CADCAM課程設(shè)計螺母零件的CADCAM設(shè)計

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1、 《CAD/CAM課程設(shè)計》任務(wù)書 一、設(shè)計題目：螺母零件的CAD/CAM設(shè)計 二、設(shè)計目的 CAD/CAM課程設(shè)計是開設(shè)《機械CAD/CAM》課程之后進行的一個實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。在系統(tǒng)學(xué)習(xí)CAD/CAM技術(shù)的基本原理、基本方法的基礎(chǔ)上，著重培養(yǎng)學(xué)生借助計算機進行機械產(chǎn)品的設(shè)計、制造和系統(tǒng)集成的綜合應(yīng)用能力。其目的： 1. 掌握產(chǎn)品的計算機輔助設(shè)計過程和方法，培養(yǎng)利用計算機進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力。 2. 掌握零件的計算機輔助制造過程和方法，培養(yǎng)數(shù)控編程及加工仿真的能力。 3. 通過應(yīng)用PRO/ENGINEER，訓(xùn)練和提高CAD/CAM的基礎(chǔ)技能。 三、設(shè)計任務(wù) 本課程設(shè)計以

2、某一具體的機械零件為設(shè)計對象（零件圖見附圖）。主要設(shè)計任務(wù)： 1、熟悉并掌握大型機械CAD/CAM軟件PRO/ENGINEER的草繪模塊、零件模塊、制造模塊及仿真模塊的功能及建模原理。 2、進行零件的參數(shù)化功能定義、三維實體零件的特征造型、著色渲染、生成不同視圖，最終完成零件的造型設(shè)計。 3、進行機床選擇、刀具選擇及加工參數(shù)設(shè)置，生成零件數(shù)控加工的相關(guān)文件。如刀位數(shù)據(jù)文件、刀具清單和數(shù)控加工代碼等。并對零件進行加工仿真以檢查設(shè)計結(jié)果是否正確合理。 4、編寫課程設(shè)計說明書。 四、設(shè)計要求 1、要求設(shè)計過程在計算機上完成。 2、設(shè)計說明書用計算機打印（B5紙，1萬字左右）。 正文：

3、宋體五號，單倍行距； 頁眉：宋體小五號，內(nèi)容包括班級，姓名，“CAD/CAM課程設(shè)計說明書”字樣；頁腳：右下腳頁碼。 3、設(shè)計結(jié)果應(yīng)包括：課程設(shè)計說明書（應(yīng)包含設(shè)計任務(wù)書、設(shè)計思路、設(shè)計步驟、設(shè)計過程的說明和階段結(jié)果。附零件三維圖、加工代碼、零件原圖紙等內(nèi)容） 4、嚴禁抄襲和請人代做，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，成績計為零分并上報教務(wù)處。 五、設(shè)計內(nèi)容及時間分配 1． 準備工作：布置設(shè)計任務(wù)，認真閱讀設(shè)計任務(wù)書，收集資料（1天） 2． 熟悉PRO/ENGINEER Wildfire 3.0，并進行零件的三維造型（4天） 3． 進行零件的數(shù)控加工。

4、 （3天） 4． 編寫課程設(shè)計說明書。 （1天） 5． 設(shè)計結(jié)果提交及答辯。 （1天） 六、參考資料 有關(guān)PRO/ENGINEER軟件的參考書及數(shù)控加工工藝的參考書。如PRO/ENGNEER Wildfire 3.0的基礎(chǔ)教程、PRO/ENGINEER Wildfire 3.0的零件設(shè)計教程、PRO/ENGINEER Wildfire 3.0的數(shù)控加工教程、數(shù)控加工工藝教程等等。 七、成績評定 采用優(yōu)、良、中、及格、不及格五級評分制。主要考察：課程設(shè)

5、計的科學(xué)性和條理性：設(shè)計過程的態(tài)度和出勤率；軟件的熟悉程度；設(shè)計結(jié)果的正確合理性；答辯情況。 學(xué)生簽名: 日期: 評閱意見：

6、 教師簽名: 日期: 42 目錄 第一章 概述 1 一、Pro/Engineer NC基本流程 1 二、數(shù)控車床加工零件的工藝性分析 2 三、控車床加工工藝路線的擬訂 2 第二章 設(shè)計步驟 4 一、經(jīng)濟加工精度與表面粗糙度 4 二、編制工藝路線 4 三、刀具

7、選擇 5 四、切削用量的選擇 6 第三章 創(chuàng)建三維模型 8 一、新建文件 8 二、創(chuàng)建螺母主體 8 三、打孔 10 四、創(chuàng)建螺旋掃描切削特征 14 第四章 NC制造 16 一、NC制造概念 16 二、NC 制造過程的組成 16 三、車削 NC 序列 17 四、NC序列典型加工實例 17 五、總體序列說明。 28 六、CL數(shù)據(jù)處理 34 第五章 Pro/E工程圖 37 第六章 設(shè)計心得 39 參考文獻 40 第一章 概述 一、Pro/Engineer NC基本流程 Pro/Engineer NC對于任何零件的加工設(shè)計

8、都遵循著一個基本流程，如下圖所示參照模型 工件 創(chuàng)建制造模型 生成NC代碼 后置處理 CL數(shù)據(jù) 生成NC序列 制造設(shè)置 加工方式選擇 NC序列設(shè)置 夾具 機床 加工零點 退刀曲面 刀具 參數(shù) 加工范圍 演示軌跡 加工仿真及過切檢測 修改 進行Pro/Engineer NC加工的第一步是創(chuàng)建制造模型，為后續(xù)的加工制造設(shè)計準備必要的幾何模型數(shù)據(jù)。常規(guī)的制造模型由參照模型（Reference Modle）和工件（Wokkpiece）組成，除此之外，也可以在制造模型中添加夾具、工作面板等其他附件，以便定義更加完整的加工環(huán)境。隨著加工過程的進

