mastercamx3學習-槽輪的工藝設計與制造.doc

學習情境一 槽輪的工藝設計與制造一、工作描述加工100件如圖1-1所示的槽輪圖1-1 槽輪的圖樣【知識點】 數(shù)控加工工藝的制訂 CAD/CAM的初始設置 線型、圖層的設置 工作深度Z的設置 直線、圓弧線、多邊形的繪制及修剪 旋轉(zhuǎn)、鏡像 實體的擠出、切割 毛坯、刀具庫、材料庫的設定 刀具的選擇 刀路、切削參數(shù)的設定 加工模擬、優(yōu)化 NC程序、加工報表的生成【技能點】 產(chǎn)品的加工工藝分析與確定 輪廓線的繪制 CAD實體建模 CAM編程 加工模擬、優(yōu)化 生成NC程序、加工報表二、工作任務分析從槽輪的圖樣分析看，加工難點主要在槽輪的輪廓加工、凸臺高度、中間的凹槽深度及孔的加工，尺寸精度、表面質(zhì)量要求較高，須采用數(shù)控加工；從外形輪廓看，主要由直線、圓弧構(gòu)成，可通過修剪、旋轉(zhuǎn)、復制等功能進行構(gòu)建；從零件的材料、熱處理分析看，刀具材料宜選擇硬質(zhì)合金類的刀具；從加工工藝分析看，可采用普通機床進行產(chǎn)品的半成品加工，利用數(shù)控機床進行精加工。所以本項目主要由以下任務構(gòu)成： 零件的加工工藝分析及數(shù)控加工工藝方案的確定； 零件的CAD建模 零件的CAM編程 零件的加工模擬、優(yōu)化、NC程序、加工報表的生成 數(shù)據(jù)傳輸 數(shù)控加工 產(chǎn)品檢驗、入庫任務1. 零件的加工工藝分析及數(shù)控加工工藝方案的確定1.1零件的加工工藝分析根據(jù)所要加工零件的數(shù)量，結(jié)合零件的重量看，槽輪的加工屬于單件、小批量生產(chǎn)。從零件的結(jié)構(gòu)特征及材料分析看，毛坯宜用150 mm的鍛件通過車削加工而來，所以零件的加工工藝可按以下路徑進行：毛坯（鍛件150）粗車調(diào)質(zhì)半精車數(shù)控加工檢驗入庫毛坯粗車調(diào)質(zhì)半精車數(shù)控加工1數(shù)控加工2在數(shù)控加工前的普通機床加工階段，要考慮毛坯的長度，由于槽輪較薄，考慮加工方便，一般考慮采用幾個零件的長度總和再加上切割、裝夾等方面消耗的長度作為毛坯的總長，原則上不能使其變?yōu)榧氶L軸，此地毛坯宜在300mm左右。1.2 零件的數(shù)控加工工藝方案的確定在數(shù)控加工階段，考慮到零件的裝夾，一般分兩次進行數(shù)控加工（數(shù)控銑或加工中心），第一次加工中間的孔，夾緊方式可采用氣動四爪卡盤，加工時，先銑平面，再加工輪廓，最后加工孔；第二次數(shù)控加工一般考慮制作一個專用夾具，以上工序的中間孔及六角形凹槽作為定位基準，加工槽輪的輪廓。在具體加工過程中，考慮加工效率，一般先將所有工件的第一道數(shù)控工序加工完，再換工裝，進行第二道工序的加工。每次加工完畢別忘去除毛刺、檢驗。具體數(shù)控加工工步主要分為：銑凸臺平面、銑凸臺輪廓、鉆中心孔、鉆孔4X5、擴孔4X9，鉆9.8、粗銑六角形的凹槽、精銑六角形的凹槽、鉸10孔、粗銑槽輪輪廓、精銑槽輪輪廓等。任務2. 零件的CAD建模在零件建模過程中要將“建模制造化、建模積木化”的思路帶到建模工作中去，在建模過程中切忌將所有輪廓線全部繪制完畢后再建模，這樣容易思路不清，發(fā)生錯誤。比較正確的做法是：先進行大的特征的構(gòu)建，繪制一個特征的輪廓線，建立一個實體模型，一個一個特征疊加上去，再進行細節(jié)特征的修改，特征疊加與修改的過程盡可能與加工工藝一致。