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1、计算机辅助设计与制造上机实验报告学 生： 学 号： 课程教师： 专业班级： 机械工程学院一、 实践目的1. 熟悉三维建模；2. 了解CAD/CAM及数控加工的基本原理及方法；3. 了解快速原型制造的基本原理及方法；4. 熟悉网络化设计与制造的基本思想与方法；5. 掌握零件从CAD、CAM到数控加工的完整过程或零件从CAD建模到快速制造出原型零件的全过程。二、 实践内容1. 课堂理论讲授；2. 零件的三维CAD建模；3. CAM软件应用与快速原型制造数据准备及控制软件的应用；4. 数控加工与快速原型制造零件的上机实践。三、 实践步骤（一）零件的三维实体建模造型（MDT软件应用）选择的零件为四耳座
2、，四耳座为回转体零件，中间为带孔的圆台，周边还有4个均匀分布的孔。零件分析：该四耳座零件的组成是由多个圆柱四个均布的带孔耳座组成的。建模顺序：第一步采用“拉伸”特征，由大到小建立主体结构；第二步采用“拉伸”特征，去除材料，拉伸出出一个耳座，然后均布为四个耳座；1、实体建模的步骤1） 首先建立基本三维工作平面 步骤如下：a. 菜单：零件 定为特征 基本三位平面，执行上述命令后得如图所示的图形。2） 建立世界坐标系XY,通过西南等轴侧显示三维草图平面步骤如下：a.菜单：零件 创建新的草绘图形3） 在零件目录下设定新草图平面，这里选用XY平面4）切换至XY草绘平面，打开AUTOCAD绘图功能条草绘一
3、个圆；5）在零件目录里定义截面轮廓，选中所画的圆；直径400mm 6）对选中的截面轮廓进行拉伸形成圆柱如下图：h=100mm7）以拉伸圆柱的上表面为草绘平面草绘两个同心圆，并生成截面轮廓：直径370mm8）对生成的截面轮廓进行切削，切削深度适当 h=50mm9）以小圆柱为草绘平面草绘同心圆，并生成截面轮廓10）选择切削加工的方式拉伸出圆柱面如下图：r=75mm h=50mm11）以圆柱中间表面为草绘平面绘同心圆，并建立截面轮廓如下：12）选择切削加工的方式拉伸出圆柱面，拉伸到一定深度如下图：r=60mm h=50mm实体形状如下：13）以上一步所拉伸的圆柱底面为草图平面，以适当的直径打孔，r=
4、30mm h=100mm如下图：打孔后的零件实体模型：14）以整个圆柱底面为草图平面，在适当距离处画出添加线画出外耳的轮廓图（添加线在圆柱体内的适当距离），拉伸一定的高度得到外耳的基本体。然后选中整个外耳与圆柱体相并，初步得到外耳的基本成型体。L=270mm r=60mm h=40mm15）以圆柱的中心轴为中心，阵列外耳，数量为四个，角度设为90度。如下图：16）选中其中一个耳，以其上表面为草图平面，绘出一个一定直径的同心圆，并定义为截面轮廓。然后以切削方式拉伸出一个圆柱体，与13）步同理，打孔至圆柱底面。如下图：L=270 r=40 h=2017）与14）同理，阵列出四个外耳孔。如下图：r=
5、12.5实体模型如下图：18）对整个成型体进行倒圆角，倒角。如下图：19）输出模型文件，输出格式为iges并保存，等待进一步软件的加工处理。基本步骤：.CAD模型文件输出：MDT6.0环境下“文件” “ 输出”“IGES”定义文件名保存。（二） 零件CAM及数控加工过程（Mastercam软件的应用）1.实践环境1)、系统硬件：高档微机1台或工作站1台等；2）、系统软件：Windows 98或Windows 2000或Windows NT或UNIX等；3）、设计软件：Mastercam或MDT或UG-或CATIA或I-DEAS或Pro/Engineer等；4）、网络环境：Internet、局域
6、网和现场总线网；5）、加工设备：-T10A钻削中心、TV5立式加工中心；6）、毛坯材料及尺寸：木材、长宽高（对应X、Y、Z方向）=120mm80mm40mm；以毛坯顶面中心点作为工件坐标系零点，高度方向最大切削深度不得超过30mm；7）、刀具：10mm端铣刀（型号为G120 221），R3mm球头铣刀（型号为Q120 211）。铣削用量建议：入刀速度为F100，正常走刀速度为F1000，10mm端铣刀的转速为1000rpm, R3mm球头铣刀转速为2000 rpm，刀具切深和步距自定，注意切深不能一步到位，应采取分层加工，否则刀具会因切削用量过大而损坏。2.设计时的注意事项：1).本次实践CA
7、D采用MDT6.0；2).毛坯尺寸为120mm80mm40mm；3).工件顶面的重心远点为（X0,Y0,Z0）;4).工件的高度小于30mm；5).工件尺寸不应超出毛坯尺寸；6).数控加工时提供10端铣刀和R3球头铣刀；7).加工孔或槽应该大于10mm；8).曲率半径大于3mm；3.CAM软件的使用步骤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MILL9MainMenuFileConvertersIGESReadfile选择IGES文件打开进入IGES Read Parameters设置界面，确认File
