齒輪零件的cad∕cam設(shè)計(jì)機(jī)械cad∕cam課程設(shè)計(jì)

1、目錄1 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū).22 第一章建模分析.43 第二章數(shù)控加工.144 第三章數(shù)控加工仿真.175 第四章CL數(shù)據(jù)的輸出和NC代碼的生成. 306 第五章設(shè)計(jì)總結(jié). .327 第六章參考書(shū)目.32 機(jī)械CAD/CAM任務(wù)書(shū)一、設(shè)計(jì)題目： 齒輪 零件的CAD/CAM設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)目的 CAD/CAM課程設(shè)計(jì)是開(kāi)設(shè)機(jī)械CAD/CAM課程之后進(jìn)行的一個(gè)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。在系統(tǒng)學(xué)習(xí)CAD/CAM技術(shù)的基本原理、基本方法的基礎(chǔ)上，著重培養(yǎng)學(xué)生借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造和系統(tǒng)集成的綜合應(yīng)用能力。其目的：掌握產(chǎn)品的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)過(guò)程和方法，培養(yǎng)利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。掌握零件的計(jì)算機(jī)輔助制造過(guò)

2、程和方法，培養(yǎng)數(shù)控編程及加工仿真的能力。通過(guò)應(yīng)用PRO/ENGINEER，訓(xùn)練和提高CAD/CAM的基礎(chǔ)技能。三、設(shè)計(jì)任務(wù)本課程設(shè)計(jì)以某一具體的機(jī)械零件為設(shè)計(jì)對(duì)象（零件圖見(jiàn)附圖）。主要設(shè)計(jì)任務(wù)：1、熟悉并掌握大型機(jī)械CAD/CAM軟件PRO/ENGINEER的草繪模塊、零件模塊、制造模塊及仿真模塊的功能及建模原理。2、進(jìn)行零件的參數(shù)化功能定義、三維實(shí)體零件的特征造型，最終完成零件的造型設(shè)計(jì)。3、進(jìn)行機(jī)床選擇、刀具選擇及加工參數(shù)設(shè)置，生成零件數(shù)控加工的相關(guān)文件。如刀位數(shù)據(jù)文件、刀具清單和數(shù)控加工代碼等。并對(duì)零件進(jìn)行加工仿真以檢查設(shè)計(jì)結(jié)果是否正確合理。4、編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。四、設(shè)計(jì)要求1、要求設(shè)

3、計(jì)過(guò)程在計(jì)算機(jī)上完成。2、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)用計(jì)算機(jī)打印（B5紙，1萬(wàn)字左右）。正文：宋體五號(hào)，單倍行距；頁(yè)眉：宋體小五號(hào)，內(nèi)容包括班級(jí)，姓名，“CAD/CAM課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)”字樣；頁(yè)腳：右下腳頁(yè)碼。3、設(shè)計(jì)結(jié)果應(yīng)包括：課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（應(yīng)包含設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)步驟、設(shè)計(jì)過(guò)程的說(shuō)明和階段結(jié)果。附零件三維圖、加工代碼、零件原圖紙等內(nèi)容）4、嚴(yán)禁抄襲和請(qǐng)人代做，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，成績(jī)計(jì)為零分并上報(bào)教務(wù)處。五、設(shè)計(jì)內(nèi)容及時(shí)間分配準(zhǔn)備工作：布置設(shè)計(jì)任務(wù)，認(rèn)真閱讀設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，收集資料（1天）熟悉PRO/ENGINEER Wildfire 3.0，并進(jìn)行零件的三維造型。 進(jìn)行零件的數(shù)控加工。 （4天）進(jìn)行零件的數(shù)控

4、加工。 （3天）編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 （1天）設(shè)計(jì)結(jié)果提交及答辯。 （1天）六、參考資料有關(guān)PRO/ENGINEER軟件的參考書(shū)及數(shù)控加工工藝的參考書(shū)。如PRO/ENGNEER Wildfire 3.0的基礎(chǔ)訓(xùn)練教程、PRO/ENGINEER Wildfire 3.0的零件設(shè)計(jì)教程、PRO/ENGINEER Wildfire 3.0的數(shù)控加工教程等等。七、成績(jī)?cè)u(píng)定采用優(yōu)、良、中、及格、不及格五級(jí)評(píng)分制。主要考察：課程設(shè)計(jì)的科學(xué)性和條理性：設(shè)計(jì)過(guò)程的態(tài)度和出勤率；軟件的熟悉程度；設(shè)計(jì)結(jié)果的正確合理性；答辯情況。 學(xué)生簽名: 日期: 評(píng)閱意見(jiàn)： _ 教師簽名： 日期： 第一章 建模分析 在菜單欄選

