基于ProE的实体建模和数控加工研究基于ProE的实体建模和数控加工研究

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基于Pro/E的实体建模和数控加工研究 作者姓名 专业 班级指导教师 摘 要 本论文重点介绍一个关于用PRO/E进行实体建模和数控加工的研究。PRO/E软件具备参数化、基于特征造型、单一数据库等技术特点,是机械CAD/CAM/CAE领域的主流软件。本论文在对PRO/E软件进行了较为系统的学习的基础上,利用PRO/E的实体建模和曲面造型功能对典型零件的三维造型进行了探究。并且在对典型的车削零件、铣削零件的加工工艺进行分析的基础上,以质量与效益兼顾为原则,利用PRO/NC环境对典型零件的数控加工进行了研究。最后,对PRO/E软件与其他CAD/CAM软件之间的功能和优缺点进行了探讨。 关键词PRO/E建模 曲面造型 数控加工 PRO/E for entity modeling and NC processing Abstract Abstract This paper introduces thePRO/E for entity modeling and NC processing.ThePRO/E software is so popular in many filed .It contained design and manufactur and NC processingcapabilities . The software has a good entity modeling design capability and a powerful NC processing capabilities, The software also have low cost and high perance, flexible and easy to use operation, the system lower the minimum perance requirements, and so on merit。This paper is my right PRO/E software in the application of a more systematic study on the basis of studies, PRO/E be use several entity modeling for example so as to create an entity PRO/E Modeling function of the seminars, also by analysis of the typical components processing craft, I has studied the PRO/E NC processing function。Simultaneously also conduct certain research graph transation function between PRO/Eand other CAD/CAM softwares and research the surfacee sculpt ability of PRO/E. Keywords PRO/E Entity modeling surfacesculpt NC processing 目录 第一章前言4 第二章PRO/E软件基础知识5 2.1 PRO/E软件概述5 2.2PRO/E主要模块5 2.2.1机械设计CAD模块5 2.2.2制造CAM模块5 2. 3 PRO/E软件的界面6 第三章PRO/E的机械设计模块8 3.1PRO/E特征建模8 3.1.1基础特征8 3.1.2工程特征11 3.1.3基准特征12 3.2曲面建模12 3.3PRO/E综合建模实例14 3.3.1 利用PRO/E建立轴类模型(如图 3-18)。14 3.3.2 利用PRO/E建立电话机模型(如图 3-24)。