重庆大学数控加工

材料科学与工程学院

1 Ⅰ、数控综合实习目的及要求:

1 、熟悉三维建模（MDT）；

2、了解CAD/CAM及数控加工的基本原理及方法；

3、了解快速原型制造的基本原理及方法；

4、熟悉网络化设计与制造的基本思想和方法；

5、掌握零件从CAD、CAM到数控加工的完整过程或零件从CAD建模到快速原型造出原型零件的全过程。

Ⅱ、实习步骤：

1、 实习前的综合培训以及实习动员；

2、 零件的三维CAD建模，主要学习MDT6.0进行零件三维建模，并最终完成一个三维零件的绘制。

3、 CAM软件的应用，主要是运用Mastercram9.0对已经绘制的零件进行仿真分析；

4、 快速原型制造数据准备及控制软件的应用，本阶段主要学习使用Rpprogram进行零件的设计分层以及采用CPS250B紫外光快速成型机加工零件的过程；

5、 数控加工的实际操作，本阶段主要使用TV5立式数控加工中心来完成一个零件粗加工以及精加工。

Ⅲ、实习内容

一、零件的三维实体造型，本次建模根据学号抽取到八号零件（球头轴） 材料科学与工程学院

- 2 - 1、零件分析：该球头轴零件的组成是由圆柱和球头组成，此外还有一个键槽。

2、建模顺序：第一步采用“旋转”特征，建立一个球；

第二步采用“拉伸”特征，由大到小建立三个圆柱；

第三步采用“拉伸”特征，形成圆头的两个平面；

第四步采用“拉伸”特征，形成键槽；

3、具体步骤如下：

① 建立工作平面，如图（1-1）：

（图1-1） 图（1-2）

② 创建平面草图。

③ 创建旋转特征如图（1-2），得到球体如图（1-3）

图（1-3） 材料科学与工程学院

- 3 - ④ 创建球头上的圆柱如图（1-4），得到如图（1-5）示图形。

图（1-4） 图（1-5）

⑤ 创建过渡斜圆柱如图（1-6），得到实体如图（1-7）

⑥ 创建第三圆柱特征如图（1-8），得到实体如图（1-9）

图（1-8） 图（1-9）

⑦ 创建新的坐标平面如图（1-10） 材料科学与工程学院

- 4 - 图（1-10）

⑧ 创建一个拉伸特征，利用切削如图（1-11），等到实体图形如图（1-12）

图（1-11） 图（1-12）

⑨ 重复⑧，在相反方向再次创建拉伸特征，得到实体图形如图（1-13）图（1-13） 材料科学与工程学院

- 5 - ⑩ 创建拉伸特征，形成键槽如图（1-14）图（1-14）

⑪ 对边、交接处进行圆角处理如图（1-15）图（1-15）

⑫ 隐藏工作平面得到最后的球头轴零件三维图形如图（1-16）。

图（1-16） 材料科学与工程学院

- 6 - 二、零件CAM及数控加工过程

1、设计时的注意事项：

① 本次实践CAD采用MDT6.0；

② 毛坯尺寸为120mm×80mm×40mm；

③ 工件顶面的重心远点为（X0,Y0,Z0）;

④ 工件的高度小于30mm；

⑤ 工件尺寸不应超出毛坯尺寸；

⑥ 数控加工时提供Φ10端铣刀和R3球头铣刀；

⑦ 加工孔或槽应该大于10mm；

⑧ 曲率半径大于3mm；

2、操作内容：

① CAD模型文件输出：在MDT环境下“文件”→ “输出”→”IGES”

→定义文件名保存，如图（2-1）

图2-1

② 用mill9程序打开IGES文件，如图2-2 材料科学与工程学院

- 7 - 图2-2

③ 根据需要可在mill9环境下移动缩放模型。移动模型直到工件的顶面中心点的坐标为（X0,Y0,Z0）；比例缩放让工件尽可能满足加工要求。如图2-3、图2-4。

图2-3 图2-4

④ 工艺规划。本次试验安排有粗加工和精加工。

⑤ 设定毛坯，画粗加工边界。如图2-5

图2-5 材料科学与工程学院

- 8 - ⑥ 设定粗加工刀轨。

图2-6 刀具参数设定 图2-7刀具运动参数设定

图2-8粗加工形式和切削用量设定

图2-9 材料科学与工程学院

- 9 - 图2-10

图2-11粗加工刀具路径

⑦ 精加工参数设定。

图2-12 材料科学与工程学院

- 10 - 图2-13 精加工参数设定

图2-14 精加工刀具路径

图2-15毛坯尺寸、材料以及工件坐标设定 材料科学与工程学院

- 11 - ⑧ 加工仿真过程

图2-16加工过程仿真

图2-17仿真结果

⑨ 生成NC程序如图2-17。

图2-17

材料科学与工程学院

- 12 - 部分NC代码：

O0001

(PROGRAM NAME - DRAWING1)

(DATE=DD-MM-YY - 27-06-10 TIME=HH:MM - 22:09)

N100G21

N102G0G17G40G49G80G90

(TOOL - 1 DIA. OFF. - 1 LEN. - 1 DIA. - 10.)

