踏架.docx
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踏架
中州大学
CAD/CAM
课程设计说明书
设计题目：
踏架成型加工
班 级：
机械制造及其自动化二班
设计者：
林 龙 雨
指导教师：
孟 雅 俊
评定成绩：
设计日期：
2011年10月15日至2012年02月8日
设计任务书………………………………………………………（１）
第一章 建模……………………………………………………（３）
一、创建踏架模型………………………………………（３）
二、创建毛坯模型………………………………………（7）
第二章 工艺分析………………………………………………（10）
第三章 创建加工操作…………………………………………（12）
第一次装夹………………………………………………（12）
第二次装夹………………………………………………（20）
第三次装夹………………………………………………（23）
第四次装夹………………………………………………（32）
第五次装夹………………………………………………（39）
第4章 设计小结………………………………………………（42）
参考文献…………………………………………………………（42）
中州大学
CAD/CAM课程设计任务书
设计题目：
端盖成型加工
设计要求
1、总体介绍：
设计包括CAD与CAM两大模块，重点在于CAM。
2、具体要求：
根据平面图建模，并对该零件上所有能够铣、钻的表面进行加工。
完成指定题目的设计后，要求每人编写说明书一份（包括封面、目录、设计任务书、正文、设计心得与体会、参考资料等七部分，可以打印，请上交前自己检查是否缺项）。
同时上交电子稿与相应prt文件。
正文应包括：
零件的建模过程、毛坯的建模过程、零件工艺分析与编制的工艺过程、具体加工过程（每个操作的创建详细过程，要求说明各个参数是如何配置的、每个操作生成的刀轨）、车间工艺文档
特别提醒：
不接收未经同意擅自更改题目的设计，不接收完全相同的设计。
3、时间要求：
2011年11月15日前交上
第1章 建模
一、创建踏架模型
１．新建部件文件新建一个名称为tajia的部件文件。
1）启动UG６.0，选择“文件／新建”命令，弹出“新建”对话框。
2）如图１－１所示，在“新建”对话框选择存放新建部件文件的路径，输入文件名为：
tajia；选择单位为：
毫米。
２．进入建模模块 单击“开始”
图标，选择“建模”命令，进入建模模块。
图１－１图１－２图１－３
３.创建圆柱1
1）选择“圆柱”命令，弹出“圆柱”对话框。
2）如图１－２所示，在“圆柱”对话框中设置如下参数：
直径：
36；
高度：
58；
３）设置完参数后，单击“确定”按钮，完成圆柱的创建，生成圆柱见图１－３
４.创建简单孔2
１）选择“孔”命令，弹出“孔”对话框。
2）如图１－４所示，在“孔”对话框设置如下参数：
直径：
24；
深度限制：
贯通体；
3）单击 “孔”对话框的“确定”按钮，完成孔的创建，生成孔如图１－5所示。
图１－4 图1-5 图1-6图1-7
５.创建基准平面
１）选择“基准平面”命令，弹出“基准平面”对话框。
２）如图１－6所示，在“基准平面”对话框设置如下参数：
类型：
成一角度；
选择平面对象：
X-Y平面；
选择线性对象：
X轴；
角度选项：
值；
角度：
150。
４）单击 “基准平面”对话框的“确定”按钮，完成基准平面的创建，生成基准平面如图１－７所示。
6.创建凸台
1）绘制草图000，单击“草图”选项，弹出“创建草图”对话框，在“平面”选项卡里选择“创建平面”；单击
