基于CAXA的连杆造型加工-毕业设计.doc

北京信息职业技术学院毕业设计（论文）毕业论文（设计）任务、毕业设计（论文）题目基于CAXA的连杆造型与加工、毕业设计（论文）选题意义及要求在科学技术日新月异的今天，各行各业都有着飞速发展。机械加工行业对复杂零件的加工要求越来越高。为了能适应当前的发展趋势，作为学生，应该在学好专业课程的基础上有更好的提高。要深入了解机械加工的过程，多实践，在实践的同时总结经验。加工工艺是影响机械加工质量的重要因素，也是目前我国机械加工行业难以取得突破的弱点，所以一定要了解不同工艺对零件的不同影响。此次实践就是要让自己更好地掌握机械加工过程中的各项要点，特别是加工工艺的确定。这是对自己三年来学习成果的检验，以便有更好的提高。基本方案与技术要点：首先设计一个连杆零件，制定工艺要求。然后进行工艺分析，制定加工工艺。最后利用CAXA软件进行加工。本次设计主要是考察对零件加工工艺的分析与确定。、毕业设计（论文）工作内容和进度安排第一周：确定题目、写开题报告第二三周：加工连杆零件的技术准备及收集相关资料第四五周：连杆零件的造型分析及工艺分析第六七周：编写连杆加工工艺过程，填写工艺单、工序单及刀具卡第八九周：利用CAXA对连杆零件进行加工、实体仿真、生成刀具轨迹第十周：生成并检验连杆零件加工程序第十一十二周：写论文并总结、主要参考资料1柳冠中：工业设计学概论，哈尔滨，黑龙江科学技术出版社，1997年版。 2柳冠中：苹果集设计文化论，哈尔滨，黑龙江科学技术出版社，1996年版。 3李乐山：工业设计思想基础，北京，中国建筑工业出版社，2004年版。 4李乐山.：工业设计心理学，北京，高等教育出版社，2004年版。 阮宝湘、邵祥华：工业设计人机工程，北京，机械工业出版社，2005年版。 5 美 美国工业设计师协会编：工业产品设计秘诀，雷晓红、邹玲译，北京，中国建筑工业出版社，2005年版。 6邱松：造型设计基础，北京，清华大学出版社，2005年版。7杨正：工业产品造型设计，武汉大学出版社，2003年版。 8张福昌主编：造型基础，北京理工大学出版社，1994年版。 9张锡主编：设计材料与加工工艺，北京， 化学工业出版社，2004年版。10 GB3100-3102 00011994，中华人民共和国国家标准S。摘 要摘要：连杆机构是机械中的一种常见机构，主要用于运动方式的传递，例如将转动转化为平移，将转动转化为摆动，将平移转化为转动，将摆动转化为转动。连杆机构传动的优点是可以传递复杂的运动。通过计算各个连杆的长度，可以实现比较精确的运动传递。连杆的结构并不复杂，造型的难度仅为连杆体部分。所以，可以考虑首先利用草图截面的方法设计连杆的主体部分，然后再在其上添加细部结构。该设计实例即向读者介绍采用计算机辅助设计软件进行连杆造型设计的一般方法与基本操作过程。用CAXA制造工程师进行设计造型及编程。关键词：连杆；连杆机构；计算计辅助制造软件；CAXA制造工程师软件ABSTRACTAbstract：Thelinkageisa commoninstitutionofthemachinery, mainly forthetransferofthemovement,forexample,will turntranslate intopan,will turnconverted toswing,willpanconverted torotation,the swingconverted intorotation.Theadvantageoflinkagedrivecan passcomplexmovement.By calculatingthelengthofeachlink, you can achievemoreaccurate motionpassed.Therodstructureisnotcomplex,the shape ofthe difficultyisonlythepartoftherod body.Therefore, we canconsiderthefirstsketchcross-sectionmethod to designthe main part ofthe connecting rod,and thenadddetailontheirstructure.This design exampleimmediatelyintroduces the reader totheuseofcomputer-aided designsoftwaretothe general methodofconnecting roddesignand basicoperation.CAXAmanufacturing