资源描述
目录
1 课程设计任务书...............................................2
2 第一章建模分析...............................................4
3 第二章数控加工..............................................14
4 第三章数控加工仿真.........................................17
5 第四章CL数据输出和NC代码生成......... 30
6 第五章设计总结.................................................. ..32
7 第六章参照书目.....................................................32
《机械CAD/CAM》任务书
一、设计题目： 齿轮 零件CAD/CAM设计
二、设计目
CAD/CAM课程设计是开设《机械CAD/CAM》课程之后进行一种实践性教学环节。在系统学习CAD/CAM技术基本原理、基本办法基本上，着重培养学生借助计算机进行机械产品设计、制造和系统集成综合应用能力。其目：
1. 掌握产品计算机辅助设计过程和办法，培养运用计算机进行构造设计能力。
2. 掌握零件计算机辅助制造过程和办法，培养数控编程及加工仿真能力。
3. 通过应用PRO/ENGINEER，训练和提高CAD/CAM基本技能。
三、设计任务
本课程设计以某一详细机械零件为设计对象（零件图见附图）。重要设计任务：
1、熟悉并掌握大型机械CAD/CAM软件PRO/ENGINEER草绘模块、零件模块、制造模块及仿真模块功能及建模原理。
2、进行零件参数化功能定义、三维实体零件特性造型，最后完毕零件造型设计。
3、进行机床选取、刀具选取及加工参数设立，生成零件数控加工有关文献。如刀位数据文献、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成果与否对的合理。
4、编写课程设计阐明书。
四、设计规定
1、规定设计过程在计算机上完毕。
2、设计阐明书用计算机打印（B5纸，1万字左右）。
正文：宋体五号，单倍行距；
页眉：宋体小五号，内容涉及班级，姓名，“CAD/CAM课程设计阐明书”字样；页脚：右下脚页码。
3、设计成果应涉及：课程设计阐明书（应包括设计任务书、设计思路、设计环节、设计过程阐明和阶段成果。附零件三维图、加工代码、零件原图纸等内容）
4、禁止抄袭和请人代做，一经发现，成绩计为零分并上报教务处。
五、设计内容及时间分派
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，并进行零件三维造型。
3． 进行零件数控加工。 （4天）
4． 进行零件数控加工。 （3天）
5． 编写课程设计阐明书。 （1天）
6． 设计成果提交及答辩。 （1天）
六、参照资料
关于PRO/ENGINEER软件参照书及数控加工工艺参照书。如PRO/ENGNEER Wildfire 3.0基本训练教程、PRO/ENGINEER Wildfire 3.0零件设计教程、PRO/ENGINEER Wildfire 3.0数控加工教程等等。
七、成绩评估
采用优、良、中、及格、不及格五级评分制。重要考察：课程设计科学性和条理性：设计过程态度和出勤率；软件熟悉限度；设计成果对的合理性；答辩状况。
学生签名：
日期：
评阅意见：
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教师签名：
日期：
第一章 建模分析
在菜单栏选用【文献】下拉菜单，选用【新建】选项，系统将弹出如图1-1所示【新增】对话框，选中其中【零件】单选按钮，在【名字】编辑框中输入“zwp”。单击对话框下部按钮，进入三维实体建模
图1-1 【新增】对话框 图1-2 【文献选项】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,只要自己懂得各项参数名所代表含义)．如图1-3
M=2 (代表模数) Ｚ=42 (代表齿数)
alpha=20 (代表压力角)Beta=30.67 （右） (代表齿轮螺旋角)
Ｂ=15.5（代表齿轮宽度）Ｈax＝１（代表齿顶系数）
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 绘制四个圆
1.3绘制渐开线．
点选绘制＂曲线＂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坐标系．然后定义方程：
db=89.93969
ang=90*t
r=db/2
s=PI*r*t/2
xc=r*cos(ang)
yc=r*sin(ang)
x=xc+s*sin(ang)
y=yc-s*cos(ang)
z=0
图1-5 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”→ “完毕”，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坐标系设立
（3） 在绘图区单击选用系统坐标系为曲线坐标系，弹出“设立坐标类型”菜单管理器，
（4）在“设立坐标类型”菜单管理器中单击 “笛卡尔”，系统弹出一种记事本窗口；
（5）在弹出记事本窗口中输入曲线方程，如下：
db=89.93969
ang=90*t
r=db/2
s=PI*r*t/2
xc=r*cos(ang)
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，完毕后曲线如图所示；
图1-9 渐开线图
1.4镜像渐开线
4.1创立基准轴基准点基准面如图
单击基准平面工具，按住Ctrl持续选取DTM1和轴线A-1，然后输入旋转角度（360/（4*42）=2.143，单击拟定完毕DTM2创立
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1-11
1.5 创立齿根圆。
图1-12 齿根圆 图1-13 第一种齿轮廓
1.6 创立第一种齿
复制旋转（2*arcsin（b*tg（beta）/d））10.8018截面，在创立分度圆面
画投影线。扫描混合生成第一种齿如图1-15
图1-14 旋转截面 图1-15扫描混合第一种齿
1.7阵列生成其她齿
点击阵列按钮，然后选取混合生成第一种齿如图1-15，选取中心轴为阵列中心，数量为42个，角度间隔为360/42=8.87详细参数如图1-16，
然后生成齿轮如图1-18
图1-16 阵列设立选项
图1-17 阵列效果 图1-18阵列生成其她齿
1.8拉伸一侧Φ42H2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Φ42H9.5圆柱
点击按钮，选取齿轮另一种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拉伸成果图
图1-24 拉伸参数设立
1.10 拉伸Φ30H27圆柱
点击按钮，选取Φ42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 拉伸成果图
图1-27 拉伸选项设立
1.11 倒R6圆角
点击倒圆角工具，选取要倒边如图1-28，设立倒角半径为6如图1-29，倒角效果如图1-30.
