畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具的設(shè)計(jì)與虛擬制造

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1、 摘 　要 本文主要介紹翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具的設(shè)計(jì)與虛擬制造。通過(guò)CATIA和CAXA制造工程師軟件完成對(duì)翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具的設(shè)計(jì)與虛擬制造。 設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是選定零件翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具，通過(guò)CATIA三維實(shí)體設(shè)計(jì)軟件對(duì)翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具進(jìn)行繪制設(shè)計(jì)，然后將各零件進(jìn)行裝配，最后生成動(dòng)畫(huà)，完成頂帖座的設(shè)計(jì)，以及利用CAXA制造工程師對(duì)夾具進(jìn)行虛擬制造。因此本文要全面的多方位的介紹CATIA三維實(shí)體設(shè)計(jì)和CAXA制造工程師軟件，并詳細(xì)的記錄CATIA三維實(shí)體設(shè)計(jì)軟件對(duì)各個(gè)零件的設(shè)計(jì)與繪制的過(guò)程，還要展示CATIA三維實(shí)體設(shè)計(jì)軟件對(duì)各個(gè)零件進(jìn)行的最后的動(dòng)畫(huà)的虛擬裝配過(guò)程，還要展示CAXA制造工程師對(duì)夾具的虛

2、擬制造。另外對(duì)于為何選擇CATIA三維實(shí)體設(shè)計(jì)軟件來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，而不選擇其他類似的繪圖軟件精心設(shè)計(jì)進(jìn)行必要的說(shuō)明和簡(jiǎn)單的對(duì)比。之后形成完整的設(shè)計(jì)。 翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具設(shè)計(jì)與虛擬制造是本設(shè)計(jì)的重中之重，而翻轉(zhuǎn)式鉆長(zhǎng)夾具的虛擬制造又是另一重點(diǎn)。 關(guān)鍵詞：翻轉(zhuǎn)式鉆床，CATIA，CAXA制造工程師，虛擬設(shè)計(jì)制造，夾具 Abstract This paper mainly introduces the tilting drilling fixture design and virtual manufacturing. Through the

3、CATIA software CAXA and manufacturing engineers to tilting drilling fixture design and virtual manufacturing. The focal point of design is selected parts of tilting drilling fixture, through the CATIA software design of three-dimensional tilting drilling fixture design, and then draw the part assem

4、bly, finally completed, DingTie generated animation design, and the movement by using CAXA manufacturing engineers to fixture on virtual manufacturing. This paper introduces the multidimensional should fully 3d entity CATIA software CAXA design and manufacturing engineers, and detailed records of CA

5、TIA software design of each part of the design and drawing process and display CATIA software to design various parts of the virtual assembly process, the animation will display manufacturing engineers to fixture of CAXA virtual manufacturing. Another choice for why CATIA software to design and choo

6、se not to carry on the design, and other similar drawing software designed to explain and simple contrast. After forming a complete design. Tilting drilling fixture design and the design of virtual manufacturing is the priority and tilting drill long fixture of virtual manufacturing is another key.

7、 Keywords: Tilting drilling machine， CATIA ，CAXA manufacturing engineers， Virtual design manufacture， Fixture 1 目 錄 引言 1：機(jī)床夾具的發(fā)展概括 2：鉆床夾具的概括 第一章：設(shè)計(jì)任務(wù) 第二章：翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具的總體設(shè)計(jì) 1：翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具的設(shè)計(jì) 2：夾具的工作原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3：夾具的使用方法 4：夾具與翻轉(zhuǎn)式鉆床的固定 第三章：翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具零件的具體設(shè)計(jì) 1：夾具零件的設(shè)計(jì) 2：夾具體的設(shè)計(jì) 3.2.1夾具體機(jī)

8、構(gòu)分析設(shè)計(jì) 3.2.2夾具體的制造 3.2.3夾具體的固定 3：定位銷的設(shè)計(jì) 3.3.1定位銷的設(shè)計(jì) 3.3.2定位銷加工時(shí)的問(wèn)題及解決方法 4：鉆模板以及鉆套的設(shè)計(jì) 3.4.1鉆模板的設(shè)計(jì) 3.4.2鉆套的設(shè)計(jì) 3.4.3鉆模板與夾具的連接固定 第四章：夾具的二維視圖 第五章：翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具的三維設(shè)計(jì) 1：翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具的零件三維視圖 2：翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具裝配圖的設(shè)計(jì)描述 3:CATIA設(shè)計(jì)零件的實(shí)例 4翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具的裝配 第六章：翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具零件的制造 1：制造工程師實(shí)體及毛胚的確定 2：刀具軌跡的拾取 3：軌跡仿真和加工代碼的生成 第七章：計(jì)算機(jī)

9、輔助設(shè)計(jì)/計(jì)算機(jī)輔助制造的概括 1：CAD/CAM技術(shù)發(fā)展 2：CATIA V5軟件特點(diǎn) 3：AutoCAD軟件的特點(diǎn) 4：CAXA制造工程師的特點(diǎn) 5：虛擬設(shè)計(jì) 6：虛擬制造 7：CATIA V5、AutoCAD、CAXA軟件工程師及虛擬設(shè)計(jì)制造的研究的目的、意義及國(guó)內(nèi)外發(fā)概況 第八章：CATIA 軟件的簡(jiǎn)介 1：CATIA軟件的發(fā)展 2：CATIA軟件基本操作界面 第九章：CAXA制造工程師簡(jiǎn)介 1:CAXA制造工程師的發(fā)展 2:CAXA制造工程師的安裝與基本界面 3:CAXA制造工程師的加工概述 4：利用CAXA制造工程師CAD/CAM系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)編程的基

10、本步驟 9.4.1加工工藝的確定 9.4.2加工模型建 9.4.3刀具軌跡生成 9.4.4后置代碼生 9.4.5加工代碼輸出 引言 1：機(jī)床夾具的發(fā)展概括 機(jī)床夾具的現(xiàn)狀：國(guó)際生產(chǎn)研究協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85％左右。 現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場(chǎng)的需求與競(jìng)爭(zhēng)。然而，一般企業(yè)都仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬(wàn)套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)

11、中，每隔3~4年就要更新50~80％左右專用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量?jī)H為10~20％左右。特別是近年來(lái)，數(shù)控機(jī)床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)（fms）等新加工技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)機(jī)床夾具提出了如下新的要求： 1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本； 2）能裝夾一組具有相似性特征的工件； 3）能適用于精密加工的高精度機(jī)床夾具； 4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具； 5）采用以液壓站等為動(dòng)力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率； 6）提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。 現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向：現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)化、精

12、密化、高效化和柔性化等四個(gè)方面。 （1）標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個(gè)方面。目前我國(guó)已有夾具零件及部件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：gb/t2148~t2259－91以及各類通用夾具、組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等。機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。 （2）高效化高效化夾具主要用來(lái)減少工件加工的基本時(shí)間和輔助時(shí)間，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。常見(jiàn)的高效化夾具有自動(dòng)化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動(dòng)虎鉗裝夾工件，效率可提高5倍左右；在車床上使用高速三爪自定心卡盤(pán)，可保證卡爪在試驗(yàn)轉(zhuǎn)速為9000r/min的條件下仍能牢固地

13、夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生產(chǎn)流水線、自動(dòng)線配置相應(yīng)的高效、自動(dòng)化夾具外，在數(shù)控機(jī)床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動(dòng)裝夾工件的夾具以及自動(dòng)更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機(jī)床的效率。 （3）精密化隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高，勢(shì)必相應(yīng)提高了對(duì)夾具的精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu)類型很多，例如用于精密分度的多齒盤(pán)，其分度精度可達(dá)0.1；用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤(pán)，其定心精度為5μm。 （4）柔性化機(jī)床夾具的柔性化與機(jī)床的柔性化相似，它是指機(jī)床夾具通過(guò)調(diào)整、組合等方式，以適應(yīng)工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征

