卡座零件的三维建模说明书.docx

1、卡座零件的三维建模说明书目 录摘 要 - 1 -第一章 绪论 - 2 -1.1 数控机床的产生和发展 - 2 -1.2 课题的主要内容及任务 - 2 -第二章 零件的三维建模 - 3 -2.1 mastercam软件的介绍 - 3 -2.2 - 3 -2.2.1 - 5 -2.2.2 - 5 -2.3 小结 - 17 -第三章 零件的加工工艺设计 - 18 -3.1 零件的工艺分析 - 18 -3.2 毛坯的选择 - 18 -3.3 加工工艺路线的确定 - 18 -3.4 定位基准的选择 - 18 -3.5 装夹方式的选择 - 18 -3.6 机床的选择 - 19 -3.7 刀具的选择 - 1

2、9 -3.8 切削用量的选择 - 19 -第四章 零件的数控编程 - 21 -4.1 编程方法的选择 - 21 -4.2 工序2的加工程序的手工编写 - 21 -4.2.1 粗加工的加工程序 - 21 -4.2.2 半精加工的加工程序 - 22 -4.2.3 精加工的加工程序 - 23 -4.3 工序3加工程序的自动编程 - 24 -4.3.1 软件的选择 - 24 -4.3.2 刀路设计前的准备 - 24 -4.3.3 粗加工刀路的设计 - 26 -4.3.4 半精加工刀路的设计 - 30 -4.3.5 精加工刀路的设计 - 30 -4.3.6 孔的刀路的设计 - 30 -4.3.7 后处理

3、设置（程序的生成） - 38 -设计总结 - 40 -参考文献 - 41 -致 谢 - 42 -零件的三维造型及数控加工编程摘 要本文主要介绍了零件的三维造型制作及数控加工编程，首先介绍了数控加工技术的概述，紧接着讲述零件在mastercam软件中的三维造型步骤，然后对工件图进行了简单的工艺分析，然后初步确定零件的毛坯、定位基准、以及装夹方式、刀具、量具、切削用量等等，再制定出合理的加工方案，并制定相关的工艺文件，最后编制出零件的加工程序，在编制程序时运用了自动编程的方法编写，自动编程的应用极大减少了编程时的计算量，同时也使得程序更加准确。关键词：工艺分析、装夹方案、工艺流程、程序设计英文翻译

4、：This paper mainly introduces the 3D modeling and NC programming of part, first introduces the overview of NC machining technology, then tells the story of parts in MasterCAM software modeling steps, and then the workpiece is analyzed a simple process, and then preliminarily determined parts of the

5、blank, the locating datum, and the fixture, tool, measuring tools, cutting and so on, then work out the reasonable processing plan, and formulate related process documents, and finally developed the processing program of parts, in the preparation of procedures using the method of automatic programmi

6、ng compilation, application of automatic programming greatly reduces the amount of calculation when programming, but also makes the program more accurate.Keywords: process analysis, clamping scheme, technological process, program design第一章 绪论1.1 数控机床的产生和发展随着微型计算机技术的高速发展，传统的机械制造业开始了根本的变化，各工业发达国家投入巨额资

7、金，对现代自动化制造技术进行研发，提出了全新的生产制造模式。在现代制造系统中，数控加工技术是关键技术，它集电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制、电气自动化、等高新技术于一体，具有高精度、高效率、自动化等特点，对制造业实现完全自动化、集成化、智能化起着十分重要的作用。目前，数控技术正在发生根本性的变化，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、小型化；在计算机自动化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、和高效控制的加工模式，加工过程中可以自动修改、调节与补偿各项参数和尺寸，实现

8、了只能诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。1.2 本课题的主要内容及任务1）主要内容大家都知道，数控加工是目前的一门热门专业，新的专业，经济正在高速发展，数控加工程序是有多道复杂的程序组成的，这就为我们学习带来不便，为了使学习更方便，使用更加有条理，铣削编程与操作设计，设计的主要是内容是对我们机械类加工日常加工中常见的工件取其中的一典型零件进行系统的编程与操作设计，从数控加工前应做的准备开始到数控加工艺分析、数控刀具及其选择、工件装夹方式与数控加工夹具的选择、程序编制中的数值计算、数控加工程序的编制,本文主要讲述了零

