《机械CADCAM课程设计》.doc

07机制2班 冯占文 机械CAD/CAM课程设计说明书CAD/CAM零件（端盖）加工设计说明书 学 院： 机电工程学院 班 级： 07机制2班 学 生 姓 名：冯 占 文 学 号： 200703100103027 指 导 教 师： 唐 晓 红 CAD/CAM课程设计任务书一、设计题目：端盖零件的CAD/CAM设计二、设计目的 CAD/CAM课程设计是开设机械CAD/CAM课程之后进行的一个实践性教学环节。在系统学习CAD/CAM技术的基本原理、基本方法的基础上，着重培养学生借助计算机进行机械产品的设计、制造和系统集成的综合应用能力。其目的：1） 掌握产品的计算机辅助设计过程和方法，培养利用计算机进行结构设计的能力。2） 掌握零件的计算机辅助制造过程和方法，培养数控编程及加工仿真的能力。3） 通过应用PRO/ENGINEER，训练和提高CAD/CAM的基础技能。三、设计任务本课程设计以某一具体的机械零件为设计对象（零件图见附图）。主要设计任务：1、熟悉并掌握大型机械CAD/CAM软件PRO/ENGINEER的草绘模块、零件模块、制造模块及仿真模块的功能及建模原理。2、进行零件的参数化功能定义、三维实体零件的特征造型、着色渲染、生成不同视图，最终完成零件的造型设计。3、进行机床选择、刀具选择及加工参数设置，生成零件数控加工的相关文件。如刀位数据文件、刀具清单和数控加工代码等。并对零件进行加工仿真以检查设计结果是否正确合理。4、编写课程设计说明书。四、设计要求1、要求设计过程在计算机上完成。2、设计说明书用计算机打印（B5纸，1万字左右）。正文：宋体五号，单倍行距；页眉：宋体小五号，内容包括班级，姓名，“CAD/CAM课程设计说明书”字样；页脚：右下脚页码。3、设计结果应包括：课程设计说明书（应包含设计任务书、设计思路、设计步骤、设计过程的说明和阶段结果。附零件三维图、加工代码、零件原图纸等内容）4、严禁抄袭和请人代做，一经发现，成绩计为零分并上报教务处。五、设计内容及时间分配1 准备工作：布置设计任务，认真阅读设计任务书，收集资料（1天）2 熟悉PRO/ENGINEER Wildfire 3.0，并进行零件的三维造型（4天）3 进行零件的数控加工。 （3天）4 编写课程设计说明书。 （1天）5 设计结果提交及答辩。 （1天）六、参考资料有关PRO/ENGINEER软件的参考书及数控加工工艺的参考书。如PRO/ENGNEER Wildfire 3.0的基础教程、PRO/ENGINEER Wildfire 3.0的零件设计教程、PRO/ENGINEER Wildfire 3.0的数控加工教程、数控加工工艺教程等等。七、成绩评定采用优、良、中、及格、不及格五级评分制。主要考察：课程设计的科学性和条理性：设计过程的态度和出勤率；软件的熟悉程度；设计结果的正确合理性；答辩情况。 学生签名: 冯占文 日期: 2010.07.07 评阅意见： 教师签名: 日期: 目录第一章概述11、CAD/CAM的基本概念12、设计制造过程分析13、数控加工1第二章 创建端盖三维模型41、Pro/E建模的基本思路42、创建端盖主体43、打沉孔74、创建圆柱体95、打圆柱体上的沉孔和通孔126、创建油槽14第三章 制定加工工艺及安排工艺路线161、零件图纸分析162、选择机床163、装夹方案的确定174、选择加工方法175、刀具选择186、确定工艺路线187、切削用量的选择198、走刀路线与走刀方向的安排21第四章 Pro/Engineer NC基本流程及端盖的设计思路221、Pro/Engineer NC基本流程222、端盖设计思路23第五章 Pro/E NC加工方法241、设定加工操作环境242、设置加工方法253、设置加工参数254、生成刀具路径265、后置处理及NC文件的生成27第六章 端盖NC 制造过程281、建立制造数据库282、定义一个操作283、为指定的操作创建NC序列284、去除材料28第七章 端盖NC序列加工311、铣凸圆台端面40312、钻孔2X5精镗孔2X6343、其余序列说明38第八章 NC加工后置处理391、生成NC加工代码392、生成工程图43心得体会45参考文献46第一章 概述1、CAD/CAM的基本概念 CAD/CAM是自50年代以来，随着电子计算机的发展而产生、发展起来的一门综合性的计算机应用技术，它是指应用计算机及其外围设备，协助工程技术人员完成产品的设计和制造。由于计算机的硬件结构截至目前为止，仍然是冯.