20号CADCAM及数控加工技术综合实践.docx

学生学号0121104931101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 名指导老师罗丹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 2015年1月13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） 零件图样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FANUC 0iT。加工部分主要有端面、外圆柱面、圆弧面、倒角等。零件最高粗糙度要求为Ra3.2，零件的加工要求较高，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37mm，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，采用三爪自定心卡盘夹紧定位。（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（加工R9圆弧，加工R6圆弧，加工12外圆，加工R3圆弧，加工24右端面，加工倒角，加工24圆柱形)；切断。（6） 确定机械加工参数a. 主轴转速n：高速钢刀具材料切削中碳钢件时，切削速度v取4560m/min,根据公式n=1000v/(d)，并根据实际情况，本零件加工时主轴转速取600r/min.精加工时主轴转速选取1000 r/min，切槽时主轴转速选取200 r/min。b. 进给速度F：初加工时，为提高生产效率，在保证工件质量的前提下，可选取较高的进给速度。粗车时一般取为0.30.8mm/r，精车时常取0.10.3 mm/r，切断时宜取0.050.2 mm/r。本零件粗加工时选取进给速度0.3 mm/r，精加工进给速度去0.1 mm/r，切断时取0.05 mm/r。c. 背吃刀量：在车床主体，夹具，刀具和零件这一系列刚性条件允许的条件下，尽量选取较大的背吃刀量，以减少走刀次数，提高生产效率。粗加工时，在中等功率的机床上，背吃刀量可达810mm；半精加工时，背吃刀量为0.52mm；精加工时，背吃刀量为0.20.4mm。本零件粗加工背吃刀量取2mm，精加工时背吃刀量取0.2mm。（7） 刀具的选择零件的外形较为简单，但有凹弧面，车削外轮廓时，为防止副后刀面与工件表面与工件表面发生干涉，应选择较大的副偏角。T01选择93粗静外圆车刀，刀尖半径为0.4mm；T02为切断刀（刀位点为左刀尖），厚度B=4mm。（8） 车削零件数控加工程序编制 数值计算依次计算出从编程原点开始的节点坐标：（0，0）、（7.2，-14.4）、（6，-18）、（6，-24）、（9，-27）、（11，-27）、（12，-28）。编写加工程序：%o0002 程序号N1 G00 X100 Z80 （定义换刀点）N2 M03 S600 （主轴正转 转速600r/min）N3 G99 （进给速度设为0.3mm/r）N4 T0101 （选择1号外圆车刀）N5 G00 X50 Z0 （ 刀具定位到（50，0）位置）N6 G01 X-1 （车端面）N7 G00 Z3 （退刀）N8 X50 （刀具定位到循环起点位置）N9 G73 U10W0R10 （G73复合循环 X轴方向退刀量10，分层次数为10）N10 G73 P11Q20U0.4W0F0.3 （G73复合循环，初加工循环从N11到N20，X方向精车余量0.4mm）N11 G00 X0 （刀具快速定位到X0）N12 G01 Z0 （圆弧起始点）N13 G03 X14.4Z-14.4R9 （加工R9圆弧）N14 G02 X12Z-18R6 （加工R6圆弧）N15 G01 Z-24 （加工12mm圆柱形）N16 G02 X18Z-27R3 （加工R3圆弧）N17 G01 X22 （加工24右端面）N18 G01 X24Z-28 （加工倒角）N19 G01 Z-37 （加工24mm圆柱形）N20 G01 X32 （退刀）N21 M03 S1000 （主轴正转，转速1000r/min）N22 G70 P11Q20 （精加工循环从N11到N20）N23 G00 X100 （快速退出）N24 Z80 （快速退出）N25 T0202 （换切断刀）N26 M03 S200 （主轴正转，转速200r/min）N27 G00 X15Z-37 （刀具快速定位到（12，-37）N28 G01 X-1F0.05 （切断进给速度设为0.05mm/r）N29 G00 X100 （快速退出）N30 Z80 （快速退出）N31 M05 （主轴停止）N32 M30 （主程序结束）%（9） CAM走刀轨迹（10） 斯沃仿真使用G73指令生成的刀具轨迹斯沃仿真结果（2）铣削零件（1）本次实验的铣削零件如图所示：铣削零件图（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、四个凸台、凸台间的平面部分、两个圆形孔及两个槽。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，在次设计中四个凸台的高度取为相同，设计尺寸为10mm，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200mmx120mmx20mm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。加工出两个通孔后，以一面两孔定位，加工其他面。（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26和24通孔铣削两个槽铣削凸台中间的槽铣削零件外轮廓。（6）刀具的选择根据零件的结构特点，铣削槽内轮廓时，铣刀直径受槽宽限制，取为6mm。粗加工选用6慢mm高速钢立铣刀，精加工选用6mm硬质合金立铣刀及1mm立铣刀去除边角残料。粗精加工零件外轮廓时选用4mm高速钢立铣刀。（7）切削用量的确定 工件材料为中碳钢，铣刀材料为中碳钢时，查表有铣刀切削速度为1525mm/min。由公式 n=1000/(d) d为刀具直径参考铣床的主轴转速，取粗铣取主轴转速为1100r/min，进给速度设为40mm/min；精铣主轴转速为1495r/min，进给速度为20mm/min。（8） CAM走刀轨迹 （9）铣削零件数控加工程序清单%O0000(我的铣削零件2)(DATE=DD-MM-YY - 17-01-15 TIME=HH:MM - 21:35)(MCX FILE - E:零件我的铣削零件2仿真.MCX-5)(NC FILE - E:零件NC我的铣削零件2.NC)(MATERIAL - ALUMINUM MM - 2024)( T215 | 6. FLAT ENDMILL | H215 )( T210 | 1. FLAT ENDMILL | H210 )( T213 | 4. FLAT ENDMILL | H213 )N100 G21N102 G0 G17 G40 G49 G80 G90N104 T215 M6N106 G0 G90 G54 X2.25 Y0. A0. S1100 M3N108 G43 H215 Z40.N110 Z30.N112 G1 Z0. F79.5N114 G3 X0. Y2.25 I-2.25 J0. F260.N116 X-2.25 Y0. I0. J-2.25N118 X0. Y-2.25 I2.25 J0.N120 X2.25 Y0. I0. J2.25N122 G1 X2.274 Y.079N6006 X104.486 Y18.335 Z-3.529N6008 X106.049 Y16.892 Z-4.118N6010 X107.478 Y15.315 Z-4.706N6012 X108.762 Y13.619 Z-5.294N6014 X109.89 Y11.815 Z-5.882N6016 X110.854 Y9.919 Z-6.471N6018 X111.647 Y7.945 Z-7.059N6020 X112.261 Y5.908 Z-7.647N6022 X112.693 Y3.825 Z-8.235N6024 X112.939 Y1.712 Z-8.824N6026 X112.996 Y-.415 Z-9.412N6028 X112.865 Y-2.538 Z-10.N6030 G0 Z40.N6032 M5N6034 G91 G28 Z0.N6036 G28 X0. Y0. A0.N6038 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、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.