李UG毕业设计

UG毕业设计说明书

设计题目：轴承座

班 级：机械制造及其自动化二班 设 计 者：李 雪 谦 指导教师：赵 曼 评定成绩：

设计日期：2012年3月15日至 2012年4月 15日

目录

设计题目及任务书„„„„„„„„„„„2 绪论„„„„„„„„„„„„„„„„„5

第一章

第二章

第三章

第四章

第五章

第六章

零件建模„„„„„„„„„„„„6

毛坯建模„„„„„„„„„„„„14 零件工艺分析及工艺过程„„„„„19具体加工过程„„„„„„„„„„31 车间工艺文档„„„„„„„„„„45 设计心得与体会„„„„„„„„„46

设计题目

中 州 大 学

UG毕业设计任务书

设计题目： 轴承座成型加工

设计要求

对指定零件进行工艺分析，编写加工工艺，并运用UG进行仿真加工，具体要求完成以下内容（可打印）：

1、设计说明书一封。包括：封面、目录、任务书、正文、参考文献、设计心得。其中正文部分用5号字体书写，应有零件的建模过程、加工工艺分析、仿真加工过程（在每个操作中要求说明操作中各参数的设置过程，并在每个操作后附相应程序清单）。正文应包括：零件的建模过程、毛坯的建模过程、零件工艺分析与编制的工艺过程、具体加工过程（每个操作的创建详细过程，要求说明各个参数是如何配置的、每个操作生成的刀轨）、车间工艺文档 2、机械加工工艺过程卡1张 3、机械加工工序卡 1套

特别注意：以上内容必须在2012年4月20日前完成。

绪论

计算机技术是现代科学技术发展里程中最伟大的成就之一，它的应用已遍及各个领域。在机械设计及制造领域中，由于市场竞争的日益激烈，用户对产品的要求越来越高。为了适应瞬息万变的市场需要，提高产品质量，缩短生产周期，就必须将先进的计算机技术与机械设计和制造技术相互结合起来，从而产生了机械CAD/CAM这样一门综合性的高新技术。

为了培养学生理论联系实际的设计思路，训练学生综合运用CAD/CAM软件和有关课程的理论，结合生产实际的典型图例来进行产品的设计、装配、零件数控加工程序的编制、模具设计等，加深和扩展有关CAD/CAM方面的知识。

通过CAD/CAM课程设计，可以培养学生的综合素质，CAD/CAM软件应用能力，机械设计和创新能力，是非常重要的实践环节。本设计紧贴生产实际，充分利用高端CAD/CAM软件强大的模块功能，加强我们零件设计，制造与加工等方面的能力；加强我们对零件加工工艺方案的编制，模具设计等方面的能力；加强现代CAD/CAM课程设计基本功的训练与培养；加强各种现代设计方法与手段的掌握与应用，使我们具有更高的综合素质，更强的设计能力与创新能力，以适应CAD/CAM技术快速发展的需要。

随着电子技术在制造业的推广及应用, 传统机械加工方法正逐渐被先进的CAD /CAM (计算机辅助设计与制造) 所取代。应用传统的加工方法, 不仅生产率低, 且精度得不到保证, CAD /CAM软件在机械加工中的应用, 为我们开辟了一种新的设计、加工途径, 并使

机械制造能力上了一个新的台阶。

UG/NX作为参数化CAD/CAM软件系统的代表，主要用于汽车、航空航天、机械电子、模具制造等行业，实现了产品零件或组件从概念设计到制造全过程设计的自动一体化，提供了以参数化为基础，基于特征实体造型，部件间的关联设计等技术。其核心技术是采用非均匀有理***条（NURBS）作为曲面造型的基础，融线框模型、曲面造型、实体造型为一体。参数化和特征化的实体模型系统，系统是建立在统一的富有关联的数据库基础上，提供了工程上的完全关联性，

使CAD/CAM/CAE各部分数据自由联动切换。

以基本特征作为交互操作的基础，利用特征技术，用户可以在更高层次上进行产品设计、模具设计、数控加工编程、工程分析，实现并行工程CAD/CAPP/CAM的集成与联动。系统采用统一的三维几何模型，使产品设计、模具设计、数控编程、工程分析等环节的修改自动映射到与其关联的环节，排除不协调，保证产品设计的统一性和唯一性。基于关联模型的产品定义包含产品的生命周期（设计、分析、制造、检测等）信息，产品数据定义规范化使产品生命周期的设计数据表达实现标准化，不仅有利于与CAD/CAM系统之间交换信

息，而且支持产品及模具工装设计、工程分析、数控编程、生产管理等信息的共享。在UG/OPEN提供的二次开发函数据的基础上，用户可用C或C++语言进行二次功能开发，UG/NX提供的基于专家的模具设计、先进的数控加工编程功能使得模具设计与制造变得更为

轻松可靠。

我们运用UG软件的建模和加工模块, 完成了零件模型建立——加工过程的设计——加工过程的仿真——加工参数修正——数控机床后置处理转换——生成数控程序——数控加工, 从而满足各项要求。采用这种方法不仅减少了编程人员的计算量, 还在一定程度

