毕业论文盘类零件的CADCAM研究

1、乌鲁木齐职业大学毕业论文论文题目：盘类零件的研究姓名：学号：专业：机械制造与自动化学院：应用工程学院指导教师：完成时间：年4月8日摘要本课题主要任务是通过对盘类零件的研究，使我们对所学的、及其数控编程等方面的知识建立更深一步的认识，并对其基本概念、理论及其使用方法进一步的加深理解，提高我们对上述知识的综合应用能力。本文根据软件及数控机床的特点，针对盘类零件，我们选择透盖，对其进行了工艺方案的分析，模型建立，以及数控加工的研究，并对透盖结构特点的分析，刀具和切削用量的选择，加工路线和加工顺序的选择，数控加工编程的生成。通过整个工艺的过程的制定，充分体现了软件及数控设备在提高精度，加工效率，简化工

2、序等方面给我们带来的优势。关键词：盘类零件目录第一章绪论论文背景我们本次研究的论文主题是对盘类零件的研究，针对的使用我们使用了软件，并且要熟悉软件的造型功能和指令，以及它新增的特殊功能。对于这次研究，主要是针对于盘类零件的研究，对盘类零件的系统认识，为使这次研究更加深入透彻，我们选择了盘类零件中的典型零件透盖作为研究目的，我们主要对透盖的加工工艺分析，模型建立，以及数控加工的研究作为主要研究目的。盘类零件的介绍盘类零件在机械设备中主要起连接、传动、支承、密封等作用，如手轮、透盖、法兰盘、各种端盖等。盘类零件是机械加工过程中常见的典型零件之一，它的应用范围十分广泛，例如：支撑传动轴的各种形式的轴

3、承；夹具上的导向套；汽缸套等，不同的盘类零件也有许多的相同点，例如主要表面基本上都是圆柱形的，他们的尺寸精度都比较高，形状精度和表面粗糙度要求都比较严格，而且有较高的同轴度要求等诸多相同之处。由于盘类零件形状的特殊和加工复杂、以及较高的精度要求，在我国的主要生产地仍为沿海发达地区，西部地区仍需交通运输来满足其使用需求，对于一些特精密复杂的盘类零件，有时仍需要进口，所以，对于盘类零件的详细研究至关重要。简介是美国公司开发的，集于一体的三维参数化集成软件，其加工模块提供了强大的计算机辅助制造功能。对用或者其他软件建立的实体模型，可在加工应用中生成精确的刀具路径。在交互操作过程中，用户可在图形方式下

4、编辑刀具路径，观察刀具的运动过程，并进行加工仿真。生成得道具路径，可通过后置处理产生用于指定数控机床的程序。利用进行参数化设计可培养学生综合运用所学的基础理论，基本知识和基本技能，提高分析解决实际问题的能力。接受专业人员必须的综合训练，提高实际工作能力。如调查研究、查阅文献和收集资料并进行分析的能力；制订设计或试验方案的能力；设计、计算和绘图能力；总结提高撰写论文的能力；检验学生综合素质与实践能力。伴随版本的不断升级提高，的操作界面更加人性化，绝大多数功能都能通过按钮操作来实现，并且在进行对象操作时，具有自动推理功能。同时，每个操作步骤中，在绘图区上方的信息栏和提示栏中提示操作信息，便于做出正

5、确的选择，使加工工作流程更加快速，使其在机械设计领域和模具加工自动化的市场上得到了广泛的应用。本课题研究的目的及意义（）培养我们根据给定的任务，收集书面资料和生产第一手资料，确定数控加工工艺及编制程序的能力。（）培养我们根据零件图纸和技术要求，用特定软件进行精确绘图、建立实体模型、编制加工程序及生成数控代码。（）熟悉软件的造型功能和指令，完成零件的造型；熟悉制造模块的前置处理过程，选择适合的机床进行后置处理，完成自动编程过程，并模拟加工。（）利用软件的功能模块生成走刀轨迹，进行后置处理，对机床进行设置，对加工过程中的切削用量进行给定。并利用软件进行走刀轨迹模拟，验证数控加工程序的可行性，分析改

6、善数控加工工艺。（）提高我们使用和查阅常用工程手册、标准等资料的能力。和提高我们运用所学知识进行分析问题、综合解决问题等方面的能力。第二章透盘零件的三维重构简介即计算机辅助设计（），它利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作。可以进行平面绘图，能以多种方式创建直线、圆、多边形、样条曲线等基本图形对象。还可以进行三维绘图，可创建实体及表面模型，能对实体本身进行编辑。在机械制造行业中发挥了极大的作用。软件的模块产品设计包括实体建模、特征建模、自由形状建模、装配建模和制图等基本建模，是（计算机辅助工业设计）和的集成软件

