毕业设计（论文）-基于ProE的泵盖的设计、编程及加工仿真.doc

毕业设计任务书毕业设计任务书 专业 数控技术 班级 数控 071 班 姓名 于邵宁 下发日期 2010-4-12 题目基于 pro/e 的泵盖的设计、编程及加工仿真 专题 研究 pro/e 软件在 cad/cam 上的应用，并实验加工仿真 主 要 内 容 及 要 求 1、 设计完整结构的泵盖 pro/.e 模型，并对零件图进行工艺分析。 2、 利用 pro/nc 模块进行泵盖模型的数控程序编制。 3、 导入数控程序到数控仿真系统，利用仿真系统仿真实际加工出泵盖零件。 主要技 术参数 原料：25 低碳钢 长宽高=16010025 r1=25 r2=16 r3=12 利用 pro/e 软件编制三维模型 利用 pro/nc 编制数控程序 数控仿真加工 进 度 及 完 成 日 期 2010.4.124.15 布置、讲解设计题目，熟悉理解设计内容，借阅参考资料。 2010.4.154.19 毕业实习、调研、熟悉、整理、消化有关资料。 2010.4.205.03 分析零件图：确定毛坯种类、余量、形状、制作零件模型图。 2010.5.045.10 选择加工方案，确定工艺路线和工艺尺寸，编制机械加工工艺规程。 2010.5.115.17 使用 pro/nc 自动编程模块编制数控程序。 2010.5.176.14 使用数控仿真软件进行数控程序的加工仿真，加工出仿真实体。 2010.6.146.16 编写毕业设计说明书。 2010.6.166.18 毕业设计审阅、整理、修改、打印论文，准备毕业答辩。 系主任签字日 期教研室主任签字日 期指导教师签字日 期 指 导 教 师 评 语 指导教师: 年 月 日 青岛理工大学毕业设计评阅意见表 设计题目 评 分评价 项目 评价标准（a 级）满分 abcde 109876 文献 资料 利用 能力 能独立地利用多种方式查阅中外文 献；能正确翻译外文资料；能正确 有效地利用各种规范、设计手册等。 10 1920171815161314 12 综合 运用 能力 研究方案设计合理；设计方法科学； 技术线路先进可行；理论分析和计 算正确；动手能力强；能独立完成 设计；能综合运用所学知识发现和 解决实际问题；研究结果客观真实。 20 37-4032-3628-3125-2724 设计 质量 设计结构严谨；逻辑性强；语言文 字表准确流畅；格式、图、表规范； 有一定的学术水平或实际价值 40 1513-1411-12109 创新 能力 有较强的创新意识；所做工作有较 大突破；设计有独到见解 15 1513-1411-12109 工作 量 工作量饱满；圆满完成了任务书所 规定的各项任务。 15 总分 是否同意将该设计提交答辩：是（ ） 否（ ) 具体评阅及修改意见： 评阅人： 年 月 日 注：1.请按照 a 级标准，评出设计各项目的具体得分，并填写在相应项目的评分栏中； 2.计算出总分。若总分60 分，“设计质量”24 分，建议不能提交论文评阅乃至答辩。 该设计须限期修改合格后重新申请答辩。 3.评阅意见栏不够可另附页。 答 辩 委 员 会 评 语 周 记说明书图 纸答 辩总 评 （5%）（65%）（30%）百分制等级制 答辩委 员会主 席签字 日 期 评 定 成 绩 青岛理工大学毕业设计 i 摘摘 要要 随着社会需要和科学技术的发展，产品的竞争愈来愈激烈，更新的周期越来越短， 因而要求设计者不但能根据市场的要求很快地设计出新产品，而且能在尽可能短的时间 内制造出产品的样品。 本次毕业设计是基于 pro/engineer 的泵盖设计、编程及其加工 ，其中最主要部 分当然是软件 pro/engineer 的应用和加工中编刀路及实现加工。论文当中着重说明零件 的设计过程、刀路的编制过程。但其它的过程也有很好的应用，例如：仿真软件应用、 操机、加工工艺等。 由于论文是的编写顺序是按实际工作中进行，先从三维零件设计开始，再进行数控 加工的相关工作。第一章是绪论，通过它我们可以了解到 pro/e 在社会生产行业中的发 展状况及其重要性，从中我们从一个新的角度了解生产的需要和未来的发展方向，让我 们跟上生产的步履，也提醒我们要做到老学到老；第二章是基于 pro/e 的产品结构设计， 着重说明本论文中加工的产品设计过程中软件的应用和软件中进行自动编程。通过这章 可以了解到 pro/e 在生产中的应用，了解 pro/e 设计和制造的部分功能；第三章是数控 加工方面的内容，在本章可以了解到生产中是如可在计算机上进行生产的数控刀路编制， 仿真等。其中我们也可了解到 cnc 加工的过程，了解其加工原理和步骤。再通过实际加 工我们的动手能力更能与理论知识相结合。 本设计从实际出发，系统地介绍了基于 pro/e 的基础应用，功能指令应用，零件造 型创建及数控相关加工方法和操作。通过详细的过程说明及大量的图片说明，让读者清 楚明白地了解 pro/e 的产品设计功能及相关的数控加工。 因本人水平有限，设计中难免存在缺点和错误，恳请各位老师批评指正。 