9、件的三维造型及数控加工编程，如毛坯的选择、定位基准的选择、装夹方式的选择、刀具以及量具的选择、切削参数的选择等相关问题，在分析完这些问题后，制定出合理的加工方案，并制定相关加工工艺文件，编制出零件的数控加工程序。2）主要任务 利用Mastercam或者CAD软件制作加工所需要的图纸 对零件进行加工工艺分析。 制定合理的加工方案，填写工艺卡片（如加工工艺过程卡和数控加工工序卡等）。 编制零件的数控加工程序（Mastercam自动编程）。 制作说明书。第二章 零件的三维建模2.1 Mastercam软件的介绍Mastercam是美国CNC Software Inc.公司开发的基于PC平台的CAD/

10、CAM软件。它集二维绘图、三维实体造型、曲面设计、体素拼合、数控编程、刀具路径摸拟及真实感摸拟等多种功能于一身。它具有方便直观的几何造型。 Mastercam提供了设计零件外形所需的理想环境，其强大稳定的造型功能可设计出复杂的曲线、曲面零件。 Mastercam9.0以上版本还有支持中文环境，而且价位适中，对广大的中小企业来说是理想的选择，是经济有效的全方位的软件系统，是工业界及学校广泛采用的CAD/CAM系统。Mastercam不但具有强大稳定的造型功能，可设计出复杂的曲线、曲面零件，而且具有强大的曲面粗加工及灵活的曲面精加工功能。其可靠刀具路径效验功能使Mastercam可模拟零件加工的整

11、个过程，模拟中不但能显示刀具和夹具，还能检查出刀具和夹具与被加工零件的干涉、碰撞情况，真实反映加工过程中的实际情况，不愧为一优秀的CAD/CAM软件。同时Mastercam对系统运行环境要求较低，使用户无论是在造型设计、CNC铣床、CNC车床或CNC线切割等加工操作中，都能获得最佳效果Mastercam软件已被广泛的应用于机械、航空航天、船舶、军事工业等行业的设计与加工，从80年代末起，我国就引进了这一款著名的CAD/CAM软件，为我国的制造业迅速崛起作出了巨大贡献。Mastercam具有快速曲面加工及模拟曲面精加工功能。 Mastercam提供了多种精准的粗加工技术，以提高零件加工的质量和效

12、率。Mastercam还具有强大的曲面精加工能力，方便大家可以从中选择最优方法，加工复杂的零件可以选择自动编程的方法减少编程工作量。Mastercam附带多轴加工系统，为零件的加工提供了更多的便捷。可靠的刀具路径验证功能 Mastercam可模拟零件加工实体的全部过程，模拟中既能显示刀具和夹具，又能检查刀具和夹具与被加工零件的加工情况。Mastercam提供多种后置处理文件以适用于各种类型的数控系统，比如常用的日本FANUC系统和国产数控系统广州数控系统。根据机床的实际结构，编制专门的合理处理文件，编译文件后便可轻松生成加工程序。第三章 零件的加工工艺设计3.1 零件的工艺分析由图零件二维图分

13、析得知，该零件的构造主要由矩形底板、上部凹槽、倾斜曲面、和一部分浅平面等组成，其结构形状较简单，零件需要粗加工、半精加工、精加工等工序加工。这些结构在数控铣加工中具有良好的可加工工艺性。由于外形简单。加工可以采取多多种加工方法，我们只选取其中一种但必须保证加工完整并且满足加工要求的表面粗糙度和精度要求。该零件涉及到曲面加工，其表面精度要求较高。在粗加工时需保证在最短的时间内加工掉大量的毛坯加工余量；半精加工时主要目的是为了清除粗加工后的残留部分，精加工的目的是将粗加工和半精加工后的余量进行最后的高精度精铣削，以达到零件的尺寸和精度要求。3.2 毛坯的选择根据其毛坯类型、余量以及零件的材料，确定

14、该零件为板材坯料，其材料为45钢，毛坯尺寸定为210*260*54mm。3.3 加工工艺路线的确定该工件的加工次序应严格按照以上述原则进行加工，根据以上原则所确定的该零件的加工工艺路线应如下。工序1：设置毛坯板料。工序2：铣外型。 工步1：铣槽； 工步2：铣侧表面； 工步3：铣浅平面，总厚度为54；工序3：粗、半精、精加工凹槽、浅平面、侧斜面。 工步1：粗铣外形； 工步2：精铣浅平面； 工步3：精内表面；工序4：去毛刺。工序5：检验加工工艺。3.4 定位基准的选择通过对待加工工件工艺的分析，决定该零件的初始参照为毛坯整体外型；加工参照为零件外形及底面。3.5 装夹方式的选择铣削工件时可以直接采

