畢業(yè)設計主軸箱體加工工藝規(guī)程設計

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1、陜西理工學院畢業(yè)設計 引言 數(shù)控加工工藝是對所學專業(yè)知識的一次鞏固，是在進行社會實踐之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是理論聯(lián)系實際的訓練。 數(shù)控加工工藝已成為機械加工中的重要裝備。數(shù)控加工工藝的設計和使用是促進生產(chǎn)發(fā)展的重要工藝措施之一。隨著我國機械工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展,數(shù)控加工工藝的改進和創(chuàng)造已成為廣大機械工人和技術人員在技術革新中的一項重要任務。 課題背景及發(fā)展趨勢 材料、結構、工藝是產(chǎn)品設計的物質(zhì)技術基礎，一方面，技術制約著設計；另一方面，技術也推動著設計。從設計美學的觀點看，技術不僅僅是物質(zhì)基礎還具有其本身的“功能”作用，只要善于應用材料的

2、特性，予以相應的結構形式和適當?shù)募庸すに?，就能夠?chuàng)造出實用，美觀，經(jīng)濟的產(chǎn)品，即在產(chǎn)品中發(fā)揮技術潛在的“功能”。 技術是產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展的先導，新材料，新工藝的出現(xiàn)，必然給產(chǎn)品帶來新的結構，新的形態(tài)和新的造型風格。材料，加工工藝，結構，產(chǎn)品形象有機地聯(lián)系在一起的，某個環(huán)節(jié)的變革，便會引起整個機體的變化。 工業(yè)的迅速發(fā)展，對產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求，使多品種，對中小批生產(chǎn)作為機械生產(chǎn)的主流，為了適應機械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢，必然對 機床夾具提出更高的要求。 1主軸箱體加工工藝規(guī)程設計 1.1零件的分析 1.1.1零件的作用 題目給出的零件是C61

3、40主軸箱體，它的主要的作用是用來支承、固定的。它的主要任務是將主電機傳來的旋轉運動經(jīng)過一系列的變速機構使主軸得到所需的正反兩種轉向的不同轉速，同時主軸箱分出部分動力將運動傳給進給箱。主軸箱中的主軸是車床的關鍵零件。主軸在軸承上運轉的平穩(wěn)性直接影響工件的加工質(zhì)量，一旦主軸的旋轉精度降低，則機床的使用價值也將大打折扣。 1.1.2零件的工藝分析 零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，減震性能良好。傳動箱體需要加工表面以及加工表面的位置要求。現(xiàn)分析如下： （1）主要加工面： 1）銑上下平面保證尺寸100mm，平行度誤差為0.03 2）銑側面保證尺寸62

4、與20與下平面的平行度誤差為0.02 3）鏜上、下面平面各孔至所要求尺寸，并保證各位誤差要求 4）鉆側面4—M6螺紋孔 5）鉆孔攻絲底平面各孔 （2）主要基準面： 1）以下平面為基準的加工表面 這一組加工表面包括：傳動箱上表面各孔、傳動箱上表面 2）以下平面為基準的加工表面 這一組加工表面包括：主要是下平面各孔及螺紋孔 1.2箱體的結構特點 箱體是機器和部件的基礎零件,由它將機器和部件中許多零件連接成一個整體,并使之保持正確的相互位置,彼此能協(xié)調(diào)地運動.常見的箱體零件有:各種形式的機床主軸箱.減速箱和變速箱等. 各種箱體類零件由于功用不同,形狀結構差別較大,但結構上也存在

5、著相同的特點: 1.尺寸較大 箱體通常是機器中最大的零件之一,它是其他零件的母體,如大型減速箱體長達5~6m,寬3~4m,重50~60噸,正因為它是一個母體,所以它是機器整體的最大零件. 2.形狀復雜 其復雜程度取決于安裝在箱體上的零件的數(shù)量及在空間的相互位置,為確保零件的載荷與作用力,盡量縮小體積.有時為了減少機械加工量或減輕零件的重量,而又要保證足夠的剛度,常在鑄造時減小壁的厚度,再在必要的地方加筋板.凸臺.凸邊等結構來滿足工藝與力的要求. 3.精度要求 有若干個尺寸精度和相互位置精度要求很高的平面和孔，這些平面和孔的加工質(zhì)量將直接影響機器的裝配精度，使用性能和使用壽命。 4

6、．有許多緊固螺釘定位箱孔。 這些孔雖然沒有什么特殊要求。但由于分布在大型零件上，有時給加工帶來很大的困難。 由于箱體有以上共特點，故機械加工勞動量相當大，困難也相當大，例如減速箱體在鏜孔時，要如何保證位置度問題，都是加工過程較困難的問題。 5.主軸箱的箱體尺寸 主軸箱中有主軸、變速機構，操縱機構和潤滑系統(tǒng)等。主軸箱除應保證運動參數(shù)外，還應具有較高的傳動效率，傳動件具有足夠的強度或剛度，噪聲較低，振動要小，操作方便，具有良好的工藝性，便于檢修，成本較低，防塵、防漏、外形美觀等。 箱體材料以中等強度的灰鑄鐵HT150及HT200為最廣泛,本設計選用材料為HT20-40.箱體鑄造時的最小壁