关键词关键词：pro/e ， 三维造型 ， 自动编程 ， 加工仿真 青岛理工大学毕业设计 ii abstract along with the social needs and the development of science and technology, products and more intense competition, update cycles are getting shorter, which requires designers not only according to the market requirements quickly design new products, but also in the shortest possible time for manufacturing the product samples. this graduation is “pro/engineer of pump cover design, programming and machining, the most important part is, of course, pro/engineer software applications and processing coding passes and implementation process. articles which focus on the part of the design process, passes the establishment process. but other procedure also has a very good application, for example: simulation software application, exercise machines, machining technology, etc. because the order of write a thesis is based on actual work, first from the 3d part design start, and then for cnc machining. the first chapter is an introduction, by which we can learn to pro/e in social production industry in the development status and its importance, from which we from a new perspective to understand the needs of production and of the future, let us keep pace with production step, also reminds us to do so long; chapter ii is based on the pro/e product structure design, focus on the design of products in the manufacturing process of software applications and software for automatic programming. in this chapter can learn pro/e in production, learn pro/e in the design and manufacture of some of the features; chapter three is cnc machining of content, in this chapter can learn to production is such as to make them available on your computer in the production of nc passes establishment, simulation, and so on. where we can learn to cnc machining process, understanding the principles and procedures for processing. through the actual processing our ability to combine with the theory of knowledge. this design from the reality, systematically describes based on pro/e foundation application, application instructions, part modeling create and cnc machining methods and related operations. through a detailed process descriptions and a large number of photo caption, let the reader know about pro/es product design capabilities and related cnc machining. my level is inevitably limited, design deficiencies and errors, i urge members to teacher humour. key words: pro/e, 3dmodeling, auto-programming, process ,simulation 青岛理工大学毕业设计 iii 目目 录录 摘摘 要要 i i abstractabstract iiii 目目 录录 iiiiii 前前 言言 1 1 1.1. 