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1、-法兰盘CADCAM课程设计-第 10 页前言随着科技的发展,计算机辅助设计越来越广泛地应用在各个设计领域.现在,它已经突破了二维图纸电子化的框架,转向与三维实体建模、动力学模拟仿真和有限元分析为主线的虚拟样机制作技术。使用虚拟样机技术可以在设计阶段预测产品的性能，优化产品的设计，缩短产品的研制周期，节约开发费用。以三维实体建模为基本功能的Pro/ENGEER采用“尺寸驱动参数的基于特征的实体建模技术”，彻底改变了传统的设计理念，建立了一个统一的能在系统内部引起变化的数据结构。因此在产品开发过程中，更改一处设计能够很快传遍整个设计过程，以确保所有的零件和各个环节保持一致性和协调性。一、设计思路
2、这次课程设计是通过PRO/E软件实现的。PRO/E是大型三维建模软件，它具有三大特点-参数化设计，特征建模的基本思想，数据库。包含众多功能模块，我们这次课程设计主要应用建模和制造两个模块。我的设计题目是一个二轴法兰盘。总体思路是，首先通过拉伸工具创建基体,然后在利用各种工具在基体上建立特征,最终完成实体建模，其次选择基体上具有代表性基、本特征进行数控加工，系统自动生成程序。二、二轴法兰盘的实体建摸过程创建如图1所示的实体模型,具体步骤如下: 图1、 实体模型Pro/ENGEER启动后，在创建新文件夹以前，首先要完成以下工作：1.创建工作目录；的工作目录；（1）创建工作目录Pro/ENGEER2
3、001的工作目录是在使用Pro/ENGEER过程中管理模型文件的地方，Pro/ENGEER有其默认的工作目录，但是根据实际情况往往需要创建多个工作目录。例如：在实际建模过程中，可以根据不同的总成，建立不同的工作目录，将一个总成的零件模型存放在一个工作目录中。一个工作目录在硬盘的资源管理器中体现为一个文件夹。创建好工作目录后，为了便于模型文件的管理，还可以设置子工作目录。这里，在可移动盘先新建文件夹。（2）设置Pro/ENGEER的工作目录Pro/ENGEER默认的工作目录是在安装目录软件的文件夹中，为了方便地保存和打开模型文件，需要重新设置工作目录。点击FileWorking Director
4、y(图2),系统弹出选择工作目录的对话窗(图3). 图2设置工作目录菜单 图3选择工作目录对话框选择I:proe按OK.此时, Pro/ENGEER的工作目录已经由原来的默认的工作目录重新设置为I:proe文件夹,保存和打开都在此文件夹中进行.其实也不用建，因为我们在安装的过程中与配置的时候已经把工作目录放在D盘中的CADCAM文件中了！3、建实体点击菜单目录中的文件然后弹出下拉菜单 选择新建,选择 零件。 (图4)图4【新增】对话框图 图5【新文件选项】对话框单击【确定】按钮.(使用缺省模块)，也就是取消箭头注:不使用缺省模块时应用以下方法操作.在上一步后会弹出如图5所示对话框,可选择模板（
5、） .选择完毕按【确定】键.4、旋转实体选择【旋转】命令或者（插入）-旋转-实体-放置（如图6）- 个基准面（如图7）-草绘（如图8，输入图纸上的数据）： 图6 草绘菜单 图7 基准平面 图8 草绘平面然后点击 ， 即可得到如图9所示：图9 旋转后的实体5、倒圆角选择倒圆角命令或者插入-倒圆角-选择倒圆角的一条边然后输入半径5.0（如图10）-点击即可得到如图11所示： 图10 图 11然后，步骤与上图一样依次圆角后得到图12所示 半径为10 半径为2 图12 倒圆角后的实体6、画花键渐开线点击 弹出窗口如图13：图13 对话框选择（从方程）、（完成）弹出如下图14图14 对话框选取默认坐标系
