CAD实践课实验报告书(车削零件)-武汉理工大学 (2)

1、学生学号实验课成绩学生实验报告书CAD/CAM及数控加工技术综合实践机电学院实验课程名称开课学院指导教师姓名学生姓名学生专业班级学年第学期实验课程名称：CAD/CAM及数控加工技术综合实践实验项目名称CAD/CAM及数控加工技术综合实践实验成绩实验者专业班级组别同组者实验日期年月曰一部分：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、实验目的及意义通过该综合型设计性实验，使学生在掌握CAD/CAM、数控技术、模具设计及制造、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Solid

2、works、Pro/E、MasterCAM、Cark、Daphne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。该实验要求学生已经完成CAD/CAM、数控技术、模具设计及制造、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和数控技术课程设计的学习和实践环节。二、实验内容1. 零件的设计与CAD三维造型学生根据教师给出的铣削零件的零件图，使用CAD软件进行几何建模；学生也可以对实际零件，进行测绘，获取几何拓扑数据以及相应的尺寸和形位公差，

3、进行几何建模。设计过程中需要全方面考虑零件的结构工艺性，锻炼学生从材料选用、公差配合到具体的机械结构设计能力。2. 机械加工工艺设计使用机械手册进行数控加工工艺设计，拟订加工方案及工艺参数。3.数控编程设计根据所给零件数据作为编程来源，进行数控车削工艺路线设计，编制数控加工程序。除了个人的零件分析外，还需参与小组设计，团队共同完成一个比较复杂的零件设计与数控加工，进行实时仿真。4零件加工将经过仿真并修改妥当的程序传输到相应的数控机床，依照工艺设计结果选用相应的刀具、夹具、量具，操作数控机床进行自动加工，生成零件，并对加工情况进行分析。三、实验设备与工具1）设备：计算机、CAD/CAM软件、机用

4、虎钳、刀具、量具、机床、设计手册等。其中，机床类型：数控车床、数控铣床、加工中心等。2）CAD/CAM软件：Solidworks、MasterCAM，Pro/E，UG等。四、实验方法与基本步骤1）根据教师给出的铣削零件的零件图在CAD软件环境下设计零件，并对所设计的零件进行结构工艺性分析，修改三维模型，生成并编辑二维工程图。2）对所教师给出的车削和铣削零件进行数控加工工艺设计，拟订加工方案及工艺参数。3）根据所拟定的工艺方案，分别使用手工编程和CAM软件进行自动编程，生成数控程序,使用“数控加工仿真软件”进行仿真加工。4）将数控程序传送给加工机床，进行加工准备工作（机床回零；零件安装；装刀与对

5、刀;机床其他参数设定）；在模拟加工结果正确的前提下，进行零件加工。5）对加工结果进行尺寸与粗糙度检测，并进行加工结果分析。五、预习思考题l.MasterCAM中如何设置工件的大小？答：在“属性”树状图中选择“材料设置”，就可以在“形状”选项栏中选“立方体”或“圆柱体”等，并设置工件的各个尺寸大小。2快速成型机的工作原理包括那几种？答：比较成熟的有SLA、SLS、LOM和FDM等方法。但其基本原理都是一样的，那就是，分层制造，逐层叠加”。3. Mastercam中仿真时如何修改工件形状（棒料还是块料）？答：在“属性”树状图中选择“材料设置”，就可以在“形状”选项栏修改选择不同工件形状。4. CA

6、D模型如何导入CAM软件（如Mastercam软件）中？答：在Mastercam中点击“打开”由于mastercam支持的格式很多，选择需要的文件格式，即可打开5数控车床的工件坐标系如何设定？答：用G50指令，建立起以工件原点为坐标系原点，确定当前刀具所在位置的工件坐标系；：用G54-G59指令，通过偏置将偏移量设置在寄存器中；：利用机床的功能通过会参考点试切自动设定工件坐标系。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、轴类车削零件本次加工的零件是轴类零件，轴是机械中常用的一类零件，它可以传递力和转矩，还可以链接工件。该零件有中心线，属于回

7、转类零件，广泛应用于各类机械中。现在制造技术中多采用数控车削加工的方式进行加工。本文采用三维实体建模、数控仿真的方式完成盘形零件设计制造过程。图1为该盘形凸轮零件图。29015565602CT6060二、轴类零件CAD实体建模随着计算机图形学的发展，虚拟机械设计已经成为现代机械设计的重要方法，该方法设计直观、形象。具有力学仿真（静力学分析、模态分析功能）和动力学仿真功能，可以在产品制造前充分论证设计的可行性，故可缩短机械产品的设计制造的周期和成本。目前该类实体建模仿真软件种类较多。本文采用SolidWorks进行三维实体建模。SolidWorks共有三大功能模块，分别是零件模块、装配图模块和工

8、程图模块。由于该零件为回转类零件，所以建模的初步思路为建外形轮廓，再绕中心线旋转获得。首先做一条中心线，然后根据二维图上零件的尺寸建立零件的轮廓，形成封闭的图形，然后绕中心线旋转，做出初步模型，如图2。最后一步车螺纹，采用扫描切除画法。首先按照插入一曲线一螺旋线，画一个螺旋线；2.其次按照插入一参考体一参考面建立一个参考面，要求其按照垂直于螺纹线起点的方式建立;3再次，在参考面上画出螺纹的牙形；4最后，进行切除一扫描特征，切除曲线选择参考面上的牙型；切除线选择螺旋线。如图4和图5。图401«.7»In3车退刀槽41FANUCOiM4车弧形面41FANUCOiM5精车外表面1

