CADCAM技术实训指导书-刘国亮

1《CAD/CAM技术》实训指导书徐国栋编写2前言《CAD/CAM技术实训》是学生在学习《CAD/CAM技术》课程过程中必不可少的一个环节。本实训以应用为目标，通过大量典型产品、模具设计和数控加工的具体实例，熟练掌握和运用CAD/CAM软件进行中等复杂产品、零件的设计与数控加工编程。训练、提高学生绘图的能力。培养学生正确的设计思想，理论联系实际的工作作风，严肃认真、实事求是的科学态度和勇于探索的创新精神。本指导书针对机械类专业学生使用，是《CAD/CAM技术》课程后续实训指导书。3目录一、实训目的及基本要求…………………………………………4二、实训内容……………………………………………………………4三、实训要求……………………………………………………………23四、实习（实训）地点…………………………………………………23五、实习（实训）时间安排……………………………………………23六、实习（实训）成果要求……………………………………………24七、实训考核方法………………………………………………………244一、实训目的及基本要求按照培养社会急需的数控机床操作，编程及维护工程技术人才的目的。为了使同学们具备应用CAD/CAM技术的能力；具备选择工艺参数、刀具参数的能力；通过实习，应达到以下要求：1、熟练掌握UG软件的CAD建模操作，能完成中等复杂程度的产品设计；2、熟悉计算机辅助制造的相关内容，能根据加工工件的材料和刀具独立完成产品加工的工艺参数的设置；3、能熟练运用UG软件进行产品加工的刀具路径的编制，具备对简单模具零件进行CAM处理的能力；4、熟悉工件的装夹、找正和定位，独立完成简单零件的自动加工。二、实训内容（一）、CAD实训题目1.1实体1.2手柄造型51.3鼠标造型做如下鼠标外形造型已知二维图：样条型值点：XYZ坐标-70,0,20-40,0,25-20,0,3030,0,15圆弧在平行于YOZ平面内,圆心：（30，0，-95），半径R=110要求圆弧沿样条平行导动。61.4连杆造型做如下图形尺寸造型R8R57（二）、CAM典型零件实训操作工作任务：首先，在UG建模模块中完成图1所示工件的建模，然后在UG加工模块中按照粗加工→半精加工→精加工的加工工艺顺序创建加工操作，最后作通用三轴铣加工后处理，生成驱动数控机床的NC程序。图1UGCAM应用实例工程图型腔铣加工创建（一）建立工件实体模型1、新建UG文件新建UG文件，保存为DemoCAM.prt，单位为毫米。2、工件建模在UG建模模块中完成图1所示工件实体建模。建模步骤如下：1）在第21层建立草图，如图2所示，草图位于XC-YC平面。再把第1层作为工作层拉伸草图截面，拉伸距离140。8图2草图示意2）在第22层建立右视图草图并拉伸，利用右侧斜面上的边建立修剪工具平面完成实体的修剪。如图3所示。图3修剪示意3）在第41层建立20×105的矩形曲线，把第1层设置为工作层，拉伸曲线建立实体，并作布尔减操作，形成如图4所示型腔。4）如图4所示，对前侧圆弧边在弧面上偏置距离46，利用偏置线分割曲面。然后对分割的小曲面拔模25°。图4型腔与偏置曲线示意5）对型腔四侧壁进行15°和5°的拔模（如图纸尺寸）。6）完成SR14球体创建并布尔减操作。拉伸实体修剪工具面矩形曲线偏置曲线型腔97）利用“腔体”命令在曲面上完成深度4的型腔建立。尺寸如图纸所示。8）完成实体倒圆角，结束建模。完成的实体模型如图5所示。注意：两处型腔的底部，不必将R2圆角倒出。图5工件实体模型3、创建毛坯做出154×140×46的立方体作为毛坯。或者将工件底面拉伸高度46得到立方体作为毛坯。将建立的毛坯隐藏备用。（二）UG加工模块应用1、进入加工点击主菜单起始→加工即由建模模块进入加工模块，如图6所示。图6加工模块的进入2、选择加工模板如图7所示，选择“CAM会话配置”中“cam_general（通用加工配置文件）”，选择“CAM设置”中“mill_contour（轮廓铣加工模板）”，点击“初始化”，进入UG加工环境。