按钮，弹出“平面”对话框如图1-8所示，类型选择“按某一距离”，平面参考选择刚创建的基准平面，距离设为28，然后单击“确定”按钮回到“基准平面”对话框，单击“确定”按钮，平面创建完毕；绘制草图000；
2）单击“拉伸”按钮，弹出“拉伸”对话框，选择草图001，设置如图1-9所示，单击“确定”按钮，凸台创建完毕，如图1-10所示；
图1-8图1-9图1-10图1-11
7.创建2×M10的螺纹孔单击“孔”
命令，弹出“孔”对话框，选择类型为螺纹孔，尺寸为M10×1.5，深度限制为直至下一个，单击“确定”按钮；螺纹孔创建完毕，如图1-12所示；
图1-12图1-13图1-14
8.创建曲柄
1）创建草图001，单击“草图”选项，弹出“创建草图”对话框，在“平面”选项卡里选择“创建平面”；单击
按钮，弹出“平面”对话框如图1-8所示，类型选择“按某一距离”，平面参考选择刚创建的基准平面，距离设为29，然后单击“确定”按钮回到“基准平面”对话框，单击“确定”按钮，平面创建完毕；绘制草图001；
2）单击“拉伸”按钮，弹出“拉伸”对话框，选择草图001，设置限制为对称值，距离为25，如图1-13所示，单击“确定”按钮，拉伸结果如图1-14所示；
3）创建草图002，单击“草图”选项，弹出“创建草图”对话框，在“平面”选项卡里选择“创建平面”；单击
按钮，弹出“平面”对话框如图1-8所示，选择曲柄的上表面，然后单击“确定”按钮，平面创建完毕；绘制草图002；
4）单击“拉伸”按钮，弹出“拉伸”对话框，选择草图002，设置开始为0，结束为直至下一个，如图1-15所示，单击“确定”按钮，拉伸如图1-16所示；
曲柄创建完毕。
图1-15图1-16图1-17
9.创建加强筋
1）创建草图003，单击“草图”选项，弹出“创建草图”对话框，选择上一步中创建的基准平面，单击“确定”按钮；绘制草图003；
2）单击“拉伸”按钮，弹出“拉伸”对话框，选择草图003，设置限制为对称值，距离为5，如图1-13所示，单击“确定”按钮，拉伸结果如图1-17所示；
加强筋创建完毕。
10.创建埋头孔
１）选择“孔”命令，弹出“孔”对话框。
２）在“孔”对话框中，选择孔类型为：
常规孔；选择形状和尺寸为：
埋头孔；埋头孔直径为：
13；埋头孔角度为：
90；直径为：
7；深度限制为：
值；深度为：
贯通体；其他参数保持默认值；如图1-18所示。
图1-18图1-19
３）选择曲柄的上表面作为孔的放置平面。
４）弹出“创建草图”对话框，单击“确定”按钮。
５）进入绘制草图界面，弹出“点”对话框。
６）在“点”对话框中，选择点位置。
７）单击“点”对话框“确定”按钮。
８）单击“完成草图”按钮，退出草图任务环境。
９）单击“孔”对话框的“确定”按钮，完成埋头孔的创建，生成的埋头孔如图1-19所示。
11.边倒圆
至此，踏架模型创建完毕！
单击“保存”按钮
，将文件“tajia.prt”单独保存一份以备后续使用。
二、创建毛坯模型
１．新建部件文件新建一个名称为tajia1的部件文件。
1）选择“文件／新建”命令，弹出“新建”对话框。
2）在“新建”对话框选择存放新建部件文件的路径，输入文件名为：
tajia1；选择单位为：
毫米。
２．进入建模模块 单击“开始”
图标，选择“建模”命令，进入建模模块。
３.创建圆柱1
3）选择“圆柱”命令，弹出“圆柱”对话框。
4）在“圆柱”对话框中设置如下参数：
直径：
36；
高度：
62；
３）设置完参数后，单击“确定”按钮，完成圆柱的创建，生成圆柱见图1-20；
图1-20 图1-21
４.创建简单孔2
１）选择“孔”命令，弹出“孔”对话框。