上提高了产品的制造质量和生产效率。

自动编程(AutomaticProgramming)也称为计算机编程。将输入计算机的零件设计和加工信息自动转 换成为数控装置能够读取和执行的指令(或信息)的过程就是自动编程。随着数控技术的发展，数控加工在机械制造业的应用日趋广泛，使数控加工方法的先进性和高效性与冗长复杂、效率低下的数控编程之间的矛盾更加尖锐，数控编程能力与生产不匹配的矛盾日益明显。如何有效地表达、高效地输入零件信息，实现数控编程的自动化，已成为数控加工中巫待解决的问题。计算机技术的逐步完善和发展，给数控技术带来了新的发展奇迹，其强大的计算功能，完善的图形处理能力都为数控编程的高效化、智能化提供了良好的开发平台。数控自动编程软件在强大的市场需求驱动下和软

件业的激烈竞争中得到了很大的发展，功能不断得到更新与拓展，性能不断完善提高。作为高科技转化为现实生产力的直接体现，数控自动编程已代替手工编程在数控机床的使用中发挥着越来越大的作用。目前，CAD/CAM图形交互式自动编程已得到较多的应用，是数控技术发展的新趋势。它是利用CAD绘制的零件加工图样，经计算机内的刀具轨迹数据进行计算和后置处理，从而自动生成数控机床零部件加工程序，以实现CAD与CAM的集成。随着CIMS技术的发展，当前又出现了CAD/CAPP/CAM集成的全自动编程方式，其编程所需的加工工艺参数不必由人工参与，直接从系统内的CAPP数据库获得，推动数控机床系统自动化的进一步发展。

1952年，美国的Person公司与麻省理工学院(MIT)合作研制出了的一台三坐标数控铣床，为了解决 了数控机床的编程问题，美国空军与MIT合作于第二年研制成了APT系统，从此便开始了数控加工和数控编程的发展进程。 20世纪60年代着眼于交互式绘图系统和NC编程语言的开发，美国MIT的SUTHERLAND教授发表的“SKETCHPAD一人机会话系统”为计算机图形设计系统和CAD/CAM提供了理论基础。具有多坐标立体曲面自动编程的APTIH的问世，使数控编程从面向机床指令上升面向几何元素的高层次编程。随后，APT几经修改和充实，又出现了APTIV(改进算法，增加了多坐标编程系统)、APT-AQ增加了切削数据库管理系统)和APT-SS(增加了雕塑曲面编程系统)等。世界

各国以APT为基础开发了具有独自特色、专业性更强的APT衍生编程语言，如美国MDSI公司的Compact。用APT语言进行数控编程，具有程序简练、易于控制走刀等优点，但设计和编程之间只能通过图纸来传递数据，图纸解释、工艺规划靠工艺人员来完成，不能对刀具轨迹进行验证，易发生人为编程错误和造成重复工作等。 步入20世纪70年代，图形辅助数控编程GNC得到了迅速的发展和广泛的应用，推动了CAD/CAM向一体化方向发展，并逐步形成了计算机集成制造系统(CIMS)概念。GNC是一种面向制造的技术，它将零件的几何显示、走刀模拟、交互修改等不足，如1972年美国Lochead公司推出的CADAM系统，就融入了最新的GNC技术。1975年法国的达索飞机公司对引进的CADAM系统进行了二次开发，研制成功了CATIA系统，使其能进行三维设计、分析和NC加工。80年代初，该公司成功地将CATIA应用于飞机吹风模型地设计和加工，使生产周期从六个月下降为一个月。 到了20世纪80年代，相继出现了将设计和GNC成功结合和工程化、商业化CAD/CAM系统，如I-DEAS、CADDS、UG等，它们广泛地应用于航空航天、造船机械、电子、模具等行业。

我国数控加工及编程技术的研究起步较晚，其研究始于航空工业的PCL数控加工自动编程系统SKC 一1。在此基础上，以后又发展了SKC-2、SKC-3和CAM251数控加工绘图语言，这些系统没有图形功能，并且以2坐标和2.5坐标加工为主。我国从“七五”开始有计划有组

织地研究和应用CAD/CAM技术，引进成套的CAD/CAM系统，首先应用在大型军工企业，航天航空领域也开始应用，虽然这些软件功能很强，但价格昂贵，难以在我国推广普及。“八五”又引进了大量的CAD/CAM软件，如:EUCLID-15、UG、CADDS、I-DEAS等，以这些软件为基础，进行了一些二次开发工作，也取得了一些应用成功，但进展比较缓慢。 我国在引用CAD/CAM系统的同时，也开展了自行研制工作。20世纪80年代以后，首先在航空工业开始集成化的数控编程系统的研究和开发工作，如西北工业大学成功研制成功的能进行曲面的3~5轴加工的PNU/GNC图形编程系统;北京航空航天大学与第二汽车制造厂合作完成的汽车模具、气道内复杂型腔模具的三轴加工软件，与331厂合作进行了发动机叶轮的加工;华中理工大学19年在微机上开发完成的适用于三维NC加工的软件HZAPT;中京公司和北京航空航天大学合作研制的唐龙CAD/CAM系统，以北京机床所为核心的JCS机床开发的CKT815车削CAD/CAM一体化系统等。

到了20世纪90年代，响应国家开发自主产权的CAD/CAM的号召，开始了自行研制CAD/CAM软件的工作，并取得了一些成果，如:由北京由清华大学和广东科龙(容声)集团联合研制的高华CAD、由北京北航海尔软件有限公司(原北京航空航天大学华正软件研究所)研制的CAXA电子图板和CAXAME制造工程师、由浙江大天电子信息工程有限公司开发的基于特征的参数化造型系统GSCAD98、由广州红地技术有限公司和北京航空航天大合开发的基于STEP标准的CAD/CAM系

