數(shù)控綜合實(shí)踐報(bào)告

數(shù)控綜合實(shí)踐報(bào)告學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院年級(jí)班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：06月13日目錄數(shù)控綜合實(shí)踐的目的及規(guī)定------------------------------3數(shù)控綜合實(shí)踐實(shí)踐內(nèi)容概述------------------------------3數(shù)控實(shí)踐內(nèi)容------------------------------------------3（一）MDT生成零件的三維實(shí)體造型---------------------------4（二）零件CAM及數(shù)控加工過程------------------------------10快速原型制造---------------------------------------27實(shí)踐總結(jié)-------------------------------------------36參考文獻(xiàn)---------------------------------------------39數(shù)控綜合實(shí)踐一、數(shù)控綜合實(shí)踐的目的及規(guī)定；（1）熟悉三維建模軟件（MDT）；（2）理解CAD/CAM及數(shù)控加工的基本原理及辦法；（3）理解快速原型制造的基本原理及辦法；（4）熟悉網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)與制造的基本思想及辦法；（5）掌握零件從CAD、CAM到數(shù)控加工的完整過程或零件從CAD建模到快速制造出原型零件的全過程。二、數(shù)控綜合實(shí)踐實(shí)踐內(nèi)容概述；（1）MDT實(shí)踐：熟悉三維建模（MDT），按照老師規(guī)定繪制三維模型，以備后續(xù)的數(shù)控加工實(shí)踐使用；（2）CAM實(shí)踐：本實(shí)驗(yàn)通過運(yùn)用MDT所建立的模型，將其文獻(xiàn)輸出為原則文獻(xiàn)IGES，然后運(yùn)用Mastercam對(duì)其模擬地進(jìn)行毛坯的建立、道具和加工參數(shù)的選擇、道具軌跡的生成以及加工，并在模擬加工后進(jìn)行NC代碼的輸出。最后使用NC代碼在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行實(shí)際加工；（3）RP實(shí)踐：生成三維實(shí)體，將其轉(zhuǎn)換為pmr格式文獻(xiàn)。將該文獻(xiàn)運(yùn)用紫外光快速成型機(jī)加工出實(shí)體。三、數(shù)控實(shí)踐內(nèi)容；（一）MDT生成零件的三維實(shí)體造型的兩種工作環(huán)境：（1）零件/部件環(huán)境當(dāng)顧客啟動(dòng)MDT時(shí)，系統(tǒng)會(huì)首先進(jìn)入該工作環(huán)境，顧客也能夠通過執(zhí)行“文獻(xiàn)（File）→新部件文獻(xiàn)（New….）”命令進(jìn)入零件/部件環(huán)境，在此環(huán)境下能夠進(jìn)行多個(gè)零件的裝配。（2）單一零件環(huán)境普通新零件建模時(shí)，都要在單一零件環(huán)境下設(shè)計(jì)，此時(shí)只需要選擇“新零件文獻(xiàn)（NewPartFile）”，就能開始創(chuàng)立一種零件。實(shí)體造型環(huán)節(jié)：（1）零件選擇通過零件選擇，我的零件的三維圖以下：（2）建立工作平面1）菜單：零件→定位特性→工作平面2）對(duì)話框操作：執(zhí)行上述命令后得到下圖所示對(duì)話框，根據(jù)零件造型規(guī)定建立世界坐標(biāo)系（WCS）的XY、YZ、ZX三個(gè)平面。勾選“WCS的XY面”以及“同時(shí)創(chuàng)立草圖平面”，以下圖所示：由于創(chuàng)立平面的同時(shí)選擇了“同時(shí)創(chuàng)立草圖平面”，因此草圖在建立平面時(shí)也同時(shí)建立，其成果以下圖所示：（3）草圖繪制和零件生成1）在草圖平面上繪制草圖，以下：2）零件→解決草圖→定義截面輪廓，之后鼠標(biāo)變?yōu)橐环N小正方形，選擇草圖輪廓，回車以確認(rèn)。