烟灰缸塑料凸模的几何造型及数控加工毕业设计.doc

毕业设计(论文)题目：烟灰缸塑料凸模的几何造型及数控加工 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 毕业设计(论文)鉴定表院 系 机电工程学院 专 业 机械制造与自动化 年 级 09级 姓 名 樊祖德 题 目 烟灰缸塑料凸模的几何造型及数控加工 指导教师 张权 评 语 过程得分： (占总成绩20%)是否同意参加毕业答辩 指导教师 (签字)答辩教师评 语 答辩得分： (占总成绩80%) 毕业论文总成绩 等级： 答辩组成员签字 年 月 日毕业设计(论文)任务书班 级 09级机械班 学生姓名 樊祖德 学 号 200903050110 发题日期： 2011 年 10 月 11 日 完成日期： 2012 年 03 月 25 日题 目 烟灰缸塑料凸模的几何造型及数控加工 1、本论文的目的、意义 让我们在以往在对Mastercam学习的基础上熟悉烟灰缸造型的设计流程；它既是一次检阅，也是一次锻炼。提高我们对Mastercam的设计能力。2、 学生应完成的任务 完成对Mastercam的各个功能的熟悉以及整理，并且运用 Mastercam对烟灰缸的工艺进行分析以及编程加工。 3、论文各部分内容及时间分配：(共 20 周)第一部分 选题 (1周)第二部分 查找资料 (5周) 第三部分 组织资料并完成初稿 (8周)第四部分 修改论文 (1周) 第五部分 打印纸质版本并上交 (4周)评阅及答辩 (1周)备 注 指导教师：张权 年 月 日审 批 人： 年 月 日摘 要数控技术是当今世界制造业中的先进技术之一，它涉及到计算机辅助设计和制造技术，计算机模拟及仿真加工技术，机床仿真及后置处理，机械加工工艺，装夹定位技术与夹具设计与制造技术，金属切削理论，以及毛坯制造技术等多方面的关键技术。数控技术的发展具有良好的社会和经济效益，对国家整个制造业的技术进步，进步制造业的市场竞争力有着重要的意义。数控技术是用数字或数字信号构成的程序对设备的工作过程实现自动控制的一门技术，简称数控(Numerical Control即NC)。数控技术综合运用了微电子、计算机、自动控制、精密检测、机械设计和机械制造等技术的最新成果，通过程序来实现设备运动过程和先后顺序的自动控制，位移和相对坐标的自动控制，速度、转速及各种辅助功能的自动控制。Mastercam 是由美国CNC Software NC公司开发推出的基于PC平台上集设计和制造于一体的CAD/CAM软件，是最经济有效率的全方位的软件系统，也是我国目前机加行业中使用最普遍的软件之一。利用Mastercam软件的绘图功能绘制生成的二维或三维零件模型，或利用该软件提供的数据接口将在其它绘图软件中做好的零件模型数据读入，然后综合运用所学过的相关知识，选择合适的加工方法，选取要加工的对象以及刀具、切削用量、进退刀路线等参数后，该软件便自动计算加工余量，并动态显示出各不同加工表面的刀具路径，随后设定工件毛坯及机床坐标系等相关参数后进行加工仿真模拟，经仔细检验各切削参数及刀具路径合理后，最终通过程序的后处理生成数控加工指令代码，再通过计算机与机床的通讯接口将数控指令加工代码输入到数控机床既可完成零件的加工。关键词：CAD/CAM；数控加工；Mastercam；刀具路径；切削用量；目 录第一章Mastercam软件的简介1 1.1Mastercam简介1 1.2Mastercam技术发展状况1 1.3详细介绍Mastercam软件功能及运用1 1.4 介绍Mastercam软件在数控加工自动编程中的使用2第二章烟灰缸实体建模4 2.1 绘制烟灰缸线架4 2.2建立烟灰缸实体6第三章烟灰缸凸模实体加工10 3.1 烟灰缸的粗加工11 3.2 烟灰缸的精加工14结 论23致 谢24参考文献25第一章Mastercam软件的简介1.1Mastercam简介 随着现代机械工业的发展，CAD/CAM（计算机辅助设计及制造）已显现粗巨大的潜力，并广泛应用于产品设计和机械制造中，使用CAD/CAM系统产生的NC代码可以代替传统的手工编程，运用CAD/CAM进行零件的设计和加工制造，可使企业提高设计质量缩短生产周期，降低产品成本，从而产生良好的经济效益。