【正文】 畢 業(yè) 論 文論文題目：基于Pro/E的箱體類零件的數(shù)控加工學生姓名： 學 號：專業(yè)班級： 學 部： 指導教師： 2012年05月24日摘要摘　要隨著三維圖形技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，三維設計和計算機輔助加工已經(jīng)成為CAD／CAE／CAM 技術(shù)應用的必然趨勢。本文對在CAD／CAE／CAM集成系統(tǒng)中的自動編程的地位及主要組成進行了探討；以減速器箱體上箱蓋的數(shù)控加工為例，利用Pro/E對零件進行建模和NC模擬加工的方法進行設計。本設計內(nèi)容包括利用Pro/E對箱體建模以及NC代碼的處理等幾個方面的內(nèi)容。在設計過程中結(jié)合了生產(chǎn)的實際情況，加工工藝方案，編程方法，對減速器箱體上箱蓋等進行后置處理，最終生成加工程序。本設計為加快實現(xiàn)計算機輔助制造(CAM)，利用Pro/E三維建模軟件建立減速器箱體上箱蓋模型，并自動生成數(shù)控程序，可以簡化產(chǎn)品的設計、生產(chǎn)周期，減少數(shù)控編程的工作量，降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。關(guān)鍵詞：數(shù)控加工(NC)；Pro/Engineer；計算機輔助制造(CAM)IAbstractAbstractWith the development of three dimensional graphics techniques and puter technology, design and three dimensional puter aided machining has bee an inevitable trend of application of CAD/CAE/CAM technology. This article on CAD/CAE/CAM integration of automatic programming system status and discussion on main position。 to CNC machining of the reducer on the box lid, for example, using Pro/E method for modeling and simulation of NC machining of parts design. This design includes Pro/E on box modeling and NC code process and other aspects of the content. Combined with the production of the actual situation in the design process, processing technology, programming methods, drive on the box lid for post processing, the resulting program.Designed to speed up the realization of puter aided machining (CAM), using threedimensional modeling software Pro/E gear box model, and automatically generate CNC programs to simplify product design and production cycles, reduce the workload of the numerical control programming, reduce the production costs of the product, and increasing enterprise39。