机械CADCAM斜齿轮课程设计齿轮零件的CADCAM设计

1、cad/cam课程设计说明书 目录1 课程设计任务书.22 第一章建模分析.43 第二章数控加工.144 第三章数控加工仿真.175 第四章cl数据的输出和nc代码的生成. 306 第五章设计总结. .327 第六章参考书目.32 机械cad/cam任务书一、设计题目： 齿轮 零件的cad/cam设计二、设计目的 cad/cam课程设计是开设机械cad/cam课程之后进行的一个实践性教学环节。在系统学习cad/cam技术的基本原理、基本方法的基础上，着重培养学生借助计算机进行机械产品的设计、制造和系统集成的综合应用能力。其目的：1. 掌握产品的计算机辅助设计过程和方法，培养利用计算机进行结构设

2、计的能力。2. 掌握零件的计算机辅助制造过程和方法，培养数控编程及加工仿真的能力。3. 通过应用pro/engineer，训练和提高cad/cam的基础技能。三、设计任务本课程设计以某一具体的机械零件为设计对象（零件图见附图）。主要设计任务：1、熟悉并掌握大型机械cad/cam软件pro/engineer的草绘模块、零件模块、制造模块及仿真模块的功能及建模原理。2、进行零件的参数化功能定义、三维实体零件的特征造型，最终完成零件的造型设计。3、进行机床选择、刀具选择及加工参数设置，生成零件数控加工的相关文件。如刀位数据文件、刀具清单和数控加工代码等。并对零件进行加工仿真以检查设计结果是否正确合理

3、。4、编写课程设计说明书。四、设计要求1、要求设计过程在计算机上完成。2、设计说明书用计算机打印（b5纸，1万字左右）。正文：宋体五号，单倍行距；页眉：宋体小五号，内容包括班级，姓名，“cad/cam课程设计说明书”字样；页脚：右下脚页码。3、设计结果应包括：课程设计说明书（应包含设计任务书、设计思路、设计步骤、设计过程的说明和阶段结果。附零件三维图、加工代码、零件原图纸等内容）4、严禁抄袭和请人代做，一经发现，成绩计为零分并上报教务处。五、设计内容及时间分配1 准备工作：布置设计任务，认真阅读设计任务书，收集资料（1天）2 熟悉pro/engineer wildfire 3.0，并进行零件的

4、三维造型。 3 进行零件的数控加工。 （4天）4 进行零件的数控加工。 （3天）5 编写课程设计说明书。 （1天）6 设计结果提交及答辩。 （1天）六、参考资料有关pro/engineer软件的参考书及数控加工工艺的参考书。如pro/engneer wildfire 3.0的基础训练教程、pro/engineer wildfire 3.0的零件设计教程、pro/engineer wildfire 3.0的数控加工教程等等。七、成绩评定采用优、良、中、及格、不及格五级评分制。主要考察：课程设计的科学性和条理性：设计过程的态度和出勤率；软件的熟悉程度；设计结果的正确合理性；答辩情况。 学生签名:

5、日期: 评阅意见： _ 教师签名： 日期： 第一章 建模分析 在菜单栏选取【文件】下拉菜单，选取【新建】选项，系统将弹出如图1-1所示的【新增】对话框，选中其中的【零件】单选按钮，在【名字】编辑框中输入“zwp”。单击对话框下部的按钮，进入三维实体建模图1-1 【新增】对话框 图1-2 【文件选项】对话框1.1设定齿轮各项参数 进入菜单栏中工具参数，然后添加并设定下列参数(可随意命名,只要自己知道各项参数名所代表含义)如图1-3m=2 (代表模数) =42 (代表齿数)alpha=20 (代表压力角)beta=30.67 （右） (代表齿轮螺旋角) =15.5（代表齿轮宽度）ax（代表齿顶系数

6、） hfx=0.25（代表齿根系数） 图1-3 齿轮参数表1.2 绘制四个圆 草绘曲线,分别绘制四个圆，分别代表齿顶圆，分度圆，齿根圆，基圆，并添加关系式控制（front面上）齿顶圆直径 da =100.03 基圆89.93969齿根圆91.04 分度圆97.66085 图1-4 绘制的四个圆1.3绘制渐开线 点选绘制曲线的图标，然后选从方程，再选笛卡尔坐标系，然后再选第三步建立的坐标系然后定义方程：db=89.93969ang=90*tr=db/2s=pi*r*t/2xc=r*cos(ang)yc=r*sin(ang)x=xc+s*sin(ang)y=yc-s*cos(ang)z=0图1-5

