典型零件的数字化设计及加工.doc

1、任务书设计题目： 典型零件的数字化设计及加工 1 设计的主要任务及目标通过本次毕业设计使学生了解和掌握到毕业设计应遵循的步骤和程序，通过对数字化加工和手工编程数控加工技术的学习，了解并合理应用计算机辅助设计与制造技术（CAD/CAM），探索二者之间的差异，结合一些典型零件，完成零件的工艺设计，通过手工编程数控加工和数字化加工，研究二者之间的相关关系。2 设计的基本要求和内容选定并设计由多个典型零件装配组成的机械结构，通过数字化设计及加工和手工编程加工完成各零件的设计及加工并按设计装配进行比较两者差异。设计主要完成以下工作：学习数字化加工和手工编程加工相关加工要求和加工技术；结合一些典型零件，完

2、成相关的加工工艺设计；通过人工加工和数字化加工技术，完成零件的加工；比较二者加工的相同点和差异点；3主要参考文献1孙桓,陈作模.机械原理M.7版.北京：高等教育出版社,20102董昌利,孙传祝，李家鹏.差速器的设计与加工J.职大学报,2006年04期3宁涛,余强.PRO/E机械设计基础教程M.北京：清华大学出版社，20064孙江宏,黄小龙。Proe/engineerwildfire(野火版)数控加工教程M.北京：清华大学出版社，2005.4 进度安排设计各阶段名称起 止 日 期1查阅相关的文献资料完成开题报告2014.3.01-2014.3.102完成机构整体设计及其各零部件设计2014.3.

3、10-2014.4.203数字化加工和人工加工各零部件并装配2014.4.20-2014.5.204完成加工方法异同比较2014.5.20-2014.5.255整理毕业设计相关资料,准备毕业答辩2014.5.25-2014.6.10典型零件的数字化设计及加工摘要：随着计算机技术和信息技术的发展，CAD/CAM（计算机辅助设计与制造）技术在全球迅速普及开来。CAD/CAM技术提高了产品设计品质和制造品质、缩短了产品开发周期，降低了产品开发成本的强有力手段，已成为企业赢得市场的制胜法宝。目前，工业发达国家的机械制造企业几乎都使用了CAD/CAM技术，但在我国的企业中普及率较低，特别是在数字化铣削、

4、车削、电火花线切割方面，该技术的应用还有大幅度提升的可能。本设计利用了该技术中应用较广的PRO/E、CAD实现典型零件的数字化设计、数字化加工，并与传统手工编程数控加工比较，从而深入了解该技术。 关键词：数字化制造,数字化设计,数字化加工,典型零件Digital design of typical parts and processing Abstract: With the development of computer technology and information technology, CAD/CAM (computer aided design and manufacturin

5、g) technology are spreading quickly all over the world. CAD/CAM technology to improve the quality of product design and manufacturing quality, shorten the product development cycle, reduce the cost of product development of the powerful means, has become a winning strategy of enterprise win the mark

6、et. At present, almost all industrial machinery manufacturing enterprises in the developed countries use the CAD/CAM technology, but low penetration in the enterprises of our country, especially in the case of digital milling, turning, wire cutting, the application of this technology and could signi

7、ficantly increase. This design use a wide application in the technology of PRO/E、CAD, the realization of digital design, digital processing of typical parts, and compared with the traditional manual programming NC machining, so as to understand the technology.Keywords: ComputerAidedDesign/ComputerAi

8、dedManufacture , Digital design, Digital processing, The typical parts 目 录1 绪 论11.1 研究的意义11.2 数字化设计11.3 手工编程与数字化数控加工21.4 本设计的主要任务32 典型零件的数字化设计42.1 典型零件的分类42.2 典型零件选择和整体结构方案的拟定42.3 基于PRO/E的零件数字化设计62.3.1 壳体数字化设计72.3.2 齿轮数字化设计82.3.3 轴、键的数字化设计152.3.4 固定架及轴承座的数字化设计172.4 零件数字化装配设计及运动仿真173 典型零件的加工223.1 加工平

9、台与加工方案的拟定223.2 壳体的加工243.3 齿轮的加工293.4 轴的加工313.5 固定架的加工334 不同加工方式零件个体及装配的比较364.1 典型零件的比较364.2 典型零件的装配比较385 成果与展望405.1 设计成果415.2 前景与展望41参考文献42致 谢43附录 零件加工工序卡片44 1绪论1.1研究的意义伴随着信息时代的来临，数字化在我们这个时代已经不是一个陌生的词语，而且在某种意义上也可以认为现在去全球正在进入数字化时代。所谓数字化时代，就是数字化技术在生产、生活、经济、社会、科技、文化、教育和国防等各个领域不断扩大的应用并取得日益显著的效益时代。但是，在不同