s economic benefit.Key words：NC processing；Pro/Engineer；CAMII目錄目 錄摘　要 IAbstract II1緒論 1 1 Pro/E簡介 1 課題研究背景 2 主要內(nèi)容 32基于Pro/E對一級圓柱齒輪減速器上箱蓋建模 4 新建零件文件 4 創(chuàng)建實體特征 43 基于Pro/E的計算機輔助制造 13 箱體類零件NC加工過程描述 13 數(shù)控技術(shù) 14 計算機輔助設計/制造 15 NC加工的后置處理技術(shù) 15 16 16 17 17 20 23 25 27 31 33結(jié) 論 36參考文獻 37謝 辭 38附 錄 39III1 緒論 1緒論箱體類是機器或部件的基礎(chǔ)零件，它將機器或部件中的軸、套、齒輪等有關(guān)零件組裝成一個整體，使它們之間保持正確的相互位置，并按照一定的傳動關(guān)系協(xié)調(diào)地傳遞運動或動力。因此，箱體的加工質(zhì)量將直接影響機器或部件的精度、性能和壽命。常見的箱體類零件有：機床主軸箱、機床進給箱、變速箱體、減速箱體、發(fā)動機缸體和機座等。箱體的結(jié)構(gòu)形式雖然多種多樣，但仍有共同的主要特點：形狀復雜、壁薄且不均勻，內(nèi)部呈腔形，加工部位多，加工難度大，既有精度要求較高的孔系和平面，也有許多精度要求較低的緊固孔。因此，一般中型機床制造廠用于箱體類零件的機械加工勞動量約占整個產(chǎn)品加工量的15%~20%。箱體材料一般選用HT200~400的各種牌號的灰鑄鐵，而最常用的為HT200。灰鑄鐵不僅成本低，而且具有較好的耐磨性、可鑄性、可切削性和阻尼特性。箱體類零件的精度對設備的性能有顯著影響。箱體的作用主要是保持傳動件正確的相對位置，承受載荷，防止外界雜質(zhì)侵入，阻止內(nèi)部潤滑油流失等。箱體類零件的高精度，是保證傳動正確、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、潤滑充分、密封良好的必要條件。箱體類零件主要是一些平面和孔的加工，通常要經(jīng)過銑、鉆、鏜、鉸、锪、攻絲等工序，需要刀具較多，在普通機床上加工難度大，多用數(shù)控加工中心進行加工[1]~[3]。 Pro/E簡介Pro/Engineer(簡稱Pro/E)是美國PTC公司推出的一套博大精深的三維CAD/CAE/CAM參數(shù)化軟件系統(tǒng)，其內(nèi)容涵蓋了產(chǎn)品從概念設計，工業(yè)造型設計，三維模型設計，分析計算，動態(tài)模擬與仿真，工程圖輸出，到生產(chǎn)加工產(chǎn)品的全過程，其中還包含了大量的電纜及管道布線，模具設計及分析等實用模塊，是目前最先進的計算機輔助設計（CAD），制造（CAM），和分析（CAE）軟件，廣泛應用于機械，電子，建筑，航空等工業(yè)領(lǐng)域，利用Pro/E的強大功能可以很輕松地完成絕大多數(shù)機械類設計，制造和分析任務。其技術(shù)特點如下：(1) 參數(shù)化設計 參數(shù)化設計是指在工程設計中，用可變參數(shù)而不是固定尺寸表達零件形狀或部件關(guān)系，即通過設計參數(shù)就可以表達零件形狀或部件裝配關(guān)系，同時也允許通過修改參數(shù)，實現(xiàn)零件形狀或部件裝配關(guān)系的修改，這樣工程設計人員可建立任意形體的尺寸。改變?nèi)魏我粋€參數(shù)，其相關(guān)的特征也會隨之自動修改。模型參數(shù)不僅可以改變零件的形狀，而且具有實際的物理意義，通過引用模型的參數(shù)，設計人員可以方便地得出模型的體積，面積，質(zhì)量，慣性矩等。(2) 數(shù)據(jù)庫 單一數(shù)據(jù)庫 Pro/ENGINEER可隨時3D模型產(chǎn)生2D工程圖，而且自動標注工程圖尺寸。由于采用單一數(shù)據(jù)庫，提供了所謂的雙向關(guān)聯(lián)的功能，因此不論是在3D還是2D圖形上作尺寸修改，相關(guān)的2D圖形或3D實體模型均自動修改。