项目九 - 图文

教师授课教案

课程 名称 授课 项目 项目 实例 授课 班级 Pro/E是CAD/CAM/CAE一体化软件。在CAM方面，Pro/E NC包括铣床加工、车床加工、电火花线切割加工及高级加工等类型机床的加工模块，本项目以介绍三轴铣床加工中常用刀具路径的编制为主。 采用二维刀具路径即可对其进行加工。通过该零件的加工编程，读者不但会清晰地了解Pro/E NC编程的基本流程，而且将能熟练掌握表面加工、体积加工、轮廓加工、腔槽加工和孔加工等几个常用刀具路径的编制方法，为全面掌握Pro/E NC加工的强大功能打下坚实基础。 知识目标 ? Pro/E NC加工基础知识。 ? Pro/E NC自动编程的的基本操作。 ? 掌握平面加工、体积块加工、轮廓加工、腔槽加工、轨迹加工、孔加工和曲面加工等常用加工方法。 技能目标 ? 对于任何一个复杂加工零件，只要能构建出3D模型，然后将其调入PRO/E NC加工模块中，就能自动编制刀具路径，并由处理器转换成为合乎机床使用的NC代码（即程序），最后将这些NC代码输入数控机床并运行，就能实现对零件的自动加工。本项目通过学习典型零件的加工编程实例，读者将能熟练掌握Pro/E自动编程的基本操作，同时掌握常用的刀具路径的编制方法。 理论+实训课； 新授课。 ***课时 Pro/ENGINEER中文野火版4.0软件应用技术 项目九 Pro/E NC加工 模具型腔NC加工 学习 任务 教学 目标 课型 课时 教学 方法 讨论、讲授、演示、实操 步骤一 讲解项目任务 教学 步骤 步骤二 讲解、演示基本知识和技能 1．制造模型 完整的制造模型包括参照模型与工件两部分，如图（b）所示。

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（1）参照模型：一般是指加工编程前预先设计好的加工零件模型，其几何形状通常就是工件最后完工时要求达到的形状。 （2）工件：即加工时使用的毛坯料，其几何形状为坯料加工前的状态。工件可用于计算加工的范围、刀路仿真及查询材料清除量等方面。在制造模型中，工件以绿色显示。 2．制造设置 如图所示，在“制造设置”菜单下包含了多项设置，本项目着重介绍“工作机床”、“刀具”、“操作”及“制造几何形状”的设置。 单击按 在完成制造模型的创建后，选择“制造设置”菜单，直接进入“操作设置”对话框，如图9.4所示，①单击按钮，弹出如图9.3所示的“机床设置”对话框，系统默认设置为三轴铣床，接受所有默认设置，单击按钮即完成机床的设置；（注意：此步操作虽没有对系统默认设置做任何改动，但仍不能省去；否则在退出“操作设置”时将弹出“操作中没有指定机床”的错误报警信息）。②单击“参照”选项组中的按钮，弹出“制造坐标系”菜单，通过“创建”新坐标系或“选取”已有坐标系两种方式设定制造坐标系（即工件坐标系），其原点又称为加工零点或编程原点，最后经后处理所得到的NC程序中所有的位置数据均是基于该坐标系而产生。在实际加工中，可通过对刀操作确定工件坐标系在机床中的位置。③单击“退刀”选项组中的按钮，弹出“退刀选取”菜单，可通过“选取”已有平面/曲面、“创建”新的平面/曲面及“沿（工件坐标系）Z”输入z向坐标值等方式进行退刀平面/曲面的设定。退刀平面/曲面是刀具在不同加工区域之间移动时，为防止刀具与工件或夹具发生碰撞而必须设定的安全高度。④单击按钮，完成操作设置。 2

