二轴三档齿轮cadcam课程设计

CAD/CAM课程设计说明书 目录1 课程设计任务书.22 第一章建模分析.43 第二章数控加工.124 第三章数控加工仿真.145 第四章CL数据的输出和NC代码的生成.256 第五章设计总结. .277 第六章参考书目.28 机械CAD/CAM任务书一、设计题目： 二轴三档齿轮 零件的CAD/CAM设计二、设计目的 CAD/CAM课程设计是开设机械CAD/CAM课程之后进行的一个实践性教学环节。在系统学习CAD/CAM技术的基本原理、基本方法的基础上，着重培养学生借助计算机进行机械产品的设计、制造和系统集成的综合应用能力。其目的：1. 掌握产品的计算机辅助设计过程和方法，培养利用计算机进行结构设计的能力。2. 掌握零件的计算机辅助制造过程和方法，培养数控编程及加工仿真的能力。3. 通过应用PRO/ENGINEER，训练和提高CAD/CAM的基础技能。三、设计任务本课程设计以某一具体的机械零件为设计对象（零件图见附图）。主要设计任务：1、熟悉并掌握大型机械CAD/CAM软件PRO/ENGINEER的草绘模块、零件模块、制造模块及仿真模块的功能及建模原理。2、进行零件的参数化功能定义、三维实体零件的特征造型，最终完成零件的造型设计。3、进行机床选择、刀具选择及加工参数设置，生成零件数控加工的相关文件。如刀位数据文件、刀具清单和数控加工代码等。并对零件进行加工仿真以检查设计结果是否正确合理。4、编写课程设计说明书。四、设计要求1、要求设计过程在计算机上完成。2、设计说明书用计算机打印（B5纸，1万字左右）。正文：宋体五号，单倍行距；页眉：宋体小五号，内容包括班级，姓名，“CAD/CAM课程设计说明书”字样；页脚：右下脚页码。3、设计结果应包括：课程设计说明书（应包含设计任务书、设计思路、设计步骤、设计过程的说明和阶段结果。附零件三维图、加工代码、零件原图纸等内容）4、严禁抄袭和请人代做，一经发现，成绩计为零分并上报教务处。五、设计内容及时间分配1 准备工作：布置设计任务，认真阅读设计任务书，收集资料（1天）2 熟悉PRO/ENGINEER Wildfire 3.0，并进行零件的三维造型。 3 进行零件的数控加工。 （4天）4 进行零件的数控加工。 （3天）5 编写课程设计说明书。 （1天）6 设计结果提交及答辩。 （1天）六、参考资料有关PRO/ENGINEER软件的参考书及数控加工工艺的参考书。如PRO/ENGNEER Wildfire 3.0的基础训练教程、PRO/ENGINEER Wildfire 3.0的零件设计教程、PRO/ENGINEER Wildfire 3.0的数控加工教程等等。七、成绩评定采用优、良、中、及格、不及格五级评分制。主要考察：课程设计的科学性和条理性：设计过程的态度和出勤率；软件的熟悉程度；设计结果的正确合理性；答辩情况。 学生签名: 日期: 评阅意见： _ 教师签名： 日期： 第一章 建模分析 在菜单栏选取【文件】下拉菜单，选取【新建】选项，系统将弹出如图1-1所示的【新增】对话框，选中其中的【零件】单选按钮，在【名字】编辑框中输入“zwp”。单击对话框下部的按钮，进入三维实体建模图1-1 【新增】对话框 图1-2 【文件选项】对话框1.1设定齿轮各项参数 进入菜单栏中工具参数，然后添加并设定下列参数，如图1-3Mn=2.5 (代表法面模数) =24 (代表齿数)an=20 (代表法向压力角)Beta=24.1575 （左） (代表齿轮螺旋角)=16（代表齿轮宽度）hax（代表齿顶系数）hfx=0.25（代表齿根系数）Xn=0.117 图1-3 齿轮参数表1.2 绘制四个圆草绘曲线,分别绘制四个圆，分别代表齿顶圆，分度圆，齿根圆，基圆，并添加关系式（图1-4）控制（菜单栏工具关系），得到图1-5.