1、章 節(jié) 內(nèi) 容班 級(jí)學(xué)習(xí)情境一簡(jiǎn)單三維曲面零件的自動(dòng)編程日月項(xiàng)目一 “鼠標(biāo)”凸模的自動(dòng)編程學(xué) 時(shí)工作任務(wù): 根據(jù)下圖要求，完成其造型設(shè)計(jì)，并選擇合適的加工方法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編程。 圖1-1 鼠標(biāo)零件圖圖1-2 “鼠標(biāo)”凸模零件圖學(xué)習(xí)目標(biāo):1、學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單三維圖形的繪制和編輯2、三維加工方法的綜合應(yīng)用3、通過本節(jié)各工作項(xiàng)目的完成，培養(yǎng)學(xué)生具備對(duì)三維簡(jiǎn)單曲面加工工藝、自動(dòng)編程及加工的能力。重點(diǎn)難點(diǎn)1、三維造型的設(shè)計(jì)2、選擇合適的粗、精加工方法教學(xué)手段多媒體教學(xué)、仿真軟件教學(xué)【任務(wù)一】 圖紙分析 “電腦鼠標(biāo)”模型如圖1-1所示尺寸及圖示。為了制造，根據(jù)模具需要構(gòu)建如圖1-2所示的“電腦鼠標(biāo)”凸模模型，主要由“

2、電腦鼠標(biāo)”模型和底座兩個(gè)部分構(gòu)成。其中，鼠標(biāo)模型主要通過草圖拉伸、導(dǎo)動(dòng)曲面、曲面裁剪、倒圓角等操作來完成，而底座部分為135×100×25（mm）的方體，主要通過草圖拉伸增料操作來創(chuàng)建。針對(duì)鼠標(biāo)凸模的分析，主要從形狀構(gòu)造和加工方法兩個(gè)角度進(jìn)行分析。【任務(wù)二】 零件造型思路：曲面的創(chuàng)建命令、曲面的裁剪，曲面的過渡一、粗坯創(chuàng)建（一）鼠標(biāo)凸模底座1選擇“曲線生成欄”工具欄中的“矩形”按鈕 ，在左側(cè)立即菜單中選擇“中心-長-寬”，鍵入“長度=”135， 回車；“寬度=”100 ，回車。然后在提示中心點(diǎn)選取時(shí)直接輸入鍵入“-（135/2-30-20），0”并回車，保證基準(zhǔn)點(diǎn)（0,0,

3、0）位于R30圓弧的中心（矩形右邊距中心的距離為30+20=50），繪制135×100的矩形。上述操作中直接軟件提供數(shù)學(xué)運(yùn)算功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)矩形的定位。當(dāng)然對(duì)于圖形元素的定位我們也可接借助軟件提供的幾何變換功能進(jìn)行調(diào)整，例如“ 平移”命令，通過移動(dòng)保證其位置的準(zhǔn)確定位。【技巧】數(shù)學(xué)運(yùn)算在建模過程中的合理應(yīng)用。2按F8鍵切換視圖到軸側(cè)圖狀態(tài)。單擊“曲面生成工具欄”中的“掃描面”按鈕。或者直接選擇“造型（U）”“曲面生成（S）”“掃描面”菜單項(xiàng)。在掃描面立即菜單中，將掃描距離修改為“25”并按回車，并根據(jù)系統(tǒng)提示欄中提示按空格鍵彈出矢量工具，選擇“Z軸負(fù)方向”作為掃描方向。接下來，根據(jù)系統(tǒng)

4、提示選擇已創(chuàng)建的鼠標(biāo)凸模底座矩形作為“拾取曲線”。3.單擊“曲面生成工具欄”中的“邊界面”按鈕。或者直接選擇“造型（U）”“曲面生成（S）”“邊界面”菜單項(xiàng)。在邊界面立即菜單中，選擇“四邊面”，并根據(jù)系統(tǒng)提示選擇鼠標(biāo)凸模底座矩形作為“邊界曲線”，其結(jié)果如圖所示。4單擊 “曲面生成工具欄”中的“等距面”按鈕。或者直接選擇“造型（U）”“曲面生成（S）”“等距面”菜單項(xiàng)。在邊界面立即菜單中，將等距距離修改為“25”并按回車。根據(jù)系統(tǒng)提示首先選擇創(chuàng)建的鼠標(biāo)凸模底座頂面，然后根據(jù)系統(tǒng)提示選擇向下的等距方向，最終生成的底座底面結(jié)果如右圖所示。 5保存文件 選擇標(biāo)準(zhǔn)工具欄中的“存儲(chǔ)”圖標(biāo)，或者選擇“文件”