本次毕业设计的课题与目的本次毕业设计的课题与目的1 1 2.2. 计算机辅助设计软件的介绍计算机辅助设计软件的介绍1 1 3.3. 数控加工技术发展趋势数控加工技术发展趋势2 2 4.4. 本次毕业设计主要内容本次毕业设计主要内容4 4 第第 1 1 章章 基于基于 pro/epro/e 的产品设计的产品设计 5 5 1.11.1 设计与加工任务设计与加工任务5 5 1.21.2 设计前的准备设计前的准备6 6 1.31.3 零件三维造型零件三维造型7 7 1.3.1 新建模板7 1.3.2 草绘模型8 1.3.3 拉伸实体.12 1.3.4 二层曲面造型.13 1.3.5 制作孔和螺纹.16 1.41.4 本章总结本章总结2020 第第 2 2 章章 基于基于 pro/ncpro/nc 的数控加工刀路编制的数控加工刀路编制 2121 2.12.1 p proro/nc/nc 的简介的简介2121 2.22.2 零件工艺图分析零件工艺图分析2222 2.32.3 选择加工方法选择加工方法2222 2.42.4 具体操作具体操作2222 2.4.1 前期准备.22 2.4.2 建立制造文件.23 2.4.3 装配工件.24 2.4.4 建立工件初始模型.25 2.4.5 设定基准坐标系.26 2.4.6 制造基础设置.27 2.4.7 表面铣削加工.30 2.4.8 外轮廓的铣削加工.35 2.4.9 零件的孔加工.38 青岛理工大学毕业设计 iv 2.4.10 进行扩孔加工44 2.4.11 攻螺纹加工45 2.4.12 完成数控编程47 2.52.5 本章总结本章总结4747 第第 3 3 章章 仿真系统模拟加工仿真系统模拟加工 4848 3.13.1 数控仿真系统介绍数控仿真系统介绍4848 3.23.2 机床台面操作机床台面操作4949 3.2.1 选择机床类型.49 3.2.2 定义毛坯.49 3.2.3 选择夹具.50 3.2.4 选择刀具.50 3.2.5 机床对刀.52 3.2.6 平面加工.53 3.2.7 钻孔加工.54 结结 论论 5858 致致 谢谢 5959 参考文献参考文献 6060 附录一附录一 6161 部分 nc 程序摘录 .61 附录二附录二 6363 华中数控指令格式 63 青岛理工大学毕业设计 1 前前 言言 1. 本次毕业设计的课题与目的本次毕业设计的课题与目的 本次课题是基于 pro/e 的零件泵盖设计、自动编程及其数控加工仿真 。目的是进 一步了解零件设计的流程与掌握数控加工编程；掌握 pro/e、数控仿真等软件的应用。 2. 计算机辅助设计软件的介绍计算机辅助设计软件的介绍 pro/e（pro/engineer 操作软件）是美国参数技术公司（parametric technology corporation，简称 ptc）的重要产品。在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位， 并作为当今世界机械 cad/cae/cam 领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今最成 功的 cad/cam 软件之一。 pro/e 第一个提出了参数化设计的概念，并且采用了单一数据库来解决牲的相关性 问题。另外，它采用模块化方式，用户可以根据自身的需要进行选择，而不必安装所有 模块。pro/e 的基于特征方式，能够将设计至生产全过程集成到一起，实现并行工程设 计。它不但可以应用于工作站，而且也可以应用到单机上。 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，保证用户可以按照自己的需要进行选择使用。 pro/engineer 自 1988 年问世以来，10 余年间已经成为世界及大中国地区最普及的 3d cad/cam 系统，是 3d cad/cam 系统的标准软件。广泛用于 3c 电子、汽车电子、通信、 机械、模具、工业设计、机车、自行车、航天、家电、玩具等各行业。 它集零件设计、产品装配、塑料模具设计、钣金设计、冲压模具设计、工程图制作、公 差分析、造型设计、nc 加工、机构设计/分析、动态仿真、动画制作，铸造件设计，逆 向工程，自动测量，结构分析，热流分析。简易模流分析、产品数据库管理、协同设计 开发等功能于一体。pro/engineer 在企业制造三维设计中占有极其重要的地位，世界主 要汽车制造厂及空中客车、波音公司等飞机制造公司都是它的用户，pro/engineer 对世 界的制造业的贡献是不可磨灭的。 