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1、1学习情境一学习情境一 槽轮的工艺设计与制造槽轮的工艺设计与制造一、工作描述一、工作描述加工 100 件如图 1-1 所示的槽轮图 1-1 槽轮的图样 【知识点】 数控加工工艺的制订 CAD/CAM 的初始设置 线型、图层的设置 工作深度 Z 的设置 直线、圆弧线、多边形的绘制及修剪 旋转、镜像 实体的挤出、切割 毛坯、刀具库、材料库的设定 刀具的选择 刀路、切削参数的设定 加工模拟、优化 NC 程序、加工报表的生成 【技能点】 产品的加工工艺分析与确定 轮廓线的绘制 CAD 实体建模2CAM 编程 加工模拟、优化 生成 NC 程序、加工报表二、工作任务分析二、工作任务分析从槽轮的图样分析看，
2、加工难点主要在槽轮的轮廓加工、凸台高度、中间的凹槽深度及孔的加工，尺寸精度、表面质量要求较高，须采用数控加工；从外形轮廓看，主要由直线、圆弧构成，可通过修剪、旋转、复制等功能进行构建；从零件的材料、热处理分析看，刀具材料宜选择硬质合金类的刀具；从加工工艺分析看，可采用普通机床进行产品的半成品加工，利用数控机床进行精加工。所以本项目主要由以下任务构成：零件的加工工艺分析及数控加工工艺方案的确定；零件的 CAD 建模零件的 CAM 编程零件的加工模拟、优化、NC 程序、加工报表的生成数据传输数控加工产品检验、入库任务任务 1. 零件的加工工艺分析及数控加工工艺方案的确定零件的加工工艺分析及数控加工
3、工艺方案的确定1.1 零件的加工工艺分析零件的加工工艺分析根据所要加工零件的数量，结合零件的重量看，槽轮的加工属于单件、小批量生产。从零件的结构特征及材料分析看，毛坯宜用150 mm 的锻件通过车削加工而来，所以零件的加工工艺可按以下路径进行：毛坯（锻件毛坯（锻件 150）粗车粗车调质调质半精车半精车数控加工数控加工检验检验入库入库毛坯粗车调质半精车数控加工 1数控加工 2在数控加工前的普通机床加工阶段，要考虑毛坯的长度，由于槽轮较薄，考虑加工方便，一般考虑采用几个零件的长度总和再加上切割、装夹等方面消耗的长度作为毛坯的总长，原则上不能使其变为细长轴，此地毛坯宜在 300mm 左右。1.21.
4、2 零件的数控加工工艺方案的确定零件的数控加工工艺方案的确定在数控加工阶段，考虑到零件的装夹，一般分两次进行数控加工（数控铣或加工中心） ，第一次加工中间的孔，夹紧方式可采用气动四爪卡盘，加工时，先铣平面，再加工轮廓，最后加工孔；第二次数控加工一般考3虑制作一个专用夹具，以上工序的中间孔及六角形凹槽作为定位基准，加工槽轮的轮廓。在具体加工过程中，考虑加工效率，一般先将所有工件的第一道数控工序加工完，再换工装，进行第二道工序的加工。每次加工完毕别忘去除毛刺、检验。具体数控加工工步主要分为：铣凸台平面、铣凸台轮廓、钻中心孔、钻孔4X5、扩孔 4X9，钻 9.8、粗铣六角形的凹槽、精铣六角形的凹槽、
5、铰10孔、粗铣槽轮轮廓、精铣槽轮轮廓等。任务任务 2. 零件的零件的 CAD 建模建模在零件建模过程中要将“建模制造化、建模积木化”的思路带到建模工作中去，在建模过程中切忌将所有轮廓线全部绘制完毕后再建模，这样容易思路不清，发生错误。比较正确的做法是：先进行大的特征的构建，绘制一个特征的轮廓线，建立一个实体模型，一个一个特征叠加上去，再进行细节特征的修改，特征叠加与修改的过程尽可能与加工工艺一致。在实际工作中，对无关紧要、不需进行数控加工的特征可以不用建模，这里考虑到学习，所以对所有特征均进行建模。具体建模过程如下：2.12.1 槽轮轮廓线的绘制与编辑槽轮轮廓线的绘制与编辑1.打开 Maste