16 3.4 PRO/E实体建模的方法和技巧18 第四章 Pro/E用于数控加工18 4.1proe数控加工步骤19 4.2 Pro/E用于数控车削加工20 4.2.1 数控车削零件工艺分析20 4.3自动编程22 4.3.1创建加工模型22 4.3.2操作设置24 4.3.3创建车削轮廓25 4.4 Pro/E用于数控铣削加工28 4.4.1 数控铣削零件工艺分析28 4.4.2 数控铣削零件操作步骤29 第五章总结31 致谢32 参考文献33 第1章 前言 Pro/E软件是美国PTC(参数技术)公司开发的集设计和制造、数控机床加工自动化编程于一身的CAD/CAM/CAE软件。Pro/E软件采用了模块化方式,可以分别进行草图绘制、实体建模、曲面造型、零件制造、装配设计、钣金设置、加工处理等,保证使用者可以按照自己的需求进行选取并使用。Pro/E是最先提出参数化设计理念的,并且还采用了单一数据库来解决特征方面相关的问题,Pro/E基于特征的方式,能将设计到生产的全部过程集合到一起。PRO/E是当前世界上应用很广泛、优秀的CAD/CAM/CAE软件之一[1] 嘉木工作室编著. Pro/E实体建模实例教程. 北京机械工业出版社, 2003 。 PRO/E在具备强大的3D建模功能的同时,还拥有完整的数控加工功能,从而可以提高产品质量、缩短新产品开发周期、提高生产效率、降低技术人员劳动强度,实现现代化生产。鉴于我国目前打造世界制造强国的全新挑战,通过PRO/E软件,把实体建模与数控加工相结合,不但使开发和设计产品的时间大大缩短,而且使加工的产品高精度和高效率,最终提升中国制造业的竞争力。本文针对PRO/E软件进行研究和学习是非常必要的和有价值的。 在本次毕业论文过程中,我主要研究学习了以下几个方面的内容。 (1)、较为系统化地学习了PRO/E软件的基本操作流程、主要功能、以及在PRO/E中对文档的管理与转换。 (2)、对PRO/E的草绘、特征建模功能和曲面建模功能进行了认真学习。 (3)、对典型零件的建模操作进行了研究。 (4)、在复习大学期间已学习的机械设计基础金属工艺学机械制造技术基础数控机床加工技术机械制造工艺学机械CAD与CAM机械制图等专业课程的基础上,对数控车削和数控铣削类零件的加工工艺进行重点研究。 (5)、对PRO/E在数控加工中的应用进行了研究学习。 第2章PRO/E软件基础知识 2.1PRO/E软件概述 1985,PTC公司在美国波士顿开始起步,开发参数化建模方面的软件。1988年,Pro/Engineer1.0诞生于世上。经过了10多年的艰苦发展,此公司已经成为Pro/E三维软件中的领先者。以往版本的页面风格被更为直观的可交互的特征操控面板所替代,不仅便于用户快速掌握并使用此软件,也大大提升了设计工程师的工作效率。[2] 温建民,于广滨,左晓英等编著. Pro/E野火中文版产品设计应用范例. 北京清华大学出版社, 2006. CAD/CAM/CAE软件众多,Pro/E,UG,SolidWorks,MasterCAM都是比较常见的,这些主流的软件包都是不同的,由于Pro/E的研发公司PTC具有领先的技术, Pro/E在工业上解决方案的地位领先,在机械制造,电子,航空航天,通信工程,军工,纺织业等的应用是处于领先地位的。 2.2PRO/E主要模块 PRO/E功能非常强大,在整体上是模块化的,包括工业设计CAID模块、机械设计CAD模块、功能仿真CAE模块、制造CAM模块、数据管理PDM模块和数据交换Geometry Translator模块。主模块又包含了许多不同功能的子模块,每种子模块可完成独立的设计、分析和制造的工作任务,下面我仅对本毕业设计有关联的机械设计CAD模块和制造CAM模块进行探究学习。[3] 范钦满主编. Pro/E应用教程. 南京东南大学出版社, 2006.09. 2.2.1机械设计CAD模块 机械设计(CAD)模块的主要特征模块和曲面设计模块构成。该功能模块可以是各种曲面建模,壳体,3D扫描建模,多截面建模等等。结合Pro/E与任何数量的功能,用户可以生成用户自定义的特点。也可以从一个位置复制到另一个位置或组合特征的部分,和镜像复制生成固体复杂雕刻轮廓模型;曲面设计模块提供了多种不同的方法来创建各种类型的表面或形状复杂的零件。该模块可以直接参与的几何形态和自由曲面的固体部分的有效发展,也可以直接进行整个曲面建模。 