14、的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)多品種、中小批量生產(chǎn)的需要，擴(kuò)大夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結(jié)構(gòu)為可拆結(jié)構(gòu)，發(fā)展可調(diào)夾具結(jié)構(gòu)，將是當(dāng)前夾具發(fā)展的主要方向。 2：鉆床夾具的概括 鉆床夾具的特點(diǎn) 1） 保證工件的加工精度 專用夾具應(yīng)有合理的定位方案，合適的尺寸，公差和技術(shù)要求，并進(jìn)行必要的精度分析，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。 2）提高生產(chǎn)效率 專業(yè)夾具的復(fù)雜程度要與工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，應(yīng)根據(jù)工件生產(chǎn)批量的大小選用不同復(fù)雜程度的高效夾緊裝置，以縮短輔助時(shí)間，以提高生產(chǎn)效率。 3） 工藝性好 專用

15、夾具的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，合理，便于加工，裝配，檢驗(yàn)和維修。專用夾具的生產(chǎn)屬于批量生產(chǎn) 4） 使用性好 專用夾具的操作應(yīng)簡(jiǎn)單，省力，安全可靠，排屑應(yīng)方便，必要時(shí)可設(shè)置排屑機(jī)構(gòu)。 5） 經(jīng)濟(jì)型好 除考慮專用夾具本身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，成本低廉外，還應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)對(duì)夾具方案進(jìn)行必要的經(jīng)濟(jì)分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)效益。 鉆床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 1、鉆套 鉆套的作用是確定鉆頭，鉸刀等刀具的軸線位置，防止刀具在加工過(guò)程中發(fā)生偏斜。根據(jù)使用二點(diǎn)，鉆套可分為固定式，可換式，快換式等多種結(jié)構(gòu)形式 （1） 固定鉆套 固定鉆套直接被壓在鉆模板上，其位置精度要求較高，但磨損后不易更換，鉆模板較薄時(shí)，為使

16、鉆套具有足夠的引導(dǎo)長(zhǎng)度，贏采用有肩鉆套。 （2） 可換鉆套 在成批生產(chǎn)、大量生產(chǎn)中，為便于更換鉆套，采用可換鉆套 （3） 快換鉆套 在工件的一次裝夾中，若順序進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔或攻絲等多個(gè)工步加工，需要不同孔徑的鉆套來(lái)引導(dǎo)刀具，此時(shí)應(yīng)使用快換鉆套。更換鉆套時(shí)，只需逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)鉆套使削邊平面轉(zhuǎn)至螺釘位置，即可向上快速取出鉆套。 （4） 專用鉆套 在一些特殊場(chǎng)合，可以根據(jù)具體要求自行設(shè)計(jì)鉆套 2、鉆模板 常見(jiàn)的鉆模板有固定式、鉸鏈?zhǔn)健⒖尚妒健覓焓降人姆N結(jié)構(gòu)形式 （1） 固定式鉆模板 固定式鉆模板與夾具是固定連接的可以與夾具體做成一體，也可以用螺釘將它與夾具體相連接。采用這種鉆

17、模板鉆孔，位置精確度較高。 （2） 鉸鏈?zhǔn)姐@模板 鉸鏈?zhǔn)姐@模板與夾具體通過(guò)鉸鏈連接。1.翻轉(zhuǎn)。裝卸工件時(shí)，將鉆模板往上翻；加工時(shí)將鉆模板往下翻，并用菱形夾緊螺釘。2.固緊。采用鉸鏈?zhǔn)姐@模板，工件可以在夾具上方裝入，裝卸工件方便；但翻轉(zhuǎn)鉆模板費(fèi)工費(fèi)時(shí)，效率較低，且鉆模板位置精度受鉸鏈間隙影響，鉆孔位置精度不高；它主要用于生產(chǎn)規(guī)模不大、鉆孔精度要求不高的場(chǎng)合。 （3） 懸掛式鉆模板 懸掛式鉆模板是與機(jī)床主軸箱連接的，懸掛式鉆模板通常用在多軸傳動(dòng)頭加工平行孔系時(shí)采用，生產(chǎn)效率高，適于在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用。 確定各表面加工方案 在選擇各表面的及孔的加工方法時(shí)，需綜合考慮以下因素 （1）要

18、考慮各表面的精度和質(zhì)量要求，根據(jù)各加工表面的技術(shù)要求，選擇加工方法及分幾次加工 （2）根據(jù)生產(chǎn)類型來(lái)選擇，在大批量生產(chǎn)中可使用專用的高效率的設(shè)備；在單件小批量生產(chǎn)中則使用常用設(shè)備和一般加工方法。 （3）要考慮被加工材料的性質(zhì) （4）要考慮工廠或車間的實(shí)際情況，同時(shí)也應(yīng)考慮不斷改進(jìn)現(xiàn)有的加工方法和設(shè)備，推廣新技術(shù)，提高工藝水平。 （5）此外，還要考慮一些其他因素，如加工表面的物理機(jī)械性能的特殊要求，工件形狀和重量等 第一章：設(shè)計(jì)任務(wù) 本任務(wù)主要是設(shè)計(jì)翻轉(zhuǎn)式鉆床杠桿臂的夾具，對(duì)杠桿臂進(jìn)行相互垂直兩空的加工，要對(duì)杠桿臂進(jìn)行固

19、定定位，提高加工精度。杠桿臂專用夾具設(shè)計(jì)，方便加工以及裝卸，提高工作效率。 被加工零件的分析: 杠桿壁（如圖1.1所示），杠桿臂左右兩端底面作為與夾具接觸定位固定的面（如圖1.1所示），在杠桿上鉆的兩個(gè)相互垂直的Φ10mm、Φ13mm的孔（如圖1.1所示）。 與夾具體接觸面，需定位固定。 與夾具體接觸面，需定位固定。 垂直孔Φ10mm 水平孔Φ13mm 圖1.1被加工零件杠桿臂及需要加工的孔 杠桿臂在安裝到夾具上時(shí)應(yīng)對(duì)左右兩端底面進(jìn)行定位固定，因不同零件左右兩端底面垂直距離存在一定的誤差，所以應(yīng)設(shè)計(jì)能夠上下移動(dòng)的平面對(duì)零件兩端底面進(jìn)行定位固定；在鉆水平孔時(shí)，杠桿

20、臂承受向里的力，所以應(yīng)對(duì)杠桿臂進(jìn)行防止前后運(yùn)動(dòng)的固定；在鉆垂直孔時(shí)，杠桿臂承受向下的力，所以應(yīng)對(duì)杠桿臂進(jìn)行防治下移的固定。 第二章：翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具的總體設(shè)計(jì) 1：翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具的設(shè)計(jì) 2.1翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具總裝圖 2：夾具的工作原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.2.1定位方案與定位元件：為了滿足杠桿臂的需要，使杠桿臂左右兩端底面定位固定，因不同零件存在一定的誤差，應(yīng)使杠桿臂被加工兩孔軸線與鉆模板軸線的重合，所以將鉆模板固定，又因零件要求為垂直距離，所以設(shè)計(jì)右端平面固定，左端設(shè)置螺旋輔助支撐2進(jìn)行左右兩端垂直距離的調(diào)整定位。使其孔軸線與鉆模板軸線重合。（如圖2.2所示）

21、 2.2.2夾緊機(jī)構(gòu)：防止鉆孔時(shí)零件晃動(dòng)，應(yīng)對(duì)杠桿臂的兩端底面以及前后移動(dòng)進(jìn)行定位固定，所以在右端設(shè)計(jì)定位銷7、開(kāi)口墊圈6、夾緊螺母5對(duì)零件零件進(jìn)行固定；（如圖2.2所示）定位銷7通過(guò)墊圈16和六角螺母15固定于夾具體上。 2.2.3其他輔助設(shè)備：考慮到零件加工存在誤差，所以設(shè)計(jì)螺旋輔助支撐2可以上下升降，使所有零件都能使左右兩端面同時(shí)得到固定，為防止誤差使加工時(shí)上下顛簸，設(shè)置鎖緊螺母1對(duì)螺旋輔助支撐進(jìn)行鎖緊，防止鉆孔時(shí)輔助支撐受力太大而下降影響加工。設(shè)計(jì)可調(diào)支撐釘11為防止鉆孔時(shí)零件前后移動(dòng)，影響加工精度；設(shè)計(jì)鎖緊螺母10，方便了可調(diào)支撐釘11的前后移動(dòng)，提高了定位固定的精度。設(shè)計(jì)定位體