诺依曼的结构，即集中的、顺序的控制，因此，决定了计算机的工作是一种系统化、格式化的工作。CAD/CAM也不例外，其前提是设计、制造过程的程式化、规律化，否则，计算机将无能为力、不能胜任。要想将设计、制造过程程式化，就必须研究其中的规律及人脑的思维活动。2、设计制造过程分析 根据设计方法学的观点，设计过程可以划分为若干的设计阶段，各设计阶段又可划分为若干设计步骤。这些阶段和步骤的划分意味设设计从抽象到具体；从定性到定量；从全局到局部；从系统上的上层结构到下层结构。任何产品设计、制造无往往是从市场需求分析开始的，根据需求确定产品的性能，建立产品的总体设计方案，进行综合分析论证；在此基础上，设计具体结构，包括结构方案的优化、评估，几何参数、力学特性的分析计算；最后得到产品设计结果。3、数控加工数控加工 （numerical control machining ）是指在数控机床上进行零件加工的一种工艺方法。（1）数控加工的特点同常规加工相比，数控加工具有如下特点。 自动化程度高在数控机床上加工零件时，除了手工装卸工件外，全部加工过程都由机床自动完成。在柔性制造系统上，上下料、检测、诊断、对刀、传输、调度、管理等也都由机床自动完成，这样减轻了操作者的劳动强度，改善了劳动条件。 加工精度高，加工质量稳定数控加工的尺寸精度通常在0.005mm0.1mm之间，目前最高的尺寸精度可达0.0015mm，不受零件形状复杂程度的影响，加工中消除了操作者的人为误差，提高了同批零件尺寸的一致性，使产品质量保持稳定。 对加工对象的适应性强数控机床上实现自动加工的控制信息是加工程序。当加工对象改变时，除了相应更换刀具和解决工件装夹方式外，只要重新编写并输入该零件的加工程序，便可自动加工出新的零件，不必对机床作任何复杂的调整，这样缩短了生产准备周期，给新产品的研制开发以及产品的改进、改型提供了捷径。 生产效率高数控机床的加工效率高，一方面是自动化程度高，在一次装夹中能完成较多表面的加工，省去了划线、多次装夹、检测等工序；另一方面是数控机床的运动速度高，空行程时间短。目前，数控车床的主轴转速已达到5000r/min7000r/min，数控高速磨削的砂轮线速度达到100m/s 200m/s，加工中心的主轴转速已达到20000r/min 50000r/min，各轴的快速移动速度达到18m/min 70m/min。 易于建立计算机通信网络由于数控机床是使用数字信息，易于与计算机辅助设计和制造（CAD/CAM）系统联接，形成计算机辅助设计和制造与数控机床紧密结合的一体化系统。（3）编程的目的及方法编制数控加工程序时，要把加工零件的工艺过程、运动轨迹、工艺参数和辅助操作等信息按一定的文字和格式记录在程序载体上，通过输入装置，将控制信息输入到数控系统中，使数控机床进行自动加工。从分析零件图样开始到获得正确的程序载体为止的全过程，称为零件加工程序的编制，以后也简称为编程。数控加工的编程方法主要有手工编程和自动编程两类，在此仅介绍自动编程。自动编程时，程序员根据零件图样和工艺要求，使用有关CAD/CAM软件，如Mastercam、Cimatron、Pro/ENGINEER、UG、CATIA、PowerMILL、I-DEAS、SolidWorks、CAXA等，先利用CAD功能模块进行造型，然后再利用CAM模块产生刀具路径，进而再用后置处理程序产生NC代码（与手工编程一样的数控程序），就可以通过DNC传输软件，传给数控机床，实现边传边加工。由此可见，自动编程与手工编程比较，具有编程时间短、减少编程人员劳动强度、出错机会少、编程效率高。（4）编程指令常用的G指令和M指令。（见下表）表1-1常用的G指令和M指令代码功能备注G90绝对尺寸（绝对值编程指令）在此方式下，程序段下轨迹坐标都是相对于某一固定编程原点所给定的绝对尺寸G91增量尺寸（增量值编程指令）在此方式下程序段吓得的轨迹坐标都是相对于前一点位置来编程的。G92坐标系设定指令G54G54建立的工件原点是相对于机床原点而言的。G49刀具偏置G40刀具补偿取消G40必须和G41或G42称对使用G41刀具左补偿G42刀具右补偿G17XY平面选择G00点定位G01直线插补G02顺时针圆弧插补绝对编程时，X,Z 是指圆弧插补的终点坐标。G03逆时针圆弧插补M02程序停止M03主轴顺时针旋转M05主轴旋转停止M09冷却液关M30程序停止并返回开始处第二章 创建端盖三维模型1、Pro/E建模的基本思路三维零件的建模是在二维建模的基础上产生的。从根本上来说，先在平面上设计出剖面，然后再按一定的方式生长。例如对平面图形设置厚度，就变成立体图形。