engineers,design modelingand programming.Key words：Rod;linkage;calculatethetotal-aided manufacturingsoftware;of CAXAmanufacturing engineersoftware目 录第1章 绪论 11.1 CAM加工的特点与发展历程11.2 CAXA制造工程师41.3 国内外其他CAM软件简介 10第2章 连杆实体造型 102.1 绘制草图 112.2 实体造型 11第3章 连杆的加工 163.1加工的工艺参考 163.1.1连杆材料的选择 163.1.2材料的加工工艺要求 163.1.3材料的加工刀具要求 183.2加工工艺过程 183.2.1零件图的分析 193.2.2确定装夹方案 193.2.3刀具的选择 193.3连杆的加工前准备工作 203.3.1设置刀具库 203.3.2后置设置213.3.3设定加工毛坯 2234加工过程 233.4.1粗加工刀具轨迹生成 233.4.2精加工刀具轨迹生成 26第4章 后置处理 334.1轨迹仿真 334.2 G代码的生成 354.3生成工艺清单 35第5章 设计总结38参考文献40致 谢41北京信息职业技术学院毕业设计（论文）第一章 绪论1.1数控CAM加工与CAXA软件简介1.1.1 CAM加工的特点与发展历程 数控加工已经成为制造业现代化的标志之一，当今的数控加工设备类型众多、结构各异，他们都需要相应的软件平台作支撑，才能充分地发挥效率，因此数控编程系统与之相伴成长至今。众所周知，数控编程系统是在计算机上运行的软件环境，它可以实现离线编程，不仅大大地节省了数控机床的程序调试时间，而且可以充分利用计算机的优势，完成大工作量的计算任务，使得编写数控加工程序的工作变得简单快捷。正是如此，数控编程系统的发展离不开计算机软硬件环境的发展。 CAM系统的发展过程 数控加工编程是CAD/CAM系统中的重要模块之一。由CAD系统所生成的产品以及数字模型与制造工艺有关的产品信息在CAM系统中转换为产品的应用模型，设计与制造所用模型的唯一性保证了产品的精确定义与制造；应用CAM系统，产品制造工程师可以在 产品的零件模型上完成全部加工过程的模拟，选择优化的加工方法，并通过对刀具轨迹的验证以确认加工的正确性、工艺性、以及可靠性，从而实现了产品虚拟设计与制造的完整过程；数控加工编程系统的应用对缩短产品的制造周期，减少生产的准备时间，尤其是对于批量小、变化快、复杂程度大和精度要求高的产品具有明显优势。 CAM技术的起源于1950年数控机床的研究。起初通过手工穿孔纸带进行编程加工，用于编程的数控码（NC Code）主要是在两个二维坐标系统上的一些少量控制指令以及主轴转速和进给速度的控制指令。与计算机机器语言非常相近，将其改进为近似汇编语言的数控语言。 在此领域的初步发展中，最重要的进展是APT语言（AUTOMATiC rogramming Tool）及其处理器与后置处理器（PostProcessor）的研制成果。语言结构简单，其处理器可以完成二维和三维的刀具轨迹计算和插值运算。 70年代初期，出现了一系列的CADCAM集成系统，用户可以通过交互系统直观地、方便地检查刀具轨迹的生成情况。图形可以缩放、旋转，刀具轨迹可以修改（Modify）或者修剪（Triming）。随着计算机硬件性能的提高，人们已经不满足于二维CAD的功能，开始向往和追求三维CAD的直观和便利，最初人们通过线框来搭建三维模型，随后为了构建复杂的三维零件模型，曲面模型也被广泛的应用。三维模型虽然直观，但是在计算机上占用的空间和计算量骤然增加，三维实体模型更是成为当时PC机无法承受之重，一段时间以来三维CAD软件甚至成为了高性能个人计算机的测试环境。但是令人兴奋的是，个人计算机的硬件性能在很短的时间内得到迅速的提升，基于构建三维实体模型的软件也应运而生，并很快地被广大用户所接受。涌现出一批具有代表性的立足于构建三维实体模型的CAD软件，诸如SolidWorks、Pro/e、Mastercam、CAXA等软件。 在CAD软件蓬勃发展的时期，CAM软件的发展并没有停滞，很多软件供应商开始着手于针对实体模型进行编程的软件环境的开发工作。同样作为三维模型，由于模型结构的差异，使得CAM软件在生成刀具路径过程中，针对曲面模型与实体模型的处理过程有很大的不同。曲面模型是由多个曲面片通过剪切、缝合的方式来构建三维模型，曲面片之间剪切缝合的效果根据软件环境的差异也大不相同。实体模型一来是通过实体特征来构建模型，二来多个部分还可以通过“布尔运算”来实现结合，使得构建出来的实体零件模型是个完整的独立元素。 