22、17為了使零件右端底面固定精度更高。（如圖2.2所示） 夾緊螺母5 左底面固定 開(kāi)口墊圈6 右底面固定定位體17 螺旋輔助支撐2 鎖緊螺母1 定位銷7 六角螺母15 墊圈16 鎖緊螺母10 可調(diào)支撐釘11 2.2定位零件、固定零件和其他輔助零件 3：夾具的使用方法 被加工零件放在夾具體上時(shí)以右端底面與夾具體接觸面重合為基準(zhǔn)，將被加工零件右端底面放在平面上，調(diào)整螺旋輔助支撐2使零件左右底面同時(shí)接觸夾具，擰緊鎖緊螺母1是螺旋輔助支撐固定；調(diào)整可調(diào)支撐釘11使被加工零件的垂直孔軸線與鉆套軸線重合，擰緊定位銷7使零件固定于夾具體上。 4：夾具與翻轉(zhuǎn)式鉆

23、床的固定 夾具加緊杠桿臂后，加工的時(shí)候?qū)⒊惺芟蛳隆⑾騼?nèi)的力以及鉆孔時(shí)的旋轉(zhuǎn)力，夾具將會(huì)受力而產(chǎn)生直線以及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所以?shī)A具固定在鉆床上應(yīng)受到約束，是夾具加緊零件加工時(shí)，不因受力而產(chǎn)生位移，影響加工精度，所以對(duì)家具的下面以及左面進(jìn)行固定。 第三章：翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具零件的具體設(shè)計(jì) 1：夾具零件的設(shè)計(jì) 為了節(jié)省零件的加工時(shí)間，減少家具的成本，在同樣的情況下采用了國(guó)標(biāo)零件，減少因?yàn)閷Ｓ昧慵拈_(kāi)發(fā)要花費(fèi)很多時(shí)間以及成本，螺母、墊圈、螺釘、鎖緊螺母等零件采用國(guó)標(biāo)零件 2：夾具體的設(shè)計(jì) 夾具體是整個(gè)夾具的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，它與翻轉(zhuǎn)鉆床連接，支撐整個(gè)夾具，所以?shī)A具體的設(shè)計(jì)應(yīng)符合與鉆床連接要求也要

24、符合支撐整個(gè)夾具體以及加工時(shí)承受的力的機(jī)械性能要求。 3.2.1夾具體機(jī)構(gòu)分析設(shè)計(jì) 夾具體體型比較大，為了減輕其重量，方便在鉆床上裝卸，所以我將夾具體的后面以及下面?zhèn)€減去一個(gè)方形空間。為了提高夾具體對(duì)零件定位的精度，在夾具體上左右兩面各設(shè)一個(gè)突臺(tái)，提高定位固定精度。 3.2.2夾具體的制造 夾具體是鑄造件，鑄造完成后要進(jìn)行時(shí)效處理，滿足加工強(qiáng)度要求，要對(duì)表面進(jìn)行去除氧化層處理，保證表面粗糙度，滿足定位精度。 3.2.3夾具體的固定 夾具下端固定于鉆床上，通過(guò)凹槽直接防御鉆床上，方便與裝卸，并能滿足加工時(shí)對(duì)夾具的約束。 3：定位銷的設(shè)計(jì) 3.3.1定位銷的設(shè)計(jì) 定位銷的作用是固

25、定被加工零件的右端，時(shí)期在被加工時(shí)能夠固定不動(dòng)，提高加工精度。定位銷應(yīng)先讓自己固定于夾具體上，然后將零件放在夾具體上進(jìn)行定位固定，因而定位銷屬于一個(gè)細(xì)長(zhǎng)軸，所以定位銷要具有足夠的強(qiáng)度和韌性，一面在加工時(shí)承受不了沖擊力而折斷，影響加工。所以定位銷的材料選擇為20號(hào)鋼，并進(jìn)行滲碳處理，滲碳深度為0.8~1.2mm，達(dá)到HRC為55~60。 3.3.2定位銷加工時(shí)的問(wèn)題及解決方法 定位銷的加工：由于細(xì)長(zhǎng)軸本身剛性差（L/d值愈大，剛性愈差），在車削過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)以下問(wèn)題： 1、工件受切削力、自重和旋轉(zhuǎn)時(shí)離心力的作用，會(huì)產(chǎn)生彎曲、振動(dòng)，嚴(yán)重影響其圓柱度和表面粗糙度。 2、在切削過(guò)程中，工件受熱伸

26、長(zhǎng)產(chǎn)生彎曲變形，；車削就很難進(jìn)行，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使工件在頂尖間卡住。 因此，車細(xì)長(zhǎng)軸是一種難度較大的加工工藝。雖然車細(xì)長(zhǎng)軸的難度較大，但它也有一定的規(guī)律性，主要抓住中心架和跟刀架的使用、解決工件熱變形伸長(zhǎng)以及合理選擇車刀幾何形狀等三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，問(wèn)題就迎刃而解了。 細(xì)長(zhǎng)軸的加工比較困難，在加工時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生熱變形，對(duì)加工時(shí)的固定也是很困難，下面將介紹加工時(shí)的方法： 一：在車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，可使用中心架來(lái)增加工件剛性。一般車削細(xì)長(zhǎng)軸使用中心架的方法有： 1、中心架直接支承在工件中間 當(dāng)工件可以分段車削時(shí)，中心架支承在工件中間， 這樣支承，L/d值減少了一半，細(xì)長(zhǎng)軸車削時(shí)的剛性可增加好幾倍。在工件裝上

27、中心架之前，必須在毛坯中部車出一段支承中心架支承爪的溝槽，表面粗糙度及圓柱度誤差要小，否則會(huì)影響工件的精度。車削時(shí)，中心架的支承爪與工件接觸處應(yīng)經(jīng)常加潤(rùn)滑油。為了使支承爪與工件保持良好的接觸，也可以在中心架支承爪與工件之間加一層砂布或研磨劑，進(jìn)行研磨抱合。 2、用過(guò)渡套筒支承車細(xì)長(zhǎng)軸用上述方法車削支承承中心架的溝槽是比較困難的。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可加用過(guò)渡套筒的處表面接觸，過(guò)渡套筒的兩端各裝有四個(gè)螺釘，用這些螺釘夾住毛坯工件，并調(diào)整套筒外圓的軸線與主軸旋轉(zhuǎn)軸線相重合，即可車削。 二：使用跟刀架支承車細(xì)長(zhǎng)軸 跟刀架固定在床鞍上，一般有兩個(gè)支承爪，跟刀架可以跟隨車刀移動(dòng)，抵消徑向切削時(shí)可以增

28、加工件的剛度，減少變形。從而提高細(xì)長(zhǎng)軸的形狀精度和減小表面粗糙度。從跟刀架的設(shè)計(jì)原理來(lái)看，只需兩只支承爪就可以了因車刀給工件的切削抗力F`r，使工件貼住在跟刀架的兩個(gè)支承爪上。但是實(shí)際使用時(shí)，工件本身有一個(gè)向下重力，以及工件不可避免的彎曲，因此，當(dāng)車削時(shí)，工件往往因離心力瞬時(shí)離開(kāi)支承爪、接觸支承爪而產(chǎn)生振動(dòng)。如果采用三只支承爪的跟刀架支承工件一面由車刀抵住，使工件上下、左右都不能移動(dòng)，車削時(shí)穩(wěn)定，不易產(chǎn)生振動(dòng)。因此車細(xì)找軸時(shí)一個(gè)非常關(guān)鍵的問(wèn)題是要應(yīng)用三個(gè)爪跟刀架。 三：減少工件的熱變形主要可采取以下措施： 1、使用彈性回轉(zhuǎn)頂尖 用彈性回轉(zhuǎn)頂尖加工細(xì)長(zhǎng)軸，可有較地補(bǔ)償工件的熱變形伸長(zhǎng)，工件不