在實際工作中，對無關緊要、不需進行數(shù)控加工的特征可以不用建模，這里考慮到學習，所以對所有特征均進行建模。具體建模過程如下：2.1 槽輪輪廓線的繪制與編輯1.打開Mastercam軟件方法1：雙擊桌面上的圖標方法2：從桌面的“開始/程序/Mastercam X3”打開Mastercam 默認的構(gòu)圖面、屏幕視角均為俯視圖。2. 繪制輪廓線 n 圖層及中心線屬性設置：按鍵盤上的“F9”鍵，打開系統(tǒng)的坐標原點，（1）鼠標左鍵在線型處點擊，選擇“中心線”，線寬默認“細線”；（2）鼠標左鍵在“2D/3D”處點擊，設為“2D”，（3）鼠標左鍵在“系統(tǒng)顏色”處點擊，（4）點“紅色12”，（5）點“確定”，完成設置。1234512345n 輪廓中心線的繪制：（1）點“直線”；（2）點“垂直線”；（3）畫垂直線；（4）輸入坐標值“0”，回車確認；（5）點“應用”，（6）點“水平線”；（7）繪制水平線；（8）輸入坐標值“0”，回車確認；（9）點“應用”。完成輪廓中心線的繪制。312456789n 其他直線型中心線的繪制：（1）接上次步驟，再點“水平線”；（2）點選十字中心線交點；（3）輸入直線長度90；（4）輸入角度值“30”；（5）點“確認”，結(jié)束直線型中心線的繪制。12435n 圓弧中心線的繪制：（1）點“圓心+點”；（2）點選十字中心線交點；（3）輸入直徑值“70”，回車確認；（4）點“應用”；（5）點選十字中心線交點；（6）輸入半徑值“80”，回車確認；（7）點“確認”，完成圓弧中心線的繪制。12，53647所有中心線繪制完成n 圖層及輪廓線屬性設置：（1）鼠標左鍵在線型處點擊，選擇“連續(xù)線”；（2）線寬默認“粗線”；（3）設置輪廓線的層別“2”；（4）鼠標左鍵在“系統(tǒng)顏色”處點擊；（5）點“綠色10”，（6）點“確定”，完成設置。123456n 部分輪廓線的繪制：由于輪廓線是6個對稱輪廓線構(gòu)成，所以只要繪制1/12通過鏡射、旋轉(zhuǎn)復制即可。（1）利用“圓心+點”、“直線”功能完成所需圓弧、直線的繪制。這里需要注意的是繪制R8圓弧的水平切線時選擇的起點為“四等分點”進行捕捉。（2）輪廓線的修剪：選【修剪】/【三個物體修剪】，按圖示3、4、5步驟點選圓弧、直線，注意點選的順序及位置。然后按圖示6、7、8步驟點選圓弧、直線進行修剪。再選【單一物體修剪】9，按步驟10、11修剪剩余的圓弧。最后利用【延伸】功能12，點選13、14，將中心線延長，全部修剪完畢。1235467891210111314 三個物體修剪后的結(jié)果 全部修剪后的結(jié)果（2）部分輪廓線的鏡像：選【鏡像】1功能，輪廓線串聯(lián)2，點選輪廓線3，彈出“鏡像”功能對話框，按步驟5、6、7完成鏡像，再用【清除顏色】功能，結(jié)束鏡像功能。5714326 8 鏡像后結(jié)果 鏡像清除顏色后結(jié)果n 輪廓線的完成：利用【旋轉(zhuǎn)】的復制功能將其余輪廓線補全。按步驟17進行，步驟2選擇“串聯(lián)”，步驟5輸入數(shù)值“5”（需要復制5個特征），步驟6輸入數(shù)值“60”，最后“確認”，結(jié)束后別忘記使用“清除顏色”功能進行顏色的清除。1654327 旋轉(zhuǎn)復制后的結(jié)果2.2 槽輪實體的建立1圖層的設置將實體圖層設為第3層。