统金银花。由华中理工大学机械学院开发的具有自主版权的基于微机平台的CAD和图纸管理软件开目CAD、南京航空航天大学自行研制开发的超人2000CAD/CAM系统等，其中有一些系统已经接近世界水平。虽然我国的数控技术己开展多年，并取得了一定的成效，但始终未取得较大的突破。从总体来看，先进的是点，落后的是面，我国的数控加工及数控编程与世界先进水平相比，约有10一巧年的差距，差距主要包涵以下几个方面:数控技术的硬件基础落后，CAD/CAM支撑的软件体系尚未形成，CAD/CAM软件关键技术落后。

分类

自数控机床问世以来，一些先进的工业国家都在大力开展自动编程技术，特别是近年来随着计算机 辅助设计与制造的发展，自动编程越来越受到重视。自动编程系统发展到今天，己经出现了品种繁多，功能各异的编程系统。从国际范围来看，使用较为普遍的系统主要有三种:数控语言编程系统;会话式编程系统;数控图形编程系统。 数控语言编程系统是最早研制的，也是目前应用最广泛的自动编程系统。它是用数控语言来编写零件加工的源程序。与其他类型的自动编程系统相比，他是迄今为止应用最广泛、功能最强、通用性最广、技术最成熟的系统。APT是自动编程工具的简称，是一种对工件、刀具的几何形状及刀具相对于工件的运动等进行定义时所使用的一种接

近英语符号的语言。把用APT语言书写的零件加工程序输入计算机，经计算机的APT语言编程系统编译产生刀位文件，然后进行数控加工后置处理，生成数控系统能接受的零件数控加工程序，称为APT语言自动编程。采用APT语言编制数控加工程序具有程序简练、走刀控制灵活等特点，使数控加工编程从面向机床指令的“汇编语言”级，上升到面向几何元素的点、线、面的高级语言级。由于计算机自动编程代替程序编制人员完成了繁琐的数值计算工作，并省去了编写程序单的工作量，因而可将编程效率提高数倍到数十倍，同时解决了手工编程中无法解决的许多复杂零件的编程问题。但APT仍有如下缺点与不足:零件的设计与加工之间用图纸传递数据，阻碍了设计与制造的一体化;同时工艺过程规划要工艺人员完成，对用户的技术水平要求较高，既困难又容易出错;用妙T语言描述零件模型一方面受语言描述能力的，另一方面也使妙T系统几何定义过于庞大;APT语言缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段。这些缺点阻碍了编程效率和质量的进一步提高。

会话式自动编程系统为了克服数控语言编程系统的一些缺陷，在其基础上发展了会话式自动编程系统，以日本的FAPT为例，其会话式编程系统除了几何定义语句、刀具运动语句与原来的APT基本相同以外，由于增加了可以进行会话的命令，这样它不仅能处理原来的APT零件源程序，而且还具有以下功能:可以随时执行或暂停程序中的任意语句或语句组;可以随时变更零件源程序，如删去某些语句，修改或插

入某些语句;对以前定义过的零件源程序的点或直线等数据，在以后的零件源程序中可以不再定义并加以使用;随时可打印或不打印程序单或某一中间处理结果，如点、直线、圆的数据等;随时可打印出修面向图形特征的自动数控编程技术研究改后的零件源程序单。但是，会话式编程系统也有其自身的缺点，主要是输入零件信息时要有一个将图纸信息进行转换的过程，这种转换过程由编程人员完成，因此容易产生人为错误。

数控图形编程系统是一种计算机辅助编程技术，它通过专用的计算机软件来实现。这种软件通常以机械计算机辅助设计(CAD)软件为基础，利用CAD软件的图形编辑功能，将零件的几何图形绘制到计算机上，形成零件的图形文件;然后调用数控编程模块，采用人机交互的方式在计算机屏幕上指定被加工的部位，再输入相应的加工工艺参数，计算机便可以自动进行必要的数学处理并编制出数控加工程序，同时在计算机屏幕上动态地显示刀具的加工轨迹川。因为这种方法很大限度地减少了人为错误，很大限度地提高了编程效率和质量，被认为是目前效率较高的编程方法。更重要的是，由于图形编程系统是从加工零件图来生成数控加工指令单，计算机辅助设计的结果是图形，故可利用CAD系统进行工件的设计，然后经过CAPP生成数控机床上使用的工序卡，即可生成数控加工指令单。很显然，这种编程方法具有速度快、精度高、直观性、使用简便、便于检查等优点，因此，“图形交互式自动编程”已经成为目前国内外先进的CAD/CAM软件所普遍采

用的数控编程方法。日本FANVC公司在FAPT编程系统基础上开发了SFAPT系统。这种方法是在生产现场和数控装置上，利用数控装置的计算机、显示屏幕(CRT)和图形对话功能直接进行编程，故被称为图形人机对话编程系统。这种系统在数控车床、铣床上已有应用。以数控车床上的编程为例来说明这一方法和系统的概况。在数控系统上先用键盘输入被加工工件的毛坯图形和尺寸，在毛坯图形上绘出零件的图形和尺寸;选定并绘出机床坐标系、机床原点、工件坐标系、换刀位置并确定所用刀具;然后在零件图上显示加工部位，确定加工工序和给定所用切削工艺参数:最后在零件与毛坯图上选定走刀路线，走刀次数，系统据此进行必要的计算;根据给定的工序和走刀路线，可以对工序进行增删和编辑。这样，无需转换成程序介质，机床便能按上面所确定的加工工序、加工路线与工艺参数自动加工出所需要的零件。根据需要也可以将上述的程序与内容存储，以便保存或作为再次加工时输入之用。 发展趋势

