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以便将刀具路径文件（NCI）转换成相应的CNC控制器上所使用数控加工程序（NC代码）。

3）Mastercam系统设有刀具库及材料库，能根据被加工工件材料及刀具规格尺寸自动确定进给率、转速等加工参数。

4）Mastercam能预先依据使用者定义的刀具、进给率、转速等，模拟刀具路径和计算加工时间，也可从NC加工程序（NC代码）转换成刀具路径图。

5）Mastercam提供RS－232C接口通讯功能及DNC功能。

4.快速原型制造的基本原理：

快速原型制造时综合利用CAD技术，数控技术，激光加工技术和材料技术实现从零件涉及到三维实体原型制造一体化的系统技术。

它采用软件离散——材料堆积的原理实现零件的成形。

快速原型制造的具体过程如下：

首先利用高性能的CAD软件设计出零件的三维曲面或实体模型；

再根据工艺要求，按照一定的厚度在Z向（或其它方向）对生成的CAD模型进行切面分层，生成各个截面的二维平面信息；

然后对层面信息进行工艺处理，选择加工参数，系统自动生成刀具移动轨迹和数控加工代码，再加工过程进行仿

真，确认数控代码的正确性；

然后利用数控装置精确控制激光束或其它工具的运动，在当前工作层（二维）上采用轮廓扫描，加工出适当的截面形状；

再铺上一层新的成形材料，进行下一次的加工，直至整个零件加工完毕。

可以看出，快速原型制造技术是个由三维换成二维（软件离散化），再由二维到三维（材料堆积）的工作过程。

该技术集计算机技术、激光加工技术、新型材料技术于一体，依靠CAD软件，在计算机中建立三维实体模型，并将其切分成一系列平面几何信息，以此控制激光束的扫描方向和速度，采用粘结、熔结、聚合或化学反应等手段逐层有选择地加工原材料，从而快速堆积制作出产品实体模型。

以光敏树脂为材料利用紫外光快速成型机制造样件的原理：

（1）紫外光快速秤星机的原理：

紫外光束在计算机的控制下，根据分层工艺数据连续扫描液态光敏树脂的表面，利用液态光敏树脂经紫外光照射凝固的原理，层层固化光敏树脂，一层固化后，工作台下移一精确距离，扫描下一层，并且保证相邻层可靠粘结，如此反复，直到成型出一个完整的零件。

（2）原型零件的制作过程：

主要包括数据准备、快速成型制作和后处理。

1）数据准备

数据处理过程包括CAD三维模型的设计、STL数据的转换、制作方向的选择、分层切片以及支撑编辑等几个过程，完成制作数据的准备。

2）快速成型制作

快速成型制作过程就是将制作数据传输到成型机中，然后快速成型出原型零件的过程。

3）后处理

后处理是指整个零件成型完后进行的辅助处理工艺，包括零件的清洗、支撑去除、后固化、修补、打磨、表面喷漆等等，目的是获得一个表面质量与机械性能更优的零件。

四、使用仪器、材料

系统硬件：

微机1台或工作站1台；

1.系统软件：

Windows操作系统；

2.设计软件：

MDT、MasterCAM、RPprogram；

3.网络环境：

局域网、现场总线、Internet；

4.工设备：

α—T10A钻削中心、TV5立式加工中心；

5.CPS250B紫外光快速成型机。

第二章数控加工综合实践的步骤：

一、零件的三维实体造型

用MDT或其他三维CAD软件完成零件的建模，可应用点，直线，样条线，方框，平面，SWAP曲面，拉升面，面剪切，面之间倒角以及求边界线等功能，零件实体由平面，曲面，圆槽，倒角等构成。

设计时应注意以下几点：

1）本次实践CAD软件采用MDT6.0;