腔底圆角不必倒出10图7加工模板的选择3、了解UG加工环境如图8所示，UG的加工环境包括“加工创建”、“加工操作”、“加工对象”及“操作导航器”四个工具条。所产生的每个加工操作，在右侧操作导航器中有显示，如图9所示。图8UGCAM工具条“加工创建”工具条：创建各类加工对象：程序、刀具、加工几何体、加工方法、加工操作。“加工操作”工具条：用于刀具路径的生成、回放、后处理、模拟和输出等。“加工对象”工具条：用于对程序、刀具、几何和方法等各加工对象进行编辑、删除、复制等。“操作导航器”工具条：用于控制操作导航中的四种显示内容（程序、刀具、几何体、加工方法）。11图9加工操作导航器操作导航工具（OperationNavigator）是各加工模块的入口位置，是用户进行交互编程操作的图形界面。它以树形结构显示程序、加工方法、几何对象、刀具等对象以及它们的从属关系。“+”、“-”可展开或折叠各节点包含的对象。（三）UGCAM前的准备工作1、建立MCS（加工坐标系）此时默认的MCS（加工坐标系XM-YM-ZM），与绝对坐标系（XC-YC-ZC）是重合，如图10所示。图10MCS与WCS注意：因为建模时不考虑加工坐标系的位置，所以绝对坐标系的位置不一定在此处，所以必须首先建立加工该工件的MCS。选择“加工创建”工具条中“创建几何体”命令，出现对话框如图11所示。12图11“创建几何体”对话框第一项为MCS创建，在名称栏内输入“MCS001”，父本组按默认（GEOMETRY）。点击确认进入MCS对话框，如图12所示。图12“创建MCS”对话框通过动态坐标系将MCS调整到工件左上角，如图13所示。图13MCS位置的确定此时XM、YM、ZM的方向与机床的坐标系方向一致。点击“确定”退出。注意：建议将WCS亦变换为与MCS相同的位置与方向。WCS（工作坐标系）与MCS（加工坐标系）变换后如图14所示。13图14WCS与MCS的方位显示2、创建加工几何体继续选择“加工生成”工具条中“创建几何体”命令，选择子类型中的第二项“MILL_GEOM”铣加工几何体。在父级组中选择前一步骤所建立的“MCS001”，名称定义为“MILL_GEOM001”。如图15所示。图15铣加工几何体创建点击“确定”进入“创建加工几何体（MILL_GEOM）”对话框，如图16所示。14图16“创建加工几何体”对话框部件选择先前建模的工件。毛坯选择被隐藏的154×140×46的立方体。注意：“毛坯”的英文为Blank，UG中文版错误翻译为“隐藏”。3、创建刀具组选择“加工生成”工具条中“创建刀具组”命令，出现对话框如图17所示。图17创建刀具对话框刀具名称命名为“MILL_D20R4”，确定后进入刀具参数设置对话框，如图18所示。部件几何体毛坯几何体检查几何体15图18刀具参数设置对话框刀具直径设置为“20”，刀具下半径设置为“4”。这是一把圆鼻刀（或称为牛鼻刀），适用于开粗。同样方法设置如下表7-1所示参数刀具。表1刀具类型与参数刀具名称刀具类型刀具参数刀具直径D下半径R锥角MILL_D12R2圆鼻刀1220MILL_D20R4圆鼻刀2040MILL_D12R6球刀1260MILL_D16R2圆鼻刀1620MILL_D10R5球刀1050MILL_D4R2球刀420MILL_D10R1圆鼻刀10104、加工方法组创建选择“操作导航器”工具条中“加工方法视图”命令，出现对话框如图19所示。图19“加工方法视图”对话框此时右侧操作导航器中，显示方式按加工方法显示，如图20所示。16图20“加工方法视图”显示鼠标置于“MILL_ROUGH”（粗加工）上，点右键选择“编辑”，或者双击鼠标左键，出现图21所示对话框。将“部件余量”的值设为“0.35”（粗加工过程余量）。图21“部件余量”设置对话框同样方法将“MILL_SEMI_FINISH”（半精加工）“部件余量”的值设为“0.1”。