5、菜單“保存”，打開存儲(chǔ)文件對(duì)話框，選擇文件夾并在文件名文本欄鍵入“pc_mouse_曲面版”，然后按保存按鈕保存創(chuàng)建的文件。 在此值得提醒的就是，為了防止由于意外操作而造成文件內(nèi)容的丟失，而造成不必要的損失，在實(shí)際工作中，要特別注意及時(shí)保存文件，需要的話可以對(duì)文件進(jìn)行備份。（二）鼠標(biāo)凸模粗坯1打開層設(shè)置對(duì)話框，將“底座曲線” 和“底座曲面”圖層設(shè)置設(shè)置為“隱藏”狀態(tài)，并將“鼠標(biāo)凸臺(tái)俯視圖曲線”設(shè)置為當(dāng)前層。2繪制鼠標(biāo)俯視圖曲線單擊“矩形”按鈕，在立即菜單中選擇“中心-長-寬”，鍵入“長度=”95并回車；“寬度=”60并回車。然后在提示中心點(diǎn)選取時(shí)直接鍵入“-（95/2-30），0”并回車，保證

6、基準(zhǔn)點(diǎn)（0,0,0）位于R30圓弧的中心（矩形右邊距中心距離為30），繪制95×60的矩形。3打開層設(shè)置對(duì)話框，將“鼠標(biāo)凸臺(tái)垂直面”設(shè)置為當(dāng)前層。4單擊“曲面生成工具欄”中的“掃描面”按鈕。或者直接選擇“造型（U）”“曲面生成（S）”“掃描面”菜單項(xiàng)。在掃描面立即菜單中，將掃描距離修改為“40”并按回車，并根據(jù)系統(tǒng)提示欄中提示按空格鍵彈出矢量工具，選擇“Z軸正方向”作為掃描方向。接下來，根據(jù)系統(tǒng)提示選擇鼠標(biāo)凸臺(tái)輪廓作為“拾取曲線”，結(jié)果如右所示。5倒R30圓角】6倒R12圓角根據(jù)上述R30圓弧的倒角方法，進(jìn)行R12圓弧過渡，最終完成的結(jié)果如下圖所示。 7保存文件至此完成了鼠標(biāo)凸臺(tái)粗坯

7、創(chuàng)建任務(wù)。然后選擇標(biāo)準(zhǔn)工具欄中的“存儲(chǔ)”圖標(biāo)，或者選擇“文件”菜單“保存”，對(duì)上述操作進(jìn)行及時(shí)存儲(chǔ)。二、鼠標(biāo)頂型面創(chuàng)建通過對(duì)圖1-1和圖1-2的分析，鼠標(biāo)頂面為圓弧沿著樣條線平行導(dǎo)動(dòng)生成。其中樣條線型值點(diǎn)坐標(biāo)分別為：（-70，0，20）、（-40，0，25）、（-20，0，30）、（30，0，15）；圓弧在平行于YOZ的平面內(nèi)，圓心坐標(biāo)為（30，0，-35），半徑為50，起始角度40°，終止角140°。三、鼠標(biāo)凸臺(tái)曲面模型本節(jié)的主要目的是對(duì)鼠標(biāo)凸模成型部分進(jìn)行裁剪并倒R10的圓角，操作將分兩部分進(jìn)行闡釋：曲面的裁剪和曲面倒R10圓角。（一）曲面裁剪選擇 “曲線生成欄”中的相

8、關(guān)線圖標(biāo)，或者選擇“造型（U）”“曲線生成（C）”“相關(guān)線”菜單項(xiàng)，在立即菜單中此處選擇“曲面邊界線”及“單根”，然后根據(jù)系統(tǒng)提示選擇鼠標(biāo)垂直面底部曲線（紅顏色曲線為抽取曲線）。（二）曲面倒R10圓角單擊線面編輯工具欄的“曲面過渡”按鈕，在立即菜單中，設(shè)置相關(guān)的參數(shù)，根據(jù)系統(tǒng)提示，依次選擇需過渡的第一系列曲面（側(cè)面）并編輯曲面方向向里為正確方向，第二系列曲面（頂面）及并編輯曲面方向向下為正確方向至此已經(jīng)完成鼠標(biāo)凸模曲面模型的創(chuàng)建，結(jié)果如圖所示。【任務(wù)三】 加工參數(shù)設(shè)置 針對(duì)其數(shù)控工藝及加工程序，主要采用粗、精加工工藝路線，通過自動(dòng)編程模式生成正確而合理的刀具軌跡，并根據(jù)所采用的機(jī)床進(jìn)行刀具軌跡