8、 is in Metric unitsOk按工具栏按钮Screen-Fit按工具栏蓝色球按钮（Screen-Surf Disp-Shading）出现Shading Settings页面，选择Shading ActiOk。删除多余的非Surface构图元素：MainMenu主菜单DeleteAllColor选择要删除的颜色（通常为绿色）Ok按工具栏按钮Gview-Isometric按工具栏按钮Screen-Fit。3)、根据需要可在MILL9环境下旋转、移动或比例缩放模型。旋转模型直至零件的主要加工面朝向Z轴的正向，并让零件尺寸最大的方向与X轴一致。旋转模型步骤如下：按工具栏按钮Gview-To
9、p或Gview-Front或Gview-side，选择旋转模型的视图平面MainMenuXformRotateAllSurfacesDoneOrigin出现Rotate提示页面，输入旋转角度选中Operation的Move，确认Number of Steps为1Ok。移动模型，直至工件的顶面中心点的坐标为(X0,Y0,Z0)。移动模型步骤如下：按工具栏按钮Gview-Top或Gview-Front或Gview-side，改变视图平面MainMenuXformTranslateAllSurfacesDonePolar输入移动距离输入移动方向的角度出现Translate提示页面，选中Operati
10、on的Move，确认Number of Steps为1Ok。比例缩放模型的目的是让工件尽可能大，但又符合下述注意点。比例缩放模型步骤如下：MainMenuXformScaleAllSurfacesDoneOrigin出现Scale提示页面，选中Operation的Move，选中Scaling的XYZ，确认Number of Steps为1，输入X、Y、Z三个方向的缩放比例Ok。4)、工艺规划。通常为粗加工、清根、精加工。因毛坯材料为纤维性材料木材，要经过两次交叉精加工，才能把木头纤维割断；加工余量不大且木材好加工，不需要清根，因此本次实验安排粗加工、精加工1和精加工2。5)、画粗加工边界用鼠标
11、点击工具栏上的Cplane-Top和Gview-Top按钮MainMenuCreateRectangle1Points输入矩形框尺寸为120mm90mmOKOriginMainMenu点击工具栏上的Cplane-3D和Gview-Isometric。6)、设定毛坯MainMenuToolPathsJob setup输入毛坯长X=110、宽Y=80、高Z=40输入毛坯参考点坐标Stock Origin，若设计的的工件顶面中心点为X0Y0XZ0，则可设Stock Origin为X0Y0Z2。7)、产生粗加工刀轨，步骤如下：MainMenu用鼠标点击工具栏上的Cplane-TopToolPathss
12、urfaceRoughPocket(挖槽加工方法)AllSurfacesDone,出现粗加工参数界面在Tool Parameters页面中的大空白区点击鼠标右键Create New Tool在Tool Type页面中选刀具类型为End Mill（立铣刀）在ToolFlat End Mill页面中修改Diameter=10.0、Flute=22.0、Shoulder=22.0和Overall=40.0点击OK按钮，返回Tool Parameters页面修改Tool#（刀具号）=15、Dia.(刀具半径补偿号)=15、Len.(刀长补偿号)=15、Feed Rate=1500、Plunge=150
13、、Retract=5000、Program#（程序号）=1、Spindle=1500、Coolant=OFF切换到Surface Parameters页面，根据模型确定Clearance(安全平面高度、Absolute)=20.0、Retract（退刀平面高度、Absolute）=10.0、FeedPlane（进给平面高度、Absolute）=5.0，确定精加工余量Stock to Leave=0.2切换到Rough Pocket Parameters页面，修改Total tolerance=0.1、Max StepDown=2、Stepover=75、复选Prompt for entry p
14、oint和Rough(zigzag)按Cut depths按钮、选择Absolute、修改Minimum Depth（毛坯加工最高点坐标）和Maxmum Depth（工件加工最低点坐标）点击OK按钮按Gap settings按钮,复选Optimize cut order点击OK按钮确定选择第5步画的画粗加工边界Done选入刀点EndPoint（通常为粗加工边界右侧靠近人的一角）。8)、精加工1MainMenu用鼠标点击工具栏上的Cplane-TopTool PathssurfaceFinishParallelAllSurfacesDone进入精加工参数界面在Tool Parameters页面中
15、的大空白区点击鼠标右键Create New Tool在Tool Type页面中选刀具类型为Spher Mill（球头铣刀）在ToolSpherical End Mill页面中修改Diameter=6.0、Flute=13.0、Shoulder=13.0和Overall=40.0点击OK按钮，返回Tool Parameters页面修改Tool#（刀具号）=16、Dia.(刀具半径补偿号)=16、Len.(刀长补偿号)=16、Feed Rate=2000、Plunge=150、Retract=5000、Program#（程序号）=2、Spindle=2000、Coolant=OFF切换到Surfa