這樣可確保數(shù)據(jù)的一致性，并節(jié)省了反復修改所耗費的時間，這種功能符合現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)中同步工程的思想。Pro/ENGINEER的所有模塊都是全相關(guān)的，這就意味著在產(chǎn)品開發(fā)過程中某一處進行的修改，能擴展到整個設計中，同時自動更新所有工程文檔，包括裝配體，設計圖樣，制造數(shù)據(jù)。全相關(guān)性鼓勵在開發(fā)周期的任一節(jié)點上進行修改，卻沒有任何損失，并使并行工程成為可能，所以能夠使開發(fā)后期的一些功能提前發(fā)揮作用。 (3) 基于特征的造型 Pro/ENGINEER把用戶熟悉的特征作為產(chǎn)品幾何模型的構(gòu)造要素，任何復雜的機械零件都可以看成由一些簡單的特征所組成，這些特征有孔，槽，腔，平面等。把特征作為最小的模型元素，一個完整的模型是由數(shù)個或數(shù)百個以上的特征所組成。每個零件的功能是由其結(jié)構(gòu)形狀實現(xiàn)的，將一種形狀定義為一個特征，同時每個特征又對應著一定的加工工藝，最后由相應的加工設備完成產(chǎn)品的加工制造。其過程如圖1所示：圖1產(chǎn)品加工流程Pro/ENGINEER基于特征造型,所設計的特征信息保存在與CAD，CAM模塊都相關(guān)的單一數(shù)據(jù)庫中，所以基于特征的NC加工，使得編程人員不再對那些低層次幾何信息(如點，線，面，實體)進行操作，而轉(zhuǎn)為直接對符合工程技術(shù)人員習慣的特征進行NC加工。由于每種特征都對應著一種加工方法，所以基于特征的Pro/ENGINEER軟件，CAM模塊能夠自動識別CAD模型的特征信息，從而實現(xiàn)了CAD，CAM系統(tǒng)的集成，實現(xiàn)NC編程過程自動化[4]~[7]。 課題研究背景在激烈的市場競爭和巨大的內(nèi)外環(huán)境壓力下，企業(yè)若要達到預期的市場占有率和預期的經(jīng)濟效益，提高企業(yè)的應變能力和競爭能力，用最短的時間生產(chǎn)出市場適銷對路的、質(zhì)量好、價格低的產(chǎn)品，最大幅度地滿足用戶的需求，最有成效地提高自己的經(jīng)濟效益，成為企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的主目標。企業(yè)的競爭是對用戶的競爭，誰擁有更多的用戶，誰就占有更多的市場份額。怎樣才能贏得客戶，最關(guān)鍵的是要滿足客戶的需求產(chǎn)品和服務，在制造環(huán)境相同的情況下，影響產(chǎn)品的主要因素是產(chǎn)品設計水平、產(chǎn)品的設計水平是與企業(yè)所采用的設計手段密不可分，如何提高設計手段呢？各國的實踐證明采用高科技的手段CAD/CAE/CAM。計算機輔助設計技術(shù)從五十年代末，伴隨著計算機的發(fā)展、計算機能力的增強和存儲管式圖形顯示技術(shù)的出現(xiàn)，美國許多公司，像波音、GM公司等，設計最早的使用計算機和顯示技術(shù)的輔助設計系統(tǒng)，稱為CAD。這樣，CAD系統(tǒng)出現(xiàn)。到現(xiàn)在，CAD系統(tǒng)已發(fā)展了三十多年。CAD系統(tǒng)以其強大的沖擊力，影響和改變著工業(yè)的各個方面，甚至社會的各個方面。使傳統(tǒng)的產(chǎn)品技術(shù)、工程技術(shù)發(fā)生深刻的變革。CAD系統(tǒng)已經(jīng)成為設計人員從事產(chǎn)品設計、分析的工具。CAD技術(shù)的使用，極大地提高了產(chǎn)品質(zhì)量，縮短了從設計到生產(chǎn)的周期，實現(xiàn)了設計的自動化，使設計人員從繁瑣的繪圖中解放出來，集中精力進行創(chuàng)造性的勞動，設計工作。如果說CAD技術(shù)解決了設計問題，那么CAE/CAM的應用解決了實際工程分析和制造加工問題，大大地提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，加速了產(chǎn)品的開發(fā)，縮短了產(chǎn)品的上市周期。