青岛理工大学毕业设计 2 3. 数控加工技术发展趋势数控加工技术发展趋势 目前，数字控制技术与数控机床，给机械制造业带来了巨大的变化。数控技术已成 为制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础技术，计算机辅助设计与辅助制造和 计算机集成制造技术敏捷制造和智能制造等，都是建立在数控技术之上。数控技术不仅 是提高产品质量、提高劳动生产率的必不可少的物质手段，也是体现一个国家综合国力 水平的重要标志。新世纪机械制造业的竞争，其实就是数控技术的竞争。 现在世界数控 技术的发展趋势主要有以下几点: 3.1 数控系统向开放式体系结构发展；数控系统向开放式体系结构发展； 20 世纪90 年代以来，由于计算机技术的飞速发展，推动数控技术更快的更新换代。 世界上许多数控系统生产厂家利用 pc 机丰富的软、硬件资源开发开放式体系结构的新 一代数控系统。开放式体系结构使数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、可扩展性， 并可以较容易的实现智能化、网络化。开放式体系结构可以大量采用通用微机技术，使 编程、操作以及技术升级和更新变得更加简单快捷。开放式体系结构的新一代数控系统， 其硬件、软件和总线规范都是对外开放的，数控系统制造商和用户可以根据这些开放的 资源进行的系统集成，同时它也为用户根据实际需要灵活配置数控系统带来极大方便， 促进了数控系统多档次、多品种的开发和广泛应用，开发生产周期大大缩短。同时，这 种数控系统可随 cpu 升级而升级，而结构可以保持不变。 3.2 数控系统向软数控方向发展；数控系统向软数控方向发展； 实际用于工业现场的数控系统主要有以下四种类型，分别代表了数控技术的不同发 展阶段。 传统数控系统，这是一种专用的封闭体系结构的数控系统。 “pc 嵌入 nc”结构的开放式数控系统，这是一些数控系统制造商将多年来积累的数 控软件技术和当今计算机丰富的软件资源相结合开发的产品。 “nc 嵌入 pc”结构的 开放式数控系统，它由开放体系结构运动控制卡和 pc 机同构成。这种运动控制卡通常 选用高速 dsp 作为 cpu，具有很强的运动控制和 plc 控制能力。 青岛理工大学毕业设计 3 soft 型开放式数控系统，这是一种最新开放体系结构的数控系统。它提供给用户最 大的选择和灵活性，它的 cnc 软件全部装在计算机中，而硬件部分仅是计算机与伺服驱 动和外部 i/o 之间的标准化通用接口。与前几种数控系统相比，soft 型开放式数控系 统具有最高的性能价格比，因而最有生命力。通过软件智能替代复杂的硬件，正在成为 当代数控系统发展的重要趋势。 3.3 数控系统控制性能向智能化方向发展；数控系统控制性能向智能化方向发展； 随着人工智能在计算机领域的渗透和发展，数控系统引入了自适应控制、模糊系统 和神经网络的控制机理，不但具有自动编程、前馈控制、模糊控制、学习控制、自适应 控制、工艺参数自动生成、三维刀具补偿、运动参数动态补偿等功能，而且人机界面极 为友好，并具有故障诊断专家系统使自诊断和故障监控功能更趋完善。伺服系统智能化 的主轴交流驱动和智能化进给伺服装置，能自动识别负载并自动优化调整参数。 3.4 数控系统向网络化方向发展；数控系统向网络化方向发展； 数控系统的网络化，主要指数控系统与外部的其它控制系统或上位计算机进行网络 连接和网络控制。数控系统一般首先面向生产现场和企业内部的局域网，然后再经由因 特网通向企业外部，这就是所谓 internet/intranet 技术。数字制造，又称“e-制造” ， 是机械制造企业现代化的标志之一，也是国际先进机床制造商当今标准配置的供货方式。 数控系统的网络化进一步促进了柔性自动化制造技术的发展，现代柔性制造系统从点(数 控单机、加工中心和数控复合加工机床)、线(fmc、fms、ftl、fml)向面(工段车间独立 制造岛、fa)、体(cims、分布式网络集成制造系统)的方向发展。 4数控系统向高可靠性方向发展；数控系统向高可靠性方向发展； 数控系统的高可靠性已经成为数控系统制造商追求的目标。对于每天工作班的无人 工厂而言，如果要求在 16 小时内连续正常工作，无故障率在 p(t) 99%以上，则数控 机床的平均无故障运行时间 mtbf 就必须大于3000 小时。我们只对某一台数控机床而言， 如主机与数控系统的失效率之比为10:1(数控的可靠比主机高一个数量级)。此时数控系 统的 mtbf 就要大于 33333.3 小时，而其中的数控装置、主轴及驱动等的 mtbf 就必须 青岛理工大学毕业设计 4 大于 10 万小时。如果对整条生产线而言，可靠性要求还要更高。 5数控系统向复合化方向发展；数控系统向复合化方向发展； 柔性制造范畴的机床复合加工概念是指将工件一次装夹后，机床便能按照数控加工 程序，自动进行同一类工艺方法或不同类工艺方法的多工序加工，以完成一个复杂形状 零件的主要乃至全部车、铣、钻、镗、磨、攻丝、铰孔和扩孔等多种加工工序。 6数控系统向多轴联动化方向发展。数控系统向多轴联动化方向发展。 