以此类推，也可以通过平面图形经过一定的旋转，所经历的封闭空间即为所建立的三维模型。Pro/E软件的的全部内容就是由此展开。(1)新建文件：启动Pro/ENGINEET Wildfire 3.0,单击工具栏中的工具，或单击菜单中的“文件”“新建”命令，弹出如图2-1所示的“新建”对话框。选择系统默认“零件”类型，“实体”子类型，在“名称”对话框中输入prt0001，同时取消“使用缺省模板”复选框的勾选，再单击“确定”按钮。在弹出的“新建文件选项”对话框，选择公制模板为mmns-part-solid，如图2-2所示，单击确定按钮，进入设计环境。 图2-1 “新建”对话框 图2-2 “新建文件选项”对话框2、 创建端盖主体（1） 单击“特征”工具栏中的（拉伸）工具，或单击主菜单中的“插入”“拉伸”命令，窗口下方弹出如图2-3所示的“拉伸”特征操控板。在操控板中，选择方式为（实体）。 图2-3 “拉伸”特征操控板 图2-4 “位置”上滑面板（2） 单击操控板中的“放置”按钮，弹出如图2-4所示的“位置”上滑面板，进行平面的选择。（3） 单击“定义”按钮，弹出“草绘”对话框。在模型树或工作区中选取TOP基准平面作为草绘平面，接受系统自动捕捉到与其垂直的RIGHT基准平面作为草绘方向参考平面，方向为右，如图2-5所示 图2-5 “草绘”对话框 图2-6 草绘环境（4） 单击图2-5中的“草绘”按钮，进入如图2-6所示的草绘环境。系统会在默认的情况下，自动添加尺寸参照，FRONT基准平面作为水平尺寸参照，RIGHT基准平面作为垂直尺寸参照 。（5） 草绘截面。单击“草绘器”工具栏中的（圆）工具，或单击主菜单中的“草绘”“圆”“圆心和点”命令，在坐标原点处草绘一个圆。再单击（尺寸编辑）工具，修改尺寸如图2-7所示。草绘完成后，再单击（确定）按钮，退出二维草绘环境。 图2-7 修改尺寸 图2-8 输入拉伸长度（6） 进入三维实体模式，输入拉伸长度15，如图2-8，回车，再单击（确定）按钮，或单击鼠标中键，生成如图2-9所示的拉伸特征。 图2-9 拉伸特征 图2-10（1）拉伸特征（7） 用同样的方法，选择拉伸面作为基准面，在其上再拉伸一实体，如图2-10所示。（8） 将腔槽的内壁倒圆角，如图2-10（2）所示 图2-10（2） 倒圆角3、 打沉孔（1） 单击“特征”工具栏中的（拉伸）工具，或单击主菜单中的“插入”“拉伸”命令，窗口下方弹出 “拉伸”特征操控板。在操控板中，选择方式为（实体）,。选取TOP面进入草绘环境。（2） 单击“草绘器”中的（圆）（同心圆），或单击主菜单中的“草绘”“圆”“同心”命令。选取模型上的直径为9的圆，画一个同心圆，直径为15。草绘完成后，再单击（确定）按钮，退出二维草绘环境。（3） 进入三维实体模式，单击操控板中的（除料）按钮，并单击（方向）按钮，使得除料方向朝向实体，并将除料长度设定为8，如图2-11所示，单击（确定）按钮，或单击鼠标中键生成如图2-12所示的拉伸除料特征。 图2-11 拉伸除料 图2-12 拉伸除料特征（4） 阵列单击步骤（3）中生成的沉孔。此时“特征”工具栏中的（阵列）显示可用，单击。或单击主菜单中的“编辑”“ ”命令。弹出如图2-13所示的操控板。 图2-13 操控板在最下面的尺寸栏中，单击按钮，选中方向，如图2-14所示。再单击“选取1个项目”。选中端盖底面，操控板出现如图2-15所示情况，将其更改数据如图2-15，回车。 图2-14 操控板 图2-15 在操控板上输入数据最后单击（确定）按钮，或单击鼠标中键，生成如图2-16所示的阵列特征。图2-16 阵列特征4、创建圆柱体（1）创建基准平面DTM1，用鼠标点击，并选择曲面F5-偏移；如图2-17所示：图2-17 创建基准平面（2）再次单击“特征”工具栏中的（拉伸）工具，或单击主菜单中的“插入”“拉伸”命令，窗口下方弹出 “拉伸”特征操控板。在操控板中，选择方式为（实体）,。选取DTM1面进入草绘环境。（3）在草绘环境中画出如图2-14所示的曲线，具体尺寸见图2-18。草绘完成后，再单击（确定）按钮，退出二维草绘环境。图2-18 草绘尺寸（4）进入三维实体模式，输入拉伸长度50，再单击（确定）按钮，或单击鼠标中键，生成如图2-19所示的拉伸除料特征。 图2-19 拉伸除料特征 （5）同样，在TOP基准平面上进行打孔。单击打孔工具，点击 在单击“选取1个项目”并选取圆柱体，设置孔的直径为20 如图2-20所示；再单击（确定）按钮，或单击鼠标中键，生成如图2-21所示的特征。 