至此，該草圖的輪廓截面定義完畢。3）在左側(cè)的模型瀏覽器窗口中選擇該定義的輪廓截面，點(diǎn)擊右鍵，會(huì)出現(xiàn)一種菜單欄，選擇拉伸，出現(xiàn)拉伸對(duì)話框，輸入拉伸參數(shù)：“距離”為15mm，“拉伸傾角”為0°，“類型”為“單向”。以下圖：4）在該零件的表面重新建立一種草圖平面，按照前面的環(huán)節(jié)進(jìn)行草圖繪制，后定義單一截面輪廓，然后進(jìn)行零件的額拉伸操作，在兩步的操作后，得到的圖形以下：上圖：拉伸高度為15mm上圖：拉伸高度為10mm5）再按照環(huán)節(jié)之前環(huán)節(jié)對(duì)圓柱孔進(jìn)行繪制草圖以及截面輪廓的定義以及進(jìn)行拉伸，進(jìn)行拉伸參數(shù)設(shè)立并確認(rèn)，得到下列圖形，可見在圖形中生成對(duì)應(yīng)的圓柱孔：6）再按照環(huán)節(jié)之前環(huán)節(jié)對(duì)圓柱孔進(jìn)行繪制草圖以及截面輪廓的定義以及進(jìn)行拉伸，進(jìn)行拉伸參數(shù)設(shè)立并確認(rèn)，得到下列圖形，可見在圖形中生成對(duì)應(yīng)的階梯孔：7）倒角。由于球頭銑刀的半徑為3mm，則在某些地方的倒圓角半徑應(yīng)不不大于3mm，根據(jù)規(guī)定倒圓角的圖形以下：通過以上的一系列環(huán)節(jié)，即完畢實(shí)體零件的造型過程，并作為CAM的演示的圖形。（二）零件CAM及數(shù)控加工過程1.實(shí)踐目的理解CAM及數(shù)控加工的基本原理及辦法。2.實(shí)踐原理本實(shí)驗(yàn)通過運(yùn)用MDT所建立的模型，將其文獻(xiàn)輸出為原則文獻(xiàn)IGES，然后運(yùn)用Mastercam對(duì)其模擬地進(jìn)行毛坯的建立、道具和加工參數(shù)的選擇、道具軌跡的生成以及加工，并在模擬加工后進(jìn)行NC代碼的輸出，然后使用NC代碼在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行實(shí)際加工。3.實(shí)踐環(huán)境①系統(tǒng)硬件：高檔微機(jī)1臺(tái)或工作站1臺(tái)等；②系統(tǒng)軟件：Windows98或Windows或WindowsNT或UNIX等；③設(shè)計(jì)軟件：Mastercam或MDT或UG或CATIA或I-DEAS或Pro/E等；④網(wǎng)絡(luò)環(huán)境：Internet、局域網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)；⑤加工設(shè)備：a-T10A鉆削中心、TV5立式加工中心；⑥毛皮材料及尺寸：木材、長(zhǎng)寬高（對(duì)應(yīng)X、Y、Z方向）=110mm80mm40mm；以毛坯頂面中心點(diǎn)作為攻擊坐標(biāo)系零點(diǎn)，高度方向最大切削深度不得超出30mm⑦刀具：mm端銑刀（型號(hào)為G120221）,R3mm球頭銑刀（型號(hào)為Q120211）。銑刀建議用量：入刀速度為F100，正常走到速度為F1000，mm端銑刀的轉(zhuǎn)速為1000rmp，R3mm球頭銑刀轉(zhuǎn)速為rmp，刀具切深和步距自定，注意切深不能一步到位，應(yīng)采用分層加工，否則道具會(huì)因切削用量過大而損壞。4.零件CAM及數(shù)控加工環(huán)節(jié)1）CAD模型文獻(xiàn)輸出：在環(huán)境下進(jìn)行一下操作：文獻(xiàn)→輸出→IGES→定義文獻(xiàn)名→保存2）用程序打開IGES文獻(xiàn)：?jiǎn)?dòng)→MainMenu→File→Converters→IGES→Readfile→選擇IGES文獻(xiàn)→打開→進(jìn)入IGESReadParameters設(shè)立界面，確認(rèn)FileisinMetricunits→OK。3）多出線條的刪除：如圖所見，在打開實(shí)體后出現(xiàn)了多出的綠色線條，能夠使用一下辦法以刪除：MainMenu→Delete→All→Colour,出現(xiàn)下圖框圖，選擇“綠色”，點(diǎn)“OK”以確認(rèn)。4）實(shí)體的渲染：選擇工具欄上的渲染圖標(biāo)，出現(xiàn)下列框圖，選中框圖中“shadingactive”的方框并確認(rèn)。