图1-28 倒角边选用 图1-29 倒角参数设立
图1-30 倒角成果
1.12倒R4圆角
点击倒圆角工具，选取要倒边如图1-31，设立倒角半径为4如图1-32，倒角效果如图1-33.
图1-31 倒角边选用 图1-32 倒角参数设立
图1-33倒角效果
1.13倒角0.5x45
点击倒角工具，设立好倒角参数如图1-34，选取要倒角边如图1-35，最后点拟定，倒出成果如图1-36.
图1-34 倒角参数
图1-35 选取倒角边 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，选取Right面作为草绘面，草汇截面如图1-38，参数设立如图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立
图1-38 草绘截面图
图1-39旋转效果正面 图1-40旋转成果反面
第二章数控加工
2.1 机床选取
由于为齿轮，并且齿轮厚度最大处为27mm，太薄，不利于车床装夹，并且加工精度比较高，并且都是表面铣削和孔制造，加工表面比较多，因此咱们选取数控铣床，可以减少装夹次数。孔用钻孔加工解决。
2.2零件工艺分析
（1）平面加工：两个端面粗糙度规定为Ra=1.6，故为精加工，故为粗铣----半精铣-----精铣
（2）孔加工：一种孔，粗糙度规定为Ra=0.8。
（3）凹槽加工：粗糙度规定Ra=25
（4）曲面加工：R4和R6曲面，粗糙度Ra=25
2.3刀具选取及材料
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
1
T0001
Φ10硬质合金立铣刀
1
铣出基本轮廓
2
T0002
Φ16硬质合金立铣刀
1
粗铣端面
3
T0003
Φ20硬质合金立铣刀
1
半精铣端面
4
T0004
Φ25硬质合金立铣刀
1
精铣端面
5
T0005
Φ25R3高速钢铣刀
1
铣凹槽
6
T0006
Φ4球铣刀
1
铣R4曲面
7
T0007
Φ15基本钻头
1
钻孔
8
T0008
Φ28基本钻头
1
钻孔
9
T0009
Φ30铰刀
1
饺孔
10
T0010
Φ10高速钢端铣刀
1
铣另一侧轮廓
11
T0011
Φ6R2硬质合金立铣刀
1
铣另一侧凹槽
12
T0012
Φ6R2外圆角铣刀
1
铣R4曲面
13
T0013
Φ25端铣刀
1
铣端面
2.4制定工艺路线
依照上述原始资料及加工工艺,分别拟定各加工表面机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:毛坯上下端面留余量2mm。
铣削端面时候分三步，粗铣留余量1mm，半精铣留余量0.5，精铣完毕加工。并且数控机床上铣平面时候应采用硬质合金刀片铣刀。粗铣时候刀直径小某些减少切削扭矩，精铣刀直径大某些，最佳包容待加工表面整个宽度
（1） 凹槽加工由于没什么规定，故一次加工完毕。高速钢立铣刀多用于加工凹槽和凸台。因此用高速钢立铣刀加工凹槽
（2） 孔加工：加工IT7级孔，普通孔径不大于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） 当工件表面粗糙度规定为Ra12.5--25时候，如果加工余量不大于5mm
粗铣一次加工就可以完毕规定；但在加工余量特别大并且机床刚性局限性时候可分多次进给加工。
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
T0001
Φ10
2500
1800
1
自动
2
粗铣端面
T0002
Φ16
1000
60
0.5
自动
3
半精铣端面
T0003
Φ20
750
1000
0.5
自动
4
精铣端面
T0004
Φ25
700
900
0.3
5
铣凹槽
T0005
Φ25R3
1000
400
0.5
自动
6
铣曲面
T0006
Φ4
1000
1000
自动
7
钻孔
T0007
Φ15
1200
350
自动
8
钻孔
T0008
Φ28
1200
350
自动
9
饺孔
T0009
Φ30
1200
350
自动
10
铣轮廓
T0010
Φ10
1500
1000
0.5
自动
11
铣凹槽
T0011
Φ6R2
1000
400
0.5
自动
12
铣曲面
T0012
Φ6R2
1500
900
0.5
自动
13
铣端面
T0013
Φ25
900
700
0.5
第三章 数控加工仿真
3.1：新建制造文献
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
查参照文献1p43 ，上下端面2.0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创立工件 图3-6草汇截面
图3-7拉伸参数 图3-8拉伸效果
3.3：设立车床参数
点击制造设立如图3-9，然后弹出设立对话框如图3-10，选取铣床如图3-11。设立加工零点如图3-13。再设立退刀平面为z轴上面30mm如图3-12.
