畢業(yè)設(shè)計論文曲軸的數(shù)控加工技術(shù)研究

1、論文題目：曲軸的數(shù)控加工技術(shù)研究論文題目：曲軸的數(shù)控加工技術(shù)研究 班 級： 學(xué)號：作 者： 簽名： 指導(dǎo)教師：韓光平（副教授） 簽名： （副教授）摘 要本文主要分析曲軸的數(shù)控加工技術(shù)。其中，智能化的數(shù)控技術(shù)是機械工業(yè)發(fā)展的重要方向之一。曲軸是汽車、拖拉機等發(fā)動機中最重要而且是承受負(fù)荷最復(fù)雜的零件，它的數(shù)控加工質(zhì)量在很大程度上影響了發(fā)動機的技術(shù)性能和壽命。鑒于曲軸的復(fù)雜性和重要性，對曲軸的數(shù)控加工技術(shù)的研究顯得猶為重要。應(yīng)用數(shù)控加工技術(shù)可以提高加工精度；使加工對象適應(yīng)性強；有效控制加工時間；減輕勞動者的勞動強度；減少操作誤差；有利于生產(chǎn)管理的自動化。因此曲軸的數(shù)控加工技術(shù)的研究具有一定的理論意義

2、和實際價值。本文分析了國內(nèi)外曲軸的數(shù)控加工研究現(xiàn)狀，闡述了內(nèi)燃機曲軸數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展趨勢。本文通過對曲軸的數(shù)控加工技術(shù)、結(jié)構(gòu)特征和加工特征、加工技術(shù)、nc 加工實現(xiàn)、cad/cam 集成技術(shù)進行簡單分析和研究，以期得出適合我國內(nèi)燃機曲軸制造的一種方案，推動我國內(nèi)燃機行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。關(guān)鍵詞曲軸；數(shù)控加工；cad/cam；智能化subject：study on numerical control processing techology of the crank-shaftclass: 0606961 student id: 060696142author: zhang yuanyuan sig

3、nature: teacher: han guangping(vice prof.) signature: (vice prof.)abstractin this paper, the numerical control processing technology of crank-shaft is introduced. intellectualized numerical control technology is one of the important developing directions for the mechanical industry. the crank-shaft

4、is the most important part that has very complex loading conditions in the engines of cars and tractors, and its numerical control processing quality has a great effect on the engines technical characteristics and life. in view of the complexity and the importance of the crank-shaft, research on the

5、 numerical control processing technology of crank-shaft becomes particularly important. the use of nc technology may increase the working accuracy; improve the processing objects applicability; control process period availably; reduce workers labor intensity; decrease operation error; be beneficial

6、to the automation of production management. therefore research of shaft-cranks nc processing technology has certain theoretical meaning and the practical value. in this paper, the research status of crank-shafts nc processing technology is analysed at home and broad, and the nc processing technology

7、s developing trend of internal combustion engines crank-shaft is described. based on the simple analysis of the crank-shafts nc processing technology, structural features and processing features, processing technology, nc processings realization, the integration technology of cad/cam, we look forwar

8、d to get a plan which is fit for china to promote chinas internal combustion engine industry.key wordscrank-shaft; numerical control processing; cad/cam; intelligentize目目 錄錄摘摘 要要 .iabstract.ii目目 錄錄 .iv第一章第一章 緒論緒論.11.1 曲軸的簡介.11.2 曲軸的數(shù)控加工技術(shù)在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀.41.3 本論文的研究意義及主要工作.61.3.1 本論文的研究意義.61.3.2 本論文主要進行工作.

9、6第二章第二章 曲曲軸軸的的 cad/cam 集成集成.82.1 cad/cam 技術(shù)應(yīng)用狀況 .82.3 cad/cam 集成系統(tǒng) .92.4 曲軸的 cad/cam 集成.112.4.1 曲軸的參數(shù)化特征建模模塊.122.4.2 主軸頸、連桿軸頸、前軸端、法蘭端的造型.132.4.3 曲柄的造型.142.5 小結(jié).15第三章第三章 曲曲軸軸的數(shù)控加工技的數(shù)控加工技術(shù)術(shù).163.1 曲軸的特征分析.163.1.1 曲軸的結(jié)構(gòu)特征分析.163.1.2 曲軸加工特征分析.173.2 曲軸加工技術(shù)及其特點.173.2.1 曲軸車削技術(shù).173.2.2 曲軸銑削技術(shù).183.2.3 曲軸車?yán)夹g(shù).1

10、93.2.4 車車?yán)S加工技術(shù).203.3 曲軸 nc 加工實現(xiàn) .203.3.1 nc 加工操作流程 .203.3.2 曲軸零件 cam 的實現(xiàn).213.3.3 裝配方式下制造模型建立.223.3.4 建立加工數(shù)據(jù)庫.233.3.5 刀具路徑演示和加工仿真.233.3.6 后置處理.243.4 小結(jié).25第四章第四章 結(jié)論結(jié)論.26致致 謝謝.27參考文獻參考文獻.28第一章 緒論本章主要介紹曲軸的數(shù)控加工技術(shù)在國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r，以及曲軸的 cad/cam 集成技術(shù)在國內(nèi)外的發(fā)展，闡述了本課題研究的內(nèi)容及意義。1.1 曲軸的簡介曲軸是內(nèi)燃機中承受沖擊載荷傳遞動力的關(guān)鍵零件。內(nèi)燃機是動力機械

11、的心臟，曲軸則是內(nèi)燃機的脊梁，同時也是在內(nèi)燃機 5 大件(機體、缸蓋、曲軸、連桿、凸輪軸)中最難以保證加工質(zhì)量的零件。曲軸將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動，并向外輸出全部功率。由于工作過程中受到周期性不斷變化的氣體力、往復(fù)運動質(zhì)量慣性力、旋轉(zhuǎn)與動離心慣性力等復(fù)雜交變載荷，產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)和橫向與縱向振動，承受拉、壓、彎曲等載荷，因此曲軸必須具有足夠的強度、剛性、韌性和耐磨性。曲軸一般用中碳鋼或中碳合金鋼模鍛而成。為提高耐磨性和耐疲勞強度，軸頸表面經(jīng)高頻淬火或氮化處理，并經(jīng)精磨加工，以達到較高的表面硬度和表面粗糙度的要求。它與連桿配合將作用在活塞上的氣體壓力變?yōu)樾D(zhuǎn)的動力，傳給底盤的傳動機構(gòu)。同時，驅(qū)動配