图2-20 设置孔的直径 图2-21 拉伸除料特征（6） 单击（倒角工具）选中圆孔的圆并设置参数如图2-22所示，再单击（确定）按钮，或单击鼠标中键，生成如图2-23所示的特征。图2-22 设置参数图2-23 倒角 5、打圆柱体上的沉孔和通孔（1）创建基准平面DTM2，用鼠标点击，并选择曲面F3-偏移；如图2-24所示：图2-24 创建基准平面（2）单击打孔工具，点击 在单击“选取1个项目”并选取面DTM2，添加次参照，设置如图2-25所示，设置孔的直径为10.5 再单击（确定）按钮，或单击鼠标中键，生成如图2-26所示的特征。图2-25 设置孔参数图2-26 拉伸除料特征（3）同理，再次单击打孔工具，点击 在单击“选取1个项目”并选取面DTM2，添加次参照，设置如图2-27所示，设置孔的直径为3 再单击（确定）按钮，或单击鼠标中键，生成如图2-28所示的特征。图2-27 设置孔参数 图2-28 拉伸除料特征6、创建油槽（1）创建基准平面DTM3，用鼠标点击，并选择曲面F17-偏移；如图2-29所示：图2-29 创建基准平面（2）单击图草绘按钮，如图2-30所示；单击图2-30上的“草绘”按钮，进入如图2-31所示的草绘环境。系统会在默认的情况下，自动添加尺寸参照，FRONT基准平面作为水平尺寸参照，RIGHT基准平面作为垂直尺寸参照 。图2-30 “草绘”对话框 图2-31 草绘环境（3）草绘截面。单击“草绘器”工具栏中的（矩形）工具，或单击主菜单中的“草绘”“ 矩形”命令，草绘一个矩形。再单击（尺寸编辑）工具，修改尺寸如图2-31所示。草绘完成后，再单击（确定）按钮，退出二维草绘环境。（4）进入三维实体模式，输入拉伸长度3，如图2-32，回车，再单击（确定）按钮，或单击鼠标中键，生成如图2-33所示的拉伸特征。 图2-32 参数设置 图2-33 油槽特征第三章 制定加工工艺及安排工艺路线1、零件图纸分析分析该零件(端盖)毛坯尺寸：在零件上有5个加工特征，分别为凸台表面、腔槽、孔及沉孔、油槽、倒角。（1）分析图纸精度与表面粗糙度 经济加工精度：机械加工时，每种机床上所达到的精度越高，则所消耗的工时越多，成本越高。当所达到的精度超过一定限度以后，加工工时就会迅速增加，生成率大大下降，加工成本急剧上升，因而经济性很差。每种机床在正常生产条件下能经济的达到的加工精度是有一定范围的，这个精度范围就是这种加工方法的经济精度。所谓正常生产条件是指：设备完好、工夹量具适应、工人技术水平相当、工时定额合理。 表面粗糙度：表面粗糙度是指加工表面上具有的较小距离的峰谷所组成的表面微观几何形状特性。一般由加工中切削刀具的运动轨迹及工艺系统的高频振动等多种因素所形成。理论残留面积高度是由刀具相对于工件表面的运动轨迹所形成，它是影响表面粗糙度的主要因素。其高度可以根据刀具的主偏角、副偏角、刀尖圆弧半径和进给量计算出来。根据本次我所加工的端盖的加工精度等级要求，在加工不同表面、孔的时候，一定要注意最后能够保证达到精度要求同时也要保证相应的粗糙度要求。在所编工艺的一系列NC加工序列中主要是端面铣削、腔槽铣削和孔加工。查机械加工工艺手册如表3-1知： 表3-1 平面及孔加工方法此外，还要根据不同的切削情况确定切削三要素。在此在本次加工中的一些数据是依照参考书上所给定的数据。2、选择机床数控机床的合理选用是指通过技术上和经济上的分析，评价与比较。从可以满足相同需要的多种型号规格的设备中选择最佳者的决策。此时需要分析的因素很多，涉及加工工件的尺寸、材料、类型、加工进度、零件数量以及热处理等，应综合分析，选择出合适的加工数控机床。选择时应遵循的原则有以下三点。（1）生产上适用1） 要保证对工艺的适用性要求2） 要保证加工工件的尺寸的适用性要求，选择好数控机床的规格。3） 要保证工件的加工精度，选择合适精度的数控机床。（2）技术上先进在保证加工质量和加工精度要求的前提下，机床的精度要与工件要求的精度一致，尽量选用技术先进的机床加工，以提高生产效率。（3）经济上合理对简单零件，加工过程不复杂的可以选择普通机床进行加工，没有必要把数控机床降为普通机床使用，以降低成本。3、装夹方案的确定同普通机床一样，在确定装夹方案时，要根据已选定的加工表面和定位基准确定工件的夹紧定位方式，并选择合适的夹具。需主要考虑以下几点：（1）夹紧机构或其他元件不得影响进给，加工部位要敞开，要求夹持工件后夹具等一些组件不能与刀具运动轨迹发生干涉。（2）必须保证最小的夹紧变形。工件在加工时，切削力大，需要的夹紧力也大，但又不能把工件夹压变形。因此，必须慎重选择夹具的支撑点、定位点和夹紧点。