作为CAM环境进行刀具路径计算的依据，三维模型的完整性和准确性至关重要。如果把三维实体模型转化成曲面模型来处理，或者是从三维实体模型上提取出曲面元素来进行刀具路径的计算，就完全丧失了实体模型相对于曲面模型所具有的信息完整性和有效性的优势。但是，针对实体模型直接进行刀具路径的计算，又需要对软件的内部算法、应用框架等作很大的修改。因此，在早期针对曲面模型开发设计的CAM软件，为了避免大量底层代码的修改工作，沿用了人们熟悉的针对曲面模型处理的方式，将实体模型的编程操作按照曲面模型的方式去处理，使人们很快地适应实体模型的编程，没有感受到实体模型和曲面模型带来的差异。 用户在使用CAM软件过程中，在要求功能强大的同时，对于操作性和实用性的考虑是至关重要的，软件能在短时间内快速产生生产力，也就意味着企业生产效率的提高。另外CAM加的的特点还有：工序集中；加工自动化；柔性化高；加工能力强。1.1.2 CAM技术的发展趋势： CAM技术的发展趋势将体现在以下几方面 面向对象、面向工艺特征的结构体系 传统CAM曲面为目标的体系结构将被改变成面向整体模型（实体）、面向工艺特征的结构体系。系统将能够按照工艺要求自动识别并提取所有的工艺特征及具有特定工艺特征的区域，使CAD/CAE/CAM的集成化、自动化、智能化达到一个新的水平。 基於知识的智能化系统 未来的CAM系统不仅可继承并智能化地判断工艺特征，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。同时也具有对工件包括夹具的防过切、防碰撞功能，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。 使相关性编程成为可能 尺寸相关、参数式设计等CAD领域的特性，有希望被引伸到CAM系统之中。目前，以Delcam 公司的PowerMILL及WorkNC为代表，采用面向工艺特征的处理方式，系统以工艺特征提取的自动化来实现CAM编程的自动化。当模型发生变化后，只要按原来的工艺路线重新计算，即实现CAM的自动修改。由计算审自动进行工艺特征?工艺区域的重新判断并全自动处理，使相关性编程成为可能。目前已有成熟的产品上市，并为北美、欧洲等发达国家的模具界所接受。由於CAM系统专业化、智能化、自动化水平的提高，将导致机侧编程方式的兴起，将改变CAM编程与加工人员及现场分离的现象。 提供更方便的工艺管理手段 CAM的工艺管理是数控生产中至关重要的一环，未来CAM系统的工艺管理树结构，为工艺管理及即时修改提供了条件。较领先的CAM系统已经具有CAPP开发环境或可编辑式工艺模板，可由有经验的工艺人员对产品进行工艺设计，CAM系统可按工艺规程全自动批次处理。据报道，未来的CAM系统将能自动生成图文并茂的工艺指导文件，并能以超文本格式进行网络浏览。 随着互联网的普及，宽带通信技术的突破，通信、广播和计算机三网融合的步伐会加快，一个完全信息化的、充满虚拟色彩，而又现实的新时代即将到来，它将改变现代人的工作、学习、交往和娱乐方式。立足于全社会公用网络环境，建立专业化的虚拟网络服务环境，并开发适应於这类网络环境的CAD/CAE/CAM软件产品，创建CAD/CAE/CAM网上专营店，实施网上经销、网上培训与谘询服务，以及计算量大的软件网上运行，使用户能够实现多专业、异地、协同、综合全面地设计与分析，实施工程与产品创新，这将是CAD/CAE/CAM软件行业未来发展的新趋势。据报道：ANSYS公司已经和HP、EAI合作创建了一种针对ANSYS的网上服务体系。1.2 CAXA制造工程师1.2.1 CAXA制造工程师简介CAXA制造工程师是北航海尔软件有限公司研制开发的全中文、面向数控铣床和加工中心的三维CAD/CAM软件。CAXA制造工程师基于微机平台，采用原创Windows菜单和交互方式，全中文界面，便于轻松学习和操作，并且价格较低。CAXA制造工程师可以生成35轴的加工代码，可用于加工具有复杂三维曲面的零件。CAXA制造工程师不仅是是一款高效易学，具有很好工艺性的数控加工编程软件，而且还是一套Windows原创风格，全中文三维造型与曲面实体完美结合的CADCAM一体化系统。CAXA制造工程师为数控加工行业提供了从造型设计到加工代码生成、校验一体化的全面解决方案。1.2.2 功能特点：1实体曲面完美结合(1)方便的特征实体造型采用精确的特征实体造型技术，可将设计信息用特征术语来描述，简便而准确。通常的特征包括孔、槽、型腔、凸台、圆柱体、圆锥体、球体和管子等，CAXA制造工程师可以方便地建立和管理这些特征信息。实体模型的生成可以用增料方式，通过拉伸、旋转、导动、放样或加厚曲面来实现，也可以通过减料方式，从实体中减掉实体或用曲面裁剪来实现，还可以用等半径过渡、变半径过渡、倒角、打孔、增加拔模斜度和抽壳等高级特征功能来实现。