9、行，可以對工件執(zhí)行刀具軌跡演示、加工模擬和過切檢測。在加工過程結(jié)束時，工件幾何形狀應(yīng)與設(shè)計模型的幾何一致。 二、數(shù)控車床加工零件的工藝性分析 1．尺寸標注方法分析 由于數(shù)控加工精度及重復(fù)定位精度都很高，不會因產(chǎn)生較大的積累誤差而破壞使用特性，因此可將局部的尺寸分散標注法改為以集中引注或坐標式的尺寸標注法。 2．零件輪廓的幾何要素分析 要分析幾何元素的給定條件是否充分、正確。 3．精度及技術(shù)要求分析 （1）分析精度及各項技術(shù)要求是否齊全、是否合理。對采用數(shù)控加工的表面，其精度要求應(yīng)盡量一致，以便最后能一刀連續(xù)加工。 （2）分析本工序的數(shù)控車削加工精度

10、能否達到圖紙要求，若達不到，需采用其他措施（如磨削）彌補的話，注意給后續(xù)工序留有余量。 （3）找出圖樣上有較高位置精度要求的表面，這些表面應(yīng)在一次安裝下完成。 （4）對表面粗糙度要求較高的表面，應(yīng)確定用恒線速切削。 三、控車床加工工藝路線的擬訂 1． 工序的劃分 在批量生產(chǎn)中，常用下列兩種方法進行工序的劃分： (1).按零件加工表面劃分工序 將位置精度要求較高的表面安排在一次安裝下完成，以免多次安裝所產(chǎn)生的安裝誤差影響位置精度。適用于加工內(nèi)容不多的零件。 （2）.按粗、精加工劃分工序 以粗加工中完成的那一部分工藝過程為一道工序，

11、精加工中完成的那一部分工藝過程為一道工序。這法適用于零件加工后易變形或精度要求較高的零件。 2． 加工順序的安排 （1）先粗后精 對于粗精加工在一道工序內(nèi)進行的，先對各表面進行粗加工，全部粗加工結(jié)束后在進行半精加工和精加工，逐步提高加工精度。 （2）先面后孔 對既有內(nèi)表面（內(nèi)型、腔），又有外表面需加工的回轉(zhuǎn)體零件，安排加工順序時，應(yīng)先進行外、內(nèi)表面粗加工，后進行外、內(nèi)表面精加工。 （3）基面先行 用作精基準的表面應(yīng)優(yōu)先加工出來，因為定位基準的表面越精確，裝夾誤差就越小。 3 .進給路線的確定 （1）．最短的空行程路線 a. 巧用起刀點

12、。 b. 巧設(shè)換（轉(zhuǎn)）刀點 . c. 合理安排“回零”路線 （2）．粗加工（或半精加工）進給路線 a. 常用的粗加工進給路線 。 b. 大余量毛坯的階梯切削進給路線 。 c. 雙向切削進給路線 。 （3）．精加工進給路線 a. 完工輪廓的連續(xù)切削進給路線 。在安排一刀或多刀進行的精加工進給路線時，其零件的完工輪廓應(yīng)由最后一刀連續(xù)加工而成 。 b. 各部位精度要求不一致的精加工進給路線 。若各部位精度相差不是很大時，應(yīng)以最嚴的精度為準，連續(xù)走刀加工所有部位；若各部位精度相差很大，則精度接近的表面安排同一把刀走刀路線內(nèi)加工，并先加工精度較低的部位，最后再單獨安排精度高的部

13、位的走刀路線。 第二章 設(shè)計步驟 一、 經(jīng)濟加工精度與表面粗糙度 1．經(jīng)濟加工精度：機械加工時，每種機床上所達到的精度越高，則所消耗的工時越多，成本越高。當所達到的精度超過一定限度以后，加工工時就會迅速增加，生成率大大下降，加工成本急劇上升，因而經(jīng)濟性很差。每種機床在正常生產(chǎn)條件下能經(jīng)濟的達到的加工精度是有一定范圍的，這個精度范圍就是這種加工方法的經(jīng)濟精度。所謂正常生產(chǎn)條件是指：設(shè)備完好、工夾量具適應(yīng)、工人技術(shù)水平相當、工時定額合理。 2．表面粗糙度：表面粗糙度是指加工表面上具有的較小距離的峰谷所組成的表面微觀幾何形狀

14、特性。一般由加工中切削刀具的運動軌跡及工藝系統(tǒng)的高頻振動等多種因素所形成。理論殘留面積高度是由刀具相對于工件表面的運動軌跡所形成，它是影響表面粗糙度的主要因素。其高度可以根據(jù)刀具的主偏角、副偏角、刀尖圓弧半徑和進給量計算出來。 本次我所加工的螺母要求的加工精度要求是8級精度，所以在加工不同表面、孔、螺紋的時候，一定要注意最后能夠保證達到精度要求同時也要保證一定的粗糙度要求。在所編工藝的一系列NC加工序列中主要是輪廓車削和孔加工。查《機械加工工藝手冊》知： 公差等級 表面粗糙度 車削 (外圓柱表面) 粗車 11~12 12.5~3.2 半精車 8~10 6.3~3.

15、2 精車 6~7 3.2~0.8 車削（端面） 粗車 12.5~6.3 孔加工 粗鏜 11~12 12.5~6.3 半精鏜 8~10 3.2~0.8 鉆孔 11~13 12.5 絞孔 8~10 6.3~3.2 螺紋加工 6.3~3.2 二、編制工藝路線 本次對我所加工的零件的設(shè)計思路是：首先進行三維建模，創(chuàng)建參照模型，再進行NC加工，這一步是整個過程的重點與難點。由于該零件是屬于完全的回轉(zhuǎn)體，比較適合于在車床上加工，所以在選擇機床的時候要注意選擇車床，但在平時銑削加工用的比較廣泛，在用車床加工就與平時有的不一樣了，另一方面，選擇車床

16、的原因是，該零件需要車削梯形螺紋，然而在銑床上只能進行三角螺紋的銑削。分析該零件，我設(shè)計的工藝路線是： 左側(cè) 右側(cè) 工序1：裝夾右端→車外圓Φ59（作粗基準，掉頭裝夾）→車右端面→粗車外圓Φ32→半精車外圓Φ32→精車外圓Φ32→粗鏜孔Φ17→精鏜孔Φ19→車梯形螺紋 工序2：裝夾右端→車左端面→鉆孔Φ7→絞孔Φ11 之所以在工序一中先車外圓Φ59，是為了給在車右端面和車外圓Φ32時作為粗基準，在這一次的裝夾時，把右側(cè)部分能夠加工的部分全部加工完，包括粗加工和精加工。再掉頭以右端為基準加工左邊需要加工的部分，這樣，總的來說，既保證了加工精度又能夠減少裝夾次數(shù)，減少總

