零件数控加工工艺及程序设计

摘 要现代工业的发展，使得运用 Pro/E、MasterCAM 软件进行机械设计、仿真和数控加工成为一种趋势。本次设计是要通过对身边现有的零件进行观察，自己通过 Pro/E软件建立三维模型，完成实体构造，然后导入 MasterCAM 软件中，利用 Pro/E 的优越的实体构造环境，我们能够在相对比较短的时间内，设计完成出实体的构造。MasterCAM 的模拟加工，仿真性能很出色，可以模拟加工路径，刀具设置，以及加工效果。完成模拟加工，加工刀路，最后导出数控机床所能接受的 NC 代码进行模拟加工。通过此次设计达到熟悉基于数控加工方法和使用Pro/E、MasterCAM 软件进行模具设计和制造的过程。本次毕业设计是结合 Pro/E 零件设计和 MasterCAM 的智能化数控加工的优点完成。关键词：实体构造、模拟加工、Pro/E、MasterCAMABSTRACTModern industrial development, making use of Pro/E,MasterCAM software to machine parts achieve the design and simulation of CNC machining has become a trend. The design is to pass around the existing parts of the observed themselves through Pro / E three-dimensional model of the software set up to complete the physical structure, then import MasterCAM software, using Pro / Es superior entity tectonic environment, we can at relatively short period of time, designed the structure of the entity, MasterCAM analog processing, simulation performance is excellent, can simulate the processing path, tool settings, and processing results, the completion of simulation processing, processing of tool path, and finally derived by numerical control machine tool acceptable to simulate NC code processing. Designed to achieve through this familiar with the NC-based processing methods and the use of Pro / E, MasterCAM software for mold design and manufacturing process. The graduation project is the combination of Pro / E parts MasterCAM intelligent design and the advantages of CNC machining completed. Keywords: Entity structure, analog, processing Pro/E, MasterCAM目 录第 1 章 PRO/E 零件设计 11.1 零件图样分析 .11.2 Pro/E 绘图分析 11.3 Pro/E 图形绘制 11.4 零件加工工艺分析 .10第 2 章 Mastrcam 零件加工 .112.1 加工前凑 .112.2 加工零件 .112.3 工序卡与刀具卡 .332.4 程序举例 .38第 3 章设计心得 .40参考文献 .41附件第 1 章 PRO/E 零件设计1.1 零件图样分析4R3.1 R G4-2.