【正文】 .................................................................. 23 切削用量的確定 ........................................................................................ 24 數(shù)控加工工藝與安排 ............................................................................... 25 UG 數(shù)控加工 ........................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 進(jìn)入 UG CAM 加工模塊 ............................................. 錯誤 !未定義書簽。 毛坯的導(dǎo)入 ................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 對變速箱進(jìn)行數(shù)控程序編制 ....................................... 錯誤 !未定義書簽。 數(shù)控加工演示 ............................................................... 錯誤 !未定義書簽。 后處理 ............................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 4 經(jīng)濟(jì)性分析 ...................................................................................................................... 27 概述 ........................................................................................................................ 27 變速箱箱體設(shè)計制造的經(jīng)濟(jì)性分析 .................................................................... 27 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 29 致謝 ................................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 1 1 CAD/CAM 技術(shù)在產(chǎn)品制造中的應(yīng)用 CAD/CAM 技術(shù)概述 CAD/CAM（計算機(jī)輔助設(shè)計及計算機(jī)輔助制造）技術(shù)產(chǎn)生于 20 世紀(jì) 50 年代后期發(fā)達(dá)國家的航空和軍事工業(yè)中，隨著計算機(jī)軟硬件技術(shù)和計算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)的發(fā)展而迅速成長起來。 1989 年美國國家工程科學(xué)院將 CAD/CAM 技術(shù)評為當(dāng)代（ 1964~1989）十項杰出的工程技術(shù)成就之一。 CAD/CAM 技術(shù)是制造工程技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)緊密結(jié)合、相互滲透而發(fā)展起來的一項綜合性應(yīng)用技術(shù)，具有知識密集、學(xué)科交叉、綜合性強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)。CAD/CAM 技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分它的發(fā)展和應(yīng)用使傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計、制造內(nèi)容和工作方式等都發(fā)生了根本性的變化。 CAD/CAM 技術(shù)已經(jīng)成為衡量一個國家科技現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志之一。 50 多年來 CAD/CAM 技術(shù)有了飛速的發(fā)展， CAD/CAM 的應(yīng)用迅速普及。