17、的加工時間。 在加工過程中要注意刀具的選擇，根據(jù)不同的精度要求和各加工面的粗糙度要求，選擇不同的切削用量，即切削速度、切削深度、進給速度與進給量。在車螺紋的時候，要保證主軸每轉(zhuǎn)一圈，車刀進給一個導(dǎo)程，此外，在給各表面加工時，要注意保證一定的加工余量。 三、刀具選擇 （1）刀具材質(zhì)的選擇 常見刀片材料有高速鋼、硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼和金剛石等，其中應(yīng)用最多的是硬質(zhì)合金和涂層硬質(zhì)合金刀片。 （2）刀具尺寸的選擇 刀片尺寸的大小取決于必要的有效切削刃長度L。有效切削刃長度與背吃刀量ap和車刀的主偏角kr有關(guān) （4）刀尖圓弧半徑的選擇 刀尖圓弧半徑的大小直接影響

18、刀尖的強度及被加工零件的表面粗糙度。刀尖圓弧半徑大，表面粗糙度值增大，切削力增大且易產(chǎn)生振動，但刀刃強度增加。通常在切深較小的精加工、細長軸加工、機床剛度較差情況下，選用刀尖圓弧較小些；而在需要刀刃強度高、工件直徑大的粗加工中，選用刀尖圓弧大些。 (5)左右手刀柄的選擇 有三種選擇：R（右手）、L（左手）和N（左右手）。要注意區(qū)分左、右刀的方向，機床刀架是前置式還是后置式、前刀面是向上還是向下、主軸的旋轉(zhuǎn)方向以及需要的進給方向等。 （6）刀桿頭部形式的選擇 刀桿頭部形式按主偏角和直頭、彎頭分有15-18種，有直角臺階的工件，可選主偏角大于或等于90的刀桿。一般粗車可選主偏角45—90的

19、刀桿；精車可選45—75的刀桿；中間切入、仿形車則可選45～107．5的刀桿；工藝系統(tǒng)剛性好時可選較小值，工藝系統(tǒng)剛性差時，可選較大值。當?shù)稐U為彎頭結(jié)構(gòu)時，則既可加工外圓，又可加工端面， 四、切削用量的選擇 (1)．確定背吃刀量ap（㎜） 背吃刀量ap相當于加工余量，應(yīng)以最少的進給次數(shù)切除這一加工余量，最好一次切凈余量，以提高生產(chǎn)效率。為了保證加工精度和表面粗糙度，一般都留有一定的精加工余量，其大小可小于普通加工的精加工余量，一般半精車余量為0.5㎜左右，精車余量為0.1～0.5㎜。輪廓粗車循環(huán)時選ap＝1~3mm，精車ap＝0.25mm；螺紋粗車循環(huán)時選ap＝0.4mm，精車ap

20、＝0.1mm。 (2)．確定主軸轉(zhuǎn)速n (r/min) a。光車時主軸轉(zhuǎn)速 光車時主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)零件上被加工部位的直徑，并按零件和刀具的材料及加工性質(zhì)等條件所允許的切削速度Vc（m/min）來確定。切削速度除了計算和查表選取外，還可根據(jù)實踐經(jīng)驗確定。切削速度確定之后，用下式計算主軸轉(zhuǎn)速: 式中n ————工件或刀具的轉(zhuǎn)速，r/min； Vc ————切削速度，m/min；車直線時，查手冊選粗車切削速度Vc＝50m／min、精車切削速度Vc＝80m／min，鏜孔取時Vc＝60m／min，鉆孔時取Vc＝20m／min,絞孔時取1.2~5m/min. d ———

21、—切削刃選定點處所對應(yīng)的工件或刀具的回轉(zhuǎn)直徑，mm。 b．車螺紋時主軸轉(zhuǎn)速 對于不同的數(shù)控系統(tǒng)，推薦不同的主軸轉(zhuǎn)速選擇范圍。如大多數(shù)普通型車床數(shù)控系統(tǒng)推薦車螺紋時的主軸轉(zhuǎn)速如下： 式中n——主軸轉(zhuǎn)速，r/min； P——工件螺紋的螺距或?qū)С?，mm； k——保險系數(shù)，一般取為80。 （3）．確定進給速度Vf （mm/min ） 進給速度的大小直接影響表面粗糙度的值和車削效率，因此進給速度的確定應(yīng)在保證表面質(zhì)量的前提下，選擇較高的進給速度。 進給速度包括縱向進給速度和橫向進給速度。一般根據(jù)零件的表面粗糙度、刀具及工件材料等因素

22、，查閱切削用量手冊選取每轉(zhuǎn)進給量f，再按下式計算進給速度： Vf = f* n 式中f——每轉(zhuǎn)進給量，mm/r。 式中每轉(zhuǎn)進給量f，粗車時一般選取為0.3～0.8 mm/r，精車時常取0.1～0.3 mm/r，切斷時常取0.05～0.2 mm/r。鏜孔時取0.35～0.70mm/r。鉆孔時取0.10～0.20mm/r,絞孔時取0.40~0.50mm/r. 第三章 創(chuàng)建三維模型 Pro/E建模的基本思路在于：三維零件的建模是在二維建模

23、的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。從根本上來說，先在平面上設(shè)計出剖面，然后再按一定的方式生長。例如對平面圖形設(shè)置厚度，就變成立體圖形。以此類推，也可以通過平面圖形經(jīng)過一定的旋轉(zhuǎn)，所經(jīng)歷的封閉空間即為所建立的三維模型。Pro/E軟件的的全部內(nèi)容就是由此展開。 一、 新建文件 啟動Pro/ENGINEET Wildfire 3.0,單擊工具欄中的工具，或單擊菜單中的“文件”→“新建”命令，彈出如圖1所示的“新建”對話框。選擇系統(tǒng)默認“零件”類型，“實體”子類型，在“名稱”對話框中輸入luomu，同時取消“使用缺省模板”復(fù)選框的勾選，再單擊“確定”按鈕。在彈出的“新建文件選項”對話框，選擇公制模板為mmns-pa