15、用装夹钳进行装夹，装夹必须牢固。3.6 机床的选择该零件需要选用单个机床进行加工，即数控铣床。数控铣床用于可以完成全部的铣削部分和钻孔部分。3.7 刀具的选择根据零件的加工工艺特点、尺寸余量、加工精度及粗糙度等技术要求，决定该零件的刀具如表3-1所示。表3-1就是该零件加工所需要用到的所有刀具。表3-1 数控加工刀具卡片工序号刀具号刀具名称刀具规格刀具材料加工表面1T01圆鼻刀120mm高速钢H-SS粗加工铣削外轮廓T02圆鼻刀60mm高速钢H-SS半精加工铣削外轮廓T03球刀60mm高速钢H-SS精加工浅平面精加工陡峭面2T04钻头83 mm高速钢H-SS钻孔T05钻头98 mm高速钢H-S

16、S钻孔T06铰刀85 mm高速钢H-SS绞孔T07铰刀100 mm高速钢H-SS绞孔3.8 切削用量的选择选择合理的切削用量，对保证工件质量，保证销量，节约加工成本具有重要作用。切削量的选择主要依据产品材料、所需精度和粗糙度的要求进行，同时还要保证刀具的耐磨、刀具的硬度度和机床功率几个条件，其基本要求是：在工艺要求的刚性允许的情况下，应首先选择足够大的背吃刀量（），其次选择一个充足的进给量（），最后在刀具刚度和加工功率允许条件下选择一个合理的切削速度（）。最后利用公式n=1000/d计算出主轴转速。原则上世纪速度不大于理论速度为准（1）的选择主要依靠加工余量和加工系统的刚性决定。1）粗加工和半

17、精加工时，在留下精加工、半精加工的余量后，尽量将一次走刀所留余量切下；若余量太多不能一次切下，也应按多照先多后少厚度不同的余量进行加工。首先的必须大些，使刀口尽量切削，避免工件表面粗糙及有氧化层的毛坯件。2）当切削量较大或加工系统硬度较差时，可逐步降低，使切削力降低。3）半精加工的时侯，应根据粗加工剩余的余量确定，采用渐次降低的方法，慢慢提高表面精度和粗糙度要求。4）精加工时一般选取，取=0.030.5mm；半精加工时一般选取，取=2.03.0mm。（2）的选择1）粗和半精加工时，主要受刀架、刀具、车床、待加工零件的硬度和韧性所承受的切削力经常根据刚度选择。Go工艺系统刚度较高，可用稍微大点的

18、，适当降低。2）精加工时，应考虑工件的表面粗糙度选择。表面粗糙度越小，取相对越小，但不能过小，因为值小，则切削量过少，表面粗糙度反而会增加，刀具磨损反而加剧。（3）值的大小主要依据工件的材料、刀具的材质和机床功率来选择。1）刀具材质好，可稍微高些。2）表面加工要求尽量避开积屑瘤、毛刺的产生，普通合金钢刀选取小，硬质合金刚选取较高的。3）表面有氧化层或不连续切削时，应适当降低。4）待加工工件刚性差的，应适当减小。根据以上因素，确定该零件的切削用量如表所示。5）钻头背吃刀量（ap）背吃刀量ap为工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距离圆柱表面车削的背吃刀量为ap=（dw-dm)/2(mm) 钻孔加

19、工的背吃刀量为：ap=dm/2(mm)式中dm已加工表面直径(mm); dw待加工表面直径(mm)。表3-2 切削用量选用表工序号加工表面刀具名称主轴转速(r/min)进给速度(mm/min)背吃刀量(mm)1粗加工铣削外轮廓120mm圆鼻刀20005002半精加工外轮廓60mm圆鼻刀200050022精加工浅平面和陡峭面60mm球刀200050023打点钻孔83钻头10002000.5打点钻孔98钻头10002000.5铰孔83铰刀10002000.5铰孔90铰刀10002000.5第四章 零件的编程程序4.1 编程方式的选择数控程序制作方法可分为手动和自动两种。（1）手动编程是指主要由人工