7、 渐开线方程图1-6方程对话框（1）依次在主菜单上单击 “插入” “模型基准” “曲线”，或者在工具栏上单击按钮，系统弹出“曲线选项”菜单管理器，如图1-7（2）在“曲线选项”菜单管理器上依次单击 “从方程” “完成”，弹出“得到坐标系”菜单管理器，如图1-8图1-7曲线选项”菜单 图1-8坐标系设置（3） 在绘图区单击选取系统坐标系为曲线的坐标系，弹出“设置坐标类型”菜单管理器，（4）在“设置坐标类型”菜单管理器中单击 “笛卡尔”，系统弹出一个记事本窗口；（5）在弹出的记事本窗口中输入曲线的方程，如下：db=89.93969ang=90*tr=db/2s=pi*r*t/2xc=r*cos(a

8、ng)yc=r*sin(ang)x=xc+s*sin(ang)y=yc-s*cos(ang)z=0（6）保存数据，退出记事本，完成后的曲线如图所示； 图1-9 渐开线图1.4镜像渐开线4.1创建基准轴基准点基准面如图单击基准平面工具，按住ctrl连续选择dtm1和轴线a-1，然后输入旋转角度（360/（4*42）=2.143，单击确定完成dtm2的创建 图1-10基准点基准面基准轴 图1-11 镜像图以dtm2为对称平面镜像渐开线 如图1-111.5 创建齿根圆。图1-12 齿根圆 图1-13 第一个齿轮廓1.6 创建第一个齿 复制旋转（2*arcsin（b*tg（beta）/d）10.801

9、8截面，在创建分度圆面画投影线。扫描混合生成第一个齿如图1-15 图1-14 旋转的截面 图1-15扫描混合第一个齿 1.7阵列生成其他齿点击阵列按钮，然后选择混合生成的第一个齿如图1-15，选择中心轴为阵列中心，数量为42个，角度间隔为360/42=8.87具体参数如图1-16，然后生成的齿轮如图1-18图1-16 阵列设置选项 图1-17 阵列效果 图1-18阵列生成的其他齿 1.8拉伸一侧的42h2的圆柱点击拉伸按钮，在齿轮截面上草灰拉伸截面如图1-19，拉伸参数如图1-20拉伸后效果如图1-21.图1-19 草汇截面参数 图1-20 拉伸效果图1-21 拉伸参数1.9拉伸另一侧的42h

10、9.5的圆柱点击按钮，选择齿轮另一个端面为草绘平面草绘截面截面如图1-22，拉伸参数如图1-24，拉伸效果如图1-23图1-22 草绘截面 图1-23拉伸结果图图1-24 拉伸参数设置1.10 拉伸30h27的圆柱点击按钮，选择42圆柱端面为草绘平面草绘截面截面如图1-25，拉伸参数如图1-26，拉伸效果如图1-27 图1-25 草绘截面 图1-26 拉伸结果图 图1-27 拉伸选项设置1.11 倒r6圆角 点击倒圆角工具，选择要倒的边如图1-28，设置倒角半径为6如图1-29，倒角效果如图1-30. 图1-28 倒角边的选取 图1-29 倒角参数设置 图1-30 倒角结果1.12倒r4的圆角

11、 点击倒圆角工具，选择要倒的边如图1-31，设置倒角半径为4如图1-32，倒角效果如图1-33. 图1-31 倒角边选取 图1-32 倒角参数设置图1-33倒角效果1.13倒角0.5x45 点击倒角工具，设置好倒角参数如图1-34，选择要倒角的边如图1-35，最后点确定，倒出结果如图1-36.图1-34 倒角参数 图1-35 选择倒角边 图1-36 倒角效果（箭头所指）1.14挖凹槽 点击旋转按钮，弹出对话框如图1-37，选择right面作为草绘面，草汇截面如图1-38，参数设置如图1-37，点击，生成效果如图1-39和图1-40. 图1-37 旋转对话框和参数设置 图1-38 草绘截面图图1

12、-39旋转效果正面 图1-40旋转结果反面第二章数控加工2.1 机床选择 由于为齿轮，而且齿轮厚度最大处为27mm，太薄，不利于车床装夹，而且加工精度比较高，并且都是表面铣削和孔的制造，加工表面比较多，所以我们选择数控铣床，可以减少装夹次数。孔用钻孔加工解决。2.2零件的工艺分析（1）平面加工：两个端面的粗糙度要求为ra=1.6，故为精加工，故为粗铣-半精铣-精铣（2）孔的加工：一个的孔，粗糙度要求为ra=0.8。（3）凹槽加工：粗糙度要求ra=25（4）曲面加工：r4和r6的曲面，粗糙度ra=252.3刀具的选择及材料 表2-1 刀具及其材料表序号编号刀具规格名称数量加工表面备注1t0001