7、厚根據(jù)其外形輪廓尺寸(長寬高),按下表選取. 長寬高() 壁厚(mm) <500500300 8-12 >500500300-800500500 10-15 >800800500 12-20 由于箱體軸承孔的影響將使扭轉剛度下降10%-20%，彎曲剛度下降更多，為彌補開口削弱的剛度，常用凸臺和加強筋；并根據(jù)結構需要適當增加壁厚。如中型車床的前支承壁一般取25mm左右，后支承壁取22mm左右，軸承孔處的凸臺應滿足安裝調(diào)整軸承的需求。 箱體在主軸箱中起支承和定位的作用。CA6140主軸箱中共有15根軸，軸的定位要靠箱體上安裝空的位置來保證，因此，箱體上安裝空的位置的確定很重要。

8、本設計中各軸安裝孔的位置的確定主要考慮了齒輪之間的嚙合及相互干涉的問題，根據(jù)各對配合齒輪的中心距及變位系數(shù)，并參考有關資料，箱體上軸安裝空的位置確定如下： 中心距(a)=1/2（d1+d2）+ym（式中y是中心距變動系數(shù)） 中心距Ⅰ-Ⅱ=（56+38）/22.25=105.75mm 中心距Ⅰ-Ⅶ=（50+34）/22.25=94.5mm 中心距Ⅱ-Ⅶ=（30+34）/22.25=72mm 中心距Ⅱ-Ⅲ=（39+41）/22.25=90mm 中心距Ⅲ-Ⅳ=（50+50）/22.5=125mm 中心距Ⅴ-Ⅷ=（44+44）/22=88mm 中心距Ⅴ-Ⅵ=（26+58）/24=168

9、mm 中心距Ⅷ-Ⅸ=（58+26）/22=84mm 中心距Ⅸ-Ⅵ=（58+58）/22=116mm 中心距Ⅸ-Ⅹ=（33+33）/22=66mm 中心距Ⅸ-Ⅺ=（25+33）/22=58mm 綜合考慮其它因素后，將箱體上各軸安裝空的位置確定如下圖： 上圖中XIV、XV軸的位置沒有表達清楚具體位置參見零件圖。 箱體在床身上的安裝方式，機床類型不同，其主軸變速箱的定位安裝方式亦不同。有固定式、移動式兩種。車床主軸箱為固定式變速箱，用箱體底部平面與底部突起的兩個小垂直面定位，用螺釘和壓板固定。本主軸箱箱體為一體式鑄造成型，留有安裝結構，并對箱體的底部為安裝進行了相應的調(diào)整。 箱體

10、的顏色根據(jù)機床的總體設計確定，并考慮機床實際使用地區(qū)人們心理上對顏色的喜好及風俗。 箱體中預留了潤滑油路的安裝空間和安裝螺紋孔及油溝，具體表達見箱體零件圖。 1.3毛坯種類的確定。 常用毛坯種類有：鑄件、鍛件、焊件、沖壓件。各種型材和工程塑料件等。在確定毛坯時，一般要綜合考慮以下幾個因素： （1）依據(jù)零件的材料及機械性能要求確定毛坯。例如，零件材料為鑄鐵，須用鑄造毛坯；強度要求高而形狀不太復雜的鋼制品零件一般采用鍛件。 （2）依據(jù)零件的結構形狀和外形尺寸確定毛坯，例如結構比較的零件采用鑄件比鍛件合理；結構簡單的零件宜選用型材，鍛件；大型軸類零件一般都采用鍛件。 （3）依據(jù)生產(chǎn)類型確

11、定毛坯。大批大量生產(chǎn)中，應選用制造精度與生產(chǎn)率都比較高的毛坯制造方法。例如模鍛、壓力鑄造等。單件小批生產(chǎn)則采用設備簡單甚至用手工的毛坯制造方法，例如手工木模砂型鑄造。 （4）確定毛坯時既要考慮毛坯車間現(xiàn)有生產(chǎn)能力又要充分注意采用新工藝、新技術、新材料的可能性。 本主軸箱體是大批量的生產(chǎn)，材料為HT20~40用鑄造成型。 1.4毛坯的形狀及尺寸的確定： 毛坯的尺寸等于零件的尺寸加上（對于外型尺寸）或減去（對內(nèi)腔尺寸）加工余量。毛坯的形狀盡可能與零件相適應。在確定，毛坯的形狀時，為了方便加工，有時還要考慮下列問題： （1）為了裝夾穩(wěn)定、加工方便，對于形狀不易裝夾穩(wěn)固或不易加工的零件要考慮