6、，然后选择方程-定义输入以下文本：ang=90*tr=db/2s=pi*r*t/2zc=r*cos(ang)yc=r*sin(ang)z=zc+s*sin(ang)y=yc-s*cos(ang)x=0（文件）（保存）（关闭）-（确定）得到渐开线如下图15： 图15 花键渐开线7、建基准面基准平面是整个模型的基础特征,它是在开始创建模型之前必须进行的一步.基准平面可以作为草绘平面、草绘的参考平面、标注尺寸的基准、装配的参考面，还可以创建横截面以及作为方向参考等等。点击 弹出下图16： 图16 对话框得到DTM1如下图17： 图17 建成 DTM1基准面点击画好的花键渐开线，再点击 镜像再选DTM
7、1后按一下中键得到另一条渐开线如下图18：图18 镜像出渐开线8、拉伸去除材料点击放置选择基准面如图19： 图19 对话框草绘一个直径为29.21的园。然后依次点击，后得到如图20: 图20 拉伸去除材料后的实体9、拉伸花键槽与其矩阵点击选择选择基准面为使用先前的，在草绘面上分别画出三个圆直径为29.21、30.48、32.385，然后提取两条渐开线，倒圆角，然后再去除多余的线段。最后留下如图21： 图21 草绘花键槽然后依次点击，后得到如图22 ： 图22 拉伸后的花键槽矩阵特征 ：选取刚建好的花键槽，单击 出现如图23：图23 对话框在尺寸下拉菜单选轴A-1，如图24 ：图24 选轴 图2
8、5 阵列参数按图25 上输入数据点击中键即可得到如图26 ： 图26 花键槽的矩阵10、建基准面图27 基准面的对话框单击按上图27 操作得到基准面DTM2。 图28 基准面的对话框单击按上图28 操作得到基准面DTM3。 11、创建4-M12的螺纹孔与孔阵列特征单击，单击放置： 图29 放置的对话框 图30 孔的分布单击形状： 图31 形状的对话框 图32 螺孔的参数单击如上图32 的按下的目标，并选择M12x1螺孔。按下中键得到如图33 ： 图32 螺纹孔12、螺纹孔的阵列选取刚建好的孔，单击按下图33选择 图33 阵列的对话框选轴如图34： 图34 选A-1按下图35 操作输入数据，最后
9、点击即可得到如图36 ： 图35 阵列参数 图36 生成的孔阵列三、数控加工PRO/NC能够生成数控加工的全过程。PRO/ENGINEER 系统的相关性能使设计模型的变化体现到加工信息中，PRO/NC 生成的文件包括：ASCII 码形式的刀位数据文件、刀具清单、操作报告、中间模型和机床控制文件。NC加工全过程如图28从图中可以看出，首先要定义加工模型和参数，然后建立不同的加工工序，最后生成刀位轨迹并进行后置处理。1端面铣削（1）选择【文件】/【新建】命令,系统弹出【新增】对话框。如图下所示（2）选择对话框左侧【类型】选项组中的【制造】单选按钮,右侧【子类型】选项组中的【NC组建】单选按钮,在【
10、名字】文本框中输入文件名,然后单击【确定】按钮.系统进入制造模式,同时显示【制造】菜单。步骤2.取出加工模型（1）选择【制造模型】-【装配】-【参考模型】命令，系统弹出【打开】对话框。如图所示（2）在欲选择的目录中选取需要加工的文件，然后单击【打开】按钮，欲加工的制造模型显示在屏幕上。步骤3.操作设置（1）操作名称设置在【制造】菜单中选择【制造设置】命令，系统弹出【操作设定】对话框，利用其便可进行机床、刀具、机床坐标系和退刀面的设置。在【操作名称】文本框中输入操作名称，此处系统却省的名称为OP010。（2）机床设置1.首先选择按钮，系统打开【机床设定】对话框以创建操作使用的机床。2.在该对话框