分度圆直径D=65.7589 基圆Db=61.0787 齿根圆直径Df=60.09 齿顶圆直径Da=71.34 图1-4 关系式 图15 绘制四个圆1.3绘制渐开线 点选绘制曲线的图标，然后选从方程（图16），再选笛卡尔坐标系，然后再选第三步建立的坐标系然后定义方程：（1）依次在主菜单上单击 “插入” “模型基准” “曲线”，或者在工具栏上单击按钮，系统弹出“曲线选项”菜单管理器，如图1-7（2）在“曲线选项”菜单管理器上依次单击 “从方程” “完成”，弹出“得到坐标系”菜单管理器，如图1-8（3） 在绘图区单击选取系统坐标系为曲线的坐标系，弹出“设置坐标类型”菜单管理器，（4）在“设置坐标类型”菜单管理器中单击 “笛卡尔”，系统弹出一个记事本窗口；（5）在弹出的记事本窗口中输入曲线的方程，如下：ang=90*tr=db/2s=PI*r*t/2xc=r*cos(ang)yc=r*sin(ang)x=xc+s*sin(ang)y=yc-s*cos(ang)z=0（6）保存数据，退出记事本，完成后的曲线如图19所示；图1-6方程对话框 图1-7曲线选项”菜单 图1-8坐标系设置 图1-9 渐开线图 1.4镜像渐开线4.1创建基准轴基准点基准面如图单击基准平面工具，按住Ctrl连续选择DTM1和轴线A-1，然后输入旋转角度（360/（4*24）=3.75，单击确定完成DTM2的创建，以DTM2为对称平面镜像渐开线 如图1-11 图1-10基准点基准面基准轴 图1-11 镜像图1.5 创建齿根圆和第一个齿轮廓图1-12 齿根圆 图1-13 第一个齿轮廓1.6 创建第一个齿 复制旋转2*arcsin（b*tg（beta）/d）截面，在创建分度圆面画投影线。扫描混合生成第一个齿如图1-15 图1-14 旋转的截面 图1-15扫描混合第一个齿 1.7阵列生成其他齿点击阵列按钮，然后选择混合生成的第一个齿如图1-15，选择中心轴为阵列中心，数量为24个，角度间隔为360/24=15具体参数如图1-16， 阵列效果如图117，然后生成的齿轮如图1-18图1-16 阵列设置选项 图1-17 阵列效果 图1-18阵列生成的其他齿 1.9拉伸另一侧的46H8.5的圆柱点击按钮，选择齿轮另一个端面为草绘平面草绘截面截面如图1-19，拉伸效果如图1-20图1-19 草绘截面 图1-20拉伸结果图1.10 拉伸42H1.5的圆柱点击按钮，选择46圆柱端面为草绘平面草绘截面截面如图1-21，拉伸参数如图1-22，拉伸效果如图1-23 图1-21草绘截面 图1-23拉伸结果图 图1-22拉伸选项设置1.11 拉46H0.5的圆 点击拉伸工具，选择斜齿轮的端面为草绘平面绘制直径46的圆进行拉伸，得到效果如图1-24 1-24 拉伸效果图1.12 拉35的通孔点击拉伸工具，选择42的端面为草绘平面绘制直径35的圆进行拉伸，得到效果图1-25 1-25 拉伸效果图 1.13 钻2.4的通孔点击孔工具，以齿底圆面为基准，得到图1-26的孔，效果图1-27.再以该孔为基准在360上阵列3个。 1-26 孔 1-27 结果图1.14其他 对其进行圆角，倒角和一些小的地方的修改，得到下面正反面的零件图。 零件图第二章数控加工2.1 机床选择 由于为齿轮，而且齿轮厚度太薄，不利于车床装夹，而且加工精度比较高，并且都是表面铣削和孔的制造，加工表面比较多，所以我们选择数控铣床，可以减少装夹次数。孔用钻孔加工解决。2.2零件的工艺分析（1）平面加工：两个端面的粗糙度要求为Ra=1.6，故为精加工，故为粗铣-半精铣-精铣（2）孔的加工：一个350+0.025的孔，粗糙度要求为Ra=0.8。（3）直径46的外圆加工：粗糙度要求Ra=3.2，故为半精加工，故为粗铣半精铣2.3刀具的选择及材料 表2-1 刀具及其材料表序号编号刀具规格名称数量加工表面备注1T000116硬质合金立铣刀1粗铣上下端面2T000220硬质合金立铣刀1半精铣上下端面3T000325硬质合金立铣刀1精铣上下端面4T000410R0.4高速钢外圆球铣刀1粗铣直径46的外圆5T00058R0.4高速钢外圆球铣刀1半精铣直径46的外圆6T000620基本钻头1钻孔7T000732基本钻头1钻孔8T000835铰刀1饺孔9T000915倒角刀1倒1.54510T00102.4基本钻头1钻2.4三个孔11T00113.5R1硬质合金立铣刀1铣底面两凹槽2.4制订工艺路线 根据上述原始资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:毛坯上下端面留余量3mm。铣削端面时候分三步，粗铣留余量1mm，半精铣留余量0.3mm，精铣完成加工。而且数控机床上铣平面时候应采用硬质合金刀片铣刀。粗铣时候刀直径小一些减少切削扭矩，精铣刀直径大一些，最好包容待加工表面的整个宽度（1） 凹槽加工因为没什么要求，故一次加工完成。高速钢立铣刀多用于加工凹槽和凸台。所以用高速钢立铣刀加工凹槽（2） 孔加工：加工IT7级的孔，一般孔径小于12时候采用钻，粗饺，精铰。当孔径为12-60mm时候为钻，扩，粗饺，精铰。