7、，较好地解决了以往难以克服的和数据传输的难题。模型建立思路建模之前，分析图纸，读懂图纸，在脑海里理清建立模型的基本顺序，先干什么，后干什么，在对其特征进行分析，把特征分解为多个简单的模块，建立模型前在软件中把作图基本环境设置好，在确定定位基准，选择作图图层。先用中的模块建立透盖的基本轮廓草图，生成透盖的基本立体模型，再在模型上使用旋转扫描、拉伸、镗孔、倒角、修改等方法，最终生成透盖的完整模型。构建透盖总体轮廓线框，旋转扫描成为大体基本外形。在底盘上绘制四个孔的草图，用“孔”命令钻出四个孔。绘制顶圆凹槽的草图，实用拉伸求差切出两凹槽。通过倒斜角、倒圆角等，形成透盖最终模型。模型建立对于透盖实体模

8、型的建立，在此我选用了中的建模模块，建模模块作为新一代产品造型模块，它提供实体建模、特征建模、自由曲面建模等先进的造型和辅助功能。透盖实体模型的建立过程如下：建立新文件，创建草图，选择轴轴平面，如图所示。I3S3图小一X受A图图绘制透盖轮廓线，点击“绘制直线”图标，弹出直线输入模式对话框如图所示，根据透盖工程图尺寸，绘制其轮廓，绘制好的轮廓如图所示图图透盖实体回转：打开“回转”对话框，在“选择曲线”中点击部件导航器里的草图，在“指定矢量”中选择轴，点击确定，即产生如图所示的模型。钻底盘上的四个孔：点击新建草图，平面方法选择现有平面，在“选择平的面或平面”中用鼠标点击透盖底面，如图所示。在底面上

9、绘制一个小的圆，在画四条交叉的将圆平均分成四分，在特征工具栏中点击“孔”，显示孔对话框，孔直径选为小，在“指定点”中选择直线与圆的四个交叉点，点击确定，显示如图所示。凸台上两圆槽的生成：新建草图，在“选择平的面或平面”中选择、轴平面，画圆槽的轮廓线，点击拉伸，显示“拉伸”对话框，在“布尔”选项中选择“求差”，点击应用，显示如图所示。图图倒斜角，倒圆角：在特征工具栏点击“倒斜角”按钮，选择要倒的边，输入要倒的距离2mm,如图所示，倒圆角也同理，最后形成透盖的最终模型。第三章透盖的加工工艺分析分析透盖的结构特点透盖的零件结构图如图所示，该零件属于典型的回转体盘类零件，它的轴向尺寸比径向尺寸要小，这

10、类零件上常有退刀槽、凸台、凹坑、倒角、圆角、螺孔和作为定位或连接用孔等结构。内圆凹槽是加工的难点，透盖顶部厚度为4mm,内圆中的型凹槽的厚度仅为2mm,所以该零件在加工过程中如果工艺方案或加工参数设置不当，很容易变形，引起尺寸误差。透盖模型图如图所示。图透盖零件图图模型图透盖的材料与毛坯盘类零件常用的材料是钢、铸铁、黄铜等。有些要求较高的盘类零件，为节省贵重材料而采用双金属结构，即用离心铸造法在钢或铸铁的内壁上浇注一层巴氏合金等材料，用来提高其实用寿命。考虑到透盖的单件小批量生产，及实用成本，我们选用的材料为号钢。盘类零件毛坯的选择与材料、结构尺寸、批量等因素有关。直径较小（如80mm）的盘类

11、零件，常选用无缝钢管或带孔的铸、锻件，大批量生产时可采用冷挤压和粉末冶金等先进的毛坯制造工艺，既提高了生产率又节约了金属材料。为方便其加工的合理性、及选材方便，对于透盖毛坯的选用我们选用了方钢。透盖加工工艺过程分析设备选择根据透盖零件的外形和材料等条件，选择型数控机床。工艺过程该零件的毛坯选用圆钢，采用粗加工、热处理、再精加工的工艺方案，具体工艺流程为：毛坯粗车粗铳时效精车精铳检验。粗车：为保证在数控加工时使工件定位可靠，在加工前将底座端面小外圆加工预留2mm余量，掉头车另一头，车外圆小70mm,也预留2mm余量粗铣：粗铣内圆粗加工主要是去除大余量。所以加工内圆时，选择低成本的普通数控铳床加工