20世纪70年代出现并迅速发展起来的GNC技术推动了CAD和CAM向一体化方向发展，促使计算机 集成制造系统 (CIMS)兴起。作为现代制造新生产模式的CIMS，成为各国竞相发展的高技术，我国“863”己将CIMS作为重点发展的高技术领域。作为CIMS主要内容的数控加

工自动编程技术，出现了向集成化、可视化、网络化、自动化、智能化发展的趋势。 原理

自动编程是借助计算机及其外围设备装置自动完成从零件图构造、零件加工程序编制到控制介质制 作等工作的一种编程方法。它的一般过程：首先将被加工零件的几何图形及有关工艺过程用计算机能够识别的形式输入计算机，利用计算机内的数控编程系统对输入信息进行翻译，形成机内零件的几何数据与拓扑数据；然后进行工艺处理，确定加工方法、加工路线和工艺参数；通过数学处理计算刀具的运动轨迹，并将其离散成为一系列的刀位数据；根据某一具体数控系统所要求的指令格式，将生成的刀位数据通过后置处理生成最终加工所需的NC指令集；对NC指令集进行校验及修改；通过通讯接口将计算机内的NC指令集送入机床的控制系统。整个数控自动编程系统分为前置处理和后置处理两大模块。

CAM是指计算机辅助制造。它是计算机应用于生产设备管理控制和操作的系统，其核心是计算机数值控制(数控)。CAM作为整个集成系统的重要一级，向上与CAD实现无缝集成，向下智能、高效地为数控生产提供服务，这是CAM技术在今后发展的主要理论依据。

CAM (computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造)的核心是计算机数值控制(简称数控)，是将计算机应用于制造生产过程的过程或系统。1952年美国麻省理工学院首先研制成数控铣床。数控的

特征是由编码在穿孔纸带上的程序指令来控制机床。此后发展了一系列的数控机床，包括称为“加工中心”的多功能机床，能从刀库中自动换刀和自动转换工作位置，能连续完成锐、钻、饺、攻丝等多道工序，这些都是通过程序指令控制运作的，只要改变程序指令就可改变加工过程，数控的这种加工灵活性称之为“柔性”。加工程序的编制不但需要相当多的人工，而且容易出错，最早的CAM便是计算机辅助加工零件编程工作。麻省理工学院于1950年研究开发数控机床的加工零件编程语言APT，它是类似FORTRAN的高级语言。增强了几何定义、刀具运动等语句，应用APT使编写程序变得简单。这种计算机辅助编程是批处理的。

CAM技术从产生发展到现在，无论是在硬件平台，还是在系统结构上，CAM在其功能和特点上都发生了较大的变化。从CAM的发展历程看，CAM在其基本处理方式与目标对象上主要可分为两个主要发展阶段：

第一阶段的CAM：APT。20世纪60年代CAM以大型机为主，在专业系统上开发的编程机及部分编程软件如：FANOC、Semems编程机，系统结构为专机形式，基本的处理方式是以人工或计算机辅助式直接计算数控刀路为主，而编程目标与对象也都是直接数控刀路的。因此其缺点是功能相对比较差，而且操作困难，只能专机专用。

第二阶段的CAM：曲面CAM系统。在第一阶段缺陷的基础上，人们又不断完善，创造出了曲面CAM系统。系统结构一般是CAD/CAM混合系统，同时较好地利用了CAD模型，以几何信息作为最终的结果，自动生成加工刀路。于是在此基础上，自动化、智能化程度取得了较大幅度的提高，具有代表性的是UG、DUCT、Cimatron、MarsterCAM等。其基本特点是面向局部曲面的加工方式，表现为编程的难易程度与零件的复杂程度直接相关，而与产品的工艺特征、工艺复杂程度等没有直接的相关关系。

科技在不断的发展，因此CAM技术也是一个不断发展的过程。通过提高CAM的技术，其自动化，智能化水平也不断提高。由于第二阶段的CAM存在一定的缺陷性，人们正在酝酿最新一代的CAM。可以认为是第三阶段的CAM：新一代的CAM系统不仅可继承并智能化判断工艺特征，而且具有模型对比、残余模型分析与判断功能，使刀具路径更优化，效率更高。同时面向整体模型的形式也具有对工件包括夹具的防过切、防碰撞修理功能，提高操作的安全性，更符合高速加工的工艺要求，并开放工艺相关联的工艺库、知识库、材料库和刀具库，使工艺知识积累、学习、运用成为可能。

无论是CAD还是CAM，都是我们需要学习并且运用在专业知识上的辅助工具。通过了解了CAD和CAM的发展史，更好的了解了CAD和CAM系统的功能，更加便于以后对它们的运用。 1．CAD

1）传统概念

计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称CAD）， 泛指设计者以计算机为主要工具，对产品进行构思、结构造型、工程分析、绘图与编撰技术文档等工作的总称，是一项综合性技术。其中的工程分析泛指包括有限元分析、可靠性分析、动态分析、优化设计及产品常规分析计算等内容，又称计算机辅助工程分析（Computer Aided Engineering，简称CAE）。

