mastercamx3學(xué)習(xí)-槽輪的工藝設(shè)計(jì)與制造

1、學(xué)習(xí)情境一 槽輪的工藝設(shè)計(jì)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(shí)點(diǎn)】 數(shù)控加工工藝的制訂 CAD/CAM的初始設(shè)置 線型、圖層的設(shè)置 工作深度Z的設(shè)置 直線、圓弧線、多邊形的繪制及修剪 旋轉(zhuǎn)、鏡像 實(shí)體的擠出、切割 毛坯、刀具庫(kù)、材料庫(kù)的設(shè)定 刀具的選擇 刀路、切削參數(shù)的設(shè)定 加工模擬、優(yōu)化 NC程序、加工報(bào)表的生成【技能點(diǎn)】 產(chǎn)品的加工工藝分析與確定 輪廓線的繪制 CAD實(shí)體建模 CAM編程 加工模擬、優(yōu)化 生成NC程序、加工報(bào)表二、工作任務(wù)分析從槽輪的圖樣分析看，加工難點(diǎn)主要在槽輪的輪廓加工、凸臺(tái)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

2、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(guò)修剪、旋轉(zhuǎn)、復(fù)制等功能進(jìn)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(jī)床進(jìn)行產(chǎn)品的半成品加工，利用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行精加工。所以本項(xiàng)目主要由以下任務(wù)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(bào)表的生成 數(shù)據(jù)傳輸 數(shù)控加工 產(chǎn)品檢驗(yàn)、入庫(kù)任務(wù)1. 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

3、，毛坯宜用150 mm的鍛件通過(guò)車削加工而來(lái)，所以零件的加工工藝可按以下路徑進(jìn)行：毛坯（鍛件150）粗車調(diào)質(zhì)半精車數(shù)控加工檢驗(yàn)入庫(kù)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(jī)床加工階段，要考慮毛坯的長(zhǎng)度，由于槽輪較薄，考慮加工方便，一般考慮采用幾個(gè)零件的長(zhǎng)度總和再加上切割、裝夾等方面消耗的長(zhǎng)度作為毛坯的總長(zhǎng)，原則上不能使其變?yōu)榧?xì)長(zhǎng)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(jìn)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(dòng)四爪卡盤，加工時(shí)，先銑平面，再加工輪廓，最后加工孔；第二次數(shù)控加工一般

4、考慮制作一個(gè)專用夾具，以上工序的中間孔及六角形凹槽作為定位基準(zhǔn)，加工槽輪的輪廓。在具體加工過(guò)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(jìn)行第二道工序的加工。每次加工完畢別忘去除毛刺、檢驗(yàn)。具體數(shù)控加工工步主要分為：銑凸臺(tái)平面、銑凸臺(tái)輪廓、鉆中心孔、鉆孔4X5、擴(kuò)孔4X9，鉆、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(wù)2. 零件的CAD建模在零件建模過(guò)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(guò)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(cuò)誤。比較正確的做法是：先進(jìn)行大的特征的構(gòu)建，繪制一

5、個(gè)特征的輪廓線，建立一個(gè)實(shí)體模型，一個(gè)一個(gè)特征疊加上去，再進(jìn)行細(xì)節(jié)特征的修改，特征疊加與修改的過(guò)程盡可能與加工工藝一致。在實(shí)際工作中，對(duì)無(wú)關(guān)緊要、不需進(jìn)行數(shù)控加工的特征可以不用建模，這里考慮到學(xué)習(xí)，所以對(duì)所有特征均進(jìn)行建模。具體建模過(guò)程如下：2.1 槽輪輪廓線的繪制與編輯方法1：雙擊桌面上的圖標(biāo)方法2：從桌面的“開始/程序/Mastercam X3”打開Mastercam 默認(rèn)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(shè)置：按鍵盤上的“F9”鍵，打開系統(tǒng)的坐標(biāo)原點(diǎn)，（1）鼠標(biāo)左鍵在線型處點(diǎn)擊，選擇“中心線”，線寬默認(rèn)“細(xì)線”；（2）鼠標(biāo)左鍵在“2D/3D”處點(diǎn)擊，設(shè)為

6、“2D”，（3）鼠標(biāo)左鍵在“系統(tǒng)顏色”處點(diǎn)擊，（4）點(diǎn)“紅色12”，（5）點(diǎn)“確定”，完成設(shè)置。1234512345n 輪廓中心線的繪制：（1）點(diǎn)“直線”；（2）點(diǎn)“垂直線”；（3）畫垂直線；（4）輸入坐標(biāo)值“0”，回車確認(rèn)；（5）點(diǎn)“應(yīng)用”，（6）點(diǎn)“水平線”；（7）繪制水平線；（8）輸入坐標(biāo)值“0”，回車確認(rèn)；（9）點(diǎn)“應(yīng)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(diǎn)“水平線”；（2）點(diǎn)選十字中心線交點(diǎn)；（3）輸入直線長(zhǎng)度90；（4）輸入角度值“30”；（5）點(diǎn)“確認(rèn)”，結(jié)束直線型中心線的繪制。12435n 圓弧中心線的繪制：（1）點(diǎn)“圓心