Mastercam软件是由美国CNC Software NC公司开发推出的基于PC平台设计和制造于一体的CAD/CAM应用软件，由于它对硬件要求不高，并且操作灵活，有良好的价格性能比，因而深受广大企业用户和工程技术人员的欢迎，广泛应用于机械加工、模具制造、汽车工业和航天工业等领域，它具有二维几何图形设计、三维曲面设计、刀具路径模拟、加工实体模拟等功能，并提供友好的人机交互，从而实现了从产品的设计到加工制造的CAD/CAM一体化。是目前世界上应用最广泛的CAD/CAM软件之一。1.2Mastercam技术发展状况 CAD/CAM（计算机辅助设计及制造）技术产生于19世纪50年代后期发达国家的航空和军事工业中，随着计算机软硬件技术和计算机图形学技术的发展而迅速成长起来。1989年美国国家工程学院将CAD/CAM技术评为当代十项最杰出的工程技术成就之一。2008年，CIMdata公司对CAM软件行业的分析排名表明：Mastercam销量再次排名世界第一，是CADCAM软件行业持续11年销量第一软件巨头。Mastercam后续发行的版本对三轴和多轴功能做了大幅度的提升，包括三轴曲面加工和多轴刀具路径。 2010年11月，推出Mastercam X5版本。1.3详细介绍Mastercam软件功能及运用系统CADCAM功能模块：1任务管理 2文件管理及数据交换 3提高加工过程中走刀速度的方法 4曲面初加工功能 5曲面精加工功能 6强大的零件造型功能 7刀具路径的相关性 8曲面休整加工9多轴加工 10文件管理及数据交换加工参数管理及优化工具 Mastercam板块介绍：1.绘图区域 2主菜单区 3子菜单区 4系统提示区5快捷命令图标区 6Mastercam特定功能键介绍Mastercam二维图形构建功能：1点命令2.直线命令3.圆弧命令4.倒圆角、倒角命令5.曲线命令6.矩形命令7.多边形命令8. 椭圆命令Mastercam的共同参数： 1.刀具参数2. 工作设定3.刀具补偿方式4.坐标设置外形铣削参数1.4 介绍Mastercam软件在数控加工自动编程中的使用 零件加工工艺分析：在运用Mastercam软件对零件进行数控加工自动编程前，首先要对零件进行加工工艺分析，确定合理的加工顺序，在保证零件的表面粗糙度和加工精度的同时，要尽量减少换刀的次数，提高加工效率，并充分考虑零件的形状、尺寸和加工精度，以及零件刚度和变形等因素，要做到基准先行；先粗加工后精加工；先加工表面后加工孔；先主后次。 零件的几何建模： 运用Mastercam软件的绘图功能对零件进行二维或三维图形进行构建前，首先要对零件进行几何分析，确定绘图顺序、轴向等问题。在保证零件的几何图形正确的情况下，要尽量保证多快好省并不重复使用命令，这样可以更多的节约时间，以提高工作效率。 零件加工刀具路径确定：零件建模以后，根据加工工艺的安排，选用相应工序所使用的刀具，根据零件的要求选择加工毛胚件，同时选择工件坐标原点，建立工件坐标系，确定工件坐标系与机床坐标系的相对尺寸，并进行各种参数的设定，从而得到零件加工的刀具路径。Mastercam系统可以生成相应的刀具路径工艺数据文件,包含了所有设置好的刀具运动轨迹和各种加工信息。 零件的模拟数控加工：设置好刀具加工路径后，利用Mastercam系统提供的零件加工模拟功能，能够观察切削加工的过程，可以用来检测工艺参数的设置是否合理，零件在加工的过程中是否存在着干涉现象，设备的运行动作是否正确，实际零件是否符合设计要求。同时在数控模拟加工过程中，系统还会给出相关加工过程的加工时间报告。这样就有意欲在实际生产中省略掉刀具试切的过程，从而降低材料的消耗，提高加工生产效率。生成数控指令代码及程序的传输：通过计算机模拟数控加工，确认符合实际加工要求时，就可以利用Mastercam的后置处理程序生成程序代码，Mastercam系统本身为用户提供了百余种后置处理PST程序。对于不同的数控设备，其数控系统可能不尽相同，所以我们需要选择的后置处理程序也就不相同。