24、rt-solid，如圖2所示，單擊確定按鈕，進入設(shè)計環(huán)境。 圖1 【新建】對話框 圖2【新文件選項】對話框 二、創(chuàng)建螺母主體 （1） 單擊“特征”工具欄中的（拉伸）工具，或單擊主菜單中的“插入”→“拉伸”命令，窗口下方彈出如圖3所示的“拉伸”特征操控板。在操控板中，選擇方式為（實體）。 圖3 【拉伸】操控面板 圖4【放置】上滑面板 （2） 單擊操控板中的“位置”按鈕，彈出如圖4所示的“位置”上滑面板，進行平面的選擇。 （3） 單擊“定義”按鈕，彈出“草繪”對話框。在模型樹或工作區(qū)中選取TOP基準平面作為草繪平

25、面，接受系統(tǒng)自動捕捉到與其垂直的RIGHT基準平面作為草繪方向參考平面，方向為右，如圖5所示 圖5【草繪】對畫框 圖6草繪環(huán)境 （4） 單擊圖5中的“草繪”按鈕，進入如圖6所示的草繪環(huán)境。系統(tǒng)會在默認的情況下，自動添加尺寸參照，F(xiàn)RONT基準平面作為水平尺寸參照，RIGHT基準平面作為垂直尺寸參照 。 （5） 草繪截面。單擊“草繪器”工具欄中的（圓）工具，或單擊主菜單中的“草繪”→“圓”→“圓心和點”命令，在坐標原點處草繪一個圓。再單擊（尺寸編輯）工具，修改尺寸如圖7所示。草繪完成后，再單擊（確定）按鈕，退出二維草繪環(huán)境。

26、 圖7【拉伸】截面 圖8定義拉伸長度 （6） 進入三維實體模式，輸入拉伸長度12，如圖8，回車，再單擊（確定）按鈕，或單擊鼠標中鍵，生成如圖9所示的拉伸特征。 圖9 實體模型 圖10 實體模型 （7） 用同樣的方法，選擇拉伸面作為基準面，在其上再拉伸一實體，如圖10所示。 三、 打孔 （1） 單擊“特征”工具欄中的（拉伸）工具，或單擊主菜單中的“插入”→“拉伸”命令，窗口下方彈出 “拉伸”特征操控板。在操控板中，選擇方式為（實體）,。選取TOP面進入草繪環(huán)境。 （2） 單擊“草繪器”中的（圓

27、）→（同心圓），或單擊主菜單中的“草繪”→“圓”→“同心”命令。選取模型上的最大圓，畫一個同心圓，直徑為19。草繪完成后，再單擊（確定）按鈕，退出二維草繪環(huán)境。 （3） 進入三維實體模式，單擊操控板中的（除料）按鈕，并單擊（方向）按鈕，使得除料方向朝向?qū)嶓w，并將除料長度延長至實體外，如圖11所示。再單擊（確定）按鈕，或單擊鼠標中鍵，生成如圖12所示的拉伸除料特征。 圖11【拉伸】切除材料 圖12【拉伸】切除材料模型 （4） 同樣單擊“特征”工具欄中的（拉伸）工具，或單擊主菜單中的“插入”→“拉伸”命令，窗口下方彈出 “拉伸”特征操控板。在操控板中，選擇方式為

28、（實體）,。選取TOP面進入草繪環(huán)境。 （5） 在草繪環(huán)境中畫出如圖13所示的曲線，具體尺寸見圖13。草繪完成后，再單擊（確定）按鈕，退出二維草繪環(huán)境。 圖13【拉伸】截面 （6） 進入三維實體模式，單擊操控板中的（除料）按鈕，并單擊（方向）按鈕，使得除料方向朝向?qū)嶓w，并將除料長度延長至實體外，如圖14所示。再單擊（確定）按鈕，或單擊鼠標中鍵，生成如圖15所示的拉伸除料特征。 圖14 【拉伸】切除材料 圖15【拉伸】切除材料模型 （7） 陣列。單擊步驟（6）中生成的小孔。此時“特征”工具欄中的（陣列）顯示可用，單擊。或單擊主菜單中的

29、“編輯”→“ ”命令。彈出如圖16所示的操控板。 圖16【陣列】操控面板 在最下面的尺寸欄中，單擊按鈕，選中軸，如圖17所示。再單擊“選取1個項目”。選中三維實體模型的中心軸，操控板出現(xiàn)如圖18所示情況，將其更改數(shù)據(jù)如圖18.，回車。 圖17【尺寸】陣列操控面板選項 圖18【軸】陣列操控面板 最后單擊（確定）按鈕，或單擊鼠標中鍵，生成如圖19所示的陣列特征 、 圖19【陣列】特征 （8）

30、 同樣，在TOP基準平面上進行打沉孔。在草繪環(huán)境中畫出如圖20所示的曲線，具體尺寸見圖20。草繪完成后，再單擊（確定）按鈕，退出二維草繪環(huán)境。進入三維后，進行除料，除料長度為6。如圖21所示 圖20 【拉伸】截面 圖21【拉伸】切除材料模型 （9） 采用與步驟（7）一樣的步驟，同樣對該沉孔進行陣列。其結(jié)果如圖21所示 圖21實體模型 四、創(chuàng)建螺旋掃描切削特征 單擊主菜單中的“插入”→“螺旋掃描”→“切口”命令，彈出如圖22所示的“伸出項：螺旋掃描”對話框和如圖23所示的“屬性”菜單中的“

31、常數(shù)”→“穿過軸”→“右手定則”→“完成”命令，在彈出的“設(shè)置草繪平面”和“設(shè)置平面”菜單中，依次單擊“新設(shè)置”→“平面”命令。在模型樹或工作區(qū)中選取FRONT基準平面為草繪平面，單擊“方向”中的“正向”命令，做“草繪視圖”菜單中的“缺省”命令，進入草繪環(huán)境后，接受默認參考參照。繪制如圖24所示的直線參照作為軌跡線，草繪完畢后，單擊（確定）按鈕，回到三維界面，系統(tǒng)消息區(qū)提示“輸入螺旋節(jié)距值”，輸入5，單擊或按回車鍵。進入二維草繪環(huán)境，創(chuàng)建螺旋掃描特征截面，繪制如圖25所示的截面形狀，草繪完成后，單擊（確定）按鈕，退出草繪環(huán)境。單擊“方向”菜單中的“正向”命令，單擊“切剪：螺旋掃描”對話框中的“