12、增加工藝搭子。 （2）為了提高機械加工的生產(chǎn)率，有些小零件可以作成一坯多件。 （3）有些形狀比較特殊，單純加工比較困難的零件可以考慮將兩個甚至數(shù)個合制成一個毛坯。例如連桿與連桿蓋在一起模鍛，待加工到一定程度再切割分開。 在確定毛坯時，要考慮經(jīng)濟性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導致毛坯制造困難，需要采用昂貴的毛坯制造設備，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問題但要保證零件的使用性能。 在毛坯的種類形狀及尺寸確定后，必要時可據(jù)此繪出毛坯圖。 1.5毛坯的材料熱處理 長期使用經(jīng)驗證明，由于

13、灰口鑄鐵有一系列的技術上（如耐磨性好，有一定程度的吸震能力、良好的鑄造性能等）和經(jīng)濟上的優(yōu)點，通常箱體材料采用灰口鑄鐵。最常用的是HT20~40，HT25~47，當載荷較大時，采用HT30~54，HT35~61高強鑄鐵。 箱體的毛坯大部分采用整體鑄鐵件或鑄鋼件。當零件尺寸和重量很大無法采用整體鑄件（受鑄造能力的限制）時，可以采用焊接結構件，它是由多塊金屬經(jīng)粗加工后用焊接的方法連成一整體毛坯。焊接結構有鑄—焊、鑄—煅—焊、煅—焊等。采用焊接結構可以用小的鑄造設備制造出大型毛坯，解決鑄造生產(chǎn)能力不足的問題。焊前對各種組合件進行粗加工，可以部分地減輕大型機床的負荷。 毛坯未進入機械加工車間之前，

14、為不消除毛坯的內(nèi)應力，對毛坯應進行人工實效處理，對某些大型的毛坯和易變形的零件粗加工后要再進行時效處理。 毛坯鑄造時，應防止沙眼、氣孔、縮孔、非金屬夾雜物等缺陷出現(xiàn)。特別是主要加工面要求更高。重要的箱體毛坯還應該達到規(guī)定的化學成分和機械性能要求。 1.6確定毛坯的制造形式 零件的材料HT200。由于年產(chǎn)量為4000件，達到大批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸較大，鑄造表面質(zhì)量的要求高，故可采用鑄造質(zhì)量穩(wěn)定的，適合大批生產(chǎn)的金屬模鑄造。便于鑄造和加工工藝過程，而且還可以提高生產(chǎn)率。 1.7基面的選擇 （1）粗基準的選擇對于本零件而言，按照互為基準的選擇原則，選擇本零件的下表面作為加工的粗

15、基準，可用裝夾對肩臺進行加緊，利用底面定位塊支承和底面作為主要定位基準，以限制z、z、y、y、五個自由度。再以一面定位消除x、向自由度，達到定位,目的。 （2）精基準的選擇主要考慮到基準重合的問題，和便于裝夾，采用已加工結束的上、下平面作為精基準。 1.8加工順序的安排 a.切削加工順序的安排 ①先粗后精 先進行粗加工，然后半精加工，最后是精加工和光整加工，將粗、精加工分開進行。 ②先主后次 先安排主要表面加工，后進行次要表面的加工。因主要平面加工容易出廢品，應放在前階段進行，以減少工時浪費，次要表面的加工安排在主要表面的半精加工之后，精加工之前進行。 ③先面后孔 先加工平面

16、，后加工內(nèi)孔。平面面積一般比較大，輪廓平整，先加工好平面，便與加工孔時定位安裝，利于保證孔與平面的位置精度。 ④基準先行 用作精基準的表面，要先加工出來。故先進行定位面的粗加工和半精加工，再已經(jīng)基準定位面定位加工其它表面。 b.熱處理工序安排 ①預備熱處理 時效處理消除內(nèi)應力、減少工件變形。安排在粗加工前后。 ②最終熱處理 主要是提高零件的硬度和耐磨性，安排在精加工之前進行。 ③輔助工序安排 檢驗工序是主要的輔助工序，除每道工序有操作者自行檢驗外，在粗加工之后精加工之前；零件轉換車間時以及重要工序之后和全部加工完畢，進庫之前，都要安排檢驗工序。其它的輔助工序有：表面強化和去毛

17、刺、倒棱、清洗、除銹等。 最終確定工藝路線見下表 表2.1工藝路線方案一 工序1 鉆箱體直徑18孔 工序2 鉆前端面各孔 工序3 鏜左平面各孔 工序4 鏜右平面各孔 工序5 粗,精銑上平面至尺寸 工序6 粗,精銑下平面 工序7 粗,精銑左端平面 工序8 粗,精銑右端平面 工序9 粗,精銑前端平面 工序10 粗,精銑后端平面 工序11 鉗工,去除銳邊毛剌 工序12 檢驗 表2.2工藝路線方案二 工序1 鑄造毛坯 工序2 粗銑，半精銑，精銑M.N.P.Q.R各平面 工序3 磨M.N.P.Q.R面，使其達到RA要求 工序4 鉆VI