对于具体的数控设备，应该选用相应的后置处理程序，后置处理生成的NC数控代码需要经过相应的修改，才能够符合数控设备的使用要求，这时才能输入到数控设备上去，进行相应的数控加工使用。 常用代码及其含义：G00-快速点定位 G01-直线插补 G02-顺时针圆弧插补 03-逆时针圆弧插补 G04-暂停 G20-英制输入 G21-米制输入 G27-返回参考点 G32-螺纹切削G40-刀具半径补偿取消 G41-刀具半径左补偿 G42-刀具半径右补偿G43-刀具长度正补偿 G44-刀具长度负补偿 G49-刀具长度补偿取消G65-宏程序调用 G70-粗加工循环 G71-粗车外圆循环G72-粗车端面循环 G73-多重循环 G92-螺纹切削循环M00-程序停止 M01-计划结束 M02-程序停止M03-主轴正转 M04-主轴反转 M05-主轴停止M08-切削液开 M09-切削液关 M98-调用子程序 第二章烟灰缸实体建模实体图2.1 绘制烟灰缸线架1.设置构图面为俯视构图面。 2.新建图形，按F9键显示坐标系，在图层1中原点处绘制直径110的圆和内接三角形。3.切换到图层2 ，使用 “两点画弧”命令绘制三段 半径90的圆弧。 4.切换到图层3 ，关闭图层1 ，等角视图显示，使用实体挤出命令z轴方向向下建立烟灰缸基本体。（ 拔模角朝外20度，挤出距离26 ）5.切换到图层4 ，在原点处绘制 直径70的圆。2.2建立烟灰缸实体 1.使体挤出用实命令z轴方向向下切割烟灰缸基本体。（拔模角朝内30度，挤出距离20） 2.切换到图层5 ，设置构图面为前视角，在原点处绘制 直径12的圆。使用实体挤出命令向y轴正方向建立实体。（ 拔模角0度，挤出距离60 ） 3.设置构图面为俯视角 4.使用转换菜单中“旋转”命令，复制出2个圆柱。5.使用实体菜单中“布尔运算-切割”命令，在烟灰缸基本体中对3个圆柱进行切割。所得的图为 6.关闭图层5显示，使用实体菜单中“倒圆角”命令，完成下图箭头所示位置处倒圆角。所获得的图为 7.倒圆角后，选中整个图形，将鼠标指针移动到单击右键，将线框转移到图层8.将图层6设为工作层后，如图所示。第三章烟灰缸凸模实体加工 1.设置坐标系：打开烟灰缸实体模型文件，切换到图层6， 使用边界盒命令产生实体边界，使用直线命令连接边界盒上端对角点，切换到俯视图显示，按F9键显示系统坐标系，可见当前边界盒中心与系统原点没有重合。为方便用方形工件加工时使用分中对刀，使用转换菜单中“平移”命令，窗选所有图素，使用两点平移方式，指定对角线中点移动到系统原点，将边界盒中心移动到系统原点。2.切换到图层7，关闭图层6，以原点为中心，在 -26高度处绘制130x130的矩形。使用实体菜单“挤出”命令向Z轴负方向创建出一个10毫米厚度的方形料基础台：3.切换到图层8，使用转换菜单中“串联补正”命令，对基础台的外边缘线向外补正10毫米，以此用于后续加工中设定为边界线。3.1 烟灰缸的粗加工 1.对工件进行开粗去除大部分余量。选择机床类型-铣床-默认，进入铣削编程。选择刀具路径-曲面粗加工-挖槽加工，窗选实体所有曲面进行加工，定义好加工边界线，确定后进入“曲面粗加工挖槽”参数设置界面，如下图所示设置好各页面相关参数选择刀库中直径20的圆鼻刀，并设置切削参数精加工预留量0.52.设置螺旋式下刀、切削深度3.选双向切削方式，确定、4.完成后的刀具路径图为：5.对系统产生的刀具路径进行实体验证，加工效果如下所示。3.2 烟灰缸的精加工 1.对基础台顶部平面进行加工。再次选择刀具路径-曲面粗加工-挖槽加工，窗选所有曲面，定义好加工边界线，确定后进入“曲面粗加工挖槽”参数设置界面 选择平底刀2.将预留量设置为03.切削深度设置为基础台顶面位置4.选等距环切，确定5.使用“绘图-绘制曲面-由实体产生”命令，选择图示曲面位置，产生一独立的曲面6.使用刀具路径-曲面粗加工平行铣削加工，选择该独立曲面，确定后进入“曲面粗加工平行铣削”参数设置界面。7.设置斜向进刀，预留量0.18.设置Z轴进刀0.3， 行距0.3 ，加工角度为90度，确定所得的刀具路径图为：9.