9、的仿真校驗(yàn)。 根據(jù)“鼠標(biāo)”凸模造型的特點(diǎn)，考慮到其復(fù)雜曲面形狀，從設(shè)備上可以選用三軸或兩軸半聯(lián)動(dòng)的數(shù)控銑床或加工中心來加工；考慮到零件裝夾，根據(jù)凸模形狀本文選用機(jī)用平口鉗裝夾。一、鼠標(biāo)凸模工藝分析針對(duì)鼠標(biāo)凸模類工裝，其最初毛坯狀態(tài)為145×110×60方料，從生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性兩者綜合考慮，制定如下所示的工藝路線：下料普通刨平磨數(shù)控銑粗加工淬火數(shù)控銑精加工鉗工修研、拋光。對(duì)零件分析，其中重要的一項(xiàng)就是加工前的毛坯狀態(tài)。毛坯狀態(tài)的確定，不僅影響到毛坯成型的警覺性，同時(shí)直接影響到機(jī)械加工的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性，甚至影響到數(shù)控加工刀具軌跡的合理性。對(duì)鼠標(biāo)凸模零件，從上述制備路線可以看出

10、，對(duì)于第一道數(shù)控粗加工工序，其毛坯狀態(tài)為135×100×57的方料，其單邊加工留量0.8到1.2mm，實(shí)際為1.0mm，所以對(duì)于精加工工序，其毛坯狀態(tài)為型面部位有1.0mm的中間毛坯。其自動(dòng)編程方案如下：【粗加工工序】1利用20的硬質(zhì)合金平底銑刀，采用【等高線粗加工】的方法，加工“鼠標(biāo)底座”上表面，去掉大量多余的毛坯；2利用R6的硬質(zhì)合金球頭銑刀，采用【曲面區(qū)域精加工】的方法，完成對(duì)鼠標(biāo)凸模成型部分的粗加工，留量1.0mm；【精加工工序】3利用R4的硬質(zhì)合金球頭銑刀，采用【參數(shù)線精加工】的方法，完成對(duì)鼠標(biāo)凸模成型部分的精加工，留拋光量單邊0.02mm；4利用16的硬質(zhì)合金平

11、底銑刀，采用【平面輪廓精加工】的方法，精加工凸模成型部分沿周立面，保證尺寸要求；5根據(jù)機(jī)床所配備的系統(tǒng)資料，定制后置處理器；6對(duì)刀具軌跡進(jìn)行仿真校驗(yàn)，并根據(jù)仿真結(jié)果對(duì)其進(jìn)行修改、完善；7選擇機(jī)床后置處理器，輸出NC代碼。（一）選用設(shè)備由于“鼠標(biāo)凸模”實(shí)體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，屬于單面加工，故可選用三軸或兩軸半聯(lián)動(dòng)的立式數(shù)控銑床或加工中心加工，本教程選擇的機(jī)床系統(tǒng)為Siemens 840D系統(tǒng)，將對(duì)在后續(xù)的加工準(zhǔn)備中對(duì)后置處理器進(jìn)行相應(yīng)的定制。（二）選用夾具經(jīng)過平磨工序，鼠標(biāo)凸模的數(shù)控加工工序毛坯尺寸為135×100×57的六方體，而鼠標(biāo)底座為135×100×25的

12、方體，因此夾具可選用機(jī)用平口臺(tái)鉗進(jìn)行裝夾，本例建議夾緊高度為20.0mm較合理。二、鼠標(biāo)凸模的加工（一）構(gòu)建毛坯模型雙擊特征樹中的【加工】【毛坯】命令，系統(tǒng)將彈出定義毛坯對(duì)話框，并單擊后再單擊其上面的“參照模型”。（二）刀具準(zhǔn)備根據(jù)加工工藝分析，雙擊特征樹中的【加工】【刀具庫】命令，系統(tǒng)將彈出刀具管理對(duì)話框，選擇增加刀具，針對(duì)刀具定義對(duì)話框的參數(shù)設(shè)置及加工方案預(yù)選擇的刀具，進(jìn)行刀具定義。（三）機(jī)床后置處理器準(zhǔn)備鼠標(biāo)凸模采用三軸數(shù)控銑或者加工中心來加工，機(jī)床系統(tǒng)為Siemens 840D系統(tǒng)，所以根據(jù)加工工藝分析，雙擊特征樹中的【加工】【機(jī)床后置】命令，系統(tǒng)將打開機(jī)床后置對(duì)話框，首先選擇機(jī)床信息標(biāo)簽頁下的“當(dāng)前機(jī)床”下拉列表選擇“SIEMENS”,根據(jù)實(shí)際的機(jī)床信息及CNC控制系統(tǒng)信息分別對(duì)機(jī)床信息及后置設(shè)置進(jìn)行定制，其結(jié)果如圖1-30所示。在這里值得說明的是，對(duì)機(jī)床后置處理的設(shè)置，首先需要編程人員對(duì)機(jī)床相應(yīng)的信息進(jìn)行收集整理，然后按照上述步驟進(jìn)行定制，并通過閉環(huán)測(cè)試的模式，以實(shí)例對(duì)定制內(nèi)容進(jìn)行驗(yàn)證，直到符合機(jī)床加工代碼的要求。（四）刀具軌跡生成1等高線粗加工：【加工】【粗加工】【等高粗加工】2、曲面區(qū)域精加工使用“曲面區(qū)域精加工”方式而進(jìn)