渲染之后將實(shí)體調(diào)節(jié)到適宜位置，便得到以下圖所示的圖形：5）模型旋轉(zhuǎn)通過觀察零件坐標(biāo)方位，來(lái)擬定零件如何進(jìn)行旋轉(zhuǎn)方便加工，綜合分析后，擬定該位置對(duì)的，無(wú)需進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作。6）移動(dòng)模型：選擇Gview—Top，再選擇Cplane—Top，可得到下列圖形，可見坐標(biāo)系原點(diǎn)并不在實(shí)體的中心。移動(dòng)模型，直到工件的頂面中心為坐標(biāo)原點(diǎn)。7）比例縮放比例縮放的目的是讓工件盡量大，但又符合規(guī)定尺寸的規(guī)定，在進(jìn)行指導(dǎo)書中的操作后，出現(xiàn)SCALE提示頁(yè)面，選中OPERATION的MOVE，選中SCALING中的XXY，確認(rèn)NUMBEROFSTEPS為1，輸入X、Y、Z三個(gè)方向的縮放比例，然后OK。得到圖形：8）畫粗加工的邊界：用鼠標(biāo)點(diǎn)擊工具欄上的Gview—Top，再選擇Cplane—Top按鈕后進(jìn)行下列操作：MainMenu→Create→Rectangle→1Points→輸入矩形框尺寸130mm×90mm→OK→Origin→Mainmenu→點(diǎn)擊工具欄上的Cplane—Isometric，得到下列畫面：9）毛坯的建立：選擇Mainmenu→Toolpaths→Jobsetup,進(jìn)行參數(shù)設(shè)立，之后點(diǎn)OK確認(rèn)，以下圖所示：10）產(chǎn)生粗加工刀具軌跡：Mainmenu→用鼠標(biāo)單擊工具欄上的Cplane—Top→ToolPaths→surface→Rough→Pocket→All→Surfaces→Done,出現(xiàn)粗加工參數(shù)界面，以下圖：在粗加工參數(shù)界面的ToolParameters頁(yè)面的空白中點(diǎn)擊右鍵→CreateNewTool→在Tool—FlatEndMill頁(yè)面中修改Diameter、Flute、Shoulder和Overall值→點(diǎn)擊OK，以下圖：返回ToolParameters頁(yè)面，修改Len、FeedRate、Plunge、Retract、Program#、Spindle的參數(shù)，Coolant為OFF，如圖：而后切換到SurfaceParameters頁(yè)面，根據(jù)模型擬定Clearance、Retract、FeedPlane，擬定加工余量StocktoLeave，如圖：再切換到RoughPocketParameters頁(yè)面，修改Cuttolerance、MaxStepDown、StepoverDistance，復(fù)選Promptforentrypoint和Rough（Zigzag），修改后如圖：按Cutdepths按鈕、選擇Absolute、修改MinimumDepth和MaxmunDepth→點(diǎn)擊OK按鈕，如圖：按Gapsetting按鈕，復(fù)選Optimizecutorder→點(diǎn)擊OK,如圖：選擇粗加工邊界→Done→選入刀點(diǎn)，得到生成的道具軌跡如圖所示：11）產(chǎn)生精加工刀具軌跡選擇MainMenu→ToolPaths→surface→Finish→Parameters→All→Surfaces→Done→進(jìn)入精加工參數(shù)界面。創(chuàng)立球頭刀，修改其道具參數(shù)，如圖：再對(duì)表面參數(shù)進(jìn)行修改：再對(duì)FinishParallelParameter進(jìn)行參數(shù)修改：定義兩把精加工刀具，一種加工角度為45度，另一把加工角度為135度，最大深度為-30mm。最后再打開Gapsetting，選上optimizecutorders。生成刀具軌跡如圖：12）加工仿真，得到仿真后的圖形以下：13）NC程序的輸出粗加工程序代碼%O0001(PROGRAMNAME-粗加工)(DATE=DD-MM-YY-15-06-12TIME=HH:MM-22:50)N100G20N102G0G17G40G49G80G90(TOOL-15DIA.OFF.-15LEN.-15DIA.