+03 5.75.0.6450.3EFD孔30.3EFD0.3EFD0.4 0.3EFDFE 064.孔5.6.1 10.2214.3-M6H+0.5I I71. 0-65 3M62.532.6-051 -.5.8 7+0.2 4R1.516+0.5M4-H0.3.孔1.0214.37+02 A-12.7 0-54. -5+.3B-7.85B16.30520.51.6孔21+. M-HD0.3.8孔5 8223.9+-90.240.5M(5)20.4350.156AAA8.3 孔.-+2 零件图1.2 Pro/E 绘图分析:由零件图知该零件有六个面需要加工，因此相应的需要对 6 个表面进行相应的加工，按照一定的顺序有六个工序。1.3 Pro/E 图形绘制打开 Pro/E类型零件实体输入文件名字 Lingjian 用缺省模板如图mmns_part_solid 点击确定。 类型 缺省模板 点击拉伸 单击放置弹出图 1.3.1.点击定义选取平面 TOP 图 1.3.2图 1.3.1 图 1.3.2草绘矩形长 71.1 宽 36.6 并关于轴线对称完成确定返回三维，在高中输入 2 点击绿钩确定。如图 1.3.3 图 1.3.3按照上述依次拉伸在同一表面上分别拉伸长 67.1 宽 32.6 高 7.2、长64.1 宽 29.6 高 2 以及长 67.1 宽 32.6 高 1.5 的矩形最后如图 1.3.4：图 1.3.4按倒圆角工具 ，先倒半径 r=3.1 的八个角如图点击绿钩，在倒圆角半径r=1.5 的四个角点击绿钩完成。图 1.3.5 图 1.3.5点击拉伸设置草绘平面为上表面，绘图参照分别点击各隐藏边草绘深沟图形尺寸根据零件图 1.3.6 图 1.3.6点击确定，深度为 4.7，去除材料点击 确定，完成如图 1.3.7图 1.3.7点击孔工具在深槽底部平面点击输入孔的直径 7，然后点击参照点击第一个约束面 RIGHT 按住 Ctrl 点击第二个约束面 FRONT 修改约束值图 1.3.8图 1.3.8图 1.08 然后在槽底右侧绘制出直径为 7 和 4 的通孔，绘制好后选中点击镜像 选中平面 FRONT,点击确定。图 1.3.9图 1.3.9选择孔工具 在工件上表面，在第一象限上做出两个直径为 3 深度为 5 的孔，约束条件如图图 1.3.10 图 1.3.10点击确定，选中孔 4 和孔 5，选择镜像功能，镜像平面为 RIGHT,点击确定，依次再选中所得孔和孔 4 和孔 5，镜像平面为 FRONT 确定得到图 1.3.11图 1.3.11在上表面绘制深度为 5 的孔 6 和孔 7 约束条件图 1.3.12将孔 7 关于平面 FRONT 镜像。点击拉伸选项，选择放置草绘平面为槽底部，草绘两个直径为 2.2 的圆，约束条件如零件图，确定并选择取出材料，深度为 4.完成后选中两个孔并将其关于平面 FRONT镜像。完成这一系列后我们得到图土 1.3.13 图 1.3.12图 1.3.13在工件下表面绘制出 3 个直径为 14 深度 5.5 的孔。在工件的左侧面完成一个直径为 3 的通孔和左右直径为 2.5 深度为 5 的孔，选中 2个深度为 5 的孔关于平面 RIGHT 镜像。得到图 1.3.14图 1.3.14在零件的其余表面绘制出 6 个深度为 5 直径为 2.5 的孔和一个直径为 3 的通孔，可以通过关于平面 FRONT 镜像。完成，关于个约束条件可参照零件图尺寸。最终我们需要加工的零件三维图如图1.3.15：图 1.3.15选择文件保存：保存文件文件格式为 IGES，为 Mastercam 加工做准备1.4 零件加工工艺分析:该零件加工表面有平面、槽、孔，通常需经铣平面、挖槽、钻孔扩孔等工步才能完成。下面为该零件加工工艺。1.分析图样，选择加工内容。该零件的材料为铝块，由零件图可知，零件 6 个表面都需要加工，最主要的加工面集中在上表面和下表面。由于精度要求从工序集中和便于定位两个方面考虑，先把上表面以及下表面加工出。以上表面为定位基准，并在前道工序中先加工出来。2.设计工艺（1）选择加工方法。