32、確定”按鈕，生成如圖26所示的螺旋掃描切削特征。 圖22【螺旋掃描】對話框 圖23【屬性】菜單 圖24 旋轉(zhuǎn)軸和螺旋軌跡 圖25 螺旋掃描剖面 圖26【螺旋掃描】特征 第四章 NC制造 一、NC制造概念 1．設(shè)計模型 代表著成品的 Pro/ENGINEER 設(shè)計模型為所有制造操作的基礎(chǔ)。在設(shè)計模型上選取特征、曲面和邊作為每一刀具軌跡的參照。通過參照設(shè)計模型的幾何，可以在設(shè)計模型與工件間設(shè)置相關(guān)鏈接。由于有了這種鏈接，在改變設(shè)計模型時，所有相關(guān)的加工操作都會被更

33、新以反映所做的改變。 2．工件 工件代表要由制造操作進行加工的原料。它的使用在 NC 制造中是可選的。使用工件的優(yōu)點在于： a．在創(chuàng)建 NC 序列時，自動定義加工的范圍。 b．動態(tài)的材料去除模擬和過切檢測。 C．通過捕獲去除的材料來管理進程中文檔。 工件可以代表任何形式的原料；如棒料或鑄件。通過復(fù)制設(shè)計模型、修改尺寸或刪除/ 隱含特征以代表實際工件，可以很容易地創(chuàng)建工件。 3．制造模型 常規(guī)的制造模型由一個設(shè)計模型（由于在創(chuàng)建 NC 序列時將其用作參照，因此也稱為“參照模型”）和一個裝配在一起的工件組成。隨著加工過程的進展，可對工件執(zhí)行材料去除模擬。一般地，在加工過程結(jié)束時，工

34、件幾何應(yīng)與設(shè)計模型的幾何一致。然而，材料去除是一個可選步驟。 二、NC 制造過程的組成 1．建立制造數(shù)據(jù)庫。此數(shù)據(jù)庫包含諸如可用機床、刀具、夾具配置、地址參數(shù)或刀具表等項目。此步驟為可選步驟。如果不想預(yù)先建立全部數(shù)據(jù)庫，可以直接進入加工過程，然后在真正需要時定義上述任何項目。 2．定義一個操作。操作設(shè)置可以包含下列元素： 操作名 機床 CL 輸出的坐標系 操作注釋 操作參數(shù) FROM 點與 HOME 點 必須先定義機床和坐標系，然后才可創(chuàng)建 NC 序列。其它設(shè)置元素可選。 3．為指定的操作創(chuàng)建 NC 序列。每個 NC 序列是由一系列刀具運動與特定的后處理器詞組成的，這些詞

35、與運動無關(guān)，但卻是獲得正確 NC 輸出所必需的。 系統(tǒng)根據(jù) NC 序列類型（如“體積塊銑削”、“外側(cè)車削”）、切削幾何與制造參數(shù)自動生成刀具路徑。如果需要，可以應(yīng)用更多的“低級別”控制，方法是： 定義自己的刀具運動，即進刀、退刀和連接運動。刀具運動包括“自動切削”運動。 插入非運動 CL 命令。 對于每個完成的 NC 序列，可通過使系統(tǒng)自動去除材料（適用時），或者通過在工件上手工構(gòu)建 Pro/ENGINEER 常規(guī)特征（如“槽”或“孔”），創(chuàng)建材料去除特征。 三、車削 NC 序列 對每一個車削 NC 序列，可通過創(chuàng)建或選取“車削輪廓”定義切削幾何。系統(tǒng)將嘗試自動確定與“車削輪廓”

36、相關(guān)的切削區(qū)域的位置；在模糊的情況下，系統(tǒng)將提示用戶通過反向箭頭來選取材料側(cè)。切口將創(chuàng)建在與“車削輪廓”相反的一側(cè)。根據(jù) NC 序列的類型，可能需要通過指定坯件邊界和切削擴展來進一步定義切口。 四、NC序列典型加工實例 現(xiàn)分別以車外圓Φ32，鏜孔Φ19，車梯形螺紋為例，來演示該螺母的加工過程。 車外圓主要涉及的是車削輪廓： “車削輪廓”以下列方式為各種類型的“車削”NC 序列定義切削幾何： a．對于“區(qū)域”和“凹槽”車削，必須通過指定最終坯件輪廓來定義切削的區(qū)域；這通常通過指定零件的被加工邊或曲面來完成。零件的邊或曲面也可用于粗切削，因為用于精加工的粗切削后所留下的坯件余量是由 R

37、OUGH_STOCK_ALLOW 和 PROF_STOCK_ALLOW 參數(shù)定義的。 b．對于“輪廓”車削，必須指定刀具的切削運動軌跡。 c．對于“螺紋”車削，必須指定主刀具運動，對于外螺紋為外徑，對于內(nèi)螺紋為內(nèi)徑。 1．車外圓Φ32 （1）制造模型 設(shè)置工作目錄，并將參照模型文件luomu.prt拷入工作目錄中。然后選擇“文件”→“新建” 命令，打開“新建”對話框，選中“制造”單選按鈕，在“名稱”文本框中輸入xhx0，選擇公制模板，單擊“確定”按鈕，進入NC主界面。 參照模型。單擊“制造” →“制造模型” →“裝配” →“參照模型”選項，選擇luomu.prt文件，保持缺省設(shè)置。

38、 工件。單擊工具欄上的（基準平面工具），選取參照模型的底面為基準平面，在基準平面對話框中輸入2，如圖27使得基準平面以下產(chǎn)生一個新的平面DTM1。單擊“制造” →“制造模型” →“創(chuàng)建” →“工件”選項，系統(tǒng)提示輸入零件名稱，輸入工件名稱x0。單擊按鈕，在菜單管理器中顯示“實體選項”菜單，單擊“拉伸” →“實體” →“完成”選項，在彈出的操控面板中單擊“放置”按鈕，再單擊“定義”按鈕，打開草繪對話框，選取參照平面DTM1作為草繪平面，單擊草繪按鈕進入草繪界面。選取兩個尺寸參照，關(guān)閉“參照”對話框。單擊工具欄上的按鈕右側(cè)的下拉按鈕，單擊（偏移工具），在“類型”對話框中選中“環(huán)”，選取工件外輪廓