2.2.2制造CAM模块 制造(CAM)的模块主要含有制造模块和仿真模块。模块制造方面支持车削,铣削,线切割,可生产规划生产流程,刀具路径,可以根据需要制作生产计划安排时间,价格和成本的估计。通过模块可以满足生产工艺,生产规划和设计连接,允许使用参数方法来定义数值控制(NC)的刀具路径可以通过Pro/E实体模型生成加工信息,然后做后处理,驱动元件所需的编码。仿真模块(NC)模拟可以帮助制造工程师优化生产过程,减少废品和返工。前处理和操作开始,干扰和部分与部分之间的关系,可以检查和验证,以保证操作过程顺利。 2. 3 PRO/E软件的界面 PRO/E软件在不同的模块下有不同的界面,零件设计是Pro/E是设计产品的第一步,下面以零件设计界面进行介绍。 选择【文件】菜单中的【新建】命令,系统弹出新建对话框。分别选中【类型】和【子类型】选项组中的【零件】和【实体】单选按钮,输入零件文件的名称并确定,系统进入实体零件设计环境,如图2-1。 图2-1 PRO/E软件的界面 该界面由菜单栏、工具栏、设计绘图区、导航器、信息提示区、过滤器和特征操控板组成。 1、菜单栏 为使用者提供基本的操作命令功能。 2、工具栏 工具栏包括标准工具栏和特征工具栏。标准工具栏位于窗口的上方,基本操作命令的使用将在顶部显示快捷图标按钮的形式,用户可以根据需要自己设置快捷图标的状态显示。不同的模块,在快捷图标的显示区域是不同的。 特征工具栏位于窗口的右侧,其基本操作命令的使用将在右侧显示快捷图标按钮的形式。所以它也被称为快捷菜单栏,用户可以根据需要自己设置快捷图标的状态显示。不同的模块,在快捷图标的显示区域是不同的。 3、设计绘图区 设计绘图区是建模过程中的一个重要的区域,用户操作的结果基本上是显示在该区域内的。 4、信息提示区 在窗口的客户区窗口底部的注册过程,简要说明和提示,需要数据输入,将文本框中显示的数据使用的用户输入。 5、过滤器 在主窗口的右下角,使用列选项,可以选择模型中的对象。使用此功能,我们可以快速选择在复杂的操作对象模型。点击右边的按钮,打开下拉列表,并显示选择项的当前模型。 6、特征操控板 特征控制板为载体的各种特征的命令..在Pro/e工具中,很多复杂的命令涉及多个对象的操作,多参数,多控制设置,这是在功能控制板进行的。 第3章PRO/E的机械设计模块 PRO/E的机械设计CAD模块主要有特征模块和曲面设计模块。其中特征模块在Pro/E中是非常重要的,它是组成实体模型的基本单元,几乎每一个模型零件都是以特征为起点建立起来的,同时特征还能反映出模型的构建信息。 3.1PRO/E特征建模 Pro/E中的特征包括很多类型,如拉伸、旋转等基础特征,孔、壳、拔模等工程特征,以及作为辅助几何元素的基准特征和构建复杂模型的高级造型特征。Pro/E中的特征对于实体的建模起着决定性的作用。下面对特征构建方式进行研究。[4]赵战峰,战祥乐主编. Pro/Engineer野火版机械零件设计项目式实例教程. 北京中国轻工业出版社, 2010.05. 3.1.1基础特征 基础特征是实体造型的基础,这类特征有“拉伸、旋转、扫描等高级实体特征”等,基础特征通常是不规则形状特征。 1、拉伸特征伸特征是沿着垂直于草绘平面的方向单向或双向拉伸特征,既可以向模型中添加材料,也可以从模型中去除材料。在实践中,多数零件造型都可看作是多个拉伸特征相互叠加的结果。 如图3-1 就是通过多次拉伸特征形成的。具体操作如下 图3-1 拉伸实体图 图3-2 草绘图 图3-3 拉伸特征截面 1.单击【拉伸】工具按钮,在打开的拉伸特征操控板中打开【拉伸】操控板,单击该面板上的【拉伸为实体】工具。单击【放置】面板中的【定义】按钮,在弹出的【草绘】对话框中指定TOP面为草绘平面,其余使用系统默认的设置,单击【草绘】按钮,进入草绘模式,绘制如图3-2所示截面,并单击,完成草绘。 2.设置拉伸的深度形式为【对称】,在“操控板”的“深度值”输入框中输入拉伸距离100,或者在工作区中双击系统默认的拉伸距离,将其改为100。单击“操控板”中的按钮,生成如图2-3所示的特征。 3.再单击【拉伸】工具按钮,在打开的拉伸特征操控板中打开【拉伸】操控板,单击该面板上的【拉伸去材料】工具。