上表面和下表面有精度要求所以都需要经过粗铣-精铣方案；铣轮廓经过粗铣轮廓-精铣轮廓；挖槽也分为粗挖槽-精挖槽；孔可以经过中心钻-扩孔达到要求。（2）确定加工顺序。按照先面后孔、先粗后精工序集中的原则确定。具体加工顺序为：第一工序，加工上表面其中有上表面加工、铣轮廓、挖槽、以及打孔。第二工序，加工下表面其中有铣平面和钻孔。 第三工序，加工左面有三个孔的面 第四工序，加工第三工序对面的面的孔 第五工序，剩下的两个面之一的钻孔工序 第六工序 最后一面的钻孔。（3）确定装夹方案和选择夹具。零件加工批量不大，应尽量采用组合夹具、可调夹具和其他通用夹具，以缩短生产准备时间，节省生产费用。装夹方案为两边以及底边固定夹紧的方式。（4）选择刀具。所需刀有面铣刀、中心钻、立铣刀、麻花钻等，其规格尺寸根据加工面以及实际情况选择。 铣平面和钻单孔路径（5）确定进给路线。粗、精铣平面时经给路线是根据铣刀直径确定，如铣刀直径为 20mm 铣平面可以沿 x 方向三次进给。所有加工进给路线均按最短路线确定。如图为平面和孔加工的进给路线图。（6）选择切削用量。可查表确定切削速度和进给量，然后计算出机床转速和机床进给速度。详情见刀具表。第 2 章 Mastrcam 零件加工2.1 加工预处理打开 MasterCAM 界面显示，由档案档案转换IGESR 读取选择文件 IGES打开确定并显示图形渲染彩色并通过存档保存为 Lingjian。MC9.6 个表面加工有 6 个工序按一定的顺序加工：如图 2.1图 2.12.2 加工零件1 号工序：通过前视图为侧视图，通过转换旋转所有的图素执行原点。如图 2.2.1图 2.2.1 图 2.2.2确定把工件的坐标系进行调整。使得要加工表面方向为+Z。选择刀具路径工作设定使用边界盒。工件尺寸分别扩大 3mm 如图2.2.2。在上表面加工面绘制一个 Z 为 15.7 宽 42.6 高 77.1 的矩形和Z 为 5 宽 32.6 高 67.1 的矩形且圆角半径 3.1 如图 2.2.3。图 2.2.3由曲面加工粗加工平行铣削选择加工面凸选择刀具（如下）执行串连选中所绘矩形执行。在空白面右击具体参数如图 2.2.4 设定。图 2.2.4精加工：曲面加工精加工平行铣削选择加工面选择刀具在空白面右击 执行 串连选中所绘矩形执行。以及设置参数如图 2.2.5。粗铣轮廓： 外形铣削串连选择 Z 为 5 的矩形确定设置参数如图 2.2.6。精铣轮廓： 外形铣削串连选择 Z 为 5 的矩形确定设置参数如图 2.2.7。图 2.2.5 图 2.2.6 图 2.2.7选择上表面 Z 为 15.7 处绘制 11 个点坐标分别为 X-11.8Y29、X-11.8Y-29、X11.8Y29、X11.8Y-29、X-8Y26、X-8Y-26、X-10.5Y14 、X-10.5Y-14 、X10.5Y14 、 X10.5Y-14、X9Y0 。点钻:选择钻孔自动按照左图顺序选择加工方向，点钻方向刀具以及参数设置如图 2.2.8。 图 2.2.8钻孔：选择钻孔自动按照点钻方向加工 加工参数如图 2.2.8 设置图 2.2.9粗挖槽：点击绘图曲面曲线所有边界选取上表面为第一面执行 与其他面的交线为槽的轮廓线如图 2.2.10。点击挖槽串连选取轮廓线点击确定右击在刀库中选取平铣刀，设定值如图 2.2.11。精挖槽：挖槽串连确定执行。参数设置如图 2.2.12。图 2.2.10图 2.2.11图 2.2.12槽点钻：选择上表面 Z 为 11 处绘制 9 个点坐标分别为X5.8Y22.85、X5.8Y-22.85、X-5.6Y0、X0.4Y12.05、X0.4Y-12.05、其余四个点通过作图得到点击钻孔手动依次选取各点以及刀具参数设置如图 2.2.13 图 2.2.13钻孔：钻 37,选择钻孔手动选取 3 个7 圆心点。执行确定并选取刀具参数设置如图 2.2.14，钻 23.1 的孔，选择钻孔手动选取 2 个3.1 圆心点。执行确定并选取刀如图 2.2.15，钻42.2 的孔，选择钻孔手动选取 4 个2.2 圆心点。执行确定并选取刀如图 2.2.16。图 2.2.14图 2.2.15 图 2.2.16完成上表面加工。刀具路径如图 2.2.17。图 2.2.17程序生成：操作管理 弹出右图 2.2.18，点击确定。