【正文】 4 （機(jī)動(dòng)時(shí)間） ........................... 15 ft 的計(jì)算 ......................................................20 .......................................................... 20 4 溝槽凸輪的數(shù)字化仿真加工 ........................................ 22 ....................................................... 22 數(shù)控加工流程及方法 ................................................. 22 ........................................................22 .......................................................24 ........................................................24 ..........................................................24 .......................................................... 30 結(jié)束語 .......................................................... 31 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 緒論 4 致 謝 .......................................................... 32 參 考 文 獻(xiàn) ...................................................... 33 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 緒論 1 緒論 從二十世紀(jì) 20 年代開始，隨著汽車、滾動(dòng)軸承、小型電動(dòng)機(jī)和縫紉機(jī)等工業(yè)發(fā)展，機(jī)械加工制造中開始出現(xiàn)自動(dòng)線，最早出現(xiàn)的是組合機(jī)床自動(dòng)線。 采用自 動(dòng)線進(jìn)行生產(chǎn)的產(chǎn)品應(yīng)有足夠大的產(chǎn)量 ,產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝應(yīng)先進(jìn)、穩(wěn)定、可靠，并在較長時(shí)間內(nèi)保持基本不變。 伴隨著 CAD/CAM/CAPP/CAE/PDM 技術(shù)的發(fā)展，近幾年來各種相關(guān)技術(shù)在機(jī)械加工業(yè)的綜合應(yīng)用得到了國內(nèi)外科研工作者的重視。制造業(yè)信息化成為本行業(yè)發(fā)展的研究 方向。 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù) : 利用計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)的成果建立被仿真的系統(tǒng)的模型，并在某 些實(shí)驗(yàn)條件下對模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)的一門綜合性技術(shù)。 仿真 ： 仿真是對現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的某一層次抽象屬性的模仿。仿真是一個(gè)相對概念，任何逼真的仿真都只能是對真實(shí)系統(tǒng)某些屬性的逼近。 數(shù)控加工已成為現(xiàn)代機(jī)械加工工業(yè)中的基本方法， CAD 技術(shù) 則是現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中不可或缺的手段。 