29、易彎曲，車削可順利進(jìn)行。 2、加注充分的切削液 車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，不論是低速切削還是高速切削，為了減少工件的溫升而引起熱變形，必須加注切液充分冷卻。使用切削液還可以防止跟刀架支承爪拉毛工件，提高刀具的使用壽命和工件的加工質(zhì)量。 3、刀具保持銳利 以減少車刀與工件的摩擦發(fā)熱。 四：合理選擇車刀幾何形狀 車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，由于工件剛性差，車刀的幾何形狀對(duì)工件的振動(dòng)有明顯的影響。選擇時(shí)主要考慮以下幾點(diǎn)： 1、由于細(xì)長(zhǎng)軸剛生差，為減少細(xì)長(zhǎng)軸彎曲，要求徑向切削力越小越好，而刀具的主偏角是影響徑向切削力的主要因素，在不影響刀具強(qiáng)度情況下，應(yīng)盡量增大車刀主偏角。車刀的主偏角取kr=80～93。 2、為

30、減少切削煙力和切削熱，應(yīng)該選擇較大的前角，取r0=15～30。 3、車刀前面應(yīng)該磨有R11.5～3的斷屑槽，使切削順利卷曲折斷。 4、選擇正刃傾角，取入=3使切削屑流向待加工表面，并使卷屑效果良好。 5、切削刃表面粗糙度要求在Ra0.4以下，并要經(jīng)常保持鋒利。 6、為了減少?gòu)较蚯邢髁Γ瑧?yīng)選擇較小的刀尖圓弧半徑（re<0.3mm）。倒棱的寬度也應(yīng)選得較小，取倒棱寬br1=0.5f。 五：車削細(xì)長(zhǎng)軸的車刀 1、刀片材料為YT15硬質(zhì)合金。 2、切削用量：粗車時(shí)，切削速度vc=50～60m/min；進(jìn)給量f=0..3～0.4mm/r；切削 深度ap=1.5～2mm。精車時(shí)，切削速度v

31、c=60～100m/min；進(jìn)給量 f=0.08～0.12mm/r ；切削深度ap=0.5～1mm.。 3、采用乳化液作切削液。 4、適用范圍：適用于車削光杠、絲桿等細(xì)長(zhǎng)軸。 4：鉆模板以及鉆套的設(shè)計(jì) 4.1鉆模板的設(shè)計(jì) 鉆模板結(jié)構(gòu)形式的選擇：在設(shè)計(jì)鉆模板的結(jié)構(gòu)時(shí)，主要要根據(jù)工件的外形大小、加工部位、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生產(chǎn)規(guī)模以及機(jī)床類型等條件而定。要求所設(shè)計(jì)的鉆模板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、制造容易。 常見(jiàn)的鉆模板有固定式、鉸鏈?zhǔn)健⒖尚妒?、懸掛式等四種結(jié)構(gòu)形式 1）固定式鉆模板 固定式鉆模板與夾具是固定連接的可以與夾具體做成一體，也可以用螺釘將它與夾具體相連接。采用這種鉆模板鉆孔，位置精確

32、度較高。 2）鉸鏈?zhǔn)姐@模板 鉸鏈?zhǔn)姐@模板與夾具體通過(guò)鉸鏈連接。1.翻轉(zhuǎn)。裝卸工件時(shí)，將鉆模板往上翻；加工時(shí)將鉆模板往下翻，并用菱形夾緊螺釘。2.固緊。采用鉸鏈?zhǔn)姐@模板，工件可以在夾具上方裝入，裝卸工件方便；但翻轉(zhuǎn)鉆模板費(fèi)工費(fèi)時(shí)，效率較低，且鉆模板位置精度受鉸鏈間隙影響，鉆孔位置精度不高；它主要用于生產(chǎn)規(guī)模不大、鉆孔精度要求不高的場(chǎng)合。 3）懸掛式鉆模板 懸掛式鉆模板是與機(jī)床主軸箱連接的，懸掛式鉆模板通常用在多軸傳動(dòng)頭加工平行孔系時(shí)采用，生產(chǎn)效率高，適于在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用。 鉆模板上安裝鉆套的底孔與定位元件間的位置精度直接影響工件孔的位置精度，因此至關(guān)重要。在上述各鉆模板結(jié)構(gòu)中，以固

33、定式鉆模板鉆套底孔的位置精度最高，而以懸掛式鉆模板鉆套底孔的位置精度為最低。杠桿臂的夾具屬于專用夾具，進(jìn)行小批量生產(chǎn)，考慮到夾具的加工成本，所以選擇固定式鉆模板。為了減少成本又可以進(jìn)行裝卸，我將通過(guò)螺釘將它與夾具體固定（如圖4.1所示）。固定鉆模板與夾具體，我選擇國(guó)標(biāo)零件圓錐銷14（6X30）和螺釘9（M8X25）。 在保證鉆模板有足夠剛度的前提下，要盡量減輕其重量。在生產(chǎn)中，鉆模板的厚度往往按鉆套的高度來(lái)確定，一般在10~30mm之間。如果鉆套較長(zhǎng)，可將鉆模板局部加厚。此外，鉆模板一般不宜承受夾緊力。因?yàn)殂@模板13的鉆套在頂部，所以將鉆模板13的厚度設(shè)計(jì)為21mm。因?yàn)殂@模板4的鉆套位于靠

34、右端，所以講鉆模板4厚度定位17mm。 鉆模板13 鉆模板材料的選擇：鉆模板在滿足剛性要求的情況下減輕其重量，所以對(duì)材料的選擇進(jìn)行了對(duì)比。45號(hào)鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼，硬度不高易切削加工,模具中常用來(lái)做45號(hào)鋼管模板,梢子,導(dǎo)柱等。45號(hào)鋼廣泛的應(yīng)用于機(jī)械制造行業(yè)，二它的機(jī)械性能要求完全滿足鉆模板的要求，所以選擇45號(hào)鋼作為鉆模板的材料。 螺釘9 圓錐銷14 夾具體8 鉆模板4 圓錐銷14 螺釘9 夾具體8 圖4.1鉆模板與夾具體的固定 4.2鉆套的設(shè)計(jì) 鉆套結(jié)構(gòu)形式的選擇： 鉆套的作用是確定鉆頭，鉸刀等刀具的軸線位置，防止刀具在加工過(guò)程

35、中發(fā)生偏斜。根據(jù)使用二點(diǎn)，鉆套可分為固定式，可換式，快換式等多種結(jié)構(gòu)形式 1）固定鉆套 固定鉆套直接被壓在鉆模板上，其位置精度要求較高，但磨損后不易更換，鉆模板較薄時(shí)，為使鉆套具有足夠的引導(dǎo)長(zhǎng)度，應(yīng)采用有肩鉆套。 2）可換鉆套 在成批生產(chǎn)、大量生產(chǎn)中，為便于更換鉆套，采用可換鉆套 3）快換鉆套 在工件的一次裝夾中，若順序進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔或攻絲等多個(gè)工步加工，需要不同孔徑的鉆套來(lái)引導(dǎo)刀具，此時(shí)應(yīng)使用快換鉆套。更換鉆套時(shí)，只需逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)鉆套使削邊平面轉(zhuǎn)至螺釘位置，即可向上快速取出鉆套。 4）專用鉆套 在一些特殊場(chǎng)合，可以根據(jù)具體要求自行設(shè)計(jì)鉆套 跟據(jù)鉆套的選擇原則，杠桿臂的加工

