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目录实验1机制专业实验2…………………………21实验1机制专业实验21、实验目的1.1掌握三维数字化机械设计过程与设计方法。1.2熟悉三维模型自动编程，了解三维编程软件的编程原理和工艺。2、设备与器材2.1Pro/Engineer软件。2.2基于Windows2000/WindowsXP的PC机一台。3、实验原理与方案3.1学生通过在PC机上使用Pro/Engineer软件，学习三维数字化设计与自动编程仿真加工。3.2Pro/Engineer软件介绍Pro/ENGINEER是美国PTC（ParametricTechnologyCorporation参数技术公司）公司推出的三维参数化的工程设计软件。它的功能非常强大，已成为全球3DCAD/CAM/CAE系统的标准软件，在工程界得到广泛应用。随着机械、汽车、电子等制造业产品更新换代加速，三维设计软件在新产品的设计开发中被企业广泛使用。3.3PRO/E零件设计模块Pro/E系统软件包括有操作基础、操作界面、草图绘制、基准特征应用与操作、零件设计、曲面设计、零件装配和工程图等内容。1）Pro/E的最主要的特性及其基本操作，Pro/ENGINEER的工作界面，Pro/E的参数式剖面设计方法。包括：用剖面绘制命令绘制几何元素；标注和修改尺寸；使用约束命令；删除几何元素和约束；用几何工具对几何元素进行处理。2）Pro/E的实体建模。包括有Extrude(挤塑)；Revolve(旋转)；Sweep(扫描)；Blend（混成）；Hole(孔)特征。包括：Round(倒圆角)与Chamfer(倒角)；Cut(切削)与Protrusion(隆起)；Rib(加强肋)与Shell(抽壳)；Pipe(管道)特征；特征操作。3）Pro/E的基本曲面特征。4）Pro/E的工程图基础5）Pro/E的装配基础3.4PRO/E加工模块数控加工自动编程方法是随着数控机床应用的扩大而逐渐发展起来的。用数控机床加工模具时，常常会遇到二维、三维的特殊型面或曲线，要在短时间里完成这些特殊曲线和复杂型面的刀心轨迹计算，并编出相应的数控加工程序，往往是难以做到的。于是，在数控加工的实践中，逐渐地发展出各种适应数控机床加工过程的计算机自动编程系统。作为集成化的CAD/CAM软件，Pro/ENGINEER提供了功能强大的加工制造模块—Pro/Manufacturing，简称Pro/Mfg。Pro/Mfg的应用范围很广，包括数控车床、数控铣床、数控线切割、加工中心等自动编程方法。模块名称应用范围Pro/NC-Lathe两轴车床及钻孔加工四轴车床及钻孔加工2Pro/NC-Mill两轴半铣床加工三轴至五轴铣床加工Pro/NC-Mill/Turn两轴至五轴铣床车床综合加工Pro/NC-Wedm两轴或四轴线切割加工3.4.1Pro/Mfg的操作流程首先建立参考模型和工件模型，然后使用装配的方法创建制造模型；制造模型完成，应分析待加工表面，一般说来，在一次加工中，只需对加工零件的部分表面进行加工；根据毛坯形状以及待加工表面及其约束面的几何形态，便可选取机床设备和加工所需的工夹具，这便是加工环境参数的设置；加工环境设置完成后，便可进行加工工序的具体定义，此时主要应选取一种合适的走刀方式，然后系统便可自动生成加工所需的刀具轨迹，此时生成的仅仅是刀位数据，还不是ＮＣ代码的数控加工程序；要想生成驱动机床的数控程序，还必须对其进行后置处理，后置处理时应根据所使用机床的数控系统，选取对应的后置处理器，此时系统便可自动生成我们所需的数控加工程序；将此程序传给数控机床，便可实现预定的加工操作。3.4.2Pro/MFG编程机床制造模型制造设置加工设置NC序列生成刀位文件后处理驱动数控机床参考模型夹具设置刀具加工类型切削参数仿真加工坐标系安全面操作工件建立加工文件3根据加工工艺安排，结合零件的形状特点和Pro/MFG提供的加工方法，建立模型NC序列，设定加工工艺参数，要求高效和保证质量。1）粗加工加工方法体积块加工：用于铣削一定体积内的材料。根据设置切削实体的体积，给定相应的刀具和加工参数，用等高分层的方法切除毛坯余量。