5、取【文件】下拉菜單，選取【新建】選項(xiàng)，系統(tǒng)將彈出如圖1-1所示的【新增】對(duì)話框，選中其中的【零件】單選按鈕，在【名字】編輯框中輸入“zwp”。單擊對(duì)話框下部的按鈕，進(jìn)入三維實(shí)體建模圖1-1 【新增】對(duì)話框 圖1-2 【文件選項(xiàng)】對(duì)話框 進(jìn)入菜單欄中工具參數(shù)，然后添加并設(shè)定下列參數(shù)(可隨意命名,只要自己知道各項(xiàng)參數(shù)名所代表含義)如圖1-3M=2 (代表模數(shù)) =42 (代表齒數(shù))alpha=20 (代表壓力角)Beta=30.67 （右） (代表齒輪螺旋角) =15.5（代表齒輪寬度）ax（代表齒頂系數(shù)） hfx=0.25（代表齒根系數(shù)） 圖1-3 齒輪參數(shù)表1.2 繪制四個(gè)圓 草繪曲線,分別繪

6、制四個(gè)圓，分別代表齒頂圓，分度圓，齒根圓，基圓，并添加關(guān)系式控制（front面上）齒頂圓直徑 da 齒根圓91.04 分度圓97.66085 圖1-4 繪制的四個(gè)圓 點(diǎn)選繪制曲線的圖標(biāo)，然后選從方程，再選笛卡爾坐標(biāo)系，然后再選第三步建立的坐標(biāo)系然后定義方程：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圖1-5 漸開(kāi)線方程圖1-6方程對(duì)話框（1）依次在主菜單上單擊 “插入” “模型基準(zhǔn)” “曲線”，或者在工具欄上單擊按鈕，系統(tǒng)彈出“曲線選項(xiàng)”菜單管理器，如圖1-7（2）在“曲

7、線選項(xiàng)”菜單管理器上依次單擊 “從方程” “完成”，彈出“得到坐標(biāo)系”菜單管理器，如圖1-8圖1-7曲線選項(xiàng)”菜單 圖1-8坐標(biāo)系設(shè)置在繪圖區(qū)單擊選取系統(tǒng)坐標(biāo)系為曲線的坐標(biāo)系，彈出“設(shè)置坐標(biāo)類型”菜單管理器，（4）在“設(shè)置坐標(biāo)類型”菜單管理器中單擊 “笛卡爾”，系統(tǒng)彈出一個(gè)記事本窗口；（5）在彈出的記事本窗口中輸入曲線的方程，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）保存數(shù)據(jù)，退出記事本，完成后的曲線如圖所示； 圖1-9 漸開(kāi)線圖鏡像漸開(kāi)線單擊基準(zhǔn)平面工具，按

8、住Ctrl連續(xù)選擇DTM1和軸線A-1，然后輸入旋轉(zhuǎn)角度（360/（4*42）=2.143，單擊確定完成DTM2的創(chuàng)建 圖1-10基準(zhǔn)點(diǎn)基準(zhǔn)面基準(zhǔn)軸 圖1-11 鏡像圖以DTM2為對(duì)稱平面鏡像漸開(kāi)線 如圖1-111.5 創(chuàng)建齒根圓。圖1-12 齒根圓 圖1-13 第一個(gè)齒輪廓1.6 創(chuàng)建第一個(gè)齒 復(fù)制旋轉(zhuǎn)（2*arcsin（b*tg（beta）/d）10.8018截面，在創(chuàng)建分度圓面畫(huà)投影線。掃描混合生成第一個(gè)齒如圖1-15 圖1-14 旋轉(zhuǎn)的截面 圖1-15掃描混合第一個(gè)齒 點(diǎn)擊陣列按鈕，然后選擇混合生成的第一個(gè)齒如圖1-15，選擇中心軸為陣列中心，數(shù)量為42個(gè)，角度間隔為360/42=8.

