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1、授 课 教 案章 节 内 容班 级学习情境一简单三维曲面零件的自动编程日月项目一 “鼠标”凸模的自动编程学 时工作任务: 根据下图要求，完成其造型设计，并选择合适的加工方法实现自动编程。 图1-1 鼠标零件图图1-2 “鼠标”凸模零件图学习目标:1、学习简单三维图形的绘制和编辑2、三维加工方法的综合应用3、通过本节各工作项目的完成，培养学生具备对三维简单曲面加工工艺、自动编程及加工的能力。重点难点1、三维造型的设计2、选择合适的粗、精加工方法教学手段多媒体教学、仿真软件教学【任务一】 图纸分析 “电脑鼠标”模型如图1-1所示尺寸及图示。为了制造，根据模具需要构建如图1-2所示的“电脑鼠标”凸模
2、模型，主要由“电脑鼠标”模型和底座两个部分构成。其中，鼠标模型主要通过草图拉伸、导动曲面、曲面裁剪、倒圆角等操作来完成，而底座部分为13510025（mm）的方体，主要通过草图拉伸增料操作来创建。针对鼠标凸模的分析，主要从形状构造和加工方法两个角度进行分析。【任务二】 零件造型有缘学习更多关注桃报：奉献教育（店铺）思路：曲面的创建命令、曲面的裁剪，曲面的过渡一、粗坯创建（一）鼠标凸模底座1选择“曲线生成栏”工具栏中的“矩形”按钮 ，在左侧立即菜单中选择“中心-长-宽”，键入“长度=”135， 回车；“宽度=”100 ，回车。然后在提示中心点选取时直接输入键入“-（135/2-30-20），0”
3、并回车，保证基准点（0,0,0）位于R30圆弧的中心（矩形右边距中心的距离为30+20=50），绘制135100的矩形。上述操作中直接软件提供数学运算功能，实现了对矩形的定位。当然对于图形元素的定位我们也可接借助软件提供的几何变换功能进行调整，例如“ 平移”命令，通过移动保证其位置的准确定位。【技巧】数学运算在建模过程中的合理应用。2按F8键切换视图到轴侧图状态。单击“曲面生成工具栏”中的“扫描面”按钮。或者直接选择“造型（U）”“曲面生成（S）”“扫描面”菜单项。在扫描面立即菜单中，将扫描距离修改为“25”并按回车，并根据系统提示栏中提示按空格键弹出矢量工具，选择“Z轴负方向”作为扫描方向。
4、接下来，根据系统提示选择已创建的鼠标凸模底座矩形作为“拾取曲线”。3.单击“曲面生成工具栏”中的“边界面”按钮。或者直接选择“造型（U）”“曲面生成（S）”“边界面”菜单项。在边界面立即菜单中，选择“四边面”，并根据系统提示选择鼠标凸模底座矩形作为“边界曲线”，其结果如图所示。4单击 “曲面生成工具栏”中的“等距面”按钮。或者直接选择“造型（U）”“曲面生成（S）”“等距面”菜单项。在边界面立即菜单中，将等距距离修改为“25”并按回车。根据系统提示首先选择创建的鼠标凸模底座顶面，然后根据系统提示选择向下的等距方向，最终生成的底座底面结果如右图所示。 5保存文件 选择标准工具栏中的“存储”图标，
5、或者选择“文件”菜单“保存”，打开存储文件对话框，选择文件夹并在文件名文本栏键入“pc_mouse_曲面版”，然后按保存按钮保存创建的文件。 在此值得提醒的就是，为了防止由于意外操作而造成文件内容的丢失，而造成不必要的损失，在实际工作中，要特别注意及时保存文件，需要的话可以对文件进行备份。（二）鼠标凸模粗坯1打开层设置对话框，将“底座曲线” 和“底座曲面”图层设置设置为“隐藏”状态，并将“鼠标凸台俯视图曲线”设置为当前层。2绘制鼠标俯视图曲线单击“矩形”按钮，在立即菜单中选择“中心-长-宽”，键入“长度=”95并回车；“宽度=”60并回车。然后在提示中心点选取时直接键入“-（95/2-30），
6、0”并回车，保证基准点（0,0,0）位于R30圆弧的中心（矩形右边距中心距离为30），绘制9560的矩形。3打开层设置对话框，将“鼠标凸台垂直面”设置为当前层。4单击“曲面生成工具栏”中的“扫描面”按钮。或者直接选择“造型（U）”“曲面生成（S）”“扫描面”菜单项。在扫描面立即菜单中，将扫描距离修改为“40”并按回车，并根据系统提示栏中提示按空格键弹出矢量工具，选择“Z轴正方向”作为扫描方向。接下来，根据系统提示选择鼠标凸台轮廓作为“拾取曲线”，结果如右所示。有缘学习更多关注桃报：奉献教育（店铺）5倒R30圆角】6倒R12圆角根据上述R30圆弧的倒角方法，进行R12圆弧过渡，最终完成的结果如下
7、图所示。 7保存文件至此完成了鼠标凸台粗坯创建任务。然后选择标准工具栏中的“存储”图标，或者选择“文件”菜单“保存”，对上述操作进行及时存储。二、鼠标顶型面创建通过对图1-1和图1-2的分析，鼠标顶面为圆弧沿着样条线平行导动生成。其中样条线型值点坐标分别为：（-70，0，20）、（-40，0，25）、（-20，0，30）、（30，0，15）；圆弧在平行于YOZ的平面内，圆心坐标为（30，0，-35），半径为50，起始角度40，终止角140。三、鼠标凸台曲面模型本节的主要目的是对鼠标凸模成型部分进行裁剪并倒R10的圆角，操作将分两部分进行阐释：曲面的裁剪和曲面倒R10圆角。（一）曲面裁剪选择 “
