CAD CAE CAM课程设计

1、 成绩： CAD/CAM/CAE设计实践课程设计课 程： CAD/CAM/CAE设计实践 学 期： 20132014学年第一学期 教 师： 时 间： 姓 名： 学 号： 年级、专业： 西南交通大学立式钻孔机的CAD/CAM/CAE设计1、 立式钻孔机简介1.1、立式钻孔机的工作原理1.1.1、工作原理 立式钻孔机动力来源于电机，通过电带动电机产生转动。因而与电机相连的皮带轮即发生相应转动，此转动通过传动轴上不同传动比的齿轮的作用，实现变速。而立式钻孔机侧面具有调节转头上下移动的装置，通过其顺时针或者逆时针的相应转动，即可使得转头进行上下移动。因此对于在一定厚度范围内的物体，通过将其置于载物台固

2、定，转头旋转之后进行上下移动，即可实现对于一定厚度范围内的物体的钻孔。1.1.2、应用领域立式钻孔机广泛运用于各种工厂的钻孔作业中，并且主要用于加工较小较薄的产品。产品材料包括木质，塑料，钢铁等，多种多样。加工的产品类型多样，涵盖重轻工业，航空，车辆等等。可以说，立式钻孔机与我们日常生活息息相关，常见而运用广泛。1.2、立式钻孔机国内外研究情况打孔技术起源于我国。根据古书川盐纪要记载，我国早在2200多年前的秦代就开始利用钻探技术凿井取盐。早期的打孔机是由人力驱动的简单冲击式机械，经长期不断演变、发展，成为现代具有机动动力驱动的各种冲击式钻机。而本文所述的立式钻孔机为手动钻孔机，它包括一个手动

3、传递机构，一个轴向进给机构，一个导向机构，一个间隙调整机构。产品密封性能良好，工作稳定，劳动强度低、可一机多用。而目前立式钻孔机技术在国内外都已达到成熟，各方面性能都相当稳定。 2、 立式钻孔机产品的装配 立式钻孔机的结构分析proe建模，绘制成的立式钻孔机的装配图和爆炸图如图2-1和图2-2所示： 图2-2 立式钻孔机的装配图 图2-2 立式钻孔机的爆炸图 连接：由装配图、爆炸图的组合可看出，两半外壳之间通过螺钉螺母连接，电动机与固定平板通过螺钉连接，固定平板与外壳也如此。两皮带轮通过皮带连接，而两皮带轮的固定通过键槽与其外部的固定装置。轴承与外壳通过嵌入，齿轮与转动轴之间有键槽，

4、通过轴本身与固定套进行固定。主轴上下移动通过把手旋转装置对主轴进行上下拨动。固定板与光轴之间通过旋转固定。底座与光轴，外壳与光轴都通过加强套进行固定，由螺钉螺母进行连接。外壳中的连接多通过齿轮的传动和轴承进行连接。 装配：由装配图、爆炸图的组合可看出，底座、加强套、螺钉、螺母之间通过两个轴对齐，面配合即可装配。外壳、加强套、螺钉、螺母之间，电机、固定板、螺钉之间同理。外壳与轴之间通过一个轴对齐，一个面对齐进行装配。轴，键，齿轮之间通过一个轴对齐，三个面配合进行装配。而它们与外壳之间则通过一个轴对齐，一个面对齐进行装配。两个皮带轮与皮带之间通过一个相切，一个轴对齐，一个面对齐进行装配。把手，齿轮

5、轴之间通过螺钉连接，装配方式为一个轴对齐，一个面配合。装配方式大致如此。 利用CAD软件绘制一轴的工程图，如下图所示：3、传动轴零件的CAM过程3.1、绘制加工轮廓线打开Mstercam X5软件，在绘图区底部的属性栏中单击“平面”，从中选择“H车床半径”|“设置平面到+X+Z相对于您的（WCS）”，接着绘制传动轴的外轮廓线，如图3-1所示：图3-1 传动轴外轮廓线3.2、选择机床系统在菜单栏中选择“机床类型”|“车床”|“默认”命令。3.3、设置工件素材在刀具路径操作管理器中，进行材料设置，如图3-2所示：图3-2 工件材料3.4车右端面 在菜单栏中选择“刀具路径”|“车端面”命令，进行刀具