39、，顯示指示偏移方向的箭頭，同時彈出如圖28所示的提示。箭頭方向指向輪廓外部，則在文本框中輸入2，單擊按鈕退出草繪，按住鼠標中鍵并移動鼠標以查看拉伸方向， 在文本框中輸入41，回車，將工件拉伸至工件上表面以上2，單擊按鈕，然后單擊“完成/返回”選項，工件創(chuàng)建完成，如圖29所示，工件顯示為綠色透明的 圖27 【基準平面】對話框 圖28 偏距提示 圖29創(chuàng)建的制造模型 （2）制造設(shè)置 單擊菜單管理器中的“制造”→“制造設(shè)置” →“操作”選項，打開“操作設(shè)置”窗口。 a．操作名稱使用缺省的操作名稱OP010。 b.NC機床設(shè)置為1個

40、塔臺車床。 C．加工零點。（在此操作之前已在工件下表面設(shè)置一加工零點ACS0，為了加工外圓Φ59）。此加工零點確定在工件上表面的圓心位置。單擊工具欄上的坐標系按鈕，按住ctrl鍵依次選取RIGHT面、FRONT面和工件上表面創(chuàng)建坐標系。改變坐標軸方向，使Z軸垂直于模型上表面，并且方向向上。在“操作設(shè)置”窗口單擊“加工零點”右側(cè)的按鈕，選擇剛創(chuàng)建好的坐標系A(chǔ)SC2。 d..退刀曲面。單擊“曲面”右側(cè)的按鈕，打開“退刀曲面對話框”，在文本框中輸入30。 （3）．序列設(shè)置 單擊菜單管理器中的“制造”→“加工”→“NC序列” →“新序列” →“加工” →“區(qū)域” →“完成”選項，選擇“刀具”、

41、“參數(shù)”復(fù)選框，單擊“完成”選項。 （4）刀具設(shè)定。選擇車削刀具，刀具參數(shù)設(shè)定如圖30所示。 圖30“刀具設(shè)定”窗口 （5）．參數(shù)設(shè)定。單擊“制造參數(shù)”→“設(shè)置”選項，進行參數(shù)設(shè)定，如圖31所示。參數(shù)設(shè)定完后直接單擊按鈕，再單擊“制造設(shè)置”→“完成”選項。 圖31 參數(shù)設(shè)定 圖32【定制】對話框 彈出對話框“CL數(shù)據(jù)”→“定制”。如圖32所示，單擊定制對話框中的插入，選中彈出的菜單管理器中的“創(chuàng)建輪廓”→“草繪”→“完成”，進入草繪界面，同時彈出“曲線：車削輪廓”對話框。選

42、擇兩個尺寸參照，關(guān)閉“參照”對話框。草繪如圖33所示的車削加工輪廓。單擊按鈕。確定保留材料一側(cè)的方向，按鼠標中鍵確定。再單擊“曲線：車削輪廓”中的“確定”按鈕。確定切割方向，兩次單擊“完成”，再選擇菜單管理器中的“切割”→“確認切剪材料”選項，最后，單擊“定制”對話框的“確定”按鈕。 圖33 草繪輪廓 圖34 NC檢測結(jié)果 （6）．演示軌跡。單擊菜單管理器中的“制造”→“加工” →“NC序列” →“演示軌跡” →“NC檢測”選項。結(jié)果如圖34所示。演示軌跡結(jié)果如圖35所示。單擊“NC序列”→“完成序列”選項。

43、 圖35 屏幕演示結(jié)果 圖36 材料切剪結(jié)果 （7）．材料切剪。單擊“制造”→“加工”→“材料切剪材料”→“3。車外圓Φ32”→“自動”→“完成”選項，選中工件，分別單擊彈出的對話框中的“確定”按鈕。結(jié)果如圖36所示 在此序列之后，為了達到所要求的粗糙度，需再進行一次精車，單擊“制造” →“加工” →“NC序列” →“新序列” →“加工” →“輪廓” →“完成”選項。重新設(shè)定刀具和參數(shù)。具體步驟從略。 2.鏜孔Φ17 （1）。制造設(shè)置中的機床、加工零點、退刀曲面均與車外圓Φ32一致。即保持不變。 （2）。NC序列設(shè)置。單擊菜單管理器中的“制

44、造”→“加工” →“NC序列” →“新序列” →“加工” →“孔加工” →“完成”選項。彈出“孔加工”菜單，如圖37所示，單擊圖中的“鏜孔”→“完成”選項，彈出如圖38所示的“序列設(shè)置”菜單。選中“刀具”、“參數(shù)”“孔”復(fù)選框，單擊“完成”選項，打開“刀具設(shè)定”窗口 圖37 “孔加工”菜單 圖38 孔加工序列設(shè)置選項 （3）刀具設(shè)定。選擇車削刀具，刀具參數(shù)設(shè)定如圖39所示 圖39“刀具設(shè)定”窗口 （4）參數(shù)設(shè)定。單擊“制造參數(shù)”→“設(shè)置”選項，進行參

45、數(shù)設(shè)定，如圖40所示。 參數(shù)設(shè)定完后直接單擊按鈕，再單擊“制造設(shè)置”→“完成”選項。 圖40 鏜孔參數(shù)設(shè)定 (5)?？准O(shè)定。如圖41所示。在彈出的孔集設(shè)定對話框中，單擊“直徑”選項卡，再單擊“添加”按鈕，彈出“選取孔直徑”對話框（圖42），選擇直徑值19，單擊“確定”按鈕。單擊“孔集”對話框中的“選項”選項區(qū)中的“深度”按鈕 ，彈出“孔集深度”對話框，選擇的復(fù)選框如圖43所示，單擊“確定”按鈕。返回“孔集”設(shè)定對話框，單擊確定按鈕。 圖41【孔集】設(shè)定 圖42 選取孔直徑

46、 圖43 確定孔深度 （6）。演示。單擊菜單管理器中的“孔”→“完成/返回”選項，進行軌跡演示與NC檢測。其結(jié)果分別如圖44和圖45所示 圖44 屏幕演示結(jié)果 圖45 NC檢測結(jié)果 （7）。材料切剪。單擊“制造”→“加工”→“材料切剪材料”→“4。鏜孔Φ17”→“自動”→“完成”選項，選中工件，分別單擊彈出的對話框中的“確定”按鈕。結(jié)果如圖46所示 圖46 材料切剪結(jié)果 在此序列之后，為了達到所要求的粗糙度，需再進行一次精車，單擊“制造” →“加工” →“NC序列” →“新序列”