① ② ③ ④ 3．NC序列 NC序列即加工策略，在“制造”菜单下选择“加工”→“NC序列”命令，可看到Pro/E提供了体积块、局部铣削、曲面铣削、表面、轮廓、腔槽加工、轨迹和孔加工等多种加工方式，以满足不同场合的加工要求。不同的NC序列所对应的序列设置既有相同的项目，也有不同的项目。 4．刀具设定 （1）创建新刀：以下举例说明新建平刀“END12”的操作方法。 ⑥ ③ ⑤ ⑦ ④ ② ① ① ② 刀具设定 刀具库 （2）保存刀具 在刀具列表中选中需要保存的刀具，单击工具栏上的图标，或选择“文件”→“保存”命令，则所选刀具将以.tpm刀具文件格式自动保存至当前工作目录下。 （3）建立刀具库 刀具保存后，可在以后的编程中调用，因此建立常用刀具库可大大提高编程的工作效率，避免重复性的刀具设置操作。建立刀具库的方法及步骤如下。 ① 在“刀具设置”对话框中创建常用刀具并将其保存至当前工作目录下。 ② 把当前工作目录下生成的.tpm刀具文件复制到C:\\Documents and Settings\\Administrator\\My Documents\\目录下，成为刀具库的一员。 （4）从刀具库中调用刀具 在“刀具设置”对话框中，单击工具栏上的图标，或选择“文件”→“打开参数文件…”命令，弹出如图所示“打开”对话框：①单击“我的文档”按钮，即显示刀库中已设定的所有刀具；②选中需要调用的刀具；③单击按钮，即将所选刀具调入“刀具设置”对话框的刀具列表中。 5．参数设置 3

6．设置制造几何形状 制造几何形状也就是指加工的范围、对象或部位，以下列出常用的NC序列需要设置的制造几何形状的类型。 （1）体积块加工：以体积块或窗口作为制造几何形状。 （2）平面加工、曲面加工、轮廓加工和腔槽加工：均以曲面作为制造几何形状，可以拾取模型或体积块上已有的面，也可以由用户自行创建曲面特征作为制造几何形状。 （3）孔加工：以孔集作为制造几何形状。 （4）轨迹加工：通过定义轨迹线作为制造几何形状。 7．检查模拟刀路 当“序列设置”项目设定完毕之后，可单击“演示轨迹”进行刀路模拟，以检查刀路是否合理可行。以下简要介绍其功能。 8．序列设置的修改 序列设置修改的操作方法是：重新进入“序列设置”菜单，勾选需要修改的设置项目，选择“完成”命令，即可按勾选顺序依此进入相应选项的重新设置。例如，欲修改某表面序列的制造参数，可依如图所示的步骤进行操作，也可省去虚线框内的两步操作，以单击工具栏上的按钮代替。 图9.10 制造参数的修改 9．NC序列后处理 通过后处理，可将刀具位置的数据转换成机床可识别的NC代码，下面介绍其操作方法。 （1）对单个NC序列进行后处理。 ①选择“制造”菜单下的“CL数据”，选择“输出”命令，输出方式设为“选取一”，“选取特征”设为“NC序列”，在“NC序列列表”菜单中选择欲进行后处理的NC序列； ②选择“轨迹”菜单下的“文件”命令，设定“输出类型”，选择“完成”命令； ③弹出“保存副本”对话框，若制造参数“NCL_文件”没有进行设置，系统将按NC序列的顺序以“seq00_”作为默认文件名，若制造参数“NCL_文件”有进行设置，系统则以该参数的设置值作为默认文件名，当然用户也可输入新的文件名，然后单击按钮。 ④设定“后置期处理选项”，选择“完成”命令。

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⑤在弹出的“后置处理列表”中选择“UNCX01.P20”，其对应的数控系统为FANUC 16M。 ⑥弹出“信息窗口”窗口，单击按钮，即完成单个NC序列的后处理。 图9.12 单个NC序列后处理操作（二） （2）对多个NC序列进行后处理。 ① 选择“制造”菜单下的“CL数据”命令，选择“输出”命令，输出方式设为“选取组”，选择“输出设置”菜单下“创建”命令，弹出“输入输出集名”文本框，接受系统默认的“Set01”文件名，单击按钮。 ② 弹出“创建集”菜单，拾取需要一起进行后处理的NC序列，选择“完成选取”命令。 ③ 选择“选取集”菜单下的“Set01”。 ④“输出类型”菜单进行设置，选择“完成”命令。 步骤三 项目任务实施 （1）新建文件 （2）调入参照模型 （3）创建工件 在“制造模型”菜单下选择“创建”命令，选择“制造模型类型”为“工件”，输入工件名称为“nc01_wp”，以拉伸增料方式创建如图所示的工件（以绿色显示）。 （4）操作设置 选择“制造设置”命令，弹出“操作设置”对话框，如图所示。 5