11、中使用系统却省的机床名称MACH01。3.在此选用3轴联动的数控铣床，所以设置机床类型为【铣削】，机轴数为【3轴】。其余设置均按系统却省的设置进行。选择【确定】按钮，系统返回【操作设定】对话框。如图所示1.在如图所示的对话框的【参照】选项组单击按钮，系统弹出 【制造坐标系】菜单。利用其可以在模型窗格选择现有的坐标系作为机床坐标系，也可以重新创建机床坐标系。2.在此创建一新坐标系作为机床坐标系。选择【制造坐标系】菜单中的【创建】命令，然后在模型窗格选择欲创建坐标系的模型，系统弹出如图34所示的【坐标系选项】菜单。步骤4设置加工方法（1）加工方法1.在【制造】菜单，依次选择【加工】命令和【NC序列
12、】命令，弹出【NC序列列表】菜单。选择【新序列】命令，则系统弹出 【辅助加工】菜单。2.选择【辅助加工】菜单中的【曲面铣削】命令和【完成】命令。系统显示【序列设置】菜单。系统却省的设置选项为【参数】、【曲面】和【定义切割】，在此我欲对切削刀具进行重新设置，所以选中【刀具】复选框。3.选择【序列设置】菜单中的【完成】命令，系统显示如图所示的【刀具设定】对话框。（2）刀具设置1.刀具名称使用系统却省的T0001，刀具类型为【球铣削】，材料设置为HSS，单位为【毫米】。2.在【几何】选项卡中设置刀具直径为3，铣刀长度为80，刀具号为1，然后单击【预览】按钮，观看刀具的简单图形。3.接着单击【应用】按
13、钮，在对话框的预览框处显示刀具编号和名称。4.最后单击如图所示对话框中的【确定】按钮，系统显示 【制造参数】菜单，刀具设置完成。（3）加工参数1.选择【制造参数】菜单中的【设置】命令，系统弹出如图所示的【参数树】对话框。2.如图所示设置个参数，然后单击对话框右上角的按钮，关闭【参数树】对话框。加工参数设置完成，保存相应的参数文件。（4）选择加工表面1.单击【步骤】菜单中的【粗加工】命令，系统弹出 【菜单管理器】菜单。2.选择菜单中的【曲面】【名称】和【参数】菜单。对于加工1中，用的是曲面铣削。3.。选择【完成】命令。4.弹出了编辑序列参数1的菜单，然后对其中的重要参数进行设置，如切削进给，步长
14、深度，跨度，主轴速率等。（5）对于加工螺纹孔时，用的是螺纹孔铣削加工方法， 设置加工方法（1）加工方法1.在【制造】菜单，依次选择【加工】命令和【NC序列】命令，弹出【NC序列列表】菜单。选择【螺纹铣削】命令2.选择【NC序列列表】菜单中的【螺纹铣削】命令和【完成】命令。系统显示【序列设置】菜单。系统却省的设置选项为【参数】、【曲面】和【定义切割】，在此我欲对切削刀具进行重新设置，所以选中【刀具】复选框。3.选择【序列设置】菜单中的【完成】命令，系统显示如图所示的【刀具设定】对话框。（2）刀具设置1.刀具名称使用系统却省的T0001，刀具类型为【铣削】，材料设置为HSS，单位为【毫米】。2.在
15、【几何】选项卡中设置刀具直径为12，铣刀长度为40，刀具号为2，然后单击【预览】按钮，观看刀具的简单图形。3.接着单击【应用】按钮，在对话框的预览框处显示刀具编号和名称。4.最后单击如图所示对话框中的【确定】按钮，系统显示 【制造参数】菜单，刀具设置完成。（3）加工参数1.选择【制造参数】菜单中的【设置】命令，系统弹出如图所示的【参数树】对话框。2.如图所示设置个参数，然后单击对话框右上角的按钮，关闭【参数树】对话框。加工参数设置完成，保存相应的参数文件。（4）选择加工表面1.单击【步骤】菜单中的【螺纹铣削】命令，系统弹出 【菜单管理器】菜单。2.选择菜单中的【刀具】【名称】和【参数】菜单。对