12、。该工序要求按所示零件结构图加工出内形轮廓，将内圆小加工为小圆、内圆小加工为小圆。时效：去除材料内应力和加工时产生的应力。精车：精车端面、外圆内圆及外圆两个凹槽，达到尺寸要求。并链小9mm的孔，要求一次装夹完成，以保证同轴度，为后序加工打好基础。精铣：精铣内圆里的三个凹槽，精铣到零件精度最终要求。检验：检验加工好的透盖有无过切、少切，用量具量其尺寸是否达到要求。加工透盖的具体工艺过程见表所示。表序号 工序名称粗车粗铣工序内容定位与夹紧车外圆：外圆。车到。,厚度为8mm二爪宓外目掉头车另一端：另一端车到长度为28mm二小头外囱铳内圆：内圆。加工为。34mm长度为20mm二爪夹外圆掉头：将内圆（）

13、加工为（）68mm长度为20mm-贝时效去除材料内应力和加工时产生的应力精车精车外圆、轴向长及倒角，使其达到尺寸要求4内圆可涨心轴精铳内圆4、4,使其达精度要求精铳精铳顶圆上的两个凹槽、及底盘上四个孔软爪夹4外圆精铳内圆里的三个凹槽及圆角，使其达精度要求检验用量具测量，是否合格刀具的选择刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。根据机床的加工能力、工件材料、加工工序、切削用量以及其他相关因素，正确选用刀具。刀具选择的总原则是安装调整方便、刚性好及精度高。注意在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产中，铳削

14、平面时，应选硬质合金铳刀；平面零件周边轮廓的加工，常采用立铳刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铳刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金的玉米铳刀；对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铳刀、锥形铳刀和盘形铳刀等。在加工中心上，各种刀具分别装在刀库上，按程序规定随时进行选刀和换刀因此必须采用标准刀柄，以便使钻、链、铳等工序的标准刀具，迅速准确地装到机床主轴或刀库上去。编程人员应了解机床上所用刀柄的结构尺寸、调整方法及调整范围，以便在编程时确定刀具的经向和轴向尺寸，达到加工的最优化。在加工透盖时，选用的刀具如图所示。T1n,T5nT9留股nr*T61TI03图刀具的选择加工过程中切

15、削用量的确定切削用量包括切削速度、背吃刀量、进给量。对于不同的加工方法，需要选择不同的切削用量，并应编入程序单内。合理选择切削用量的原则：粗加工时,一般以提高生产率为主，同时也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，考虑到切削效率、经济性和加工成本等。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。高速加工技术精铣内圆高速加工技术是近年应用起来的制造技术。在高速切削加工中，由于切削力小，可减小零件的加工变形，比较适合于薄壁件，而且切屑在较短时间内被切除，绝大部分切削热被切屑带走，工件的热变形小，有利于保证零件的尺寸、形状精度；高速加工可以获得较高的表面质量

16、，加工周期也大大缩短，所以结合该类薄壁盘类零件的特点，精加工型腔时亦选用高速加工。防止透盖变形的工艺措施透盖零件由于凸台壁薄、底座厚度小，加工中常因紧力、切削力、内应力和切削热的作用而产生变形。所以在加工时应注意以下问题。为了减少切削力和切削热对加工透盖的影响，粗、精加工应分开进行，使粗加工产生的热变形在精加工中可以得到纠正，而且还应严格控制精加工时的切削用量，以减少零件加工时的变形。为减少夹紧力的影响，工艺上可以采取以下措施：改变夹紧力的方向，即变径向夹紧为轴向夹紧，使夹紧力作用在工件刚性较好的部位；当需要径向夹紧时，为了减少夹紧变形和使变形均匀，应尽可能的使径向夹紧力沿圆周均匀分布，加工中

17、可用过渡套或弹性套及扇形夹爪来满足要求；或者制造工艺凸边或工艺螺纹，以减少夹紧变形。为减少热处理变形的影响，热处理工序应置于粗加工之后、精加工之前，以便使热处理引起的变形在精加工中得以纠正第四章透盖的数控加工程序总方案数控加工程序总方案思路在用通用机床加工时，许多具体的加工工艺问题，如工艺中各工步的划分与顺序安排、刀具的几何形状、走到路线及切削用量等，在很大程度上都是由操作工人根据自己的实践经验和习惯自行考虑而决定的，一般无须工艺人员在设计工艺规程时进行过多的规定。而在数控加工时，上述这些具体工艺问题，不仅仅成为数控工艺设计时必须认真考虑的内容，而且还必须作出正确的选择并编入加工程序中。也就是