9、FANUCOiM6车螺纹94FANUCOiM7切断152FANUCOiM4热处理凸轮轮廓淬火5检查3刀具选择、切削用量和基本工时设置(1)刀具选择加工不同的地方需要不同的车刀，该零件共需要四种车刀，详见表2。表2刀具参数产品名称或代号数控车工艺分析实例零件名称轴零件图号38号数控加工工序卡片一序号刀具号刀具规格名称数量加工表面刀尖半径(mm)备注1190°右偏刀1车端面和轴外轮廓0.5241单头方形槽刀1车退刀槽和弧形轮廓0.1394公制60°穿丝1车螺纹0.0741524mm切断刀1切断工件与原材料0.1编制审核批准共1页第1页(2)切削用量设定合理选择切削用量，对于保证

10、工件加工质量和刀具耐用度，提高生产效率和经济效益都具有十分重要的意义。切削用量通常指背吃刀量、进给量和切削速度。一般而言，三个参数中，对加工效果影响的权重由大到小依次为背吃刀量、进给量和切削速度。本次加工中，加工各个工步切削用量如表3所示。表3车削加工切削用量单位名称数控加工工序卡片产品名称或代号零件名称零件图号数控车工艺分析实例轴38号工序号程序编号夹具名称使用设备车间3三爪卡盘FANUC0iM数控中心工步工步内容刀具号刀具规格mm主轴转速r/min进给速度mm/min背吃刀量mm备注1车端面190°右偏刀2750.251.02粗车外轮廓190°右偏刀2750.251.0

11、3车退刀槽41单头方形槽刀3020.10.24车弧形外圆41单头方形槽刀3020.10.35精车外轮廓190°右偏刀2750.250.26车螺纹94公制60°穿丝4104100.37切断1524mm切断刀2000.051.0编制审核批准日期：4.MasterCAM数控仿真MasterCAM是把CAD造型和CAM数控编程集成于个系统环境中，完成零件的集合造型、刀具路径生成、加工模拟仿真、数控加工程序生成与数据传输。本文米用MasterCAM进行轴的数控加工仿真，并且生成数控加工代码。（1）基于该铣削零件的MasterCAM软件仿真加工基本过程第一步车端面，车端面参数和刀具路径

12、参数如图6和图7。mi送純刀乐RF««W?眄车爹勢g'KL过飙丿tsinjiaj图11<1帀lk.dtcFVi甲首祁朱冷fit朱查米A/轲臺米/分m/转.测吃U骷dnu-mEBIBn-删MMODROUGHKIGHT-02S«»/W主*坊打01_J®m/M碎冷主林&2?5CSSft»RFtCWT10001CSS(G»i»RHKGOT大主10000C*«1«AK.m*»*无秒離s?t第四步车弧形外圆，刀具路径参数和粗、精车参数与第三部类似，在此不再赘述。第五步精车外圆

13、，刀具路径参数和精车参数与第二部，在此不再赘述。CSSl«396机床原点播入插令刀座E冯94转潯米/钎！的土咅村更議5匚EL變命电凰显示刀具障退给车00王郦匣0盘大iWiiJOOW补正号玛gq刀具角度.WJ4WOPICEGBOOVZMGH14&VHiVi9?FACTGBOOVEIE11T656SSO.3tlIAC1GitOOVELEF1T66S6BO4KPACEGBDOV1UF11TI5IJ5IRD4W4odctrronugktT152152BD4T4cocvronun寺米/卅«.*&n(G97Co«I«kt由XMVE播入播令ith图16

14、(3)仿真程序代码5.轴类零件数控加工实验本次实验采用华中世纪星数控机床进行数控加工，将MasterCAM生成的数控程序导入到数控机床中。首先采用试切法进行对刀，完成对刀后，调出加工程序，进行程序校验，符合要求后在“自动”状态下进行循环启动进行加工。加工机床模拟仿真图如图18所示，加工结果如图17所示。图17图18第三部分结果与讨论（可加页）一、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）二、小结、建议及体会三、思考题总结体会两个星期的数控加工技术综合实践让我学到了很多，一开始看到这个零件图的时候感觉很简单，没什么难度，但是做着做着就感觉这个过程当中很多东西值得我

15、们去学习，去体验。这是一个将零件从一张简简单单的图纸转变成一个加工实物的过程，让我们真正体验到几个机械设计的完整的过程。因为图纸比较简单，所以画图的过程很快就完成了，从3D建模到工程图的生成这个步骤倒不是很繁琐。接下来就是CAM过程了，将零件模型导入到mastercam当中进行加工工艺过程规划，这个过程就要仔细注意很多，从刀具类型到刀具轨迹很多东西都需要自己一点一点的试，不过这也让我对数控加工过程中很多参数的设定有了了解，自己也翻阅了一些书籍去熟悉这些参数怎么设计才合理，受益匪浅。到最后刀具路径仿真分析的时候，算是彻底完成CAM过程，不过有些细节还是有点问题，不能出现完全的尖角，最后就是斯沃仿真了，这个软件能实际模拟机床的操作，又让我熟悉了一遍数控铳床整体的加工过程，对我帮助很大，也能够了解很多关于机床实际加工的问题，对于加工是否会撞刀卡住有一个直观的了