单击【放置】面板中的【定义】按钮,在弹出的【草绘】对话框中指定图3-3中箭头1所指示的面为草绘平面,箭头2所指示的面为放置参照,向右放置,单击【草绘】按钮,进入草绘模式,绘制如图3-20所示截面,并单击,完成草绘。 设置拉伸的深度形式为【穿透】,单击“操控板”中的按钮,生成如图3-3所示的特征。 2、旋转特征 图3-4旋转实体图图 3-5旋转草绘图 单击右侧特征工栏中的【旋转】按键,打开【旋转】操控操作板,单击该面板上的【旋转为实体】和【薄板】按键。 单击【位置】操作面板中的【定义】按键,在弹出的【草绘】对话框中选择TOP面为草绘平面,RIGHT为放置参照,向右放置,单击【草绘】按键,进入草绘模式,绘制如图3-5所示的旋转中心线和曲线,并单击,完成草绘。 在“操控板”选择【指定角度】功能,在“角度值”输入框中输入旋转角度为 3600,厚度值为3,左键单击“操控板”中的按钮,生成如图3-4所示的模型。 3、扫描特征 单击菜单【插入】|【扫描】|【伸出项】选项。在【扫描轨迹】菜单中单击【草绘轨迹】选项,以绘制扫描轨迹线,选择TOP基准面为草绘平面,其余接受缺省设置,绘制如图3-6所示的轨迹线。 单击草绘工具栏中的按钮,在【属性】菜单单击【合并终点】、【完成】选项。 再次回到草绘状态,草绘面是与轨迹垂直的面,绘制如图3-7所示的图形就是扫描截面。 单击工具栏中的按钮,完成特征剖面的绘制,左键单击【伸出项扫描】对话框中的【确定】按键即完成扫描特征,如图3-8所示。 图3-6扫描轨迹 图3-7扫描截面草绘图 图3-8扫描实体图 3.1.2工程特征 要想生成工程特征必须在基本实体特征的基础上,只能附加在其它特征之中。这类特征有孔、倒角、壳、筋等特征。常指规则形状特征。工程特征包括圆角特征、倒角特征、抽壳特征、孔特征、筋板特征、拔模特征。[5] 何其宝.数控加工编程误差的控制. 机械制造与研究. 2006年. 3.1.3基准特征 参考的是点,线,面,是由点,线,面。他们是其他观点的基础上,在建模过程中的线与面的基础是不可或缺的必要过程。特征建模可以说,正确合理的基础是快速准确建模的关键。每个读者必须掌握各种基准使用。 3.2曲面建模 对于形状复杂的模型,如复杂曲面模具,很难直接使用实体来实现其形状,解决这类复杂曲面建模,Pro/E提供了强大的功能和灵活的曲面功能。复杂的实体特征表面分解为多个曲面,从一个单一的表面设计,那么这些面组合成一个封闭的组,然后添加物质实体的形成。[6] 朱晓春. 数控技术. 机械工业出版社. 2006年. 表面特征的创建类似于实体特征的创建,可由拉伸,旋转,扫描,混合和填充的。表面可以通过二维轮廓生成,也可以由现有零件的二维曲线了。 下面以拉伸方式来讨论曲面创建方式。拉伸创建曲面图3-9,其操作步骤如下 图3-9拉伸曲面三维效果图 1.新建文件 单击工具栏中的新建文件按钮→在弹出的【新建】对话框中选择“零件”类型,选中“使用缺省模版”选项。→输入零件名称,然后单击确定(OK)。 2.以拉伸方式建立零件曲面 单击草绘工具图标,打开【草绘】对话框,选择TOP基准面为草绘平面,RIGHT基准面为参考。→单击【草绘】按钮进入草绘工作环境,绘制如图3-10所示的草图,单击确定。 图3-10草图图 3-11拉伸曲面 单击拉伸工具的图标→单击仪表板【拉伸为曲面】图标→由仪表板上设置拉伸深度为20→单击鼠标滚轮结束特征的定义,完成的拉伸曲面如图3-11所示。 3.将曲面的前、后端封闭 单击鼠标右键选择【编辑定义】,重新定义曲面的几何数据。→单击仪表板的【选项】后,选中【封闭端】复选框如图3-12所示,将曲面的前后端封闭。 →单击鼠标滚轮结束特征的定义,完成的曲面如图3-13所示。 图3-12拉伸仪表板 图3-13封闭曲面 4.将曲面转化成实体 选中刚才完成的曲面。→单击【编辑】→【实体化】。→利用鼠标滚轮完成实体化操作,实体如图3-14。 图3-14实体化 3.3PRO/E综合建模实例 实体的造型是PRO/E中最主要的工作和操作对象,通过前面的学习,下面利用PRO/E软件进行实体建模的研究。[7] 刘力主编,王冰副主编.机械制图.