CADCAM课程设计说明书.docx

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CADCAM课程设计说明书

《CAD/CAM课程设计》任务书

一、设计题目：

夹套零件的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/ENGINEERWildfire3.0，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/ENGNEERWildfire3.0的基础教程、PRO/ENGINEERWildfire3.0的零件设计教程、PRO/ENGINEERWildfire3.0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:

日期:

2010年7月8日

评阅意见：

教师签名:

日期:

一．概述--------------------------------------------------------------------------4

二．三维造型-------------------------------------------------------------------４

三．数控加工-------------------------------------------------------------------10

（一）数控加工的基本过程及工艺描述-------------------------------------10

（二）零件图工艺分析----------------------------------------------------------10

（三）数控机床的选择----------------------------------------------------------11

（四）加工顺序的确定----------------------------------------------------------11

（五）刀具与切削用量选择----------------------------------------------------11

（六）NC加工仿真-----------------------------------------------------------------19

四．心得体会--------------------------------------------------------------------25

附:

G代码--------------------------------------------------------------------------26

参考文献---------------------------------------------------------------------------29

CAD/CAM设计说明书

一.概述

随着计算机技术的迅猛发展，CAD/CAM技术在各个领域中得到了广泛的应用。

CAD/CAM技术是一项综合性的高技术，它的应用和不断发展正在引起一场深刻的产品设计与制造的技术革命。

CAD/CAM技术从根本上改变了传统的设计、生产、组织模式，对产品结构、企业结构、管理模式、生产方式以及人才知识结构等都产生了重大影响。

在当前经济发展的新形势下，产品更新换代加快，促进世界上许多国家把发展CAD/CAM技术作为本国制造业的发展策略。

我国也非常重视CAD/CAM技术的研究与发展，并将它列为我国高技术发展计划CIMS主题中的一项关键技术。

因此，CAD/CAM技术已经成为衡量一个企业乃至一个国家科技进步和工业现代化水平的重要标志之一。

二.三维造型

１．草绘基本模型

在菜单栏选取【文件】下拉菜单，选取【新建】选项，系统将弹出如图２－１所示的【新建】对话框，选中其中的【零件】单选按钮。

单击对话框下部的

按钮，进入三维实体建模环境。

使用缺省模板要去掉，选mmns_part_solid如图２－２。

图２－１图２－２

在工具栏中点击拉伸图标

和放置

选取草绘平面front面。

绘制如图２－３得草图，点击

完成草绘，最后点击右下角

生成基本模型如图２－４。

图２－３　图2－４

2．拉伸去除材料

在工具栏中点击拉伸图标

和放置

选取模型顶部为草绘平面。

绘制如图２－５得草图，点击

完成草绘。

设定拉伸去除材料的深度

，点击

