CADCAM及数控加工技术综合实践.docx

学生学号实验课成绩学生实验报告书实验课程名称CAD/CAM及数控加工技术综合实验开 课 学 院机电工程学院专业班级学 生 姓 名指导老师2014-2015学年第一学期实验项目名称CAD/CAM及数控加工技术综合实验实验成绩实 验 者专业班级组 别同 组 者实验日期 年 月 日一部分：实验预习报告（包括实验目的、意义，实验基本原理与方法，主要仪器设备及耗材，实验方案与技术路线等）（一）实验目的（1）使学生树立机电结合、多学科融合的制造系统概念，对数字化制造系统的使用起到入门作用，培养学生在网络环境下进行设计加工的能力，并从事现代制造工程（如CAD/CAM、FMS、CIMS.等技术工作）方面的工作或研究打下基础。（2）通过实验锻炼学生对所学基础课程与专业课程的综合应用能力，引导学生自主学习，以提高学生分析问题的能力。（3）提升学生的工程设计能力，系统完成材料选用、公差配合，具体的机械结构设计、加工工艺设计和制造等各个方面工作。（4）熟练使用CAD/CAM集成软件工具（Solidworks，MasterCAM，UG或PRO/E等）进行设计和加工，利用图形编程模块自动生成NC程序并实现加工运动仿真。（5）通过对设计零件的制造设计、加工和检测分析，培养学生从设计到制造的系统化设计的全局概念，并培养学生思考问题的能力。通过实验，使学生在掌握机械CAD/CAM技术、数控技术、计算机仿真、现代设计技术、机械制造技术基础、机械制造装备设计、精密加工和特种加工等课程的理论基础上，初步掌握Solidworks（Pro/E，UG等）、MasterCAM等软件的使用，掌握产品设计、产品分析、工艺设计、数控加工仿真、产品数据管理、实际数控加工、产品快速成形加工方法的产品整个开发过程，培养学生专业技能，培养综合与创新能。（2） 实验意义 现代数字化设计与制造是机械制造及自动化专业学生要求掌握的主要知识，CAD/CAM及数控加工技术实验给学生提供了数字化设计与制造总体流程的动手实践、进行综合能力培养的机会，锻炼学生对已学知识的综合应用，以及对未知工具与知识的自学能力。实验各个阶段中，实验指导教师只给出设计要求及加工条件，具体的实验方法与步骤由学生自拟，充分体现学生实验的自主性与创新性。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）（一）车削零件（1）本次实验的车削零件如图所示：车削零件图（2） 零件的加工要求该零件属于轴类零件，主要采取数控车削进行加工，数控机床选择华中数控系统。加工部分主要有端面、外圆柱面、外圆锥面、圆弧面、退刀槽、倒角及螺纹等。零件最高粗糙度要求为Ra1.6，有同轴度要求，零件的加工要求较高，在进行粗加工后需要进一步进行精加工。（3）工件材料的选择零件属于轴类零件，其强度要求较高，故毛坯制造形式为锻造，材料为45钢。该零件的最大长度为65mm，最大处直径为24mm，毛坯选用长100mm直径30mm的棒料毛坯。（4） 零件的定位夹紧方式一次装夹完成重要表面的所有加工工序，采用中心轴作为定位基准，采用三爪卡盘夹紧。（5） 工艺路线的制定零件的工艺路线：锻造毛坯车端面粗车外轮廓精车外轮廓切槽车螺纹切断。本次实验的零件加工顺序为：车零件的右端面；粗、精加工零件外轮廓（倒第一个1x45角，车12mm外圆面，倒第二个1x45角，车16mm外圆面，车第一个R5圆弧面，车外圆锥面，车第二个R5圆弧面，车24mm外圆面)；切两个退刀槽；加工螺纹；切断。（6） 确定机械加工余量X方向粗加工余量为1.5mm；X方向精加工余量为0.4mm，方向精加工余量为0.1mm。（7） 刀具的选择加工该轴类零件所选取的刀具材料为高速钢刀具，选择的刀具为90右偏外圆车刀，35右偏外圆车刀，4mm切断刀及螺纹刀。（8） 车削零件数控加工程序编制 a 确定加工路线 按先主后次，先粗后精额的加工原则确定加工路线，采用固定循环指令对外轮廓进行粗加工，再精加工，然后车退刀槽，最后加工螺纹。 b装夹方法和对刀点的选择采用三爪卡盘定心夹紧，对刀点选在工件的右端面与回转轴线的交点。 c 选择刀具根据加工要求选择三把刀具，1号为粗加工外圆车刀，2号为切槽刀，3号为螺纹刀。 d 确定切削用量车外圆时，主轴转速为400r/min，进给速度为80mm/min；切槽和车螺纹时，主轴转速为300r/min，进给速度为40mm/min. e 数值计算依次计算出从编程原点开始的节点坐标：（12，1）、（12，20）、（14，20）、（16，21）、（16，28.5）、（16.24，29.45）R5、（23.76,46.19）、（24，47.28 ）R5、（24,60）。 