6、rcam 软件方法 1：双击桌面上的图标方法 2：从桌面的“开始/程序/Mastercam X3”打开Mastercam 默认的构图面、屏幕视角均为俯视图。2. 绘制轮廓线 图层及中心线属性设置：图层及中心线属性设置：按键盘上的“F9”键，打开系统的坐标原点， （1）鼠标左键在线型处点击，选择“中心线” ，线宽默认“细线” ；（2）鼠标左键在“2D/3D”处点击，设为“2D” ， （3）鼠标左键在“系统颜色”处点击， （4）点“红色 12” ， （5）点“确定” ，完成设置。4轮廓中心线的绘制：轮廓中心线的绘制：（1）点“直线” ；（2）点“垂直线” ；（3）画垂直线；（4）输入坐标值“0”
7、，回车确认；（5）点“应用” ， （6）点“水平线” ；（7）绘制水平线；（8）输入坐标值“0” ，回车确认；（9）点“应用” 。完成轮廓中心线的绘制。1 2345312451 23455其他直线型中心线的绘制：其他直线型中心线的绘制：（1）接上次步骤，再点“水平线” ；（2）点选十字中心线交点；（3）输入直线长度 90；（4）输入角度值“30” ；（5）点“确认” ，结束直线型中心线的绘制。圆弧中心线的绘制：圆弧中心线的绘制：（1）点“圆心+点” ；（2）点选十字中心线交点；（3）输入直径值“70” ，回车确认；（4）点“应用” ；（5）点选十字中心线交点；（6）输入半径值“80” ，回车确
8、认；（7）点“确认” ，完成圆弧中心线的绘制。6789124356所有中心线绘制完成图层及轮廓线属性设置：图层及轮廓线属性设置：（1）鼠标左键在线型处点击，选择“连续线” ；（2）线宽默认“粗线” ；（3）设置轮廓线的层别“2” ；（4）鼠标左键在“系统颜色”处点击；（5）点“绿色 10” ， （6）点“确定” ，完成设置。12， 536477部分轮廓线的绘制：部分轮廓线的绘制：由于轮廓线是 6 个对称轮廓线构成，所以只要绘制 1/12 通过镜射、旋转复制即可。 （1）利用“圆心+点” 、 “直线”功能完成所需圆弧、直线的绘制。这里需要注意的是绘制 R8 圆弧的水平切线时选择的起点为“四等分点
9、”进行捕捉。（2）轮廓线的修剪：选【修剪】/【三个物体修剪】 ，按图示 3、4、5 步骤点选圆弧、直线，注意点选的顺序及位置。然后按图示 6、7、8 步骤点选圆弧、直线进行修剪。再选【单一物体修剪】9，按步骤 10、11 修剪剩余的圆弧。最后利用【延伸】功能 12，点选 13、14，将中心线延长，全部修剪完毕。12345 68三个物体修剪后的结果 全部修剪后的结果（2）部分轮廓线的镜像：选【镜像】1 功能，轮廓线串联 2，点选轮廓线 3，弹出“镜像”功能对话框，按步骤 5、6、7 完成镜像，再用【清除颜色】功能，结束镜像功能。123546789 121011131414326579镜像后结果
10、镜像清除颜色后结果轮廓线的完成：轮廓线的完成：利用【旋转】的复制功能将其余轮廓线补全。按步骤 17 进行，步骤 2 选择“串联” ，步骤 5 输入数值“5” （需要复制 5 个特征） ，步骤 6 输入数值“60” ，最后“确认” ，结束后别忘记使用“清除颜色”功能进行颜色的清除。旋转复制后的结果2.22.2 槽轮实体的建立槽轮实体的建立1图层的设置将实体图层设为第 3 层。将图层 1（中心线层关闭）：点选“层别” ，弹出对话框，点选第 1 层即可关闭。81654327102实体建模：利用【挤出实体】功能，按步骤 16 进行，步骤 5 输入数值“7.5” ，完成实体建模。21124356可通过点
11、击改变 实体挤出的方向112.32.3 槽轮凸台的建立槽轮凸台的建立1. 绘制凸台轮廓线 图层的设置：图层的设置：将图层改为轮廓线层 2。 工作深度工作深度 Z 设置：设置：步骤 1 处点击改变“3D/2D”为“2D” ，步骤 2 选择构图面为俯视图，步骤 3 输入 工作深度数值“10” ，步骤 4 使屏幕视角也为俯视图。绘制矩形：绘制矩形：按步骤 19 绘制矩形。凸台轮廓线绘制完 2. 槽轮凸台建模 用【挤出实体】功能建立凸台实体。步骤与前面基本一致，只是“挤出操作”改为“增加 凸缘” ，挤出的距离为 2.5，挤出方向必须向下。213412345978 6122.42.4 槽轮的孔、凹槽的切