18、I.VIII.XI.XII等孔徑≤φ30孔 工序5 粗鏜，半精鏜，精鏜各軸支撐孔及其他各孔 工序6 擴VII.VIII.XI.XII等孔 工序7 鉸VII.VIII.XI.XII等孔到標定尺寸 工序8 攻各螺紋孔 工序9 鉗工,去除銳邊毛剌 工序10 檢驗 工藝路線的比較與分析： 第二條工藝路線不同于第一條是將銑各平面工序放到前面。加工完上下平面再加工各孔與,其它的先后順序均沒變化。通過分析發(fā)現(xiàn)這樣的變動提高了生產(chǎn)效率。而且對于零的尺寸精度和位置精度都有太大程度的幫助。 采用互為基準的原則，先加工上、下兩平面，然后以下、下平面為精基準再加工兩平面上的各孔，這樣便保

19、證了，上、下兩平面的平行度要求同時為加兩平面上各孔保證了垂直度要求。符合先加工面再鉆孔的原則。若選第一條工藝路線，加工不便于裝夾，并且毛坯的端面與軸的軸線是否垂直決定了鉆出來的孔的軸線與軸的軸線是非平行這個問題。所以發(fā)現(xiàn)第一條工藝路線并不可行。如果選取第二條工藝方案，先加工上、下平面，然后以這些已加工的面為精基準，加工其它各孔便能保證孔的形位公差要求 從提高效率和保證精度這兩個前提下，發(fā)現(xiàn)第二個方案比較合理。所以我決定以第二個方案進行生產(chǎn)。具體的工藝過程見工藝卡片所示。 1.8.1機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 主軸箱體的材料是HT200，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。由于毛坯用采用金屬模

20、鑄造,毛坯尺寸的確定如下： 由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所規(guī)定的加工余量其實只是名義上的加工余量，實際上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。 由于本設計規(guī)定零件為大批量生產(chǎn)，應該采用調(diào)整法加工，因此計算最大與最小余量時應按調(diào)整法加工方式予以確定。 1）加工箱體的上下平面，根據(jù)參考文獻[8]表4-35和表4-37考慮3mm，粗加工2mm到金屬模鑄造的質(zhì)量和表面的粗糙度要求，精加工1mm， 2）加工的側面時，用銑削的方法加工兩側面。由于側面的加工表面有粗糙度的要求，而銑削的精度可以滿足，故采取分二次的銑削的方式，粗銑削的深度是2mm，精銑削的深度是1mm 

21、2用pro/e對CA6140變速箱體三維建模 2.1 Pro/E提出了參數(shù)化設計的概念 Pro/E采用了單一數(shù)據(jù)庫來解決特征的相關性問題。 Pro/E采用了模塊方式，可以分別進行草圖繪制、零件制作、裝配設計、鈑金設計、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進行選擇使用。 2.1.1 PRO/E的參數(shù)化設計 參數(shù)化設計，相對于產(chǎn)品而言，我們可以把它看成幾何模型，而無論多么復雜的幾何模型，都可以分解成有限數(shù)量的構成特征，而每一種構成特征，都可以用有限的參數(shù)完全約束，這就是參數(shù)化的基本概念。而基于Pro/E的參數(shù)化設計開發(fā)一般有3個步驟: ① 利用Pro/E的實體造型及參數(shù)驅動功能,進行

22、零件的建模; ② 對所建的模型進行參數(shù)、以及參數(shù)間關系設定,從而滿足參數(shù)驅動的需要—利用工具菜單中的關系下拉菜單進行; ③ 利用Pro/E提供的工具進行參數(shù)化設計開發(fā)。 參數(shù)化設計開發(fā)及應用在以下的幾個方面 (1)族表技術的應用 在零件設計時,如果某些零件結構一樣,只是尺寸不同,那么這些零件就不必一一單個建立,可建立一個父零件,定義各個控制零件形狀大小的參數(shù),在設計時通過改變各個參數(shù)的值來得到所需要的衍生件,從而建立一系列的零件,這些零件組成的集合稱為族表。在建立父零件時應注意以下2個問題: ①父零件一般采用同類型標準件中尺寸最大的標準件。 ②父零件應包含同類型標準件的所有特征。