CAD/CAM 技術(shù)的應(yīng)用已迅速從軍事工業(yè)向民用工業(yè)擴(kuò)展 ，由大型企業(yè)向中小企業(yè)推廣，由高技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用向日用家電，輕工產(chǎn)品的設(shè)計和制造中普及。 CAD/CAM 技術(shù)的基本概念 CAD 即 計算機(jī)輔助設(shè)計 (Computer Aided Design) 利用計算機(jī)及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計人員進(jìn)行設(shè)計工作 ,簡稱 CAD。 在工程和產(chǎn)品設(shè)計中，計算機(jī)可以幫助設(shè)計人員擔(dān)負(fù)計算、信息存儲和制圖等項工作。 CAM(Computer Aided Manufacturing，計算機(jī)輔助制造 )： 利用計算機(jī)來進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)備管理控制和操作的過程。它輸入信息是零件的工藝路線和工序內(nèi)容，輸出 信息是刀具加工時的 運(yùn)動軌跡（刀位文件） 和數(shù)控程序。 CAM (Computer Aided Manufacturing，計算機(jī)輔助制造 )的核心是 計算機(jī)數(shù)值控制是將計算機(jī)應(yīng)用 于制造生產(chǎn)過程的過程或系統(tǒng)。 1952 年美國麻省理工學(xué)院 首先研制成數(shù)控銑床。數(shù)控的特征是由編碼在穿孔紙帶上的程序指令來控制機(jī)床。此后發(fā)展了一系列的 數(shù)控機(jī)床， 包括稱為 “ 加工中心 ”的多功能機(jī)床，能從刀庫中自動換刀和自動轉(zhuǎn)換工作位置，能連續(xù)完成 銑 、鉆、鉸 、攻絲等多道工序，這些都是通過程序指令控制運(yùn)作的，只要改變 程序 指令就可改變加工過程，數(shù)控的這種加 工靈活性稱之為 “ 柔性 ”。加工程序 的編制不基于 UG 的變速箱設(shè)計及 CAM 技術(shù)研究 2 但需要相當(dāng)多的人工 ， 而且容易出錯，最早的 CAM 便是計算機(jī)輔助加工零件編程工作。 CAM 系統(tǒng)一般具有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和過程自動化兩方面的功能。 CAM 所涉及的范圍，包括計算機(jī)數(shù)控，計算機(jī)輔助過程設(shè) 計 。 CAD/CAM 技術(shù)的發(fā)展歷程 CAD/CAM 技術(shù)的發(fā)展與計算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展密切相關(guān)，并伴隨著計算機(jī)及其外圍設(shè)備的發(fā)展而發(fā)展。計算機(jī)圖形學(xué)中有關(guān)圖形處理的理論和方法構(gòu)成了 CAD/CAM技術(shù)的重要基礎(chǔ)?？v觀 CAD/CAM 技術(shù)的發(fā)展歷程，主要經(jīng)歷了以下發(fā)展階段： （ 1） 20 世紀(jì) 50 年代，計算機(jī)主要主要用于科學(xué)計算，使用機(jī)器語言編程，圖形設(shè)備僅具有輸出功能。美國麻省理工學(xué)院（ MIT）在其研制的旋風(fēng) I 號計算機(jī)上采用了陰極射線管（ CRT）作為圖形終端，并能被動顯示圖形。其后出現(xiàn)了光筆，開始了交互式計算機(jī)圖形學(xué)的研究，也為 CAD/CAM 技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展鋪平了道路。 1952年 MIT 首次試制成功了數(shù)控銑床，通過數(shù)控程序?qū)α慵M(jìn)行加工，隨后 MIT 研制開發(fā)了自動編程語言（ APT），通過描述走刀軌跡的方法來實現(xiàn)計算機(jī)輔助編程，標(biāo)志著 CAM 技術(shù)的開端。 1956 年首次嘗試將現(xiàn)代有限元法用于分析 飛機(jī)結(jié)構(gòu)。 20 世紀(jì)50 年代末，出現(xiàn)了平板式繪圖儀和滾筒式繪圖儀，開始了計算機(jī)繪圖的歷史。此間CAD 技術(shù)處于醞釀、準(zhǔn)備階段。 （ 2） 20 世紀(jì) 60 年代，這是交互式計算機(jī)圖形學(xué)發(fā)展的最重要時期。 1963 年 MIT學(xué)者 發(fā)表了題為“人機(jī)對話圖形通訊系統(tǒng)”的博士論文，首次提出了計算機(jī)圖形學(xué)等術(shù)語。