Pro/ENGINEER 是目前較為流行的大型三維 CAD 軟件中的一 種。這些工具的提供使我們在使用 Pro/E 進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)，能夠從總體方案上把握設(shè)計(jì)思路，并 對設(shè)計(jì) 進(jìn)行 規(guī)劃，利用參數(shù)關(guān)聯(lián)的方法對全局設(shè)計(jì)過程進(jìn)行有效的控制。正是這些功能為工程設(shè)計(jì)的縱向和橫向設(shè)計(jì)提供了極大的自由度。 橫向上，利用各級參數(shù)的引用和關(guān)鍵特征的參照，可以在設(shè)計(jì)過程的各個(gè)步驟 ，或者同一項(xiàng)目的不同設(shè)計(jì)者之間形成相互關(guān)聯(lián)的設(shè)計(jì)，以利于 設(shè)計(jì)過程的分步、分組進(jìn)行，即實(shí)現(xiàn)工程的并行設(shè) 計(jì)。 由于本課題重點(diǎn)在于對溝槽凸輪的加工方法的研究，故而沒有對其建模方法進(jìn)行過多的闡述。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 某溝槽凸輪的實(shí)體建模 3 本世紀(jì)的一個(gè)重大變革是全球市場的統(tǒng)一，它使市場競爭更加激烈，產(chǎn)品更新更快，但是有限的資源加上消費(fèi)者對復(fù)雜產(chǎn)品的需求日益增加，使你很難保持市場分額。海灣戰(zhàn)爭結(jié)束當(dāng)年，美國評出的最具 影響的十大技術(shù)中， CAD/CAM/CAE 技術(shù)便榜上有名。 PRO/E 概述 Pro/Engineer 軟件包的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境 支持并行工作，它通過一系 列完全相關(guān)的模塊 表述產(chǎn)品的外形、裝配及其他功能。包括對大型項(xiàng)目的裝配體管理、功能仿真、制造、數(shù)據(jù)管理等。 Pro/E 是一個(gè)功能定義系統(tǒng)，即造型是通過各種不同的設(shè)計(jì)專用功能來實(shí)現(xiàn)，其中包括：筋（ Ribs）、槽（ Slots）、倒角（ Chamfers）和抽空（ Shells）等，采用這種手段來建立 實(shí) 體， 對于工程師來說是更自然，更直觀，無需采用復(fù)雜的幾何設(shè)計(jì)方式。這種功能使得修改更為方便和可令設(shè)計(jì)優(yōu)化更趨完美。 Pro/E 還可輸出三維和二維圖形給予其他應(yīng)用軟件，諸如有限元分析及后置處理等，這都是通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式來實(shí)現(xiàn)，用戶更可配上 Pro/E 軟件的其它模塊或自行利用 C 語言編程，以增強(qiáng)軟件的功能。 Pro/Engineer 功能如下： 1． 特征驅(qū)動(dòng)（例如：凸臺(tái)、槽、倒角、腔、殼等）； 2． 參數(shù)化（參數(shù)尺寸、圖樣中的特征、載荷、邊界條件等）； 3． 通過零件的特征值之間，載荷 /邊界條件與特征參數(shù)之間（如表面 積等）的關(guān)系來進(jìn)行設(shè)計(jì)。 5． 貫穿所有應(yīng)用的完全相關(guān)性 (任何一個(gè)地方的變動(dòng)都將引起與之有關(guān)的每個(gè)地方變動(dòng) )。機(jī)械設(shè)計(jì)模塊是一個(gè)高效的三維機(jī)械設(shè)計(jì)工具，它可繪制任意復(fù)雜形狀的零件。隨著人們生活水平的提高，對曲面產(chǎn)品的需求將會(huì)大大增加。 PRO/E 生成曲面的方法有：拉伸、旋轉(zhuǎn)、放樣、掃掠、網(wǎng)格、點(diǎn)陣等。 它既能作為高性能系統(tǒng)獨(dú)立使用，又能與其它實(shí)體建模模塊結(jié)合起來使用，它支持 GB、 ANSI、 ISO 和 JIS 等標(biāo)準(zhǔn)。 功能仿真 (CAE)模塊 功能仿真 (CAE)模塊主要進(jìn)行有限元分析 。主要是講事物內(nèi)在特征很難把握。