7、+點(diǎn)”；（2）點(diǎn)選十字中心線交點(diǎn)；（3）輸入直徑值“70”，回車確認(rèn)；（4）點(diǎn)“應(yīng)用”；（5）點(diǎn)選十字中心線交點(diǎn)；（6）輸入半徑值“80”，回車確認(rèn)；（7）點(diǎn)“確認(rèn)”，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(shè)置：（1）鼠標(biāo)左鍵在線型處點(diǎn)擊，選擇“連續(xù)線”；（2）線寬默認(rèn)“粗線”；（3）設(shè)置輪廓線的層別“2”；（4）鼠標(biāo)左鍵在“系統(tǒng)顏色”處點(diǎn)擊；（5）點(diǎn)“綠色10”，（6）點(diǎn)“確定”，完成設(shè)置。123456n 部分輪廓線的繪制：由于輪廓線是6個(gè)對(duì)稱輪廓線構(gòu)成，所以只要繪制1/12通過(guò)鏡射、旋轉(zhuǎn)復(fù)制即可。（1）利用“圓心+點(diǎn)”、“直線”功能完成所需圓弧、直線的

8、繪制。這里需要注意的是繪制R8圓弧的水平切線時(shí)選擇的起點(diǎn)為“四等分點(diǎn)”進(jìn)行捕捉。（2）輪廓線的修剪：選【修剪】/【三個(gè)物體修剪】，按圖示3、4、5步驟點(diǎn)選圓弧、直線，注意點(diǎn)選的順序及位置。然后按圖示6、7、8步驟點(diǎn)選圓弧、直線進(jìn)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(diǎn)選13、14，將中心線延長(zhǎng)，全部修剪完畢。1235467891210111314 三個(gè)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(diǎn)選輪廓線3，彈出“鏡像”功能對(duì)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。57

9、14326 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(fù)制功能將其余輪廓線補(bǔ)全。按步驟17進(jìn)行，步驟2選擇“串聯(lián)”，步驟5輸入數(shù)值“5”（需要復(fù)制5個(gè)特征），步驟6輸入數(shù)值“60”，最后“確認(rèn)”，結(jié)束后別忘記使用“清除顏色”功能進(jìn)行顏色的清除。1654327 旋轉(zhuǎn)復(fù)制后的結(jié)果2.2 槽輪實(shí)體的建立1圖層的設(shè)置將實(shí)體圖層設(shè)為第3層。將圖層1（中心線層關(guān)閉）：點(diǎn)選“層別”，彈出對(duì)話框，點(diǎn)選第1層即可關(guān)閉。212實(shí)體建模：利用【擠出實(shí)體】功能，按步驟16進(jìn)行，步驟5輸入數(shù)值“”，完成實(shí)體建模。2431可通過(guò)點(diǎn)擊改變實(shí)體擠出的方向65 2.3 槽輪凸臺(tái)的建立1. 繪制凸臺(tái)輪廓線

10、 n 圖層的設(shè)置：將圖層改為輪廓線層2。n 工作深度Z設(shè)置：步驟1處點(diǎn)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(tái)輪廓線繪制完2. 槽輪凸臺(tái)建模用【擠出實(shí)體】功能建立凸臺(tái)實(shí)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(tái)上10孔的生成n 孔輪廓線的繪制：利用“圓心+點(diǎn)”繪制10mm圓，步驟同上。n 孔的生成：利用“擠出實(shí)體”功能，選擇“切割實(shí)體”、 “全部

11、貫穿”，方向向下，即可。123方向向下2. 凸臺(tái)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(jìn)行，步驟2輸入“6”，步驟3輸入半徑值“”，步驟4輸入六邊形圓角半徑值“2”，步驟5設(shè)置六邊形的放置位置。325461 n 六角形的凹槽生成：利用“擠出實(shí)體”功能，選擇“切割實(shí)體”、 “擠出距離”輸入“5”，即可。3. 槽輪上4個(gè)階梯孔的生成n 一組孔輪廓線的繪制：先將工作深度設(shè)置為7.5，然后利用“直線”功能，從坐標(biāo)原點(diǎn)，繪制極坐標(biāo)線，長(zhǎng)度21.5，角度45o，步驟14，最后利用“圓心+點(diǎn)”功能繪制5、9mm的兩個(gè)圓，圓心點(diǎn)捕捉極坐標(biāo)線的端點(diǎn)，步驟同上,完成后點(diǎn)選