由他推出的二維 SKETCHPAD 系統(tǒng)，允許設(shè)計者操作光筆和鍵盤，在圖形顯示器上進(jìn)行圖形的選擇、定位等交互作業(yè)，對符號和圖形的存儲采用分層的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這項研究為交互式計算機(jī)圖形學(xué)及 CAD 技術(shù)奠定了 基礎(chǔ)，也標(biāo)志著 CAD 技術(shù)的誕生。此后，出現(xiàn)了交互式圖形顯示器、鼠標(biāo)器、磁盤等硬件設(shè)備及文件系統(tǒng)和高級語言等軟件。并陸續(xù)出現(xiàn)了許多商品化的 CAD系統(tǒng)和設(shè)備。例如 1964年美國通用汽車公司研制了用于汽車設(shè)計的 DAC1 系統(tǒng)， 1965 年美國洛克希德飛機(jī)公司開發(fā)了 CADAM 系統(tǒng)，貝爾電話公司也推出了 GRAPHIC1 系統(tǒng)等。此間 CAD技術(shù)的應(yīng)用以二維繪圖為主。再制造領(lǐng)域中， 1962 研制成功了世界上第一臺機(jī)器人，實現(xiàn)物料搬運(yùn)自動化， 1965 年產(chǎn)生了計算機(jī)數(shù)控機(jī)床 CNC 系統(tǒng)， 1966 年以后出現(xiàn)了采用通用計算機(jī)直接控制多 臺數(shù)控機(jī)床 DNC 系統(tǒng)以及英國莫林公司研制的由計算機(jī)沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 3 集中控制的自動化制造系統(tǒng)。 20 世紀(jì) 60 年代末，挪威開始了 CAPP 技術(shù)的研究，并于 1969 年正式推出第一個 CAPP 系統(tǒng) AutoPros。 （ 3） 20 世紀(jì) 70 年代計算機(jī)圖形學(xué)理論及計算機(jī)繪圖技術(shù)日趨成熟，并得到了廣泛應(yīng)用。這期間，硬件的性能價格比不斷提高；圖形輸入板、大容量的磁盤存儲器等相應(yīng)出現(xiàn)；數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等軟件得以應(yīng)用；以小型、超小型計算機(jī)為主機(jī)的CAD/CAM 系統(tǒng)進(jìn)入市場并形成主流，這些系統(tǒng)的特點(diǎn)是硬件和軟件配套齊全、價格便宜、使用方便，形成所謂的交鑰匙 系統(tǒng)（ Turnkey System）。同時，三維幾何建模軟件也相繼發(fā)展起來，出現(xiàn)了一些面向中小型企業(yè)的 CAD/CAM 商品化系統(tǒng)，法國達(dá)索公司率先開發(fā)出以表面模型為特點(diǎn)的三維曲面建模系統(tǒng) CATIA。 20 世紀(jì) 70 年代中期開始創(chuàng)立 CAPP系統(tǒng)的研究與開發(fā)。 1976年由 CAMI公司開發(fā)了 CAPP系統(tǒng) CAMI Automated Process Planning。在制造方面，美國辛辛那提公司研制出了一條柔性制造系統(tǒng)（ FMS） ,將 CAD/CAM 技術(shù)推向了新的階段。這一時期各種計算機(jī)輔助技術(shù)的功能模塊已經(jīng)基本形成，但 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)尚不統(tǒng)一，集成性差，應(yīng)用主要集中在二維繪圖、三維線框建模及有限元分析方面。 （ 4） 20 世紀(jì) 80 年代， CAD/CAM 技術(shù)及其應(yīng)用系統(tǒng)得到迅速發(fā)展。這期間，出現(xiàn)了微型計算機(jī)和 32 位字長工作站，同時，計算機(jī)硬件成本大幅下降，計算機(jī)外圍設(shè)備已逐漸形成系列產(chǎn)品，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也得到應(yīng)用； CAD 與 CAM 相結(jié)合，形成了CAD/CAM 集成技術(shù)，導(dǎo)致了新理論、新算法的大量涌現(xiàn)。在軟件方面，不僅實現(xiàn)了工程和產(chǎn)品的設(shè)計計算和繪圖，而且還實現(xiàn)了工程造型、自由曲面設(shè)計、機(jī)構(gòu)分析與仿真等工程應(yīng)用，特別是實體建模、特征建模、參數(shù)化設(shè)計 等理論的發(fā)展和應(yīng)用，推動 CAD技術(shù)由表面模型到實體建模，再到參數(shù)化建模發(fā)展，并出現(xiàn)了許多成熟的 CAD軟件。在此期間，為滿足數(shù)據(jù)交換要求，相繼推出了有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（如 CGI、 GKS、 IGES及 STEP 等）。 