基于CAXA的大众车标的设计与加工毕业作品.docx
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基于CAXA的大众车标的设计与加工毕业作品
【毕设】
【业计】
(届)
基于CAXA的大众车标的设计及加工
所在学院
专业班级
机械设计制造及其自动化
学生姓名
指导教师
完成日期
基于CAXA的大众车标的设计与加工
摘要:
在当今的社会中,随着科技和经济的发展,私家车已经越来越普遍,而且每种汽车都有它的一个标志,是你财富和权利的象征,汽车生产公司对车标的设计也越来越重视起来了。
像宝马、奔驰、劳斯莱斯等名牌车,一个好的车标的设计带给人一种思考与回味,并会给人留下深刻的影响。
本文所讨论的是大众车标的设计,通过大众车标的设计,并利用计算机辅助设计ComputerAidedDesign(CAD)、计算机辅助工程ComputerAidedEngineering(CAE)技术、Solidworks进行对大众车标的设计和建模。
并在CAXA软件进行造型,在进行数控自动编程(利用计算机和相应的编程软件编制数控加工程序的过程,随着现代加工业的不断发展,在实际生产过程中,比较复杂的二维零件、具有曲线轮廓等复杂零件越来越多,手工编程已满足不了实际的生产要求。
如何在较短的时间内编制出高效、快速、合格的加工程序,在这种需求的推动下,数控自动编程得到了很大的发展。
)然后把生成的程序在数控仿真软件中进行适用,检查刀具的轨迹是否有错误,进行修改,最后在加工中心上加工出该实体模型,通过该过程,深入去了解所涉及的软件,并尽量去掌握这个软件。
通过这样的设计,去了解该如何选择刀具,如何设置刀具参数,如何走刀,如何设置走刀路线等,这样对加工中心也有了初步的了解。
关键词:
车标;数控;程序;加工中心;实体
OnthebasisofCAXAVolkswagenlogowithdesignandprocessing
Abstract:
Nowadays,theprivatecarhasbecomeincreasinglycommonwiththedevelopmentoftechnologyandeconomy,andeachhasalogowhichisasymbolofpeople'swealthandpower.AutomobileproductioncompanyofthevehiclepaysmoreattentiontothedesignoflogoofcarsuchasBMW,Mercedes,Rolls-Royceandotherbrandcars.Agooddesignoflogoofcarcangivepeopleafeelingofthinkingandpondering,andcanalsoleaveaprofoundimpact.ThispaperdiscussesthesubjectofVolkswagendesign,whichuseComputerAidedDesignComputerAidedDesign(CAD),ComputerAidedEngineering(CAE)technologyandSolidworkstodesignandmodelingthelogoofVolkswagen.ThenuseCAXAsoftwaretomodelingandCNCautomaticprogramming.Rather,putthegeneratedprogramintoNCsimulationsoftwareapplicabletocheckweatherthetoolpathhaserrors,andmodifyifso.Finally,processtherealmodelintheprocessingcenter.Goin-depthunderstandingoftheinvolvedsoftware,andtrytounderstandthissoftwarethroughtheprocess.Throughthisdesign,tounderstandhowtochoosethetools,howtosetuptheparametersoftool,howtotaketheknife,howtosetupthefeedpathsothatcanunderstandthemachiningcenterspreliminarily.
