连杆模具的设计与数控加工毕业论文.doc

毕业设计（论文）说明书课题名称： 连杆模具的设计与数控加工 1 课题训练内容1.1、资料收集、文献查询、整理和归纳能力； 1.2、毕业设计课题理解、分析能力； 1.3、设计方案分析、比较和拟定能力； 1.4、制件尺寸联系拟定能力； 1.5、制件设计和数控加工能力；1.6、表述及写作能力；1.7、独立思考、分析及解决问题能力。2设计（论文）任务和要求（包括说明书、论文、译文、计算程序、图纸、作品等数量和质量的具体要求）1.任务：完成制件结构尺寸拟定；制件设计、数控自动编程与数控加工；缮写出设计计算说明书。2.要求：方案设计正确，制件设计合理、正确。图纸绘制符合国家标准规范（CAD方式）。设计计算说明书规范，文字通畅，达到10000字以上。3 毕业设计（论文）主要参数及主要参考资料1.主要参数见制作图 2.主要参考资料1 周友梅 王小玲主编.机械制图北京理工大学出版社。2 刘颖 等编著.CAXA制造工程师2008实例教程清华大学出版社3 王为 汪建晓主编.吴昌林主审.机械设计(第二版) 华中科技大学出版社4 何雪明 吴晓光 刘有余主编 唐小琦主审.数控技术（第二版）华中科技大学出版社5 吴晓光 何国旗 谢剑刚 范超毅主编.唐小琦主审.数控加工工艺与编程华中科技大学出版社6 申爱民 编著.UG6.0机械设计（实战篇）中国铁道出版社7 骆 莉 卢记军主编 周世权主审.机械制造工艺基础华中科技大学出版社8 齐卫东主编塑料模具设计与制造 高等教育出版社9 王伯平主编互换性与测量技术基础机械工业出版社10 苏伟民主编新编应用文写作机械工业出版社11 熊良山 严晓光 张福润主编机械制造技术基础华中科技大学出版社4 毕业设计（论文）进度表武汉科技学院毕业设计（论文）进度表序号起止日期计划完成内容实际完成情况检查人签名检查日期11.2-11.17资料收集、查询、整理和归纳，完成开题报告。211.11-11.18制件设计。311.19-12.13数控自动编程与校验。412.14数控加工。512.15-12.22完成设计计算说明书。612.23-12.25文件整理，答辩准备。武汉纺织大学毕业设计（论文）开题报告课题名称连杆机构模型设计与数控加工院系名称高 职 院专 业数控技术班 级数 控103班学生姓名朱文军（一） 课题研究的意义 通过此次的设计，让我掌握零件设计，制造所需的工艺知识，提高合理设计零件的能力。也让我能够在设计，制造零件时，能够根据实际情况，充分考虑各种制造方法的特点从而选择最佳的工艺方案。本次的毕业设计对我们具有很大的意义：掌培养理论联系时间的设计思想，训练综合运用机械设计，数控加工编程和有关课程的理论，结合生产实践分析和解决工程实践问题的能力，巩固、加深和宽展有关机械设计和数控加工方面的知识。进行设计基本技能的训练。例如：计算、绘图、熟悉和运用设计资料以及使用经验数据、进行经验估算和处理数据的能力；设计过程中，培养独立思考、深入钻研，主动的、创造的进行设计。（二）所属领域的发展状况随着科学技术的发展，机械产品的形状和结构不断改进，对零件的加工质量要求也越来越高，单件、小批生产的机械产品比重越来越大，已占到机械加工总量的80%以上，特别是在航天、航空、造船以及国防工业的一些部门，加工批量大、精度要求高、形状复杂的零件很多，不适于采用如汽车、拖拉机等行业所用的大批大量生产的自动机床、组合机床和自动线来加工，而一般机床又难于达到加工要求。在此情况下，产生并发展了数控机床，它有效地适应了产品不断变化、多品种、小批量地自动化生产地需要。1952年，美国的帕森斯公司和麻省理工学院率先研制成功世界第一台坐标数控铣床。数控机床是切削加工的主要技术装备。它能完成的切削加工最多。因此，在机械制造工业中，数控机床是一种应用得较广泛的金属切削机床。（三）研究内容1、本课题主要按照老师的安排，完成某个制件模型的设计和数控加工过程，主要研究设计的内容有： 1）完成制件的设计 2） 完成模型的数控加工编程，选择合理的加工步骤，并生成相对应的G代码。3）完成设计制件的数控加工。4）完成设计计算说明书以及进行设计答辩。（四）研究方法及步骤综合运用机械设计及其有关课程的专业理论知识，明确设计的任务和要求，并拟定设计计划，注意掌握进度，在老师的指导下按时完成。设计分阶段进行，每一阶段的设计都要认真检查，没有原则错误时才能继续进行下一阶段的设计，保证设计质量，完成设计任务。设计步骤如下： 1）明确本课题的设计要求；2）收集、分析、消化原始资料，收集整理有关制件设计、成型工艺、成型设备及特殊加工资料等，以备设计零件时使用； 3） 设计自己想做的制件模型4） 选择合适的数控加工方案。5） 按照选定的方案进行模型的数控加工；6） 整理资料并行归档。（五） 课题研究步骤机械的设计主要都分四个阶段：设计、研制、生产和使用。设计阶段的顺序主要有一下：1） 明确制件的设计要求，制定设计任务书；2） 提供方案并进行评价；3） 按照选定的方案进行各制件的总体布置，根据制件的体积或重量大致确定总体加工方案，绘制总体设计图；4） 生产设计：根据总体设计的结果，考虑结构工艺性等要求，绘出零件工作图和尺寸联系图；5） 审核图纸；整理设计文件，包括：编写计算书、使用说明书等。 （六）主要参考资料：1 周友梅 王小玲主编.机械制图北京理工大学出版社。2 刘颖 等编著.CAXA制造工程师2008实例教程清华大学出版社3 王为 汪建晓主编.吴昌林主审.机械设计(第二版) 华中科技大学出版社4 何雪明 吴晓光 刘有余主编 唐小琦主审.数控技术（第二版）华中科技大学出版社5 吴晓光 何国旗 谢剑刚 范超毅主编.唐小琦主审.