加工自由曲面时，3 轴联动控制的机床无法避免切速接近于零的球头铣刀端部参予 切削，进而对工件的加工质量造成破坏性影响，而 5 轴联动控制对球头铣刀的数控编程 比较简单，并且能使球头铣刀在铣削 3 维曲面的过程中始终保持合理的切速，从而显着 改善加工表面的粗糙度和大幅度提高加工效率。 电子技术、信息技术、网络技术、模糊控制技术的发展使新一代数控系统技术水平 大大提高，促进了数控机床产业的蓬勃发展，也促进了现代制造技术的快速发展。数控 机床性能在高速度、高精度、高可靠性和复合化、网络化、智能化、柔性化长足的进步。 现代制造业正在迎来一场新的技术革命。 综前所述 ，数控技术课程是一门实践性很强的课程，但考虑到学校硬件设备虽有但 不能用的事实，经过反复思考，我决定使用数控仿真的方法来完成制作泵盖的这一流程， 编程就选用 pro/e 自带的 pro/nc 模块来完成，它能在计算机上进行手工编程和自动编程、 并能动态模拟加工轨迹、并与数控机床有良好的数据接口。 4. 本次毕业设计主要内容本次毕业设计主要内容 1、pro/e 软件三维造型 2、pro/nc 数控程序编制 3、仿真系统模拟加工 青岛理工大学毕业设计 5 第第 1 1 章章 基于基于 pro/epro/e 的产品设计的产品设计 1.1 设计与加工任务设计与加工任务 以零件“泵盖”为对象,介绍其在 pro/engineer 系统中三维模型的造型过程、零件 的设计过程及在 pro/nc 模块中零件的自动编程过程及仿真软件的仿真加工过程。通过本 课题目的是进一步了解 pro/e 的设计与加工的流程与掌握数控加工编程。 设计零件图 使用的设计软件 青岛理工大学毕业设计 6 1.2 设计前的准备设计前的准备 在进行零件设计与加工前,首先为该零件建立一个专用的文件夹，并将该文件夹设置 为当前工作目录,这样一来,在产品三维造型中产生的文件、零件设计过程中产生的文件、 转换的数据文件及在 pro/nc 模块中的加工文件会一一存入该文件夹下,使整个设计及加 工过程产生的文件一目了然,具体操作步骤如下。 建立零件专用文件夹。 在用户计算机 e 盘目录下建立一个名为“论文”的文件夹,建立的文件夹如图 .。 图. 设定工作文件夹 (2)设置工作目录。 启动 pro/engineer,执行【文件】/【设置工作目录】菜单命令。 系统弹出如图所示的选取工作目录对话框,选择建立“论文”文件夹。 图 1.2.2 菜单 图 1.2.3 工作目录 青岛理工大学毕业设计 7 1.3 零件三维造型零件三维造型 1.3.1 新建模板新建模板 新建一个新的 prt 文档，点选【文件】【新建】打开新建窗口，点选【零件】 、 【实体】 、默认名称和取消【使用缺省模板】点击【确定】 打开模板选择窗口，选择【mmns_part_solid】以毫米-牛-秒为单位的模板如图 1.3.3。 图 1.3.1 点击新建 图 1.3.2 新建对话框 图 1.3.3 模板选择 青岛理工大学毕业设计 8 1.3.2 草绘模型草绘模型 系统启动实体建模模块，选择 top 为工作参照系如图 1.3.4。 图 1.3.4 工作参照系 选择【草绘工具】进入草绘设置窗口，选择 top：f2 为基准平面，点击确定进入草 绘模块。 图 1.3.5 图 1.3.6 草绘选项卡 青岛理工大学毕业设计 9 选择【创建二点线】工具创建辅助线 上下各 50，左右各 30。 图 1.3.7 创建直线 图 1.3.8 图 1.3.9 草绘圆 青岛理工大学毕业设计 10 在左右两端点上用【创建圆】工具各创建半径为 50 的圆 r1、r2 如图 1.3.10。 图 1.3.10 创建圆 利用直线工具将直线与两圆相切点连接 图 1.3.11 两圆相切 青岛理工大学毕业设计 11 利用动态修剪工具剪掉多余的元素，使之只剩下泵盖底部平面。 并点击【继续当前部分】返回到实体建模窗口。 图 1.3.12 裁切工具 图 1.3.13 确认 图 1.3.14 实体建模窗口 底部草绘完成，点击完成图标，进入三维立体建模。 青岛理工大学毕业设计 12 1.3.3 拉伸实体拉伸实体 继续创建三维实体，使用【拉伸工具】 图 1.3.15 图 1.3.16 拉伸实体 在拉伸工具栏里输入泵盖底座的厚度：15 图 1.3.17 拉伸选项卡 图 1.3.18 确认拉伸 点击【确定】按钮，实现泵盖底座的三维造型。 青岛理工大学毕业设计 13 1.3.4 二层曲面造型二层曲面造型 进入草绘模式后，使用直线工具和圆工具分别绘制下图中的四个圆 r1 30 r2 20 r3 20 r4 20 如图 1.3.20 使用【创建圆角】工具图 1.3.21 在四个圆之间创建圆角 r1 =6 、r2 =6、 r3 =6 、r4= 6 如图 1.3.23 图 1.3.19 设定圆心 图 1.3.20 画圆 图 1.3.21 图 1.3.22 设定圆的大小 图 1.3.23 完整视图 青岛理工大学毕业设计 14 使用【动态修剪】工具去除多余的线条并拖动鼠标选取轮廓线 图 1.3.24 裁切杂线 点击【继续当前部分】退回到实体建模窗口，开始实体建模。 点击【拉伸】 工具，设置拉伸选项为 25。 