47、→“加工” →“輪廓” →“完成”選項。重新設(shè)定刀具和參數(shù)。具體步驟從略。 3．車梯形螺紋 （1）制造設(shè)置中的機床、加工零點、退刀曲面均與車外圓Φ32一致。即保持不變。 （2）NC序列設(shè)置。單擊菜單管理器中的“制造”→“加工” →“NC序列” →“新序列” →“加工”→“螺紋” →“完成”選項，單擊“螺紋類型” →“Acme類型” →“內(nèi)部” →“ISO” →“完成”，選中“刀具”、“參數(shù)”、“車削加工輪廓”復(fù)選框，單擊“完成”選項。如圖47所示 圖47 螺紋類型選取與序列設(shè)置選取 （3）刀具設(shè)定。選擇車削刀具，刀具參數(shù)設(shè)定如圖48所示

48、 圖48 刀具設(shè)定窗口 （4）參數(shù)設(shè)定。單擊“制造參數(shù)”→“設(shè)置”選項，進行參數(shù)設(shè)定，如圖49所示。 參數(shù)設(shè)定完后直接單擊按鈕，再單擊“制造設(shè)置”→“完成”選項。 圖49 “參數(shù)樹”設(shè)定 圖50 選取草繪輪廓 （5）單擊菜單管理器中的“車削加工輪廓” →“創(chuàng)建輪廓” →“草繪” →“完成”選項，如圖50所示。進入草繪環(huán)境，選取兩個參照，單擊“參照” →“關(guān)閉”。草繪輪廓曲線，如圖1-51所示。單擊按鈕，進入菜單管理器選擇保留材料一側(cè)的方向，按中鍵確定。單擊對話框中“曲線：車削輪廓

49、” →“確定”選項，如圖52 圖1-51 草繪輪廓 圖1-52【車削輪廓】對話框 （6）演示。單擊菜單管理器中的“加工”→ “NC序列”→“演示軌跡”選項，進行軌跡演示（在車床上，無NC檢測）。其結(jié)果分別如圖53所示。 圖53 屏幕演示結(jié)果 五、總體序列說明。 在上述的幾個典型序列當中，加工零點都是位于工件的上表面（即右端面），如果要加工下表面（鉆孔Φ7、絞孔Φ11、車左端面）時，需要改變加工零點和退刀曲面，重新進行“制造設(shè)置”的設(shè)定，更改加工零點為ASC0退刀曲面為ADTM1，

50、其他均不變。其他序列的加工方法與以上典型序列的加工方法大同小異，具體步驟略。 為了達到加工螺母的各種要求，該零件所編的NC序列如下圖53所示： 圖53 制造工藝表 各個序列的參數(shù)設(shè)定情況如下： 車外圓Φ59： 圖54 車外圓Φ59參數(shù)設(shè)定 ＝100050/3.1463＝252.75r/min≈253r/min Vf＝fn＝0.4253＝101.2mm/min ≈ 101mm/min 步長深度（背吃刀量ap）＝2mm 其余設(shè)置如圖54所示。

51、 車右端面： 圖55 車右端面參數(shù)設(shè)定 參數(shù)設(shè)定與車外圓Φ59時一致。如圖55所示 粗車外圓Φ32： 圖56 粗車外圓Φ32參數(shù)設(shè)定 ＝100050/3.1463＝252.75r/min≈253r/min Vf＝fn＝0.4253＝101.2mm/min ≈ 101mm/min 步長深度（背吃刀量ap）＝2mm 其余設(shè)置如圖56所示。 半精車外圓Φ32：

52、 圖57 半精車外圓Φ32參數(shù)設(shè)定 ＝100065/3.1432＝646.89r/min≈647r/min Vf＝fn＝0.2647＝129.4mm/min≈130mm/mi 步長深度（背吃刀量ap）＝1mm 其余設(shè)置如圖57所示。 精車外圓Φ32： 圖58 精車外圓Φ32參數(shù)設(shè)定 ＝100080/3.1432＝796.17r/min≈796r/min Vf＝fn＝0.1796＝79.6mm/min≈80mm/mi 步長深度（背吃刀量a

53、p）＝0.25mm 其余參數(shù)設(shè)定如圖58所示 粗鏜孔Φ17： 圖59 粗鏜孔Φ17參數(shù)設(shè)定 ＝100060/3.1417＝1124.01r/min≈1124r/min Vf＝fn＝0.51124＝562mm/min 其余設(shè)置如圖59所示。 精鏜孔Φ19： 圖60 精鏜孔Φ19參數(shù)設(shè)定 ＝1000120/3.1419＝2011.39r/min≈2011r/min Vf＝fn＝0.132011＝261.43mm/min≈261mm/min

54、 其余設(shè)置如圖60所示。 車梯形螺紋： 有公式 （取k=80） n＝(1000/5)-80＝120 Vf＝fn＝0.5120＝60mm/min 其余設(shè)置如上。 車左端面： 圖61車左端面參數(shù)設(shè)定 參數(shù)設(shè)定與車外圓Φ59時一致，如圖61所示。 鉆孔Φ7： 圖62鉆孔Φ7參數(shù)設(shè)定 ＝100020/3.147＝909.92r/min≈910r/min Vf＝fn＝0.15910＝136.5mm/min≈137mm/min

55、 其余設(shè)置如圖62所示。 絞孔Φ11： 圖63 絞孔Φ11參數(shù)設(shè)定 ＝10004/3.1411＝115.81r/min≈116r/min Vf＝fn＝0.45116＝52.2mm/min≈52mm/min 其余設(shè)置如圖63所示。 六、CL數(shù)據(jù)處理 操作步驟：單擊菜單管理器中的“制造”→“CL數(shù)據(jù)”→“輸出” →“選取一” →“選取特征” →“操作” →“選取菜單” →“OP010”選項，再單擊“CL數(shù)據(jù)” →“軌跡” →“文件” →“輸出類型” 選項，點擊“CL文件”、“MCD文件”、“交互”、“計算