（3） 当工件表面粗糙度要求为Ra12.5-25时候，如果加工余量小于5mm粗铣一次加工就可以完成要求；但在加工余量特别大而且机床刚性不足时候可分多次进给加工。2.5工序卡表2-2 工序参数表工步号工 步 内 容刀具号刀具规格mm主轴转速r/min进给速度mm/min背吃刀量mm备注1粗铣两端面T00011610006001自动2半精铣端面T0002207508000.7自动3精铣端面T0003257009000.3自动4粗铣直径46的外圆 T000410R0.410004001.5自动5半精铣直径46的外圆T00058R0.410003500.5自动6钻孔T0006201200350自动7钻孔T0007321200350自动8饺孔T0008351200350自动9倒角T009151200800自动10钻2.4三个孔T00102.41200200自动11铣底面两凹槽T00113.5R110004001.5自动第三章 数控加工仿真3.1：新建制造文件 在制造模型中以默认方式装配参照原件。 图3-1 新建对话框 图3-2 装配选项图3-3 缺省装配 图3-4 装配效果图3.2新建工件毛坯上下表面留下余量查参考文献，上下端面的余量3.0点击，得到图3-5，设置如图3-5，得到图3-6的工件效果图。 图3-5 工件参数设置 图3-6 工件效果图 3.3：设置车床参数点击步骤操作，然后弹出设置对话框如图3-7，选择铣床如图3-7。设置加工零点ACS1如图3-8。再设置退刀平面为z轴上面30mm如图3-9. 3-7机床操作设置 图3-8加工零点 图3-9 退刀面设置3.4加工上端面 A、粗加工点击，弹出菜单栏设置进行图3-10的序列设置，点完成弹出刀具几何设置如图3-11进行设置，点应用，再点确定，弹出加工参数如图3-12进行参数设置，完成后，弹出曲面选择，点进行铣削窗口设置，选择铣削窗口-1作为曲面选择如图3-13.完成后，弹出退刀面窗口，进行图3-14的设置，再进行屏幕演示得到图3-15的效果图和NC检测图3-16. 图3-10序列设置 图3-11 刀具设置 图3-12 参数设置 图3-13 曲面选择 图3-14 退刀设置 图3-15 屏幕演示 图3-16 NC检测结果 B、半精加工和精加工 方法同A，半精加工的余量于0.7mm，精加工的余量于0.3mm。3.5加工下端面A、粗加工点击，弹出菜单栏设置进行图3-17的序列设置，点完成弹出刀具几何设置如图3-18进行设置，点应用，再点确定，弹出加工参数如图3-19进行参数设置，完成后，坐标系选ACS2，弹出退刀面窗口，进行图3-20.的设置，完成后，弹出曲面选择，点进行铣削窗口设置，选择铣削窗口-2作为曲面选择如图3-21，再进行屏幕演示得到图3-22的效果图和NC检测图3-23。 3-17 序列设置 3-18 刀具设置 3-19 参数设置 3-20 退刀设置 3-21 曲面选择 3-22 屏幕演示 3-23 NC检测结果 B、半精加工和精加工 方法同A，半精加工的余量于0.7mm，精加工的余量于0.3mm。3.6加工直径46mm的外槽点击，弹出菜单栏设置进行图3-24的序列设置，点完成弹出刀具几何设置，点新建，刀具如图3-25进行设置，点应用，再点确定，弹出加工参数如图3-26进行参数设置，完成后，坐标系选ACS1，弹出退刀面窗口，进行图3-27.的设置，完成后，弹出曲面选择，点进行铣削窗口如图3-28设置，选择该铣削窗口作为曲面选择，再进行屏幕演示得到图3-29的效果图和NC检测图3-30。 3-24 序列设置 3-25 刀具设置 3-26 参数设置 3-27 退刀设置 3-28 铣削窗口 3-29 屏幕演示 3-30 NC检测结果3.7直径35mm孔的加工 易知这个孔需三步加工，钻，扩，铰（1） 钻孔20 点，弹出新建序列设置如图3-31，刀具（基本钻头）设置如图3-32，序列参数如图3-33，NC检测结果如图3-34。 3-31 序列设置 3-32 刀具设置 3-33 参数设置 3-34 NC检测（2）扩孔32，刀具设置如图3-35，序列参数如图3-36，孔选取对话框如图3-37，NC检测结果如图3-38 3-35 刀具设置 3-36 参数设置 3-37 孔选择 3-38 NC检测（3） 饺孔 刀具设置如图3-39，工序参数如图3-40，NC结果如图3-41 3-39 刀具设置 3-41 NC检测3-40 参数设置3.8 倒角1.545 点 轨迹工具，刀具设置（倒角）如图3-41，参数设置如图3-42，轨迹链的选择如图3-43，NC检测图3-44 3-41 刀具设置 3-43 轨迹链的选择 3-42 参数设置 3-44 NC检测第四章 CL数据的输出和NC代码的生成单击菜单管理器中的【制造】|【输出】|【NC序列】选项，在“NC序列列表”菜单下选择容器铣削序列,在【轨迹】菜单下选择【文件】选项，在【输出类型】菜单下选择下选中“MCD文件”和“计算CL”选项，单击“完成”选项，弹出“保存副本”对话框。