数控加工工艺与编程华中科技大学出版社6 申爱民 编著.UG6.0机械设计（实战篇）中国铁道出版社7 骆 莉 卢记军主编 周世权主审.机械制造工艺基础华中科技大学出版社8 齐卫东主编塑料模具设计与制造 高等教育出版社9 王伯平主编互换性与测量技术基础机械工业出版社10 苏伟民主编新编应用文写作机械工业出版社11 熊良山 严晓光 张福润主编机械制造技术基础华中科技大学出版社指导教师签名： 年 月 日摘 要本文主要研究连杆机构模型的设计与数控加工的数控铣削工艺以及在此基础上的数控铣床的程序编制。了解数控铣床在曲面切削加工中的运用，从而完成连杆模型数控铣削工艺性分析以及编写数控加工工艺文件。数控编程技术是成为CAD/CAM系统的重要组成部分，各工业发达国家业投入了大量的人力物力开发实用的数控编程系统。本文以数控编程中的加工工艺分析及设计为出发点，着力分析零件图，从数控加工的实际角度出发，以数控加工的实际生产为基础，以掌握数控加工工艺为目标，在了解数控加工铣削基础、数控铣床刀具的选用、数控加工工件的定位与装夹、拟定加工方案、确定加工路线和加工内容以及对一些特殊的工艺问题处理的基础上，控制数控编程过程中的误差，从而大大缩短了加工时间，提高了效率，降低了成本。此次设计采用CAXA制造工程师软件，CAXA制造工程师从设计、编程到生成G代码完全由软件来实现，设计和加工效率大大提高。关键词：CAXA制造工程师； 数控技术； 程序设计； 机床； CAD/CAM AbstractThis paper mainly studies the Maple Automobile mark (maple) NC milling process on the basis of CNC milling programming. Knowledge of CNC milling machine in curved surface machining application, thus completing the maple leaf model NC milling process analysis and programming CNC machining process documents. NC programming technology is an important part of CNC technology. NC machine tool from the birth date, NC programming technology has received the widespread attention, become the important part of CAD/CAM system, each industry developed country industry invested a lot of manpower and resources to develop practical NC programming system. Taking the NC programming in machining process analysis and design as the starting point, focus on the analysis of NC machining parts, from the practical perspective, in order to NC machining based on actual production, mastering the numerical control processing technology as the goal, in the understanding of CNC milling, CNC milling machine tool selection, NC machining the workpiece positioning and clamp, work out the scheme of process, determine the processing route and process content and some special technical problems processing based on numerical control programming, control in the process of error, which greatly shorten the processing time, improve efficiency, reduce cost. This design uses CAXA manufacturing engineer software, CAXA manufacturing engineer from design, programming to generate G code is completely realized by software, the design and the processing efficiency is greatly improved.Key word：CAXA Manufacturing Engineer CNC Die design CADCAM前 言工业的发展是衡量一个国家综合国力强弱的重要依据，随着各行各业的发展，数控技术也变得越来越先进，以前靠的是人力，现在靠的是技术；以前是普通加工，现在是普通加工与数控加工相结合。无论是普通加工还是数控加工，手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺过程分析，拟定加工方案，确定加工路线和加工内容，选择合适的刀具和切削用量，设计合适的夹具及装夹方法，以及对一些特殊的工艺问题（如对刀点、刀具轨迹路线设计等)做一些处理。