13、10硬质合金立铣刀1铣出基本轮廓2t000216硬质合金立铣刀1粗铣端面3t000320硬质合金立铣刀1半精铣端面4t000425硬质合金立铣刀1精铣端面5t000525r3高速钢铣刀1铣凹槽6t00064球铣刀1铣r4的曲面7t000715基本钻头1钻孔8t000828基本钻头1钻孔9t000930铰刀1饺孔10t001010高速钢端铣刀1铣另一侧的轮廓11t00116r2硬质合金立铣刀1铣另一侧凹槽12t00126r2外圆角铣刀1铣r4曲面13t001325端铣刀1铣端面2.4制订工艺路线 根据上述原始资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:毛坯上下端面留

14、余量2mm。铣削端面时候分三步，粗铣留余量1mm，半精铣留余量0.5，精铣完成加工。而且数控机床上铣平面时候应采用硬质合金刀片铣刀。粗铣时候刀直径小一些减少切削扭矩，精铣刀直径大一些，最好包容待加工表面的整个宽度（1） 凹槽加工因为没什么要求，故一次加工完成。高速钢立铣刀多用于加工凹槽和凸台。所以用高速钢立铣刀加工凹槽（2） 孔加工：加工it7级的孔，一般孔径小于12时候采用钻，粗饺，精铰。当孔径为12-60mm时候为钻，扩，粗饺，精铰。（3） 当工件表面粗糙度要求为ra12.5-25时候，如果加工余量小于5mm粗铣一次加工就可以完成要求；但在加工余量特别大而且机床刚性不足时候可分多次进给加工

15、。2.5工序卡表2-2 工序参数表工步号工 步 内 容刀具号刀具规格mm主轴转速r/min进给速度mm/min背吃刀量mm备注1铣外轮廓t000110250018001自动2粗铣端面t0002161000600.5自动3半精铣端面t00032075010000.5自动4精铣端面t0004257009000.35铣凹槽 t000525r310004000.5自动6铣曲面t0006410001000自动7钻孔t0007151200350自动8钻孔t0008281200350自动9饺孔t0009301200350自动10铣轮廓t001010150010000.5自动11铣凹槽t00116r21000

16、4000.5自动12铣曲面t00126r215009000.5自动13铣端面t0013259007000.5第三章 数控加工仿真3.1：新建制造文件 在制造模型中以默认方式装配参照原件。 图3-1 新建对话框 图3-2 装配选项图3-3 缺省装配 图3-4 装配效果图3.2新建工件毛坯上下表面留下余量查参考文献1p43 ，上下端面2.0的余量制造模型-新建工件-加材料-草汇截面-拉伸生成毛坯如图3-5和图3-6 图3-5创建工件 图3-6草汇截面 图3-7拉伸参数 图3-8拉伸效果 3.3：设置车床参数 点击制造设置如图3-9，然后弹出设置对话框如图3-10，选择铣床如图3-11。设置加工零点

17、如图3-13。再设置退刀平面为z轴上面30mm如图3-12. 图3-9制造设置 图3-10 制造设置对话框 图3-11 选择铣床 图3-12 退刀平面图3-13 加工零点选择3.4粗加工基本外轮廓（1）新建nc序列-体积块如图3-14。再设置体积块的参数如图3-15。图3-14 体积块序列 图3-15 体积块序列选项（2）为直径10的端铣刀如图3-16，设置加工参数如图3-17图3-16 刀具设置 图3-17 序列参数（3）新建体积块：点击新建体积块，选择旋转生成体积块图318 截面参数 图3-19 旋转生成的体积块（4）屏幕演示结果如图3-20和nc检测结果如图3-21图3-20 屏幕演示结

18、果图3-21 nc检测结果3.5加工一侧端面 由端面粗糙度1.6的要求知道要对该面进行粗铣（留余量1）-半精铣（余量0.5）-精铣（余量0） a粗铣 （1）新建表面铣削序列图3-22 平面铣削参数设置（2）新建一直径为16的刀具如图3-23，加工参数如图3-24 图3-23 刀具设置 图3-24 加工参数（3）选择端面如图3.25 图3.25 选择加工平面（4）完成序列设置，轨迹演示.屏幕演示如图3-27，nc检测如图3-26图3-26nc检测结果图3-27 屏幕演示结果b半精铣设置刀具如图3-28，切削参数如图3-29，屏幕演示结果如图3-30，nc检测结果如图3-31。图3-28 刀具设置