高等教育出版社.2000年8月. 3.3.1 利用PRO/E建立轴类模型 旋转特征可以将该二维图形生成三维实体,然后通过工程特征完成倒圆角和倒角的操作,最后用螺旋扫描特征操作构建螺纹。但需特别注意的是,在进行构建螺纹操作时,要注意方向,否则会影响实体的生成。由零件图4-1分析该实体模式应采用旋转特征、工程特征来构建,具体操作如下 【操作步骤】 1.启动系统,运行pro/e绘图软件,进入软件的操作界面,设置工作目录。选择自己先前所创立的文件夹。 2.建立文件 [文件] | [新建]命令,或左键点击新按钮的工具栏将出现新建按钮。 3旋转特征操作过程 构建回转零件单击插入→旋转→位置→定义,选择参考平面,单击确定。绘制草图。草绘图如3-15所示 图3-15草绘图 然后先后单击右下角和右上角的图标,完成旋转特征。如图3-16所示 图3-16旋转特征实体 4.倒圆角和倒角 对旋转特征实体进行倒圆角和倒角的操作如图3-17所示。 图3-17倒角和倒圆特征实体 5.对实体进行螺纹特征操作。 选择插入[插入] [螺旋] [切口]选项,打开[切剪螺旋扫描】对话框。设置螺旋属性如图3-18所示。在草图环境绘制扫描轨迹和截面,然后单击“确定”按钮,退出草图环境。在信息栏中,输入的螺纹螺距值为1.5,再次为草的草案,草案的剖面图。 3-18螺旋扫描菜单 创建螺旋扫描特征。在这一点上,系统打开菜单和方向的剪切材料侧模型的红色箭头。选择转弯的方向和选择切削材料的侧截面的一边。单击“切剪螺旋扫描“特征对话框按钮完成螺旋扫描特征的创建。如图3-19所示。 图3-19螺纹特征图 3.3.2 利用PRO/E建立电话机凸模 图3-20电话机凸模 从图3-20可以看出通过拉伸特征可以生成电话机机身和按键的三维实体。但电话机上表面并非平面,而是曲面,仅仅通过简单的拉伸无法实现曲面的构建。必须构建一个曲面,然后通过拉伸到面的方式,将电话机按键拉伸到曲面。 【操作步骤】 1和2步与上例一致。 3.拉伸特征操作 构建拉伸零件单击拉伸→定义,选择参考平面,单击确定。绘制草图。草绘图如3-21所示,然后先后单击右下角和右上角的图标,完成拉伸特征。 图3-21草绘图 4.构建曲面 通过样条线的命令来画点,用点来控制曲面的走向和曲面额幅度,如3-22图。再通过拉伸样条线构建曲面。 图3-22样条线草图 5.拉伸特征操作 构建如图3-23的电话按键草图,然后用拉伸至面完成电话机实体建模。 图3-23电话按键草图图 3.4 PRO/E实体建模的方法和技巧 通过前面的大量练习与研究,我得出在PRO/E实体建模应注意以下几点 1,要先设置工作目录,这是非常有必要的,可以避免很多问题,比如再生失效的特点,找不到相关配件等。 2,不要盲目构建图形,要全面的分析零件的总体情况,构造一个简明易懂的轮廓,正所谓磨刀不误砍柴功,看似浪费了一些工时,但它会后面的工作节省大量时间。 3,利用PRO/E构建特征时,最好是多使用拉伸特征,而不是旋转特征,最好根据实际加工情况建模,要不然导致部分操作非常复杂,然后再修改不方便。 4,一个复杂的零件建模的顺序非常重要,所以绘图之前最好做一个整体分析,因为整个建模过程就像建造金字塔,后面的特征是以前面的特征作为参考的。[8] 丁德全主编.金属工艺学. 机械工业出版社.2005年1月. 第4章Pro/E用于数控加工 Pro/E NC是Pro/E软件实现计算机辅助制造模块,可以实现三维CAD和CAM的集成,支持各种类型的数控机床系统辅助编程和数控系统,广泛应用于模具加工,航空航天制造等领域。Pro/E NC加工包括车削加工、铣削加工、线切割、雕刻加工等。[9] 薛彦成主编,公差配合与技术测量. 2004年8月,第2版. 4.1proe数控加工步骤 Pro/E数控编程及加工工艺过程类似于实际的产品。操作流程如下 1.加工前要创建一个参考模型、创建工作目录、创建数据库的处理。该数据库包含数控机床,刀具,夹具配置,等等这一步是不需要的,如果你不想提前建立的数据库可以直接进入加工操作过程中,需要这些数据来完成特定的设置。 2,创建一个NC文件 启动Pro/ENGINEER Wildfire,创建制造加工文件,启动Pro/E数控加工操作。 