6、参数设置，如图3-3，图3-4所示，完成生成车端面的刀具路径如图3-5所示。图3-3 车端面刀具路径参数图3-4 车端面参数图3-5 车端面刀具路径3.5、粗车右半边工件在菜单栏中选择“刀具路径”|“粗车”命令，设置刀具等参数，完成生成粗车的刀具路径如图3-6所示：图3-6 粗车刀具路径3.6、精车右半边工件在菜单栏中选择“刀具路径”|“精车”命令，设置刀具等参数，完成生成精车的刀具路径如图3-7所示：图3-7 精车刀具路径3.7、左半边工件的车端面、粗车、精车加工与右端加工进行同理操作生成总的刀具路径，如图3-8所示：图3-8 总刀具路径3.8、加工键槽在菜单栏中选择“机床类型”|“铣床”|

7、“默认”命令，铣2个键槽，加工键槽刀具路径如图3-9所示：图3-9 键槽加工路径3.9、进行验证加工加工后的工件如图3-10所示：图3-10 加工完成图3.10、主要的程序段（程序截取前10句）%O0000 程序命名为0000G21 毫米单位输入G0 T0101 快速移动定位，换1号刀，刀具的补正号是1G18 选择XZ平面G97 S1919 M03 主轴正转，恒转速为1919r/min G0 G54 X45.618 Z150. G54调用工件坐标系，刀具快速移动到坐标点X45.618，Z150. G50 S3600 G50设置工件零点，主轴转速3600r/minG96 S275 G96恒线速控

8、制，设定切削速度(线速度)为275G99 G1 X-1.6 F.2 G99每转进给量0.2mm/r，工进到点X-1.6G0 Z152. 刀具迅速移动到Z150，X22.9的位置X22.9 表1 工艺过程卡片西南交通大学机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称金刚石钻孔机 零件名称传动轴共页第1页材 料 牌 号45钢毛 坯 种 类棒料毛坯外形尺寸30×150每毛坯件数1每 台 件 数备 注 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 车 间 工 段设 备工 艺 装 备 工 时 准终 单件1铸造铸造毛坯2热处理退火（消除内应力）3车粗车左端面钻中心孔，粗车各圆柱面留精车余量 CA61

9、40三爪卡盘4车端面粗、精车右端面 CA6140三爪卡盘5车工件换边夹住，粗车各圆柱面 倒角CA6140三爪卡盘6车精车左端各圆柱面到要求CA6140三爪卡盘7铣铣轴上的2个键槽以达要求 XK6140机械式平口钳8去毛刺去除全部毛刺钳工台 9终检 按零件图样要求全面检查 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 小明2013-12-202013-12-21标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期表2 工序卡片机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称金刚石钻孔机零件名称传动轴共 页第 页车间工序号工序名材料牌145钢毛坯种类毛胚外形

10、尺寸每毛坯可制作件数每台件数设备名称设备型号设备编号同时加工件数车床、铣床CA6140、XK6140夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件描图工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速r/min切削速度m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数 工步工时描校机动辅助1车右端面三爪卡盘8000.512粗车右边各圆柱面三爪卡盘8000.23精车右边各圆柱面三爪卡盘10000.10.24车左端面三爪卡盘8000.515粗车左边各圆柱面三爪卡盘8000.26精车左边各圆柱面三爪卡盘10000.10.27铣键槽机械式平口钳8000.52底图号装订号设计（日期）审核（日期）标准化

11、（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期2013-12-202013-12-214、传动轴零件的CAE过程先定义材料（STEEL），对轴进行材料分配（STEEL），接着进行约束和施加载荷，对键槽施加X方向的力550N，结果如图4-1所示：图4-1 分配材料并约束施加载荷点击“分析和研究”，如图4-2所示，点击文件新建静态分析，按绿旗运行按钮，运行结束后，按“查看设计研究或有限元分析结果”，查看应力、应变分析得结果如图4-3，图4-4所示：图4-2图4-3 轴的应力图4-4 轴的应变由图4-1和图4-2可知，最大受力在轴小端键槽与键连接处，最小受力在轴端部，查机械设计书，可得材料45钢的直径小于100mm的轴的许用弯曲应力=55，由于，由图可知满足工作要求。5、结论通过对立式钻孔机产品的CAD/CAM/C