因此，在编程中合理确定数控加工工艺对实现优质、高效和经济的数控加工具有极为重要的作用。数控铣床上加工一个零件的程序，目前通常指整个工艺过程中的某一道或几道工序的加工程序。不管是手工编程还是大多数的自动编程，首先遇到的都是工艺处理的问题，而且数控铣床的程序编制比普通铣床的工艺规程复杂得多。在普通机铣床上加工零件时是用工艺规程来规定每道工序得操作程序，其工艺规程对加工零件的过程可不必规定得很详细，可由操作人员自行决定，比如工序内工步得安排、走刀路线、刀具形状和切削用量等。在数控铣床上加工零件的整个过程，则必须由编程人员在程序中预先予以安排。这就要求编程人员对加工零件的全过程有仔细考虑，在编制数控加工程序时，要对数控铣床、工艺参数、切削规范、标准工夹具等都很熟悉，或有数控铣床使用说明书、切削用量表、标准工艺手册等相应的资料，做到编制的程序正确、合理，实现传统的机加工无法实现的合理、完整的工艺规划。关于这个课程设计，首选认真分析模型结构，只有把结构分析清楚了，才能根据结构来设计尺寸、绘图及编程等。 通过对连杆机构模型的设计与数控加工结构分析，要想对其进行设计并加工的话，我们必须要认真了解零件设计和AutoCAD及CAXA制造工程师对于零件的数控加工系统，只有如此才能很好地完成这个设计。目 录1. 数控CAM加工与CAXA软件简介11.1 CAM加工的特点与发展历程11.2 CAXA制造工程师11.3国内外其他CAM软件简介52. 连杆实体造型82.1 绘制草图82.2 实体造型93. 连杆的加工133.1加工的工艺参考133.1.1连杆材料的选择133.1.2材料的加工工艺要求143.1.3精加工刀具轨迹生成153.2加工工艺过程163.2.1零件图的分析163.2.2确定装夹方案163.2.3刀具的选择173.3连杆的加工前准备工作183.3.1设置刀具库183.3.2后置设置183.3.3设定加工毛坯1934加工过程203.4.1粗加工刀具轨迹生成203.4.2精加工刀具轨迹生成234. 后置处理274.1轨迹仿真274.2 G代码的生成284.3 生成工艺清单284.4铣床的加工305.机床的加工306. 设计总结31附录图片33参考文献35致 谢361 数控CAM加工与CAXA软件简介1.1 CAM加工的特点与发展历程CAD/CAM 技术以计算机及周边设备和系统软件为基础，它包括二维绘图设计、三维几何造型设计。是一种设计人员借助于计算审进行设计的方法。其特点是将人的创造能力和计算审的高速运算能力、巨大存储能力和逻辑判断能力有审地结合起来。CAD /CAM技术随着Internet/Intranet网络和并行高性能计算及事务处理的普及，使奢地、协同、虚拟设计及实时仿真技术在CAD/CAE/CAM中得到了广泛应用。50 - 60年代初CAD技术处於准备和酝酿时期，被动式的图形处理是这阶段CAD技术的特征。60年代CAD技术得到蓬勃发展并进入应用时期，这阶段提出了计算机图形学、交互技术、分层存储符号的数据结构等新思想，从而为CAD技术的进一步发展和应用打下了理论基础。70年代CAD技术进入广泛使用时期，1970年美国Applicon公司首先推出了面向企业的CAD商品化系统。80年代CAD技术进入迅猛发展时期，这阶段的技术特征是CAD技术从大中企业向小企业扩展；从发达国家向发展中国家扩展；从用於产品设计发展到用於工程设计和工艺设计。90年代以后CAD技术进入开放式、标准化、集成化和智能化的发展时期，这阶段的CAD技术都具有良好的开放性，图形接口、功能日趋标准化CAD体系结构大体可分为基础层、支撑层和应用层三个层次。CAM中的核心技术是数控技术，编制零件加工程序是数控技术应用的重要环节，靠手工编程无法满足复杂零件数控加工的需求，50年代初期，美国开始了数控自动编程技术-APT语言的研究，形成了早期的CAM系统；典型的CAM系统有UG、Pro/E、Cimatron 、MasterCAM等。其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相关关系。CAM系统仅以CAD模型的局部几何特征为目标对象的基本处理形式，已经成为智能化、自动化水平进一步发展的制约因素。只有采用面向模型、面向工艺特征的CAM系统，才能够突破CAM自动化、智能化的现有水平。 1.2 CAXA制造工程师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。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。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)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。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。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。2 连杆实体造型2.1 绘制草图(1)鼠标左键双击桌面上CAXA制造工程师图标。(2)单击“标准工具栏”上的图标。(3)按F5键，确定在XOY平面内绘图,用绘制圆命令绘制R12及R20的圆,其中两圆的中心距是68mm.如图2-1。图2-1(4)用两点半径的圆弧命令作120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)用拉伸工具命令拉伸实体,出现对话框如图所示,设好其参数如下图2-3图所示，拉伸完成后得实体图2-4。