后得到如图２－６的实体　。

图２－５图２－６

同理，分别在模型顶面和新形成的地面绘出如图２－７的草绘图，并分别设定拉伸深度为31和5毫米，去除材料，最后得到如图２－８的模型。

图２－７图２－８

类似，在模型底面创建拉伸的草绘如图２－７，设深度为36，去除材料。

　　　　图２－９　　　　　　　　　　　　　　图２－１０

在最新形成的孔底面再建一拉伸的草绘，如图２－１０，设深度为30，去除材料，形成通孔。

3．倒角

点击工具栏中的

，设置

后，选取模型顶面的圆线圈如图２－１１，再点击右下角的

。

　　　　图２－１１　　　　　　　　　　　　图２－１２　

同理，将模型中另外需倒角的地方按倒角参数倒角。

得到如图２－12模型。

4．螺旋扫描

（１）Ｍ20的内螺纹的螺旋扫描

在菜单栏点击

，选取

，

项。

在弹出的“菜单管理器”中保证属性为“常数，穿过轴，右手定则”，点“完成”，然后选定right面作为扫引轨迹的草绘面。

创建如图２－１３的草绘，

完成后在底部输入螺距

，

完成后进入截面草绘。

先创建一条与内孔投影线重合的基准线，再绘出如图２－１４的等边三角形截面草绘，点击

完成草绘，进入材料删除选择。

　　　　　图２－１３　　　　　　　　　　　　图２－１４　　

保证

后，在菜单管理器中选择方向为正向，最后在

对话框中点击“确定”后，得到如图２－１５，完成公称直径为20的内螺纹的螺旋扫描。

　　　　　图２－１５　

（2）Ｍ８的内螺纹的螺旋扫描

同理，对直径为6.8的孔内径进行螺旋扫描。

属性仍为“不变的螺距，右旋，穿过轴线”。

扫引轨迹草绘如图２－１６。

创建如图的草绘，点击

后在底部输入螺距

，

完成后进入截面草绘。

先创建一条与内孔投影线重合的基准线，再绘出如图２－１７的等边三角形截面草绘，点击

完成草绘，进入材料删除选择。

　　　图２－１６　　　　　　　　　　　　　图２－１７

保证

后，在菜单管理器中选择方向为正向，最后在

对话框中点击“确定”后，完成公称直径为８的内螺纹的螺旋扫描。

（３）Ｍ76的外螺纹的螺旋扫描

与内螺纹的螺旋扫描相似，在菜单栏点击

，选取

，

项。

在菜单管理器中设定属性为“常数，穿过轴，左手定则”，点“完成”，然后选front面作为扫引轨迹的草绘面。

创建如图２－１８的草绘，

完成后在底部输入螺距

，

完成后进入截面草绘。

先创建一条与螺纹小径投影线重合的基准线，再绘出如图２－１９的等边三角形截面草绘，点击

完成草绘，进入材料删除选择。

　　　　图２－１８　　　　　　　　　　　　　图２－１９

保证

后，在菜单管理器中选择方向为正向，最后在

对话框中点击“确定”后，得到如图２－２０的模型，完成公称直径为76的外螺纹的螺旋扫描。

　　　　　　　　图２－２０　　　

至此，完成了总体模型的建立。

点击

保存后关闭窗口。

三.数控加工

（一）数控加工的基本过程及工艺描述

数控加工的基本过程及工艺描述如图３－１：

　　　　　　　　　图３－１

（二）零件图工艺分析

如附图所示，零件材料为45号钢，该零件外型尺寸总长82mm，最大直径88mm。

故选毛坯为长90mm,直径为92mm的圆柱体毛坯。

１．加工内容：

加工两端面，打孔，加工开口槽，在小孔中加工内螺纹，加工外螺纹，加工退刀槽，倒角。

２．加工精度：

1）夹套最大直径两端面为Ra1.6um；

2）夹套最大直径圆柱侧面为Ra0.8um；

3）开口槽底面为Ra3.2um；

4）外螺纹公称直径面为Ra6.3um。

３．形位公差：

夹套最大直径两端面和开口槽底面相对夹套最大直径外圆轮廓的中心轴线的垂直度公差为0.04um，外螺纹公称直径面相对夹套最大直径外圆轮廓的中心轴线的圆跳动公差为0.04um,开口槽侧面位置度公差为0.1um。

４．公差等级：

除外螺纹的公差等级为IT6h和φ88外圆轮廓为f7外，其它的公差等级未定义，故可以按自由尺寸公差等级IT11~IT12处理。

由上述分析确定该零件的加工。

（三）数控机床的选择

零件加工的机床选择XK5034型数控立式升降台铣床，机床的数控系统为FANUC0-MD;主轴电机容量4.0kW;主轴变频调速变速范围100～4000r/min;工作台面积1120mm×250mm;工作台纵向行程760mm;主轴套筒行程120mm;升降台垂向行程400mm；定位移动速度2.5m/min;铣削进给速度范围0～0.50m/mm;脉冲当量0.001mm;定位精度±0.03mm/300mm重复定位精度±0.015mm;工作台允许最大承载256kg。