16、ce Parameters页面，根据模型确定Clearance(安全平面高度、Absolute)=20.0、Retract（退刀平面高度、Absolute）=10.0、FeedPlane（进给平面高度、Absolute）=5.0，确定精加工余量Stock toLeave=0切换到Finish Parallel Parameter页面，修改Step Over值=0.3、Machine Angle=45确定。9) 、精加工2MainMenuToolpathsOperations,出现Operations Manager界面，鼠标光标指向第二步Surface Finish Parallel，右击鼠标
17、Copy在加工步骤下面空白区右击鼠标Paste点击刚复制的精加工步骤3中的Parameters切换到Finish Parallel Parameter页面，修改Machine Angle=135确定Regen Path。10)、仿真MainMenuToolpathsOperations,出现Operations Manager界面，点击Select All按钮，点击Verify按钮出现仿真界面按仿真界面的播放键开始仿真，仿真完成后关闭仿真界面，回到Operations Manager界面。如果仿真不正确，重新修改参数，重新仿真（要求仿真结果不允许出现过切、欠切、飞刀等异常现象）。11)、生成N
18、C程序在Operations Manager界面中点击粗加工工步，出现“”标记按Post按钮，选Save NC FileOK出现提示回答“否”保存NC文件。Nc代码Liurui2-1%O0001(PROGRAM NAME - LIURUI2-1)(DATE=DD-MM-YY - 30-05-12 TIME=HH:MM - 21:50)N100G21N102G0G17G40G49G80G90(TOOL - 15 DIA. OFF. - 15 LEN. - 15 DIA. - 10.)N104T15M6N106G0G90X60.Y-45.A0.S1500M3N108G43H15Z20.N110Z5
19、.N112G1Z2.F150.N114X-59.Y-44.F1500.N116X59.N118Y-36.667N120X-59.N122Y-29.333N124X59.N126Y-22.N128X-59.N130Y-14.667N132X59.N134Y-7.333N136X-59.N138Y0.N7202X1.351Y-.634R1.463N7204X.294Y1.513R1.473N7206G0Z5.N7208Z20.N7210X.057Y-.396N7212Z5.N7214G1Z-25.F150.N7216X.076F1500.N7218G3X.471Y-.159R.463N7220X.
20、134Y.526R.473N7222X.076Y.531R.463N7224G1X.057N7226X.294Y1.513N7228G3X-.161Y-1.378R1.463N7230X1.351Y-.634R1.463N7232X.294Y1.513R1.473N7234G0Z5.N7236Z20.N7238M5N7240G91G28Z0.N7242G28X0.Y0.A0.N7244M30%复选两个精加工工步，按Post按钮，选Save NC FileOK出现提示回答“否”保存NC文件。Liurui2-2%O0002(PROGRAM NAME - LIURUI2-2)(DATE=DD-MM-
21、YY - 30-05-12 TIME=HH:MM - 21:50)N100G21N102G0G17G40G49G80G90(TOOL - 16 DIA. OFF. - 16 LEN. - 16 DIA. - 10.)N104T16M6N106G0G90X36.541Y-35.705A0.S2000M3N108G43H16Z20.N110Z5.N112G1Z-11.F150.N114X36.766Y-35.48F2000.N116G0Z5.N118Z10.N120X38.219Y-33.603N122Z5.N124G1Z-11.F150.N126X34.772Y-37.05F2000.N128G
22、0Z5.N130Z10.N132X33.814Y-37.584N134Z5.N2562X-31.478Y-38.636N2564X-38.292Y-31.822N2566X-38.079Y-32.459N2568X-32.112Y-38.427N2570X-32.883Y-38.08N2572X-37.777Y-33.186N2574G0Z5.N2576Z10.N2578X-37.244Y-34.143N2580Z5.N2582G1Z-11.F150.N2584X-33.783Y-37.603F2000.N2586G0Z5.N2588Z10.N2590X-35.561Y-36.25N2592Z5.N2594G1Z-11.F150.N2596X-35.925Y-35.886F2000.N2598G0Z5.N2600Z20.N2602M5N2604G91G28Z0.N2606G28X0.Y0.A0.N2608M30%