图3-9制造设立 图3-10 制造设立对话框
图3-11 选取铣床 图3-12 退刀平面
图3-13 加工零点选取
3.4粗加工基本外轮廓
（1）新建NC序列---体积块如图3-14。再设立体积块参数如图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端铣刀如图3-16，设立加工参数如图3-17
图3-16 刀具设立 图3-17 序列参数
（3）新建体积块：点击新建体积块，选取旋转生成体积块
图318 截面参数 图3-19 旋转生成体积块
（4）屏幕演示成果如图3-20和NC检测成果如图3-21
图3-20 屏幕演示成果
图3-21 NC检测成果
3.5加工一侧端面
由端面粗糙度1.6规定懂得要对该面进行粗铣（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 平面铣削参数设立
（2）新建始终径为16刀具如图3-23，加工参数如图3-24
图3-23 刀具设立 图3-24 加工参数
（3）选取端面如图3.25
图3.25 选取加工平面
（4）完毕序列设立，轨迹演示.屏幕演示如图3-27，NC检测如图3-26
图3-26NC检测成果
图3-27 屏幕演示成果
B半精铣设立
刀具如图3-28，切削参数如图3-29，屏幕演示成果如图3-30，nc检测成果如图3-31。
图3-28 刀具设立 图3-29 工序参数
图3-30 屏幕演示成果
图3-31 NC加工成果
C精铣设立
刀具如图3-32，切削参数如图3-33，屏幕演示成果如图3-34，nc检测成果如图3-35。
图3-32 刀具设立 图3-33序列参数
图3-34屏幕演示成果
图3-35 NC检测成果
3.6加工一侧凹槽
（1）新建序列凹槽加工如图3-36，完毕序列选项如图3-37
图3-36 腔槽序列设立 图3-37 序列选项
（2）设立刀具如图3-38和参数如图3-39
图3-38 刀具设立 图3-39 序列参数
（3）演示成果屏幕演示成果如图3-40，NC检测成果如图3-41
图3-40屏幕演示成果
图3-41 NC检测成果
3.7加工R6曲面
（1） 新建序列曲面铣削如图3-42，选取刀具，参数，定义切割如图3-43，设立好刀具图3-44和序列参数如图3-45，最后得到NC成果如图3-46.