选用的机床能够满足本零件的加工。

（四）加工顺序的确定

按照基准先行、先面后孔、先粗后精的原则确定加工顺序。

由零件图可见，零件的轴向基准是直径为35mm的端面，径向基准是零件轴线所有以夹套最大直径外圆轮廓的中心轴线为基准的加工工序都应放在最大直径外圆侧面加工之后。

根据先面后孔原则，所有需打孔的面均应在打孔工序前进行。

按数控加工应尽量集中工序加工的原则，可把直径为35的轮廓、最大直径外圆轮廓和端面、直径为17.3的孔、倒角及公称直径为20的螺纹尽可能在一次装夹中加工；把开口槽和沉孔、通螺纹孔、外螺纹、退刀槽及剩余倒角在二次装夹中加工完成。

因此，零件的加工顺序基本确定，总结如下：

１．第一次装夹：

加工工件的左端面，加工φ88左端面及φ35外圆轮廓，加工φ88外圆轮廓，加工φ17.3的孔，加工出M20的右旋内螺纹，倒角C0.5。

２．第二次装夹：

加工零件大端端面，加工退刀槽，加工出M76×2的左旋外螺纹，，加工开口槽，加工φ30的沉孔，加工M8的通螺纹孔，倒角C0.5、C2和C1。

（五）刀具与切削用量选择

１．加工工件的左端面

（１）加工条件

工件材料:

45号钢。

刀具:

查阅《切削用量手册》选Φ40硬质合金YT15立铣刀,齿数Z=8，表3.1。

（２）计算切削用量

①决定铣削深度

切削深度ap=4mm,2次走刀铣削完成。

②决定每齿进给量

查阅《机械加工工艺手册》,每齿进给量fz=0.06～0.5mm/z

根据机床说明书,取每齿进给量fz=0.2mm/z

③选择铣刀磨钝标准及耐用度

查阅《切削用量手册》表3.7,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.0mm,刀具耐用度T=90min。

④决定切削速度和νc每秒进给量vf

查阅《金属机械加工工艺手册》表10-130中的查得：

νc=60m/min

主轴转速

n=1000νc/（π×d）=（1000×60）/（π×40）

通过计算n=477.707r/min，按机床选取n=450r/min，实际切削速度νc=56.52m/miｎ，工作台每分钟进给量vf=fz×n×z=720mm/min。

２．加工φ88左端面及φ35外圆轮廓

（１）加工条件

工件材料:

45号钢。

刀具:

查阅《切削用量手册》选Φ20硬质合金YT15立铣刀,齿数Z=8，表3.1。

（２）计算切削用量

①决定铣削深度

切削深度ap=33mm,17次走刀铣削完成。

②决定每齿进给量

查阅《机械加工工艺手册》,每齿进给量fz=0.06～0.5mm/z

根据机床说明书,取每齿进给量fz=0.2mm/z

③选择铣刀磨钝标准及耐用度

查阅《切削用量手册》表3.7,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.0mm,刀具耐用度T=60min。

④决定切削速度和νc每秒进给量vf

查阅《金属机械加工工艺手册》表10-130中的查得：

νc=60m/min

主轴转速

n=1000νc/（π×d）=（1000×60）/（π×20）

通过计算n=955.414r/min，按机床选取n=900r/min，实际切削速度νc=113.04m/miｎ，工作台每分钟进给量vf=fz×n×z=1440mm/min。

３．加工φ88外圆轮廓

（１）加工条件

工件材料:

45号钢。

刀具:

查阅《切削用量手册》选Φ20硬质合金YT15立铣刀,齿数Z=8，表3.1。

（２）计算切削用量

①决定铣削深度

切削深度ap=8mm,4次走刀铣削完成。

②决定每齿进给量

查阅《机械加工工艺手册》,每齿进给量fz=0.06～0.5mm/z

根据机床说明书,取每齿进给量fz=0.2mm/z

③选择铣刀磨钝标准及耐用度

查阅《切削用量手册》表3.7,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.0mm,刀具耐用度T=60min。