12、氣機構(gòu)和其它輔助裝置，如風(fēng)扇、水泵、發(fā)電機等。曲軸的損壞形式主要是疲勞斷裂和軸頸嚴(yán)重磨損。由于曲軸工況條件惡劣,因此對曲軸的材質(zhì)、毛坯加工技術(shù)、精度、表面粗糙度、熱處理和表面強化、動平衡等要求都十分嚴(yán)格。其中任何一個環(huán)節(jié)的質(zhì)量對曲軸的壽命和整機的可靠性都具有很大的影響。工作時，曲軸承受氣體壓力，慣性力及慣性力矩的作用，受力大而且受力復(fù)雜，并且承受交變負(fù)荷的沖擊作用。同時，曲軸又是高速旋轉(zhuǎn)件，因此，要求曲軸具有足夠的剛度和強度，具有良好的承受沖擊載荷的能力，耐磨損且潤滑良好。圖 1.1 曲軸零件圖曲軸一般由主軸頸，連桿軸頸、曲柄、平衡塊、前端和后端等組成。一個主軸頸、一個連桿軸頸和一個曲柄組成了

13、一個曲拐，曲軸的曲拐數(shù)目等于氣缸數(shù)(直列式發(fā)動機)；v 型發(fā)動機曲軸的曲拐數(shù)等于氣缸數(shù)的一半。主軸頸是曲軸的支承部分，通過主軸承支承在曲軸箱的主軸承座中。主軸承的數(shù)目不僅與發(fā)動機氣缸數(shù)目有關(guān)，還取決于曲軸的支承方式。曲軸的支承方式一般有兩種，一種是全支承曲軸，另一種是非全支承曲軸。 全支承曲軸：曲軸的主軸頸數(shù)比氣缸數(shù)目多一個，即每一個連桿軸頸兩邊都有一個主軸頸。如六缸發(fā)動機全支承曲軸有七個主軸頸。四缸發(fā)動機全支承曲軸有五個主軸頸。這種支承，曲軸的強度和剛度都比較好，并且減輕了主軸承載荷，減小了磨損。柴油機和大部分汽油機多采用這種形式。 非全支承曲軸：曲軸的主軸頸數(shù)比氣缸數(shù)目少或與氣缸數(shù)目相等。

14、這種支承方式叫非全支承曲軸，雖然這種支承的主軸承載荷較大，但縮短了曲軸的總長度，使發(fā)動機的總體長度有所減小。有些汽油機，承受載荷較小可以采用這種曲軸型式。 曲軸的連桿軸頸是曲軸與連桿的連接部分，通過曲柄與主軸頸相連，在連接處用圓弧過渡，以減少應(yīng)力集中。直列發(fā)動機的連桿軸頸數(shù)目和氣缸數(shù)相等。v 型發(fā)動機的連桿軸頸數(shù)等于氣缸數(shù)的一半。 曲柄是主軸頸和連桿軸頸的連接部分，斷面為橢圓形，為了平衡慣性力，曲柄處鑄有(或緊固有)平衡重塊。平衡重塊用來平衡發(fā)動機不平衡的離心力矩，有時還用來平衡一部分往復(fù)慣性力，從而使曲軸旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)。 曲軸前端裝有正時齒輪，驅(qū)動風(fēng)扇和水泵的皮帶輪以及起動爪等。為了防止機油沿曲軸

15、軸頸外漏，在曲軸前端裝有一個甩油盤，在齒輪室蓋上裝有油封。曲軸的后端用來安裝飛輪，在后軸頸與飛輪凸緣之間制成檔油凸緣與回油螺紋，以阻止機油向后竄漏。 曲軸的形狀和曲拐相對位置(即曲拐的布置)取決于氣缸數(shù)、氣缸排列和發(fā)動機的發(fā)火順序。安排多缸發(fā)動機的發(fā)火順序應(yīng)注意使連續(xù)作功的兩缸相距盡可能遠(yuǎn)，以減輕主軸承的載荷，同時避免可能發(fā)生的進氣重疊現(xiàn)象。作功間隔應(yīng)力求均勻，也就是說發(fā)動機在完成一個工作循環(huán)的曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi)，每個氣缸都應(yīng)發(fā)火做功一次，而且各缸發(fā)火的間隔時間以曲軸轉(zhuǎn)角表示，稱為發(fā)火間隔角。四行程發(fā)動機完成一個工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)兩圈，其轉(zhuǎn)角為 720，在曲軸轉(zhuǎn)角 720 內(nèi)發(fā)動機的每個氣缸應(yīng)該點火作功一

16、次。且點火間隔角是均勻的，因此四行程發(fā)動機的點火間隔角為 720/i，(i 為氣缸數(shù)目)，即曲軸每 720/i，就應(yīng)有一缸作功，以保證發(fā)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。疲勞斷裂抗力或疲勞壽命及耐磨性，主要取決于以下幾點：（1）曲軸的結(jié)構(gòu)。主要取決于產(chǎn)品的設(shè)計問題，曲軸有組合式和整體式之分。前者用于重型和低速發(fā)動機中，后者則用于中大功率發(fā)動機中。對于整體結(jié)構(gòu)的曲軸，球鐵材質(zhì)的可以制成空心的，它比實心結(jié)構(gòu)的疲勞強度(抗力)能提高 10%左右，如果適當(dāng)加大曲軸連桿軸頸的過渡圓半徑，還能提高疲勞抗力 10%左右。在曲軸上合理地開卸載槽也可提高疲勞抗力。（2）合理選擇曲軸的材質(zhì)使其保證材質(zhì)的化學(xué)成分及組織。（3）先進的加

17、工技術(shù)和顯著經(jīng)濟效果的強化工藝等。世界各國對曲軸的加工都十分重視,不斷地改進曲軸加工工藝,最大可能地提高曲軸壽命。曲軸的質(zhì)量優(yōu)劣直接影響著發(fā)動機的性能和壽命，曲軸質(zhì)量與材質(zhì)、機械加工、熱處理和強化等都有著密切的關(guān)系。1.2 曲軸的數(shù)控加工技術(shù)在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀曲軸工件形狀復(fù)雜、剛性差，磨削加工時的誤差來源甚多，精度不易保證，但其加工精度要求又很高。因此，數(shù)控設(shè)備在汽車、機械、國防等行業(yè)中應(yīng)用范圍越來越廣泛。數(shù)控機床的使用，圓滿地解決了生產(chǎn)效率與靈活性之間的矛盾，實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)，為產(chǎn)品更新提供了非常方便的手段。而數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展也迫在眉睫。為了適應(yīng)汽車工業(yè)尤其是轎車工業(yè)發(fā)展的需要，一些發(fā)達國