19、 图3-29 工序参数图3-30 屏幕演示结果图3-31 nc加工结果c精铣设置刀具如图3-32，切削参数如图3-33，屏幕演示结果如图3-34，nc检测结果如图3-35。 图3-32 刀具设置 图3-33序列参数图3-34屏幕演示结果图3-35 nc检测结果3.6加工一侧凹槽（1）新建序列凹槽加工如图3-36，完成序列选项如图3-37 图3-36 腔槽序列设置 图3-37 序列选项（2）设置刀具如图3-38和参数如图3-39图3-38 刀具设置 图3-39 序列参数（3）演示结果屏幕演示结果如图3-40，nc检测结果如图3-41图3-40屏幕演示结果图3-41 nc检测结果3.7加工r6的曲

20、面（1） 新建序列曲面铣削如图3-42，选择刀具，参数，定义切割如图3-43，设置好刀具图3-44和序列参数如图3-45，最后得到nc结果如图3-46.屏幕演示结果如图3-47 图3-42 新建序列 图3-43 序列选项 图3-44 刀具设置 图3-45 序列参数 图3-46 nc模拟结果 图3-47 屏幕演示结果3.8孔的加工 易知这个孔需三步加工，钻，扩，铰（1）钻孔15 新建序列如图3-48，序列参数如图3-49，刀具设置如图3-50，nc检测结果如图3-51 图3-48 新建序列 图3-49 序列参数 图3-49 刀具设置 图3-50nc检测结果（2）扩孔28，刀具设置如图3-51，序

21、列参数如图3-52，孔选取对话框如图3-53，nc检测结果如图3-54 图3-51 刀具设置 图3-52 序列参数 图3-53 孔选取对话框 图3-54 nc检测结果（3）饺孔 新建较孔序列如图3-55，刀具设置如图3-56，工序参数如图3-57，nc结果如图3-58 图3-55 新建较孔序列 图3-56 刀具设置 图3-57 工序参数 图3-58 nc检测结果3.9加工另一侧的轮廓（1）新建一体积块加工序列以体积块方式除掉材料 图3-59 刀具设置 图3-60 序列参数图3-61 屏幕演示结果图3-62 nc检测结果3.10凹槽加工参数设置同步骤3.6图2-63 nc检测结果3.11 r4的

22、曲面加工和另一个端面的加工。参数设置同步骤3.7和步骤3.5，最后结果如图3-64图3-64 nc加工结果第4章 cl数据的输出和nc代码的生成单击菜单管理器中的【制造】|【输出】|【nc序列】选项，在“nc序列列表”菜单下选择容器铣削序列,在【轨迹】菜单下选择【文件】选项，在【输出类型】菜单下选择下选中“mcd文件”和“计算cl”选项，单击“完成”选项，弹出“保存副本”对话框。输入cl文件的名称为seq0004，单击“确定”按钮，弹出“后置期处理选项”，完成后，单击“完成”，弹出“后处理列表”菜单，经过刀具计算生成刀位文件，将其转换为nc代码文件，此过程成为后处理。单击“关闭”窗口，在单击【

23、done output】|【完成/返回】选项。图4-1输出文件设置 图4-2 序列选择 图4-3 完成输出打开工作目录，选择seq0004.tap文件，用记事本打开，便可看到生成的nc代码文件，部分代码如下所示g代码33%g71o0004(e:ncjiagongseq0004.ncl.1)(07/08/10-12:14:22)n0010t4m06s700m03g00x-25.859y-20.5g43z30.h04z2.g01z-.3f900.x25.859x32.284y-6.833x-32.284y6.833x32.284x25.859y20.5x-25.859z30.g00y-20.5z1

24、.7g01z-.6x25.859x32.284y-6.833x-32.284y6.833x32.284x25.859y20.5x-25.859z30.g00y-20.5z1.4g01z-.9x25.859x32.284y-6.833x-32.284y6.833x32.284x25.859y20.5x-25.859z30.g00y-20.5z1.1g01z-1.2x25.859x32.284y-6.833x-32.284y6.833x32.284x25.859y20.5x-25.859z30.g00y-20.5z.8g01z-1.5x25.859x32.284y-6.833x-32.284y6.833x32.284x25.859y20.5x-25.859z30.g00y-20.5z.5g01z-1.8x25.859x32.284y-6.833x-32.284y6.833x32.284x25.859y20.5x-25.859z30.g00y-20.5z.2g01z-2.x25.8