将生成程序保存，命名为 1.NC。图 2.2.18 图 2.2.192 号工序：清除所有操作并删除所有刀具为第二工序做准备，通过转换旋转所有的图素执行原点如图 2.2.19 加工面为图 2.2.20。 图 2.2.20粗铣平面：选择会图面围上表面，通过绘图矩形一点在 Z 为 0 的平面绘制宽 42.6 高 77.1 的矩形。刀具路径曲面加工粗加工平行铣削凸选择加工面执行选择刀具并设定以下串连所绘矩形执行 刀具参数见图 2.2.21。 图 2.2.21精铣平面：刀具路径曲面加工精加工平行铣削选择加工面执行选择刀具并设定以下串连所绘矩形执行 参数设置如图2.2.22。 图 2.2.22点钻：选择上表面 Z 为 0 处，绘图点指定位置输入坐标 X-5.8Y22.85、X-5.8Y-22.85、X5.6Y0。回主功能表刀具路径钻孔手动依次选取三点返回如右图执行从刀库中选取点钻刀数据。点钻顺序及参数设置如图2.2.23。 图 2.2.23钻孔：选择钻孔手动依次选取三点返回执行从刀库中选取孔刀数据如图 2.2.24。图 2.2.24完成下表面加工。刀具路径如图 2.2.2，程序生成：操作管理弹出右图，点击确定。将生成程序保存，命名为 2.NC图 2.2.25其余四面加工：3 号工序：清除所有操作并删除所有刀具为 3 工序做准备，视图面为前视图，通过转换旋转所有的图素执行原点旋转 90 度，得到加工面为图 2.2.26 的实体。图 2.2.26点钻：绘图面为 Z 为 16.3，通过绘图点指定位置输入坐标X4.9Y10、X4.9Y0、X4.9Y-10。刀具路径 刀具路径钻孔手动依次选取三点返回如右图执行从刀库中选取点钻刀数据如图2.2.27钻孔：选择钻孔手动依次选取 2 点直径为 2.5 的孔返回执行从刀库中选取孔刀数据如图 2.2.28。选择钻孔手动选取直径为 3 的孔返回执行从刀库中选取孔刀数据如图 2.2.29。图 2.2.27图 2.2.28 图 2.2.29完成三号面加工：程序生成：操作管理 弹出右图，点击确定。将生成程序保存，命名为 3.NC。4 号工序：清除所有操作并删除所有刀具为 4 工序做准备，视图面为前视图，通过转换旋转所有的图素执行原点旋转 180 度，得到加工面为图 2.2.30 下表面的实体。图 2.2.30点钻：绘图面为 Z 为 16.3，通过绘图点指定位置输入坐标 X-4.9Y10、X-4.9Y-10。刀具路径刀具路径钻孔手动依次选取两点返回如右图执行从刀库中选取点钻刀数据如图 2.2.31。 图 2.2.31钻孔：选择钻孔手动依次选取 2 点直径为 2.5 的孔返回执行从刀库中选取孔刀数据如图 2.2.32。图 2.2.32完成四号面加工：程序生成：操作管理 弹出右图，点击确定。将生成程序保存，命名为 4.NC。5 号工序：清除所有操作并删除所有刀具为 5 工序做准备，视图面为侧视图，通过转换旋转所有的图素执行原点旋转 90 度，得到加工面为图 2.2.33 的实体。图 2.2.33点钻：绘图面为 Z 为 35.55，通过绘图点指定位置输入坐标 X-4.9Y2、X-4.9Y-5.8。刀具路径刀具路径钻孔手动依次选取两点返回如右图执行从刀库中选取点钻刀数据如图 2.2.34。图 2.2.34钻孔：选择钻孔手动依次选取 2 点直径为 2.5 的孔返回执行从刀库中选取孔刀数据如图 2.2.35。图 2.2.35完成五四号面加工：程序生成：操作管理 弹出右图，点击确定。将生成程序保存，命名为 5.NC6 号工序：清除所有操作并删除所有刀具为 6 工序做准备，视图面为侧视图，通过转换旋转所有的图素执行原点旋转 180 度，得到加工面为图 2.2.36 的实体。点钻：绘图面为 Z 为 35.55，通过绘图点指定位置输入坐标 X-4.9Y-2、X-4.9Y5.8。刀具路径刀具路径钻孔手动依次选取两点返回如右图执行从刀库中选取点钻刀数据如图 2.2.37。钻孔：选择钻孔手动依次选取 2 点直径为 2.5 的孔返回执行从刀库中选取孔刀数据如图 2.2.38。图 2.2.36图 2.2.37 图 2.2.38完成六号面加工：程序生成：操作管理 弹出右图，点击确定。