18、说，本来是由操作工人在加工中灵活掌握并可通过适时调整来处理的许多具体工艺问题和细节，在数控加工时就转变为编程人员必须事先设计和安排的内容。所以对于透盖要有一个正确合适的加工工艺步骤，其具体分析思路如下面结构图所示。透盖加工方案数控加工简介系统拥有的过程支持功能，对于机械制造公司与机械产品相关系列产品的公司有非常重要的价值。在这个工业领域中，对加工多样性的需求较高，包括对零件的大批量加工以及铸造和焊接的高效精加工。如此广泛的应用要求软件必须灵活，并且具备对重复过程进行捕捉和自动重用的功能。子系统拥有非常广泛的加工能力，从自动粗加工到用户定义的精加工，十分适合这些应用。它可以自动生成加工程序，控制

19、机床或加工中心加工零件。使用加工模块可根据建立起的三维模型生成数控代码，用于产品的加工，其后处理程序支持多种类型的数控机床。加工模块提供了众多的基本模块，如车削、固定轴铳削、可变轴铳削、切削仿真、线切割等。所以它的应用十分广泛。加工方案思路对透盖的数控加工主要进行了粗加工、精加工模拟加工，该模型加工编程设置包括进入加工环境、创建几何体、创建操作、仿真刀具路径和程序的输出等环节设置。对其工艺过程，按照“先面，后孔”的工艺原则，先用普通磨床加工；内孔用普通卧式铳床加工，然后在加工中心加工所有的孔和倒角。加工环境设置J创建几何体；创建程序创建刀具创建/修改操作刀具轨迹生成后处理透盖模拟加工流程面铳加

20、工启动，在“标准”工具栏中，单击“打开”按钮，弹出“打开”对话框，打开透盖模型文件。创建加工环境。在“标准”工具栏中单击“开始”“加工”命令，进入加工模块，弹出“加工环境”对话框。在“要创建的设置”列表框中选择“，单击”确定”按钮，进入加工环境，如图所示。力口工环境要制蟀的CAH设群Anill contota1 n i llJiul t i-aicls nill_nLiul t i_bl a de trillhsl e_ji ak I ngI tuzning：，定l取消I创建刀具。在“操作导航器”中选择X图“机床视图”，在其上右击，在弹出的快捷菜单中选择“刀具”命令，弹出“创建刀具”对话框，如

21、图所示。单击“库”按钮，弹出“库类选择对话框，从中可以选择所需的刀具。选择端铳刀“（）”，单击“确定”按钮，弹出“搜索准则”对话框。设置直径为8mm,单击“确定”按钮。在搜索结果对话框中选择刀具“002”,如图所示。ToolH MillingfEndMilJ.(ninLnciexable)EndMill(.IrtLlexable)BallMUILnonindrxableFaceMillCindezib1eMillCtiMiijideXablcBarrelHill5ParaJielerfill117ParnfteierMill10 FarametBr 111ThreadMillMillformT

22、ool国 Drilling4 Tur nine创建几何体。在“操作导航器”中选择“几何视图”，进入操作导航器几何试图，双击几何体“”,弹出“铳削几何体”对话框。在“几何体”选项组中单击“指定部件”按钮，弹出“部件几何体”对话框，选择透盖模型，单击“确定”按钮。单击“指定毛坯”按钮，弹出“毛坯几何体”对话框。在“选择选项”选项组中点选“自动块”单选钮，单击“确定”按钮，完成毛坯几何体的创建，如图所示。名称操作模式【褫定 后运都件几何体事扑结悯定制数据id0附加总创建加工坐标系。系统提供了默认的加工坐标系，该加工坐标系的名称为“”，在此就不用创建新的加工坐标系了。双击操作导航器几何试图中的”选项,