36、屬于小批量生產(chǎn)，所以選擇固定鉆套。又因?yàn)橛叶舜怪笨卓讖酱?，鉆模板薄，應(yīng)采用有肩鉆套（如圖4.2所示） 無(wú)肩鉆套3 左端鉆垂直孔的鉆模板4 右端鉆垂直孔的鉆模板13 有肩鉆套12 鉆套的選擇： 由于鉆套屬于國(guó)標(biāo)規(guī)定零件，按照杠桿臂鉆孔的大小要求，選擇國(guó)標(biāo)內(nèi)的鉆套：無(wú)肩鉆套3（10G7）和右肩鉆套12（B13F7X32）。 4.3鉆模板與夾具的連接固定 鉆模板支撐鉆套，對(duì)鉆套進(jìn)行定位固定，所以在加工時(shí)鉆模板將承受力而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，影響加工，所以應(yīng)對(duì)其進(jìn)行固定。因?yàn)槁葆敼潭〞?huì)有空隙產(chǎn)生誤差，影響加工精度，所以在應(yīng)用螺釘?shù)墓潭ǖ幕A(chǔ)上

37、，再加上圓錐銷進(jìn)行定位固定，是鉆模板與夾具體緊密結(jié)合，以免加工時(shí)螺釘松動(dòng)產(chǎn)生誤差，影響加工。 第四章：夾具的二維視圖 一：螺旋輔助支撐2 圖4.1螺旋輔助支撐2 二：鉆模板4 圖4.2鉆模板4 三：定位銷7 圖4.3定位銷7 四：夾具體8 圖4.4夾具體8

38、 五：鉆模板13 圖4.5鉆模板13 第五章：翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具的三維設(shè)計(jì) 1：翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具的零件三維視圖 一：螺旋輔助支撐2 圖5.1螺旋輔助支撐2 二：鉆套3 圖5.2鉆套3 三：鉆模板4 圖5.3鉆模板4 四：定位銷7 圖5.4定位銷7 五：夾具體8 圖5.5夾具體8 六：螺釘9 圖5.6螺釘9 七：可調(diào)支撐釘11 圖5.7可調(diào)支撐釘11 八：鉆套12 圖5.8鉆套12 九：鉆模板13 圖5.9鉆模板13 2：翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具裝配

39、圖的設(shè)計(jì)描述 由若干零部件組成的裝配單元稱為裝配體。不同層次零件的裝配存在先后順序約束，下層零件的裝配優(yōu)先于上層零件的裝配，不同子裝配體的零件可以并行裝配。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上的層次特性隱含了部分裝配順序信息，因此，采用等級(jí)模型更能夠體現(xiàn)問(wèn)題的本質(zhì)而且可以將整個(gè)產(chǎn)品的裝配問(wèn)題簡(jiǎn)化為對(duì)子裝配體的分析和求解，降低了問(wèn)題求解復(fù)雜度。如圖5.10所示翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具的總裝三維圖。 5.10夾具總裝三維圖 3:CATIA設(shè)計(jì)零件的實(shí)例 下面我就以翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具的鉆模板4為例，敘述一下完成三維實(shí)體設(shè)計(jì)的全過(guò)程。 1.利用CATIA強(qiáng)大的零件草圖的參數(shù)化設(shè)計(jì)，做出零件的草圖（如圖5.11所示）

40、圖5.11鉆模板草圖 2.利用特征工具中的拉伸功能對(duì)草圖平面進(jìn)行拉縱向拉伸（如圖5.12所示） 圖5.12拉伸鉆模板 3.在拉伸面上繼續(xù)畫(huà)草圖（如圖5.13所示） 圖5.13草圖二 4.利用特征中的拉伸切除功能對(duì)已形成的實(shí)體進(jìn)行一定深度的切除（如圖5.14所示） 圖5.14拉伸切除 5.拉伸切除以后定位板成型（如圖5.15所示） 5.15鉆模板成型 4：翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具的裝配 （1）裝配體模型 由若干零部件組成的裝配單元稱為裝配體。不同層次零件的裝配存在先后順序約束，下層零件的裝配優(yōu)先于上層零件的裝配，不同子裝配體的零件可以并行裝配。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

41、上的層次特性隱含了部分裝配順序信息，因此，采用等級(jí)模型更能夠體現(xiàn)問(wèn)題的本質(zhì)而且可以將整個(gè)產(chǎn)品的裝配問(wèn)題簡(jiǎn)化為對(duì)子裝配體的分析和求解，降低了問(wèn)題求解復(fù)雜度。 （2）裝配約束關(guān)系類型 裝配模型除了描述每個(gè)零件的信息之外，更重要的是描述零件間的相互關(guān)系。裝配體中零部件之間存在的裝配關(guān)系主要包括產(chǎn)品零部件之間的幾何關(guān)系和連接關(guān)系。采用面向?qū)ο蟮姆椒枋霎a(chǎn)品裝配關(guān)系，即通過(guò)類的繼承逐步細(xì)化描述內(nèi)容。如圖9.12所示為裝配約束關(guān)系的類繼承關(guān)系。其中，幾何約束主要分為以下四類: 1)位置約束關(guān)系，描述了產(chǎn)品中兩個(gè)零件或部件的幾何元素間的相對(duì)位置關(guān)綣，如貼合、對(duì)齊、插入等; 2)連接約束關(guān)系，描述

42、了產(chǎn)品零部件幾何元素間的直接連接或間接連接關(guān)系，連接體之間具有連接介質(zhì)或連接力。如螺栓連接、鍵連接、焊接連接等。 3)配合關(guān)系，描述了產(chǎn)品零部件之間配合關(guān)系的類型、代碼和精度; 4)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，描述了產(chǎn)品零部件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)和傳動(dòng)關(guān)系，如繞軸的旋轉(zhuǎn)等； 位置約束關(guān)系從工程設(shè)計(jì)角度可分為以下幾類: 1)貼合關(guān)系:要求裝配體零部件的兩個(gè)接觸表面的法向矢量方向相反，包括平面－平面接觸、平面—曲面接觸、曲面—面而接觸。這種約束關(guān)系類型反映了裝配自由度約束的程度; 2)插入關(guān)系:描述廣義孔和廣義軸之間的配合關(guān)系，要求孔的軸線和軸的軸線重合，它允許兩零件間的旋轉(zhuǎn)自由度和沿著零件軸線的平移自由度;

43、3)對(duì)齊關(guān)系:包含對(duì)齊和等距對(duì)齊，是指裝配體零部件之間的重合關(guān)系，包括點(diǎn)對(duì)齊、線對(duì)齊、面對(duì)齊及局部坐標(biāo)系對(duì)齊。面對(duì)齊是指兩個(gè)表面相鄰且在同一物理平面上；邊對(duì)齊是指兩條邊重合在同一直線上；點(diǎn)對(duì)齊是指兩個(gè)點(diǎn)重合；等距對(duì)齊是指兩個(gè)面對(duì)齊且相鄰邊平行。 4)定向關(guān)系:描述兩元素之間的方向關(guān)系，可以是面與面之間、邊與邊之間的這種關(guān)系。 連接約束關(guān)系按照連接方法可分為間接連接和直接連接。 1)直接連接:通過(guò)連接力把兩個(gè)零部件連接起來(lái)的一種約束關(guān)系，如過(guò)盈連接、彈性連接等; 2)間接連接:通過(guò)中間連接件將兩個(gè)零部件連接起來(lái)的一種約束關(guān)系，中間連接件被稱為連接介質(zhì)。螺紋連接、銷連接、鍵連接、鉚接等都是

44、典型的間接連接。 第六章：翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具零件的制造 通過(guò)數(shù)據(jù)接口傳入實(shí)體造型；確定粗加工、半精加工和精加工方案；生成各加工步驟的刀具軌跡；刀具軌跡仿真；后置輸出加工代碼。本節(jié)以鉆模板13為例對(duì)其數(shù)控加工群過(guò)程進(jìn)行描述。 1：制造工程師實(shí)體及毛胚的確定 在CATIA實(shí)體中選取【文件】→【輸出】→【零件】，在“輸出文件”對(duì)話框中選取制造工程師可讀取數(shù)據(jù)格式保存。本例中選取igs格式。 在CAXA制造工程師中打開(kāi)上述保存文件，如圖6.1所示選取【加工】→【定義毛胚】如圖所示，選擇參照模型，點(diǎn)取上方“參照模型”按鈕。生成毛皮模型.