2）在“孔”对话框设置如下参数：
直径：
20；
深度限制：
贯通体；
3）单击 “孔”对话框的“确定”按钮，完成孔的创建，生成孔如图1-21所示。
５.创建基准平面
１）选择“基准平面”命令，弹出“基准平面”对话框。
２）如图１－22所示，在“基准平面”对话框设置如下参数：
类型：
成一角度；
选择平面对象：
X-Y平面；
选择线性对象：
X轴；
角度选项：
值；
角度：
150。
４）单击 “基准平面”对话框的“确定”按钮，完成基准平面的创建，生成基准平面如图１－23所示。
图1-22图1-23图1-24图1-25
6.创建凸台
1）绘制草图000，单击“草图”选项，弹出“创建草图”对话框，在“平面”选项卡里选择“创建平面”；单击
按钮，弹出“平面”对话框如图1-24所示，类型选择“按某一距离”，平面参考选择刚创建的基准平面，距离设为30，然后单击“确定”按钮回到“基准平面”对话框，单击“确定”按钮，平面创建完毕；绘制草图000；
2）单击“拉伸”按钮，弹出“拉伸”对话框，选择草图001，设置如图1-25所示，单击“确定”按钮，凸台创建完毕，如图1-26所示；
图1-26图1-27图1-28
7.创建曲柄
1）创建草图001，单击“草图”选项，弹出“创建草图”对话框，在“平面”选项卡里选择“创建平面”；单击
按钮，弹出“平面”对话框如图1-8所示，类型选择“按某一距离”，平面参考选择刚创建的基准平面，距离设为31，然后单击“确定”按钮回到“基准平面”对话框，单击“确定”按钮，平面创建完毕；绘制草图001；
2）单击“拉伸”按钮，弹出“拉伸”对话框，选择草图001，设置限制为对称值，距离为25，如图1-27所示，单击“确定”按钮，拉伸结果如图1-28所示；
3）创建草图002，单击“草图”选项，弹出“创建草图”对话框，在“平面”选项卡里选择“创建平面”；单击
按钮，弹出“平面”对话框如图1-8所示，选择曲柄的上表面，然后单击“确定”按钮，平面创建完毕；绘制草图002；
4）单击“拉伸”按钮，弹出“拉伸”对话框，选择草图002，设置开始为0，结束为直至下一个，如图1-29所示，单击“确定”按钮，拉伸如图1-30所示；
曲柄创建完毕。
图1-29图1-30图1-31
8.创建加强筋
1）创建草图003，单击“草图”选项，弹出“创建草图”对话框，选择上一步中创建的基准平面，单击“确定”按钮；绘制草图003；
2）单击“拉伸”按钮，弹出“拉伸”对话框，选择草图003，设置限制为对称值，距离为5，如图1-13所示，单击“确定”按钮，拉伸结果如图1-31所示；
加强筋创建完毕。
9.边倒圆结果如图1-32所示
图1-32
至此，踏架毛坯模型创建完毕！
第二章 工艺分析
１．确定装夹方式分析图纸及零件形状可确定需分五次装夹。
第一次装夹加工φ36圆柱的前表面及φ24的孔；第二次装夹加工φ36的后表面；第三次装夹加工凸台上表面及2×M10的螺纹孔；第四次装夹加工两个埋头孔；第五次装夹加工曲柄的下表面；第一二次装夹采用三爪卡盘装夹方式，第三四五次装夹采用平口虎钳装夹方式。
２．确定工步
第一次装夹：
分析图可得，可用φ16的平底铣刀对φ36圆柱的前表面，φ24的孔进行粗加工和精加工。
。
具体工步安排见表2-1。
表２－１
序号
加工工步
加工方式
刀具
加工余量
主轴速度
进给速度
1
圆柱前面粗加工
PLANAR_MILL
Φ16平底刀
0.2mm
1000rpm
350mmpm
2
圆柱前表面精加工
FINISH_WALLS
Φ16平底刀
0
1000rpm
150mmpm
３
Φ24孔粗加工
PLANAR_MILL
Φ16平底刀
0.2mm
1000rpm