18、家研究出了各種先進的數(shù)控設(shè)備，并將數(shù)控加工模擬應(yīng)用到社會生活的各個方面。不斷將高、新、尖技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)機械上來，使農(nóng)業(yè)機械向智能化方向發(fā)展。與此同時，我國的機械工業(yè)技術(shù)也有了長足的進步，從工業(yè)發(fā)展進程來看，智能化趨勢是機械工業(yè)發(fā)展的重要方向，其中主要的原因是在人工智能技術(shù)的高度發(fā)展及其在工業(yè)界的廣泛應(yīng)用。特別是隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的機械制造業(yè)開始了根本性變革，而數(shù)控技術(shù)又是其中的關(guān)鍵技術(shù)。數(shù)控系統(tǒng)一改傳統(tǒng)的、cnc 只做非智能的運動控制器封閉式體系結(jié)構(gòu)，集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了超薄形、超小化型化；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，cad/cam 與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，機床聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)中央集中控制的群

19、控式加工。我國轎車工業(yè)起步較晚，隨著生產(chǎn)的發(fā)展和工藝水平的提高，數(shù)控設(shè)備在汽車、機械、國防等行業(yè)中應(yīng)用范圍越來越廣泛。數(shù)控機床的使用，圓滿地解決了生產(chǎn)效率與靈活性之間的矛盾，實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)，為產(chǎn)品更新提供了非常方便的手段。國內(nèi)的數(shù)控加工模擬相關(guān)技術(shù)的研究與應(yīng)用方面都比較薄弱。在內(nèi)燃機的設(shè)計中，計算機作為一種輔助工具主要用于有限元、優(yōu)化設(shè)計等純數(shù)值計算及交互式圖形繪制方面，對于內(nèi)燃機及其零部件的概念設(shè)計、材料選擇、幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計及設(shè)計方案評價等符號運算顯得無能為力。以符號運算為特征的專家系統(tǒng)理論體系和實現(xiàn)方法正顯端倪，它為計算機技術(shù)在內(nèi)燃機及其零部件的設(shè)計提供了新的、非常有效的手段；另一方面，軸

20、系零部件的智能化 cad/cam 系統(tǒng)軟件已在國內(nèi)某廠使用了幾年，大大的提高了生產(chǎn)率，減輕了操作工人的負(fù)擔(dān)，大大提高了產(chǎn)品加工精度和降低成本，并使產(chǎn)品向著規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化方向發(fā)展。1.3 本論文的研究意義及主要工作1.3.1 本論文的研究意義在各種常用機械零件中，軸類零件的結(jié)構(gòu)是多種多樣的，有階梯軸、花鍵軸、光軸、齒輪軸、渦輪軸、滾珠絲桿軸等等。除光軸之外，其它的各種軸往往同時又是階梯軸，每個軸段的形狀又是千差萬別的，研究軸類零件的數(shù)控加工技術(shù)意義明顯。曲軸在各種機械零件中，其形狀和構(gòu)造的復(fù)雜性及在發(fā)動機中的重要性，對曲軸數(shù)控加工技術(shù)的研究具有一定的典型性。曲軸是汽車發(fā)動機和其它內(nèi)燃機上

21、的關(guān)鍵零件，需求量大，種類眾多，要求的加工精度高。其加工精度對發(fā)動機的性能起著決定性的作用，因此曲軸的加工質(zhì)量和加工效率直接影響到汽車產(chǎn)品的質(zhì)量和汽車工業(yè)的發(fā)展。隨著生產(chǎn)的發(fā)展和工藝水平的提高，數(shù)控設(shè)備在汽車、機械、國防等行業(yè)中應(yīng)用范圍越來越廣泛。數(shù)控機床的使用，圓滿地解決了生產(chǎn)效率與靈活性之間的矛盾，實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)，為產(chǎn)品更新提供了非常方便的手段。曲軸的數(shù)控加工可以大大降低產(chǎn)品的成本，該技術(shù)的研究有一定的理論意義和實際應(yīng)用價值。1.3.2 本論文主要進行工作軸系零部件數(shù)控加工技術(shù)已有一定的發(fā)展，該技術(shù)大大的提高了生產(chǎn)率，減輕了操作人員的負(fù)擔(dān)，大大提高產(chǎn)品加工精度和降低成本，并使軸系零部件向

22、著規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化方向發(fā)展。本課題主要進行以下內(nèi)容：1.分析國內(nèi)外曲軸的數(shù)控加工研究現(xiàn)狀；2.數(shù)控加工技術(shù)（車削技術(shù)、銑削技術(shù)、車?yán)夹g(shù)和車車?yán)夹g(shù)）的研究；3.分析曲軸的結(jié)構(gòu)特征和加工特征；4.曲軸的 nc 加工實現(xiàn)；5.曲軸的 cad/cam 集成。第二章 曲軸的 cad/cam 集成本章對 cad/cam 系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀發(fā)展趨勢以及幾種系統(tǒng)進行分析，并對曲軸的 cad/cam 集成進行了簡單說明。2.1 cad/cam 技術(shù)應(yīng)用狀況cad/cam(計算機輔助設(shè)計及制造)技術(shù)產(chǎn)生于本世紀(jì) 50 年代后期發(fā)達國家的航空和軍事工業(yè)中,隨著計算機軟硬件技術(shù)和計算機圖形學(xué)技術(shù)的發(fā)展而迅速成長

23、起來。三十幾年來 cad 技術(shù)和系統(tǒng)有了飛速的發(fā)展,cad/cam 的應(yīng)用迅速普及。在工業(yè)發(fā)達國家,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。而且這一技術(shù)正在從發(fā)達國家流向發(fā)展中國家。我國 cad/cam 技術(shù)最早應(yīng)用于航空工業(yè),迄今為止,航空工業(yè) 90%以上的企業(yè)在不同程度地使用cad/cam 技術(shù)。從 70 年代末逐步引進了大量的工程工作站、小型機、主機、圖形終端、微機等硬件,另外還引進了 catia、auto-tral、calma、ug-、i-deas、cadam 等 cad/cae/ca

24、m 集成系統(tǒng)及應(yīng)用軟件;還裝備了 3、4、5 坐標(biāo)數(shù)控機床數(shù)控測量機、加工中心等大型設(shè)備,在此基礎(chǔ)上各單位還組織開發(fā)和二次開發(fā)了許多軟件。在全國各行業(yè)來說,航空工業(yè)的 cad/cam 應(yīng)用水平是最高的。2.2 cad/cam 集成的發(fā)展趨勢目前 cad/cam 集成的關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)得到解決,今后的 cad/cam集成發(fā)展特點和趨勢體現(xiàn)在以下幾點：1.面向并行工程：cad/cam 集成系統(tǒng)應(yīng)該從全局優(yōu)化的角度出發(fā),能夠?qū)Ξa(chǎn)品進行管理和控制,并對已經(jīng)存在的產(chǎn)品設(shè)計進行改進和提高；2.面向生產(chǎn)過程的多種功能的高度集成；3.支持面向?qū)ο蟮墓こ虜?shù)據(jù)庫；4.參數(shù)化設(shè)計；5.多種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口和具有二次開發(fā)