N104T1M6

N106G0G90G53X-65.Y-45.A0.S3819M3

N108G43H1Z100.

N110Z22.

………

N9556X11.021Z.754

N9558Z.847

N9560X11.001Z1.

N9562G0Z5.

N9564Z100.

N9566M5

N9568G91G28Z0.

N9570G28X0.Y0.A0.

N9572M30

% 材料科学与工程学院

- 13 - 三、快速原型制造

1、基本原理：

快速原型制造是综合利用CAD技术、数控技术、激光加工技术和材料技术实现从零件设计到三维实体原型制造一体化的系统技术。它采用软件离散——材料堆积的原理实现零件的成形。

快速原型制造的具体过程如下：首先利用高性能CAD软件设计出零件的三维曲面或实体模型；再根据工艺要求，按照一定的厚度在Z方向对生成的CAD模型进行切面分层，生成各个截面的二维平面信息；然后对层面信息进行工艺处理，选择加工参数，系统自动生成刀具移动轨迹和数控加工代码；再对加工过程进行仿真，确认数控代码的正确性；然后利用数控装置精确控制激光束或者其他工具运动，在当前工作层（二维）上采用轮廓扫描，加工出适当的截面形状；在铺上一层新的成形材料，进行下一次的加工，直至整个零件加工完毕。可以看出，快速原型制造技术是个由三维换成二维（软件离散化），再由二维到三维（材料堆积）的工作过程。

2、上机操作（此次试验采用Rpprogram软件）

①载入模型，选择茶壶模型载入。

②原型零件制作的缩放（如图3-1）和定向（如图3-2）。

图3-1 材料科学与工程学院

- 14 - 图3-2

③原型零件模型的校验和修补如图3-3。

图3-3

图3-4

④分层处理

⑪参数设置如图3-5。

图3-5 材料科学与工程学院

- 15 - ⑫模型分层如图3-6。

图3-6

⑬轮廓状态检查如图3-7。

图3-7

⑭轮廓编辑如图3-8。如果在轮廓检查中发现有异常，要跳在异常轮廓所在的层面，进行编辑。将开口轮廓线闭合，否则，不能输出成型加工文件。对于病态轮廓线，一般对其梳理，去除细小线段，即可完成病态的消除。病态轮廓线不影响加工成型文件的输出，将其忽略也可以的。当前层轮廓线是开口或病态轮廓线，如果其相邻层是正常的轮廓线，而且和当前层形状、大小相近，可用相邻层轮廓线代替当前轮廓线。 材料科学与工程学院

- 16 - 图3-8

⑤支撑设计

图3-9人工支撑设计

图3-10人工支撑设计 材料科学与工程学院

- 17 -

图3-11原型零件加支撑

四、实践加工

1、快速原型制造

⑪将处理过的原型零件输出加工成型文件；

⑫利用Rpbuilder对输出文件进行仿真，观察轨迹运行是否正常；

⑬在CPS250B成型机上进行加工，同时观察操作过程和加工原理。

2、数控加工制造

⑪将仿真处理后的文件利用制造网络传输至加工中心；

⑫按Z、X、Y、A轴顺序回机械零点；

⑬安装毛坯，并用“试切法”找到毛坯顶面中心点。

⑭在TV5加工中心加工零件。

五、实践总结

通过本次实习，我主要有以下几方面的感受：

① 基本熟悉了MDT、mastercam以及Rpprogram等CAM\CAD软件；

② 基本掌握了数控加工和快速原型制造的基本原理和方法；

③ 对建模过程有了新的了解，也更清楚了一件产品开发和生产过程； 材料科学与工程学院

- 18 - ④ 认识到二维建模已经不能满足产品的开发和生产，认识到三维建模的重要性，三维实体建模更有利于对其结构进行分析和模拟仿真。

⑤ 经过对MDT的学习，发现其功能的强大，以及对处理三维实体的方便快捷，特别是后续与MASTERCAM的结合。

⑥ 通过观察TV5加工中心对零件的粗精加工过程，对数控加工的概念有了更深的理解，数控加工的精确性，高效率，适合批量生产等很多人工加工不具有的特点。

⑦ 对于快速原型模型的观察，感触更深的是这项技术是新兴技术，急需要提高，这样对于新零件开发（特别是形状复杂）有着很大的优势，同时也减少了模具开发产品的费用高，条件苛刻等要求，但是快速原型模型技术加工时间长，对温度要求等很高，导致这项技术还有很多需要提高的地方。