9、87具體參數(shù)如圖1-16，然后生成的齒輪如圖1-18圖1-16 陣列設(shè)置選項(xiàng) 圖1-17 陣列效果 圖1-18陣列生成的其他齒 42H2的圓柱點(diǎn)擊拉伸按鈕，在齒輪截面上草灰拉伸截面如圖1-19，拉伸參數(shù)如圖1-20拉伸后效果如圖1-21.圖1-19 草匯截面參數(shù) 圖1-20 拉伸效果圖1-21 拉伸參數(shù)點(diǎn)擊按鈕，選擇齒輪另一個(gè)端面為草繪平面草繪截面截面如圖1-22，拉伸參數(shù)如圖1-24，拉伸效果如圖1-23圖1-22 草繪截面 圖1-23拉伸結(jié)果圖圖1-24 拉伸參數(shù)設(shè)置1.10 拉伸30H27的圓柱點(diǎn)擊按鈕，選擇42圓柱端面為草繪平面草繪截面截面如圖1-25，拉伸參數(shù)如圖1-26，拉伸效果如

10、圖1-27 圖1-25 草繪截面 圖1-26 拉伸結(jié)果圖 圖1-27 拉伸選項(xiàng)設(shè)置1.11 倒R6圓角 點(diǎn)擊倒圓角工具，選擇要倒的邊如圖1-28，設(shè)置倒角半徑為6如圖1-29，倒角效果如圖1-30. 圖1-28 倒角邊的選取 圖1-29 倒角參數(shù)設(shè)置 圖1-30 倒角結(jié)果 點(diǎn)擊倒圓角工具，選擇要倒的邊如圖1-31，設(shè)置倒角半徑為4如圖1-32，倒角效果如圖1-33. 圖1-31 倒角邊選取 圖1-32 倒角參數(shù)設(shè)置圖1-33倒角效果 點(diǎn)擊倒角工具，設(shè)置好倒角參數(shù)如圖1-34，選擇要倒角的邊如圖1-35，最后點(diǎn)確定，倒出結(jié)果如圖1-36.圖1-34 倒角參數(shù) 圖1-35 選擇倒角邊 圖1-36

11、倒角效果（箭頭所指） 點(diǎn)擊旋轉(zhuǎn)按鈕，彈出對(duì)話框如圖1-37，選擇Right面作為草繪面，草匯截面如圖1-38，參數(shù)設(shè)置如圖1-37，點(diǎn)擊，生成效果如圖1-39和圖1-40. 圖1-37 旋轉(zhuǎn)對(duì)話框和參數(shù)設(shè)置 圖1-38 草繪截面圖圖1-39旋轉(zhuǎn)效果正面 圖1-40旋轉(zhuǎn)結(jié)果反面第二章數(shù)控加工 機(jī)床選擇 由于為齒輪，而且齒輪厚度最大處為27mm，太薄，不利于車床裝夾，而且加工精度比較高，并且都是表面銑削和孔的制造，加工表面比較多，所以我們選擇數(shù)控銑床，可以減少裝夾次數(shù)。孔用鉆孔加工解決。零件的工藝分析（1）平面加工：兩個(gè)端面的粗糙度要求為Ra=1.6，故為精加工，故為粗銑-半精銑-精銑（2）孔的加

12、工：一個(gè)的孔，粗糙度要求為Ra=0.8。（3）凹槽加工：粗糙度要求Ra=25（4）曲面加工：R4和R6的曲面，粗糙度Ra=25刀具的選擇及材料 表2-1 刀具及其材料表序號(hào)編號(hào)刀具規(guī)格名稱數(shù)量加工表面?zhèn)渥?T000110硬質(zhì)合金立銑刀1銑出基本輪廓2T000216硬質(zhì)合金立銑刀1粗銑端面3T000320硬質(zhì)合金立銑刀1半精銑端面4T000425硬質(zhì)合金立銑刀1精銑端面5T000525R3高速鋼銑刀1銑凹槽6T00064球銑刀1銑R4的曲面7T000715基本鉆頭1鉆孔8T000828基本鉆頭1鉆孔9T000930鉸刀1餃孔10T001010高速鋼端銑刀1銑另一側(cè)的輪廓11T00116R2硬質(zhì)合

13、金立銑刀1銑另一側(cè)凹槽12T00126R2外圓角銑刀1銑R4曲面13T001325端銑刀1銑端面 根據(jù)上述原始資料及加工工藝,分別確定各加工表面的機(jī)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2mm。銑削端面時(shí)候分三步，粗銑留余量1mm，半精銑留余量0.5，精銑完成加工。而且數(shù)控機(jī)床上銑平面時(shí)候應(yīng)采用硬質(zhì)合金刀片銑刀。粗銑時(shí)候刀直徑小一些減少切削扭矩，精銑刀直徑大一些，最好包容待加工表面的整個(gè)寬度凹槽加工因?yàn)闆](méi)什么要求，故一次加工完成。高速鋼立銑刀多用于加工凹槽和凸臺(tái)。所以用高速鋼立銑刀加工凹槽孔加工：加工IT7級(jí)的孔，一般孔徑小于12時(shí)候采用鉆，粗餃，精鉸。當(dāng)孔徑為12-60mm時(shí)