25、的能力；6.智能化技術(shù)；7.現(xiàn)代 cad 技術(shù)。2.3 cad/cam 集成系統(tǒng)目前，國內(nèi)外 cad/cam 集成系統(tǒng)軟件種類很多，其軟件功能、面向用戶的接口方式有所不同，所以編程的具體過程及編程過程中所使用的指令也不盡相同。但從總體上講，其編程的基本原理及基本步驟大體上是一樣的。20 世紀(jì) 90 年代中期以后，cad/cam 集成系統(tǒng)向集成化（integration）、智能化（intelligence）、網(wǎng)絡(luò)化（network）、并行化（concurrent）和虛擬化（virtual）方向迅速發(fā)展，我國的數(shù)控加工編程同時經(jīng)歷了從手工編程到使用 cad/cam 集成系統(tǒng)自動編程的過程。 cad

26、/cam 集成系統(tǒng)軟件是實現(xiàn)數(shù)控自動編程必不可少的應(yīng)用軟件，目前，在國內(nèi)市場上銷售比較成熟的這類軟件有十幾種，既有國外的也由國內(nèi)自主開發(fā)的，這些軟件在功能、價格、適用范圍等方面有很大差別。下面列舉一些典型的 cad/cam 集成系統(tǒng)軟件： 1.ug 系統(tǒng) ug 系統(tǒng)是美國 ugs（unigraphics solutions）公司推出的軟件。它最早由美國麥道航空公司研制開發(fā)，從二維繪圖、數(shù)控加工編程、曲面造型等功能發(fā)展起來。其龐大的模塊群為企業(yè)提供了從產(chǎn)品設(shè)計、產(chǎn)品分析、加工裝配、檢驗，到過程管理、虛擬運作等全系列的技術(shù)支持。是目前市場上數(shù)控加工編程能力最強的 cad/cam 集成系統(tǒng)之一。 2

27、. pro/engineer 系統(tǒng) pro/engineer 是美國 ptc 公司研制和開發(fā)的軟件，它開創(chuàng)了三維cad/cam 參數(shù)化的先河。該軟件具有基于特征、全參數(shù)、全相關(guān)和單一數(shù)據(jù)庫的特點，可用于設(shè)計和加工復(fù)雜零件。另外，它還具有零件裝配、機構(gòu)仿真、有限元分析、逆向工程、同步工程等功能。pro/engineer 廣泛應(yīng)用于模具、工業(yè)設(shè)計、汽車、航天、玩具等行業(yè)，并在國際cad/cam/cae 市場上占有較大的份額。 3.catia 系統(tǒng) catia 系統(tǒng)是 ibm 公司推出的產(chǎn)品，是最早實現(xiàn)曲面造型的軟件，它開創(chuàng)了三維設(shè)計的新時代。它的出現(xiàn)，首次實現(xiàn)了計算機完整描述產(chǎn)品零件的主要信息，使

28、 cam 技術(shù)的開發(fā)有了現(xiàn)實的基礎(chǔ)。目前，catia 系統(tǒng)已發(fā)展成從產(chǎn)品設(shè)計、產(chǎn)品分析、加工、裝配和檢驗，到過程管理、虛擬運作等眾多功能的大型 cad/cam/cae 軟件。 4.cimatron 系統(tǒng) cimatron 系統(tǒng)是以色列 cimatron 公司提供的 cad/cam 軟件，是較早在微機平臺上實現(xiàn)三維 cad/cam 的全功能系統(tǒng)。它具有三維造型、生成工程圖、數(shù)控加工等功能，具有各種通用和專用的數(shù)據(jù)接口及產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（pdm）功能。該軟件較早在我國得到全面漢化，已積累了一定的應(yīng)用經(jīng)驗。 5. master cam master cam 是由美國 cnc software 公司推出的

29、基于 pc 平臺上的cad/cam 軟件，它具有很強的加工功能，尤其在對復(fù)雜曲面自動生成加工代碼方面，具有獨到的優(yōu)勢。由于 master cam 主要針對數(shù)控加工，零件設(shè)計造型功能不強，但對計算機硬件的要求不高，且操作靈活、易學(xué)易用、價格較低，受到中小企業(yè)的歡迎。 6. caxa 制造工程師 caxa 制造工程師是由我國北航海爾軟件有限公司自主研制開發(fā)的基于微機平臺，面向機械制造業(yè)的全中文三維 cad/cam 軟件。它即具有線框造型、曲面造型和實體造型的設(shè)計功能，較強的三維曲面擬合能力，又具有生成 2-5 軸的加工代碼的數(shù)控加工功能，可用于加工具有復(fù)雜三維曲面的零件。其特點是易學(xué)易用，價格較低

30、，已在國內(nèi)眾多企業(yè)和大專院校得到廣泛的應(yīng)用。 cad/cam 技術(shù)是科技領(lǐng)域中的前沿課題之一，也是當(dāng)今的尖端技術(shù)集成化制造系統(tǒng)核心技術(shù)的基礎(chǔ)。它具有高智能、高效益、知識密集、更新速度快、綜合性強等特點。近幾年來，上述 cad/cam 系統(tǒng)的版本升級速度非?？?，cad/cam 技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用水平已成為衡量一個國家科技和工業(yè)現(xiàn)代水平的重要標(biāo)志之一。2.4 曲軸的 cad/cam 集成在機械產(chǎn)品中，如何實現(xiàn)零件的 cad/cam 一體化集成系統(tǒng)是設(shè)計者追求的目標(biāo)。從工業(yè)發(fā)展進程來看，智能化趨勢是機械工業(yè)發(fā)展的重要方向。軸系零部件的智能化 cad/cam 系統(tǒng)軟件已經(jīng)在國內(nèi)得到應(yīng)用，該軟件大大的提高

31、了生產(chǎn)率，減輕了操作工人的負(fù)擔(dān)，大大提高產(chǎn)品精度和降低成本，并使軸系零部件向著規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化方向發(fā)展，并且提出了研制智能化 cad/cam 集成系統(tǒng)至少面臨的兩大難題。曲軸 cad/cam 系統(tǒng)由特征基曲軸 cad 模塊、曲軸鍛(鑄)模 cad模塊、曲軸鍛(鑄)模具 cam 模塊、曲軸 cam 模塊四個功能模塊組成。而在各種機械零件中，曲軸的形狀和構(gòu)造是比較復(fù)雜的。因此,在曲軸的cad/cam 集成中，曲軸的參數(shù)化特征建模是非常重要的。2.4.1 曲軸的參數(shù)化特征建模模塊從零件的完整性來看,特征可分為形狀特征、精度特征、材料特征、技術(shù)特征和管理特征。各項特征的功能如下：1）形狀特征用于

