棘轮零件三维设计及自动编程毕业设计论文 精品文档格式.docx
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Keywords:
Processanalysis,clampingscheme,processflow,three-dimensionalmodeling,automaticprogramming
1绪论
1.1数控加工技术概述
数字控制简称数控(NC),是近代发展起来的一种自动控制技术,是用数字化信息实现设备控制的一种方法,在数控加工技术方面得到了广泛的应用。
数控技术是数字程序控制设备实现自动工作的技术。
它广泛应用于机械制造和自动化领域,较好的解决多品种、小批量和复杂零件加工以及生产过程中的自动化问题。
随着计算机、自动控制技术的飞速发展,数控技术已广泛地应用于数控机床、机器人以及各类机电一体化设备上。
同时,社会经济的飞速发展,对数控装置和数控机械要求在理论和应用方面有迅速的发展和提高。
随着改革开放深入发展,全国特别是国有大中型企业级三资企业,在生产中都广泛的应用了数控加工技术和计算机辅助加工技术。
由于市场竞争日益激烈,从而导致对专业人才的需求量大大提高。
随着民营经济的飞速发展,我国沿海经济发达地区(广东、浙江、山东)地区,数控人才更是供不应求。
所以数控行业有着十分广阔的前景。
要成为合格的数控编程员需具备有以下技能:
(1)熟练掌握数控加工工艺知识和数控机床的操作;
(2)熟练掌握机械设计和制造专业知识;
(3)掌握计算机制图cad/cam软件。
如UG、Proe、Mastercam、AUTOCAD等;
(4)数量掌握手工编程和自动编程等技术。
数控加工是根据被加工零件的图样和工艺要求,编制成以数码表示的程序输入到机床的数控装置中,以控制工件归队运动,使之加工出合格零件的方法。
该技术是20世纪40年代后期为适应加工复杂外形零件而发展起来的一种自动化加工技术。
1948年美国帕森斯公司接受美国空军委托,研制飞机螺旋桨叶片轮廓样板的加工设备。
由于样板形状复杂多样,精度要求高,一般加工设备难以加工,于是提出计算机控制机床的设想。
1949年,该公司在美国麻省理工学院伺服机构研究室的协助下,开始数控机床研究,并于1952年试制成功第一台三坐标数控铣床,揭开了数控技术的序幕。
一般来说,数控加工技术涉及数控机床加工工艺和数控编程技术两个方面。
数控机床是数控加工的硬件基础,其性能对加工效率、精度等方面有决定性的影响。
高速、高效和高精度技术是机床技术的发展目标。
零件加工程序的编制是实现数控加工的重要环节,对于产品质量的控制有着重要的作用。
特别是对于复杂零件加工,其编程工作的重要性甚至高于数控机床本身。
以便充分发挥数控机床的性能,获得更高的加工效率和质量。
当今的数控机床已经在机械加工部门占有非常重要的地位,是柔性制造系统、计算机集成制造系统、自动化工厂的基本构成单位。
努力发展数控加工技术,向着更高层次的自动化、柔性化、敏捷化、网络化和数字化制造方向推进,是当前机械制造业的发展方向。
1.2数控铣削加工技术
数控铣削加工是以铣削为加工方式的数控机床加工,包括数控铣床、加工中心加工等。
在数控机床中所占的比例比较大,在航空航天、汽车制造、一般机械制造加工和模具制造业中应用非常广泛。
数控铣削加工中心的特点如下:
(1)加工精度高。
在加工中心上加工,其工序高度集中,一次装夹即可加工出零件上大部分甚至全部表面,避免了工件多次装夹所产生的装夹误差,因此,加工表加工中心面之间能获得较高的相互位置精度。
同时,加工中心多采用半闭环,甚至全闭环的位置补偿功能,有较高的定位精度和重复定位精度,在加工过程中产生的尺寸误差能及时得到补偿,与普通机床相比,能获得较高的尺寸精度。
(2)精度稳定。
整个加工过程由程序自动控制,不受操作者人为因素的影响。
同时,没有凸轮、靠模等硬件,省去了制造和使用中磨损等所造成的误差,加上机床的位置补偿功能和较高的定位精度和重复定位精度,加工出的零件尺寸一致性好。
(3)效率高。
一次装夹能完成较多表面的加工,减少了多次装夹工件所需的辅助时间。
同时,减少了工件在机床与机床之间、车间与车间之间的周转次数和运输工作量。
(4)表面质量好。
加工中心主轴转速加工中心和各轴进给量均是无级调速,有的甚至具有自适应控制功能,能随刀具和工件材质及刀具参数的变化,把切削参数调整到最佳数值,从而提高了各加工表面的质量。