f 编写加工程序： %O0001 （程序名）N1 G00 T0101 X50 Z50 (选择1号刀，1号刀补，设置工件坐标系， 到程序起点位置）N2 M03 S400 (主轴以400r/min正转）N3 G00 X50 Z0 (刀具定位到（50,0）位置）N4 G01 X-1 (车端面）N5 G00 Z3 (退刀）N6 X50 (刀具点定位到循环起点位置）N7 G71 U1.5 R1N8 G71 P9 Q18 U0.4 W0.1 F80 (粗切量：1.5mm，精切量：X方向为0.4mm，Z方向为0.1mm，切削速度为80mm/min)N9 G00 X0 Z5 (精加工轮廓开始，到倒角延长线上）N10 G01 X12 Z-1 （精加工倒1x45角）N11 X12 Z-20 (精加工12外圆）N12 X14 (精加工16处外圆端面)N13 X16 Z-21 (精加工倒1x45角）N14 Z-28.5 (精加工16外圆）N15 G02 X16.24 Z-29.45 R5 (精加工R5圆弧）N16 G01 X2.376 Z-46.19 (精加工外圆锥面）N17 G03 X24 Z-47.28 R5 （精加工R5圆弧）N18 G01 X24 Z-60 (精加工24外圆，精加工轮廓结束）N19 X50 (退出已加工面）N20 G00 X50 Z50 (回对刀点) N21 T0100 (取消1号刀补）T0202 (换2号刀和2号刀补） M03 S300 (主轴以300r/min正转）N22 G00 X50N23 Z-20 N24 X20 (到退刀槽处）N25 G01 X10 F10 （切深度为1mm的槽）N26 G04 P4 (暂停4s)N27 G01 X50 Z-50 N29 X28 (到退刀槽处）N30 X20 F10 (切深度为2mm的槽）N31 G04 P4 (暂停4s)N32 G01 X50 N33 G00 X50 Z50 (回对刀点）N34 T0200 (取消2号刀补）T0303 (换3号刀和3号刀补）N35 M03 S300 F40 (主轴以300r/min正转，切削速度为40mm/min)N36 G00 X0 N37 Z5 (刀加工螺纹起点）N38 G92 X11.2 Z-15 P180 F1.5 (第一次循环切螺纹，切深0.8mm)N39 X10.6 Z-15 (第二次循环切螺纹，切深0.6mm)N40 X10.2 Z-15 (第三次循环切螺纹，切深0.4mm)N41 X10.04 Z-15 (第四次循环切螺纹，切深0.16mm)N42 G00 X50 Z50 (回对刀点） T0300 (取消3号刀补）N43 M05 (主轴停）N44 M30 (主程序结束并复位）%（2）铣削零件（1）本次实验的铣削零件如图所示：（2） 零件的加工要求 该零件属于盘类零件，零件的加工方式较多，由于实验条件的限制，该零件主要采用数控铣床进行铣削加工，实验中数控铣床选择FANUC系统。需要加工的面有整个零件的上表面、三个凸台、三个凸台间的平面部分、两个圆形孔及正八边形孔等。零件的加工精度要求没有明确给出，分析可得三个孔的加工要求较高。在零件图中零件厚度没有给出，根据实验中所给的毛坯材料，在次设计中三个凸台的高度取为相同，设计尺寸为5mm，整个零件的高度设计为20mm。（3） 工件材料的选择工件材料选取45钢，毛坯制造形式为锻造，毛坯尺寸为110mmx90mmx25mm长方体，由于实验条件限制，实验中选择的工件材料为胶木。（4） 零件的定位夹紧方式尽量采用一次装夹完成重要表面的所有加工工序，实验中直接选取零件底面作为定位基准，采用工艺板固定在数控铣床的工作台上。（5） 工艺路线的制定零件的工艺路线及本次实验的零件加工顺序为：锻造毛坯铣削零件上表面铣削出三个凸台铣削出9和10的两个圆孔铣削出正八边形孔铣削零件外形铣削底面。（6）刀具的选择由于实验条件的限制且铣削过程中最好不要换刀，本次实验中选择直径为8mm的立铣刀。（7）切削用量的确定 主轴转速为1500r/min，进给速度为F200-400mm/min，切削深度：粗加工为4-5mm，精加工为1mm。（8） CAM走刀轨迹 （9）铣削零件数控加工程序清单%O0000(T)(DATE=DD-MM-YY - 12-01-15 TIME=HH:MM - 21:21)(MCX FILE - C:USERSADMINISTRATORDESKTOPA6.MCX-5)(NC FILE - C:USERSADMINISTRATORDESKTOPT.NC)(MATERIAL - ALUMINUM MM - 2024)( T2 | 8. FLAT ENDMILL | H2 )N100 G21N102 G0G17G40G49G80G90N104 T2M6N106 G0G90G54X16.714Y33.998A0.S2387M3N108 G43 H2 Z25.N110 Z10.N112 G1Z0.F200.N114 X43.994F477.4N116 X46.598Y28.265N118 X8.181N120 X-4.352Y22.532N122 X46.321N124 X42.898Y16.799N126 X-14.666N128 X-19.361Y11.066N130 X35.735.N5142 X0.Y-44.I1.J0.N5144 X1.Y-43.I0.J1.N5146 G0Z11.262N5148 X.7N5150 Z-3.737N5152 G1Z-15.7F200.N5154 G3X0.Y-42.3I-.7J0.F477.4N5156 X-.7Y-43.I0.J-.7N5158 