350mmpm
４
Φ24孔精加工
FINISH_WALLS
Φ16平底刀
0
1000rpm
150mmpm
第二次装夹：
分析图可得，可用φ16的平底铣刀对φ36圆柱的后表面进行加工。
具体工步安排见表2-2。
表2-2
序号
加工工步
加工方式
刀具
加工余量
主轴速度
进给速度
1
圆柱后表面粗加工
PLANAR_MILL
Φ16平底刀
0.2mm
1000rpm
350mmpm
2
圆柱后表面精加工
FINISH_WALLS
Φ16平底刀
0
1000rpm
150mmpm
第三次装夹：
分析图可得，可用φ16的平底铣刀对凸台的上表面进行加工，对M10的螺纹孔，为了保证加工精度，先用φ3的中心钻打定位孔，然后用φ8麻花钻预钻孔，最后用M10的螺纹刀加工至要求尺寸。
具体工步安排见表2-3。
表2-3
序号
加工工步
加工方式
刀具
加工余量
主轴速度
进给速度
1
凸台上表面粗加工
PLANAR_MILL
Φ16平底刀
0.2mm
1000rpm
350mmpm
2
凸台上表面精加工
FINISH_WALLS
Φ16平底刀
0
1000rpm
150mmpm
3
M10的定位孔加工
DRILLING
φ3中心钻
1200rpm
60mmpm
4
M10的预钻孔加工
DRILLING
φ8的麻花钻
550rpm
40mmpm
5
M10的攻丝加工
DRILLING
M10螺纹刀
500rpm
200mmpm
第四次装夹：
分析图可得，对φ7的埋头孔，为了保证加工精度，先用φ3的中心钻打定位孔，然后用φ6.8的麻花钻预钻孔，最后用φ7的机用铰刀铰孔至要求尺寸。
对C3的倒角用φ10的90°锪刀加工至要求尺寸。
具体工步安排见表2-1。
表２－１
序号
加工工步
加工方式
刀具
加工余量
主轴速度
进给速度
1
φ7的定位孔加工
DRILLING
φ3中心钻
1200rpm
60mmpm
2
φ7的预钻孔加工
DRILLING
φ6.8麻花钻
550rpm
40mmpm
3
φ7的铰孔加工
DRILLING
φ7机用铰刀
300rpm
30mmpm
4
倒角3×45°的加工
DRILLING
Φ10锪刀
200rpm
18mmpm
第五次装夹：
分析图可得，可用φ16的平底铣刀对曲柄的下表面进行加工。
具体工步安排见表2-2。
表2-2
序号
加工工步
加工方式
刀具
加工余量
主轴速度
进给速度
1
曲柄下表面粗加工
PLANAR_MILL
Φ16平底刀
0.2mm
1000rpm
350mmpm
4
曲柄下表面精加工
FINISH_WALLS
Φ16平底刀
0
1000rpm
150mmpm
第三章 第一次装夹
打开第一章中创建的部件“tajia”
一、选择加工环境
１.进入加工模块 单击“开始”图标，选择“加工”命令，进入自动加工模块，弹出“加工环境”对话框。
２．选择加工环境
１）在“加工环境”对话框的“要创建的ＣＡＭ设置”列表框中选择模板文件“mill_planar”（平面铣）。
如图3－１所示。
２）单击“确定”按钮，进入加工环境。
图3－１ 图3－２ 图3－3
二、创建父节点组
１．创建程序父节点组
１）单击“操作导航器”工具栏中的“程序顺序视图”图标，切换操作导航器至程序视图。
２）单击“加工创建”工具栏中的“创建程序”图标，弹出“创建程序”对话框。
３）在“创建程序”对话框中，选择类型为：
mill_planar；父级组为：
NC_PROGRAM；输入名称为：
TAJIA1;如图3－２所示。
４）单击“确定”按钮，完成父节点组的创建，创建的程序父节点组见图3－３。
２．创建刀具父节点组