如果采用了相应措施仍不能控制零件变形，只能将粗、精加工分开，或者粗、精加工采用不同的夹紧力。（3）夹具结构应力求简单。由于零件在数控铣床和加工中心上的加工大都采用工序集中的原则，加工的部位较多，同时批量较小，零件更换周期短，故夹具的标准化、通用化和自动化对加工效率的提高及加工费用的降低有很大影响。因此，对批量小的零件应优先选用组合夹具。对形状简单的单件小批量生产的零件，可选用通用夹具，如三爪卡盘、虎钳等。只有对批量较大、加工精度要求较高的情况下才设计专用夹具，以保证加工精度和提高装夹效率。本次零件加工采用的是在Pro/Engineer软件中进行模拟数控加工，以创建好的三维模型为基准，创建一个毛培，按照不同的序列将毛培加工至模型试样。由于零件上表面有腔槽加工内容，只需单工位、单面加工即可，我们选择立式数控铣。零件尺寸不大，一般的机床的加工范围都可以满足，采用虎钳装夹，为增加夹紧力，我们选取100长的方向平行于装夹面。4、选择加工方法内腔采用型腔加工方法，通孔采用钻孔加工方法、沉孔采用镗孔加工方法、油槽采用专用刀具加工、凸台用表面铣削倒角采用轨迹法铣削。5、刀具选择根据图纸，为了减少刀具数量，减少刀具更换，尽量使用直径一致的铣刀。在腔槽加工时精加工刀具R应小于R4，钻头直径依照图纸就可以，油槽可采用专用刀具。6、确定工艺路线根据零件图3-1所示工件的实际情况，其工艺路线为：（1）装夹两侧铣凸圆台端面40铣腔槽扩孔19精镗内孔20（镗孔能达到高的精度和低粗糙度要求）用倒角刀具通过轨迹铣削 20孔的倒角钻孔4X9钻孔2X5精镗孔2X6；（2）将毛坯件翻转装夹两侧铣凸圆台端面40锪钻15的沉孔；（3）将毛坯件立起来装夹两侧钻孔3锪钻10.5的沉孔用专用铣刀铣孔内壁上的油槽1）加工20的内孔时要先进行粗加工再进行精加工，即先钻孔19再镗孔20，这样就能达到粗糙度要求。加工倒角时用轨迹法加工；2）铣两个凸台端面时，由于加工余量小，属于精加工，所以铣刀的直径应该选择大的且尽量包含整个待加工面；3）端盖板无精度要求，所以无需加工；4)加工孔4X9时，由于粗糙度的要求可直接钻孔，无需精加工；5)加工孔2X6时，由于粗糙度的要求需要先粗加工再精加工，即先钻孔2X5再精镗孔2X6；6)加工沉孔时可选用锪钻；7)加工油槽时需要用专用的刀具。在加工过程中要注意刀具的选择，根据不同的精度要求和各加工面的粗糙度要求，选择不同的切削用量，即切削速度、切削深度、进给速度与进给量。此外，在给各表面加工时，要注意保证一定的加工余量。图3-1 零件图7、切削用量的选择铣削加工的切削用量包括：切削速度、进给速度、背吃刀量和侧吃刀量。如图3-2所示。 图 3-2 铣削切削用量从刀具耐用度出发，切削用量的选择方法是：先选取背吃刀量或侧吃刀量，其次确定进给速度，最后确定切削速度。（1） 背吃刀量p或侧吃刀量e (步长深度)在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，背吃刀量ap就等于加工余量，应以最少的进给次数切除这一加工余量，最好一次切净余量，以提高生产效率。为了保证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，一般粗铣余量为0.5左右，精铣余量为0.10.5。 背吃刀量p为平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为mm。端铣时，p为切削层深度，而圆周铣削时，p为被加工表面的宽度。侧吃刀量e为垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为mm。端铣时，e为被加工表面宽度；而圆周铣削时，e为切削层深度。 背吃刀量或侧吃刀量的选取主要由加工余量和对表面质量的要求决定： 1）当工件表面粗糙度值要求为Ra=12.525mm时，如果圆周铣削加工余量小于5mm，端面铣削加工余量小于6mm，粗铣一次进给就可以达到要求。但是在余量较大，工艺系统刚性较差或机床动力不足时，可分为两次或多次进给完成。 2) 当工件表面粗糙度值要求为Ra=3.212.5mm时，应分为粗铣和半精铣两步进行。粗铣时背吃刀量或侧吃刀量选取同前。粗铣后留0.51.0mm余量，在半精铣时切除。 3) 当工件表面粗糙度值要求为Ra=0.83.2mm时，应分为粗铣、半精铣、精铣三步进行。半精铣时背吃刀量或侧吃刀量取1.52mm；精铣时，圆周铣侧吃刀量取0.30.5mm，面铣刀背吃刀量取0.51mm。