一般是指工程技术人员在人和计算机组成的系统中，以计算机为辅助工具，完成产品的设计、工程分析、绘图等工作，并达到提高产品设计质量、缩短产品开发周期、降低生产成本的目的。

作为一个设计过程，CAD是在计算机环境下完成产品的创造、分析、设计和修改，以达到预期规划目标的过程。目前CAD技术可实现的功能包括，设计人员在进行产品概念设计的基础上从事产品的几何造型分析，完成产品几何建模的建立，然后抽取模型中的有关数据进行工程分析和计算（例如有限元分析、模拟仿真等），根据计算结果决定是否对设计结果进行修改，修改满意后编辑全部设计文档，输出工程图。从CAD作业过程可以看出，CAD技术也是一项产品建模技术，它是将产品的物理模型转化为产品的数据模型，并把建立的数据模型存储在计算机内供后续的计算机辅助技术共享，驱动产品生命周期的

全过程。

一般认为，CAD系统的功能可以归纳为几何建模、工程分析、模拟仿真、自动绘图等四大功能。而实现这些功能的一个完备的CAD系统应该由科学计算系统、图形系统和工程数据库等组成。科学计算包括有限元分析、可靠性分析、动态分析、优化设计以及产品的常规计算分析等内容；图形系统用于几何造型、自动绘图（二维工程图、三维实体图）、动态仿真等设计过程；工程数据库是对设计过程中使用或产生的数据、图形、文档等信息进行存储和管理。

这里缺乏产品方案设计与构思能力！！

在CAD系统中，若加入人工智能和专家系统技术，让计算机模拟人类专家解决问题的思路和方法进行推理和决策，可大大提高设计自动化水平，并可实现对产品进行功能设计、总体方案设计等产品的概念设计过程，从而对产品设计过程提供支持。 2）现代CAD技术的概念

可以表述如下：

现代CAD技术是指在复杂的大系统环境下，支持产品自动化设计的设计理论和方法、设计环境、设计工具等各相关技术的总称，它们能使设计工作实现集成化、网络化和智能化，达到提高产品设计质量、降低产品成本和缩短设计周期的目的。

对上述概念的进一步说明：

（1）复杂大系统环境（如CIMS、并行工程、敏捷制造等） （2）从学科上说，现代CAD技术的研究内容包括设计理论和方

法、设计环境和设计工具三个方面。 设计理论是现代CAD技术实现的理论，

设计环境是技术实现的空间，设计工具是技术实现的手段，

它们互相联系、互相促进，而且正在不断发展。

（3）集成化、网络化和智能化，是现代CAD技术所追求的功能目标。

2 CAM技术

计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing，简称CAM）到目前为止尚无统一的定义，一般而言，它是指计算机在制造领域有关应用的统称。它有广义CAM和狭义CAM之分。 1.2.1狭义CAM

主要内容为：

(1)计算机辅助数控编程（CANCP）

计算机辅助数控加工编程（Computer Aided Numerical Control Programming,简称(CANCP)。主要指数控机床加工程序的编制，也包括自动测量机和工业机器人作业程序的编制。

数控加工技术是现代制造业的基础。目前市场流行的CAD/CAM系统，实际上是设计+数控加工编程。

（2） 算机辅助工艺规程设计（CAPP）

计算机辅助工艺规程设计（ Computer Aided Process Planning,简称CAPP ）。

在产品生产过程中，那些与将原材料变为成品直接有关的过程称为工艺过程。

把工艺过程的有关内容用表格或文件的形式固定下来，称为为机械加工工艺规程设计。

工艺规程的文件类型很多，主要是

机械加工工艺过程卡（用于单件小批生产）。 机械加工工艺卡（用于成批生产）。 机械加工工序卡（用于大批、大量生产）

(3)工装CAD

主要是计算机辅助下的专用夹具、模具、刀具、量检具的设计 1.2.2广义ＣＡＭ

主要内容：

(1).狭义CAM的各项任务； (2)计算机辅助生产管理（CAPM）

计算机辅助生产管理（Computer Aided Production Management,简称CAPM），就是针对生产管理的任务和目标的要求，及时、准确地采集、存储、更新和有效地管理与生产有关的产品信息、制造资源信息、生产活动信息等，并进行及时的信息分析、统计处理和反馈，为生产系统的管理决策提供快捷、准确的信息资料、数据和参考方案。内容包括工厂生产计划、车间作业计划和物料供应计划的制定与管理、以及库存管理、销售管理、财务管理、人事管理和技术管理等。

3 CAD/CAM集成技术

所谓计算机信息集成，是指不同计算机及其功能模块之间的信息自动交换与共享，其目的是最大限度地减少数据的反复人工输入与输出，减少失误，提高工作效率，保证信息的正确性和一致性。因此，集成化地使用计算机，实现信息共享，也是当代计算机应用的基本理念。