32、描述具有一定工程意義的功能幾何形狀信息，分為主特征和輔特征。主特征用于構(gòu)造零件的主體形狀結(jié)構(gòu)。輔特征用于對主特征的修飾，它附加于主特征之上，也可附加于另一輔特征之上。形狀特征是產(chǎn)品設(shè)計、制造人員考慮問題的焦點，也是其他信息的載體。2）精度特征用于描述零件的尺寸公差、形位公差和粗糙度公差等信息，尺寸與公差特征是聯(lián)系設(shè)計與制造的重要屬性，在特征設(shè)計中，對尺寸與公差特征進行分析，并直接對零件信息模型建立尺寸與公差特征，可以清楚地表示形狀特征的非幾何屬性以及形狀特征之間的相互關(guān)系。3）材料特征用于描述零件材料的種類代號、性能、熱處理方法，表面處理方式等信息。4）技術(shù)特征用于描述零件的性能、功能等信息。

33、5）管理特征用于描述零件的管理特征，如零件名稱、設(shè)計者、設(shè)計日期、數(shù)量、圖號、版本等信息。零件的幾何拓?fù)湫畔⑹腔A(chǔ)。特征層是核心，特征層中各種特征子模型之間的相互聯(lián)系反映了特征間的語義關(guān)系，使特征成為構(gòu)造零件的基本單元具有高層次的工程含義，從而支持capp、nc 編程，加工仿真對零件數(shù)據(jù)的需求。系統(tǒng)中根據(jù)實際表達的需要,將技術(shù)特征和精度特征合并為工藝信息特征來表示;而管理特征和材料特征歸屬于管理信息模型。形狀特征由曲軸前端、主軸頸、連桿軸頸、曲柄臂和法蘭端構(gòu)成。并為此設(shè)計了前端模塊(三種)、主軸頸模塊、連桿軸頸模塊、曲柄臂模塊和后法蘭端(兩種)模塊,這些程序模塊可以相互交叉銜接,任意組合,從而

34、生成形狀各異的任意缸數(shù)、曲柄布置各異的曲軸工程圖,滿足不同用戶的設(shè)計要求。另外,系統(tǒng)設(shè)置開放接口以增強系統(tǒng)的適應(yīng)性和可擴充性,供用戶向特征庫添加用戶自定義特征。系統(tǒng)在選擇相應(yīng)的特征后,系統(tǒng)彈出所對應(yīng)的特征樣圖窗口,并以特征庫將該特征的幾何及非幾何屬性參數(shù)項列出,供用戶交互輸入;在特征定位后彈出零件特征構(gòu)成示意圖,供用戶判別零件模型的正確性。2.4.2 主軸頸、連桿軸頸、前軸端、法蘭端的造型對主軸頸、法蘭端、連桿軸頸和前端等回轉(zhuǎn)體,由于其特征完全取決于形狀參數(shù),如主軸頸形狀由直徑和長度決定。因此,系統(tǒng)對這些特征采用強調(diào)過程的圖形參數(shù)化方式。其具體實現(xiàn)方法把它們看作為二維輪廓曲線經(jīng)旋轉(zhuǎn)一周而形成的

35、旋轉(zhuǎn)描述體。特征庫中的參數(shù)化圖形定義的只是一個設(shè)計原形,在給定參數(shù)后才能生成相應(yīng)的圖形。因此具有較大的可變異性,開發(fā)較為方便。圖 3 為曲軸前端設(shè)計用戶輸入界面圖。2.4.3 曲柄的造型對于曲柄總結(jié)其輪廓形狀有以下特點: (1)曲柄輪廓線條中存在多個圓弧和多條直線相切的任意組合,即其拓?fù)潢P(guān)系是不確定的; (2)大部分線條都是由弧弧相切及弧線相切而成; (3)基本線素只有直線、圓弧(為了模具加工和計算的方便)。因為曲柄臂形狀在很大程度上取決于截面輪廓與產(chǎn)生方法,其拓?fù)潢P(guān)系是不確定的。針對這一特點,采用兩種方法對曲柄參數(shù)化進行造型。對于常用的性能較好的曲柄形狀在系統(tǒng)中可以采用從修改尺寸參數(shù)來達到完

36、全參數(shù)化輔助設(shè)計的目的，但是這種圖形參數(shù)化方法要通過編程手段實現(xiàn),對已編模塊修改困難,不具備柔性,對于類比設(shè)計或創(chuàng)新設(shè)計顯然不是很適用。因此,系統(tǒng)中特制用戶自定義模塊,提出一種基于二維組合圖素的參數(shù)化處理方法。這種方法把二維輪廓看成如圖 2.1 所示類型的參數(shù)化組合圖素與單一確定的直線、圓弧組成。采用參數(shù)化方法設(shè)計出其輪廓形狀后,應(yīng)用系統(tǒng)的三維實體處理功能進行掃描拉伸,而形成曲柄的三維實體圖形。最后再根據(jù)具體曲軸結(jié)構(gòu)特征對其采用布爾交、并、差進行結(jié)構(gòu)細(xì)化修補?；诙S組合圖素的參數(shù)化描述方法的基本思想是把輪廓圖形看成由組合圖素通過相鄰組合圖素之間聯(lián)接關(guān)系而形成。其中聯(lián)接關(guān)系是對兩參數(shù)化組合圖素

37、之間共用的基本圖素上的一個交點或切點而言,該點是前一參數(shù)化組合圖素的末端點,它在后來描述的參數(shù)化組合圖素中所處位置(左端或右端垂直情況是下端或上端)決定了后一參數(shù)化組合圖素的放置形式。參數(shù)化組合圖素兩直線相交（ll）直線與圓弧交、切（lc）圓弧與圓弧交、切（cc）圓弧間公切線（clc）兩直線間圓弧過渡（lcl）三圓弧相切（ccc）直線、圓弧間圓弧過渡（lcc）圖 2.1 參數(shù)化組合圖素的分類2.5 小結(jié)cad/cam 的集成系統(tǒng)有很多，每種系統(tǒng)都有其特點。本章簡要介紹了幾種集成系統(tǒng)以及曲軸的 cad/cam 集成，并分析了曲軸參數(shù)化特征。第三章 曲軸的數(shù)控加工技術(shù)在競爭激烈的現(xiàn)代社會，制造業(yè)面

38、臨的挑戰(zhàn)日益增大，依靠單純的手工操作，已經(jīng)無法滿足小批量、高精度、高復(fù)雜性的任務(wù)。數(shù)控加工（numerical control）技術(shù)自誕生以來，在加工制造業(yè)中顯示出強大的生命力和廣闊的應(yīng)用前景。應(yīng)用數(shù)控加工技術(shù)，有如下特點：有效控制加工時間；減輕勞動者的勞動強度，減少操作誤差；有利于生產(chǎn)管理的自動化。3.1 曲軸的特征分析3.1.1 曲軸的結(jié)構(gòu)特征分析曲軸的作用是把活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運動，輸出發(fā)動機的功率。曲軸上密布著大量的加工特征，有車、磨、銑、鉆、攻、鏜等，加工工序上有淬火、回火及滾壓、交直等相關(guān)步驟、曲軸按功能分為五大塊：自由端、主軸頸、連桿頸、扇板、發(fā)信輪，曲軸一般由鑄鐵、鍛造碳