将“MILL_FINISH”（精加工）“部件余量”的值设为“0”。点击“确定”后退出。（四）建立型腔铣加工在实践操作中，利用型腔铣加工操作完成工件整体粗加工，定义的各项内容如表2所示。表2加工程序一：工件整体粗加工程序名CAVITY_MILL01定义项参数作用程序组NC_PROGRAM指定程序归属组使用几何体MILL_GEOM001指定MCS、加工部件、毛坯使用刀具MILL_D20R4指定直径20底半径R4圆鼻刀使用方法MILL_ROUGH指定加工过程保留余量加工操作修剪边界部件底面约束加工范围切削方式“跟随周边”确定刀具走刀方式切削步距刀具直径的65%确定刀具切削横跨距离切削层每一刀深度0.6确定层加工量切削部件余量0.35确定加工过程余量进给率转速S=2200rpm确定刀轴转速进刀速度F=400第一刀速度F=400步进速度F=600切削速度F=800横越速度F=1500退刀速度F=1500定义加工中各过程速度（数值仅作参考，具体加工根据机床功率、部件材料、刀具类型及加工材料来指定。）其他按默认值操作步骤：1、进入CavityMill（型腔铣）加工17选择“加工生成”工具条中“创建加工操作”命令，出现对话框如图22所示，在类型中选择“mill_contour”。子类型中选择“CavityMill”。图22“创建加工操作”对话框“程序”选项里按默认；“使用几何体”选择“MILL_GEOM001”；“使用刀具”选择“MILL_D20R4”；“使用方法”选择“MILL_ROUGH”；名称命名为“CAVITY_MILL01”。点击“确定”，进入型腔铣加工对话框。CAVITY_MILL（型腔铣）的对话框如图23所示，加工参数定义如下：1）创建刀具在主菜单选择中组→刀具→显示。在“使用刀具”选择“MILL_D20R4”，则可以显示当前刀具为直径20底角R4的圆鼻刀。注意：刀具轴方向与WCS的ZC轴方向是一致的。2）定义加工部件与毛坯在“使用几何体”选择“MILL_GEOM001”，则部件与毛坯已经由“MILL_GEOM001”作了定义。通过点击“部件”及“毛坯”可以显示部件与毛坯，并观察是否正确。18图23CavityMill对话框3）定义切削方式刀具在切削时的走刀方式有很多种，选择主界面“切削方式”中“跟随周边”走刀方式。4）定义步距设置“步进”方式为“刀具直径”，百分比“65”，即步进为当前刀具直径的65%。5）定义每层切削量（即层高）选择主界面中“切削层”，出现对话框如图24所示。部件、毛坯、检查几何体参数定义路径显示方式刀具轨迹的生成、回放、确认、列表使用方法使用几何体使用刀具19图24“切削层”设置对话框系统已经以“自动”方式划分了4个加工范围；首先将“每一刀的全局深度”设置为“0.6”，然后点击“向下”确保范围4为当前“修改范围”（颜色为土黄色），点击“删除当前范围”，将范围4删除。即深度38-46的加工层被去除，确定了加工到的最低面是38深度。加工范围的划分结果如图25所示，确定退出。图25加工范围的划分结果6）确定加工余量打开主界面“切削”对话框，因为“使用方法”选择“MILL_ROUGH”，则部件余量已经设置完成，可以在“毛坯”选项中看出，如图26所示。最低面38深度确定最低面深度20图26部件余量设置7）定义主轴转速S及切削速度F选择主界面“进给率”，出现对话框如图27所示。图27进给率对话框图28进给对话框将主轴速度定义为2200，回车确定后“表面速度”与“每齿进给”的数值会相应的变化。选择“进给”，对话框如图28，按照图示数值设置刀具加工过程中给状态的速度。注意：“剪切”项是英文“Cut”的误翻译，应该为“切削”。注意：此处的主轴速度S、进给速度F值的设置应该根据机床的实际功率、加工工件的材料、刀具类型与材料等因素来确定，这需要有一定的机床实际操作经验。注意：最好是参考刀具样本的值设置“每齿进给”的数值，对应的F值会自动更新。8）其它选项的设置均按默