2）毛坯尺寸为120×

mm80mm×

40mm；

3）工件顶面中心点为原点（X0,Y0,Z0）；

4）工件高度小于30mm；

5）工件尺寸不应超出毛坯范围；

6）数控加工时只提供直径10mm端铣刀和R3球头铣刀；

7）孔或槽的尺寸应大于10mm；

8）曲率半径应大于3mm。

具体过程如下：

创建零件——曲轴

零件分析：

该曲轴零件的组成是由三个圆柱，一个圆锥台和两个键槽组成的。

建模顺序：

第一步采用“拉伸”特征，由大到小建立三个圆柱和一个圆锥台；

第二步采用“拉伸”，创建两个键槽；

具体步骤如下：

1、建立工作平面；

2、建立草图平面；

3、创建绘图窗口；

4、创建基本拉伸特征；

步骤如下：

应用画圆命令画一个直径30的圆，如图所示：

在“拉伸特征”对话框中，选择：

终止方式：

选“单向”以确定拉伸的深度；

操作方式：

以“基础”创建第一特征；

尺寸：

输入6作为拉伸距离，然后选择“OK”确定，同时按照所需要的拉伸方向选择方向，得到如下图所示的基础特征：

创建第二圆柱特征、圆锥台特征

a、创建新的草图平面；

b、创建新的截面轮廓，选定该截面轮廓；

c、在菜单中选择“设计”，应用“画圆”命令，绘制一个直径18，与选定截面同心的圆；

d、将该同心圆创建为新的截面轮廓，选定该截面轮廓；

e、在“拉伸特征”对话框中，选择：

单向

操作方式：

添加

尺寸：

30作为拉伸距离

f、将拉伸后的平面创建为新的截面轮廓，选定该截面轮廓；

g、在“拉伸特征”对话框中，选择：

15

草图角度：

图中显示一个箭头，说明拉伸方向，按照所需要的方向在该截面轮廓基础上拉伸出一个圆锥台。

完成后得到的图形如下图所示：

创建第三圆柱特征

步骤与创建第二圆柱特征相似，只是在所选轮廓面上绘制的圆不为同心圆，所绘制圆的半径为6mm，拉伸距离为20，完成后得到如下图所示图形

创建两个键槽特征

a、新建一个工作平面，与工作平面二平行

b、将新建的工作平面设置为截面轮廓，在该平面上绘制两个二维键槽

c、在拉伸特征对话框中，选择：

终止方向：

去除

输入35作为拉伸距离

根据图中的提示选择拉伸方向后按回车接受缺省的拉伸方向

完成后得到如下图所示的图形

体着色，并进行倒角处理

在主菜单栏中选择零件模块，选择倒角操作，按下图所示填写对话框

选择要求倒角的边缘后即可得到如下图所示的图形

最后三维实体建模得到的图形如下图所示：

二、快速原型制造的实践过程

第一步，从模型库中选择模型后，装入模型，装入后界面如下图所示：

第二步，将模型放大，以方便视图，放大后的模型如下图所示：

第三步，由于建模过程中经常会出现一些细微的错误，如可能存在细微的缺陷等，故经常要对模型进行校验，以检查模型是否存在问题，若存在问题，则对模型进行修复，修复后显示如下对话框：

选择“是”，后发现模型没有缺陷。

第四步，对当前模型进行分层处理，由于实验设备进度有限，每层厚度分为0.1mm，分层后如下图所示：

第五步，由于在分层的过程中经常会出现一些错误和缺陷，如线条未封闭、出现孤立节点等，所以要对分层后的模型轮廓状态进行检查，以查清模型分层后存在的缺陷，便于进行模型编辑，对轮廓状态检查后所得结果如下图所示：

第六步，发现问题后，要及时的修改，修改的过程即为对轮廓进行编辑，以消除轮廓检验中存在的缺陷，可以尝试通过以下四个小步骤消除：

1、对全部层去除孤立点或孤立线段，处理后结果如下：

2、对全部层滤除轮廓中的细小线段，处理后所得结果如下：

3、对全部层尝试开口连接轮廓，处理后所得结果如下所示：

4、对全部层消除轮廓中间共线点处理后显示如下所示结果：

处理完上述四步之后，重新对轮廓状态进行检查，察看是否依然存在缺陷，若依然存在缺陷，则找出该层，对其进行编辑修正，重新检查后得到结果如下所示：

表明轮廓编辑的各层轮廓正常，没有发现缺陷。

第七步，对分层后的模型添加支撑。

一、由于在快速成型的过程中，成型材料大多为树脂或蜡液等强度极低的材料，为了防止零件在加工过程中引起翘曲变形，同时保证零件制作的稳定性，需要对模型进行支撑设计，在设计之前，首先对模型的待支撑面进行分析，结果如下：