自20世纪60年始，CAD、CAPP、CAM技术就各自地发展，国内外研究开发了一批性能优良，相互的商品化的CAD、CAPP、CAM系统。这些的系统分别在产品设计自动化、工艺规程设计自动化和数控编程自动化方面起到了重要的作用。采用这些系统，无疑使企业生产提高了效率，缩短了产品的设计制造周期，使企业能够以比过去更快的速度更新自己的产品和响应市场的需求。然而，这些各自的系统不能实现系统之间信息的制动传递和交换。例如CAD系统的设计结果不能直接为CAPP所接受，在进行CAPP作业时，仍然需要设计者将CAD输出的图样文件转换成CAPP系统所需要的数据信息进行输入，这不仅影响了设计效率的提高，而且认为的转换免不了发生错误。因而，所着计算机辅助技术日益广泛的应用，人们很快地认识到，只有当CAD系统一次性输入的信息可为后续环节（如CAPP、CAM）直接应用，才能够获得最大的经济效益。为此人们提出了CAD/CAPP/CAM集成的概念，并首先致力于CAD、CAPP、和CAM系统之间数据自动传递与转换的研究，以便将其集成起来。目前，这一技术

已达到实用化水平。

CAD/CAM集成实质上是指在CAD、CAM各模块之间形成相关信息的自动传递与转换。

集成的CAD/CAM系统借助于公共的工程数据库、网络通讯技术以及标准格式的中性文件接口，把分散于机型各异的计算机中的CAD/CAM模块高效地集成起来，实现软、硬件资源共享，保证系统内信息的流动畅通无阻。

随着信息技术的不断发展，为使计算机辅助技术给企业带来更大的效益，人们又提出了要将企业内所分散的信息系统进行集成，不仅包含生产信息，还包括生产管理过程所需的全部信息，从而构成一个计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing System，简称CIMS），而CAD/CAM集成技术则是计算机集成制造系统的一项核心技术。

计算机辅助设计和计算机辅助制造（CAD/CAM）技术是设计人员和组织产品制造的工艺技术人员在计算机系统的辅助之下，根据产品的设计和制造程序进行设计和制造的一项新技术，是传统技术与计算机技术的结合。

设计人员通过人－机交互操作方式进行产品设计构思和论证，产品总体设计，技术设计，零部件设计，有关零件的强度、刚度、热、电、磁的分析计算和零件加工信息（工程图纸或数控加工信息等）的输出，以及技术文档和有关技术报告的编制。

而工艺设计人员则可以根据CAD过程提供的信息和CAM系统的功

能，进行零部件加工工艺路线的控制和加工状况的预显，以及生成控制零件加工过程的信息。

CAD/CAM技术产生于20世纪50年代末、60年代初，高速发展于20世纪80-90年代。自80年代初以来，计算机的应用日益广泛，几乎深入到生产过程的全部领域，并形成了许多计算机辅助的分散系统。

仅在制造业的产品设计与制造过程中就出现了如下分散系统：CAD、CAE（Computer Aided Engineering，计算机辅助工程分析）、CAPP（Computer Aided Process Planning，计算机辅助工艺过程设计）、CAM、CAQ（Computer Aided Quality，计算机辅助质量管理）、CAFD（Computer Aided Fixture Design，计算机辅助夹具设计）等。

这些的分散系统分别在产品设计自动化、工艺过程设计自动化和数控编程自动化等方面起到了重要的作用。但是，采用这些各自的分散系统不能实现系统之间信息的自动传递和交换。

例如，一个分散的CAD系统设计的结果既不能直接为CAPP系统接受，有关几何建模的技术信息也无法直接传递给一个的CAM系统，从而降低了计算机在产品设计和制造过程中的使用效率。为此，提出了CAD/CAPP/CAM集成的概念，进而产生了一批基于CAD/CAPP/CAM集成化的计算机辅助设计与制造商品软件，其中以美国的Unigraphics（简称UG）软件最具代表性。目前UG软件已经在汽车、航空航天、机械制造等领域得到越来越广泛的应用。

利用数据传递和转换技术实现CAD与CAPP、CAM集成的基本工作

步骤如下：

① CAD设计产品结构、绘制产品图样，为CAPP、CAM过程准备数据；

② 经数据转换接口，将产品数据转换成中性文件(如IGES、STEP文件)；

③ CAPP系统读人中性文件，并将其转换为系统所需格式后生成零件工艺过程；

④ CAD、CAPP系统生成数控编程所需数据，并按一定标准转换成相应的中性文件；

⑤ CAM系统读人中件文件，并将其转换为本系统所需格式后生成树控程序。这样所形成的集成系统表达为CAD/CAPP/CAM，也可简写为CAD/CAM。

随着信息技术的不断发展，为使企业产生更大效益，又有人提出要把企业内所有的分散系统集成。这一设想不仅包括生产信息，也包括生产管理过程所需全部信息，从而构成一个计算机集成的制造系统(CIMS—Computer Integrated Manufacturing System)。计算机集成制造系统的核心技术是CAD／CAM技术。