23、 (2)Pro/Program技術的應用 Pro/Program是一個記錄模型建立過程的文件，它記錄著模型產(chǎn)生的步驟和條件，包括所有的特征的建立過程、參數(shù)、尺寸和關系式等模型信息，系統(tǒng)將建立的每個特征的信息寫到程序中，用戶可以通過編輯非常簡單的程序語言改變零件的特征。通過“program”可以控制零件中特征的出現(xiàn)與否，尺寸的大小和裝配件中零件的出現(xiàn)與否，零件的個數(shù)等，從而很方便地設計一系列不同的產(chǎn)品。由于常用件的結構形狀和尺寸比較相似，故采用Program技術進行模具設計系統(tǒng)中常用件庫的開發(fā)。 Pro/Program程序由5個部分順序構成：程序標題、輸入提示信息、輸入關系式、添加特征(或

24、零件)、質(zhì)量特性，用戶可根據(jù)需要在輸入提示信息部分(INPUT和END INPUT)之間加入可修改的參數(shù)名即可。 (3)基于Pro/Toolkit開發(fā)的參數(shù)化設計技術應用 基于Pro/Toolkit三維參數(shù)化設計的開發(fā)方法有2種： ①應用特征描述法利用Pro/Toolkit提供的底層函數(shù)完成特征建模，并建立人機對話框，實現(xiàn)三維參數(shù)化設計，此方法程序設計繁瑣，對于形狀復雜的產(chǎn)品來說，用程序來生成三維模型非常困難; ②采用三維模型與程序控制相結合的方式，基本過程為在Pro/E環(huán)境下利用交互方式生成三維模型，然后在已創(chuàng)建的零件三維模型的基礎上，根據(jù)零件的設計要求建立一組可以完全控制三維模型形

25、狀和大小的設計參數(shù)。參數(shù)化程序針對該零件的設計參數(shù)進行編程，實現(xiàn)設計參數(shù)的檢索、修改和根據(jù)新的參數(shù)值生成新的三維模型的功能。此種方法可以生成形狀復雜的產(chǎn)品模型，編程相對來說較簡單，被廣大開發(fā)者采用。 參數(shù)化設計是CAD技術在實際應用中提出的課題，利用參數(shù)化設計手段不但可以開發(fā)專用產(chǎn)品設計系統(tǒng)，還可以進行產(chǎn)品的參數(shù)化設計，從而使設計人員從大量繁重而瑣碎的設計工作中解脫出來，輕松實現(xiàn)零件設計、模具設計、裝配設計、加工設計等同時進行，加快模具設計過程，縮短設計、制造周期，增強新產(chǎn)品開發(fā)能力，增強市場競爭力。 2.1.2基于特征建模 Pro/E是基于特征的實體模型化系統(tǒng)，工程設計人員采用具有智能

26、特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，您可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。這一功能特性給工程設計者提供了在設計上從未有過的簡易和靈活。隨著“特征”的概念在現(xiàn)代設計中應用越來越廣泛。特征是對具有相同屬性的具體事物的抽象。在Pro/E中，特征是指組成圖形的一組具有特定含義的圖元，是設計者在一個設計階段完成的全部圖元的總和。特征的劃分有以下3個主要依據(jù)。 特征創(chuàng)建的原理：如拉伸實體特征和混合實體特征。 特征的用途：如實體特征和基準特征。 特征的結構特點：如圓孔特征和筋特征。 Pro/E的特征建模思想為操作和管理圖形上的圖元提供了極大的方便。一個三維實體模型就是由數(shù)量眾多的

27、特征以“搭積木”的方式組織起來的，因此，特征是模型結構和操作的基本單位，模型創(chuàng)建過程也就是按照一定順序依次向模型中添加各類特征的過程。為了管理這些特征，系統(tǒng)設置了一個優(yōu)秀的特征管理員——模型樹。一個模型上特征數(shù)量的多少對模型有較大的影響。一般來說，減少特征數(shù)量具有三個優(yōu)點分別是減少模型再生時間，減少模型文件大小和方便對特征的操作和管理。因此在使用軟件進行三維實體建模時，一般應該在滿足設計要求的前提下盡量減少模型上特征數(shù)量。 2.1.3單一數(shù)據(jù)庫 Pro/Engineer是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫上，不像一些傳統(tǒng)的CAD/CAM系統(tǒng)建立在多個數(shù)據(jù)庫上。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自

28、一個庫，使得每一個獨立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個部門的。換言之，在整個設計過程的任何一處發(fā)生改動，亦可以前后反應在整個設計過程的相關環(huán)節(jié)上。例如，一旦工程詳圖有改變，NC（數(shù)控）工具路徑也會自動更新；組裝工程圖如有任何變動，也完全同樣反應在整個三維模型上。這種獨特的數(shù)據(jù)結構與工程設計的完整的結合，使得一件產(chǎn)品的設計結合起來。這一優(yōu)點，使得設計更優(yōu)化，成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場，價格也更便宜。 2.2 PRO/E在機械CAD設計中應用 計算機輔助設計(CAD)技術,從廣義上說包括二維繪圖、三維設計、有限元分析、數(shù)控加工、仿真模擬、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫以及上述技術(