由于分析的结果显示需要添加支撑的区域较多，同时结合模型图样分析，该茶壶嘴和手把处易发生翘曲变形，故该零件需要添加支撑。

二、根据显示的待支撑区域，在该待支撑区域人工添加支撑，如下所示：

添加支撑后如下图所示：

在轮廓图中显示如下图所示：

支撑添加完后，即可输出成型加工文件。

第八步、快速成型过程模拟

将输出的成型加工文件导入RPbuild当中，模拟每层的成型过程，如下图所示：

综上所述，零件的快速成型模拟过程即完毕。

接下来只需要在紫外光快速成型机上制作即可。

三、零件CAM及数控加工过程

1.CAD模型文件输出：

MDT6.0环境下“文件”——>

“输出”——>

“IGES”——>

定义文件名——>

保存。

2.用MILL9程序打开IGES文件：

启动MILL9——>

MainMenu——>

File——>

Converters——>

IGES——>

Readfile——>

选择IGES文件——>

打开——>

进入IGESReadParameters设置界面，确认FlieisinMetricunits——>

OK.

3.清除导入后的多余线段，即为图中的绿色线，清除后如下图所示

4.根据需要在MILL9环境下移动或比例缩放模型。

移动模型步骤：

按工具栏按钮Gview-Top,改变视图平面——>

Translate——>

ALL——>

Surfaces——>

Done——>

Polar——>

输入移动距离（）——>

输入移动方向的角度（0度）——>

出现Translate提示页面，选中Operation的Move,确认NumberofSteps为1——>

OK.移动模型，直到工件的顶面中心点的坐标为（X0,Y0,Z0）

比例缩放模型：

目的是让工件尽可能大，但又符合上述4）5）7）8）。

Xform——>

Scale——>

All——>

Origin——>

出现Scale提示页面，选中Operation的Move,选中Scaling的XYZ,确认NumberofSteps为1.输入X,Y,Z三个方向的缩放比例——>

OK。

调整完后所得图形如下图所示：

5.工艺规划：

粗加工：

用直径10mm端铣刀加工，加工方法选用SURFACE-ROUGH-POCKET;

精加工：

用R3mm球头铣刀精加工，加工方法选用SURFACE-FINISH-PARALLEL,考虑到木料纤维方向，保证加工表面质量良好，精加工分两次进行，分别选用0度和45度角交叉加工。

6.设定毛坯尺寸，材料以及工件坐标系

具体设定见图：

7.画粗加工边界

用鼠标点击工具栏上的Cplane-Top和Gview-Top按钮——>

MainMenu——Create——>

Rectangle——>

1Points——>

输入矩形框尺寸为130mm×

90mm——>

OK——>

点击工具栏上的Cplane-3D和Gview-Isometric。

绘制边界后如下图所示：

8.产生粗加工刀轨，步骤如下：

MzainMenu——>

用鼠标点击Cplane-Top——>

ToolPaths——>

surface——>

Rough——>

Pocket（挖槽加工方法）——>

Srufaces——>

Done,出现粗加工参数界面——>

在ToolParameters页面中的大空白区点击鼠标右键——>

CreateNewTool——>

在ToolType页面中选刀具类型——>

在Tool-FlatEndMill页面中修改Diameter,Flute,Shoulder和Overall值——>

点击OK;

对刀具参数进行设置，如下所示：

切换到SurfaceParmeters页面，根据模型确定Clearance（安全平面高度）为20，Retract（退刀平面高度）为10，FeedPlane（进给平面高度）为5，均用绝对值Absolute；

确定精加工余量StocktoLeave为0.2。

如图：

切换到RoughPocketParameters页面，修改Cuttolerance,MaxStepDown,Stepover，复选Promptforentrypoint和Rough（zigzag）——>

按Cutdepths按钮，选择Absolute,修改MinimumDepth和MaxmumDepth——>

点击OK——>

按Gapsettings按钮，复选Optimizecutorder——>

点击OK按钮——>

选择第6步画的画粗加工边界——>

选入刀点EndPoint。

所得粗加工导轨如图所示：

9.精加工

ToolPaths——>

Finish——>

Parallel——>

all——>

Surface——>

进入精加工参数界面，其中ToolParameters,SurfaceParameters页面操作方法同粗加工。

在SurfaceParameters页面精加工余量StocktoLeave输入为0，FinishParallelParameter页面，修改StepOver值为0.3，MachineAngle,复选Depthlimits（同粗加工）——>