X0.Y-43.7I.7J0.N5160 X.7Y-43.I0.J.7N5162 G0Z9.3N5164 X1.N5166 Z-3.737N5168 G1Z-15.7F200.N517N5184 G1Z-16.F200.N5186 G3X0.Y-42.3I-.7J0.F477.4N5188 X-.7Y-43.I0.J-.7N5190 X0.Y-43.7I.7J0.N5192 X.7Y-43.I0.J.7N5194 G0Z9.N5196 X1.N5198 Z-5.7N5200 G1Z-16.F200.N5202 G3X0.Y-42.I-1.J0.F477.4N5204 X-1.Y-43.I0.J-1.N5206 X0.Y-44.I1.J0.N5208 X1.Y-43.I0.J1.N5210 G0Z25.N5212 M5N5214 G91G28Z0.N5216 G28X0.Y0.A0.N5218 M30%第三部分 结果与讨论（可加页）1、 实验结果分析（包括数据处理、实验现象分析、影响因素讨论、综合分析和结论等）2、 小结、建议及体会一、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于加工的零件，装夹定位后能加工多道工序，工序集中，加工质量稳定，减轻了工作者的劳动强度。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灵敏度高；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、刀具和模具等。快速成型机：可以制造任意的三维几何实体；快速性，高柔度性，其加工的主要对象有冲模、粉末冶金模、挤压模、型孔零件及小孔等。2. 主流CAD设计软件？特点？ 答：Solidworks:软件功能强大，组件繁多。有功能强大、易学易用和技术创新三大特点，SolidWorks 能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。SolidWorks 不仅提供如此强大的功能，而且对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用，使用SolidWorks ，整个产品设计是可百分之百可编辑的，零件设计、装配设计和工程图之间的是全相关的 PRO/E:Pro/E采用了模块方式，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等。参数化设计(无论多么复杂的几何模型，都可以分解成有限数量的构成特征，而每一种构成特征，都可以用有限的参数完全约束)；基于特征建模（工程设计人员可以采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型）；单一数据库（工程中的资料全部来自一个库，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上，这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来。这一优点，使得设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜）。 UG:具有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配和产生工程图等设计功能；而且，在设计过程中可进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟，提高设计的可靠性；同时，可用建立的三维模型直接生成数控代码，用于产品的加工，其后处理程序支持多种类型数控机床。另外它所提供的二次开发语言UG/OPen GRIP，UG/open API简单易学，实现功能多，便于用户开发专用CAD系统。3. 数控加工工艺设计的主要内容？答：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、零件的定位与夹紧、刀具的选择、切削用量的确定等；4、 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、刀具的补偿等；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？ 答：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等。5. 切削用量选择的要点？ 答：背吃刀量ap应根据工件的加工余量来确定；背吃刀量选定后，应尽可能选用较大的进给量f；在背吃刀量和进给量选定后，在保证刀具合理耐用度的条件下，用计算的方法或查表法确定切削速度Vc的值。6. CAD模型如何导入CAM软件（如软件）中？格式？ 答：造型所用的CAD软件与CAM软件相同，则可以直接打开；若造型所用CAD软件与后续的CAM软件不同，可以将三维模型文件另存为IGES（初始图形交换规范）或STEP（产品数据交换标准）格式，在版本兼容的情况下，CAM软件可以直接导入。7.