56、CL”復(fù)選框，再單擊“完成”選項。彈出“保存副本”對話框，將文件保存至指定的文件夾中。單擊“確定”按鈕。單擊“CL數(shù)據(jù)” →“軌跡” →“文件” →“后置期處理選項”選項，選擇“全部”、“跟蹤”復(fù)選框，單擊“完成”按鈕。如圖64所示。 圖64 CL數(shù)據(jù)處理 單擊菜單管理器中的“后置處理列表”→“UNCL01.P11”選項。將彈出的“消息窗口”對話框直接關(guān)閉。最后單擊菜單管理器中的“Done Output”選項，如圖65所示。CL數(shù)據(jù)計算完成。 圖65 完成CL計算 在指定的文件夾中找到剛

57、剛保存好的文件，用記事本打開后綴為“.tap”的文件，得到代碼。 第五章 Pro/E工程圖 Pro/E提供了強大的工程圖功能，可以將三維模型自動生成所需的各種視圖。而且工程圖與模型之間是全相關(guān)的，無論何時修改了模型，其工程圖自動更新，反之亦然。Pro/E還提供多種圖形輸入輸出格式，如DWG、DXF、IGS、STP等，可以和其它二維軟件交換數(shù)據(jù)。 1．啟動Pro/ENGINEET Wildfire 3.0,單擊工具欄中的工具，或單擊菜單中的“文件”→“新建”命令，彈出如圖66所示的“新建”對話框。選擇 “繪圖”，在“名稱”對話框中輸入luomu，同時取消“使用缺省

58、模板”復(fù)選框的勾選，再單擊“確定”按鈕。在彈出的“新制圖”對話框，單擊“瀏覽”按鈕，選取111.prt,標準大小為A4。如圖67所示，單擊確定按鈕，進入繪圖環(huán)境。 圖66 “新建”對話框 圖67“新制圖”對話框 2．選擇主菜單命令“插入”→“繪圖視圖”→“一般”，狀態(tài)欄中提示“選取繪制視圖的中心點”，此時，在繪制圖中單擊并選取放置視圖的中心位置，系統(tǒng)將自動彈出“繪圖視圖”對話框，如圖68所示。 圖68【繪圖視圖】對話框 3．設(shè)置“繪圖視圖”對話框的選項。在“繪圖視圖”對話框的“視圖名”文本框中輸入“俯視圖”，并在“模型視圖名”列表框中選擇FRON

59、T視圖；在“類別”框中修改一些其他參數(shù)，單擊“確定”按鈕。得到結(jié)果如圖69所示。 圖69 俯視圖 4．選中視圖并右擊，在彈出的快捷菜單中選擇“插入投影視圖”選項，將其上、下、左、右移動可以得到不同視圖。 6．將上步得到的圖形保存副本，并用.dwg格式保存。再在CAD中打開luomu.prt.。在里面進行尺寸與公差的標注。具體步驟略。最后得到結(jié)果如圖70所示。 第六章 設(shè)計心得 本次設(shè)計其實是對我們大二所學(xué)的PRO/ENGINEER Wildfire 3.0和大三所學(xué)的CAD/CAM兩門課程的綜合應(yīng)用。由于我對初級建模的學(xué)習(xí)程度還算到位，

60、所以對建模所花三維時間比較少，而且說實話我們的模型建起來還算比較簡單的。在進行NC加工時，起初我想的是用銑床來加工，因為這是我們接觸的最多的，第一反應(yīng)就是用銑床來加工，然后，在加工過程中，突然發(fā)現(xiàn)梯形螺紋在銑床上加工不出來，這就意味著我前面所做的工作全都白費了。后來，老師指導(dǎo)我們說回轉(zhuǎn)體零件適宜在車床上加工，而且只有車床上才能加工梯形螺紋。所以我就得轉(zhuǎn)換到其他的機床來重新加工了。 車床，運用起來與銑床有所不一樣，在剛開始加工的時候，在選取參數(shù)或復(fù)選框的時候不知道要選取哪些，什么該選，什么參數(shù)一定要設(shè)定等等都是不太清楚，后來在多次參考一些輔導(dǎo)書和與同學(xué)相互交流之后，逐漸懂得了使用方法，

61、加工起來也比較順利，但在加工完之后有時會出現(xiàn)一個問題：就是我把加工好的東西保存后就發(fā)現(xiàn)在下一次打開的時候就打不開了，真的好郁悶啊，后來發(fā)現(xiàn)，必須同時存在.asm和.mfg兩種文件時才能打開，這是我以前沒有學(xué)習(xí)到的。呵呵，還有，其實，在設(shè)置刀具參數(shù)的時候，我到目前為止也不是100%全部理解透徹，在這一方面還得加強。 本次設(shè)計學(xué)到的還是很多的，最起碼的是加強了我對建模的技巧，還有對銑床和車床的加工路徑與方法加深了理解與使用。在參數(shù)設(shè)定時充分運用了我們所學(xué)的《機械制造工程》，相當于說在整個設(shè)計過程中我們是把我們的專業(yè)課所學(xué)的知識進行了“模擬”運用。

62、 參考文獻 [1]王先逵 ．《機械加工工藝手冊》（第一卷 ）． 北京：機械工業(yè)出版社，2006 [2]狄瑞坤．《機械制造工程》． 杭州：浙江大學(xué)出版社，2001 [3]鐘建琳．《數(shù)控加工實用教程》． 北京：機械工業(yè)出版社，2002 [4]肖乾．《PRO/ENGINEER Wildfire 3.0》． 北京：中國電力出版社，2008 [5]曹巖．《PRO/ENGINEER Wildfire 3.0 機械設(shè)計》．北京：機械工業(yè)出版社，2007 附：部分加工代碼： N000T02 N001M42 N002M03S

63、253 N003G00X000000Z-050538 N004G98 N005X000000Z-050538 N006Z-026003F0101 N007X000000Z-026003 N008G00Z-050538 N009X000000Z-050538 N010Z-026003F0101 N011X000000Z-026003 N012Z-050538 N013X000000Z-050538 N014X000000Z-050538 。。。。。。 。。。。。。 。。。。。。 N279Z-046000F0052 N280Z-039500 N281G00X022000Z-036500 N282Z-046000F0052 N283Z-039500 N284G00X-022000Z-036500 N285Z-046000F0052 N286Z-039500 N287G00X-044000Z-036500 N288Z-046000F0052 N289Z-039500 N290G00X-022000Z-036500 N291Z-046000F0052 N292Z-039500 N293G00Z-071000 N294M05