第一章 零件建模

打开UG，单击“新建”按钮，建立如图1所示文件，单位：毫米，名称：wangxiangyang 1.prt，保存目录默认，单击[确定]进入建模状态。

图1

单击“草图”按钮，进入草图状态，绘制如图2所示草图，单击“完成草图”回到建模状态。

图2

单击“拉伸”按钮，参数设置如图3所示，单击【确定】，建立如图4所示实体。

图3 图4

同理，单击“草图”在图4下表面绘制如图5所示图形，单击“完成草图”回到建模状态。

图5

单击“拉伸”按钮，参数设置如图6所示，单击【确定】，建立如图7所示实体。

图6 图7

单击“草图”在图7左面和右面绘制如图8所示，单击“完成草图”回到建模状态。

图8

单击“拉伸”按钮，参数设置如图9所示，单击【确定】，建立如图10所示实体。

图9图10

单击“草图”在图10左面和右面绘制如图11所示，单击“完成草图”回到建模状态。

图11

求和后，单击“拉伸”按钮，参数设置如图12所示，单击【确定】，建立如图13所示实体。

图12 图13

单击“草图”在图13左面和右面绘制如图14所示，单击“完成草图”回到建模状态。

图14

单击“拉伸”按钮，参数设置如图15所示，单击【确定】，建立如图16所示实体。

图15 图16

单击“草图”在图16左面和右面绘制如图17所示，单击“完成草图”回到建模状态。

图17

单击“拉伸”按钮，参数设置如图18所示，单击【确定】，建立

如图19所示实体。

图18 图19

单击“草图”在图19底面绘制如图20所示，单击“完成草图”回到建模状态。

图20

单击“拉伸”按钮，参数设置如图21所示，单击【确定】，建立

如图22所示实体。

图21 图22

对图上需要圆角的地方进行倒圆，完成后如图23所示。

图23

第二章 毛坯建模

单击“草图”按钮，进入草图状态，绘制如图2所示草图，单击“完成草图”回到建模状态。

单击“拉伸”按钮，参数设置如图3所示，单击【确定】，建立如图4所示实体。

单击“草图”在图3上面绘制如图24所示，单击“完成草图”回到建模状态。

图24

单击“拉伸”按钮，参数设置如图25所示，单击【确定】，建立如图26所示实体。

图25 图26

单击“草图”在图26上面绘制如图27所示，单击“完成草图”回到建模状态。

图27

单击“拉伸”按钮，参数设置如图28所示，单击【确定】，建立如图29所示实体。

图28 图29

单击“草图”在图29左面和右面绘制如图30所示，单击“完成草图”回到建模状态。

图30

单击“拉伸”按钮，参数设置如图31所示，单击【确定】，建立如图32所示实体。

图31图32

对图上需要圆角的地方进行倒圆，完成后如图33所示。

图33

然后求和，如图34

图34

在毛坯底部画出如下图所示草图，进行拉伸操作获得如图所示形状

图35 图36 利用镜像特征画出毛坯的另一部分

第三章 零件工艺分析及工艺过程

一，工艺分析

1，确定装夹方式 由于零件未标住粗糙度的地方均已符合零件要求，无须再加工，所以采用平口钳底面装夹方式。

2，确定加工坐标系原点 为了便于加工时对刀，加工坐标原点设置在需要加工面或孔的中心位置。

3，确定工步 由于该零件结构比较简单，但加工的平面比较多，所以平面的加工可采用一把 12的平底铣刀进行一次精加工；对于两个 14的通孔，先用 3中心钻打定位孔，然后用 9.8麻花钻进行预钻孔，最后用 10机用铰刀铰孔至需求尺寸；轴承左右面的两个大孔用 12的平底铣刀可按型腔洗的方法进行一次精加工；轴承最上面的曲面加工用 12的平底铣刀进行加工。具体工步安排如表1所示

表1

序号 1 2 3 4 5 加工工步 加工方式 刀具 加工主轴速度 余量 0 1000 0 0 0 0 1000 1000 1000 1000 进给速度 250 250 250 250 250 轴承左面精加工 FACE_MILLING 12平底刀 轴承右面精加工 FACE_MILLING 12平底刀 轴承顶面左侧精加工 轴承顶面右侧精加工 轴承套前面精加工 FACE_MILLING 12平底刀 FACE_MILLING 12平底刀 FACE_MILLING 12平底刀

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 轴承套后面精加工 轴承座底面精加工 左 14定位孔加工 预钻孔加工 铰孔加工 右 14定位孔加工 预钻孔加工 铰孔加工 轴承左侧型腔精加工 轴承右型腔精加工 轴承套曲面精加工 FACE_MILLING 12平底刀 FACE_MILLING 12平底刀 DRILLING DRILLING DRILLING DRILLING DRILLING DRILLING 3中心钻 9.8麻花钻 10机用铰刀 3中心钻 9.8麻花钻 10机用铰刀 0 0 0 0 0 1000 1000 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1000 1000 1000 250 250 60 60 60 60 60 60 250 250 250 FINISH_WALLS 12平底刀 FINISH_WALLS 12平底刀 REST_MILLING 12平底刀 二，选择加工环境