16、于加工1中，用的是定义铣削，定义范围如图所示。 选择【完成】命令。4.弹出了编辑序列参数1的菜单，然后对其中的重要参数进行设置，如切削进给，步长深度，跨度，主轴速率等。 定义切削选择的轴如下图 最后按确定即可！ 步骤5.演示刀具路径（1）屏幕演示1.选择【NC序列】菜单中的【演示轨迹】命令，系统显示 【演示路径】菜单。2.选择【演示路径】菜单中的【屏幕演示】命令，系统弹出 【演示路径】对话框。单击对话框中的按钮，则创建的刀具路径如图所示。至此刀具路径创建完成。曲面铣削如图：螺纹铣削：四、心得体会本次CAD/CAM课程设计中，我制作的是计算机数值控制铣床技能检定术科测试试题，从工件的建模做起，直
17、至最后NC序列的完成，过程中经历了许多的坎坷，遇到过很多的问题。在老师的具体指导下，在同学们的热心帮助下，在自己的努力下，我克服了种种困难，最终完成了课程设计。在此，我要感谢给予我莫大帮助的老师、同学们。没有你们的帮助，我无法这么顺利的完成课程设计。本次课程设计为期两周，总体上来说时间充裕，给学生制作课设作品的时间很长，这对于学生更好更充分的制作课设很有帮助。课设过程中，我将时间进行了如下分配：第一天寻找参考书籍，搜集资料，第二天整理设计思路，为建模做准备，第三天至第五天进行了选档臂的建模工作，第六、七天进行了NC序列的编制工作。第八天对设计报告进行编写。由于准备充分，老师指导到位，我提前一周
18、时间完成了本次课设。 在工件的建模过程中，基本没有遇到困难。通过2次拉伸我就将三维模型建立出来了。 在NC序列的编制过程中，出现了较多的问题。首先出现的是铣削轨迹无法建立的问题，这个问题经过老师的指导之后得以解决。问题出在我没有将铣削轨迹建立在工件上，而是建立在了毛坯上。其次，对于加工余量、切削参数的计算设置方面也遇到了不小的困难。主要体现在参考依据的缺乏方面，最终借到一本加工手册，解决了数据的计算整理问题。其次，在型腔铣削的时候，不知道NC序列应该如何建立，导致花费了大量时间。最后是在端面的切削过程中，加工路线始终存在错误，刀具并未按照直线进刀，而是按照矩形路线进刀。修改参数后仍然存在这个问
19、题。分析后认为是参数设置中还是存在某个问题，导致这种现象的存在。 整个课程设计中暴露出了自身的很多问题，首先是对PRO/E软件的不熟悉，导致设计速度太慢，其次是自己对专业知识的欠缺导致自己对加工余量等数据的制定存在很大问题。但是，通过这个课程设计，我从中补习了PRO/E的知识，对其的应用大大进行了熟练，并详细的学习了NC序列的建立。掌握了简单工序的制定方法。实践了加工过程，从中找出了自己的不足。并且对专业知识的复习理解也更近了一步。彻彻底底的对以往所学知识进行了梳理，理清了思路，也从老师那里学会了很多东西。同时我在整个课程设计过程中，将课堂上所学的理论知识与实践进行了紧密的结合，通过自己的实践
20、，加深对知识的理解，学会对知识的应用。 对于课程设计，我认为还可以进一步改革，使其更好的达到教学目的、服务于学生的成长成才。比如,加大老师的指导力度，多安排个老师进行指导，这样学生能更快的解决自己所遇到的各种问题。其次，对于学生课程设计的进度检查有待加强。很多学生存在侥幸心理，并没有认真对待课程设计，如加以督促，可能提高整体课程设计质量。最后是课程设计的防伪措施还有待加强。PRO/E课程设计主要是在电脑中完成，电脑具有很强的复制能力，于是课程设计的结果就存在被复制的情况。这对于自己做完课设的同学是很不公平的现象。以上建议仅供老师思考。 总体来说，这次课程设计达到了教学预期，完成了教学任务，锻炼了自身能力，提高了自身实力。参考文献1 2 3 4 5 6