-10.)N104T15M6………精加工程序代碼（a）45度角精加工%O0001(PROGRAMNAME-45度角精加工)(DATE=DD-MM-YY-24-06-11TIME=HH:MM-23:29)N100G21N102G0G17G40G49G80G90(TOOL-1DIA.OFF.-1LEN.-32DIA.-10.)N104T1M6………（b）135度角精加工%O0001(PROGRAMNAME-135度角精加工)(DATE=DD-MM-YY-24-06-11TIME=HH:MM-23:29)N100G21N102G0G17G40G49G80G90(TOOL-1DIA.OFF.-1LEN.-32DIA.-10.)N104T1M6……………..（三）快速原型制造1.實(shí)驗(yàn)原理快速原型制造是綜合運(yùn)用CAD技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、激光加工技術(shù)和材料技術(shù)實(shí)現(xiàn)從零件設(shè)計(jì)到三維實(shí)體原型制造一體化的系統(tǒng)技術(shù)。它采用軟件離散—材料堆積的原理實(shí)現(xiàn)零件的成型?？焖僭椭圃斓木唧w過程以下：首先運(yùn)用高性能的CAD軟件設(shè)計(jì)出零件的三維曲面或?qū)嶓w模型；再根據(jù)工藝規(guī)定，按照一定的厚度在Z向（或其它方向）對(duì)生成的CAD模型進(jìn)行切面分層，生成各個(gè)截面的二維平面信息；然后對(duì)層面信息進(jìn)行工藝解決，選擇加工參數(shù)，系統(tǒng)自動(dòng)生成刀具移動(dòng)軌跡和數(shù)控加工代碼；再對(duì)加工過程進(jìn)行仿真，確認(rèn)數(shù)控代碼的對(duì)的性；然后運(yùn)用數(shù)控裝置精確控制激光束或其它工具的運(yùn)動(dòng)，在現(xiàn)在工作層（二維）上采用輪廓掃描，加工出適宜的截面形狀；再鋪上一層新的成形材料，進(jìn)行下一次的加工，直至整個(gè)零件加工完畢。能夠看出，快速原型制造技術(shù)是個(gè)由三維換成二維（軟件離散化），再由二維到三維（材料堆積）的工作過程?？焖僭椭圃飙h(huán)節(jié)1）點(diǎn)擊“文獻(xiàn)→載入模型”出現(xiàn)一種對(duì)話框，在模型中任選一種。選擇所需模型進(jìn)行后選擇“加載”，在裝入模型后軟件開始自動(dòng)的檢查并加載STL模型，以下圖：在加載完畢后，零件在坐標(biāo)系中出現(xiàn)，但是其很小，以下圖所示：2）由于零件在畫面上顯示的很小，因此需要對(duì)其進(jìn)行放大，點(diǎn)擊“模型→縮放”，出現(xiàn)一下對(duì)話框，在“X縮放因”中輸入“30”，再點(diǎn)擊均等縮放，然后確認(rèn)。放大之后的模型以下圖所示：由于圖示中的制作方向不利于加工，通過運(yùn)用數(shù)據(jù)準(zhǔn)備Rpprogram軟件的定向功效，能對(duì)STL文獻(xiàn)的模型資料進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換，以控制紫外快速成型制作原型零件的方向，從而確保零件的可操作性。調(diào)節(jié)后的零件如圖：在點(diǎn)擊了“現(xiàn)在模型分層”后，模型開始自動(dòng)分層，分層厚度問，設(shè)立以下：在模型分層后點(diǎn)擊“輪廓→輪廓狀態(tài)檢查”，在進(jìn)行輪廓狀態(tài)檢查后，發(fā)現(xiàn)：6）打開“輪廓-輪廓編輯”，以下圖所示，進(jìn)入輪廓編輯界面，分別點(diǎn)擊“去除孤立點(diǎn)和孤立線”、“去除輪廓中的細(xì)小線段”、“嘗試連接開口輪廓”和“消除輪庫(kù)共線中間點(diǎn)”。成果以下：在再次進(jìn)行輪廓狀態(tài)檢查時(shí)，尚有為某些層存在病態(tài)輪廓線：再進(jìn)行輪廓狀態(tài)檢查，未發(fā)現(xiàn)異常狀態(tài)輪廓線：7）基礎(chǔ)支撐的建立：點(diǎn)擊“支撐-基礎(chǔ)支撐”，設(shè)立基本參數(shù)：再點(diǎn)擊“支撐→顯示基礎(chǔ)支撐”，建立的基礎(chǔ)支撐以下圖底部的紅色部位所示：人工支撐的建立：由于此零件最上層加工時(shí)的剛性太差，故需要加人工支撐以增加其剛性，操作辦法為：“支撐→人工支撐”，之后進(jìn)入“人工支撐編輯器”，進(jìn)行人工支撐的編輯，即使用右下角菜單欄的按鈕依次在每層進(jìn)行十字支撐的建立，以下圖：9)之后點(diǎn)擊“文獻(xiàn)-輸出全部模型”，將文獻(xiàn)已pmr格式輸出。