(2)强大的NURBS自由曲面造型CAXA制造工程师从线框到曲面，提供了丰富的建模手段。可通过列表数据、数学模型、字体文件及各种测量数据生成样条曲线，通过扫描、放样、拉伸、导动、等距、边界网格等多种形式生成复杂曲面，并可对曲面进行任意裁剪、过渡、拉伸、缝合、拼接、相交和变形等，建立任意复杂的零件模型。通过曲面模型生成的真实感图，可直观显示设计结果。(3)灵活的曲面实体复合造型基于实体的“精确特征造型”技术，使曲面融合进实体中，形成统一的曲面实体复合造型模式。利用这一模式，可实现曲面裁剪实体、曲面生成实体、曲面约束实体等混合操作，是用户设计产品和模具的有力工具。2优质高效的数控加工CAXA制造工程师将CAD模型与CAM加工技术无缝集成，可直接对曲面、实体模型进行一致的加工操作。支持轨迹参数化和批处理功能，明显提高工作效率。支持高速切削，大幅度提高加工效率和加工质量。通用的后置处理可向任何数控系统输出加工代码。(1)两轴到三轴的数控加工功能，支持45轴加工两轴到两轴半加工方式：可直接利用零件的轮廓曲线生成加工轨迹指令，而无需建立其三维模型；提供轮廓加工和区域加工功能，加工区域内允许有任意形状和数量的岛。可分别指定加工轮廓和岛的拔模斜度，自动进行分层加工。三轴加工方式：多样化的加工方式可以安排从粗加工、半精加工到精加工的加工工艺路线。45轴加工模块提供曲线加工、平切面加工、参数线加工、侧刃铣削加工等多种45轴加工功能。标准模块提供23轴铣削加工。45轴加工为选配模块。(2)支持高速加工本系统支持高速切削工艺，以提高产品精度，降低代码数量，使加工质量和效率大大提高。可设定斜向切入和螺旋切人等接近和切入方式，拐角处可设定圆角过渡，轮廓与轮廓之间可通过圆弧或S字型方式来过渡形成光滑连接，从而生成光滑刀具轨迹，有效地满足了高速加工对刀具路径形式的要求。(3)参数化轨迹编辑和轨迹批处理CAXA制造工程师的“轨迹再生成”功能可实现参数化轨迹编辑。用户只需选中已有的数控加工轨迹，修改原定义的加工参数表，即可重新生成加工轨迹。CAXA制造工程师可以先定义加工轨迹参数，而不立即生成轨迹。工艺设计人员可先将大批加工轨迹参数事先定义而在某一集中时间批量生成。这样，合理地优化了工作时间。(4)独具特色的加工仿真与代码验证可直观、精确地对加工过程进行模拟仿真、对代码进行反读校验。仿真过程中可以随意放大、缩小、旋转，便于观察细节，可以调节仿真速度；能显示多道加工轨迹的加工结果。仿真过程中可以检查刀柄干涉、快速移动过程(G00)中的干涉、刀具无切削刃部分的干涉情况，可以将切削残余量用不同颜色区分表示，并把切削仿真结果与零件理论形状进行比较等。(5)加工工艺控制CAXA制造工程师提供了丰富的工艺控制参数，可以方便地控制加工过程，使编程人员的经验得到充分的体现。(6)通用后置处理全面支持SIEMENS、FANUC等多种主流机床控制系统。CAXA制造工程师提供的后置处理器，无需生成中间文件就可直接输出G代码控制指令。系统不仅可以提供常见的数控系统的后置格式，用户还可以定义专用数控系统的后置处理格式。可生成详细的加工工艺清单，方便G代码文件的应用和管理。3卓越的工艺性与“知识加工”可将某类零件的加工步骤、使用刀具、工艺参数等加工条件保存为规范化的模板，形成企业的标准工艺知识库，类似零件的加工即可通过调用“知识加工”模板来进行。这样就保证了同类零件加工的一致性和规范化。同时，初学者更可以借助师傅积累的知识加工模板，实现快速入门和提高。4Windows界面操作CAXA制造工程师基于微机平台，采用原创Windows菜单和交互，全中文界面，让您一见如故，轻松流畅地学习和操作。全面支持英文、简体和繁体中文Windows环境。5丰富流行的数据接口CAXA制造工程师是一个开放的设计加工工具。它提供了丰富的数据接口，包括：直接读取市场上流行的三维CAD软件，如CATIA，ProENGINEER的数据接口；基于曲面的DXF和IGES标准图形接口，基于实体的STEP标准数据接口；Parasolid几何核心的xT、xB格式文件；ACIS几何核心的SAT格式文伟面向快速成型设备的STL以及面向Internet和虚拟现实的VRML等接13。这些接口保证了于世界流行的CAD软件进行双向数据交换，使企业可以跨平台和跨地域地与合作伙伴实现虚拟产品开发和生产。6全面开放的2D、3D开发平台CAXA制造工程师充分考虑用户的个性化需求，提供了专业而易于使用的2D和3D开发平台，以实现产品的个性化和专业化。用户可以随心所欲地扩展制造工程师的功能，甚至可以开发出全新的CADCAM产品。