(5)软件适应性大。
零件每个工序的加工内容、机床切削用量、工艺参数都可以编人程序,可以随时修改,这给新产品试制,实行新的工艺流程和试验提供了方便。
1.3本课题的主要任务
给定样图如图2.1所示。
图2.1零件样图
根据图2.1需要完成以下五项内容:
(1)绘制零件二维图及三维图;
(2)分析零件结构、技术要求等;
(3)对零件进行工艺分析;
(4)制定合理的加工方案;
(5)运用Mastercam绘制出零件的三维图及仿真加工。
2零件的三维造型设计
2.1软件的选择
选择MasterCAMX5软件进行造型及编程。
Mastercam是美国CNCsoftware公司开发的基于PC平台的CAD/CAM软件,由于它对硬件要求不高,且操作灵活、易学易用并有良好的价格性能比,因而深受广大企业用户和工程技术人员的欢迎。
目前,在各种CAD/CAM软件中其装机量居世界第一。
Mastercam是一套全面服务于制造业的数控加工软件,它包括设(Design)、车削(Lathe)、铣削(Mill)与线切割(Wire)四个模块。
其中设计模块主要用于绘图和加工零件造型;
车削模块主要用于生成车削加工刀具路径;
铣削模块主要用于生成铣削加工的刀具路径;
线切割模块主要用于生成电火花与线切割的加工路径。
其中后三个模块内也包括设计模块中的完整设计功能。
Mastercam的铣削功能模块(Mill)是在生产实践中运用得最多最广泛的数控编程模块。
它主要的功能有:
具有完整的曲线曲面建模功能,便于建立2D、3D几何模型;
能高效地编制各种铣削加工程序;
用它可快速设计加工零件,还可以组织、管理相关的文档;
Mastercam的数据转换器,可与任何CAD系统交换数据,这些转换器包括:
Ascii、STEP、Autodesk、IGES、Parasld、STL、VDA、SAT、ProE等。
2.2零件的三维造型设计
2.2.1绘制顶盖
(1)绘制草图
运用曲线功能,绘制出顶盖的草图曲线如图2.1所示。
图2.1草图
(2)实体旋转
运用“实体旋转”工具,对草图进行旋转。
最终得到如图2.2所示的顶盖图形。
图2.2顶盖图形
(3)实体切割
1)绘制草图
运用曲线功能绘制出如图2.3所示草图。
图2.3切割草图
2)实体切割
单击“挤出实体”工具,然后拾取上图中左侧的曲线,在弹出的对话框中设置如图2.4所示参数。
然后单击确定,最后得到如图2.5所示三维实体。
图2.4参数设置
图2.5三维实体
2.2.2底座的绘制
运用曲线功能,绘制出如图2.6所示的草图。
图2.6底座草图
(2)拉伸实体
运用“挤出实体”工具,对草图进行拉伸,拉伸距离均为10.2mm。
最终得到如图2.7所示的底座图形。
图2.7底座实体的生成
2.2.3实体的结合
顶盖和底座生成之后,需要先将两实体进行结合为一体,这样方便后续的裁剪时更好的拾取体。
选择“布尔运算-结合”功能,分别拾取凸台实体和底座实体,然后按下回车键,即可将两实体合为一体。
最终得到的效果图如图2.8所示。
图2.8结合体
2.2.4圆角的生成
运用“实体倒圆角”、“面与面倒圆角”等功能对外形进行倒圆角,最后得到的三维实体如图2.9所示。
图2.9倒圆角后的三位实体
2.2.5实体抽壳
单击“实体抽壳”工具,选择需要抽壳的实体,然后在对话框中设置如图2.10所示参数,单击“确定”后得到如图2.11所示三维。
图2.10参数设置
图2.11抽壳后的实体
2.2.6开口
按照样图中曲线,绘制出切开口的曲线,如图2.12中内侧曲线所示。
图2.12切开口草图
(2)切割
选择“挤出实体”功能,拾取草图,然后进行切割,完成后将得到如图2.13所示样图。
图2.13切开口后的实体
2.2.7六边形凸台的生成
(1)草图的绘制
运用曲线功能绘制出六边形凸台的曲线如图2.14所示。
图1.14六边形凸凸台曲线
选择“挤出实体”功能,拾取草图,然后进行拉伸,完成后将得到如图2.15所示三维实体。
图2.15六边形凸台绘制后的三维实体
2.2.8孔的生成
同理运用挤出实体功能,最后得到的三维实体如图2.16所示。
图2.16孔生成后的最终三维图
2.3
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