14、候?yàn)殂@，擴(kuò)，粗餃，精鉸。當(dāng)工件表面粗糙度要求為Ra12.5-25時(shí)候，如果加工余量小于5mm粗銑一次加工就可以完成要求；但在加工余量特別大而且機(jī)床剛性不足時(shí)候可分多次進(jìn)給加工。表2-2 工序參數(shù)表工步號(hào)工 步 內(nèi) 容刀具號(hào)刀具規(guī)格mm主軸轉(zhuǎn)速r/min進(jìn)給速度mm/min背吃刀量mm備注1銑外輪廓T000110250018001自動(dòng)2粗銑端面T000216100060自動(dòng)3半精銑端面T0003207501000自動(dòng)4精銑端面T0004257009005銑凹槽 T000525R31000400自動(dòng)6銑曲面T0006410001000自動(dòng)7鉆孔T0007151200350自動(dòng)8鉆孔T0008281

15、200350自動(dòng)9餃孔T0009301200350自動(dòng)10銑輪廓T00101015001000自動(dòng)11銑凹槽T00116R21000400自動(dòng)12銑曲面T00126R21500900自動(dòng)13銑端面T001325900700第三章 數(shù)控加工仿真3.1：新建制造文件 在制造模型中以默認(rèn)方式裝配參照原件。 圖3-1 新建對(duì)話框 圖3-2 裝配選項(xiàng)圖3-3 缺省裝配 圖3-4 裝配效果圖毛坯上下表面留下余量制造模型-新建工件-加材料-草匯截面-拉伸生成毛坯如圖3-5和圖3-6 圖3-5創(chuàng)建工件 圖3-6草匯截面 圖3-7拉伸參數(shù) 圖3-8拉伸效果 3.3：設(shè)置車床參數(shù) 點(diǎn)擊制造設(shè)置如圖3-9，然后彈出

16、設(shè)置對(duì)話框如圖3-10，選擇銑床如圖3-11。設(shè)置加工零點(diǎn)如圖3-13。再設(shè)置退刀平面為z軸上面30mm如圖3-12. 圖3-9制造設(shè)置 圖3-10 制造設(shè)置對(duì)話框 圖3-11 選擇銑床 圖3-12 退刀平面圖3-13 加工零點(diǎn)選擇（1）新建NC序列-體積塊如圖3-14。再設(shè)置體積塊的參數(shù)如圖3-15。圖3-14 體積塊序列 圖3-15 體積塊序列選項(xiàng)（2）為直徑10的端銑刀如圖3-16，設(shè)置加工參數(shù)如圖3-17圖3-16 刀具設(shè)置 圖3-17 序列參數(shù)（3）新建體積塊：點(diǎn)擊新建體積塊，選擇旋轉(zhuǎn)生成體積塊圖318 截面參數(shù) 圖3-19 旋轉(zhuǎn)生成的體積塊（4）屏幕演示結(jié)果如圖3-20和NC檢測(cè)結(jié)

17、果如圖3-21圖3-20 屏幕演示結(jié)果圖3-21 NC檢測(cè)結(jié)果 由端面粗糙度1.6的要求知道要對(duì)該面進(jìn)行粗銑（留余量1）-半精銑（余量0.5）-精銑（余量0） A粗銑 （1）新建表面銑削序列圖3-22 平面銑削參數(shù)設(shè)置（2）新建一直徑為16的刀具如圖3-23，加工參數(shù)如圖3-24 圖3-23 刀具設(shè)置 圖3-24 加工參數(shù)（3）選擇端面如圖3.25 圖3.25 選擇加工平面（4）完成序列設(shè)置，軌跡演示.屏幕演示如圖3-27，NC檢測(cè)如圖3-26圖3-26NC檢測(cè)結(jié)果圖3-27 屏幕演示結(jié)果B半精銑設(shè)置刀具如圖3-28，切削參數(shù)如圖3-29，屏幕演示結(jié)果如圖3-30，nc檢測(cè)結(jié)果如圖3-31。圖