7品质一流的刀具轨迹和加工质量加工路径的优化处理使刀具轨迹更加光滑、流畅、均匀、合理，大大提高了加工走刀的流畅性，保证了工件表面的加工质量。1.3国内外其他CAM软件简介1.3.1 PRO/E软件PRO/E 是ParametricTechnologyCrop公司（PTC）的Pro/Engineer以其参数化、基于特征、全相关等概念闻名于CAD界。该软件的应用领域主要是针对产品的三维实体模型建立、三维实体零件的加工、以及设计产品的有限元分析。该公司新推出的Pro/Engineer2000i2是在原Pro/E的产品上新增了柔性工程技术，包括可视化检查（VisualSearch），行为建模技术（BehaviorModeling），形状索引（ShapeIndexing），特征灵活性（FeatureAgility），CDRE渲染（CDRERendering），疲劳预测（FatiguePnediction）。这些针对用户的人性化的设计技术可以使得设计人员把主要的精力集中到优化设计及产品的创新上，从而提高设计效率。该软件的参数化特性造型的功能是它的一个主要功能，它贯穿与整个系统，包括特征、曲面、曲线以及线框模型等。而且系统经过多年的努力，已经把参数化的造型技术应用到工程设计的各个模块，如绘图、工程分析、数控编程、布线设计和概念设计等。但是由于它的系统不是基于Windows操作平台开发的，因此该软件并非窗口式的对话框，这样一来就给学习者带来了一定的麻烦。同时该软件不支持布尔运算以及其它局部造型操作，限制了它的使用。因为该软件的功能十分强大，所以该软件在销售上是先卖给用户基本操作系统，然后用户根据自己的实际需要再去购买该软件的其它功能模块，比如支持数控加工的（CAM）模快，进行工程分析的有限元分析模快，因此该软件的价格相对较高，但由于它的功能很强大，国内的一些大型企业依然是它的主要用户。1.3.2 Mastercam软件Mastercam是美国CNC公司开发的基于PC平台的CAD/CAM软件，它具有方便直观的几何造型 Mastercam提供了设计零件外形所需的理想环境，其强大稳定的造型功能可设计出复杂的曲线、曲面零件。 Mastercam具有强劲的曲面粗加工及灵活的曲面精加工功能。 Mastercam提供了多种先进的粗加工技术，以提高零件加工的效率和质量。Mastercam还具有丰富的曲面精加工功能，可以从中选择最好的方法，加工最复杂的零件。Mastercam的多轴加工功能，为零件的加工提供了更多的灵活性。 可靠的刀具路径校验功能 Mastercam可模拟零件加工的整个过程，模拟中不但能显示刀具和夹具，还能检查刀具和夹具与被加工零件的干涉、碰撞情况。 Mastercam提供400种以上的后置处理文件以适用于各种类型的数控系统，我厂采用的是FANUC系统，机床为四轴联动卧式铣床。根据机床的实际结构，我们编制了专门的后置处理文件，绳槽曲面加工刀具路径NCI文件经后置处理后生成加工程序。 使用Mastercam 实现DNC加工, DNC（直接数控）是指用一台计算机直接控制多台数控机床，其技术是实现CAD/CAM的关键技术之一。由于本工件较大，处理的数据多，所生成的程序长，数控机床的磁泡存储器已不能满足程序量的要求，这样就必须采用DNC加工方式，利用RS-232串行接口，将计算机和数控机床连接起来。利用Mastercam的Communic功能进行通讯，而不必考虑机床的内存不足问题,经大量的实践，用Mastercam软件编制复杂零件的加工程序极为方便，而且能对加工过程进行实时仿真，真实反映加工过程中的实际情况，不愧为一优秀的CAD/CAM软件。Mastercam强项在3轴数控加工，简单易用，产生的NC程序简单高效。主要竞争对手有UG NX，Cimatron, Delcam(Powermill)1.3.3 UG软件UG是Unigraphics的缩写，是一个商品名。这是一个交互式CAD/CAM(计算机辅助设计与计算机辅助制造)系统，它功能强大， 可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。它主要基于工作站。 CAD是计算机辅助设计的缩写，是行业通用名称。它不包括CAM(计算机辅助制造)。可以实现CAD功能的软件有很多，UG是其中一个，还有AutoCAD、Cimatron、Pro/ENGINEER、SOLIDWORKS、开目CAD等等。而AutoCAD则是另外一个由欧特克(Autodesk)公司开发的主要基于PC机的CAD软件。 UG的开发始于1990年7月。如今大约十人正工作于核心功能之上。当前版本具有大约450,000行的C代码.UG是一个在二和三维空间无结构网格上使用自适应多重网格方法开发的一个灵活的数值求解偏微分方程的软件工具。