该加工形式，主要用于切削坯件上大体积的加工余量，进行粗加工，留少量余量给予精加工，可提高加工效率，减少加工时间，降低成本，提高经济效益。进行体积加工，需要通过创建体积块设置加工的几何模型形状。2）半精加工与精加工1.曲面铣削：该加工方法用于铣销机械零件上的曲面，它生成的刀具路径可以在平面内互相平行，也可以平行于被加工的轮廓。该加工方法的加工区域是通过设置曲面选取菜单完成的。其中包括模型：用于从一个模型中拾取欲进行局部铣削加工的曲面。铣削体积块：用于从一个铣削体积块中拾取欲进行局部铣削加工的曲面。铣削曲面：用于一个铣削曲面中拾取欲进行局部铣削加工的曲面。2.表面加工：对于大面积进行平面加工的工件，在其上面没有任何曲面或凸台，用该方法。它既可用于粗加工也可进行精加工。该加工方法的加工几何区域也是利用曲面拾取的方法进行的。3.轮廓加工：该加工方法用刀具的侧刃铣削曲面轮廓，可用于加工竖直或倾斜曲面。刀具以等高方式沿着工件分层加工，作为外围轮廓精加工选用的一种方法。该加工方法是利用曲面拾取的方法完成加工几何区域的设置。4.腔槽加工（挖槽）：该加工方法主要用于各种不同形状的凹槽加工。可用于加工水平、竖直或倾斜的曲面。该种加工方法的加工几何区域的设置是用曲面拾取的方法，同曲面类似。5.轨迹加工：对按照扫描方式绘制的图形，沿着扫描的轨迹路径进行加工。3)清根局部铣削：该加工方法是对先前NC工序残留的材料进行清理，清除工件转角上的残屑余料，以减少工件的粗糙程序，要使用略小些的刀具，但不能比原来的刀具直径小太多，转速可以提高，进刀速率也可加快，以便进一步提高工件的加工质量。局部铣削可用于角部的精加工。其加工区域是通过设置局部选项菜单进行的，其中包括：NC序列：用于指定参考体积块、轮廓或局部铣削的NC工序，以便于进行局部铣削曲面的选择。顶角边：用于指定需要进行局部铣削加工的拐角。根据先前刀具：根据先前工序所使用的刀具，以曲面拾取方式进行局部铣削加工的曲面选取。铅笔描绘踪迹：用于指定需要进行先前工序铣削加工的角。4)Pro/NCCHECK加工仿真完成Pro/MFG编程后，必须对每个NC工序进行加工仿真，检查刀具路径是否合理以及可能发生的过切、碰刀等，并进行修正5)后置处理最后，选者合适的数控系统对制造模型进行后置处理，生成数控加工程序，编修数控加工工艺清单。4、实验步骤、方法与实验内容4.1首先要求掌握Pro/ENGINEER软件的使用，然后分组根据实验要求建立三维数字化模型，其中，要求：1）根据模型规划所需的特征42）根据机械设计理论规划建模顺序3）确定建模基准4）建模特征，按照给定尺寸进行设计5）生成二维工程图。4.2要求掌握Pro/MFG软件的使用，然后分组根据实验要求的三维模型（或者自己建立数据模型）进行三维编程。1）建立制造模型。自己建立三维数据模型或者根据分组三维模型为参考模型，建立工件模型，装配在一起获得制造模型。2）安排加工工艺流程。根据制造模型加工要求安排加工工艺流程，参照数控加工工艺将模型数控加工分为粗加工、精加工、清根等工步。确定加工范围及要求达到的加工精度。对于不能一次加工的零件可以分不同范围、不同刀具、多次加工达到要求。3）Pro/MFG编程。根据前期安排的工艺参数在Pro/MFG环境下进行自动编程。4）仿真加工与后置处理。通过仿真加工检查加工的结果，最后根据实际机床后置处理为数控加工程序。5、实验报告要求5.1完成机械产品三维数字化模型设计与工程图。要求在报告中按照机械设计理论分析建模过程规划（包括：模型特征分析、建模顺序分析、基准分析、建模过程）。5.2完成制造模型的数控加工工艺流程分析，形成完整的数控加工工艺流程表并分析。5.3完成的三维模型的Pro/MFG编程、生成数控加工程序,完成模型的数控加工工艺卡片。5.3实验报告要求三维数字化设计与制造模型一份，提交纸质报告书一份。5附表1：数控加工工艺流程表工艺条件制造设置1、毛坯尺寸2、编程原点3、机床4、装夹方式5、安全面工艺流程加工类型序号加工区域加工方式加工刀具切削参数切削速度切削深度切削宽度主轴转速粗加工精加工清根附表2：数控加工工艺卡片：机制专业实验零件号零件名称材料加工部位程序号设备型号设备名称夹具编号页序号刀具数控加工工艺卡切削参数刀号名称直径程序名称加工内容切削速度切削深度切削宽度主轴转速余量6