39、鋼和球墨鑄鐵制成，并經(jīng)機械加工，有較好的強度和剛度，同時要避免產(chǎn)生彎曲或者其它變形。曲軸上對機械加工要求較高的部分有兩處：主軸頸：為了保證曲軸始終工作在統(tǒng)一軸線上，并且在主軸承上轉(zhuǎn)動靈活，摩擦應(yīng)盡可能地小，所以對主軸頸要求較高。主軸頸上的油道孔，從連桿頸到主軸頸，用來潤滑主軸頸和主軸承，減少它們之間的摩擦，提高發(fā)動機的效率，但也增加了機械的復(fù)雜度。連桿頸：它的主要作用是連接連桿。由于連桿頸處載荷較大，故要求強度和剛度較高。為了減少摩擦，其上也有油孔道。3.1.2 曲軸加工特征分析通過對曲軸特征分析，曲軸加工特征之間存在著以下幾種聯(lián)系；從屬關(guān)系：分為兩種，一種是不同種類的特征之間的先后關(guān)系，例如

40、，先加工面類零件，后加工孔類零件；另一種是相同種類的特征之間的先后關(guān)系，例如，在某個孔特征加工過程中，先鉆孔后鉸孔；聯(lián)系關(guān)系：反映同一形狀的特征之間只有相互位置關(guān)系，而沒有先后、主從之分，例如，直列的 4 個氣缸孔之間；基準(zhǔn)關(guān)系：描述在機械加工中各特征的加工基準(zhǔn)，例如，先加工定位孔，其它特征的位置由定位孔作為基準(zhǔn)來確定；包含關(guān)系:主要是指毛坯和加工特征之間的關(guān)系。 根據(jù)發(fā)動機曲軸的結(jié)構(gòu)和加工特點，并以 pro/engineer 的造型方法為依據(jù)，將制造特征分為：a：孔類；b：面類，包括：a:平面特征；b:圓柱面特征；c:槽類；（見表 3.1）表 3.1 曲軸典型的制造特征表特征類型加工位置加工

41、類型面類：圓柱面 平面發(fā)信輪臺階，軸頭軸頭平面 曲軸的兩端面第一、第八扇板外端第一主軸頸外端車 精磨銑車車孔類質(zhì)量中心孔 油道孔滾針軸承孔螺紋孔鉆鏜銑槽類第一至第五主軸頸及退刀槽第一至第四連桿頸及退刀槽鍵槽車車銑3.2 曲軸加工技術(shù)及其特點3.2.1 曲軸車削技術(shù)曲軸主軸頸和連桿頸加工的傳統(tǒng)工藝方法是車削加工。主軸頸和連桿頸的車削，分別是在不同結(jié)構(gòu)的曲軸車床上進行加工，這種曲軸加工技術(shù)目前在世界發(fā)達國家和地區(qū)正逐步淘汰，但在我國仍在曲軸加工行業(yè)中占主導(dǎo)地位，選用的設(shè)備大多是多刀半自動曲軸車床。曲軸軸頸的車削技術(shù)，可有效地進行曲軸軸頸的加工技術(shù)。但這種加工工藝存在明顯不足：采用低速、寬刃、大走刀

42、量方法對軸頸進行加工，在加工過程中，曲軸承受較大的切削力，使工件彎曲，直接影響了曲軸加工精度，甚至影響曲軸的可靠性，降低其使用壽命。曲軸車床通用性低，加工主軸頸和連桿軸頸設(shè)備不可互換，因而曲軸加工線技術(shù)經(jīng)濟性不好。曲軸車削的柔性較差，特別是靠模式曲軸車場只適用于加工單一品種的曲軸。由于所采用成形車刀的材料為高速鋼，刀具壽命低，頻繁換刀，機床的利用率低，加工自動化程度低，受人為影響大，曲軸加工精度波動大。3.2.2 曲軸銑削技術(shù)在上世紀(jì) 50 年代，奧地利 g.f.m 公司首先研制成外刃式曲軸銑床，它改進了傳統(tǒng)的曲軸車削軸頸方法。60 年代，德國在外刃式曲軸銑床的基礎(chǔ)上研制出內(nèi)刃式曲軸銑床，使得

43、曲軸加工效率和質(zhì)量都有較大提高，我國的曲軸銑削加工也較為普及。曲軸銑削技術(shù)比車削有了明顯的提高。主要有以下幾方面的特點：銑削加工克服了車削中工件承受較大的切削力，易產(chǎn)生彎曲和扭曲變形的不足，它采用的是窄刀、小走刀量方式，實現(xiàn)了小切削截面，小切削力的高效切削。由于銑削工件一般是低速轉(zhuǎn)動，離心作用影響小，加上切削力小，加工精度高于車削。銑削用機夾不重磨式合金刀頭，刀具壽命長。內(nèi)銑除了以上優(yōu)點外，還具有比外銑更多的優(yōu)點：穩(wěn)定性比外銑高，嚙合性比外銑好，刀具的使用壽命長；通用性強，內(nèi)銑只要稍加調(diào)整就可以加工不同品種的曲軸主軸頸和連桿軸頸，具有良好的加工柔性，從而節(jié)省設(shè)備投資。盡管曲軸銑削有以上優(yōu)點，但

44、也存在不足之處：由于銑刀在銑削中，每個刀刃一開始就全部參與切削過程，工件精度和粗糙度的進一步提高就受到一定限制；銑刀盤的更換和調(diào)整技術(shù)要求高，操作者要有較高的技術(shù)素質(zhì)。3.2.3 曲軸車?yán)夹g(shù)車?yán)に囀?1936 年美國 edwardcbul land 工程師的一項專利，在 1964 年原蘇聯(lián)的機械工程手冊中被概括為三種方式：a .直線式刀具車?yán)籦 .內(nèi)環(huán)式旋轉(zhuǎn)車?yán)?；c .外環(huán)式刀具旋轉(zhuǎn)車?yán)?。直?80 年代出，在美國才用直線刀具車?yán)庸でS軸頸獲得成功。后來德國、英國、日本等國也先后研制成功曲軸車?yán)瓩C床。這使得曲軸粗加工和精加工和二為一，大大提高了曲軸的加工精度和加工效率。曲軸的車?yán)庸ぞ?/p>