23、弹出“（坐标系定向）”对话框，将原点移动到轴中心圆表面位置。如图所示。图创建操作。在“操作导航器”中选择“程序顺序视图”按钮，单击“插入”工具栏中的“创建操作”按钮，创建一个操作，弹出“手工面铳削”对话框。单击“几何体”选项组中的“指定部件”按钮，选定零件；单击“指定切削区域”按钮，选择零件中要加工的表面；在“刀轨设置”选项组的“切削模式”下拉列表中选择“往复”。单击“操作”选项组中的“生成”按钮生成刀轨，如图所示。程序生成。在“操作”工具栏中单击“后处理”按钮，弹出“后处理”对话框。在“后处理器”中，选择后处理文件为“（三轴联动数控铳床）”，设置程序保存路径，单击“确定”按钮，对选定的刀轨进

24、行后处理，生成数控加工用的程序，具体程序请见附录。图钻削加工在“标准”工具栏单击“开始”“加工”命令，弹出“加工环境”对话框。在“要创建的设置”列表框中选择，单击“确定”按钮。在“操作导航器”中选择“几何视图”，进入操作导航器几何试图，双击几何体“”，弹出”工件几何体”对话框。具体操作方法如上面所示。创建刀具。将操作导航器切换到机床视图，在“插入”工具栏中单击“创建刀具”按钮。弹出“创建刀具”对话框。单击“库”按钮，弹出“库类选择”对话框。选择“”中的中心孔“”，单击“确定”按钮，弹出“搜索准则”对话框。在“搜索参数”选项组中设置直径为2mm,在“刀具”下拉列表中选择“032”作为加工刀具。在

25、用同样方法创建麻花钻“”，设置直径为10mm。图图在“插入”工具栏中点击“创建操作”按钮，弹出“创建操作”对话框在“操作子类型”选项组中单击“点钻”按钮，点击确定，弹出“点到点几何体”对话框。选择要加工的孔，再选择孔所在的加工表面，点击“确定”按钮，设置刀轴方向为“”轴方向，单击“操作”选项组中的“生成”按钮，生成刀轨，如图所示。用同样方法选择“钻”按钮，定义模型深度为模型深度，设置深度偏置“通孔安全距离”为1.5mm,单击“操作”选项组中的“生成”按钮，生成刀轨，如图所示。选择合适的后处理器，这里选择“（三轴联动数控铳床），单击“确定”按钮，生成程序。第五章心得与体会经过这次毕业论文的写作，

26、我感触颇多，不仅深化了对专业知识的进一步认识，更学到了一些除专业技能以外的其他东西，领略到了在处理专业技能问题时所需要的优秀品质，更深切地体会到小组之间那种相互协调合作的机制，最重要的还是自己对一些问题的看法变得更加深刻，更加有自己独到的观点。社会是一个大群体，无论做什么事情，都不是自己一人轻而易举能完成的，更需要团队之间的合作。要合作，为人处世是基本，怎样协调彼此之间的关系值得我们去深思和体会，有些人很有责任感，把任务看作是自己的重要任务，并为之付出巨大的努力，不断思考问题，不断地解决问题，有些人则不以为然，总认为自己很弱势，什么都不会，其实在生活中这样的事情很多，面对问题，重要的是解决问题

27、的心态，而不是过去我们的能力强弱，刚拿到我的论文题目，一看，要用到，我在自己的心里已经对自己说，这次完了，我的计算机是那么的差，该怎么办啊！通过在电脑上艰难的安装软件，我经过了多次的安装与卸载，终于安装成功，得到了喜悦，对于论文写作，我总是迷茫、困惑，但经过我一步一个脚印的进行，终于把难题解决了，完成了论文。所以我们对待问题的心态一定要端正，目的要明确，把自己置于具体的问题之中，我们才能更好的解决问题。对于这次论文写作，更让我担忧的是我国在机械行业的创新，只有创新才能发展，目前，我们是有了许多自己的核心技术，有了自己的专利，但相对于国外发达国家，我们拥有的实在是少之又少，就在汽车行业，我国的品牌倒不少，但没有一个是世界品牌，我们所用的核心技术仍要受制于国外。在数控领域，我们的进步主要还是按照国外的模式，按部就班的发展，真正属于自己的创新成分并不多，但对于一个发展中国家的起步阶段，这又是无奈的，发展的制约主要是人才的缺乏，所以，我们必须深刻理解和落实“科学技术是第一生产力”的伟大论断，加大数控领域的科技创新，努力研究属于自己的数控先进技术，逐步建立自己独立的、先进的技术体系。在毕业设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断地完善，才做出了一篇完整的论文。我们要学会思考，融会贯通，在改的地方要思考为什么要改