屏幕演示成果如图3-47
图3-42 新建序列 图3-43 序列选项
图3-44 刀具设立 图3-45 序列参数
图3-46 nc模仿成果 图3-47 屏幕演示成果
3.8孔加工
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，刀具设立如图3-50，NC检测成果如图3-51
图3-48 新建序列 图3-49 序列参数
图3-49 刀具设立 图3-50NC检测成果
（2）扩孔28，刀具设立如图3-51，序列参数如图3-52，孔选用对话框如图3-53，NC检测成果如图3-54
图3-51 刀具设立 图3-52 序列参数
图3-53 孔选用对话框 图3-54 NC检测成果
（3）饺孔 新建较孔序列如图3-55，刀具设立如图3-56，工序参数如图3-57，NC成果如图3-58
图3-55 新建较孔序列 图3-56 刀具设立
图3-57 工序参数 图3-58 NC检测成果
3.9加工另一侧轮廓
（1）新建一体积块加工序列以体积块方式除掉材料
图3-59 刀具设立 图3-60 序列参数
图3-61 屏幕演示成果
图3-62 NC检测成果
3.10凹槽加工
参数设立同环节3.6
图2-63 NC检测成果
3.11 R4曲面加工和另一种端面加工。
参数设立同环节3.7和环节3.5，最后成果如图3-64
图3-64 NC加工成果
第四章 CL数据输出和NC代码生成
单击菜单管理器中【制造】|【输出】|【NC序列】选项，在“NC序列列表”菜单下选取容器铣削序列,在【轨迹】菜单下选取【文献】选项，在【输出类型】菜单下选取下选中“MCD文献”和“计算CL”选项，单击“完毕”选项，弹出“保存副本”对话框。输入CL文献名称为seq0004，单击“拟定”按钮，弹出“后置期解决选项”，完毕后，单击“完毕”，弹出“后解决列表”菜单，通过刀具计算生成刀位文献，将其转换为NC代码文献，此过程成为后解决。单击“关闭”窗口，在单击【Done Output】|【完毕/返回】选项。
图4-1输出文献设立 图4-2 序列选取 图4-3 完毕输出
打开工作目录，选取seq0004.Tap文献，用记事本打开，便可看到生成NC代码文献，某些代码如下所示
G代码
%
G71
O0004
(E:\ncjiagong\seq0004.ncl.1)
(07/08/10-12:14:22)
N0010T4M06
S700M03
G00X-25.859Y-20.5
G43Z30.H04
Z2.
G01Z-.3F900.
X25.859
X32.284Y-6.833
X-32.284
Y6.833
X32.284
X25.859Y20.5
X-25.859
Z30.
G00Y-20.5
Z1.7
G01Z-.6
X25.859
X32.284Y-6.833
X-32.284
Y6.833
X32.284
X25.859Y20.5
X-25.859
Z30.
G00Y-20.5
Z1.4
G01Z-.9
X25.859
X32.284Y-6.833
X-32.284
Y6.833
X32.284
X25.859Y20.5
X-25.859
Z30.
G00Y-20.5
Z1.1
G01Z-1.2
X25.859
X32.284Y-6.833
X-32.284
Y6.833
X32.284
X25.859Y20.5
X-25.859
Z30.
G00Y-20.5
Z.8
G01Z-1.5
X25.859
X32.284Y-6.833
X-32.284
Y6.833
X32.284
X25.859Y20.5
X-25.859
Z30.
G00Y-20.5
Z.5
G01Z-1.8
X25.859
X32.284Y-6.833
X-32.284
Y6.833
X32.284
X25.859Y20.5
X-25.859
Z30.
G00Y-20.5
Z.2
G01Z-2.
X25.859
X32.284Y-6.833
X-32.284
Y6.833
X32.284
X25.859Y20.5
X-25.859
Z30.
M30
%
第五章设计总结
这次课程设计历时二个星期多左右，通过课程设计，发现自己诸多局限性，自己知识诸多漏洞，看到了自己实践经验还是比较缺少，理论联系实际能力还急需提高。
短短两个星期课程设计，仔细回忆起来。自己学到了许多东西。一方面是这次课程设计让我进一步掌握了Pro/e这个功能强大绘图软件，理解零件基本设计办法和设计过程，掌握到这个CAD/CAM基本知识，培养了我数控编程和数控加工能力。此外，通过工程图绘制再次巩固了Auto CAD基本功能。想想一开始什么都不懂得到自己查资料慢慢实践终于建出模型和加工模仿出来喜悦就感触颇多。
通过这次课程设计，我深深地懂得了团队之间互相协作、互相协助重要性。虽然每个人题目都不同，但加工理念是才差不多，人们一起研究探讨出一种较合理方案。课程设计是一项综合性任务，过程中会遇到诸多问题，咱们在一起互相探讨，不懂问题及时查资料或问教师，争取把作业做得最佳。
课程设计还让我懂得了机械加工工艺过程和机械加工中应当注意某些基本问题。例如说刀具选取，用什么材料余量如何进行加工等等。让我懂得哪了机械这门课程魅力和严谨素养。总之我发现我所掌握还远远不够，还需要学习和实践。我会慢慢充实自己。
第六章参照书目
【1】杜可可，机械制造技术基本课程设计指引.北京：人民邮电出版社，
.12
【2】肖乾，Pro/Engineer Wildfire 3.0中文版实用教程.北京：中华人民共和国电力出
版设，
【3】狄瑞坤等，机械制造工程.杭州：浙江大学出版社，.1
【4】詹友刚，Pro/Engineer 中文野火版2.0数控加工教程.北京：机械
工业出版社，.7
【5】杨继宏，数控加工工艺手册. 北京：化学工业出版社，.1
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