（5）NC序列的设置 ? 表面NC序列：用于加工零件顶部平面。 ①选择“表面”加工，选择“完成”命令。 ②接受默认的“序列设置”项目，选择“完成”命令。 ③弹出“刀具设定”对话框，新建或从刀库调用“END16”平刀，单击按钮。 ④弹出“制造参数”菜单，选择“设置”命令，弹出“参数树”对话框。 ⑤进行制造参数的设定，选择“文件”→“退出”命令。 ⑥ 选择“制造参数”菜单下的“完成”命令，即完成制造参数的设置。 ⑦ 以“模型”方式拾取零件顶面作为加工曲面。 ⑧ 选择“NC序列”菜单下的“演示轨迹”命令，选择“屏幕演示”方式演示路径。 ⑨ 选择“NC序列”菜单下的“完成序列”命令，即完成表面NC序列的设置。 ? 体积块NC序列：用于零件顶部凹槽粗加体积块 工，NC序列设置的有关操作与表面NC序列类似，现简要说明如下。 ① 序列设置项目。 ② 新建或从刀库调用“END12”平刀。 ③进行制造参数的设置。 ④ 输入体积块名为“V01”，以“草绘/拉伸实体”方式创建体积块（以紫红色显示），“屏幕演示”刀具路径。 为避免刀具垂直下刀，修改高级参数，将“斜面角度”参数值设为“5”，“螺旋直径”参数值设为“5”，即可实现螺旋下刀。 ? 腔槽加工NC序列：用于零件顶部凹槽精加工，现简要说明如下。 ①序列设置项目。 ②采用与前一个NC序列相同的“END12”平刀。 ③进行制造参数的设置。 ④以“模型”方式拾取凹槽的所有侧壁及底面作为加工曲面，“屏幕演示”刀路。 为了避免刀具沿槽的侧壁下刀而留下刀痕，修改参数，进入“参数树”对话框，单击按钮，切换到高级参数设置，将“引入”参数值设为“是”，“引出”参数值设为“是”，“引导半径”参数值设为“3”，“相切导引步长”参数值设为“3”，“NORMAL_LEAD_STEP”参数值设为“3”，即可以圆弧方式切入和切出。 ? 轨迹加工NC序列：用于零件顶部外轮廓的加工，现简要说明如 6 下。 ①序列设置项目。②采用前面使用过的“END16”平刀。 ③进行制造参数的设置。 ④弹出“CL数据”窗口及“定制”对话框，单击“定制”对话框中的按钮，弹出“交互轨迹”菜单，选择以“边”的方式定义轨迹线，选择“完成”命令，弹出“切割”菜单，接受默认的“边拟合”选项，选择“完成”命令。 ⑤ 拾取凹槽底部平面的整圈边线作为加工轨迹线，指定顺时针方向（沿z负向看）为切割的正向，内部减材料偏距为左，即为顺铣。选择“切割”菜单下的“演示切减材料”命令。 ⑥ 勾选“边拟合”菜单中的“起始高度”复选框可指定加工的起始高度。可以“指定平面”方式拾取零件顶面为“起始高度”，以“Z轴深度” 方式，输入z坐标值为“0”来指定加工的起始高度。系统将按参数中的“步长深度”设定值，从“起始高度”起逐层铣削至轨迹线所在的高度，选择“切割”菜单下的“演示切减材料”命令，刀路。 ⑦ 为了避免刀具沿槽的侧壁下刀而留下刀痕，选择“切割”菜单下的“参数”命令，可修改当前轨迹线加工制造参数的有关设置。单击按钮，进入高级参数设置，将“引导半径”参数值设为“5”，“相切导引步长”参数值设为“5”，“NORMAL_LEAD_STEP”参数值设为“5”；然后选择“切割”菜单下的“生成切割”命令，弹出 “生成切减材料”菜单，可进行圆弧方式切入和切出的设置，选择“进入”命令，弹出 “进入动作”菜单，选择“导入”命令，拾取轨迹线上的一点，箭头朝轨迹线外部为正向；选择“退出”命令，弹出“退出”菜单，选择“导出”命令，接受箭头朝轨迹线外部为正向，即完成以圆弧方式切入和切出的设置。选择“切割”菜单下的“演示切减材料”命令。 ⑧ 将制造参数“PROF_STOCK_ALLOW”设为“0”，即可实现零件顶部外轮廓的精加工，也可以复制此刀路以得到精加工刀路，方法请参考本项目的项目拓展，在此不做赘述。 ? 轮廓加工NC序列：用于零件顶部左右两侧U形槽的加工，现简要说明如下。 ① 序列设置项目。② 新建或从刀库调用“END6”平刀。 ③进行基本制造参数的设置，为了避免刀具在材料内部垂直下刀，进入高级参数设置，将“过调量”参数值设为“5”，即可实现从材料外部进刀。 ④ 以“模型”方式拾取左侧U形槽的侧壁作为加工曲面，“屏幕演示”刀路。 ⑤ 以相同的方法加工右侧U形槽，将制造参数“PROF_STOCK_ALLOW”设为“0”，则可实现精加工，在此不做赘述。 ? 钻孔加工NC序列：通过选取循环类型并指定要钻的孔来创建，其中孔由“孔集”定义。“孔加工”主要应用于钻孔、镗孔、攻丝和铰孔等，下面详细说明“孔加工”NC序列的设置的操作步骤。 ① 新建“孔加工”NC 序列，选取标准钻孔循环类型。 ② 接受序列设置选项。 ③ 新建或从刀库调用“DRILL8”钻头。 ④ 设置制造参数。 ⑤ 弹出 “孔集”对话框，用户可利用该对话框选取欲加工的孔。 ⑥ 以“轴”方式选择模型上4个孔的轴线，单击按钮，设置孔深度为“自动”。完成上述设置后，进行屏幕演示。 ⑦ 后处理