有限元仿真使我們有了一雙慧眼，能 “ 看到 ” 零件內(nèi)部的受力狀態(tài)。著名的可口可樂公司，利用有限元仿真，分析其飲料瓶，結(jié)果使瓶體質(zhì)量減輕了近 20％，而其功能絲毫不受影響，僅此一項(xiàng)就取得了極大的經(jīng)濟(jì)效益 。 制造 (CAM)模塊 在機(jī) 械行業(yè)中用到的 CAM 制造模塊中的功能是 NC Machining(數(shù)控加工 )。當(dāng)時(shí)，蘇聯(lián)從日本東芝公司引進(jìn)了一套五座標(biāo)數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控軟件 CAMMAX，加工出高精度、低噪聲的潛艇推進(jìn)器，從而使西方的反潛系統(tǒng)完全失效，損失慘重。在這一事件中出盡風(fēng)頭的 CAMMAX 軟件就是一種數(shù)控模塊。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 某溝槽凸輪的實(shí)體建模 5 數(shù)據(jù)交換 (Geometry Translator)模塊 在 實(shí)際中還存在一些別的 CAD 系統(tǒng)，如 UGⅡ 、 EUCLID、 CIMATRTON、 MDT 等， 由于它們 有所區(qū)別 ，所以自己的數(shù)據(jù)都難以被對方所識別。這時(shí) 幾何數(shù)據(jù)交換模塊就會(huì)發(fā)揮作用。 Pro/E 是一套由設(shè)計(jì)至生產(chǎn)的機(jī)械自動(dòng)化軟件，是新一代的產(chǎn)品造型系統(tǒng)，是一個(gè)參數(shù)化、基于特征的實(shí)體造型系統(tǒng)，并且具有單一數(shù)據(jù)庫功能。近年來得到越來越多的普及 和 應(yīng)用，為制造業(yè)企業(yè)增強(qiáng)產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)能力起到了巨大的推動(dòng)作用。 三維建模技術(shù)的崛起和虛擬制造技術(shù)的出現(xiàn)為概念設(shè)計(jì)和產(chǎn)品創(chuàng)新提供了一種極好的工作平臺(tái)。這種設(shè)計(jì)方法尤其能充分發(fā)揮設(shè)計(jì)者的智慧和創(chuàng)新能力，使之不必拘泥于平面圖紙的限制和束縛，而把主要精力聚焦于創(chuàng)造性的勞動(dòng) —— 創(chuàng)新。目前國內(nèi)市場上常見的三維 CAD/CAM軟件有 Unigraphics(UG)、 SOLIDEDGE、 MDT、 SolidWorks、 Pro/E、IDEAS 等。 美國 Parametric Technology Corporation(PTC)的 Pro/Engineer 系列是著名的三維 CAD/CAM 軟件，廣泛應(yīng)用于機(jī)械 、電子、工業(yè)造型、航天、家電設(shè)計(jì)及模具制造等諸多領(lǐng)域。 如圖 所示，在“造型” (Style)特征中，通過導(dǎo)入草繪來建立 一個(gè)溝槽凸輪的 3D 模型，這一導(dǎo)入的草繪用作可視參照。設(shè)計(jì)者需 要先創(chuàng)建兩條“造型”曲線，這樣就構(gòu)成了基礎(chǔ)曲面。 本文對溝槽凸輪的三維模型 建立，如 圖 2 2 所示，就是 利用 PRO/E 的草繪和零件 類型 完成的造型 。但對于復(fù)雜一點(diǎn)的集合特征，則要綜合各種可能用到的手段才可能實(shí)現(xiàn)。對于溝槽凸輪 這個(gè)模型，由于外 形比較復(fù)簡單， 只要草繪多花點(diǎn)心思就可以。 在進(jìn)行制造加工 前 ， 要對零件進(jìn)行實(shí)體建模， 要有 CAD 模型，然后根據(jù) CAD 模型數(shù)據(jù)庫提供的幾何 數(shù)據(jù)進(jìn)行制造加工 ，對零件進(jìn)行細(xì)致的工藝分析，加深對零件的認(rèn)識。最常用的毛坯是鑄件和鍛件，而 本文所研究的對象 —— 某溝槽凸輪在工作中要承受重載荷 、 沖擊載荷或交變載荷，應(yīng)選用鍛件 作為毛坯 ，因?yàn)殄懠膹?qiáng)度與沖擊韌度高 ，該 鍛件的材料 選用 合金鋼。