45、 6.1毛坯定義 2：刀具軌跡的拾取 6.2.1加工前準(zhǔn)備工作 （1）設(shè)定加工刀具 ① 選擇【應(yīng)用】→【軌跡生成】→【刀具庫(kù)管理】命令， 彈出刀具庫(kù)管理對(duì)話 框如圖6.2所示。 圖6.2刀具庫(kù)管理 ② 增加銑刀。單擊“增加銑刀”按鈕，如圖6.3在對(duì)話框中輸入銑刀名稱。 圖6.3增加銑刀 一般都是以銑刀的直徑和刀角半徑來(lái)表示，刀具名稱帽量和工廠中用刀的習(xí)慣一致。刀具名稱一般表示形式為“D10，r3”，D代表刀具直徑，r代表刀角半徑。 ③．設(shè)定增加的銑刀的參數(shù)。在刀具庫(kù)管理對(duì)話框中鍵入正確的數(shù)值，刀具定義即可完成。其中的刀刃長(zhǎng)度和刃桿長(zhǎng)度與仿真有關(guān)而與實(shí)

46、際加工無(wú)關(guān)，在實(shí)際加工中要正確選擇吃刀量和吃刀深度，以免刀具損壞。 （2）后置設(shè)置 用戶可以增加當(dāng)前使用的機(jī)床，給出機(jī)床名，定義適合自己機(jī)床的后置格式。綣 統(tǒng)默認(rèn)的格式為FANUC綣統(tǒng)的格式。 ① 選擇【應(yīng)用】－【后置處理】－【后置設(shè)置】命令，彈出后置設(shè)置對(duì)話框。 ② 增加機(jī)床設(shè)置。選擇當(dāng)前機(jī)床繻型，如圖6.4所示。 圖6.4后置設(shè)置 ③ 后置處理設(shè)置。選擇“后置處理設(shè)置”標(biāo)簽，根據(jù)當(dāng)前的機(jī)床，設(shè)置各參數(shù)。 7.2.2加工軌跡設(shè)置 （1）設(shè)置“粗加工參數(shù)”。單擊【應(yīng)用】－【軌跡生成】－【等高粗加工】，在 彈出的“粗加工參數(shù)表”中設(shè)置“粗加工參數(shù)”，如圖6.5所示。

47、 圖6.5 粗加工參數(shù) （2）設(shè)置粗加工“銑刀參數(shù)”。如圖6.6所示。 圖6.6銑刀參數(shù)設(shè)置 （3）設(shè)置粗加工“切削用量”參數(shù)。如圖6.7所示。 圖6.7 切削用量 （4）確認(rèn)“進(jìn)退刀方式”、“下刀方式”、“清根方式”綣統(tǒng)默認(rèn)值。按“確定”退出參數(shù)設(shè)置。 （5）按系統(tǒng)提示拾取加工輪廓。拾取設(shè)定加工范圍的矩形后單擊鏈搜索箭頭；按系統(tǒng)提示“拾取加工曲面”，選中整個(gè)實(shí)體表面，系統(tǒng)將拾取到的所有曲面變紅，然后按鼠標(biāo)右鍵結(jié)束。 （6）生成粗加工刀路軌跡。系統(tǒng)提示：“正在準(zhǔn)備曲面請(qǐng)稍候”、“處理曲面”等，然后系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)生成粗加工軌跡。 （7）與上述步驟類似設(shè)置精加工參

48、數(shù)得到軌跡 3：軌跡仿真和加工代碼的生成 選擇刀具軌跡單擊【加工】－【軌跡仿真】進(jìn)入仿真軌跡界面，選擇需要加工的軌跡，進(jìn)行虛擬加工，加工成功后輸出代碼，單擊【加工】－【后置處理】－【生成G代碼】生成如下代碼。 (123.cut,2010.5.20,16:34:57.453) N10G90G54G00Z20.000 N12S3000M03 N14X0.000Y0.000Z20.000 N16X82.500Y-36.649 N18G01Z15.000F100 N20G03X75.873Y-47.277I3375.748J-2112.406F800 N22G01Y-50.449

49、 N24Z25.000F100 N26G00Z50.000 N28X82.500Y-30.351 N30Z25.000 …………………… …………………… …………………… N106G02X-70.905Y43.830I230.729J-72.160 N978G03X-51.849Y-25.045I-0.839J0.578 N980G03X-51.992Y-24.523I-1.018J0.000 N982G01Z10.000F100 N984G00Z20.000 N986X0.000Y0.000 N988M05 N990M30最后對(duì)以上代碼進(jìn)行校驗(yàn)。

50、 第七章：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/計(jì)算機(jī)輔助制造的概括 1：CAD/CAM技術(shù)發(fā)展 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/計(jì)算機(jī)輔助制造（CAD/CAM）技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分，是計(jì)算機(jī)技術(shù)在工程設(shè)計(jì)、制造等領(lǐng)域中具有重要影響的高新技術(shù)。 CAD/CAM技術(shù)的推廣應(yīng)用有助于電子信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，提高企業(yè)的活力、競(jìng)爭(zhēng)能力、 市場(chǎng)應(yīng)變能力和技術(shù)創(chuàng)新能力。CAD/CAM軟件作為企業(yè)信息化基礎(chǔ)應(yīng)用軟件，其發(fā)展過(guò)程和趨勢(shì)是從單項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用到各種技術(shù)的集成化應(yīng)用，從單個(gè)企業(yè)向集團(tuán)化發(fā)展，這不僅是 CAD/CAM技術(shù)和

51、產(chǎn)品的趨勢(shì)，同時(shí)也反映了制造業(yè)信息化技術(shù)的應(yīng)用趨勢(shì)。CAD/CAM技術(shù)和系統(tǒng)的發(fā)展及應(yīng)用使傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法與生產(chǎn)模式發(fā)生了深刻變化，產(chǎn)生了陳套的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。 我國(guó)的CAD/CAM工作從20世紀(jì)70年代開(kāi)始以來(lái)，經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展和推廣應(yīng)用，帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。少數(shù)大型企業(yè)已建立起完善的CAD/CAM系統(tǒng)，一些中小企業(yè)在保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率方面也取得了顯著效益。以“甩圖板”為目標(biāo)實(shí)現(xiàn)繪圖設(shè)計(jì)自動(dòng)化成為推廣應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)的突破口，使其在企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。但是CAD/CAM技術(shù)并不僅僅局限于繪圖自動(dòng)化，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)等的快速發(fā)幕，如何深

52、化推廣應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)并提高CAD/CAM應(yīng)用的層次，成為人們特別關(guān)注的問(wèn)題。盡管我國(guó)開(kāi)展CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用工作并不晚，但是從整體上看，國(guó)內(nèi)CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用的深度和廣度與國(guó)外先進(jìn)水平相比還存在很大差距。作為一種先進(jìn)手段和工具，CAD/CAM技術(shù)提高了企業(yè)的設(shè)計(jì)和制造能力，但CAD/CAM技術(shù)并不能代替人的設(shè)計(jì)和制造行為、專業(yè)技術(shù)人員的創(chuàng)造能力和工作經(jīng)驗(yàn)等。波音、福特等國(guó)外企業(yè)CAD/CAM技術(shù)的良好應(yīng)用是利益于其應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)積累和培養(yǎng)出的高素質(zhì)技術(shù)隊(duì)伍，而國(guó)內(nèi)目前非常缺乏能夠同時(shí)掌握計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)又具有豐富專業(yè)知識(shí)的人才 2：CATIA V5軟件特點(diǎn) CATIA V5版本