Keywords:
logoofcar:
NC;program;processingcenter:
realmodel
基于CAXA的大众车标的设计与加工
1绪论
现代制造业正从降低劳动力成本、产品成本,提高企业的整体效率和质量的竟争,发展到全面满足顾客的要求、积极开发新产品的竟争。
知识——技术——产品的升级周期越来越短,产品批量越来越小,对质量、性能的要求更高,同时社会对环境保护、绿色制造的意识不断加强。
因此敏捷、先进的制造技术将成为企业赢得竟争的重要途径。
计算机信息技术和制造自动化技术的结合越来越紧密,数控加工是现代加工制造技术的典型代表,在加工制造业的各个领域,例如航空航天、汽车、模具、家用电器等方面有着日益广泛的应用,已成为这些行业中不可缺少的加工手段。
对数控加工的需求向着更加高速、更加精确、持续的方向发展。
现在企业要求设计人员提供的产品设计,都已经淘汰了传统的手工图纸,取而代之的是真正的三维实体数字化模型。
设计人员的目标也不是画出工程图,而是准确表达和传递产品设计与分析的结果;工艺人员的目标也不再是编写加工工艺,而是将把经过检测、仿真的成熟加工过程记录下来,再通过数控加工设备予以实现。
而这一切都由计算机CAD/CAM软件更简单更迅速的完成。
数控(英文名:
NumericalControl简称:
NC)技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。
数控在中国是在上个世纪五六十年代才开始发展的,但是由于当时的环境很不成熟,由于人员素质差、基础薄弱、配套件不过关,一哄而上又一哄而下,曾三起三落、终因表现欠佳,无法应用于生产而停顿。
但在当时的年代中,像别的国家,日本、美国、德国、韩国等一些国家,数控技术相对比较成熟。
在后来的20多年的时间里,中国不断从国外引进数控控制系统,培训一些设计、制造、使用和维护的人才,通过与国外的一些合作,数控机床的设计和制造技术有了较大的提高。
数控系统是数控机床的核心部件,一般由数控装置和伺服系统组成。
目前,大多数数控机床采用的是进口的数控系统,其中用得最多的是德国西门子公司的SINUMERIK系统,日本发那科公司的FANUC系统,和海德汉Heidenhain、三菱系统等。
除此之外,还有一些国产的数控系统,如华中数控、广州数控GSK980TD等。
数控机床与普通机床相比,具有高精度,可以加工结构复杂的零件,效率高,并且还降低了劳动强度。
目前比较成熟的CAM系统主要由两种形式实现CAD/CAM系统集成:
一体化的CAD/CAM系统(如:
UGII、Euclid、Pro/ENGINEER等)和相对独立的CAM系统(如:
Mastercam、Surfcam等)。
前者以内部统一的数据格式直接从CAD系统获取产品的几何模型,而后者主要通过中性文件从其它CAD系统获取产品的几何模型[13]。
然而,无论是哪种形式的CAM系统,都由五个模块组成,即交互工艺参数输入模块、刀具轨迹生成模块、刀具轨迹编辑模块、三维加工动态仿真模块和后置处理模块。
不过数控加工技术还是一直向着高速化、高精化、复合化、智能化、高柔性化及信息网络化等方向发展。
近几十年来,特别是近20年来,微电子科学与技术、计算机科学与技术、控制科学与技术、信息科学与技术以及系统科学与技术等获得了迅猛的发展,它们与机械制造相结合,为机械制造自动化提供了重要的系统理论、方法与实现技术,使制造系统的各个子系统之间,可以用统一的数据形式、语义定义实现信息传递和信息资源共享,从而取代产品工程蓝图或其他技术文件。
经自动化工厂“通信网络”连接的各个子系统,可构成一个有机联系的整体,即自动化工厂。
计算机集成制造反映了制造系统的这一新的发展。
计算机集成制造系统则是技术上的具体实现,它能为现代制造业追求在激烈的变化中、动态市场条件下,具有快速、灵活响应的竞争优势提供所要求的战略性系统技术。
2软件介绍
2.1CAD介绍
2.1.1CAD
CAD即计算机辅助设计(CAD-ComputerAidedDesign)是利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作,简称CAD。
在产品设计和工程中,计算机可以帮助设计人员承担计算、信息存储和制图等工作。
CAD还包含:
电气CAD、外贸结算CAD、加拿大元、冠状动脉性心脏病、计算机辅助诊断、服装CAD等含义。
(1)CAD发展史
人类在表达思想、传递信息时,最初时采用图形,后来逐渐演化发展为具有抽象意义的文字。
这是人类在信息交流上的一次伟大革命。
在信息交流中,图形表达比文字表达具有更多的优点。
一幅图纸能容纳下许多信息,并且表达直观,一目了然,在不同的民族与地区具有表达思想的相通性,也往往可以反映用语言、文字也难以表达的信息。
工程图是工程师的语言。