其中，自由鍛生產(chǎn)效率低 、鍛造精度低 、 表面質(zhì)量差 、 加工余量大，但成本較低，適用于單件小批量生產(chǎn)及大型鍛件生產(chǎn)；模鍛 生產(chǎn)效率高 、 鍛造精度高 、 表面質(zhì)量好 、 加工余量小，可 鍛造較復(fù)雜的鍛件，但成本較高，適用于成批大量生產(chǎn)中小型鍛件；胎膜鍛介于自由鍛與模鍛之間，適用于中小批生產(chǎn)小 型鍛件。因此我們要注意 材料的工藝性能 、 毛坯的尺寸形狀和精度要求 、零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)采用新技術(shù)新工藝新材料的可能性。確定該零件的材料為 KTH30006，該材 料具有良好的加工切削性能。查表（表 26） 可知，要確定毛坯的尺寸公差及機(jī)械加工余量，應(yīng)先確定如下各項(xiàng)因素。 已知機(jī)械加工后某溝槽凸輪的重量為 ，由此可初步估計(jì)機(jī)械加工前鍛件毛坯的重量為 。 根據(jù)該某溝槽凸輪的形位特點(diǎn)，故選擇零件高度方向的對稱平面為分模面，屬平直分模線，如圖 某溝槽 凸輪 鍛造毛坯圖所示 ： 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 溝槽凸輪的工藝分析 9 圖 零件毛坯圖 由 溝槽凸輪 零件圖可知，該零件各加工表面的粗糙度 Ra 均大于 m? 。 毛坯尺寸公差及機(jī)械加工余量 寬度為： 26? 表 26 直徑為： 27? 表 26 上面 注 的 “表 26”出自《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》 下文所注的表均出自《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》。中心孔的垂直度公差 為 ， 孔的配合精度為 H7，表面粗糙度為 。 去毛刺，倒 圓角，并進(jìn)行熱處理，使零件達(dá)的綜合性能達(dá)到零件的使用要求。 擬定工藝路線的第一步確定定位基準(zhǔn)，先考慮精基準(zhǔn)來加工各表面，在選擇粗基準(zhǔn)把精基準(zhǔn)的表面先加工出來。 加工工藝方案一 采 用普通的機(jī)械車床加工方法： 工序一：下料 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 溝槽凸輪的工藝分析 10 工序二： 以 φ 150的 外輪廓為粗基準(zhǔn)銑某溝槽凸輪的兩端面 工序三：以 φ 150的 外輪廓為粗基準(zhǔn)粗車某溝槽凸輪的外輪廓 工序四： 以 φ 150的 外輪廓為粗基準(zhǔn)鉆 、 擴(kuò) 、 鉸孔 工序五：以 φ 12的中心 孔為精基準(zhǔn)半精銑 、 精銑某溝槽凸輪的兩端面 工序六：以 φ 12的中心 孔為精基準(zhǔn)半精車 、 精車某溝槽凸輪的外輪廓 工序七：以 φ 12的中心 孔為精基準(zhǔn)銑溝槽 工序八：倒角 、 去毛刺 工序九：入庫 加工工藝方案二 在 數(shù)控 銑 床 加工中 ，溝槽凸輪的加 工工序比較集中，在一次裝夾中，盡可能完成全部的工序。 具體工序如下： 工序一： 下料 ； 工序二：以 φ 150外輪廓為粗基準(zhǔn)銑某溝槽凸輪的兩端面 ，采用數(shù)控銑床 ； 工序三：以 φ 150外輪廓為粗基準(zhǔn)粗車某溝槽凸輪的外輪廓 ； 工序四：以 A面為基準(zhǔn)定位鉆 、 擴(kuò) 、 鉸中心孔 ； 工序五：以 φ 12 中心孔為基準(zhǔn)半精銑某溝槽凸輪的一 端 面 和某溝槽凸輪的另一端面 ； 工序六： 以 φ 12中心孔為基準(zhǔn)半精銑 、 精銑某溝槽凸輪的溝槽 ； 工序七：去毛刺 ； 工序八 : 檢驗(yàn) 、 入庫 。對于加工表面多而 復(fù)雜的零件，可以按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（如內(nèi)型 、 外型 、 曲面和平面等）劃分多道工序。因而可以根據(jù)定位方式的不同來劃分工序。總之，要盡量做到合理，立于解決難題 、 攻克關(guān)鍵點(diǎn)和提高 生產(chǎn)效率。 確定工藝路線 根據(jù)以上原則 并考慮到該 溝槽凸輪的結(jié)構(gòu) 特點(diǎn)，由于結(jié)構(gòu)較為 簡單，不需要經(jīng)過多次裝夾