45、有更多優(yōu)點，主要表現(xiàn)為：加工精度高。因為它在曲軸軸頸加工中，在任何時間內(nèi)只有一片刀具和工件接觸，結(jié)果使得工件所受的切削力比車削和銑削都要小，而較小的彎曲使加工精度大大提高，而且車?yán)牡毒弑旧砭头譃榇?、?xì)刀齒，每一刀齒僅參與較短的切削時間。所以，車?yán)蟮墓ぜ雀撸砻娲植诙群?，彎曲和扭曲變形小。刀具壽命長。在切削中每一刀齒與工件只有短暫的一次接觸，因而這種刀具壽命是銑刀的45 倍。柔性好。只要對夾具、刀具等作簡略調(diào)整就能很快適應(yīng)多品種的不同批量生產(chǎn)。加工效率高。因為車?yán)庸で邢魉俣纫哂谲囅骱豌娤鳌＜夹g(shù)經(jīng)濟好。由于車?yán)庸な羌帧⒕庸び谝簧?，可以省去粗磨等工序?.2.4 車車?yán)S加工技術(shù)

46、80 年代末，德國在曲軸銑削技術(shù)、數(shù)控車削技術(shù)和車?yán)夹g(shù)的基礎(chǔ)上銑削，車?yán)陀嬎銠C數(shù)控（cnc）技術(shù)溶于一體的一種機床，它代表著當(dāng)今曲軸加工的最新技術(shù)水平。3.3 曲軸 nc 加工實現(xiàn)在世界上流行著許多軟件都可以實現(xiàn)曲軸的 nc 加工實現(xiàn)，而pro/engineer 是目前廣泛應(yīng)用的 cad/cam 集成軟件，它提供了產(chǎn)品設(shè)計的各種輔助功能模塊，在加工制造方面，也具有強大的功能。用戶在產(chǎn)品設(shè)計制造生產(chǎn)的全過程，均能有效低提高生產(chǎn)率，減低生產(chǎn)成本，控制產(chǎn)品質(zhì)量，適應(yīng)快速多變的市場需求因此通過上述對曲軸加工技術(shù)及特點的分析，可以利用 pro/engineer 軟件環(huán)境為支持平臺，進行曲軸局部的數(shù)控

47、加工。3.3.1 nc 加工操作流程pro/engineer 生成數(shù)控加工的過程，是利用計算機設(shè)計（cad）的圖形編輯功能，對零件進行實體建模，通過特征識別和相應(yīng)的二次造型技術(shù)從 cad 系統(tǒng)中獲取零件幾何特征信息，并按特定的數(shù)據(jù)接口按照cam 所能理解和接受的描述格式組織數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以便為 cam 提供特征數(shù)據(jù)。調(diào)用計算機內(nèi)相應(yīng)的數(shù)控編程模塊，根據(jù)零件信息文件和工藝設(shè)計模塊提供的加工信息，經(jīng)過數(shù)值計算，進行刀具軌跡處理，自動生成刀位數(shù)據(jù)文件；再經(jīng)過后置處理器，將對應(yīng)的刀位文件自動變換成 nc 格式的指令代碼，即數(shù)控加工程序；再計算機上動態(tài)的顯示其刀具的加工軌跡圖形和加工仿真，通過模擬功能，負(fù)責(zé)

48、對 nc 代碼進行解釋，判斷nc 代碼的語法和結(jié)構(gòu)的正確性，最后根據(jù)代碼中的數(shù)據(jù)給出仿真結(jié)果并對刀具干涉加以檢驗。其流程圖如圖所示：設(shè)計模型加工模型工件夾具cad 數(shù)據(jù)機床建立操作定義 nc 加工創(chuàng)建刀位數(shù)據(jù)文件后置處理驅(qū)動機床刀具圖 2.2 pro/nc 過程對曲軸建模時，常把曲軸劃分幾個軸段，cad 部分傳送各軸段的幾何信息、公差配合、粗糙度等，cam 得到全部的信息，然后建立操作，建立不同的加工工序，相應(yīng)的自動生成機床加工指令，對曲軸進行加工。3.3.2 曲軸零件 cam 的實現(xiàn)由于曲軸的形狀是比較復(fù)雜的，在特征建模時，常把曲軸劃分為 5個軸段，即:軸伸段、坐軸承段、軸上零件（齒輪等）裝

49、置段、右軸承段、密封段。cad 部分傳遞各段幾何信息、公差配合、粗糙度等，用信息代碼表達，則 cam 得到全部信息，從而自動生成機床加工指令，對曲軸進行加工。曲軸的 cam 系統(tǒng)由車削、切槽、到角、螺紋加工等幾部分組成。對車削而言，雖然曲軸的各段直徑與長度不同，但大多為圓柱面，只要編制一個子程序，不同臺階只需接受不同參數(shù)對它進行調(diào)用就可以了。可以應(yīng)用 pro/nc 技術(shù)，通過對曲軸的各部分進行加工模擬仿真，經(jīng)過后置處理，自動生成各部分的 nc 程序并應(yīng)用于具體的 cam 加工。加工前一段后，應(yīng)退刀到本段軸的徑向位置才能加工本段軸。由于機床絲杠有間隙會帶來誤差，應(yīng)多退一定的余量。具體的余量值由前

50、段軸、本段軸以及機床性能參數(shù)決定，cam 程序中會自動計算出來。螺紋加工、倒角加工方法也是分別由子程序控制的。怎樣把加工指令傳到加工車間是一個重要的問題。若在車間安裝一臺微機來控制數(shù)控機床，這樣既不經(jīng)濟，又不好管理，而且車間安裝一臺微機會影響微機的壽命。若用很長的通信線連接微機機房和加工車間，這樣不好控制加工過程，給加工帶來不方便。可以利用 eprom 寫入卡把二進制代碼加工指令寫 eprom 芯片中或者諸如紙帶等媒介，一個芯片可以寫數(shù)個加工程序，把芯片拿到車間，插入數(shù)控機床單板機的擴展槽內(nèi)，就可以對軸進行精車和切槽加工了。3.3.3 裝配方式下制造模型建立pro/engineer 制造模式有

51、多種子類型，如裝配模式、零件模式、鑄造模式及其鈑金模式等。在裝配模式下，其制造模型是一個裝配件，是由參考模型（零件）和工件（毛坯）組成，二者可以通過裝配命令裝配在一起而生成加工模型。將已經(jīng)建立的幾何模型數(shù)據(jù)應(yīng)用到制造模型，并建立參考模型和工件的相對關(guān)系。該裝配件可以由多個參考模型（零件和裝配件）和工件組成，也可以只有參考模型，而不設(shè)置工件。但是，如果制造模型沒有工作，則不能創(chuàng)建材料幾何切除。通過對制造模式和曲軸的分析，在裝配方式下將曲軸零件和其工件進行裝配，生成曲軸的制造模型，可以看到加工模型由零件和毛坯構(gòu)成，建立曲軸零件和其工件的相對關(guān)系。3.3.4 建立加工數(shù)據(jù)庫nc 加工前期生成了加工模