18、3-28 刀具設(shè)置 圖3-29 工序參數(shù)圖3-30 屏幕演示結(jié)果圖3-31 NC加工結(jié)果C精銑設(shè)置刀具如圖3-32，切削參數(shù)如圖3-33，屏幕演示結(jié)果如圖3-34，nc檢測(cè)結(jié)果如圖3-35。 圖3-32 刀具設(shè)置 圖3-33序列參數(shù)圖3-34屏幕演示結(jié)果圖3-35 NC檢測(cè)結(jié)果（1）新建序列凹槽加工如圖3-36，完成序列選項(xiàng)如圖3-37 圖3-36 腔槽序列設(shè)置 圖3-37 序列選項(xiàng)（2）設(shè)置刀具如圖3-38和參數(shù)如圖3-39圖3-38 刀具設(shè)置 圖3-39 序列參數(shù)（3）演示結(jié)果屏幕演示結(jié)果如圖3-40，NC檢測(cè)結(jié)果如圖3-41圖3-40屏幕演示結(jié)果圖3-41 NC檢測(cè)結(jié)果（1） 新建序列曲

19、面銑削如圖3-42，選擇刀具，參數(shù)，定義切割如圖3-43，設(shè)置好刀具圖3-44和序列參數(shù)如圖3-45，最后得到NC結(jié)果如圖3-46.屏幕演示結(jié)果如圖3-47 圖3-42 新建序列 圖3-43 序列選項(xiàng) 圖3-44 刀具設(shè)置 圖3-45 序列參數(shù) 圖3-46 nc模擬結(jié)果 圖3-47 屏幕演示結(jié)果 易知這個(gè)孔需三步加工，鉆，擴(kuò)，鉸（1）鉆孔15 新建序列如圖3-48，序列參數(shù)如圖3-49，刀具設(shè)置如圖3-50，NC檢測(cè)結(jié)果如圖3-51 圖3-48 新建序列 圖3-49 序列參數(shù) 圖3-49 刀具設(shè)置 圖3-50NC檢測(cè)結(jié)果（2）擴(kuò)孔28，刀具設(shè)置如圖3-51，序列參數(shù)如圖3-52，孔選取對(duì)話框如

20、圖3-53，NC檢測(cè)結(jié)果如圖3-54 圖3-51 刀具設(shè)置 圖3-52 序列參數(shù) 圖3-53 孔選取對(duì)話框 圖3-54 NC檢測(cè)結(jié)果（3）餃孔 新建較孔序列如圖3-55，刀具設(shè)置如圖3-56，工序參數(shù)如圖3-57，NC結(jié)果如圖3-58 圖3-55 新建較孔序列 圖3-56 刀具設(shè)置 圖3-57 工序參數(shù) 圖3-58 NC檢測(cè)結(jié)果（1）新建一體積塊加工序列以體積塊方式除掉材料 圖3-59 刀具設(shè)置 圖3-60 序列參數(shù)圖3-61 屏幕演示結(jié)果圖3-62 NC檢測(cè)結(jié)果圖2-63 NC檢測(cè)結(jié)果3.11 R4的曲面加工和另一個(gè)端面的加工。參數(shù)設(shè)置同步驟3.7和步驟3.5，最后結(jié)果如圖3-64圖3-64

21、 NC加工結(jié)果CL數(shù)據(jù)的輸出和NC代碼的生成單擊菜單管理器中的【制造】|【輸出】|【NC序列】選項(xiàng)，在“NC序列列表”菜單下選擇容器銑削序列,在【軌跡】菜單下選擇【文件】選項(xiàng)，在【輸出類型】菜單下選擇下選中“MCD文件”和“計(jì)算CL”選項(xiàng)，單擊“完成”選項(xiàng)，彈出“保存副本”對(duì)話框。輸入CL文件的名稱為seq0004，單擊“確定”按鈕，彈出“后置期處理選項(xiàng)”，完成后，單擊“完成”，彈出“后處理列表”菜單，經(jīng)過(guò)刀具計(jì)算生成刀位文件，將其轉(zhuǎn)換為NC代碼文件，此過(guò)程成為后處理。單擊“關(guān)閉”窗口，在單擊【Done Output】|【完成/返回】選項(xiàng)。圖4-1輸出文件設(shè)置 圖4-2 序列選擇 圖4-3 完成輸出打開(kāi)工作目錄，選擇seq0004.Tap文件，用記事本打開(kāi)，便可看到生成的NC代碼文件，部分代碼如下所示G代碼%G71O0004(E:ncjiagongseq0004.ncl.1)(07/08/10-12:14:22)N0010T4M06S700M03Z2.G01Z-.