（2）进给速度Vf 进给速度 （CUT_FEED）Vf是单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移，单位是mm/min。它与铣刀转速n、铣刀齿数Z以及每齿进给量fz (单位为mm)的关系是：Vf= fz Zn。每齿进给量fz的选取主要依据工件材料的力学性能、刀具材料、工件表面粗糙度等因素。工件材料的强度和硬度越高，fz越小，反之则越大。硬质合金铣刀的每齿进给量高于同类高速钢铣刀。工件表面粗糙度要求越高，fz就越小。每齿进给量的确定可参考表3-2和表3-3选取。工件刚性差或刀具强度低时，应取较小值。表 3-2 铣刀每齿进给量参考值工件材料 fz（mm）粗铣精铣高速钢铣刀硬质合金铣刀高速钢铣刀硬质合金铣刀钢0.100.150.100.250.020.050.100.15铸铁0.120.200.150.30 表3-3 精铣时铣刀每转进给量要求达到的粗糙度Ra(m)3.21.60.80.4每转进给量(mm/r)0.51.00.40.60.20.30.15（3）切削速度vc铣削的切削速度vc与刀具的耐用度、每齿进给量、背吃刀量、侧吃刀量以及铣刀齿数 成反比，而与铣刀直径成正比。其原因是当fz，p，e和Z增大时，刀刃负荷增加，而且同时工作的齿数也增多，使切削热增加，刀具磨损加快，从而限制了切削速度的提高。为提高刀具耐用度允许使用较低的切削速度。但是加大铣刀直径则可改善散热条件，可以提高切削速度。铣削加工的切削速度vc可参考表3-4选取，也可参考有关切削用量手册中的经验公式通过计算选取。表 3-4 切削速度参考值工件材料硬度（HBS）Vc (m /min)高速钢铣刀硬质合金铣刀钢2251842661502253251236541203254256213675铸铁19021366615019026091845902603204.5102130(4)主轴转速 (SPINDLE_SPEED) 主轴转速应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀具的材料及加工性质等条件所允许的切削速度vc（m/min）来确定。切削速度除了计算和查表选取外，还可根据实践经验确定。切削速度确定之后，用下式计算主轴转速:式中n 工件或刀具的转速，r/min； vc 切削速度，m/min； d 切削刃选定点处所对应的工件或刀具的回转直径，mm。8、走刀路线与走刀方向的安排：刀具的运动方向、轨迹是指加工过程中刀具的走势，铣削加工时有顺铣和逆铣两种，它们对刀具的耐用度、已加工表面的质量和铣削的平稳性等有重要影响。因此，要综合考虑并合理的布置刀具的走刀路线及方向。第四章 Pro/Engineer NC基本流程及端盖的设计思路1、Pro/Engineer NC基本流程Pro/Engineer NC对于任何零件的加工设计都遵循着一个基本流程，如图4-1机床设置建立制造模型刀具库操作环境参数设置夹具设置设定坐标系、退刀设定NC序列的制造参数选择刀具创建NC序列生成刀具路径NC后处理VERICUT过切检测输出G代码加工程序生成工艺信息归档图4-1 NC基本流程2、端盖设计思路 进行Pro/Engineer NC加工的第一步是创建制造模型，为后续的加工制造设计准备必要的几何模型数据。常规的制造模型由参照模型（Reference Modle）和工件（Wokkpiece）组成，除此之外，也可以在制造模型中添加夹具、工作面板等其他附件，以便定义更加完整的加工环境。随着加工过程的进行，可以对工件执行刀具轨迹演示、加工模拟和过切检测。在加工过程结束时，工件几何形状应与设计模型的几何一致。首先进行三维建模，创建参照模型，再进行NC加工，这一步是整个过程的重点与难点。由于端盖是金属型铸件，大部分工序只需要进行精加工，选择机床的时候要注意选择铣床。其实利用Pro/NC设计加工程序的流程与实际加工的思维逻辑是相似的。 第五章 Pro/E NC加工方法 Pro/ENGINEER是当今最好的三维设计和制造软件之一，其NC加工模块具有强大的加工、后置处理功能。Pro/NC为机械工程人员的设计开发工作提供了有利的工具，但由于其级联菜单复杂，加工种类繁多，设置步骤冗长等一些问题，使刚接触Pro/NC的操作者常常无处下手，或由于操作不当造成不必要的损失。 1、设定加工操作环境 （1） 打开制造菜单 选“文件新建“指令，打开“新建”对话框 选“制造”，在对话框右边显示“子文件格式”的内容。 （2） 取出工件图形 1)在“NC组装”子文件格式模式下，“制造模型”在创建过程中并不会有太多的限制条件“参考模型”可为一般的“零件”文件，也可以是“组装”文件，“毛坯”则视情况可省略，但同时“制造模型”中将因为缺少“毛坯”数据而无法做实体切削模拟。操作过程为：选择“装配”子文件格式，输入文件名，按OK，显示“制造”菜单。选“制造模型组装参考模型”指令，打开“打开”对话框。在所要的子目录中选取需要的工件文件，按“打开”，工件图形便显示在屏幕上。 系统显示“加工模型”菜单，可通过“组装”或“创建”的形式生成“毛坯”，然后对工件和毛坯组装。 2)若选择“NC零件”子文件格式，系统一开始就会要求用户设计“制造模型”，因此在NC Part模式下进行加工程序的设计时，需要在设计前就完成产品及零件的几何模型设计。操作过程为：选择NC Part，输入文件名，按OK，打开“打开”对话框。在对话框中选取需要的工件文件，按“打开”，工件图形便显示在屏幕上，同时显示“制造”菜单。 取出毛坯件图选“制造模型组装毛坯”指令，再次打开“打开”对话框，选取需要加工零件的毛坯图形文件，按“打开”，毛坯件图形便显示在工件图形的右边。 组合工件和毛坯在弹出的“部件放置”对话框中，选“约束形式”下拉菜单中的“对齐”选项，在屏幕上用鼠标选取工件图形中的DTM1，则显示工件图形中DTM1的方向箭头，同时在对话框上显示，按此按钮工件中的箭头消失，再选毛坯图形中DTM1，显示毛坯图形中DTM1方向箭头，在保证工件与毛坯DTM1方向一致的情况下，按，毛坯上箭头消失。这时工件与毛坯在DTM1方向上对齐。 用同样方法对齐两个图形中的DTM2和DTM3，最后在对话框中显示三个Align（对齐）。三个基准全部对齐后，工件和毛坯合并为一体，按对话框中OK，退出。 （3）加工机床设置 “加工设置加工操作定义操作”指令。在“定义操作”菜单中有若干Operation选项，有些选项是必要的，有些是选择性的。系统会自动强制性地选中必要的设置选项，若操作者需要进行其他项目设置，则用鼠标选中所需选项，以加入设置程序的项目。 按“执行操作”，显示“机床形式”菜单，选择加工所需机床。端盖选择应用较多的三轴数控铣床叙述加工过程，选“Mill3 铣床三轴数控铣床执行”指令。 选“机床设置”菜单中的“名字”。信息窗显示：（输入机床名称），输入机床名称，回车，然后按“执行”。 （4）设置加工基准坐标系统 在加工程序的设计及实际进行加工的过程中，加工基准坐标系统的设置是一项非常重要的数据。因为设计好加工程序后将得到加工刀具路径参数，而该参数就是加工刀具相对于加工基准坐标的位置及运动参数。 设定机床后，系统显示“加工坐标系统”菜单。在该菜单中选“创建”指令，创建坐标系，选“模型”指令，在屏幕上选定要加工的模型，模型反白，系统打开“选项”菜单，列出创建坐标系的九种选项，操作者可选择一种自己习惯而便捷的方式完成加工基准坐标系统的设置。 对于Options菜单中各项建立坐标系统的设定方式，可参考Pro/ENGINEER建模（CAD）相关书籍。 2、设置加工方法 选“加工”指令，系统弹出“制造信息”对话框。对话框中有六个项目，“操作名称” 系统已经自动设置好了，“机床名称”和“加工坐标系统”已设置完成。 Pro/NC有12种加工方法，充分地满足了加工中的设计需要，各种加工方法在设置步骤上大体相同。操作者应根据工件加工的工艺要求、加工条件等因素选择相应加工方法。 选“NC程序加工”指令。选择一种加工方法，按“完成”，“制造信息”对话框中“程序”项设置完成。显示“程序设置”菜单，菜单中有许多有标记的项目，是系统自动选定的，告诉操作者按已选定的顺序进行工作，按“完成”。 3、设置加工参数 （1）设置加工刀具 加工刀具是一项相当重要的设置参数，因为加工刀具的设置和选择会影响到加工结果，因此在进行加工刀具设置时要特别注意，以避免因设置错误而造成实际加工的失败。在“程序设置”菜单中按“完成”后，弹出“刀具设置”对话框。 在T“刀具设置”对话框中，选“图形”，可以设置“编号”、“刀具名称”、“刀具形式”、“铣刀直径”、“铣刀长度”等项目。选“先进的”标签，可设置“长度单位”、”刀具材料”、“刀具注释”等项目。 按“预览”，在对话框下方预览窗口中可观察所设置刀具的几何形状及尺寸信息。按“应用” 接受设置，在对话框上面空白处显示刀具号和刀具名称。选取加工程序所要使用的加工刀具，然后单击对话框“文件” 菜单中“完成”选项完成加工刀具设置，退出对话框，“制造信息”对话框中“刀具”项设置完成。按工具条中“刀具管理器”按钮，可随时查看和编辑刀具参数。 （2）设定加工参数 在设计加工程序时，Pro/NC会根据刀具几何模型及加工参数产生加工刀具的路径参数，加工参数的设置会影响所产生的加工刀具路径参数。因此在设置加工参数时，要根据加工的状况及精度的要求，设置适当的加工参数。 选“加工参数”菜单中的“设置”指令，弹出“参数树”对话框。 在对话框中对加工所需参数进行相应设置。完成各项参数内容的设置后，单击对话框“文件”菜单中的“退出”选项完成加工参数设置，退出对话框。如果加工参数设置不合理，系统会用信息窗给出出错指示。按工具条中“加工参数树”按钮，可随时查看和编辑加工参数。 （3）设置退刀高度 为了避免加工刀具在不同加工位置的转换过程中，刀具移动路径与未加工材料或其他工具发生碰撞的危险，需要设置安全退刀面。 完成加工程序设计参数设置后，按“完成”，系统弹出“退刀选择“对话框，以设置安全退刀面。 按“沿Z轴方向”按钮，在“输入Z向深度”文本行中输入欲设置退刀平面的Z坐标值。按“预览”，在屏幕上观察退刀平面设定是否符合要求。接受设置则按OK完成，退出对话框。 （4）选择加工平面 完成退刀平面的构建，系统进入制造菜单。在菜单中选“模型完成”指令，显示“选择加工面”菜单，用鼠标在屏幕上选取本程序中所有欲加工的表面，按“完成加工面的选择”，按“完成/返回”。 4、生成刀具路径 （1）绘制刀具路径 在“NC程序”菜单中，选“演示刀具路径”指令，系统显示“演示刀具路径”菜单，菜单中系统用标记自动选定项目，告诉操作者按已选定的顺序进行工作，按“完成”。 系统在屏幕上生成刀具路径，同时在“制造信息”对话框中显示刀具路径信息。可在“刀具位置控制”菜单中利用“放置刀位”、”下一刀位”及“前一刀位”指令控制刀具的刀位显示。选择“刀位测量”指令计算加工刀具路径参数的细节数据。 完成加工刀具路径设计的参数设置后，系统会根据用户的设置参数产生刀具路径，而所产生的大部分刀具路径细节部分均由系统自行设置，所以其产生的结果未必会完全符合期望。因此可以在“NC程序”菜单中，选“定制NC程序”指令，来自定义刀具路径模式。此时会弹出“现在的刀具运动”对话框和“刀位数据”文本框。 对话框中会显示加工时刀具路径参数的各个部分。用户可利用编辑功能选项与下拉式功能菜单进行编辑、修改或增加任何一个加工程序的动作参数，使结果能满足设计要求，修改结果会显示在“刀位数据”文本框中。 “刀位数据”文本框中记录了整个加工程序的加工参数。 （2）检验刀具路径 在“演示轨迹”菜单中，选“NC 检测 运行”指令，屏幕上开始动画演示刀具铣削工件的加工过程。“NC显示”菜单中的“步幅”用来控制动画演示的步长大小。“刀具显示”用于设置动画演示过程中刀具的显示情况。 选菜单中“完成程序”指令，完成本程序设置。 5、后置处理及NC文件的生成 系统显示“加工”菜单，选“刀位数据NC程序”指令，在“NC程序列表”中选择前面生成程序的文件名。在“输出路径”菜单中选“文件”指令，使刀位数据输出到文件中，在弹出的“输出类型”菜单中系统用标记自动选定了“刀位文件”和“交互式计算”两项，操作者应另外选上“后置处理刀位数据文件”以生成NC代码文件，“完成”。系统打开“保存”对话框，在选定的子目录中下，输入要生成文件的文件名，按OK完成设置，退出对话框。接受“后置处理”菜单中系统提供的项目，“完成”。 系统显示“后置处理列表”菜单，从中选择一种生成后置处理文件的数控系统格式，系统在后台生成所需格式的NC代码文件。选“结束输出”指令，完成后置处理。 选“加工NC序列新序列”指令，可建立新的序列。 多数的Pro/ENGINEER使用者对CAM各模块的使用不如CAD模块广泛，不能实现Pro/ENGINEER的CAD和CAM有效的结合，希望本文能为读者对Pro/NC的学习起到提纲挈领、抛砖引玉的目的。第六章 端盖NC 制造过程1、建立制造数据库此数据库包含诸如可用机床、刀具、夹具配置、地址参数或刀具表等项目。此步骤为可选步骤。如果不想预先建立全部数据库，可以直接进入加工过程，然后在真正需要时定义上述任何项目。2、定义一个操作操作设置可以包含下列元素：操作名机床CL 输出的坐标系操作注释操作参数FROM 点与 HOME 点必须先定义机床和坐标系，然后才可创建 NC 序列。其它设置元素可选。3、 为指定的操作创建 NC 序列每个 NC 序列是由一系列刀具运动与特定的后处理器词组成的，这些词与运动无关，但却是获得正确 NC 输出所必需的。 系统根据 NC 序列类型（如“体积块铣削”、“腔槽铣削”）、切削几何与制造参数自动生成刀具路径。如果需要，可以应用更多的“低级别”控制，方法是：定