图 1.3.25 拉伸选项卡 青岛理工大学毕业设计 15 图 1.3.26 实体拉伸 图 1.3.27 设定拉伸高度 图 1.3.28 设定拉伸方向 图 1.3.29 完成拉伸 由此获得粗略的泵盖三维模型，点击确定建模成功。 青岛理工大学毕业设计 16 1.3.5 制作孔和螺纹制作孔和螺纹 选择拉伸选项，选择孔操作，点击放置，选择基准面，点确定进入孔的草绘。 图 1.3.30 拉伸选项卡 图 1.3.31 图 1.3.32 图 1.3.33 草绘圆孔 青岛理工大学毕业设计 17 为模型建立 32 的孔 草绘建立距离中心点 30 距离的圆 r1=32 图 1.3.34 草绘状态 图 1.3.35 草绘圆孔 点选确定后在三维模式中设置属性，通孔，点选确定即为图 1.3.37. 图 1.3.36 建立草绘 图 1.3.37 草绘完成 以相同地方法建立 r2、r5、r6、r7、r8、r9、r10、r11、r12。 图 1.3.38 台阶孔草绘 图 1.3.39 台阶孔完成 青岛理工大学毕业设计 18 使用镜像工具，相同的孔更方便的制作。 图 1.3.40 绘制小孔 图 1.3.41 草绘小孔 图 1.3.42 完成小孔 = 图 1.3.43 完成图 青岛理工大学毕业设计 19 制作 r3、r4 两螺孔。 使用拉伸选项 选择加工形态为螺孔加工，选择螺孔型号为 m16*2 点选放置位置。 图 1.3.44 图 1.3.45 图 1.3.46 螺纹选项卡 选择位置为据中点 25mm 如图 1.3.47 图 1.3.47 设定螺纹孔位置 点击确定，定义 r3 孔，使用镜像工具镜像 r3 孔为 r4 孔 青岛理工大学毕业设计 20 图 1.3.48 制作第二孔 图 1.3.49 螺纹孔完成 至此，零件泵盖的三维立体模型已经建立起来了。如图 1.3.50 1.3.51 图 1.3.50 完成视图 图 1.3.51 完成视图 1.4 本章总结本章总结 本章通过大量的图文说明介绍了基于 pro/e 的三维零件模型的基础设计方法，对零件的 实体的拉伸、造型及挖槽和打孔都做了较详细的介绍。 青岛理工大学毕业设计 21 第第 2 2 章章 基于基于 pro/ncpro/nc 的数控加工刀路编制的数控加工刀路编制 2.1 pro/nc 的简介的简介 pro/e 是由美国参数科技公司（ptc）开发，是一个全方位的三维产品开发综合性软 件，集成了零件设计、产品、装配、模具开发、数控加工、钣金设计、铸造件设计、造 型设计、自动测量、机构仿真、应力分析、电路布线等功能模块与一体。广泛应用与电 子、机械、模具、工艺设计、汽车、航天、服装等行业。是当今世纪最为流行的 cad/cam 软件之一。pro/nc 模块能生成驱动数控机床加工 pro/e 零件所必须的数据和信 息，能够生成数控加工的全过成。pro/e 系统的全相关统一数据库能将设计模型变化体 现到加工信息当中去,利用它所提供的工具将设计模型处理成 ascii 码刀位数据文件，这 些文件经过后处理变成数据加工数据。pro/nc 生成的数控加工文件包括刀位数据文件、 刀具清单、操作报告、中间模型、机床控制文件等。 pro/nc 模块应用范围比较广，包 括数控车、数控铣、加工中心等。 pro/nc 是 pro/engineer 软件用于数控加工自动编程的模块，可以实现数控车削、 铣削、线切割等加工的自动编程。由于 pro/engineer 具有强大的三维造型能力，各个模 块之间是无缝连接和切换的。因此，选择 pro/engineer 进行数控加工自动变成是明智的 选择之一。 我国 cad/cam 技术的应用大多以绘图设计为突破口，在硬件和软件升级方面不够到 位。机械专业的学生，只有掌好相关软件握的技术，才能更好地做好产品设计、加工的 一体化，最终达到机械理论知识和实际操作的有机结合。在 pro/engineer 这个软件中， 尤其是 pro/engineer wildfire 的 pro/nc 模块的应用，把自动编程技术表现的淋漓尽致。 在泵盖的加工中，对 pro/nc 模块进行了详细的介绍。在 nc 制造设置（包括 nc 机床定义、 夹具设置、刀具设定等） 、nc 加工方法、nc 序列设置、加工轨迹的演示、后置处理等都 做了描述。 青岛理工大学毕业设计 22 2.2 零件工艺图分析零件工艺图分析 该零件主要由平面、外轮廓以及 4 个大孔八个小孔组成，其中大孔直径分别为 32h7、12h7、16-h7*2，其加工精度和表面粗糙度都比较高，且该孔对水平面有垂 直度要求。为保证表面粗糙度要求，该零件材料选用铸铁，其切削加工性能很好。 2.3 选择加工方法选择加工方法 1、 上下表面以及台阶面的粗糙度要求为 ra3.2，可选择“粗铣精铣”的方法。 2、 孔的加工方法的选择。孔加工前，为便于钻头的引正，先用中心钻加工中心孔， 然后再钻孔。对于精度要求高的孔加工，一般不能一次加工到规定尺寸，一般要划分加 工阶段逐步进行。 3、 确定加工顺序以及走刀路线。 4、 刀具选择：（1）零件上表明采用端铣刀加工，根据侧吃刀量选择刀具半径，选 取直径为 85mm 硬质合金端面铣刀。（2）太界面及其轮廓采用立铣刀加工，刀的半径受 轮廓最小曲率半径限制，取 r=6mm （3）孔加工各工步的刀具直径根据加工余量和孔径 确定。 