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基于proe的大模数齿轮数控加工的仿真技术.pdf

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基于proe的大模数齿轮数控加工的仿真技术.pdf

分类号学号2004861000015学校代码10487密级硕士学位论文基于Pro/E的大模数齿轮数控加工的仿真技术学位申请人侯佳学科专业机械电子工程指导教师汤漾平教授答辩日期ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringSimulationtechniqueofthenumericalcontrolmanufactureaboutlargemodulegearbasedonPro/ENCmachiningCandidatehoujiaMajorMechatronicsEngineeringSupervisorProf.TangYangPingHuazhongUniversityofScienceTechnologyWuhan430074,P.R.ChinaAuguest,2007华中科技大学硕士学位论文3独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除文中已经标明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到,本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名日期年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□,在_____年解密后适用本授权书。不保密□(请在以上方框内打√)学位论文作者签名指导教师签名日期年月日日期年月日本论文属于华中科技大学硕士学位论文I摘要随着科学技术的发展和人民生活水平的提高,对个性化产品的追求成为一种时尚。产品的更新以一种前所未有的速度进行着,传统的机床显得力不从心。大模数齿轮在成批量生产中,用专用设备和成型滚刀经济可行,但小批量多品种生产时再用专用设备和成型滚刀,成本太高。基于这种情况,我们设计开发了在数控机床上加工大模数齿轮。大部分工厂都拥有数控机床,这属于资源的再利用,非常便于操作,关键是节省开支。该课题就是在这种情况下提出来的。本文所做的工作如下1、对大模数齿轮的机械加工工艺过程进行了分析对Pro/E软件的功用和使用方法进行了研究。2、利用Pro/E软件,对大模数齿轮进行建模。3、利用Pro/E软件自带的制造加工模块Pro/FMG,运用布尔运算的理论对大模数齿轮的齿面加工进行了虚拟仿真,提出了数控展成这一新的加工方法。4、对大模数齿轮的后置处理进行了研究,使Pro/E系统生成的数控加工代码G代码能直接应用到所使用的机床上,实现对大模数齿轮的加工。关键字Pro/Engineer大模数齿轮加工仿真加工精度华中科技大学硕士学位论文IIAbstractAsthescienceandtechnologydevelops,peoplearealsoleadingabetterlifedaybyday.Ithasalreadybecomeafashionthatproductswithpersonalityarerequired.Productsofnewgenerationaredevelopedveryfastwhichmakesmuchtothetraditionalmachinetools.Itisonlyeconomicaltomanufacturelargemodulegearswithspecialmachinetoolsandmoldinghobinmassproduction.Consideringofthesituation,wearedevelopinganewmethodtoproducelargemodulegearwithNCmachinetools.ThatisbecauseNCmachinetoolsarepopularinmanyfactories,andthemostimportantreasonisthatitcoststheleast.Thispaperhasdonefollowingwork1AnalysistheprocessoflargescalegearmachiningdosomeresearchonthefunctionandtheuseofmethodsaboutPro/Esoftware.2ProducethegearmodelusingPro/E.3SimulatethemanufacturingprocessoflargescalegearvirtuallyusingthePro/FMGmoduleofPro/EsoftwareandBooleanoperation.Bringanewmanufacturingmethodwhichnamednumericalcontrolspread.4DosomeresearchonthepostprogressingofthemanufacturingprocessoflargescalegearinordertousetheNCcodesgeneratedbyPro/Eonthemachinetoolsdirectly.KeywordsPro/ELargemodulegearManufacturesimulationManufactureAccuracy华中科技大学硕士学位论文III目录摘要......................................................................................................................IAbstract.................................................................................................................II1绪论1.1引言11.2机械产品的三维建模技术21.3复杂零件的数控加工技术31.4本文的研究内容51.5小结62基于PRO/ENGINEER系统的大模数齿轮的特征建模技术2.1大模数齿轮72.2Pro/Engineer简介2.3基于Pro/Engineer系统的大模数齿轮的特征建模错误未定义书签。