12、極坐標(biāo)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(fù)制”功能進(jìn)行復(fù)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(shí)體”功能，可同時(shí)串聯(lián)選擇4個(gè)圓，選擇“切割實(shí)體”即可。可點(diǎn)擊改變其中孔生成方向 任務(wù)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(shè)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(xiàng)目的數(shù)控加工分兩次進(jìn)行，第一次加工中間的孔，夾緊方式可采用三爪卡盤，加工時(shí)，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(zhǔn)，加工槽輪的輪廓。具體數(shù)控加工工步主

13、要分為：銑凸臺(tái)平面、銑凸臺(tái)輪廓、鉆中心孔、鉆孔4X5、擴(kuò)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(duì)零件的模型進(jìn)行處理，對(duì)不需要加工的特征可通過(guò)“特征隱藏”功能將無(wú)需加工的特征進(jìn)行隱藏，避免產(chǎn)生歧義。同時(shí)將輪廓線層、實(shí)體層（或曲面層）打開，其余層特別是輔助線、中心線層關(guān)閉。單擊此處可打開/關(guān)閉圖層圖層的設(shè)置1. 數(shù)控加工前半成品的設(shè)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(shè)置為第二層，構(gòu)圖深度設(shè)為0。利用“圓心+點(diǎn)”繪制圓心在原點(diǎn)

14、，半徑為67的圓弧。切換圖層至第四層，并命名為毛胚層。 點(diǎn)擊擠出實(shí)體命令按鈕，將剛剛的圓向上拉伸7.5。將圖層設(shè)置為第二層，構(gòu)圖深度設(shè)為11。利用“圓心+點(diǎn)”繪制圓心在原點(diǎn)，半徑為15的圓弧。切換圖層至第四層，點(diǎn)擊擠出實(shí)體命令按鈕，將剛剛的圓向下拉伸3.5。突顯所有圖層，點(diǎn)擊平移命令，點(diǎn)擊全部，選擇所有圖素，回車，點(diǎn)選移動(dòng)，在Z中輸入-10，確定，清除顏色。 將圖層1、2、3關(guān)閉，按照步驟1-7設(shè)置毛坯。187勾去該選項(xiàng)654322. 銑凸臺(tái)面在進(jìn)行平面銑削時(shí)，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(guò)工件寬度的2030%。由于工件經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理的45

15、#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(duì)話框，選擇“確認(rèn)”。彈出“串聯(lián)選項(xiàng)”對(duì)話框，鼠標(biāo)點(diǎn)選凸臺(tái)輪廓線，選擇“確認(rèn)”，彈出“平面加工”對(duì)話框。在對(duì)話框空白處單擊鼠標(biāo)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(guān)閉毛坯圖層，突顯2、3圖層。（2）點(diǎn)擊刀具路徑下的面銑，（3）輸入NC名稱，并確認(rèn)，（4）點(diǎn)選凸臺(tái)輪廓線，（5）確認(rèn)，（6）在彈出的平面加工對(duì)話框中的空白處單擊右鍵，選擇創(chuàng)建新道具，（7）點(diǎn)選面銑刀，（8）根據(jù)刀具手冊(cè)修改參數(shù)，（9）點(diǎn)擊確認(rèn)，（10）設(shè)置切削參數(shù)，（11）點(diǎn)“平面銑削加工參數(shù)”對(duì)話框

16、，（12）選擇切削方式為一刀式，（13）將工件表面坐標(biāo)設(shè)為絕對(duì)坐標(biāo)值1，（14）進(jìn)刀引線長(zhǎng)度設(shè)為60%，（15）確認(rèn)，（16）確認(rèn)。13默認(rèn)選項(xiàng)，可以更改2，可以更改 6在空白處單擊右鍵4點(diǎn)選凸臺(tái)輪廓線5確認(rèn) 8參數(shù)修改根據(jù)刀具手冊(cè)9點(diǎn)確認(rèn)7點(diǎn)選“面銑刀” 1610切削參數(shù)設(shè)置11點(diǎn)“平面銑削加工參數(shù)”15141312選“一刀式”3. 加工模擬驗(yàn)證21 4. 銑凸外形由于零件半成品凸臺(tái)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(diǎn)選凸臺(tái)的輪廓線1 465781091211 5. 鉆凸臺(tái)中心的孔由于凸臺(tái)中心的孔精度高，擬采用鉆、鉸孔工藝，刀具選用9.8的

17、麻花鉆。具體步驟如下： 6. 鉸凸臺(tái)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(fù)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(fù)制修改即可。具體步驟如下： 8. 鉆4個(gè)中心孔為防止4個(gè)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(gè)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(fù)制中心孔的刀路，只要改變刀具、切削參數(shù)及增加通孔時(shí)的“刀尖補(bǔ)正”選項(xiàng)。結(jié)果如下： 10. 全過(guò)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： 第二次精銑與粗銑步驟一樣，只要復(fù)制前面的刀路，然后改變刀具的尺寸及切削參數(shù)即可。