2.4 具体操作具体操作 2.4.1 前期准备前期准备 1、已设计完成的三维零件图。 如图 2.4.1 图 2.4.1 图 2.4.2 2、pro/nc 模块。 如图 2.4.2 3、后置处理文件。 如图 2.4.3 青岛理工大学毕业设计 23 图 2.4.3 青岛理工大学毕业设计 24 2.4.2 建立制造文件建立制造文件 打开 pro/engineer，新建一个制造文件 选择【新建】 。 图 2.4.4 新建 进入新建对话框，选择【制造】 【nc 组件】选项，在名称中输入项目的名称 【afg0002】 ，取消选择【使用缺省模板】 ，单 击 【确定】 。 青岛理工大学毕业设计 25 图 2.4.5 新建选项 系统弹出“新文件选项”对话框， 选择【mmss_mfg_nc】公制单位制。 单击【确定】进入制造窗口。 图 2.4.6 选择模板 2.4.3 装配工件装配工件 在右侧菜单栏中选择【装配工件】 图标在弹出的打开对话框中选择模型文件，单击打开 载入模型文件 如图 2.4.9。 图 2.4.7 打开设计文件 图 2.4.8 青岛理工大学毕业设计 26 图 2.4.9 装配工件 图 2.4.10 装配选项卡 青岛理工大学毕业设计 27 如图 2.4.10 显示，模型坐标系显示不完全约束，这种状态下无法编辑模型，所以 需要更改模型约束属性为【固定状态约束】 。现在约束属性显示完全约束，即可点击 之后的确认键。 2.4.4 建立工件初始模型建立工件初始模型 接下来需要创建工件初始模型，点击【auto】自动创建如 图 2.4.11 所示的工件模型预览界面。调整属性为立方体、定制，点击确定产生初始模 型 。 图 2.4.11 工件初始模型预览 图 2.4.12 工件初始模型建立 图 2.4.13 工件加工模型 青岛理工大学毕业设计 28 2.4.5 设定基准坐标系设定基准坐标系 计算机编制数控程序时，需要基于工件的一点来进行相对运动，故设定加工参数之 前需要建立基准坐标系。 使用基准坐标系工具在工件的三个相邻的面上依次点击，确定 坐标系的 x 轴、y 轴、z 轴 如图 2.4.14。当计算机自动生成编程语言时，皆是以此为基 准方向编程的。 图 2.4.14 设定基准坐标系 图 2.4.15 坐标系属性 设定坐标系属性 在基准坐标系设定对话框中， 定义其原始、方向、属性等选项， 点击确定生成基准坐标系。如图 2.4.15、2.4.16。 图 2.4.16 基准坐标系 青岛理工大学毕业设计 29 2.4.6 制造基础设置制造基础设置 点击窗口右上角的【菜单管理器】 ，弹出 操作设置对话框，设定机床属性、加工参 照零点和退刀曲面属性。 图 2.4.17 制造设置 a 设定机床属性 点击图 2.4.19 打开机床对话框 以创建或重定义机床 图 2.4.18 操作设置 在这里，我们选择三轴的 铣削机床，依次设置输出、主轴、 进给量、切削刀具、行程、定制 循环、注释、机床组件等。 图 2.4.19 机床设置项 加工中，我们只设置铣削和三轴铣床这几个设置就可以了，其他使用默认值，点击 确定完成设置。如图 2.4.20 青岛理工大学毕业设计 30 图 2.4.20 机床设置选项卡 b 设置参照的加工零点 选择加工零点设置图标以设置加工的零点坐标系。 图 2.4.21 加工零点设置界面 弹出如图 2.4.23 所示的制造坐标系选取 界面，选择之前设置的 acs2 基准坐标 系为制造坐标系。 如图 2.4.22 图 2.4.22 选取制造坐标系 图 2.4.23 选取对话框 青岛理工大学毕业设计 31 c 建立退刀平面 退刀面定义了刀具一次切削后所退回的位置，其定义方法取决于加工工艺的需要。 退刀面可以是平面、曲面、球、圆柱等。 本设计选择【沿 z 轴】的方法来创建退刀平面。 图 2.4.24 退刀面设置 使用 建立退刀面，如图 2.4.25 所示，选择 z 轴 的正方向为退刀方向， 点选箭头，在退刀设置 中设定值为 10 。点击 确定完成设置。 图 2.4.25 选定退刀面 青岛理工大学毕业设计 32 图 2.4.26 退刀设置 青岛理工大学毕业设计 33 2.4.7 表面铣削加工表面铣削加工 a 确认加工顺序 【铣加工端面】【铣加工外轮廓】 【铣加工台阶面】【铣加工台 阶轮廓】【孔加工】【扩孔加 工】【螺纹孔铣削】 在【菜单管理器】中，依次选择【加工】 【nc 序列】【辅助加工】 ，选取 【表面】【完成】出现【序列设置】 菜单，选中需要设置的加工工艺参数，点击【完 成】。 图 2.4.28 图 2.4.27 青岛理工大学毕业设计 34 b 刀具设定 在弹出的刀具设定对话框中，设定本次加工的刀具信息。本次端面铣削使用 85mm 口 径端面铣刀，点击【应用】创建 t0001 号刀具。 点击【确认】进入下一项设置。 图 2.4.29 刀具设定 c 参考树 设定参考树的加工系数 设定 cut feed 100 步长深度 3 spindle speed500 间隙 距离 5 点击【确定】确认属性。 图 2.4.30 切削选项参考树 青岛理工大学毕业设计 35 d 路径演示 在右边的【菜单管理器】中，点选【演示路径】 【屏幕演示】项进行加工模拟演示，出现 如图 2.4.32 所示的切削模拟演示。 