将生成程序保存，命名为 6.NC。2.3 工序卡与刀具卡:工序 1蚌埠学院 数控加工刀具卡零件名称或代号零件图号1 程序编号O0001刀具工步号刀具号刀具名称 刀柄型号 直径mm长度mm补偿值mm备注1 T01 铣刀20mm 20 1002 T02 铣刀20mm 20 1003 T03 铣刀10mm 10 754 T04 铣刀10mm 10 755 T05 钻头3mm 3 1006 T06 钻头3mm 3 1007 T07 铣刀6mm 6 1008 T08 铣刀6mm 6 1009 T09 钻头2.2mm 2.2 8010 T10 钻头7.0mm 7.0 8011 T11 钻头3.0mm 3.0 8012 T12 钻头2.2mm 2.2 80编制 何文文 审核 何文文 批准 共 6 页 第 1 页产品名称或代号零件名称材料 零件图号蚌埠学院 数控加工工序卡 1工序号 程序编号夹具名称 夹具编号 使用设备 车间1 O0001 加工中心工步号工步内容 加工面刀具号刀具规格mm主轴转速r/min进给速度mm/min备注1 粗铣 1 号面留余量0.5mmT01 20 1200 802 精铣 1 号面至尺寸 T02 20 1200 603 粗铣轮廓留余量 0.5mm T03 10 1200 804 精铣轮廓至尺寸 T04 10 1200 505 点钻 113mm 孔 T05 3 2000 1006 钻孔 113mm 孔至尺寸T06 3 2000 507 粗挖槽留余量 0.5mm T07 6 1000 708 精挖槽至尺寸 T08 6 1200 509 点钻 37mm 和 23.1mm 及42.2mmT09 2.2 2000 10010 钻孔 37mm 至尺寸 T10 7 2000 5011 钻孔 23.0mm 至尺寸T11 3.0 2000 5012 钻孔 42.2mm 至尺寸T12 2.2 2000 50编制 何文文 审核 何文文 批准 共 6 页 第 1 页工序 2蚌埠学院 数控加工刀具卡零件名称 零件图号2 程序编号O0002刀 具工步号刀具号刀具名称 刀柄型号 直径mm长度mm补偿值mm备注1 T01 铣刀20mm 20 1002 T02 铣刀20mm 20 1003 T03 点钻5mm 5 804 T04 钻头14mm 14 100编制 何文文 审核 何文文 批准 共 6 页 第 2 页产品名称或代号零件名称材料 零件图号蚌埠学院 数控加工工序卡 2工序号 程序编号夹具名称 夹具编号 使用设备 车间2 O0002 加工中心工步号工步内容 加工面刀具号刀具规格mm主轴转速r/min进给速度mm/min备注1 粗铣 2 号面留余量0.5mmT01 20 1200 802 精铣 2 号面至尺寸 T02 20 1200 603 点钻14mm 孔 T03 5 1200 1004 钻14mm 孔至尺寸 T04 14 1200 50编制 何文文 审核 何文文 批准 共 6 页 第 2 页工序 3蚌埠学院 数控加工刀具卡零件名称 零件图号3 程序编号O0003刀 具工步号刀具号刀具名称 刀柄型号 直径mm长度mm补偿值mm备注1 T01 点钻2.5mm 2.5 802 T02 钻头2.5mm 2.5 803 T03 钻头3mm 3 80编制 何文文 审核 何文文 批准 共 6 页 第 3 页产品名称或代号零件名称材料 零件图号蚌埠学院 数控加工工序卡 3工序号 程序编号夹具名称 夹具编号 使用设备 车间3 O0003 加工中心工步号工步内容 加工面刀具号刀具规格mm主轴转速r/min进给速度mm/min备注1 点钻 22.5mm T01 2.5 1200 1002 钻 22.5mm 至尺寸 T02 2.5 1200 503 钻3mm 孔至尺寸 T03 3 1200 50编制 何文文 审核 何文文 批准 共 6 页 第 3 页工序 4蚌埠学院 数控加工刀具卡零件名称 零件图号4 程序编号O0004刀 具工步号刀具号刀具名称 刀柄型号 直径mm长度mm补偿值mm备注1 T01 点钻2.5mm 2.5 802 T02 钻头2.5mm 2.5 80编制 何文文 审核 何文文 批准 共 6 页 