打開Rpbuliber，選擇“文獻(xiàn)-加載成型數(shù)據(jù)文獻(xiàn)”，加載完畢后以下所示：10）選擇“顯示-仿真模擬”，仿真以下：（四）實(shí)踐總結(jié)MDT是autodesk三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件，是對(duì)autocad的擴(kuò)展，但現(xiàn)在autodesk新推出的inventor系列軟件功效更強(qiáng)，操作簡(jiǎn)樸，以前的mdt顧客已紛紛改用inventor了，相似功效的軟件有solidedge,solidworks,ug,等。通過對(duì)該軟件的學(xué)習(xí)，讓我能用此軟件對(duì)某些基本的零件造型，此軟件在進(jìn)行零件造型時(shí)比之前所用的某些軟件稍復(fù)雜，但是優(yōu)勢(shì)在于通過運(yùn)用MDT所建立的模型，將其文獻(xiàn)輸出為原則文獻(xiàn)IGES，然后運(yùn)用Mastercam對(duì)其模擬地進(jìn)行毛坯的建立、道具和加工參數(shù)的選擇、道具軌跡的生成以及加工，并在模擬加工后進(jìn)行NC代碼的輸出，然后使用NC代碼在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行實(shí)際加工。這給數(shù)控加工帶來(lái)很大的便利。CAM在加工中老師為我們數(shù)控車床的坐標(biāo)系：1）坐標(biāo)系：老師給我們解說了車床坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系、絕對(duì)坐標(biāo)系、相對(duì)坐標(biāo)系等坐標(biāo)系。2）機(jī)床坐標(biāo)系：機(jī)床坐標(biāo)系是為了擬定工件在機(jī)床中的位置、機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件特殊位置及運(yùn)動(dòng)范疇，即描述機(jī)床運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生數(shù)據(jù)信息而建立的坐標(biāo)系，將右手的拇指、食指以及中指互相展為直角，其中拇指為X軸、食指為Y軸、中指為Z軸。在技工過程中看做工件為靜止，刀具運(yùn)動(dòng)。3）工件坐標(biāo)系：工件坐標(biāo)系是機(jī)床進(jìn)行加工時(shí)使用的坐標(biāo)系，它應(yīng)當(dāng)與編程坐標(biāo)系一致。4）絕對(duì)坐標(biāo)系：絕對(duì)坐標(biāo)系是在機(jī)床裝配、調(diào)試時(shí)已經(jīng)擬定下來(lái)的，是機(jī)床加工的基準(zhǔn)點(diǎn)。在使用中機(jī)械坐標(biāo)系是由參考點(diǎn)相對(duì)座標(biāo)來(lái)擬定的，機(jī)床系統(tǒng)啟動(dòng)后，進(jìn)行返回參考點(diǎn)操作，機(jī)械坐標(biāo)系就建立了。坐標(biāo)系一經(jīng)建立，只要不切斷電源，坐標(biāo)系就不會(huì)變化。5）相對(duì)坐標(biāo)系：相對(duì)坐標(biāo)系用于反映道具相對(duì)于相對(duì)坐標(biāo)系零點(diǎn)的位置，這個(gè)零點(diǎn)能夠隨意定義。其能夠用來(lái)擬定道具的長(zhǎng)度賠償值快速原型制造在中國(guó)現(xiàn)在尚有很大的發(fā)展空間，在參觀本校的RP原型機(jī)時(shí)發(fā)現(xiàn)該機(jī)器零件生產(chǎn)效率較低，且在生產(chǎn)中有諸多不完整品，普通生產(chǎn)出來(lái)的零件只能用于教學(xué)觀賞。但是由于學(xué)校購(gòu)置該設(shè)備實(shí)踐較長(zhǎng)，現(xiàn)在的RP已發(fā)展到一定水平，可發(fā)展空間也很大。通過本次數(shù)控加工實(shí)踐，讓我更加熟悉了基于數(shù)字控制技術(shù)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到制造的全過程，也初步認(rèn)識(shí)了有關(guān)快速原型技術(shù)這一門比較有發(fā)展空間的技術(shù)。在之前的學(xué)習(xí)