确定。

精加工各页面设置如下所示：

再次设置精加工刀轨，将加工方向由0度改为45度，以形成交叉加工，设置后所得加工刀轨如下图所示：

10.仿真

Toolpaths——>

Operations,出现OperationsManager界面，点击SelectAll按钮，点击Verify按钮——>

出现仿真界面——>

在仿真界面中，确认毛坯尺寸X（-60,60）,Y（-40,40）,Z（-40,1）,点击OK。

仿真后所得结果如下图所示：

11.生成刀路源文件，并通过后置处理生成NC程序：

1）粗加工NC程序头，尾部分如下：

%

O0001

（PROGRAMNAME-粗加工）

（DATE=DD-MM-YY-22-06-10TIME=HH:

MM-17:

30）

N100G21

N102G0G17G40G49G80G90

（TOOL-1DIA.OFF.-1LEN.-32DIA.-10.）

N104T1M6

N106G0G90X60.Y-45.A0.S1500M3

N108G43H32Z50.

N110Z5.

N112G1Z2.F500.

N114X-59.Y-44.F2000.

N116X59.

N118Y-39.111

N120X-59.

N122Y-34.222

N124X59.

N126Y-29.333

N128X-59.

·

N6912G2X-29.797Y9.627R9.687

N6914G1X-29.709

N6916X-40.439Y.109

N6918G3X-19.366Y-2.572R10.705

N6920X-40.141Y2.451R10.687

N6922X-40.439Y.109R10.687

N6924G0Z5.

N6926Z50.

N6928X42.338Y.591

N6930Z5.

N6932G1Z0.F500.

N6934G3X41.781Y-.515R.619F2000.

N6936X42.338R.619

N6938Y.591R.607

N6940G0Z5.

N6942Z50.

N6944M5

N6946G91G28Z0.

N6948G28X0.Y0.A0.

N6950M30

2）精加工NC程序头，尾部分如下：

O0002

（PROGRAMNAME-精加工）

（TOOL-2DIA.OFF.-2LEN.-32DIA.-6.）

N104T2M6

N106G0G90X-30.303Y-22.947A0.S2000M3

N112G1Z-3.F500.

N114X-29.79Z-2.859F2000.

N116X-29.776Z-2.869

N118X-29.737Z-2.854

N120X-29.733Z-2.872

N122X-29.709Z-2.848

N124X-29.685Z-2.872

N2716Y-.075Z-2.944F2000.

N2718Y-.069Z-2.948

N2720Y-.064Z-2.944

N2722Y.015Z-2.929

N2724Y.024Z-2.926

N2726Z-2.927

N2728Y.036Z-2.925

N2730Y.038Z-2.923

N2732Y.041Z-2.925

N2734Y.052Z-2.927

N2736Z-2.926

N2738Y.061Z-2.929

N2740Y.112Z-2.939

N2742Y.119Z-2.934

N2744Y.361Z-3.

N2746G0Z5.

N2748Z50.

N2750M5

N2752G91G28Z0.

N2754G28X0.Y0.A0.

N2756M30

第三章数控铣床加工中心，快速原型制造

1、利用TV5立体加工中心加工木块。

观察加工中心加工步骤，换刀机构换刀原理及切削过程。

2、CPS250B紫外光快速成型机制样件的操作

紫外光快速成型机的零件制作过程可分为三个部分：

数据准备；

快速成型制作及后处理。

1）数据准备

数据处理过程包括CAD三维模型的设计，STL数据的转换，制作方向的选择，分层切片以及支撑编辑等几个过程，完成制作数据的准备。

2）快速成型制作

快速成型制作过程就是将制作数据传输到成型机中，然后快速成型出原型零件的过程，它是快速成型技术的核心。

3）后处理

后处理是指零件成型后进行的辅助处理工艺，包括零件的清洗，支撑去除，后固化，修补，打磨，表面喷漆等，目的是获得一个表面质量与机械性能更优的零件。

快速原型制造的实践过程

a打开总电源开关

b按下加热键

c打开工控开关，启动WINDOWS98/WINDOWS2000/WINDOWSNT

d按下伺服键

e在工控机中打开RpBuild控制程序，加载待加工零件的*.pmr文件

f加载托板位置，使之略高于液面

g点击开始从新制作，制作完成后，将托板升出液面，取出制件将托板清洗干净。