１）单击“操作导航器”工具栏中的“机床视图”图标，切换操作导航器至机床视图。
２）创建平底刀。
单击“加工创建”工具栏中的“创建刀具”图标，弹出“创建刀具”对话框。
３）在“创建刀具”对话框中，选择类型为：
mill_planar；选择子类型为：
铣刀；父级组为：
GENERIC_MACHINE;输入名称为：
T1D16；如图3－4所示。
4）单击“确定”按钮，弹出“铣刀-5参数”对话框。
5）在“铣刀-5参数”对话框中设置刀具直径为：
16；刀具下半径为：
0；刀具号：
1；如图3－５所示。
６）设置完参数后，单击“确定”按钮，完成平底刀的创建。
图3－4 图3－５图3－6 图3－7
3．创建几何父节点组
1）单击“操作导航器”工具栏中的“几何视图”图标，切换操作导航器至几何视图。
2）定义加工坐标系：
双击几何视图中的“ＭＣＳ_ＭＩＬＬ”节点，弹出“ＭillＯrient”对话框，如图3－6所示。
在该对话框中选择ＭＣＳ的“构造器”图标
，弹出“ＣＳＹＳ”对话框，如图3－7所示。
在绘图区选择Φ36圆柱的前表面作为自动推断对象，单击“确定”按钮即可在Φ36圆柱的前表面的中心位置创建加工坐标系，并返回到“ＭillＯrient”对话框。
3）设置安全平面：
在“ＭillＯrient”对话框中的“间隙”复按选框中设置安全设置选项为：
平面，单击
按钮，进入“平面构造器”对话框，在绘图区选择Φ36圆柱的前表面作为参考对象，然后在“偏置”文本框中输入偏置值为：
20，如图3－8所示。
单击“确定”按钮，即在相对于Φ５２圆台的上表面上部距离为20ｍｍ的高度创建一个安全平面，安全平面以高亮小三角显示在绘图区中。
4）选择零件几何：
在几何视图中，单击“ＭＣＳ_ＭＩＬＬ”节点前的“＋”号，再双击“WORKPIECE”节点，弹出“铣削几何体”对话框，如图3－9所示。
在该对话框中选择“零件几何”图标
，单击
弹出“部件几何体”对话框，如图3－10所示。
再绘图区选择端盖模型作为零件几何，单击
图3－8 图3－9图3－10 图3－11
“确定”按钮，完成零件几何的选择，并返回到“铣削几何体”对话框，单击“确定”按钮。
5）导入毛坯：
选择“文件／导入／部件”命令，弹出“导入部件”对话框，如图3－11所示，单击“确定”按钮，弹出“导入部件”对话框，选择第一章中创建的“tajia.prt”文件，如图3－12所示。
单击“ＯＫ”按钮，弹出“点”对话框，设置坐标相对ＷＣＳ为XC：
０；YC：
0；ZC：
－2；单击“确定”按钮。
完成毛坯的导入。
图3-12图3-13 图3－14
5）双击“WORKPIECE”节点，弹出“铣削几何体”对话框，如图3－9所示。
在该对话框中选择图标
，单击该按钮，弹出“毛坯几何体”对话框，如图3－13所示。
在绘图区选中毛坯，单击“确定”按钮，回到“铣削几何体”对话框，完成毛坯几何的定义。
单击“确定”按钮。
4．设置加工方法父节点组
1）单击“操作导航器”工具栏中的“加工方法视图”图标，切换操作导航器至加工方法视图，如图3－14所示。
2）设置粗加工方法：
如图3-15所示，双击加工方法视图中的“MILL_ROUGH”节点，弹出“铣削方法”对话框，在该对话框中设置部件余量为：
0.2；内公差为：
０．０３；外公差为：
０．０３。
单击“确定”按钮，完成粗加工方法的设置。
3）设置精加工方法：
如图3－16所示，双击加工方法视图中的“MILL_FINISH”节点，弹出“铣削方法”对话框，在该对话框中设置部件余量为：
0；内公差为：
０．０1；外公差为：
０．０1。
单击“确定”按钮，完成精加工方法的设置。