输入CL文件的名称为seq0004，单击“确定”按钮，弹出“后置期处理选项”，完成后，单击“完成”，弹出“后处理列表”菜单，经过刀具计算生成刀位文件，将其转换为NC代码文件，此过程成为后处理。单击“关闭”窗口，在单击【Done Output】|【完成/返回】选项。图4-1输出文件设置 图4-2 序列选择 图4-3 完成输出打开工作目录，选择seq0004.Tap文件，用记事本打开，便可看到生成的NC代码文件，部分代码如下所示G代码28%G71O0004(E:ncjiagongseq0004.ncl.1)(07/08/10-12:14:22)N0010T4M06S700M03G00X-25.859Y-20.5G43Z30.H04Z2.G01Z-.3F900.X25.859X32.284Y-6.833X-32.284Y6.833X32.284X25.859Y20.5X-25.859Z30.G00Y-20.5Z1.7G01Z-.6X25.859X32.284Y-6.833X-32.284Y6.833X32.284X25.859Y20.5X-25.859Z30.G00Y-20.5Z1.4G01Z-.9X25.859X32.284Y-6.833X-32.284Y6.833X32.284X25.859Y20.5X-25.859Z30.G00Y-20.5Z1.1G01Z-1.2X25.859X32.284Y-6.833X-32.284Y6.833X32.284X25.859Y20.5X-25.859Z30.G00Y-20.5Z.8G01Z-1.5X25.859X32.284Y-6.833X-32.284Y6.833X32.284X25.859Y20.5X-25.859Z30.G00Y-20.5Z.5G01Z-1.8X25.859X32.284Y-6.833X-32.284Y6.833X32.284X25.859Y20.5X-25.859Z30.G00Y-20.5Z.2G01Z-2.X25.859X32.284Y-6.833X-32.284Y6.833X32.284X25.859Y20.5X-25.859Z30.M30%第五章设计总结 这次课程设计历时二个星期多左右，通过课程设计，发现自己的很多不足，自己知识的很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。短短两个星期的课程设计，仔细回想起来。自己学到了许多东西。首先是这次课程设计让我进一步掌握了Pro/e这个功能强大的绘图软件，了解零件的基本设计方法和设计过程，掌握到这个CAD/CAM的基本知识，培养了我数控编程和数控加工的能力。另外，通过工程图的绘制再次巩固了Auto CAD的基本功能。想想一开始什么都不知道到自己查资料慢慢实践终于建出模型和加工模拟出来的喜悦就感慨颇多。通过这次课程设计，我深深地知道了团队之间相互协作、相互帮助的重要性。虽然每个人的题目都不同，但加工理念是才差不多的，大家一起研究探讨出一个较合理的方案。课程设计是一项综合性的任务，过程中会遇到很多问题，我们在一起互相探讨，不懂的问题及时查资料或问老师，争取把作业做得最好。课程设计还让我懂得了机械加工工艺过程和机械加工中应该注意的一些基本问题。比如说刀具的选择，用什么材料余量怎样进行加工等等。让我知道哪了机械这门课程的魅力和严谨的素养。总之我发现我所掌握的还远远不够，还需要学习和实践。我会慢慢的充实自己的。第六章参考书目【1】杜可可，机械制造技术基础课程设计指导.北京：人民邮电出版社， 2007.12 【2】肖乾，Pro/Engineer Wildfire 3.0中文版实用教程.北京：中国电力出 版设，2008【3】狄瑞坤等，机械制造工程.杭州：浙江大学出版社，2001.1【4】詹友刚，Pro/Engineer 中文野火版2.0数控加工教程.北京：机械 工业出版社，2007.7【5】杨继宏，数控加工工艺手册. 北京：化学工业出版社，2008.1