20 世紀(jì) 80 年代后期，人們認(rèn)識到計算機(jī)集成制造（ CIM）的重要性，開始強(qiáng)調(diào)信息集成，出現(xiàn)了 CIMS，將 CAD/CAM 技術(shù)推向了更高的層次。 （ 5） 20 世紀(jì) 90 年代以來， CAD/CAM 技術(shù)更加強(qiáng)調(diào)信息集成和資源共享出現(xiàn)了產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)， CAD 建模技術(shù)日益完善，出現(xiàn)了許多成熟的 CAD/CAE/CAM 集成化的商業(yè)軟 件，如采用變量化技術(shù)的 IDEAS，應(yīng)用復(fù)合建模技術(shù)的 UG 等。隨著世界市場的多變與激烈競爭，隨著各種先進(jìn)設(shè)計理論和先進(jìn)制造模式的發(fā)展，隨著高檔微機(jī)、操作系統(tǒng)和編程軟件的發(fā)展，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展， CAD/CAM 技術(shù)正在經(jīng)歷著前所未有的發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)，正在向集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展。 基于 UG 的變速箱設(shè)計及 CAM 技術(shù)研究 4 CAD/CAM 技術(shù)的發(fā)展趨勢 （ 1） 集成化 隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展， CAD/CAM 系統(tǒng)已經(jīng)從單一簡單的功能發(fā)展模式轉(zhuǎn)變成為復(fù)雜綜合的功能集成系統(tǒng)。 80 年代以來，計算機(jī)集成制造 (CIM： Computer Integrated Manufacturing)技術(shù) 已 成為制造工業(yè)應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)的主要發(fā)展方向。利用 CIM 技術(shù)建立的計算機(jī)集成制造系統(tǒng) (CIMS)，將制造工廠的產(chǎn)品設(shè)計、加工制造和經(jīng)營管理等項活動集成起來，其目的是在計算機(jī)輔助下，利用最小的制造和管理資源，最優(yōu)地實現(xiàn)企業(yè)的發(fā)展目標(biāo)，獲得最大的總體效益。 （ 2）微型化 CAD/CAM 正轉(zhuǎn)向采用超級微型計算機(jī)。 32 位超級微型計算機(jī)在單機(jī)功能上將達(dá)到小型機(jī)和中型機(jī)的水平，多 CPU 并行處理時的功能將達(dá)到大型機(jī)的水平。以超級微機(jī)為基礎(chǔ)的 CAD/CAM 系統(tǒng)不斷增多，功能也在不斷擴(kuò)大 。 （ 3） 網(wǎng)絡(luò)化 伴隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用， 微型計算機(jī) CAD/CAM 系統(tǒng)發(fā)展的一條主要途徑是網(wǎng)絡(luò)化。由于微型機(jī)價格低廉，功 能 較強(qiáng)，可將多臺微機(jī)工作站連成分布式 CAD/CAM 系統(tǒng)。 目前，基于網(wǎng)絡(luò)化的 CAD/CAM 技術(shù)，需要在能夠提供基于網(wǎng)絡(luò)完善的協(xié)同設(shè)計環(huán)境和提供網(wǎng)上多種 CAD 應(yīng)用服務(wù)等方面提高水平。 （ 4）智能化 設(shè)汁制造中全盤自動化固然理想，但在今天還只能是一個追求的目標(biāo)，近期難以實現(xiàn)。人工智能技術(shù)是通向設(shè)計制造自動化的重要途徑。近年來，人工智能的應(yīng)用 主要集中在引入知識工程，發(fā)展專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)的發(fā)展可擴(kuò)大 CAD/CAM 的功能．有利于創(chuàng)造更高級的 CAD/CAM 系統(tǒng)。專家系統(tǒng)具有邏輯推理和決策判斷能力，它將許多事實和有關(guān)專業(yè)的經(jīng)驗、準(zhǔn)則結(jié)合在一起，應(yīng)用這些事實和啟發(fā)規(guī)則，根據(jù)設(shè)計目標(biāo)不斷縮小搜索的范圍，使問題得到解決，專家系統(tǒng)是當(dāng)前研究相當(dāng)活躍的一個課題。 （ 5）并行工程 并行工程（ Concurrent Engineering）是隨著 CAD /CIMS 技術(shù)發(fā)展提出的一種新哲理，新的系統(tǒng)工程方法。這種方法的思路，就是并行的集成