將圖層1（中心線層關閉）：點選“層別”，彈出對話框，點選第1層即可關閉。212實體建模：利用【擠出實體】功能，按步驟16進行，步驟5輸入數(shù)值“7.5”，完成實體建模。2431可通過點擊改變實體擠出的方向65 2.3 槽輪凸臺的建立1. 繪制凸臺輪廓線 n 圖層的設置：將圖層改為輪廓線層2。n 工作深度Z設置：步驟1處點擊改變“3D/2D”為“2D”，步驟2選擇構(gòu)圖面為俯視圖，步驟3輸入工作深度數(shù)值“10”，步驟4使屏幕視角也為俯視圖。2134 n 繪制矩形：按步驟19繪制矩形。345978612 凸臺輪廓線繪制完2. 槽輪凸臺建模用【擠出實體】功能建立凸臺實體。步驟與前面基本一致，只是“擠出操作”改為“增加凸緣”，擠出的距離為2.5，擠出方向必須向下。123方向向下2.4 槽輪的孔、凹槽的切割1. 凸臺上10孔的生成n 孔輪廓線的繪制：利用“圓心+點”繪制10mm圓，步驟同上。n 孔的生成：利用“擠出實體”功能，選擇“切割實體”、 “全部貫穿”，方向向下，即可。123方向向下2. 凸臺上六角形凹槽的生成n 六角形輪廓線的繪制：利用“畫多邊形”繪制六邊形，按步驟16進行，步驟2輸入“6”，步驟3輸入半徑值“6.5”，步驟4輸入六邊形圓角半徑值“2”，步驟5設置六邊形的放置位置。325461 n 六角形的凹槽生成：利用“擠出實體”功能，選擇“切割實體”、 “擠出距離”輸入“5”，即可。3. 槽輪上4個階梯孔的生成n 一組孔輪廓線的繪制：先將工作深度設置為7.5，然后利用“直線”功能，從坐標原點，繪制極坐標線，長度21.5，角度45o，步驟14，最后利用“圓心+點”功能繪制5、9mm的兩個圓，圓心點捕捉極坐標線的端點，步驟同上,完成后點選極坐標線，按“Del”鍵刪除它。1234 n 其余3組輪廓線的繪制：利用“旋轉(zhuǎn)”的“復制”功能進行復制，次數(shù)為“3”，角度為“90”，步驟同上，別忘記“清除顏色”。n 階梯孔的生成：利用“擠出實體”功能，可同時串聯(lián)選擇4個圓，選擇“切割實體”即可?？牲c擊改變其中孔生成方向 任務3. 零件的CAM編程具體的數(shù)控加工工藝方案的制訂須根據(jù)生產(chǎn)批量、生產(chǎn)設備，考慮到零件的裝夾，按數(shù)控加工工藝原則綜合擬定，本項目的數(shù)控加工分兩次進行，第一次加工中間的孔，夾緊方式可采用三爪卡盤，加工時，先銑平面，再加工輪廓，最后加工孔；第二次加工以上工序的中間孔及六角形凹槽作為定位基準，加工槽輪的輪廓。具體數(shù)控加工工步主要分為：銑凸臺平面、銑凸臺輪廓、鉆中心孔、鉆孔4X5、擴孔4X9，鉆9.8、粗銑六角形的凹槽、精銑六角形的凹槽、鉸10孔、粗銑槽輪輪廓、精銑槽輪輪廓等。 第一次數(shù)控加工 第二次數(shù)控加工3.1 零件第一次的CAM編程在利用Mastercam軟件加工前，需對零件的模型進行處理，對不需要加工的特征可通過“特征隱藏”功能將無需加工的特征進行隱藏，避免產(chǎn)生歧義。同時將輪廓線層、實體層（或曲面層）打開，其余層特別是輔助線、中心線層關閉。單擊此處可打開/關閉圖層圖層的設置1. 數(shù)控加工前半成品的設置數(shù)控加工前半成品為階梯軸狀。首先繪制出毛坯，將圖層設置為第二層，構(gòu)圖深度設為0。利用“圓心+點”繪制圓心在原點，半徑為67的圓弧。切換圖層至第四層，并命名為毛胚層。 點擊擠出實體命令按鈕，將剛剛的圓向上拉伸7.5。將圖層設置為第二層，構(gòu)圖深度設為11。利用“圓心+點”繪制圓心在原點，半徑為15的圓弧。