3,制造模型的建立 选择或创建合适的工件,将参考模型设计了制造模型。 4,操作的定义 操作定义包括数控机床的定义、定义夹具、加工坐标系的定义、定义初始点和返回点、工件材料的定义、定义退刀面。 5,定义一个序列 序列是一个描述在特定的加工条件下一系列刀具路径,包括建立加工模型、设置工具参数、设置加工工艺参数、选择加工区、自定义刀具路径、模拟刀具路径、后处理。 在本次设计中,我着重对Pro/NC中车削和铣削模块进行了研究。这两个模块也是实际生产中最常使用模块。利用车削和铣削模块,通过对零件的进行的工艺分析及必要的参数设置,可以进行二轴、三轴和多轴加工的刀具路径的生成。接下来我将通过对典型零件进行加工工艺分析及刀具路径的生成来完成对Pro/NC模块的研究工作。 4.2 Pro/E用于数控车削加工 4.2.1 数控车削零件工艺分析 1.零件图分析 图4-1 轴类零件图 设计基准为右端面,零件图如4-1所示。Ф48 mm、Ф36 mm、Ф30 mm的圆柱面尺寸精度要求较高,为保证表面的尺寸精度,这几个面要先粗车,在精车。轴头部的椭圆轴零件没有了表面粗糙度要求。 根据零件图纸上的加工参数,设定毛坯尺寸直径为50mm,长度为125mm的棒料,材料45钢。 2 .加工工艺分析 在分析的过程中,应根据数控机床用于加工零件的材料,形状和加工精度和加工方案,并确定加工序列的一部分,其过程中使用的工具,夹具和切削,力求有效地加工出合格的零件。 3.制定加工方案加工路线 表面是由外圆柱面,抛物线弧槽,倒角和螺纹等。考虑表面粗糙度,用三爪卡盘夹紧右侧。按照从粗到细的处理顺序,从近到远的原则确定。即先从右到左粗车端面,粗粗车外轮廓,内凹圆弧,精车,车螺纹,最后车断。 4.选择刀具 根据加工表面的形状,大小,和刀具材料,表面加工性能,选取刀具的型号及规格的建立90°车刀粗车外圆的选择,因为零件的表面为凹圆弧和测量干扰的角度为43°,以防止干扰的工件轮廓,以辅助角Kr45°。完成90°圆车刀主要角度,和45°角的干扰。刀具宽度为5的切槽刀。60°螺纹刀具车。所选刀具全部为硬质合金刀具。 5.确定加工参数 毛坯为45钢,刀具的材料硬质合金。 1确定背吃刀量 背吃刀量是已加工表面与待加工表面的最短距离。该零件粗车取背吃刀量3mm,精车时取0.25mm。 2确定进给速度 先选取进给量,粗车时选取进给量f0.4mm/r,精车时选取f0.15mm/r,切槽时选取进给量f0.2mm/r,切断时选取进给量f0.4mm/r,螺纹方面的进给量等于螺纹导程,空行程的进给速度取Vf300mm/min. 3确定主轴转速 1车直线和主轴转速的圆弧轮廓,查表取粗车切削速度vc 90 m/min,精车切削速度vc 120m/min,切削槽切削速度vc 70 m/min,切断切VC 90m/min,根据毛坯的直径(精车平均速度),使用VC 3.14dn/1000计算结合人工选择,粗车主轴转速n 500r/min,精制的主轴转速n 700r/min,当主轴转速n 300r/min,切断主轴转速n 500r/min。 2)车螺纹时的主轴转速n320r/minn≤1200/p –k计算所得。 6数控加工工序卡片 通过前面分析得到加工工序卡,如表4-1所示 表4-1 数控加工工序卡片 序号 刀号 名称 刀位 加工内容 切削速度mm/min 背吃 刀量 mm 主轴转速 r/min 进给速度 mm/r 1 T1 外圆粗车车刀 1 粗车端面和外圆 留0.3mm余量 90 2 500 0.4 2 T1 外圆精车车刀 1 精车端面和外圆 至尺寸 120 0.25 700 0.2 3 T2 切槽刀 2 切外圆槽 70 2 300 0.2 5 T3 螺纹刀 3 车外螺纹 70 0.1 320 1.5 6 T2 切槽刀 2 切断 90 2 500 0.4 4.3数控编程 外圆柱面、抛物线弧、槽、倒角和螺纹等组成了此零件表面。考虑表面粗糙度,用三爪自定心卡盘定心夹紧右侧。加工顺序确定为由粗到精、由近到远的原则.即先从左到右进行粗车、然后精车、车外槽、车螺纹、最后车断。Pro/E具体编程过程如下 4.3.1创建加工模型 1.这个零件的实体建模我已在上章中完成,在这里可以直接加载模型。