2.4小结错误未定义书签。3基于PRO/ENGINEER系统大模数齿轮的数控加工的仿真研究3.1数控编程概述173.2布尔运算错误未定义书签。3.3大模数齿轮的机械加工工艺分析243.4大模数齿轮的数控铣削加工编程错误未定义书签。3.5小结394大模数齿轮数控加工的后置处理程序4.1后置处理的基本概念404.2大模数齿轮数控加工的后置处理41华中科技大学硕士学位论文IV4.3小结445结论与展望5.1结论455.2展望45致谢.................................................................................................................47参考文献.............................................................................................................48华中科技大学硕士学位论文11绪论1.1引言数控加工已成为现代机械加工工业中的基本方法,CAD技术则是现代机械产品设计中不可缺少的手段。CAD产出的产品的数字模型,是进一步在制造业中实现各种CAX化的基础。Pro/E是目前较为流行的大型三维CAD软件中的一种。Pro/E(简称Pro/E)是美国PTC公司于1998年推出的参数化建模软件,历经十几年的发展和完善,已经有了20多个升级版本,并且功能也延伸到CAM及CAE领域,成为多功能的3D软件,广泛应用于机械、电子、航空航天、产品设计、模具设计等各行各业。功能强大,融合了零件设计、大型组件装配、模具开发、加工、钣金件设计、铸造件设计、造型设计、自动量测、机构防真设计、有限元分析、数据库管理、电缆布线、以及印刷线路设计等功能于一体。其中最擅长的是实体造型、加工以及大型组件装配、管理和模具结构设计,这些方面的应用在全球得到普及并且拥有极大优势1。本课题用Pro/E的建模功能对大模数齿轮进行实体建模。随着科学技术的发展和人民生活水平的提高,对个性化产品的追求成为一种时尚。产品的更新以一种前所未有的速度进行着,产品的外观和结构也日趋复杂。传统的机床很难加工形状复杂的零件。数控机床为复杂零件的加工提供了硬件基础。但在软件方面,需要一种高效的自动编程工具。Pro/E的NC加工模块能够实现自动编程2。本课题用Pro/E的NC加工模块实现齿轮的自动编程。20世纪70年代计算机技术的发展推动了计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工艺过程设计(CAPP)、计算机辅助制造(CAM)、物料管理规划(MRP)等工具与系统的开发和实现。20世纪80年代初,以信息集成为核心的计算机集成制造系统(CIMS)的概念开始得到实施。20世纪80年代末,以过程集成为核心的并行工程(CE,ConcurrentEngineering)方法提出了在设计时考虑可制造性、可装配性的工作模式,并出现了产品数据管理(PDM)、工作流管理等业务流程的支持技术。进入20世纪90年代,虚拟现华中科技大学硕士学位论文2实技术的发展,促进了虚拟制造(VM,VirtualManufacturing)的形成和发展,并进而推进了敏捷制造、虚拟企业等新概念的形成和实现3。本课题用虚拟制造的有关知识对大模数齿轮的加工可行性进行研究和分析。1.2机械产品的三维建模技术1.2.1三维建模技术概述产品建模又称为三维实体造型。通过三维建模,设计者能够借助于计算机将头脑中的或已有的产品形体转化为可视、可分析、可修改、可进一步模拟加工的实体模型。三维CAD是现代制造产品设计的趋势,也是产品数字化设计制造的必要手段。近年来得到越来越多的普及和应用,为制造业企业增强产品创新开发能力起到了巨大的推动作用。传统的CAD软件主要应用在产品造型方面,还停留在三维绘图的应用状态,不能满足创新的需求,使用者需要经长时间抽象严格的投影视图和CAD系统复杂命令的训练,将用传统纸笔构思完成好的设计方案通过计算机造型表达出来,并没有帮助设计人员真正实现创新设计4,如图11所示。三维建模技术的崛起和虚拟制造技术的出现为概念设计和产品创新提供了一种极好的工作平台。设计者可以直接从三维概念和构思入手,进行概念设计,形成产品的初步框架,然后进一步通过工程分析、数字仿真、虚拟现实等高新技术手段来分析和评价设计方案的可行性及未来产品的质量、可靠性。这种设计方法尤其能充分发挥设计者的智慧和创新能力,使之不必拘泥于平面图纸的限制和束缚,而把主要精力聚焦于创造性的劳动创新。如今的CAD软件,不仅在三维造型较之以往日益完善,更加强了美学设计和渲染能力,使其在概念设计方面的表现更加突出。目前国内市场上常见的三维CAD/CAM软件有UG,SOLIDEDGE,MDT,SolidWorks,Pro/E,IDEAS等。常见的专业CAM软见有MasterCAM、Cimatron,SmartCAM,CATIA、CAXA电子图板和CAXAME制造工程师等。

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