图2-3图2-4(2)在XY在平面上作拉伸的草图如图2-5所示，其中要用到实体相关线。图 2-5(3)拉伸的参数设置如图2-6，拉伸完成后得图2-7图所示。图2-6图2-7(4)用旋转去除材料命令去掉的凸台的的材料，首先要作xoz平面上R14的14圆草图并圆心距大凸台平面为8，如图2-8所示，完成后如图2-10： 图2-9图2-10(5)再用相同的方法旋转去除小凸台的多余的材料，作xoz平面上R8的14的圆，并圆心距小凸台平面距离为5,如图2-11。 图2-11(6)旋转去多余的材较得图2-13，设置参数如图2-12所示 图2-12(7)用拉伸命令拉伸去除连杆的中间的槽，首先在要用实体相关线作出两条圆弧为120的线,然后用偏移5得所要的圆弧，再画圆R6与其相交。再画小凸台向右偏5的直线。倒圆用R2。用修剪命令修去多余的线条如图2-13所示。图2-13(8)然后设置拉伸去除材料的命令的参数如图2-14。完成拉伸后得图2-15。图2-14图2-15(9)倒圆角R2 、R3如图2-16所示。图2-16图2-17(10)完成过渡后，倒其余的R2圆角。全部完成后得出连杆的实体设计。如图2-18所示。图2-18(11)到这里连杆的草绘及实体造型已经全部完成。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。连杆是汽车发动机中的重要零件，它连接着活塞和曲轴，其作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并把作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率。连杆在工作中，除承受燃烧室燃气产生的压力外，还要承受纵向和横向的惯性力。因此，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。凸轮材料20Cr的性能特点如下：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。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：0.10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25mm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。确定装夹方案：采用平口钳的夹紧或螺旋压板式夹紧。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内槽。加工过和中的进给量、切削进给量速度、背吃刀量如下：加工方式进给量（mm/min）主 轴 速 度(mm/min) 背 吃 刀 量(mm)粗铣外轮廓408004精铣外轮廓20100014切削方向：采用顺时针走刀冷却情况：用乳化液冷却循环利用3.1.3材料的加工刀具要求：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：材料为尼龙棒，毛坯尺寸是110x45mm。加工工艺过程分别如下：3.2.1零件图的分析：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，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。3.2.2确定装夹方案：采用卡盘夹紧。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尼龙棒硬度工序号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301100404T110平底刀3轮廓精加工1020001014T3R3球刀共 页第 页3.3连杆的加工前准备工作：3.3.1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。如下图3-1：图3-13.3.2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3-33.3.3设定加工毛坯选择“加工”“定义毛坯”命令，弹出“定义毛坯”对话框。选择“两点方式”“铸件”，其他参数如图2-2所示，单击“确定”按钮，完成毛坯的定义，鼠标左键单击曲线工具条中的矩形按钮，在弹出的对话框中输入长度为100mm宽度为40mm，高是17mm.再按F5键，点击坐标原点，单击鼠标右键，按F8键，如图3-4，3-5所示。图3-4图3-534加工过程3.4.1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”，如图3-6所示。单击鼠标左键，这时弹出对话框，设置参数如图3-7图3-14所示。图3-6图3-7加工参数1图3-8 加工参数2图3-9 切入切出图3-10下刀方式图3-11切削用量图3-12加工边界图3-13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3-14所示。图3-143.4.2精加工刀具轨迹生成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：凸轮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”，如图3-33所示。单击鼠标左键，这时弹