绘图是工程设计乃至整个工程建设中一个重要环节。
然而,图纸的绘制是一项极其繁琐的工作,不但要求正确、精确,而且随着环境、需求等外部条件的变化,设计方案也要随之变化。
一项工程图的绘制通常都是在历经数遍修改完善后才完成的。
在早期,工程师都采用手工绘图。
他们用草图表达设计的思想,手法不一。
后来逐渐规范化,形成了一整套的规则,具有了一定的制图标准,从而使工程制图标准化。
但由于项目的多样性、多变性,使得手工绘图周期长、效率低、重复劳动多、效率低,从而阻碍了建设的发展。
于是,人们想方设法提高劳动效率,将工程技术人员从繁琐、重复的体力劳动中解放出来,集中精力去从事开创性的工作。
例如,工程师们为了减少工程制图中许多繁琐重复的劳动,编制了大量的标准图集,提供给不同的工程以备套用。
工程师们梦想着有一天能甩开图板,实现自动化画图,将自己的设计思想用一种简洁、美观标准的方式表达出来,便于修改,易于重复利用,提高劳动效率。
随着计算机的迅猛发展,工程界的迫切需要,计算机辅助绘图(ComputerAidedDrafting)应运而生。
早期的计算机辅助设计系统是在大型机、超级小型机上开发的,一般需要几十万甚至上百万美元,一般只有在规模很大的汽车、航空、化工、石油,电力、轮船等行业或部门中应用,工程建设等设计领域各单位则难以望其项背。
进入80年代,微型计算机的迅速发展,使计算机设计逐渐成为现实[13]。
计算机绘图是通过编制计算机辅助绘图软件,将图形显示在屏幕上,用户可以用光标对图形直接进行编辑和修改。
由微机配上图形输入和输出设备(如键盘、鼠标、绘图仪)以及计算机绘图软件,就组成一套计算机辅助绘图系统。
由于高性能的微型计算机和各种外部设备的支持,计算机辅助绘图软件的开发也得到长期的发
展。
在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较,以决定最佳方案;各种设计信息,无论是数字、文字或图形,都能存放在计算机的内存或外存里,并能够快速地检索;设计人员通常用草图开始设计,将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机来完成;由计算机自动产生设计结果,可以快速作出图形并显示出来,使设计人员能及时对设计作出判断和修改;利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。
CAD能够减轻设计人员的计算画图等重复性劳动,专注于设计本身,缩短设计周期和提高设计的质量。
系统组成:
通常以具有图形功能的交互计算机系统为基础,主要设备有:
计算机主、,图形显示终端、图形输入板、绘图仪、扫描仪、打印机、磁带机、以及各类软件。
2.1.2CAD软件
除计算机本身的软件如操作系统、编译程序外,CAD主要使用交互式图形显示软件、CAD应用软件和数据管理软件3类软件。
CAD操作界面如图2-1所示。
(1)定义
计算机辅助设计指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作,简称CAD。
在工程和产品设计中,计算机可以帮助设计人员承担计算、信息存储和制图等项工作。
在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较,以决定最佳方案;各种设计信息,不论是数字、文字或图形,都能存放在计算机的内存或外存里,并能快速地检索;设计人员通常用草图开始设计,将草图转化为工作图的繁重工作可以交给计算机完成;由计算机自动产生的设计结果,可以快速作出图形并显示出来,使设计人员能及时对设计作出判断和修改;利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作[13]。
CAD能够减轻设计人员的劳动,缩短设计周期和提高设计质量。
(2)基本功能:
平面绘图:
能以多种方式创建直线、圆、椭圆、多边形、样条曲线等基本图形对象。
绘图辅助工具:
AutoCAD提供了正交、对象捕捉、极轴追踪、捕捉追踪等。
正交功能使用户可以很方便地绘制水平、竖直直线,对象捕捉可帮助拾取几何对象上的特殊点,而追踪功能使画斜线及沿不同方向的定位点变得更加容易。
编辑图形:
AutoCAD具有强大的编辑功能,可以移动、复制、旋转、阵列、拉伸、镜像、延长、修剪、缩放对象等。
标注尺寸:
可以创建多种尺寸类型,标注外观可以自行设定。
书写文字:
能轻易在图形的任何位置,沿任何方向书写文字,可设定文字字体、倾斜角度及宽度缩放比例等属性。
图层管理功能:
图形对象都位于某一图层上,可设定图层颜色、线型、线宽等特性。
三维绘图:
可创建3D实体及表面模型,并能对实体本身进行编辑。
网络功能:
可将图形在网络上发布,或通过网络访问AutoCAD资源。
数据交换:
AutoCAD提供了多种图形图像数据交换格式及相应的命令。