52、型后，就可以建立一個加工數(shù)據(jù)庫。加工數(shù)據(jù)庫中的絕大部分設(shè)置是模式的，也就是說，如果用戶不進行顯式修改，則所有的后續(xù)的 nc 程序都將使用這些設(shè)置，用來確定零件相對于機床坐標(biāo)系的裝夾位置以及被加工部位的坐標(biāo)平面，選擇刀具并準(zhǔn)確的設(shè)置相關(guān)參數(shù)，找正基準(zhǔn)面和對刀點以及退刀面，確定加工路線，選擇合理的工藝參數(shù)等設(shè)置。為了創(chuàng)建 nc 工序，必須在參數(shù)樹指定合適的 nc加工參數(shù)，這些參數(shù)將根據(jù)數(shù)控加工類型、速度、進給量、材料的切除或剩余量、制造環(huán)境等的不同而改變。加工數(shù)據(jù)庫中的設(shè)置包括：1）機床設(shè)置；2）夾具設(shè)置；3）刀具設(shè)置；4）活動位置的加工參數(shù)；5）nc 工序坐標(biāo)系；6）退刀面設(shè)置。其中機床設(shè)定包括

53、機床設(shè)置、夾具設(shè)置、機床坐標(biāo)系設(shè)置和退刀面的設(shè)置。3.3.5 刀具路徑演示和加工仿真利用 pro/engineer 提供的各種加工方法可以實現(xiàn)零、部件加工的模擬顯示及其仿真，以便預(yù)先發(fā)現(xiàn)設(shè)計、制造中存在的問題，及時解決發(fā)現(xiàn)的問題，以縮短產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計、制造周期，提高生產(chǎn)率。pro/nc 可以進行各類型加工刀具路徑設(shè)計，以達到加工的目的，進而產(chǎn)生加工刀具路徑數(shù)據(jù)，再現(xiàn)加工刀具路徑的模擬演示和加工仿真，以利于進行實際的加工。有時，系統(tǒng)自動生成的數(shù)控加工軌跡并不是最理想的，需要對數(shù)控技工軌跡進行修改?？梢酝ㄟ^加工仿真的實現(xiàn) nc 檢測，對刀具軌跡和材料去除過程進行仿真檢查，利用系統(tǒng)提供的功能對 nc

54、 工序進行修改，再自動生成新的加工刀具軌跡。3.3.6 后置處理后處理是數(shù)控加工中一個重要環(huán)節(jié),主要任務(wù)是把 cam 軟件生成的加工刀位文件轉(zhuǎn)換成特定機床可接受的數(shù)控代碼文件。一般而言 ,計算機輔助制造系統(tǒng)由刀具路徑文件的生成和機床數(shù)控代碼指令集的生成兩部分組成。利用 cad/cam 軟件 ,根據(jù)加工對象的結(jié)構(gòu)特征和加工環(huán)境的實際要求(如加工機床的性能參數(shù)、夾具和刀具等)和工藝設(shè)計的具體特點生成描述加工過程的刀具路徑文件之后 ,就需要用到稱之為“后置處理器”的模塊來讀取生成的刀具路徑文件 ,從中提取相關(guān)的加工信息,并根據(jù)指定機床數(shù)控系統(tǒng)的特點以及 nc 程序格式要求進行相應(yīng)的分析、判斷和處理

55、,從而生成數(shù)控機床所能直接識別的 nc 程序。由于 pro/engineer 生成的刀具軌跡文件，在實際加工過程中，機床控制器不能識別該類文件，這就需要對其進行后置處理，將主處理程序產(chǎn)生的刀具軌跡位置參數(shù)和功能信息，轉(zhuǎn)換成數(shù)控機床可以識別的數(shù)控加工程序代碼文件才可以進行加工。由于各種數(shù)控機床的輸入格式不同，因而其后置處理程序也不同，這就要求有不同的后置處理器。用戶可以選用 pro/engineer 提供的一些經(jīng)常使用的后置處理器，如果在實際的加工應(yīng)用中，這些后置處理器，要求用戶對機床及其控制有全面而深刻的了解。當(dāng)用 pro/nc 對制造模型加工完成，用戶得到了 asc碼形式的刀位數(shù)據(jù)文件，機床

56、控制器不能識別這種格式文件，需要經(jīng)過后置處理將刀位數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)化為機床能夠識別的文件，在通過寫字板或者記事本打開就得到機床控制數(shù)據(jù)文件，即 nc 代碼。3.4 小結(jié)本章介紹了曲軸的幾種數(shù)控加工技術(shù)，并通過在 pro/engineer 環(huán)境下分析曲軸的制造模型和數(shù)控加工技術(shù)，簡單介紹了實現(xiàn)曲軸 nc 加工的步驟。復(fù)雜形狀軸類零件的特征建模以及 cad/cam 之間的數(shù)據(jù)傳遞，從而實現(xiàn)數(shù)控機床的加工指令，完成 cad/cam 的一體化，是研制智能化 cad/cam 集成系統(tǒng)所面臨的難題之一。第四章 結(jié)論本文主要對曲軸的數(shù)控加工技術(shù)進行研究。從工業(yè)發(fā)展進程來看，數(shù)控加工技術(shù)是機械工業(yè)發(fā)展的必通途徑。曲

57、軸是汽車、拖拉機等發(fā)動機中重要而且是承受負(fù)荷最復(fù)雜的零件，它的加工質(zhì)量不僅影響著發(fā)動機的整機質(zhì)量，而且很大程度上影響著發(fā)動機的技術(shù)性能和壽命。數(shù)控加工技術(shù)可以大大的提高生產(chǎn)率，減輕操作工人的負(fù)擔(dān)，提高產(chǎn)品加工精度和降低成本，并使軸系零部件向著規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化方向發(fā)展。本文所做主要工作的結(jié)論如下：1.分析了國內(nèi)外曲軸的數(shù)控加工研究現(xiàn)狀；2.對數(shù)控加工技術(shù)進行分析，其中包括：車削技術(shù)、銑削技術(shù)、車?yán)夹g(shù)和車車?yán)夹g(shù)；3.對曲軸的結(jié)構(gòu)特征和加工特征進行了分析，并在此基礎(chǔ)上介紹了曲軸的 nc 加工實現(xiàn)；4.簡單介紹了幾種 cad/cam 集成系統(tǒng)，并簡要介紹了曲軸的cad/cam 集成。致 謝本論文是通過在韓光平老師的悉心指導(dǎo)下完成的。在本科學(xué)習(xí)階段和論文的完成過程