20、来完成数控机床程序的各个编程工作。当待作零件形状不复杂和或者程序较短的情况下，我们尽量采用手工编程的方法。手工编程由于实用性强走刀路线更简单合理，所以目前仍是主要采用的编程方法，即使在自动编程越来越普遍的情况下，手工编程的地位也不可被取缔，它的编程思路或许跟自动编程不一致但它是自动编程的根本。人工智能可以编写更加合理的走刀路线和更高的适应性。以保证各种不同型号不同性能的机床进行生产。在自动编程的方法中，大多重要的方法都来源于手工程序，并不断加快数控加工模式的发展。（2）自动编程自动编程是指借助图形或者制图软件计算机系统，由电脑来自动生成零件加工步骤的过程。工作人员只需根据待加工工件及工艺要求，

21、依靠数控语言或图形编程提供的加工方法，对工艺过程进行较简便的制作，由编程系统自动生成加工运动的刀路，并输出零件的数控程序。由于在计算机上自由的绘出程序的图形及运动轨迹，而且方便更改。所以能及时地检查程序的对错，并进行改正，以得到正确的加工程序。自动编程区别于手工编程的方法就是数控编程更容易实现复杂曲面的加工和造型，极大的节约编程人员的工作强度。分析该零件的外形，确定该零件的工序的编程方法采用自动编程的方法进行编制，以减少程序的错误保证加工程序准确无误。4.3 工序3加工程序的自动编程4.3.1 软件的选择选择MastercamX3软件进行编程。Mastercam软件可以完全解决图形的加工和后期

22、制作的问题，像大多数软件一样Mastercam软件简单易用方便修改，而且能模拟出大部分的机床如数控车床数控铣床等常用的数控加工机床，还有线切割，雕刻等等一系列的机床可以使用所以我们选择Mastercam软件进行加工和处理并模拟刀路，模拟加工过程，并产出工程图和编程程序。以保证程序和工件的正确。4.3.2 刀路设计前的准备（1）进入加工环境将制作好的图纸用Mastercam的方式打开（2）选用刀具单击【刀具管理】图标，将弹出所示对话框，设置自己选用的刀具，刀具类型选择上文表格中的刀具，然后编辑刀具的尺寸和刀具的类型例如设置我们的1#刀具为直径12的圆鼻刀（3）创建几何体 选好刀具，文件已打开我们

23、可以初步确定加工面首先加工为一个主平面如图待加工图形 4.3.3（1）图层设置由实体生成曲面依次点击工具栏中【绘图】【曲面】【实体生成曲面】生成曲面后我们要以先面后孔的加工顺序进行加工。（2）选中实体进行填孔操作，填充上图中6个孔，避免加工工艺路线产生错误，底部6个孔被铣削，保证使之成为一个完整的平面进行加工。 （3）设置毛坯毛坯量应略微大于实体的尺寸以保证余量，确保加工时候有足够的余量进行粗加工半精加工和精加工，毛坯选择利用边界盒选择框架。（4）毛坯设置完成我们选择进行第一步的粗加工依次选择刀具路径进行曲面粗加工。依次选择【曲面粗加工】【粗加工挖槽加工】选择整个零件外形为边界进行加工（5）粗

24、加工机床转速选主轴转速2000下刀速率选择1500进给速率选择800加工余量选择预留0.5mm（6）仿真模拟切削选择文件进行粗加工模拟加工4.3.4 半精加工刀路的设计（1）首先选取直径为6的圆鼻刀进行半精加工依次选择【曲面精加工】【等高外形加工】进行半精加工（2）加工范围选择整个实体为加工对象。（3）加工选择转速选主轴转速2000下刀速率选择1500进给速率选择800加工余量选择预留0.2mm（4）切削间距选择默认值即可（5）生成刀路进行刀路模拟 （6）仿真模拟切削：根据前面的方法进行仿真模拟，最后得到的加工效果图如图所示。4.3.5 精加工刀路的设计（1）首先选取直径为6的球刀进行半精加工

25、依次选择【曲面精加工】【浅平面加工】进行半精加工（2）加工范围选择整个实体的浅平面为加工对象。（3）加工选择转速选主轴转速2000下刀速率选择1500进给速率选择800精加工余量没必要再留所以加工余量选择预留0mm（4）切削间距选择默认值即可（5）生成刀路进行刀路模拟 （6）仿真模拟切削：根据前面的方法进行仿真模拟，最后得到的加工效果图如图所示。4.3.6钻孔刀路的设计 （1）钻孔选择直径为8.3mm和9.8mm的钻头进行初步加工 （2）首先选择【刀具路径】【FBM钻孔】进行加工 （3）选中工件实体的6个孔进行加工，加工刀路自动生成 （4）进行铰孔选取跟实体大小一致的直径为8.5mm的和直径为