4）双击加工方法视图中的“DRILL_METHOD”（钻孔加工方法）节点，弹出“钻加工方法”对话框，保持该对话框中的所有默认设置。
单击“确定”按钮，完成钻孔加工方法的设置。
图3－15 图3－16
三、创建圆柱上表面粗加工操作
１.隐藏毛坯 单机菜单栏中的“立即隐藏”
图标，弹出“立即隐藏”对话框，如图3－17所示，在绘图区选中毛坯，即可隐藏毛坯。
单击“关闭”按钮。
２.创建端面铣操作
１）单击“加工创建”工具栏中的“创建操作”图标，弹出“创建操作”对话框。
２）如图3－18所示，在弹出的“创建操作”对话框中，选择类型为：
mill_planar；选择子类型为：
端面铣，设置各父节点组为，程序：
TAJIA1;使用几何体：
WORKPIECE;使用刀具：
T1D16;使用方法：
图3－17 图３－18图3-19图3-20
MILL_ROUGH;输入名称为：
1R_FACE_MILLING。
3）单击“确定”按钮，弹出如图3-19所示的“平面铣”对话框。
２．定义面边界
１）在“平面铣”对话框中单击“指定面边界”图标，弹出“指定面几何体”对话框如图3－20。
此时，系统提示用户选择面。
2）在绘图区选择Φ36圆柱前表面；然后单击“确定”按钮，返回到“平面铣”对话框。
3）单击“显示”按钮，在端盖模型上显示出以定义的指定面边界。
３．设置切削方式在“平面铣”对话框中,选择切削方式为“跟随部件方式”。
４．设置步进方式 在“平面铣”对话框中，选择步进方式为：
刀具直径；设置百分比为：
５０.
５．设置切削参数
１）在“平面铣”对话框中，单击“切削参数”按钮，弹出“切削参数”对话框。
２）选择“策略”选项卡，切削方向为：
顺铣切削；如图3－21所示。
３）选择“毛坯”选项卡，设置最终底面余量为：
０．１如图3－22所示。
４）单击“确定”按钮，完成切削参数的设置，返回到“平面铣”对话框。
图３－21图３－22
图３－23 图３－24图3-25图3-26
６．设置进给和速度
１）在“平面铣”对话框中，单击“进给和速度”按钮，弹出“进给和速度”对话框。
２）在“主轴速度”选项卡中。
选中“主轴速度”复选框，设置主轴速度为：
1000rpm，如图3－２3所示。
３）在“进给率”选项卡中，设置进刀速度为：
150mmpm，设置移刀速度为：
３５０mmpm；如图3－24所示。
４）单击“确定”按钮，完成进给和速度的设置，返回到“平面铣”对话框。
７．生成刀具轨迹
１）在“平面铣”对话框中，单击“生成”图标，生成端盖外表面粗加工操作的刀具轨迹，如图3－25所示。
８．仿真刀具轨迹
１）在“平面铣”对话框中，单击“确认”图标，弹出“导轨可视化”对话框，选择“3Ｄ动态”选项卡。
２）单击“播放”按钮，系统会以实体的方式进行切削仿真，通过仿真过程查看刀具轨迹是否正确，仿真结果如图3－26所示。
３）仿真完成后，单击“确定”按钮，返回到“平面铣”对话框。
４）单击“确定”按钮，完成端盖外表面粗加工操作的创建。
四、创建圆柱前表面精加工操作
１.创建端面铣操作
１）单击“加工创建”工具栏中的“创建操作”图标，弹出“创建操作”对话框。
２）在弹出的“创建操作”对话框中，选择类型为：
mill_planar；选择子类型为：
端面铣，设置各父节点组为，程序：
TAJIA1;使用几何体：
WORKPIECE;使用刀具：
T1D16;使用方法：
MILL_FINISH;输入名称为：
2F_FACE_MILLING。
3）单击“确定”按钮，弹出如图3-19所示的“平面铣”对话框。
２．定义面边界
１）在“平面铣”对话框中单击“指定面边界”
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