图 2.4.31 图 2.4.32 模拟铣削初始界面 点击播放路径窗口中 的播放按钮，实现系 统的模拟铣削加工轨 迹。 图 2.4.33 铣削播放路径 青岛理工大学毕业设计 36 图 2.4.34 加工路径 e 输出端面铣削的后处理文件（数控程序） 进行刀路演示后，确认道路无误后，即可生成 mcd 文件。 青岛理工大学毕业设计 37 在播放路径对话框中，单击【文件】 【另存为 mcd】选项，在弹出的 图 2.4.35 打开另存 后处理选项对话框中，勾选【加工】 、 【处理标识】选项，单击输出按钮，在 弹出的保存副本对话框中，单击确定 保存文件，默认文件名为 sep0001。 图 2.4.36 后处理选项框 青岛理工大学毕业设计 38 保存完文件后系统会弹出如图所示的 后处理器列表，选择与机床相对应的系统标 示号后，即可生成数控程序 xibiaom.tap。 、 图 2.4.37 保存副本 图 2.4.38 打开后处理列表 图 2.4.39 后处理中 图 2.4.40 后处理列表 青岛理工大学毕业设计 39 2.4.8 外轮廓的铣削加工外轮廓的铣削加工 点击【下一序列】命令进入外轮廓铣削的编程工序。 选取【nc 序列】【辅助加工】【轮廓】【确定】 进入【序列设置】菜单，选择默认选项，点击完成进入【刀具选择卡】 设置刀具为图 2.4.41 所示 图 2.4.41 刀具 2 的设定 设定刀具为 r6 ，类型为铣削，单位毫米，名称为 t0002。 设定参考树 设定参考树的加工系数 设定 cut feed 100 步长深度 3 spindle speed500 间隙 距离 5 检测允许的曲面毛坯 0.5 coolant option 喷淋雾 图 2.4.42 序列参数编辑 点击【确定】确认属性 选择加工曲面，如图2.4.23 所 示，选取待加工的曲面，接着 进行刀路演示以及后处理工 序得到 wy0002.tap 数控文件。 图 2.4.23 生成路径 图 2.4.24 播放路径 青岛理工大学毕业设计 40 继续生成台阶面和台阶轮廓的数控程序文件。 分别使用表面和轮廓模式，刀具和参数均为 r6 端铣刀，设定参 考树的加工系数 设定 cut feed 100/步长深度 3/spindle speed500/间隙 距离 5/检测允许的曲面毛坯 0.5/coolant option 喷淋。 图 2.4.27 台阶面铣削 图 2.4.25 图 2.4.26 生成台阶面数控程序 tj0003.tap 和 tj0004.tap 两个数控文件，完成零件毛坯的加 工程序 图 2.4.28 台阶轮廓铣削 青岛理工大学毕业设计 41 使用【材料切减材料】命令， 把已生成的加工步骤需要去除掉 的材料部分删减去。形成如图 2.4.31 所示的裁切后的零件图。 图 2.4.29 图 2.4.30 青岛理工大学毕业设计 42 图 2.4.31 裁切后的零件图 青岛理工大学毕业设计 43 2.4.9 零件的孔加工零件的孔加工 定义孔加工 nc 序列，在菜单管理器中依次点击【制造】 【加工】 ，系统弹出设置对话框，设置机床为 3 轴铣床。设置制造 坐标系位于零件的上中心点设置退刀面，单击“沿 z 轴” ，输入距 离值 10，建立退刀面。 图 24.32 定义了机床，坐标系，退刀面后，单击 【确定】按钮，退出【操 作设置】对话框。从菜单 管理器中依次点击 【加工】【nc 序列】 ，系统弹出如图所示的【辅助加工】菜单。从菜单中选择【加 工】【孔加工】【完成】 ，出现如图所示的【孔加工】菜单。该菜单列出了所有 青岛理工大学毕业设计 44 能够加工的孔类型。选择【钻孔】【标准】【完成】 ，在随后出现的序列设置菜 单中，选择名称，刀具，参数，孔和检测 曲面 5 项进行设置。 如右图 ： 图 2.4.33 图 2.4.34 图 2.4.35 图 2.4.36 定义钻孔刀具的属性 在图 2.4.36 所示的刀具设置对话框中，设置刀具参数，设置刀具直径为 12mm，长 度为 60mm 点角度为 118。单击【应用】【确定】 ，完成刀具参数的设置。 图 2.4.37 编辑打孔序列的参数 在系统弹出的【制造参数】菜单中，点击【设置】 ，进入参数树对话框，设置制造参 青岛理工大学毕业设计 45 数。图 2.4.37 表示为钻孔加工面设置的参数，其中断点距离是指在钻削深度是通孔时， 钻削深度的延伸值，单位为 mm，拉伸距离是指钻削时的提刀长度，单位为 mm，保存数据 并推出，点击【制造参数】菜单中的【完成】 ，进入孔集的定义。 图 2.4.38 定义孔集 首先采用按照轴线来选取孔，构成孔集。在图 2.4.38 所示的对话框中，单击添加按 钮，系统弹出【选取】对话框，进入选取状态，按住 ctrl 键，选取加工模型上的四个孔 并使之高亮显示 如图 2.4.39。 青岛理工大学毕业设计 46 图 2.4.39 选择要加工的孔 青岛理工大学毕业设计 47 单击【确定】按钮，所有被选择的孔都添 加到【当前选取的要钻孔的轴】列表中。 图 2.4.40 孔集 单击【深度】按钮，系统弹出【孔集深 度】对话框，选择【自动】【选取全部】【确定