切換圖層至第四層，點擊擠出實體命令按鈕，將剛剛的圓向下拉伸3.5。突顯所有圖層，點擊平移命令，點擊全部，選擇所有圖素，回車，點選移動，在Z中輸入-10，確定，清除顏色。 將圖層1、2、3關閉，按照步驟1-7設置毛坯。187勾去該選項654322. 銑凸臺面在進行平面銑削時，為保證平面的加工質(zhì)量，盡量采用“一刀式”加工，避免產(chǎn)生接刀痕（見圖），刀具直徑一般超過工件寬度的2030%。由于工件經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理的45#鋼，刀具材料宜選擇硬質(zhì)合金。具體操作步驟為：選【刀具路徑】/【面銑】，彈出“輸入新NC名稱”對話框，選擇“確認”。彈出“串聯(lián)選項”對話框，鼠標點選凸臺輪廓線，選擇“確認”，彈出“平面加工”對話框。在對話框空白處單擊鼠標右鍵，在彈出的下拉菜單中選擇“創(chuàng)建新刀具”。接刀痕非一刀式產(chǎn)生的接刀痕（1）關閉毛坯圖層，突顯2、3圖層。（2）點擊刀具路徑下的面銑，（3）輸入NC名稱，并確認，（4）點選凸臺輪廓線，（5）確認，（6）在彈出的平面加工對話框中的空白處單擊右鍵，選擇創(chuàng)建新道具，（7）點選面銑刀，（8）根據(jù)刀具手冊修改參數(shù)，（9）點擊確認，（10）設置切削參數(shù)，（11）點“平面銑削加工參數(shù)”對話框，（12）選擇切削方式為一刀式，（13）將工件表面坐標設為絕對坐標值1，（14）進刀引線長度設為60%，（15）確認，（16）確認。13默認選項，可以更改2，可以更改 6在空白處單擊右鍵4點選凸臺輪廓線5確認 8參數(shù)修改根據(jù)刀具手冊9點確認7點選“面銑刀” 1610切削參數(shù)設置11點“平面銑削加工參數(shù)”15141312選“一刀式”3. 加工模擬驗證21 4. 銑凸外形由于零件半成品凸臺被加工成圓柱形，數(shù)控加工要將其加工成矩形。刀具選用硬質(zhì)合金立式銑刀。具體步驟如下：32點選凸臺的輪廓線1 465781091211 5. 鉆凸臺中心的孔由于凸臺中心的孔精度高，擬采用鉆、鉸孔工藝，刀具選用9.8的麻花鉆。具體步驟如下： 6. 鉸凸臺中心的孔刀具選用10的硬質(zhì)合金鉸刀，由于刀路一樣，只要改變一下刀具及切削參數(shù)，所以只要將鉆孔的刀路復制修改即可。具體步驟如下： 7. 銑六角形凹槽刀具選用10的硬質(zhì)合金鉸刀，由于刀路一樣，只要改變一下刀具及切削參數(shù)，所以只要將鉆孔的刀路復制修改即可。具體步驟如下： 8. 鉆4個中心孔為防止4個階梯孔鉆偏，一般先鉆中心孔，再鉆5通孔，最后銑9沉孔。具體步驟如下：9. 鉆4個階梯孔鉆5通孔，和最后的銑9沉孔步驟與鉆中心孔一樣，也只要復制中心孔的刀路，只要改變刀具、切削參數(shù)及增加通孔時的“刀尖補正”選項。結(jié)果如下： 10. 全過程模擬加工11. 生成NC程序 3.2 零件第二次的CAM編程1.粗銑外形由于零件外形余量較多，為保證零件質(zhì)量，分兩次加工，第一次粗銑，留0.1余量，刀具盡量大，以便提高效率，第二次精銑，選小刀具，保證外形質(zhì)量，刀具選用硬質(zhì)合金立式銑刀。具體步驟如下： 2.精銑外形第二次精銑與粗銑步驟一樣，只要復制前面的刀路，然后改變刀具的尺寸及切削參數(shù)即可。全部加工結(jié)果模擬如下：任務4. 零件的加工模擬、優(yōu)化、NC程序、加工報