④决定切削速度和νc每秒进给量vf

查阅《金属机械加工工艺手册》表10-130中的查得：

νc=60m/min

主轴转速

n=1000νc/（π×d）=（1000×60）/（π×20）

通过计算n=955.414r/min，按机床选取n=900r/min，实际切削速度νc=113.04m/miｎ，工作台每分钟进给量vf=fz×n×z=1440mm/min。

４．加工φ17.3的孔

（１）加工条件

工件材料:

45号钢。

刀具:

查阅《切削用量手册》选Φ17.3硬质合金YT15立铣刀,齿数Z=8，表3.1。

（２）计算切削用量

①决定铣削深度

切削深度ap=36,18次走刀铣削完成。

②决定每齿进给量

查阅《机械加工工艺手册》,每齿进给量fz=0.06～0.5mm/z

根据机床说明书,取每齿进给量fz=0.2mm/z

③选择铣刀磨钝标准及耐用度

查阅《切削用量手册》表3.7,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.0mm,刀具耐用度T=60min。

④决定切削速度和νc每秒进给量vf

查阅《金属机械加工工艺手册》表10-130中的查得：

νc=60m/min

主轴转速

n=1000νc/（π×d）=（1000×60）/（π×17.3）

通过计算n=1104.525r/min，按机床选取n=1000r/min，实际切削速度νc=54.322m/miｎ，工作台每分钟进给量vf=fz×n×z=1600mm/min。

５．加工M20的右旋内螺纹

（１）加工条件

工件材料:

45号钢。

刀具:

查阅《切削用量手册》选Φ10硬质合金YT15立铣刀,齿数Z=8，表3.1。

（２）计算切削用量

①决定铣削深度

切削深度ap=28mm,14次走刀铣削完成。

②决定每齿进给量

查阅《机械加工工艺手册》,每齿进给量fz=0.06～0.5mm/z

根据机床说明书,取每齿进给量fz=0.2mm/z

③选择铣刀磨钝标准及耐用度

查阅《切削用量手册》表3.7,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.0mm,刀具耐用度T=60min。

④决定切削速度和νc每秒进给量vf

查阅《金属机械加工工艺手册》表10-130中的查得：

νc=60m/min

主轴转速

n=1000νc/（π×d）=（1000×60）/（π×10）

通过计算n=1910.828r/min，按机床选取n=1800r/min，实际切削速度νc=226.08m/miｎ，工作台每分钟进给量vf=fz×n×z=2280mm/min.

６．倒角C0.5

１）加工条件

工件材料:

45号钢。

刀具:

查阅《切削用量手册》选Φ40硬质合金YT15立铣刀,齿数Z=8，表3.1。

（２）计算切削用量

①决定铣削深度

切削深度ap=0.5mm,1次走刀铣削完成。

②决定每齿进给量

查阅《机械加工工艺手册》,每齿进给量fz=0.06～0.5mm/z

根据机床说明书,取每齿进给量fz=0.2mm/z

③选择铣刀磨钝标准及耐用度

查阅《切削用量手册》表3.7,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.0mm,刀具耐用度T=90min。

④决定切削速度和νc每秒进给量vf

查阅《金属机械加工工艺手册》表10-130中的查得：

νc=60m/min

主轴转速

n=1000νc/（π×d）=（1000×60）/（π×40）

通过计算n=477.707r/min，按机床选取n=450r/min，实际切削速度νc=56.52m/miｎ，工作台每分钟进给量vf=fz×n×z=720mm/min。

７．加工零件大端端面

１）加工条件

工件材料:

45号钢。

刀具:

查阅《切削用量手册》选Φ40硬质合金YT15立铣刀,齿数Z=8，表3.1。

（２）计算切削用量

①决定铣削深度

切削深度ap=4mm,2次走刀铣削完成。

②决定每齿进给量

查阅《机械加工工艺手册》,每齿进给量fz=0.06～0.5mm/z

根据机床说明书,取每齿进给量fz=0.2mm/z

③选择铣刀磨钝标准及耐用度

查阅《切削用量手册》表3.7,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.0mm,刀具耐用度T=90min。