图2-1CAD界面
2.2Solidworks软件介绍
SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统,由于技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势,SolidWorks公司于两年间成为CAD/CAM产业中获利最高的公司。
由于使用了WindowsOLE技术、直观式设计技术、先进的parasolid内核(由剑桥提供)以及良好的与第三方软件的集成技术,SolidWorks成为全球装机量最大、最好用的软件。
资料显示,目前全球发放的SolidWorks软件使用许可约28万,涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球100多个国家的约3万1千家企业。
据统计,全世界用户每年使用SolidWorks的时间已达5500万小时。
在美国,包括麻省理工学院(MIT)、斯坦福大学等在内的著名大学已经把SolidWorks列为制造专业的必修课,国内的一些大学(教育机构)如清华大学、北京航空航天大学、北京理工大学、上海教育局等也在应用SolidWorks进行教学[11]。
(1)Solidworks软件特点
Solidworks功能强大、易学易用和技术创新是SolidWorks的三大特点,使得SolidWorks成为领先的、主流的三维CAD解决方案。
SolidWorks能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。
SolidWorks不仅提供如此强大的功能,同时对每个工程师和设计者来说,操作简单方便、易学易用。
对于熟悉微软的Windows系统的用户,基本上就可以用SolidWorks来搞设计了。
SolidWorks独有的拖拽功能使用户在比较短的时间内完成大型装配设计。
SolidWorks资源管理器是同Windows资源管理器一样的CAD文件管理器,用它可以方便地管理CAD文件。
使用Solidworks,用户能在比较短的时间内完成更多的工作,能够更快地将高质量的产品投放市场。
在目前市场上所见到的三维CAD解决方案中,SolidWorks是设计过程比较简便而方便的软件之一。
美国著名咨询公司Daratech所评论:
“在基于Windows平台的三维CAD软件中,SolidWorks是最著名的品牌,是市场快速增长的领导者。
”在强大的设计功能和易学易用的操作(包括Windows风格的拖/放、点/击、剪切/粘贴)协同下,使用SolidWorks,整个产品设计是可百分之百可编辑的,零件设计、装配设计和工程图之间的是全相关的。
(2)全动感用户界面
只有SolidWorks才提供了一整套完整的动态界面和鼠标拖动控制。
“全动感的”的用户界面减少设计步骤,减少了多余的对话框,从而避免了界面的零乱。
崭新的属性管理员用来高效地管理整个设计过程和步骤。
属性管理员包含所有的设计数据和参数,而且操作方便、界面直观。
用SolidWorks资源管理器可以方便地管理CAD文件。
SolidWorks资源管理器是唯一一个同Windows资源器类似的CAD文件管理器。
特征模版为标准件和标准特征,提供了良好的环境。
用户可以直接从特征模版上调用标准的零件和特征,并与同事共享。
Solidworks提供的AutoCAD模拟器,使得AutoCAD用户可以保持原有的作图习惯,顺利地从二维设计转向三维实体设计。
Solidworks操作界面如图2-2所示。
(3)配置管理
配置管理是SolidWorks软件体系结构中非常独特的一部分,它涉及到零件设计、装配设计和工程图。
配置管理使得你能够在一个CAD文档中,通过对不同参数的变换和组合,派生出不同的零件或装配体。
(4)协同工作
SolidWorks提供了技术先进的工具,使得你通过互联网进行协同工作。
通过eDrawings方便地共享CAD文件。
eDrawings是一种极度压缩的、可通过电子邮件发送的、自行解压和浏览的特殊文件。
通过三维托管网站展示生动的实体模型。
三维托管网站是SolidWorks提供的一种服务,你可以在任何时间、任何地点,快速地查看产品结构。
SolidWorks支持Web目录,使得你将设计数据存放在互联网的文件夹中,就象存本地硬盘一样方便。
用3DMeeting通过互联网实时地协同工作。
3DMeeting是基于微软NetMeeting的技术而开发的专门为SolidWorks设计人员提供的协同工作环境。
(5)装配设计
在Solidworks中,当生成新零件时,你可以直接参考其他零件并保持这种参考关系。
在装配的环境里,可以方便地设计和修改零部件。
对于超过一万个零部件的大型装配体,SolidWorks的性能得到极大的提高。