其设计思想足够灵活地支持多种离散方案。因此软件可对许多不同的应用再利用。一个给定过程的有效模拟需要来自于应用领域 (自然科学或工程)、数学(分析和数值数学) 及计算机科学的知识。一些非常成功的解偏微分方程的技术，特别是自适应网格加密（adaptive mesh refinement）和多重网格方法在过去的十年中已被数学家研究。计算机技术的巨大进展，特别是大型并行计算机的开发带来了许多新的可能.然而，所有这些技术在复杂应用中的使用并不是太容易。这是因为组合所有这些方法需要巨大的复杂性及交叉学科的知识。最终软件的实现变得越来越复杂，以致于超出了一个人能够管理的范围。 UG的目标是用最新的数学技术，即自适应局部网格加密、多重网格和并行计算，为复杂应用问题的求解提供一个灵活的可再使用的软件基础。1.3.4 Cimatron软件Cimatron是基于CAD/CAM/PDM的产品，这套软件的针对性较强，被更多的应用到模具开发设计中，该软件能够给应用者提供一套全面的标准模架库，方便于使用者进行模具设计中的分型面、抽芯等工作，而且在操作过程中都能进行动态的检查，可以说该软件在模具设计领域是非常出色的，国内南方的一些模具企业都在使用这套软件，但由于它针对的专业性强，因此Cimatron更多的被应用于模具的生产制造业，而其他行业的使用者较少，另外该软件的价格相对较贵。 1.3.5 SOLIDWORKS软件SolidWorks提供了一系列独特的全新功能，不仅可以帮助工程设计人员以更快的速度将质量更佳的产品带入市场，而且能够实现更为简便的从2D设计至3D 设计的转化过程。该软件具有用户需求的200余项强化功能和重要创新，为工程设计工作实现了具有突破意义的高效率。这些创新功能之中包括全新的工作方法，使工程设计人员能够在进行作业的同时对设计方案完成分析和验证。SolidWorks 2006提供了多种优化功能，能够使工程设计作业过程更为简便快捷，且集成化程度更高，其中包括:工作性能以几何级数提高;新型用户工作能力辅助提高工具，如智能化零部件功能;服务于日常消费品、金属板材及机械设备设计人员的全新功能，如Mounting Bosses, Snap Hooks, 和Vents;新型主流设计验证功能。 第二章 连杆实体造型2.1 绘制草图1.双击桌面上CAXA制造工程师图标。单击“标准工具栏”上的图标。2.按F5键，确定在XOY平面内绘图,用绘制圆命令绘制R20及R40的圆,其中两圆的中心距是140mm.如图2-1图2-13.用两点半径的圆弧命令作250的圆弧,修剪去多余的弧,如图2-2所示. 图2-22.2 实体造型1.用拉伸工具命令生成底座，参数设置如图2-3所示，拉伸完成后得图2-4。图2-3图2-42.在底座上表面作小凸台拉伸的草图如图2-5所示。图 2-53.小凸台拉伸的参数设置如图2-6所示，拉伸完成后得图2-7。图2-6图2-74.在底座上表面作大凸台拉伸的草图如图2-8所示。图2-85.小凸台拉伸的参数设置如图2-9所示，拉伸完成后得图2-10图。图2-9图2-106.用旋转除料命令生成小凸台凹槽，草图如图2-11所示。 图2-117.小凸台凹槽旋转除料的参数设置如图2-12所示，去除后得图2-13图。图2-12图2-138.再用相同的方法生成大凸台的凹槽，草图如图2-14所示图2-129.大凸台凹槽旋转除料的参数设置如图2-13所示，去除后得图2-14图。 图2-13图2-1410.用拉伸命令拉伸生成连杆的中间的槽，草图如图2-15所示。倒圆角为R2。图2-1511.凹槽拉伸去除材料的参数如图2-16所示，去除后后得图2-17。图2-16图2-1712.倒圆角R5,位置如图2-18所示。图2-18 13.过度的参数设置如图2-19所示，过渡后的实体如图2-20所示。图2-19图2-2014.倒圆角R2,位置如图2-21所示。图2-2115.过度的参数设置如图2-22所示，过渡后的实体如图2-23所示。图2-22图2-2316.至此，连杆的实体造型完成。第三章 连杆的加工3.1加工的工艺参考：3.1.1连杆材料的选择连杆机构中两端分别与主动和从动构件铰接以传递运动和力的杆件。连杆在一个复杂的应力状态下工作。它既受交变的拉压应力、又受弯曲应力。连杆的主要损坏形式是疲劳断裂和过量变形。通常疲劳断裂的部位是在连杆上的三个高应力区域。连杆的工作条件要求连杆具有较高的强度和抗疲劳性能；又要求具有足够的钢性和韧性。连杆材料20Cr的性能特点如下：1.机械特性：C45(1.0503)是泛用于机械制造，这种钢的机械性能很好。但是这是一种中碳钢，淬火性能并不好， 45号钢可以淬硬至HRC4246。