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步骤四 评价总结 1．思维拓展 当读者对Pro/E NC中各种加工策略比较熟练地掌握之后，就不难发现，同一NC序列只要改变制造参数的设置就会出现产生多种变化，而在某些场合下应用不同的NC序列也有可能达到异曲同工之妙，下面以操作分析中的实例进行举例说明。 （1）零件顶部凹槽的粗加工：体积块加工除了可通过“序列设置”菜单中的“体积”选项来定义制造几何形状之外，还可通过“窗口”选项来定义制造几何形状，此选项与“体积”选项是相互排斥的，二者只能选其中之一。具体操作方法如图所示：修改“2：体积块铣削”的“序列设置”，勾选“窗口”复选框，选择“完成”命令；选择“定义窗口”菜单下的“创建窗口”命令，在信息栏输入加工窗口名为“w1”,单击按钮；选择“铣削窗口”菜单下的“草绘”命令进入草绘模式，利用按钮绘制图示截面作为加工窗口，完成后加工窗口将以浅紫色显示。注意：以“草绘”方式绘制窗口时，系统会自动选择退刀平面作为草绘平面（用户也可对草绘平面进行重新定义）。 （2）零件顶部凹槽精加工：除了可以使用腔槽加工，还可使用体积块加工，如图（a）所示进行简化参数的设置，如图（b）所示进入“参数树”对话框进行螺旋下刀及圆弧切入切出设置，即可得到如图（c）所示的刀路。 （3）零件顶部左右两侧U形槽的加工：除了可使用轮廓加工，还可使用轨迹加工。如图（a）所示以草绘方式绘制左侧轨迹线，右侧轨迹线与之相同，刀路如图（b）所示。 2．项目总结 通过本项目学习了以下重要内容。 （1）应用Pro/E进行自动编程的基本流程可简要概括如下：创建制造模型→操作设置（包括机床、工件坐标系和退刀平面的设定）→设置NC序列（包括刀具、制造参数、制造几何形状、防过切保护和侧壁进刀等序列设置）→检查模拟刀路→刀路后处理。 （2）通过创建刀具库及参数库可避免编程过程中的大量重复性工作，能有效提高编程的

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效率，达到快速编程的目的。 （3）应用Pro/E进行自动编程的重点在于了解各种NC序列制造参数的含义及用法，尤其是那些对刀具路径的生成起关键作用的参数。在编程中要善用螺旋下刀、圆弧切入切出、侧壁进刀、防过切保护、依层或深度铣削、多通路铣削和进退刀延伸，选择合理的加工类型、扫描类型及切割类型等。 （4）零件上同一个形状或部位的加工方法并不是惟一的，可以有多种不同的加工策略，在程序编制中应灵活运用，选择最佳加工方案。 图示为加工注塑模凹模用的电极，电极由工作部分和碰数台阶两部分组成。应该注意的是电极的工作部分需根据放电加工时所采用的放电间隙大小（假设本例放电间隙取0.2）采取负余量加工。 项目 拓展 如图所示模型，综合运用所学的各种NC序列，对该其进行加工程序的编制。 课后 练习 教学 后记 授课 教师 备课 时间 9

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