53、是IBM和達(dá)索系統(tǒng)公司長(zhǎng)期以來(lái)在為數(shù)字化企業(yè)服務(wù)過(guò)程中不斷探索的結(jié)晶。圍繞數(shù)字化產(chǎn)品和電子商務(wù)集成概念進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的CATIA V5版本，可為數(shù)字化企業(yè)建立一個(gè)針對(duì)產(chǎn)品整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程的工作環(huán)境。在這個(gè)環(huán)境中，可以對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程的各個(gè)方面進(jìn)行仿真，并能夠?qū)崿F(xiàn)工程人員和非工程人員之間的電子通信。產(chǎn)品整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程包括概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、工程分析、成品定義和制造乃至成品在整個(gè)生命周期中的使用和維護(hù)。CATIA V5版本具有： 1.重新構(gòu)造的新一代體系結(jié)構(gòu) 　　為確保CATIA產(chǎn)品系列的發(fā)展，CATIA V5新的體系結(jié)構(gòu)突破傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)，采用了新一代的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，可快速地適應(yīng)企業(yè)的業(yè)務(wù)發(fā)展需

54、求，使客戶具有更大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。 2.支持不同應(yīng)用層次的可擴(kuò)充性 　　CATIA V5對(duì)于開(kāi)發(fā)過(guò)程、功能和硬件平臺(tái)可以進(jìn)行靈活的搭配組合，可為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)鏈中的每個(gè)專業(yè)成員配置最合理的解決方案。允許任意配置的解決方案可滿足從最小的供貨商到最大的跨國(guó)公司的需要。 3.與NT和UNIX硬件平臺(tái)的獨(dú)立性 　　CATIA V5是在Windows NT平臺(tái)和UNIX平臺(tái)上開(kāi)發(fā)完成的，并在所有所支持的硬件平臺(tái)上具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)、功能、版本發(fā)放日期、操作環(huán)境和應(yīng)用支持。CATIA V5在Windows平臺(tái)的應(yīng)用可使設(shè)計(jì)師更加簡(jiǎn)便地同辦公應(yīng)用系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)；而UNIX平臺(tái)上NT風(fēng)格的用戶界面，可使用戶在

55、UNIX平臺(tái)上高效地處理復(fù)雜的工作。 4.專用知識(shí)的捕捉和重復(fù)使用 　　CATIA V5結(jié)合了顯式知識(shí)規(guī)則的優(yōu)點(diǎn)，可在設(shè)計(jì)過(guò)程中交互式捕捉設(shè)計(jì)意圖，定義產(chǎn)品的性能和變化。隱式的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)變成了顯式的專用知識(shí)，提高了設(shè)計(jì)的自動(dòng)化程度，降低了設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)。 5.給現(xiàn)存客戶平穩(wěn)升級(jí) 　　CATIA V4和V5具有兼容性，兩個(gè)系統(tǒng)可并行使用。對(duì)于現(xiàn)有的CATIA V4用戶，V5年引領(lǐng)他們邁向NT世界。對(duì)于新的CATIA V5客戶，可充分利用CATIA V4成熟的后續(xù)應(yīng)用產(chǎn)品，組成一個(gè)完整的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)環(huán)境。 3：AutoCAD軟件的特點(diǎn) AutoCAD具有良好的用戶界面，通過(guò)交互菜單或

56、命令行方式便可以進(jìn)行各種操作。它的多文檔設(shè)計(jì)環(huán)境，讓非計(jì)算機(jī)專業(yè)人員也能很快地學(xué)會(huì)使用。在不斷實(shí)踐的過(guò)程中更好地掌握它的各種應(yīng)用和開(kāi)發(fā)技巧，從而不斷提高工作效率。 AutoCAD軟件具有如下特點(diǎn)： (1)具有完善的圖形繪制功能。 (2)有強(qiáng)大的圖形編輯功能。 (3)可以采用多種方式進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)或用戶定制。 (4)可以進(jìn)行多種圖形格式的轉(zhuǎn)換，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力。 (5)支持多種硬件設(shè)備。 (6)支持多種操作平臺(tái) (7)具有通用性、易用性，適用于各類用戶此外，從AutoCAD2000開(kāi)始，該系統(tǒng)又增添了許多強(qiáng)大的功能，如AutoCAD設(shè)計(jì)中心（ADC）、多文檔設(shè)計(jì)環(huán)境（MDE）

57、、Internet驅(qū)動(dòng)、新的對(duì)象捕捉功能、增強(qiáng)的標(biāo)注功能以及局部打開(kāi)和局部加載的功能，從而使AutoCAD系統(tǒng)更加完善... 4：CAXA制造工程師的特點(diǎn) 在目前的國(guó)內(nèi)CAD/CAM市場(chǎng)上，商品化軟件大部分為國(guó)外產(chǎn)品。CAXA制造工程師作為國(guó)產(chǎn)CAD/CAM軟件在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占據(jù)了寶貴的一席之地。作為863計(jì)劃中CIMS目標(biāo)產(chǎn)品的CAXA制造工程師，在10多年間經(jīng)歷了從工作站到PC、從DOS到Windows、從2000到XP直至2004長(zhǎng)期積累與多次升級(jí)，已經(jīng)發(fā)幕成具有強(qiáng)大的線架、曲面、實(shí)體混合3D造型功能，并針對(duì)多種格式3D 模型提供豐富靈活的加工策略、加工套路、軌跡優(yōu)化、加工仿真、工藝表單

58、、多軸加工、反向工程等，以強(qiáng)大后置處理與機(jī)床通信等功能的現(xiàn)代數(shù)字化設(shè)計(jì)/制造系統(tǒng)。 　 CAXA制造工程師不僅是是一款高效易學(xué)，具有很好工藝性的數(shù)控加工編程軟件，而且還是一套Windows原創(chuàng)風(fēng)格，全中文三維造型與曲面實(shí)體完美結(jié)合的CAD／CAM一體化系統(tǒng)。CAXA制造工程師為數(shù)控加工行業(yè)提供了從造型設(shè)計(jì)到加工代碼生成、校驗(yàn)一體化的全面解決方案。CAXA制造工程師的功能特點(diǎn)： 1．實(shí)體曲面完美結(jié)合 CAXA制造工程師從線框到曲面，提供了豐富的建模手段；采用精確的特征實(shí)體造型技術(shù)，可將設(shè)計(jì)信息用特征術(shù)語(yǔ)來(lái)描述，簡(jiǎn)便而準(zhǔn)確；基于實(shí)體的“精確特征造型”技術(shù)，使曲面融合進(jìn)實(shí)體中，形成統(tǒng)一的曲面

59、實(shí)體復(fù)合造型模式。 2．優(yōu)質(zhì)高效的數(shù)控加工 CAXA制造工程師將CAD模型與CAM加工技術(shù)無(wú)縫集成，可直接對(duì)曲面、實(shí)體模型進(jìn)行一致的加工操作。支持軌跡參數(shù)化和批處理功能，明顯提高工作效率。支持高速切削，大幅度提高加工效率和加工質(zhì)量。通用的后置處理可向任何數(shù)控系統(tǒng)輸出加工代碼。 3．卓越的工藝性與“知識(shí)加工” 可將某類零件的加工步驟、使用刀具、工藝參數(shù)等加工條件保存為規(guī)范化的模板，形成企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)工藝知識(shí)庫(kù)，類似零件的加工即可通過(guò)調(diào)用“知識(shí)加工”模板來(lái)進(jìn)行。這樣就保證了同類零件加工的一致性和規(guī)范化。同時(shí)，初學(xué)者更可以借助師傅積累的知識(shí)加工模板，實(shí)現(xiàn)快速入門(mén)和提高 4．Windows界面操