減速器主要用來降低原動機與工作機之間的轉(zhuǎn)速并相應增大轉(zhuǎn)矩，故在工業(yè)生產(chǎn)當中應用十分廣泛。其中圓柱齒輪減速器因具有效率高、可靠性好、工作壽命長、維護簡便等特點，因而應用廣泛。減速器箱體作為減速器的重要部件，其強度和剛度對減速機運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性起著決定作用。利用Pro/E三維建模軟件建立減速器箱體模型，并自動生成數(shù)控程序，可以簡化產(chǎn)品的設計、生產(chǎn)周期，減少數(shù)控編程的工作量，降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。 主要內(nèi)容本次設計的寫作思想是立足于實現(xiàn)問題的應用設計，目標是在掌握基礎(chǔ)知識的同時，通過對設計的分析，開拓思路，掌握方法，提高對知識綜合運用的能力。在設計的過程中，突出“符合實際”和“設計理念”兩個重點，通過對一級圓柱齒輪減速器箱體外型的分析，參照合理的工藝方案，通過對箱體特征的分析，利用Pro/E進行三維建模，再選用合適的刀具，在Pro/E上進行加工模擬，最后生成刀具路徑和數(shù)控程序。37河北聯(lián)合大學輕工學院2基于Pro/E對一級圓柱齒輪減速器上箱蓋建模 新建零件文件在菜單欄選擇“文件”下拉菜單，選取“新建”選項，系統(tǒng)將彈出如左下圖所示的新建對話框，選中其中的零件單選按鈕，在“名稱”欄中輸入“gear_box_milling”，不勾選“使用缺省模板”，單擊，在彈出的“新文件選項”對話框中選擇mmns_part_solid，將英制單位改為公制單位（如圖2所示）單擊進入三維實體建模環(huán)境。 圖2新建零件文件 創(chuàng)建實體特征1 創(chuàng)建上下箱體連接面單擊工具欄中的“拉伸特征”按鈕（），打開拉伸特征操控板，選擇“位置”/“定義”命令。在打開的“草繪”對話框中，選擇FRONT面為草繪平面、默認參照。單擊“草繪”進入草繪界面，并繪制如圖3所示的草繪截面，完成草繪。在拉伸特征操控板上單擊“實體拉伸”按鈕，指定拉伸深度類型并輸入拉伸深度為12，單擊完成拉伸特征，如圖4所示。2 創(chuàng)建箱蓋上輪廓單擊工具欄中的拉伸特征按鈕，打開拉伸特征操控板，選擇位置/定義命令，在打開的草繪對話框中，選擇top面為草繪平面、默認參照。單擊“草繪”進入草繪界面，并繪制如圖5所示的草繪截面，完成草繪。圖3連接面草繪圖 圖4拉伸設置圖5 箱蓋上輪廓草繪圖 圖6拉伸效果圖在拉伸特征操控板上單擊“實體拉伸”按鈕，指定拉伸深度類型為對稱并輸入拉伸深度為76，單擊完成拉伸特征。效果圖如6所示。3拉伸側(cè)邊凸臺單擊工具欄中的“拉伸特征”按鈕（），在主視區(qū)上方出現(xiàn)拉伸特征操控板。在操控板中單擊按鈕，在彈出的“草繪”對話框中單擊“定義”按鈕，彈出“草繪”對話框，在該對話框中要求選擇草繪平面，在主視區(qū)內(nèi)選擇箱蓋連接臺上面作為草繪平面，在“草繪方向”欄中自動出現(xiàn)默認的草繪視圖方向，接受默認設置，單擊按鈕，彈出“參照”對話框，系統(tǒng)要求提供尺寸標注參照，選取參照，單擊按鈕進入草繪器，在主視區(qū)中繪制如7圖的拉伸截面圖，在右工具欄中單擊退出草繪。在拉伸特征操控板的拉伸方式選項中選擇“從草繪平面以指定的深度值拉伸”按鈕，在拉伸深度值輸入框中輸入拉伸值“23”， 再單擊右側(cè)的完成側(cè)邊凸臺實體的拉伸，其結(jié)果如8圖所示。圖7側(cè)邊凸臺草繪圖 圖8側(cè)邊凸臺拉伸效果圖4 創(chuàng)建軸承座凸臺在右側(cè)工具欄中單擊“拉伸特征”按鈕，在主視區(qū)上方出現(xiàn)拉伸特征操控板。在操控板中單擊按鈕，在彈出的“草繪”對話框中單擊“定義”按鈕，彈出“草繪”對話框，在該對話框中要求選擇草繪平面，在主視區(qū)內(nèi)選擇上箱蓋輪廓一側(cè)面作為草繪平面，在“草繪方向”欄中自動出現(xiàn)默認的