8、曲线生成栏”中的相关线图标，或者选择“造型（U）”“曲线生成（C）”“相关线”菜单项，在立即菜单中此处选择“曲面边界线”及“单根”，然后根据系统提示选择鼠标垂直面底部曲线（红颜色曲线为抽取曲线）。（二）曲面倒R10圆角单击线面编辑工具栏的“曲面过渡”按钮，在立即菜单中，设置相关的参数，根据系统提示，依次选择需过渡的第一系列曲面（侧面）并编辑曲面方向向里为正确方向，第二系列曲面（顶面）及并编辑曲面方向向下为正确方向至此已经完成鼠标凸模曲面模型的创建，结果如图所示。有缘学习更多关注桃报：奉献教育（店铺）【任务三】 加工参数设置 针对其数控工艺及加工程序，主要采用粗、精加工工艺路线，通过自动编程模式
9、生成正确而合理的刀具轨迹，并根据所采用的机床进行刀具轨迹的仿真校验。 根据“鼠标”凸模造型的特点，考虑到其复杂曲面形状，从设备上可以选用三轴或两轴半联动的数控铣床或加工中心来加工；考虑到零件装夹，根据凸模形状本文选用机用平口钳装夹。一、鼠标凸模工艺分析针对鼠标凸模类工装，其最初毛坯状态为14511060方料，从生产效率和经济性两者综合考虑，制定如下所示的工艺路线：下料普通刨平磨数控铣粗加工淬火数控铣精加工钳工修研、抛光。对零件分析，其中重要的一项就是加工前的毛坯状态。毛坯状态的确定，不仅影响到毛坯成型的警觉性，同时直接影响到机械加工的生产效率和经济性，甚至影响到数控加工刀具轨迹的合理性。对鼠标
10、凸模零件，从上述制备路线可以看出，对于第一道数控粗加工工序，其毛坯状态为13510057的方料，其单边加工留量0.8到1.2mm，实际为1.0mm，所以对于精加工工序，其毛坯状态为型面部位有1.0mm的中间毛坯。其自动编程方案如下：【粗加工工序】1利用20的硬质合金平底铣刀，采用【等高线粗加工】的方法，加工“鼠标底座”上表面，去掉大量多余的毛坯；2利用R6的硬质合金球头铣刀，采用【曲面区域精加工】的方法，完成对鼠标凸模成型部分的粗加工，留量1.0mm；【精加工工序】3利用R4的硬质合金球头铣刀，采用【参数线精加工】的方法，完成对鼠标凸模成型部分的精加工，留抛光量单边0.02mm；4利用16的硬
11、质合金平底铣刀，采用【平面轮廓精加工】的方法，精加工凸模成型部分沿周立面，保证尺寸要求；5根据机床所配备的系统资料，定制后置处理器；6对刀具轨迹进行仿真校验，并根据仿真结果对其进行修改、完善；7选择机床后置处理器，输出NC代码。（一）选用设备由于“鼠标凸模”实体结构的特点，属于单面加工，故可选用三轴或两轴半联动的立式数控铣床或加工中心加工，本教程选择的机床系统为Siemens 840D系统，将对在后续的加工准备中对后置处理器进行相应的定制。（二）选用夹具有缘学习更多关注桃报：奉献教育（店铺）经过平磨工序，鼠标凸模的数控加工工序毛坯尺寸为13510057的六方体，而鼠标底座为13510025的方
12、体，因此夹具可选用机用平口台钳进行装夹，本例建议夹紧高度为20.0mm较合理。二、鼠标凸模的加工（一）构建毛坯模型双击特征树中的【加工】【毛坯】命令，系统将弹出定义毛坯对话框，并单击后再单击其上面的“参照模型”。（二）刀具准备根据加工工艺分析，双击特征树中的【加工】【刀具库】命令，系统将弹出刀具管理对话框，选择增加刀具，针对刀具定义对话框的参数设置及加工方案预选择的刀具，进行刀具定义。https:/ 840D系统，所以根据加工工艺分析，双击特征树中的【加工】【机床后置】命令，系统将打开机床后置对话框，首先选择机床信息标签页下的“当前机床”下拉列表选择“SIEMENS”,根据实际的机床信息及CN
13、C控制系统信息分别对机床信息及后置设置进行定制，其结果如图1-30所示。在这里值得说明的是，对机床后置处理的设置，首先需要编程人员对机床相应的信息进行收集整理，然后按照上述步骤进行定制，并通过闭环测试的模式，以实例对定制内容进行验证，直到符合机床加工代码的要求。（四）刀具轨迹生成1等高线粗加工：【加工】【粗加工】【等高粗加工】2、曲面区域精加工使用“曲面区域精加工”方式而进行粗加工的目的，主要是为了对鼠标凸台顶型面及R10圆角进行规整加工，确保使用“D20立铣刀”加工曲率较大的曲面后的残余量的均匀。3、曲面区域精加工4、轮廓曲线精加工5、平面区域粗加工精用【任务四】 自动编程与仿真（一）切削仿真（二）生成加工程序单击【加工】【后置处理】【生成G代码】（三）生成加工工艺单至此，鼠标凸模的造型、生成加工轨迹、加工轨迹仿真、生成NC代码、生成加工工艺清单的工作已经全部完成。7