所以如果需要表面硬度，又希望发挥45钢优越的机械性能，常将45钢表面渗碳淬火，这样就能得到需要的表面硬度。强度较高的一种中碳优质钢，因淬透性差，一般以正火状态使用，机械性能要求较高时，采用调质处理。冷变形塑性中等，退火和正火的切削加工性比调质的好。用于制造强度要求较高的零件，如齿轮、轴、活塞销等和受力不很大的机械加工件、锻件、冲压件和螺栓、螺母、管接。1.45钢淬火后没有回火之前，硬度大于HRC55（最高可达HRC62）为合格。 实际应用的最高硬度为HRC55（高频淬火HRC58）。 2. 45钢不要采用渗碳淬火的热处理工艺。 调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。但表面硬度较低，不耐磨。可用调质表面淬火提高零件表面硬度。碳处理一般用于表面耐磨、芯部耐冲击的重载零件，其耐磨性比调质表面淬火高。其表面含碳量0.81.2，芯部一般在0.10.25（特殊情况下采用0.35）。经热处理后，表面可以获得很高的硬度（HRC5862），芯部硬度低，耐冲击。2.化学成份碳 C ：0.420.50硅 Si：0.40锰 Mn：0.500.80硫 S ：0.045磷 P ：0.045铬 Cr：0.40镍 Ni：0.40钼 Mo：0.103.力学性能：抗拉强度 b (MPa）：600(61)屈服强度 s (MPa)：355(36)伸长率 5 ()：16断面收缩率 ()：40冲击功 Akv (J)：39冲击韧性值 kv (J/cm2)：49(5)硬度 ：未热处理,229HB;退火钢,197HB试样尺寸：试样尺寸为25mm4.热处理规范及金相组织：热处理规范：正火,850;淬火,840;回火,600。3.1.2材料的加工工艺要求1.由连杆图可以分析加工艺及其要求：连杆由圆和圆弧形组成而高度带有5度的拔模斜度。几何元素之间关系描述清楚。根据零件的应用场合，得到合适的精度要求。2.确定装夹方案：采用平口钳的夹紧或螺旋压板式夹紧。3.走刀顺序及走刀路线：加工顺序的拟订照“基面先行”，“先粗后精”的原则确定。先加工外轮廓再加工凹槽。4.切削方向：采用顺时针走刀5.冷却情况：用乳化液冷却循环利用3.1.3材料的加工刀具要求：1.刀具材料应具备的性能性能优良的刀具材料，是保证刀具高效工作的基本条件。刀具切削部分在强烈摩擦、高压、高温下工作，应具备如下的基本要求高硬度和高耐磨性 刀具材料的硬度必须高于被加工材料的硬度才能切下金属，这是刀具材料必备的基本要求，现有刀具材料硬度都在60HRC以上。刀具材料越硬，其耐磨性越好，但由于切削条件较复杂，材料的耐磨性还决定于它的化学成分和金相组织的稳定性。足够的强度与冲击韧性 强度是指抵抗切削力的作用而不致于刀刃崩碎与刀杆折断所应具备的性能。一般用抗弯强度来表示。冲击韧性是指刀具材料在间断切削或有冲击的工作条件下保证不崩刃的能力，一般地，硬度越高，冲击韧性越低，材料越脆。硬度和韧性是一对矛盾，也是刀具材料所应克服的一个关键。高耐热性 耐热性又称红硬性，是衡量刀具材料性能的主要指标。它综合反映了刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度、抗氧化、抗粘结和抗扩散的能力。良好的工艺性和经济性 为了便于制造，刀具材料应有良好的工艺性。由加工材料及刀肯应用的场合，加工材料为20Cr的合金渗碳钢的凸轮，用的是铣床加工，根据强度各韧性和热稳定性要求，硬度和耐磨性要求，化学稳定性要求，导热性和耐冲击性，结构钢性及刀口要求。选择加工的刀具有：粗加工时用10的高速钢立铣刀刀具高速钢是一种加人了较多的钨、铬、钒、相等合金元素的高合金工具钢，有良好的综合性能。其强度和韧性是现有刀具材料中最高的。高速钢的制造工艺简单，容易刃磨成锋利的切削刃；锻造、热处理变形小，目前在复杂的刀具，如麻花钻、丝锥、拉刀、齿轮刀具和成形刀具制造中，仍占有主要地位。半精加工时应用6硬质合金钢立铣刀刀具精加工时用R3球刀硬质合金钢耐热可达800-1000摄氏度。抗弯1-1.75Gpa，冲击韧性0.4MJ/m2。硬质合金钢抗弯强度和韧性不及高速钢，但耐热性好切削速度快，应用较为广泛。3.2加工工艺过程：材料为C45，毛坯尺寸是210X85X40mm。加工工艺过程分别如下：1.零件图的分析：由连杆图可以分析加工艺及其要求：连杆由圆和圆弧形组成而高度带有7度的拔模斜度。，几何元素之间关系描述清楚。根据零件的应用场合，得到合适的精度要求。2.确定装夹方案：采用平口钳的夹紧或螺旋压板式夹紧。3.刀具的选择：粗加工时用16的高速钢立铣刀刀具，精加工时应用8硬质合金钢立铣刀刀具，精加工用R3球刀。4.