29、CAD/CAE/CAM)的集成技術等。 2.2.1機械CAD技術的發(fā)展趨勢 計算機輔助設計(CAD)技術,從廣義上說包括二維繪圖、三維設計、有限元分析、數(shù)控加工、仿真模擬、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫以及上述技術(CAD/CAE/CAM)的集成技術等。目前CAD技術在機械行業(yè)的應用多數(shù)還局限于完成發(fā)傳統(tǒng)意義上的二維繪圖設計,并且應用也已相當普遍,人們習慣將此稱之為CAD。在得到一定的普及之后,雖“甩掉圖版”的初級階段,但可以發(fā)現(xiàn)二維繪圖再許多情況下與傳統(tǒng)的手工繪圖一樣,對減少產(chǎn)品設計錯誤、設計更改(不是對表達“圖線”的修改而是對設計“概念”的修改)和返工現(xiàn)象并無重大影響,對企業(yè)最需要的設計質(zhì)量

30、并沒有多大的提高。也就是說目前CAD技術的應用還僅僅停留在只起到代替手工繪圖的層面上。 隨著CAD基礎理論和應用技術的不斷發(fā)展，對CAD系統(tǒng)的功能要求也越來越高。設計人員不再僅僅滿足于借助CAD系統(tǒng)來達到“甩圖板”的目的，而是希望它能本質(zhì)上減輕大量簡單繁瑣的工作，使他們能集中精力于那些富有創(chuàng)造性的高層次思維活動中。由于三維CAD系統(tǒng)具有可視化好，形象直觀，設計效率高，以及能為企業(yè)數(shù)字化的各類應用環(huán)節(jié)提供完整的設計、工藝和制造信息等優(yōu)勢，使其取代傳統(tǒng)的純二維CAD系統(tǒng)已成為歷史發(fā)展的必然。 以CAD二維形式表達的工程圖是工程技術人員反映其設計思想的語言，還包含著一些行業(yè)約定和簡化，通過選擇最

31、合理的投影面、剖切位置、剖切方式來表達零件的幾何和加工信息，具有簡單、完整、準確等特點，這種以投影原理為基礎的工程圖能夠表達的零件的復雜性幾乎是無限的，人類近200年的使用充分證明了工程圖表征零件的合理性。 由于經(jīng)濟實力、技術水平、習慣定勢和三維CAD系統(tǒng)本身功能的局限性等原因，三維CAD并不能簡單地取代二維CAD系統(tǒng)。我們應針對企業(yè)的技術能力、專業(yè)領域的設計特點和實際需求，即有二維CAD系統(tǒng)和設計資源的繼承利用等，進行總體設計、分步實施。有時，二維的與三維CAD系統(tǒng)是互相配合、互為補充的關系。 目前，三維CAD系統(tǒng)已經(jīng)成為企業(yè)進行產(chǎn)品創(chuàng)新設計的主流工具。三維CAD系統(tǒng)已經(jīng)從早期的實體造型

32、，發(fā)展到特征造型和基于約束的造型。然而高端的三維CAD系統(tǒng)主要包括UG NX、CATIA、PRO-E。中端主流的三維CAD系統(tǒng)主要包括SolidWorks、SolidEdge、Inventor。 一般來說，基本的三維模型是具有長、寬、高的三維幾何體。用Pro/ENGINEER系統(tǒng)創(chuàng)建零件模型，其方法十分靈活。 底座的建模過程： 步驟1，創(chuàng)建新文件。 單擊“文件”工具欄中的按鈕，或者單擊【文件】→【新建】，系統(tǒng)彈出“新建”對話框，取消“使用缺省模板”選擇框后，單擊【確定】，系統(tǒng)自動彈出“新文件選項”對話框，在“模板”列表中選擇“mmns_part_solid”選項，單擊【確定】，系統(tǒng)自動

33、進入零件環(huán)境。 整個過程中基本操作有 1、 創(chuàng)建箱體上的孔特征 2將孔特征鏡像 3、創(chuàng)建抽殼特征將拉伸的對象進行抽殼，選擇抽殼進入草繪根據(jù)零件圖設置殼的厚度為10 4、拉伸孔，箱體，例如圖2.2.2箱體內(nèi)紅色部分 圖2.2.1孔的拉伸 圖2.2.2箱體內(nèi)壁拉伸 3 Pro/e對CA6140變速箱體數(shù)控編程 3.1 CA6140變速箱體底面自動生成數(shù)控加工程 3.1.1界面的創(chuàng)建 1. 在工具欄中單擊“新建”按鈕，或在菜單欄中選擇“文件”/“新建”命令，打開“新建”對話框。 2. 在“新建”對話框中，從“類型”選項組中選擇“零件”單選按鈕，從“子類型”選項組中選