1，加工模块 单击弹出如图37所示对话框。

，选择加工命令，进入加工模块

图37

2，选择加工环境 单击mill planar进入加工环境。 三，创建父节点组 创建程序父节点组

1，单击“操作导航器”工具栏中的“程序顺序视图”，切换至程序视图，如图38所示。

2，单击“加工创建”工具栏中的“创建程序”，弹出创建程序对话框如图39所示。

图40 图39 3，输入名称“wangxiangyang”,如图38所示。

图40

4，单击确定，创建的程序父节点组如图41所示。

图41

创建刀具父节点组

1， 单击，再单击，弹出如图42所示对话框

2，选择第一把刀具，参数设置如图44所示。

图42

43所示，创建完后如图

图43图44

3，选择第二把刀具，参数设置如图45所示，完后如图46所示。

4，选择第二把刀具，参数设置如图47所示，完后如图48所示。

5，选择第二把刀具，参数设置如图49所示，完后如图50所示。

图45

图46

图47图48

图49 图45

创建几何父节点组

由于次零件需要加工多个平面，需要多个加工坐标系，方法相同，所以只详细第一次的创建几何父节点组，其它的类似。

1，先单击，弹出如图51所示对话框。

图51

2，导入部件 单击文件，再单击导入，再单击部件，选择毛坯，单击确定，即已导入，如图52所示。

图52

2， 双击

，弹出如图53对话框。

图53

3，在图53上点击指定毛坯完成后如图55所示。

，如图所示，然后选择毛坯，

图 图55

4，把毛坯隐藏后再点击指定部件，再选择零件，单击确定。 5，双击

，弹出如图56对话框。选择轴承左面，如图

57所示，再单击自动下拉菜单下的平面，设定安全平面，如图58所示。

图56 图57

图58

设置加工方法父节点组

1，单击定。 2，双击

双击，设置如图59所示对话框，点确

，设置如图60所示对话框，点确定。

图59 图60

第四章 具体加工过程

一，轴承左面精加工操作过程

1，单击“加工创建”工具栏中的“创建操作”，弹出如图61所示对话框。

2，在对话框中设置参数如图62所示，点击确定。弹出如图63所示对话框。

图61 图62

图63

3，指定面边界 单击承左面如图65所示

，弹出如图所示对话框，选择轴

图 图65 4，设置切削参数，点击

，弹出如图66所示对话框。

图66

5，点击余量设置参数如图67所示，点击确定。

图67

6，设置进给速度，参数如图68所示，点击确定。

图68

7，生成刀具轨迹如图69所示

图69

8，仿真刀具轨迹，选择“2D动态”选项卡，仿真后的模型如图70所示。

图70

下面的加工操作与上述类似，就不一一介绍，只介绍它们的

仿真轨迹和仿真模型。 二，轴承右面精加工操作 1，生成轨迹如图71所示

图71

2，仿真刀具轨迹，选择“2D动态”选项卡，仿真后的模型如图72所示。

图72

三，轴承顶面左侧精加工 1，生成轨迹如图73所示.

图73

2，仿真刀具轨迹，选择“2D动态”选项卡，仿真后的模型

如图74所示。

图74

四，轴承顶面右侧精加工

1，生成轨迹如图75所示.

图75

2，仿真刀具轨迹，选择“2D动态”选项卡，仿真后的模型

如图76所示。

图76

五，轴承套前面精加工

1，生成轨迹如图77所示.

图77

2，仿真刀具轨迹，选择“2D动态”选项卡，仿真后的模型

如图78所示。

图78

六，轴承套后面精加工

1，生成轨迹如图79所示

图79

2，仿真刀具轨迹，选择“2D动态”选项卡，仿真后的模型

如图80所示。

图80

七，轴承底面精加工

1，生成轨迹如图81所示

图81

2，仿真刀具轨迹，选择“2D动态”选项卡，仿真后的模型

如图82所示。

图82

八，左 14定位孔加工

1，生成轨迹如图83所示

2，仿真刀具轨迹，选择“2D动态”选项卡，仿真后的模型

如图84所示。

图83 图84

九，左 14预钻孔加工

1，生成轨迹如图85所示

2，仿真刀具轨迹，选择“2D动态”选项卡，仿真后的模型如图86所示。

图85 图86

十，左 14铰孔加工

1，生成轨迹如图87所示

2，仿真刀具轨迹，选择“2D动态”选项卡，仿真后的模型如图88所示。

图87 图88

十一，右 14定位孔加工，生成的轨迹与八一样。 十二，右 14预钻孔加工，生成的轨迹与九一样。 十三，右 14铰孔加工，生成的轨迹与十一样。 十四，轴承左侧型腔精加工 1，生成轨迹如图所示

2，仿真刀具轨迹，选择“2D动态”选项卡，仿真后的模型如图90所示。

图 图90

十五，轴承左侧型腔精加工，生成的轨迹与十四一样。 十六，轴承套曲面精加工 1，生成轨迹如图91所示

2，仿真刀具轨迹，选择“2D动态”选项卡，仿真后的模型如图92所示。

图91 图92

第五章 车间工艺文档

第六章 设计心得与体会

通过本次课程设计，学到了许多未能掌握的东西，对过去没有掌握的知识得到了更进一步的巩固,使我们基本掌握了零件的加工过程分析，工艺文件的编制的方法和步骤以及选择使用工艺装备等等。

此次综合性课程设计，我是用UG5.0软件对所要设计的零件进行建模和加工的仿真。其中有许多的感受和体会，首先，自己完成的这个设计，巩固了UG的CAD和CAM方面的课程，可以说是温故而知新吧，其次是在设计的过程当中遇到了很多的问题，通过问老师和同学们把设计中遇到的这些阻碍给解决了，让自己又学到了一些新的知识；最后，让我懂得了理论与实际相结合的重要性，只有两者相互结合，才能使自己所学的知识更加的牢固和记忆犹新，同时又锻炼了

自己的动手操作能力，这为我以后的学习和工作奠定了良好的基础。

参考文献

1，周玮 编著 UG NX5.0应用与实例教程 北京：人民邮电出版社 2，肖龙 曹智军编著 UG4.0 CAD/CAM教程 河南科学技术出版社 3，葛正浩编著 UG NX5.0模具设计 北京：化学工业出版社