按钮，点击Verify按钮—>出现仿真界面—>按仿真界面的播放键开始仿真，仿真完成后关闭仿真界面，回到OperationsManager界面。

如果仿真不正确，重新修改参数，重新仿真（要求仿真结果不允许出现过切、欠切、飞刀等异常现象）。

11）、生成NC程序

在OperationsManager界面中点击粗加工工步，出现“√”标记—>按Post按钮，选SaveNCFile—>OK—>出现提示回答“否”—>保存NC文件。

Nc代码

Liurui2-1

%

O0001

（PROGRAMNAME-LIURUI2-1）

（DATE=DD-MM-YY-30-05-12TIME=HH:

MM-21:

50）

N100G21

N102G0G17G40G49G80G90

（TOOL-15DIA.OFF.-15LEN.-15DIA.-10.）

N104T15M6

N106G0G90X60.Y-45.A0.S1500M3

N108G43H15Z20.

N110Z5.

N112G1Z2.F150.

N114X-59.Y-44.F1500.

N116X59.

N118Y-36.667

N120X-59.

N122Y-29.333

N124X59.

N126Y-22.

N128X-59.

N130Y-14.667

N132X59.

N134Y-7.333

N136X-59.

N138Y0.

……………………..

N7202X1.351Y-.634R1.463

N7204X.294Y1.513R1.473

N7206G0Z5.

N7208Z20.

N7210X.057Y-.396

N7212Z5.

N7214G1Z-25.F150.

N7216X.076F1500.

N7218G3X.471Y-.159R.463

N7220X.134Y.526R.473

N7222X.076Y.531R.463

N7224G1X.057

N7226X.294Y1.513

N7228G3X-.161Y-1.378R1.463

N7230X1.351Y-.634R1.463

N7232X.294Y1.513R1.473

N7234G0Z5.

N7236Z20.

N7238M5

N7240G91G28Z0.

N7242G28X0.Y0.A0.

N7244M30

%

复选两个精加工工步，—>按Post按钮，选SaveNCFile—>OK—>出现提示回答“否”—>保存NC文件。

Liurui2-2

%

O0002

（PROGRAMNAME-LIURUI2-2）

（DATE=DD-MM-YY-30-05-12TIME=HH:

MM-21:

50）

N100G21

N102G0G17G40G49G80G90

（TOOL-16DIA.OFF.-16LEN.-16DIA.-10.）

N104T16M6

N106G0G90X36.541Y-35.705A0.S2000M3

N108G43H16Z20.

N110Z5.

N112G1Z-11.F150.

N114X36.766Y-35.48F2000.

N116G0Z5.

N118Z10.

N120X38.219Y-33.603

N122Z5.

N124G1Z-11.F150.

N126X34.772Y-37.05F2000.

N128G0Z5.

N130Z10.

N132X33.814Y-37.584

N134Z5.

…………………………..

N2562X-31.478Y-38.636

N2564X-38.292Y-31.822

N2566X-38.079Y-32.459

N2568X-32.112Y-38.427

N2570X-32.883Y-38.08

N2572X-37.777Y-33.186

N2574G0Z5.

N2576Z10.

N2578X-37.244Y-34.143

N2580Z5.

N2582G1Z-11.F150.

N2584X-33.783Y-37.603F2000.

N2586G0Z5.

N2588Z10.

N2590X-35.561Y-36.25

N2592Z5.

N2594G1Z-11.F150.

N2596X-35.925Y-35.886F2000.

N2598G0Z5.

N2600Z20.

N2602M5

N2604G91G28Z0.

N2606G28X0.Y0.A0.

N2608M30

%