单击菜单管理器中的制造模型→装配→参考模型,在文件中加载之前创建好的零件文件,单击打开→缺省→确定。加载模型如图4-2。 图4-2模型加载效果图 2.单击菜单管理器制造模型→工件→创建,输入文件名,单击图标”。系统显示“实体”对话框。 3.创建工件加材料→旋转→实体→完成。在弹出的对话框中选择位置→草绘→定义。 4.弹出“草绘”窗口。 5.单击“草绘”对话框的草绘按钮,系统弹出参照对话框,并进入草绘界面,选取零件的边为草绘参照。 6单击“关闭”按钮 7单击按钮系统完成草绘。 8单击图标”完成制造模型的装配。如图4-3。 图4-3模型装配图 4.3.2操作设置 1.单击制造→制造设置,输入操作名称。 2.机床设置单击操作设置→单击机床小图标,选择机床类型,设置最大主轴速度。如图4-4. 图4-4操作设置 3.选择机床坐标系设定工件右端面与回转轴的交点。 4.设置退刀面在工件右端面右侧50mm处。 4.3.3创建车削轮廓 1.单击右侧的车削图标,选择使用草图定义车削轮廓,选择加工坐标系,点击定义内部草绘图标,选择工件右端面为参照进行草绘。 2.单击右端工具栏的创造图元图标 3.单击制造中的加工→NC序列。系统显示“加工”菜单。单击加工→区域→完成。如图4-5 图4-5序列设置 4.刀具设置90度外圆车刀。 5.加工参数设置如图4-6切削速度90mm/min,背吃刀量2mm,主轴转速500r/min,进给速度0.4mm/r , 图4-6加工参数设置图 6.选择加工区域选择车削轮廓内的的区域,单击完成,形系统弹出如4-7的CL数据,单击定制对话框中的“插入”按钮系统显示“车削加工轮廓如图4-8加工始终点。 图4-7 CL数据 图4-8 加工始终点 7.加工轨迹演示 单击NC序列→轨迹演示→演示路径→屏幕演示→播放路径。单击开始图标。如图4-9。单击NC序列→完成序列。完成序列设置。 图4-9加工轨迹演示 螺纹加工图中的螺纹加工参数设定过程同粗车加工,要注意的是加工螺纹时单击插入→螺旋扫描→切口→完成。选择扫引轨迹的平面→正向→缺省。草绘→参照,选择参照平面→关闭。用直线选出螺纹的起止点范围,画一条螺纹的中心线,选“小勾”图标。输入1.5的螺距值,点击“小勾”图标。用小三角→正向→确定。 精车过程与粗车相似,但要注意更改加工参数。在粗车外圆时会留有粗车端面和外圆0.3mm的加工余量,精车时切削速度由由90提高到120mm/min,被持刀量由2减少到0.25mm,主轴速度由500提高到700r/min,进给速度由0.4减少到0.2mm/r。 8.生成数控代码 单击制造→CL数据→输出→NC序列→区域车削→Operat→轨迹→文件。选择输出类型为CL文件,MCD文件,交互。单击完成命令。 9.新建文件,单击完成命令。 10.选择合适的后置处理列表。 11.用记事本打开之前保存的tap文件如图4-10 图4-10程序代码 4.4 Pro/E用于数控铣削加工 4.4.1 数控铣削零件工艺分析 电话机凸模图3-20,模具类零件工件表面质量要求高,应采用粗加工,半精加工,精加工,补加工的工序安排来保证精度要求。 4.4.2 数控铣削零件操作步骤 由于论文篇幅有限,在这里简单介绍不同于轴类零件的加工操作步骤 1.在上章已完成电话凸模的建模,直接导入模型,并装配模型和工件如图4-11。 图4-11模型装配图 2.在制造设置中设计的加工原点和创建的铣削窗口如下图。 图4-12铣削窗口 3.粗加工用直径20mm的外圆角铣刀进行体积块加工。如下图 图4-13体积块加工 4.半精加工(曲面加工)用直径10mm的外圆角铣刀,如下图。 图4-14曲面加工 9.腔槽加工用直径8mm的外圆角铣刀,清根加工用直径6mm的平底刀轨迹加工。 第5章 总 结 本设计重点讨论了PRO/E软件的特点以及运用PRO/E软件建立的典型零件模型和数控加工技术。在设计讨论中,我将重点放在了应用PRO/E实体设计建模和数控加工上。在系统地学习和掌握PRO/E软件之后,它给我留下了深刻的印象。在很多方面它具有优势,比如3D建模功能比较完善,用户可提高产品质量,缩短新产品开发周期;通过相关的机器代码的自动生成,并能有效地提高生产效率,减轻技术人员的劳动强度,避免了人为误差;模拟改进产品性能和优化产品设计;数码产品的数据可以共享,避免重复工作。