使用刀具路径-路径转换命令，设置旋转刀具路径。点选旋转基准点箭头项，退回图形窗口，选择圆形型腔的圆心为旋转基准点）系统产生出旋转复制的刀具路径复制路径后效果图10.对工件进行精加工。选择刀具路径-曲面精加工-平行铣削，窗选所有曲面，定义好加工边界线，确定后进入“曲面精加工平行铣削”参数设置界面 选择直径为6的球刀设置斜向进刀，预留量为0行距0.3 ，加工角度为45度，确定完成后的路径图为11.底部清根加工。选择刀具路径-曲面精加工-等高外形，窗选所有曲面，定义好加工边界线，确定后进入“曲面精加工等高外形”参数设置界面选择直径为6的平底刀 设置斜向进刀，预留量为0 Z轴下刀量为0.2切削深度设置为从-22到-26 ，确定 完成的刀具路径设置如图所示，进行实体验证。 最后保存加工图档。结 论随着科学的迅猛发展，新技术的广泛应用，会有很多领域是我们未曾接触过的，只有敢于去尝试才能有所突破，有所创新。就像我们接触到的加工中心、车床，虽然它的危险性很大，但是要求每个同学都要去操作而且要加工出产品，这样就锻炼了大家敢于尝试的勇气。数控加工带给我们的，不全是我们所接触到的那些操作技能，也不仅仅是通过几项工种所要求我们锻炼的几种能力，更多的则需要我们每个人在实习结束后根据自己的情况去感悟，去反思，勤时自勉，有所收获，使这次实习达到了他的真正目的。我们知道，“数控加工”是一门实践性的技术基础课，是高等院校工科学生学习机械制造的基本工艺方法和技术，完成工程基本训练的重要必修课。它不仅可以让我们获得了机械制造的基础知识,了解了机械制造的一般操作,提高了自己的操作技能和动手能力,而且加强了理论联系实际的锻炼,提高了工程实践能力,培养了工程素质 社会需要人才，社会需要的是有能力的人才。我们新世纪的大学只有多参加实践，才能保证在未来的社会竞争中有自己的位置。致 谢 天府依旧！转眼间，我已经天府中的四川科技学院度过了三个年头。三年，一段不短的时间，从进校到快毕业了，三年的光阴让我成长，让我从清涩走向成熟。让我的人生有了不同的轨迹。 在这接近三年的时间中我首先要感谢我的老师们。“授人以鱼，不如授人以渔”，老师们正是以这样的言传身教来教导我们。 老师们的博学，让我知道学海无涯仍需努力；老师们的勤奋，让我明白天道酬勤要坚持始终；老师们的大度，让我能以宽容之心面对生活；老师们的朴实；让我懂得善良的价值。 在这里我还要郑重的感谢张权老师毕业论文的每一个过程都凝结着您的心血，从选题到答辩每一步都离不开张老师对我的细心教导，在您的教导中我学会了很多很多的东西。多么希望时间在长一些，让我在多学一点。但我知道，我的人生角色该转换了，我该走出学校了。在此，我要真诚的说声：“张老师，谢谢您。” 在此感谢机电工程学院的老师们给我如此多的指导，就将使我在面对以后的工作和生活中有了借鉴的资本 一个人的成长绝不是一件孤立的事，没有别人的帮助是绝对不可能办到的。我感谢有这样的空间，让我对所有给予我关心，帮助的人说声“谢谢”！今后，我会继续努力，好好工作！好好学习！好好生活！参考文献1 陈建军主编：2009年2月数控铣床与加工中心【M】机械工业出版社第1版/2 荆长生主编：2009年2月机械制造工艺学【M】西北工业大学出版社第七次印刷3 钟日铭主编：2009年8月MadtercamX3三维造型与数控加工【M】清华大学出版社 第一次印刷4 王先逵主编：1999年计算机辅助制造【M】清华大学出版社5 张超英、罗学科：2003年数控加工综合实训【M】化学工业出版社6 刘雄伟：1995年数控机床操作与编程培训教程【M】北京机械工业出版社7 华茂发：2001年数控加工工艺学【M】北京机械工业出版社8 于华：2001数控机床的编程及实例【M】北京机械工业出版社9 严烈；2007年 中文Mastercam X10应用基础教程【M】冶金工业出版社10 刘铁铸、阎伍平：Mastercam X4多轴数控加工基础与典型范例【M】电子工业出 版社 11 胡素云：CAD/CAM设计与加工实例精解丛书【M】机械工业出版社12钟华玉 、李财旺 ：Mastercam X三维绘图与加工自学手册【M】人民邮电出版社