第 4 页产品名称或代号零件名称材料 零件图号蚌埠学院 数控加工工序卡 4工序号 程序编号夹具名称 夹具编号 使用设备 车间4 O0004 加工中心工步号工步内容 加工面刀具号刀具规格mm主轴转速r/min进给速度mm/min备注1 点钻 22.5mm T01 2.5 1200 1002 钻 22.5mm 至尺寸 T02 2.5 1200 50编制 何文文 审核 何文文 批准 共 6 页 第 4 页工序 5蚌埠学院 数控加工刀具卡零件名称 零件图号5 程序编号O0005刀 具工步号刀具号刀具名称 刀柄型号 直径mm长度mm补偿值mm备注1 T01 点钻2.5mm 2.5 802 T02 钻头2.5mm 2.5 80编制 何文文 审核 何文文 批准 共 6 页 第 5 页产品名称或代号零件名称材料 零件图号蚌埠学院 数控加工工序卡 5工序号 程序编号夹具名称 夹具编号 使用设备 车间5 O0005 加工中心工步号工步内容 加工面刀具号刀具规格mm主轴转速r/min进给速度mm/min备注1 点钻 22.5mm T01 2.5 1200 1002 钻 22.5mm 至尺寸 T02 2.5 1200 50编制 何文文 审核 何文文 批准 共 6 页 第 5 页工序 6蚌埠学院 数控加工刀具卡零件名称 零件图号6 程序编号O0006刀 具工步号刀具号刀具名称 刀柄型号 直径mm长度mm补偿值mm备注1 T01 点钻2.5mm 2.5 802 T02 钻头2.5mm 2.5 80编制 何文文 审核 何文文 批准 共 6 页 第 4 页产品名称或代号零件名称材料 零件图号蚌埠学院 数控加工工序卡 6工序号 程序编号夹具名称 夹具编号 使用设备 车间6 O0006 加工中心工步号工步内容 加工面刀具号刀具规格mm主轴转速r/min进给速度mm/min备注1 点钻 22.5mm T01 2.5 1200 1002 钻 22.5mm 至尺寸 T02 2.5 1200 50编制 何文文 审核 何文文 批准 共 6 页 第 6 页2.4 程序举例:打开 1.NC 如图。对程序进行修改得到得到最终我们需要的程序(见下页)程序 O0001:N100G21N102G0G17G40G49G80G90N104T1M6N106G0G90X-21.3Y-33.55S1200M3N108G43H1Z50.N110Z22.4N112G1Z16.4F7.2N114X21.3F610.8N116G0Z21.4N118Z50.N120X-21.3Y-22.367N122Z22.4N124G1Z16.4F7.2N126X21.3F610.8N128G0Z21.4N130Z50.N132X-21.3Y-11.183N134Z22.4N136G1Z16.4F7.2N138X21.3F610.8N140G0Z21.4N142Z50.N144X-21.3Y0.N146Z22.4N148G1Z16.4F7.2N150X21.3F610.8N152G0Z21.4N154Z50.N156X-21.3Y11.183N158Z22.4N160G1Z16.4F7.2N162X21.3F610.8N164G0Z21.4 N166Z50.N168X-21.3Y22.367N170Z22.4N172G1Z16.4F7.2N174X21.3F610.8N176G0Z21.4N178Z50.N180X-21.3Y33.55N182Z22.4N184G1Z16.4F7.2N186X21.3F610.8N188G0Z21.4N190Z50.N192M5N194G91G28Z0.N196G28X0.Y0.N198M01第 3 章设计心得在此次设计中，我利用了 Pro/E 软件进行实体构造并利用MasterCAM 软件进行模拟加工，是自己熟悉了解自己的不足同时通过这次设计，使我进一步的了解到了 Pro/E MasterCAM 的强大功能，它们可以很方便的完成现代机械行业的许许多多的结构的设计，并且它们可以对这些设计产品进行程序编制，模拟制造，以及各种结构的分析等等。在设计的过程中也遇到了许多的问题，比如如何选用刀具或在现有的条件下怎样充分的利用资源将零件加工到