④决定切削速度和νc每秒进给量vf

查阅《金属机械加工工艺手册》表10-130中的查得：

νc=60m/min

主轴转速

n=1000νc/（π×d）=（1000×60）/（π×40）

通过计算n=477.707r/min，按机床选取n=450r/min，实际切削速度νc=56.52m/miｎ，工作台每分钟进给量vf=fz×n×z=720mm/min。

８.加工M76×2的左旋外螺纹

（１）加工条件

工件材料:

45号钢。

刀具:

查阅《切削用量手册》选Φ40硬质合金YT15立铣刀,齿数Z=8，表3.1。

（２）计算切削用量

①决定铣削深度

切削深度ap=45mm,23次走刀铣削完成。

②决定每齿进给量

查阅《机械加工工艺手册》,每齿进给量fz=0.06～0.5mm/z

根据机床说明书,取每齿进给量fz=0.2mm/z

③选择铣刀磨钝标准及耐用度

查阅《切削用量手册》表3.7,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.0mm,刀具耐用度T=90min。

④决定切削速度和νc每秒进给量vf

查阅《金属机械加工工艺手册》表10-130中的查得：

νc=60m/min

主轴转速

n=1000νc/（π×d）=（1000×60）/（π×40）

通过计算n=477.707r/min，按机床选取n=450r/min，实际切削速度νc=56.52m/miｎ，工作台每分钟进给量vf=fz×n×z=720mm/min。

9．加工开口槽

（１）加工条件

工件材料:

45号钢。

刀具:

查阅《切削用量手册》选Φ20硬质合金YT15立铣刀,齿数Z=8，表3.1。

（２）计算切削用量

①决定铣削深度

切削深度ap=31mm,16次走刀铣削完成。

②决定每齿进给量

查阅《机械加工工艺手册》,每齿进给量fz=0.06～0.5mm/z

根据机床说明书,取每齿进给量fz=0.2mm/z

③选择铣刀磨钝标准及耐用度

查阅《切削用量手册》表3.7,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.0mm,刀具耐用度T=60min。

④决定切削速度和νc每秒进给量vf

查阅《金属机械加工工艺手册》表10-130中的查得：

νc=60m/min

主轴转速

n=1000νc/（π×d）=（1000×60）/（π×20）

通过计算n=955.414r/min，按机床选取n=900r/min，实际切削速度νc=113.04m/miｎ，工作台每分钟进给量vf=fz×n×z=1440mm/min。

1０．加工退刀槽

（１）加工条件

工件材料:

45号钢。

刀具:

查阅《切削用量手册》选Φ20硬质合金YT15立铣刀,齿数Z=8，表3.1。

（２）计算切削用量

①决定铣削深度

切削深度ap=3mm,2次走刀铣削完成。

②决定每齿进给量

查阅《机械加工工艺手册》,每齿进给量fz=0.06～0.5mm/z

根据机床说明书,取每齿进给量fz=0.2mm/z

③选择铣刀磨钝标准及耐用度

查阅《切削用量手册》表3.7,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.0mm,刀具耐用度T=60min。

④决定切削速度和νc每秒进给量vf

查阅《金属机械加工工艺手册》表10-130中的查得：

νc=60m/min

主轴转速

n=1000νc/（π×d）=（1000×60）/（π×20）

通过计算n=955.414r/min，按机床选取n=900r/min，实际切削速度νc=113.04m/miｎ，工作台每分钟进给量vf=fz×n×z=1440mm/min。

１１．加工φ30的沉孔

（１）加工条件

工件材料:

45号钢。

刀具:

查阅《切削用量手册》选Φ30硬质合金YT15立铣刀,齿数Z=8，表3.1。

（２）计算切削用量

①决定铣削深度

切削深度ap=5mm,3次走刀铣削完成