通过这次毕业设计使我对先进的数控自动编程产生了极大兴趣,通过对比了解到其它的CAD/CAM软件也有很多的区别。[10]Parametic Technology Corporation. Pro/ENGINEER Widfire 4.0 Pro/NC Release Notes[M]. USATC,2004. 例如 Mastercam是美国CNC Software Inc.公司开发的CAD/CAM软件。它具有方便直观的几何建模功能。Mastercam的零部件的设计提供了理想的环境,其强大稳定的功能可以设计复杂曲线和曲面零件。MasterCAM9.0以上版本和支持中国的环境和适中的价格,为广大中小企业的理想选择,是经济有效的全方位的软件系统,广泛应用于工业和学校的CAD/CAM系统。Mastercam最大的优点是工业加工功能非常强大。缺点在于功能并不多,运行的时候会占用较多的电脑内存空间。 SolidWorks是达索系统公司的子公司,专门从事窗口产品机械设计软件销售。达索公司负责系统软件的供应,并提供与互联网服务整合能力的厂商。达索CAD产品的全球市场占有率。SolidWorks,本公司成立于1993,总部设在马萨诸塞州康克尔郡,最初的目标是希望在每一个工程师的桌面生产力的实体模型设计系统。SolidWorks具有功能强大、带有技术新颖的特点,而且在三维绘图方面有着不错的特征建模能力和零件与装配的控制功能。缺点就是曲面造型功能不是很好。[11]Wangzhihui,ChenJing,SunYaomin. Parameterized designing of Gears’Three-dimensional Mode Based OnPr-o/e[J]. China Academic Journal Electronic,200912903-907 UG(Unigraphics NX)是西门子PLM公司推出的一个软件产品工程解决方案,它为用户的产品设计与过程的数字建模与验证工具。UG提供了一个实用的解决方案的需求的虚拟产品设计和工艺设计的用户。UG也是用户指南(user guide)和普遍语法(Universal Grammer)的缩写..这是一个互动的CAD/CAM系统,它功能强大,可以轻松实现各种复杂实体建模。这主要是基于工作站,但随着PC硬件的发展和个人用户的快速增长,PC上的应用取得了快速的增长,已经成为一种主流的三维模具设计和模具软件。UG主要运用于航空航天方面,在曲面设计方面的功能十分强大,属于高端一类的软件。缺点在于兼容性不是很好,跟其他软件的图之间的转换不是很方便。 致谢 还记得刚进学校军训的青涩,还记得学堂上老师和同学们的严谨求学,还记得宿舍中室友们的嬉戏打闹,转眼间我的四年大学生活即将结束。回首这四年走过的风风雨雨,无不充满努力和拼搏,这段经历会是我一生一世的宝贵财富。因为在这四年里,我不仅学习到了专业知识和技能,还学到了怎样为人处世,以及该怎样去解决问题。而我无论是在思想上或学习上的每一次前进,都离不开恩师们、同窗和朋友的指导和帮助。 首先感谢我的导师张海薇老师。虽然她有繁重的教学任务,但是他依然指导了毕业设计的全过程。从论文的选题到最后的论文定搞,张老师都是在指导我。张老师严谨求实、兢兢业业的教学风范和工作态度是我所敬佩的,我将终生受益于此,在此我表示衷心的感谢和真诚的祝福。 四年的学习生活中,我无时无刻不感受到众多老师和同学的关心和帮助,他们对我的帮助都将使我终身难忘。我首先感谢在生活和学习上给我以指导和帮助的所有老师,我还要感谢机械工程及自动化所有老师对我的严格要求、耐心的指导以及在生活和思想上的帮助。同时是我的所有大学同学陪伴我走过这四年大学历程,在他们身上我学到了很多知识和道理,也得到了许多帮助,在此我向他们表示忠心的感谢。 最后,我需要要特别感恩的是我的父母,是他们对我一如既往的支持和信任,才让我有勇气和信心去面对一切困难和挑战,并用实际行动给予我动力让我克服并战胜这些困难和挑战。 参考文献 37
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