10、的行业，数字化的具体含义又有不同，在本文中提到的数字化是指：利用计算机信息技术把声、光、电、磁等信号转换成数字信号，或把语音、文字、图像等信息转变成数字编码，用于传输与处理的过程。数字化具有很多突出的优点，例如：具有传输速度快、容量大、抗干扰能力强、安全性好，便于计算机操作和处理等众多优点。因为它的这些优点，在我们现今的社会中，数字化广泛的应用于工作和生活的各个领域。所谓的数字化技术，是指以计算机硬件、软件、信息存储、通信协议、外部设备和互联网等为技术手段，以信息科学为理论基础的科学技术集合。它包括信息离散化表述、描述、处理、存储、传递、传感、执行、物化、支持、集成和联网等领域。数字化技术作为

11、一种通用信息工程技术，具有分辨率高、表述精度高、可编程处理、处理迅速、信噪比高、传递可靠迅速、便于存储、提取和集成、联网等重大技术优势、这些技术优势给各个领域专业技术的改造、革新提供了暂新的手段。 数字化技术的大力应用可以大大提高企业的产品开发能力，缩短产品研制周期，降低开发成本，实现最佳设计目标和企业间的协作，使企业能在短时间内组织全球范围的设计和制造资源开发出新产品，大大提高企业竞争能力。随着计算机技术和信息技术的发展，CAD/CAM技术在全球迅速普及开来。对制造业来说，CAD/CAM是提高产品设计品质和制造品质、缩短产品开发周期，降低产品开发成本的强有力手段，已成为企业赢得市场的制胜法宝

12、。因此，研究CAD/CAM技术应用现状，探讨其发展前景，对加快我国机械行业CAD/CAM技术推广应用步伐，提高我国机械制造业的国际竞争力具有深远意义。1.2数字化设计数字化设计是以实现新产品设计为目标，以计算机软硬件技术为基础，以数字化信息为辅助手段，支持产品建模、分析、修改、优化以及生成设计文档的相关技术的有机集合.广义的数字化设计技术涵盖以下内容:(1)利用计算机进行产品的概念化设计、几何造型、虚拟装配、工程图生成及设计相关文档。(2)利用计算机进行产品外形、结构、材质、颜色的优选及匹配，以满足顾客的个性化需求，实现最佳的产品设计效果。(3)利用计算机分析产品公差、计算质量特性、计算体积和

13、表面积、分析干涉现象等。(4)利用计算机对产品进行有限元分析、优化设计、可靠性设计、运动学及动力学仿真验证等，以实现产品拓扑结构和性能特征的优化。与传统的产品开发相比，数字化设计建立在计算机技术之上。它充分利用了计算机的优点，如强大的信息存储能力、逻辑推理能力、重复工作能力、快速准确的计算能力、高效的信息处理功能等，极大地提高了产品开发的效率和质量。1.3手工编程与数字化数控加工1.3.1手工编程数控加工手工编程就是从分析零件图样、确定加工工艺过程、数值计算、编写零件加工程序单、制作控制介质到程序校验都是人工完成。它要求编程人员不仅要熟悉数控指令及编程规则，而且还要具备数控加工工艺知识和数值计

14、算能力。对于加工形状简单、计算量小、程序段数不多的零件，采用手工编程较容易，而且经济、及时。因此，在点位加工或直线与圆弧组成的轮廓加工中，手工编程仍广泛应用。对于形状复杂的零件，特别是具有非圆曲线、列表曲线及曲面组成的零件，用手工编程就有一定困难，出错的概率增大，有时甚至无法编出程序，必须用自动编程的方法编制程序。手动编程零件加工阶段：（1）工艺处理: 即分析图纸、选择零件加工方案、设计零件装夹方式、确定走刀路线等;（2）数学处理: 计算刀具运动轨迹的坐标数据;（3）后置处理: 按照数控机床指令格式将计算的走刀路线数据编写成相应的程序段;1.3.2数字化数控加工(1)数字化加工的过程被加工零件

15、采用线架、曲面、实体等几何体来表示，确定加工工艺（装卡、刀具等），CAM系统在零件几何体基础上生成刀具轨迹，经过后处理生成加工代码，将加工代码通过传输介质传给数控机床，数控机床按数字量控制刀具运动，完成零件加工。其过程如下所示：零件信息CAD系统造型CAM系统生成加工代码数控机床零件(2)数字化加工过程中的工艺在分析零件图的基础上，进行工艺分析，确定零件的加工方法（如采用的工夹具、装夹定位方法等）、加工路线（如对刀点、换刀点、进给路线）及切削用量（如主轴转速、进给速度和背吃刀量等）等工艺参数。数控加工工艺分析与处理是数控编程的前提和依据，而数控编程就是将数控加工工艺内容程序化。制定数控加工工艺时，要合理地选择加工方案，确定加工顺序、加工路线、装夹方式、刀具及切削参数等；同时还要考虑所用数控机床的指令功能，充分发挥机床的效能；尽量缩短加工路线，正确地选择对刀点、换刀点，减少换刀次数，并使数值计算方便；合理选取起刀点、切入点和切入方式，保证切入过程平稳；避免刀具与非加工面的干涉，保证加工过程安全可靠等。1.4本设计的主要任务在制定相同加工工艺的前提下,借助基于三维造型软件Pro/E的设计及后置处理自