切削用量的选择：5.填写数控加工工序卡片：数控加工工序卡零件名称连杆零件图号1夹具名称平口钳设备名称及型号材料名称及牌号C45硬度220HB工序号1工序名称工步号工步内容切削用量刀具量具Vf(m/min)N(r/min)F（mm/min）mm编号名称名称1粗铣连杆外轮廓301500404T110平底刀 2精铣连杆外轮廓825002014T26平底刀3挖槽精加工1030001014T3R3球刀共 页第 页3.3连杆的加工前准备工作：1设置刀具库鼠标左键双击树管理器中的“刀具库”，鼠标左键单击弹出的对话框中的“清除刀库”按钮并单击“增加刀库”按钮，单击“确定”按钮，设置刀具参数。如图3-1所示。图3-12后置设置选择“加工”“后置处理”“后置处理”命令，弹出“机床后置”对话框，如图3-2所示。增加机床设置，选择当前机床类型。后置处理设置，选择“后置设置”选项卡，根据当前的机床，设置各参数，如图3-3所示。图3-2图3-33.设定加工毛坯毛坯参数设定如图3-4所示，图3-5为定以后的毛坯。图3-4图3-534加工过程1粗加工刀具轨迹生成等高线粗加工连杆的加工的第一步应选用等高线粗加工。其原因有以下几方面：等高线粗加工能把毛坯的多余的部分余量快速去掉；等高线粗加工能加工出所需要的加工轮廓；等高线粗加工时还留有一定余量，能为下一步的轮廓线精加工作准备；等高线粗加工时还留有一定余量，能为下一步的区域式粗加工作准备；等高线粗加工用于具有深度方向加工的这样场合非常适合。 把鼠标箭头放进树管理器区域内，单击鼠标右键，选择“加工”“粗加工”“等高线粗加工”。双击加工参数，这时弹出对话框，设置参数如图3-7图3-12所示。图3-6 加工参数1图3-7 加工参数2图3-8 切入切出图3-9 下刀方式图3-10 切削用量图3-11 加工边界图3-12 刀具参数鼠标左键单击对话框中的“确定”按钮，分别拾取加工对象和拾取加工边界，生成的刀路轨迹如图3-13所示。图3-132精加工刀具轨迹生成（1）等高线精加工连杆的加工的第二步应选用等高线精加工。其原因有以下几方面：等高线精加工能作为最后是精加工，也可以为最后的浅平面加工作准备；等高线精加工能加工出所需要的加工轮廓；等高线精加工用于具有深度方向加工的这样场合非常适合。 把鼠标箭头放进树管理器区域内，单击鼠标右键，选择“加工”“精加工”“等高线精加工”。双击参数设置，这时弹出对话框，设置参数如图3-14图2-20所示。图3-14 加工参数1图3-15 加工参数2图3-16 切入切出图3-17 下刀方式图3-18 切削用量图3-19 加工边界图3-20 刀具参数图3-21鼠标左键单击对话框中的“确定”按钮，分别拾取加工对象和拾取加工边界，生成的刀路轨迹如图3-21所示。图3-21（2）浅平面精加工连杆加工的第三步应选用浅平面精加工。其原因有以下几方面：加工的第一步选用等高线粗加工和第二步选用等高线精加工，而选用浅平面精加工是为了承接等高线粗加工和轮廓线精加工；浅平面精加工能够达到所要求平面的光滑度；浅平面精加工能把毛坯的多余的部分余量去掉；浅平面精加工非常适合带有球面及圆角的精加工。 选中树管理器中的“浅平面精加工”并单击鼠标右键，在弹出的对话框中选择“隐藏”，把鼠标箭头放进树管理器区域内，单击鼠标右键，选择“加工”“精加工”“ 浅平面精加工”。双击参数设置，这时弹出对话框，设置参数如图3-22图3-27所示。图3-22 加工参数1图3-23切入切出图3-24 下刀方式图3-25 切削用量图3-26加工边界图3-27刀具参数鼠标左键单击对话框中的“确定”按钮，分别拾取加工对象和拾取加工边界，生成的刀路轨迹如图3-28所示。图3-28第四章 后置处理4.1轨迹仿真1.单击“线面可见”按钮，显示所有已经生成的加工轨迹，然后拾取所有加工轨迹，单击鼠标右键确认。2.选择“加工”“实体仿真”命令。系统弹出“实体仿真”界面。3.单击按钮，系统将立即进行加工仿真，并弹出“加工仿真”对话框。仿真加工过程中，系统显示走刀过程。如图4-1到4-3所示。图4-1图4-2图4-34.2 G代码的生成 选择“加工”“后置处理”“生成G代码”命令，弹出“选择后置文件”对话框，填写加工代码文件名“连杆加工”，单击“保存”按钮。状态栏提示“拾取刀具轨迹”，选择以上1加工轨迹，单击鼠标右键，弹出记事本文件，内容为生成的G代码程序，如图4-1所示。注意每一把刀都要独自生成一个文件的G代码。同理，第二和第三个加工方式都要生成一个文件的G代码。如图4-4所示。图4-44.3 生成工艺清单1.选择“加工”“工艺清单”命令，弹出“工艺清单”对话框，如图4-5所示。图4-52.在对话框中填写零件名称“连杆加工”，单击“拾取轨迹”按钮，返回