34、擇“實體”單選按鈕。在“名稱”文本框中輸入由有效字符組成的零件文件名。單擊“使用缺省模版”復選框，從而取消選中此復選框。在“新建”對話框中的設置操作如圖3.1.1.1 圖3.1.1.1 3.1.2機床設置 1. 在菜單欄中單擊“steps”，再在“自動”下拉菜單中選中“缺省”，在單擊“完成”。如圖3.1.2.1 2. 在菜單欄中單擊“steps”，選中“openation”，在機床設置對話框中依次設置主軸轉速，進給量，切削刀具如圖3.1.2.2 3. 再在刀具設定對話框中設置刀具刀面及刀柄如圖4.1.2 圖3.1.2.1 圖3.1.2.2 3.1.3坐標系的建立與選

35、擇 1. 在刀具設定后單擊確定，然后單擊操作設置對話框中“加工零點”后的箭頭 2. 單擊菜單欄的插入，再單擊工具欄中的“基準軸”按鈕，在下拉菜單中選中基準。 3. 單擊工具欄中的“基準軸”按鈕后彈出如圖3.1.3 4. 再依次設定坐標作為加工面的基準 圖3.1.3 3.1.4 CA6140車床變速箱體底面的加工 1. 單擊菜單欄中“Steps”按鈕選中下拉菜單中的“Face”。 2. 單擊菜單管理器中的完成。 3. 在彈出單擊刀具設定的“確定”。 4. 編輯序列參數(shù)“面銑削”的對話框中，依次設定切削進給量，切入進給量，主軸速率等，單擊“確定”。 5. 單擊需要加工的箱

36、體地面，再單擊曲面窗口的“確認”。 6. 單擊菜單管理器的“演示軌跡”，“演示路徑”/“屏幕演示”。如圖3.1.4 圖3.1.4 3.1.5 CA6140車床變速箱體底面加工程序 宋體O0000 (PROGRAM NAME-CX123) (DATE=DD-MM-YY-04-06-10 TIME=HH:MM-20:09) N100 G21 N102 G0 G17 G40 G49 G80 G90 (5.DRILL TOOL-15 DIA.OFF.-0 LEN.-0 DIA.-5.) N104 T15 M6 N106 G0 G90 G54 X200.Y-105.A0.S0

37、M5 N108 G43 H0 Z10. N110 G99 G82 Z-10.R10.P2.F1.2 N112 X-200. N114 X200.Y110. N116 X-200. N118 G80 N120 M5 N122 G91 G28 Z0. N124 G28 X0.Y0.A0. N126 M01 (25.FLAT ENDMILL TOOL-234 DIA.OFF.-0 LEN.-0 DIA.-25.) N128 T234 M6 N130 G0 G90 G54 X200.Y-105.A0.S1000 M3 N132 G43 H0 Z10. N134 G99 G

38、82 Z0.R10.P2.F610.8 N136 X-200. N138 X200.Y110. N140 X-200. N142 G80 N144 S1527 M3 N146 X200.Y-105. N148 G99 G82 Z-30.R10.P2.F610.8 N150 X-200. N152 X200.Y110. N154 X-200. N156 G80 N158 X200.Y-105. N160 G99 G73 Z-30.R10.Q2.F610.8 N162 X-200.P2. N164 X200.Y110. N166 X-200. N168 G80

39、N170 X-187.5 Y50.Z50. N172 Z6. N174 G1 Z0.F5.7 N176 X-237.5 F610.8 N178 G3 X-287.5 Y0.R50. N180 G1 Y-162.5 N182 X287.5 N184 Y162.5 N186 X-287.5 N188 Y0. N190 G3 X-237.5 Y-50.R50. N192 G1 X-187.5 N194 Z10.F5.7 N196 G0 Z50. N198 M5 N200 G91 G28 Z0. N202 G28 X0.Y0.A0. N204 M30 % 3.2

40、CA6140車床變速箱體頂面自動生成數(shù)控加工程序 3.2.1基本設定 1.在菜單欄中單擊“steps”，再在“自動”下拉菜單中選中“缺省”，在單擊“完成”。 2在菜單欄中單擊“steps”，選中“openation”，在機床設置對話框中依次設置主軸轉速，進給量，切削刀具如圖3.2.1。 3.再在刀具設定對話框中設置刀具刀面及刀柄如圖。 圖3.2.1 3.2.2編輯序列參數(shù)”面洗削” 1.單擊菜單欄中“Steps”按鈕選中下拉菜單中的“Face”。 2.單擊菜單管理器中的完成。 3.在彈出單擊刀具設定的“確定”。 4.編輯序列參數(shù)“面銑削”的對話框中，依次設定切削進給量，