12、割槽轮的孔、凹槽的切割1. 凸台上 10 孔的生成 孔轮廓线的绘制：孔轮廓线的绘制：利用“圆心+点”绘制 10mm 圆，步骤同上。 孔的生成：孔的生成：利用“挤出实体”功能，选择“切割实体” 、 “全部贯穿” ，方向向下，即可。2. 凸台上六角形凹槽的生成 六角形轮廓线的绘制：六角形轮廓线的绘制：利用“画多边形”绘制六边形，按步骤 16 进行，步骤 2 输入“6” ，步骤 3 输入半径值“6.5” ，步骤 4 输入六边形圆角半径值“2” ，步骤 5 设置六边形的放置位置。123方向向下123方向向下13254613六角形的凹槽生成：六角形的凹槽生成：利用“挤出实体”功能，选择“切割实体” 、
13、“挤出距离”输入“5” ，即可。3. 槽轮上 4 个阶梯孔的生成 一组孔轮廓线的绘制：一组孔轮廓线的绘制：先将工作深度设置为 7.5，然后利用“直线”功能，从坐标原点，绘制极坐标 线，长度 21.5，角度 45o，步骤 14，最后利用“圆心+点”功能绘制 5、9mm 的两个圆，圆心点捕 捉极坐标线的端点，步骤同上,完成后点选极坐标线，按“Del”键删除它。其余其余 3 组轮廓线的绘制：组轮廓线的绘制：利用“旋转”的“复制”功能进行复制，次数为“3” ，角度为“90” ，步骤 同上，别忘记“清除颜色” 。阶梯孔的生成：阶梯孔的生成：利用“挤出实体”功能，可同时串联选择 4 个圆，选择“切割实体”
14、即可。123414任务任务 3. 零件的零件的 CAM 编程编程具体的数控加工工艺方案的制订须根据生产批量、生产设备，考虑到零件的装夹，按数控加工工艺原则综合拟定，本项目的数控加工分两次进行，第一次加工中间的孔，夹紧方式可采用三爪卡盘，加工时，先铣平面，再加工轮廓，最后加工孔；第二次加工以上工序的中间孔及六角形凹槽作为定位基准，加工槽轮的轮廓。具体数控加工工步主要分为：铣凸台平面、铣凸台轮廓、钻中心孔、钻孔 4X5、扩孔 4X9，钻9.8、粗铣六角形的凹槽、精铣六角形的凹槽、铰10孔、粗铣槽轮轮廓、精铣槽轮轮廓等。第一次数控加工 第二次数控加工3.13.1 零件第一次的零件第一次的 CAMCA
15、M 编程编程可点击改变 其中孔生成 方向15在利用 Mastercam 软件加工前，需对零件的模型进行处理，对不需要加工的特征可 通过“特征隐藏”功能将无需加工的特征进行隐藏，避免产生歧义。同时将轮廓线层、实 体层（或曲面层）打开，其余层特别是辅助线、中心线层关闭。图层的设置1. 数控加工前半成品的设置 数控加工前半成品为阶梯轴状。首先绘制出毛坯，将图层设置为第二层，构图深度设 为 0。利用“圆心+点”绘制圆心在原点，半径为 67 的圆弧。切换图层至第四层，并命名为毛胚层。点击挤出实体命令按钮，将刚刚的圆向上拉伸 7.5。单击此处可打开/ 关闭图层16将图层设置为第二层，构图深度设为 11。利
16、用“圆心+点”绘制圆心在原点，半径为 15 的圆弧。切换图层至第四层，点击挤出实体命令按钮，将刚刚的圆向下拉伸 3.5。17突显所有图层，点击平移命令，点击全部，选择所有图素，回车，点选移动，在Z 中输入-10，确定，清除颜色。18将图层 1、2、3 关闭，按照步骤 1-7 设置毛坯。123456 7 勾去该选项8192. 铣凸台面 在进行平面铣削时，为保证平面的加工质量，尽量采用“一刀式”加工，避免产生接刀痕（见图） ， 刀具直径一般超过工件宽度的 2030%。由于工件经过调质处理的 45#钢，刀具材料宜选择硬质合金。 具体操作步骤为：选【刀具路径】/【面铣】 ，弹出“输入新 NC 名称”对话框，选择“确认” 。弹出 “串联选项”对话框，鼠标