26、10mm的铰刀进行孔的精加工实际加工图形如下4.3.7后处理设置（程序的生成）（1）首先选择所有文件点击工具栏中【G1】生成程序。 （2）选择程序名以及程序保存位置得到以下程序。 图4-35 程序由于程序较多，此处为截图，完整的程序请查看TXT文本。设计总结本次课题贯穿本专业所学到的议论知识与实践操作技术，从分析设计到计算、操作得到成品，同时本次选题提供了自主学习，自主选择，自主完成的机会。毕业设计有实践性，综合性，探索性，应用性等特点，通过对该零件的加工设计，使自己能够运用Mastercam软件进行实体绘制，并能够完成卡座零件的自动编程，对刀具路径和加工过程有了更深一步的理解。这次毕业设计，

27、给我最大的体会就是熟练的操作技巧来源我们对专业的熟练程度。除了对自动编程的熟练把握之外，还需要你掌握零件工艺方面的知识，对于夹具的选择，切削参数的设定我们必须十分清楚。在上机操作时，我们只有练习各功能键的作用，在编程时才得心应手。因此，我总结出一个结论“理论是指导实践的基础”只有不断在实践中总结验，并对先前的理论进行消化和创新，自己的水平会很快的提高。脚踏实地，认真严谨，实事求是的学习态度，不怕困难、坚持不懈、吃苦耐劳的精神是我在这次设计中最大的收益。我想这是一次意志的磨练，是对我实际能力的一次提升，也会对我未来的学习和工作有很大的帮助。在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互

28、相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。本毕业的选题、设计内容、及设计的形成是在老师的悉心指导下完成的。在毕业论文的完成过程中倾注了老师大量的心血，因此，在论文完成之际，特向我尊敬的老师表示衷心的感谢。通过此次设计使我掌握了科学研究的基本方法和思路，为今后的工作打下了基础，在以后的日子我将会继续保持这份做学问的态度和热情。参考文献1张超英, 数控机床加工工艺、编程及操作实训,高等教育出版社，2003.92倪森寿，机械制造基础，高等教育出版社，2005.13陈立德，机械设计基础，高等华教育出版社，2004.74李一民，数控机床,东南

29、大学出版社,2005.75隋秀凛，现代制造技术，高等教育出版社，2002.116于荣贤等，机械制图与计算机绘图，机械工业出版社，2004.37顾京，数控加工编程及操作，顾京主编，高等教育出版社，2003 .78赵长明 刘万菊 ，数控加工工艺及设备，高等教育出版社 2005.99陈洪涛，数控加工工艺及编程，高等教育出版社，2006.10致 谢在学校我所收获的不仅仅是愈加丰厚的知识，更重要的是在学习、实践中所培养的独立思考能力、表达能力和开放的视野。很庆幸我遇到了许多良师益友，无论在学习上、生活上还是工作上都给予了我无私的帮助和热心的照顾，让我在各个方面都有所成长。感恩之情难以言表，谨以最朴实的话

30、语致以本人敬意。我想他们所给予我的宝贵财富，不仅仅体现在这次论文的制作中，在今后的生活和工作中，我也会吸收这次精神财富的营养，创造一个更加美好的将来。本次论文设计过程中，感谢我的学校，给了我学习的机会，在学习中，老师从选题指导、论文框架到细节修改，都给予了细致的指导，提出了很多宝贵的意见与建议，老师以其严谨求实的治学态度、高度的敬业精神、兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神对我产生重要影响。他渊博的知识、开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪。这篇论文是在老师的精心指导和大力支持下才完成的 感谢所有授我以业的老师，没有这些年知识的积淀，我没有这么大的动力和信心完成这篇论文。感恩之余，诚恳地请各位老师对我的论文多加批评指正，使我及时完善论文的不足之处。谨以此致谢最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅的各位老师表示衷心的感谢。在论文的撰写过程中，指导老师张老师给了我很大的帮助。由于是第一次接触做毕业论文，有许多不懂的地方，他都耐心的给我讲解，而且老师还利用课余的时间来教我怎样做好这份毕业设计，当我遇到不懂的问题时还我可以随时的去请教，他还给我指出设计中的错误并查找解决方法，让我把不懂的问题一直到搞懂为止，他对工作兢兢业业，对我们认真负责，让我深受感动，能让我把我的论文做的更加