41、切入進給量，主軸速率等，單擊“確定”。如圖 圖3.2.2 3.2.3加工頂面 1.單擊菜單欄中“Steps”按鈕選中下拉菜單中的“Face”。 2.單擊菜單管理器中的完成。 3.單擊刀具設定的“確定”。 4.在彈出編輯序列參數(shù)“面銑削”的對話框中，依次設定切削進給量，切入進給量，主軸速率等，單擊“確定”。 5.單擊需要加工的箱體地面，再單擊曲面窗口的“確認”。 6.單擊菜單管理器的“演示軌跡”，“演示路徑”/“屏幕演示”。如圖3.2.3 圖3.2.3 3.2.4變速箱體頂面加工程序 以下為變速箱體頂面加工程序的一部分，詳細另見附頁 第 20 頁 共 24 頁

42、 G701 O0000 (99999.ncl.1) N0010T1M06 S1200M03 G00X-290.Y-390.5 G43Z20.H01 G01Z0.F2. X290. Y-388.526 X-290. Y-386.553 X290. Y-384.579 X-290. Y-382.605 X290. Y-380.632 小結 CA6140的主軸箱是機床的動力源將動力和運動傳遞給機床主軸的基本環(huán)節(jié)，其機構復雜而巧妙，要實現(xiàn)其全部功能在軟件中的模擬仿真工作量非常大。這次設計的效果沒有預計的完美，有一些硬件方面的原因，在模擬仿真的時候，由于計

43、算機的配置不能達到所需要求，致使運行速度非常慢，不但時間上拖了下來，而且所模擬的效果很不理想。我接受的設計任務是對CA6140車床的主軸箱進行設計。主軸箱的結構繁多，考慮到實際硬件設備的承受能力，在進行三維造型的時候在不影響模擬仿真的情況下，我省去了很多細部結構。從這點讓我深深的體會到“科技是第一生產(chǎn)力”這句話的正確與嚴峻性。在設計中我們也遇到了其它許多棘手的問題，例如，每個人采用的度量標準不一致，導致裝配的時候產(chǎn)生了干涉的問題，對于這個問題我們采用互相調(diào)節(jié)的方法，需要相互配合的兩個零件的設計者相互協(xié)調(diào)，最后實現(xiàn)設計的效果。 對于一次設計來說，總體安排很重要。這次設計由于總體安排剛開始的時候

44、沒有很合理的制定，所以工作量的實際大小與工作的具體性質(zhì)不是很明確，以致在開始的幾天里沒有什么實質(zhì)性的進展。在隨后的工作過程中大家都注意了這一點，所以進度勉強趕了上來，不過時間還是緊了點。對但最終大家努力完成了設計任務。 陜西理工學院畢業(yè)設計 致謝 在畢業(yè)論文即將完稿之際，我首先要感謝我的指導老師張軍峰老師在論文選題、撰寫、及修改過程中給予的無私的幫助和付出的辛勤勞動。在課題進行中，他以淵博深厚的學術功底、高超的技術水平、敏銳的思維、實事求是的科學態(tài)度和孜孜以求、忘我工作的精神和豐富的實踐經(jīng)驗指導、幫助我，使我能在完成課題的過程中，不斷克服困難，取得學業(yè)上的進展，最終完成此論文。在課題

45、進行中，張老師傾注了大量的心血，使我深刻體會了老師知識的淵博；一絲不茍、嚴謹認真的治學態(tài)度，精益求精、誨人不倦的學者風范；以及正直無私、磊落大度的高尚品格。這種敏銳的學術思想和嚴格的要求不僅在學業(yè)上使我收獲頗豐，而且在工作生活中我也受益匪淺，讓我明白許多做人的道理。 同時，要感謝在這3年的學習中，在一個課題中朝夕相處、共同學習的同學們，他們曾給我的學習和生活提供了許多的幫助，在實際的工作與學習中給了我許多無私的幫助，也給了我許多快樂。 最后，還要感謝我的父母，正因為有了他們的支持與理解，我才能順利完成學業(yè)。在我最迷茫時，是他們給我點亮了前面的路；在我最無助時，使他們給予了我無私的幫助；在我

46、最失意時，是他們重燃我心中的斗志。在畢業(yè)設計期間，父母也給予了我很大的支持與鼓勵，因此，在此也表示對父母的謝意！ 第 22 頁 共 24 頁 參考文獻 [1] 賈亞洲.金屬切削機床概論.北京：機械工業(yè)出版社，2003年：1—75 [2] 熊運昌.機械制造技術.河南鄭州市：河南科學技術出版社，2006年：106—130 [3] 黃鶴汀.金屬切削機床設計.北京：機械工業(yè)出版社，2004年：1—144 [4] 張建中.機械設計基礎.北京：高等教育出版社，2007年：169—350 [5] 曹金榜，張玉峰，陳田養(yǎng)等.機床主軸變速箱設計指導.北京：機械工業(yè)出版社，1987年：1—1

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