60、作 CAXA制造工程師基于微機(jī)平臺(tái)，采用原創(chuàng)Windows菜單和交互，全中文界面，讓您一見(jiàn)如故，輕松流暢地學(xué)習(xí)和操作。全面支持英文、簡(jiǎn)體和繁體中文Windows環(huán)境 5．豐富流行的數(shù)據(jù)接口 CAXA制造工程師是一個(gè)開(kāi)放的設(shè)計(jì)／加工工具。它提供了豐富的數(shù)據(jù)接口，包括：直接讀取市場(chǎng)上流行的三維CAD軟件，如CATIA，Pro／ENGINEER的數(shù)據(jù)接口；基于曲面的DXF和IGES標(biāo)準(zhǔn)圖形接口，基于實(shí)體的STEP標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口；Parasolid幾何核心的x—T、x—B格式文件；ACIS幾何核心的SAT格式文偉面向快速成型設(shè)備的STL以及面向Internet和虛擬現(xiàn)實(shí)的VRML等接13。這些接口

61、保證了于世界流行的CAD軟件進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換，使企業(yè)可以跨平臺(tái)和跨地域地與合作伙伴實(shí)現(xiàn)虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)。 6．全面開(kāi)放的2D、3D開(kāi)發(fā)平臺(tái) CAXA制造工程師充分考慮用戶的個(gè)性化需求，提供了專業(yè)而易于使用的2D和3D開(kāi)發(fā)平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的個(gè)性化和專業(yè)化。用戶可以隨心所欲地?cái)U(kuò)展制造工程師的功能，甚至可以開(kāi)發(fā)出全新的CAD／CAM產(chǎn)品。 7．品質(zhì)一流的刀具軌跡和加工質(zhì)量 　 加工路徑的優(yōu)化處理使刀具軌跡更加光滑、流暢、均勻、合理，大大提高了加工走刀的流暢性，保證了工件表面的加工質(zhì)量。 5：虛擬設(shè)計(jì) 虛擬設(shè)計(jì)是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的一個(gè)新的研究領(lǐng)域，是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人工智能、計(jì)

62、算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、信息處理、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造等技術(shù)綜合發(fā)展的產(chǎn)物。在機(jī)械行業(yè)有廣泛的應(yīng)用前景，如虛擬設(shè)計(jì)對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的革命性影響已經(jīng)逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。由于虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)基本上不消耗資源和能量，也不生產(chǎn)實(shí)際產(chǎn)品，而是產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和加工過(guò)程和制造相比較，它具有高度集成、快速成型、分布合作等特征。虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)不僅在科技界，而且在企業(yè)界引起了廣泛關(guān)注，成為研究的焦點(diǎn) 本設(shè)計(jì)主要介紹虛擬現(xiàn)實(shí)的硬件和軟件環(huán)境、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)、虛擬現(xiàn)實(shí)建模技術(shù)、虛擬場(chǎng)景瀏覽、虛擬實(shí)驗(yàn)示例、虛擬原形、虛擬裝置、虛擬制造、分布式虛擬現(xiàn)實(shí)等，內(nèi)容新穎，具有系統(tǒng)性、先進(jìn)性和實(shí)用性。 6：虛擬制造 隨著經(jīng)濟(jì)的全球化和社會(huì)的信息

63、化，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，制造企業(yè)為了在競(jìng)爭(zhēng)中求得生存與發(fā)幕，就應(yīng)該以最快的上市速度、最好的質(zhì)量、最低的成本和最優(yōu)的服務(wù)滿足不同顧客的需求。隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展和企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需求，美國(guó)20 世紀(jì)80 年代后期提出了虛擬制造技術(shù)，并在20 世紀(jì)90 年代得到極大重視并得到迅速發(fā)展。 虛擬制造 (Virtual Manufacturing簡(jiǎn)稱VM）是實(shí)際制造過(guò)程在計(jì)算機(jī)上的映射，即采用計(jì)算機(jī)仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在高性能計(jì)算機(jī)及高速網(wǎng)絡(luò)的支持下，在計(jì)算機(jī)上群組協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質(zhì)量檢驗(yàn)，以及企業(yè)各級(jí)過(guò)程的管理與控制產(chǎn)品制造的本質(zhì)過(guò)程，以增強(qiáng)制造過(guò)程中各級(jí)的決策和

64、控制能力。它為工程師們提供了從產(chǎn)品概論的形成、設(shè)計(jì)到制造全過(guò)程的三維可視及交互的環(huán)境，使得制造技術(shù)發(fā)展到了全方位預(yù)報(bào)的新階段 全新的研發(fā)模式：虛擬制造技術(shù)中，設(shè)計(jì)者采用三維方式，建立全關(guān)聯(lián)的的數(shù)字模型。當(dāng)需要繪圖數(shù)據(jù)時(shí)，可以方便地從三維模型中抽取，實(shí)現(xiàn)三維數(shù)字無(wú)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，同時(shí)還要求進(jìn)行產(chǎn)品總體的模型設(shè)計(jì)，而不僅限于設(shè)計(jì)單個(gè)部件或零件，設(shè)計(jì)者需要了解零件如何制造、裝配，并應(yīng)用于設(shè)計(jì)過(guò)程，各專業(yè)人員不再分開(kāi)獨(dú)立地工作，而是按照項(xiàng)目進(jìn)行組織并同時(shí)開(kāi)展工作，能夠很好地解決設(shè)計(jì)過(guò)程中的同步問(wèn)題 7：CATIA V5、AutoCAD、CAXA軟件工程師及虛擬設(shè)計(jì)制造的研究的目的、意義及國(guó)內(nèi)外發(fā)概況

65、 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ComputerAidedDesign，CAD）是用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)協(xié)助產(chǎn)生、修改、分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)的技術(shù)。隨著Internet/Intranet網(wǎng)絡(luò)和并行、高性能計(jì)算及事務(wù)處理的普及，異地、協(xié)同、虛擬設(shè)計(jì)及實(shí)時(shí)仿真也得到了廣泛應(yīng)用。CAD迄今已有50年歷史；經(jīng)歷了四次技術(shù)革命：60年代第一次CAD技術(shù)革命——曲面造型系統(tǒng); 60年代出現(xiàn)的三維CAD系統(tǒng)只是簡(jiǎn)單的線框式系統(tǒng)，它只能表達(dá)基本的幾何信息，不能有效地表達(dá)幾何數(shù)據(jù)間的拓?fù)潢P(guān)系，但CATIA的出現(xiàn)，標(biāo)志著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)從單純模仿工程圖紙的三視圖模式中解放出來(lái)，首次實(shí)現(xiàn)以計(jì)算機(jī)完整描述產(chǎn)品零件的主要信息，同時(shí)也使得CAM技

66、術(shù)的開(kāi)發(fā)有了實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。曲面造型系統(tǒng)CATIA為人類帶來(lái)了第一次CAD技術(shù)革命，改變了以往只能借助油泥模型來(lái)近似表達(dá)曲面的工作方式；70年代末到80年代初第二次CAD技術(shù)革命——曲面造型技術(shù)，實(shí)體造型技術(shù)的普及應(yīng)用標(biāo)志著CAD發(fā)展史上的第二次技術(shù)革命； 80年代末第三次CAD技術(shù)革命——參數(shù)化技術(shù)，參數(shù)化實(shí)體造型方法，這種算法主要有以下特點(diǎn)：基于特征、全尺寸約束、全數(shù)據(jù)相關(guān)、尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)修改；90年前后第四次CAD技術(shù)革命——變量化技術(shù)，變量化技術(shù)既保持了參數(shù)化技術(shù)的原有優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又克服了它的許多不足之處。它的成功應(yīng)用，為CAD技術(shù)的發(fā)展提供了更大得空間和機(jī)遇； CATIA是法國(guó)Dassault System公司的CAD/CAE/CAM一體化軟件，居世界CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造、造船、機(jī)械制造、電子\電器、消費(fèi)品行業(yè)，它的集成解決方案覆蓋所有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域，其特有的DMU電子樣機(jī)模塊功能及混合建模技術(shù)更是推動(dòng)著企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和生產(chǎn)力的提高。CATIA 提供方便的解決方案，迎合所有工業(yè)領(lǐng)域的大、中、小型企業(yè)需要。包括:從大型的