SolidWorks可以动态地查看装配体的所有运动,并且可以对运动的零部件进行动态的干涉检查和间隙检测。
用智能零件技术自动完成重复设计。
智能零件技术是一种崭新的技术,用来完成诸如将一个标准的螺栓装入螺孔中,而同时按照正确的顺序完成垫片和螺母的装配。
镜像部件是SolidWorks技术的巨大突破。
镜像部件能产生基于已有零部件(包括具有派生关系或与其他零件具有关联关系的零件)的新的零部件[11]。
SolidWorks用捕捉配合的智能化装配技术,来加快装配体的总体装配。
智能化装配技术能够自动地捕捉并定义装配关系。
(6)工程图
SolidWorks提供了生成完整的、车间认可的详细工程图的工具。
工程图是全相关的,当你修改图纸时,三维模型、各个视图、装配体都会自动更新。
从三维模型中自动产生工程图,包括视图、尺寸和标注。
增强了的详图操作和剖视图,包括生成剖中剖视图、部件的图层支持、熟悉的二维草图功能、以及详图中的属性管理员。
使用RapidDraft技术,可以将工程图与三维零件和装配体脱离,进行单独操作,以加快工程图的操作,但保持与三维零件和装配体的全相关。
用交替位置显示视图能够方便地显示零部件的不同的位置,以便了解运动的顺序。
交替位置显示视图是专门为具有运动关系的装配体而设计的独特的工程图功能。
图2-2Solidworks操作界面
2.3CAXA软件介绍
依托北京航空航天大学的科研实力,北航海尔开发出了中国第一款完全自主研发的CAD产品——CAXA。
CAXA独一无二地将可视化的自由设计与精确设计手段结合在一起,使产品设计跨越了传统参数化造型CAD软件的限制,支持产品从概念设计至详细设计,最终生成符合国家标准的二维图纸的全过程,CAXA实体设计2006,专注于产品创新工程,为用户提供三维创新设计的CAD平台,支持概念设计、总体设计、详细设计、工程设计、分析仿真、数控加工的应用需求,已成为企业加快产品上市与更新速度、赢取国际化市场先机的核心工具。
它在提供了通常的参数化设计的同时,将类似Windows中的拖放操作方法加以扩展,提供了一种全新的三维环境中的拖放设计操作方法[14]。
现在企业要求设计人员提供的产品设计,都已经淘汰了传统的手工图纸,取而代之的是真正的三维实体数字化模型。
设计人员的目标已经不是画出工程图,而是准确地表达和传递产品设计与分析的结果;工艺人员的目标也不再是编写加工工艺,而将把经过检测、仿真的成熟加工过程记录下来,再通过数控加工设备予以实现。
caxa的基于专家系统的图形设计和数控编程功能,通过绘图、刀具选择、参数设定和数控加工刀具轨迹仿真可以得到较精确的加工程序。
极大的提高了产品的设计与生产效率,同时也保证了产品的生产进度和质量。
CAXA操作界面如图2-3所示。
CAXA的特点:
(1)设计、编程集成化
“CAXA线切割xp”可以完成绘图设计、加工代码生成、连机通讯等功能,集图纸设计和代码编程于一体。
(2)更完善的数据接口
“CAXA线切割xp”可直接读取EXB格式文件、DWG格式文件、任意版本的DXF格式文件以及IGES格式、DAT格式等各种类型的文件,使得所有CAD软件生成的图形都能直接读入“CAXA线切割xp”,这样不管用户的数据来自何方,均可利用“CAXA线切割xp”完成加工编程,生成加工代码[18]。
(3)图纸、代码的打印
“CAXA线切割xp”可在软件内直接从打印机上输出图纸和生成的代码。
其中代码还允许用户进行排版、修改等操作,加强了图纸、代码的管理功能。
(4)互交式的图像矢量化功能
位图矢量化一直是用户很欢迎的一个实用功能,新版本对它也进行了加强和改进,新的位图矢量化功能能够接受的图形格式更多、更常见,它可以适用于BMP、GIF、JPG、PNG等格式的图形,而且在矢量化后您可以调出原图进行对比,在原图的基础上对矢量化后的轮廓进行修正。
(5)齿轮、花键加工功能
解决任意参数的齿轮加工问题。
输入任意的模数、齿数等齿轮相关参数,由软件自动生成齿轮、花键的加工代码[19]。
(6)完善的通讯方式
可以将电脑与机床直接连机,将加工代码发送到机床的控制器。
“CAXA线切割V2”提供了电报头通讯、光电头通讯、串口通讯等多种通讯方式,能与国产的所有机床连接。
(7)附送电子图板
“CAXA线切割xp”包含了“CAXA电子图板xp”的全部功能,相当于您同时拥有了一套电子图板,除了用于线切割,您还可以用它设计零件和管理图纸。
图2-3CAXA操作界面
3大众车标的设计
3.1前期的准备
本次大众车标的设计主要还是基于原有的大众车标的基础上的,主要是通过在加工过程对CAXA软件、加工中心有更好的了解。
所以这次设计基本上就是对尺寸及一些小细节做了少许的修改。
通过晚上搜索大众车标的
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