毕业设计(论文)-可乐瓶的造型与加工.doc
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1、宁夏大学机械工程学院毕业设计 I 目目 录录 1 1 前前 言言 1 1 1.1 前期准备 1 2 2 可乐瓶的造型与加工可乐瓶的造型与加工 2 2 2.1 被加工零件的基本参数 .2 2.2 造型 3 2.3 加工工艺 .11 2.4 生成工序单及 G 代码15 3 3 吊钩的造型与加工吊钩的造型与加工 1616 3 3 吊钩的造型与加工吊钩的造型与加工 1717 3.1 基本尺寸及参数的确定:17 3.2 造型: .18 3.3 加工工艺 .23 3.4 生成工序单及 G 代码:26 4 4 组合体零件的造型及加工组合体零件的造型及加工 2828 4.1 基本尺寸及参数的确定: 28 4.
2、2 造型 .29 4.3 加工工艺32 4.4 生成工序单及 G 代码: .34 5 5 结论与总结结论与总结 3636 参考文献参考文献 3737 谢谢 辞辞 3838 附附 录录 3939 1 图纸说明39 2 英文翻译 39 宁夏大学机械工程学院毕业设计 1 1 1 前前 言言 机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的主要标志之一。而在机械制造行 业中,机床又是一种主要的生产设备。在新的世纪发展的浪潮下,面对国际产业结构的 巨大变革,用户对机械制造行业产品的要求趋于结构复杂化,精度和性能高度化。这就 对作为生产设备的机床也相应地提出了高效率、高精度和高自动化的要求。数控机床就 是为了
3、能满足这一要求而诞生的典型设备。 今后一段时间,应用高科技、特别是信息技术改造传统专业,促进产业结构优化升 级,将成为制造业发展的主要趋势。 我本次做的设计正是为适应信息技术技能要求而进行的。我主要应用了“CAXA 制造 工程师”软件进行工件的造型、仿真加工、生成 G 代码,然后在数控铣床上加工出工件。 下面我先将我的先期准备工作做一介绍。 1.1 前期准备 由于我院工厂条件有限,因此数控铣的加工我采用的毛坯材料是蜡模。其次,根据实 际情况的需要,我申请到 R3 和 D14 的平面铣刀,R3 球头铣刀,及与其相配套的卡套各一 副。 根据毛坯的实际大小、现有的加工条件及刀具的大小等因素的影响,我
4、适时地对实 体的实际加工参数进行了适当的调整,以达到完整造型的要求,把零件加工出来。 但由于时间仓促,加上本人水平和经验有限,因此设计中难免有欠妥和错误之处, 恳请各位老师给予指正。 宁夏大学机械工程学院毕业设计 2 宁夏大学机械工程学院毕业设计 3 图图 2.1 图图 2.2 2 2 可乐瓶的造型与加工可乐瓶的造型与加工 被加工零件被加工零件-可乐瓶可乐瓶 2.12.1 被加工零件的基本参数被加工零件的基本参数 宁夏大学机械工程学院毕业设计 4 2.22.2 造型造型 造型思路:利用 CAXA 制造工程师中曲面造型功能中的网格面和直纹面来实现造型。 作出一个突起的两根截面线和一个凹进的一根截
5、面线,然后进行圆形阵列得到其他几个 突起和凹进的所有截面线,再使用网格面功能生成五个相同部分的曲面。可乐瓶底的最 下面的平面使用直纹面中的点曲线方式来实现。最后以瓶底的上口为准,构造一个立 方体实体,然后用可乐瓶底的两张面把不需要的部分裁剪掉,就得到可乐瓶的凹模型腔。 步步骤 1绘制截面线绘制截面线 1按下【F7】键将绘图平面切换到 XOZ 平面。单击曲线工具中的“矩形”按钮,在 立即菜单中选择“中心_长_宽”方式,输入长度 42.5,宽度 37,光标拾取到坐标原点, 绘制一个 42.537 的矩形。如图 4.3 所示: 2单击“平移”按钮,在立即菜单中输入 DX21.25,DZ-1,将矩形的
6、左上角平 移到原点(0,0,0) 。单击“等距线”按钮,先后在立即菜单中输入距离 3,8,5,17,拾 取矩形的四条边,选择等距方向,生成相应的等距线,如图 2.4 所示: 3单击“裁剪”和“删除”按钮,拾取需要裁剪删除的线段。结果如图 2.5 所示: 图图 2.3 图图 2.4 宁夏大学机械工程学院毕业设计 5 图图 2.6 图图 2.9图图 2.10 4作过 P1、P2 点且与直线 L1 相切的圆弧。 作过 P4 点且与直线 L2 相切,半径 R 为 6 的圆 R6。 作过直线端点 P3 和圆 R6 的切点的直线。结果如图 2.6 所示: 5作与圆 R6 相切过点 P5,半径为 6 的圆
7、C1。 作与圆弧 C4 相切,过直线 L3 与圆弧 C4 的交点, 半径为 6 的圆 C2。 作与圆 C1 和 C2 相切,半径为 50 的圆弧 C3。 6裁剪,删除,去掉不需要的部分。并单击圆弧 C4 将其隐藏掉。如下图所示: 7按 F5 键将绘图平面切换到 XOY 平面,然后再按 F8 显示其轴侧图。 单击 “平面 图图 2.7 图图 2.5 宁夏大学机械工程学院毕业设计 6 图图 2.11图图 2.12 图图 2.13 旋转”按钮,选择“拷贝”方式,输入角度 41.6 度,拾取坐标原点为旋转中心点,框选 所有线段。结果如下: 8删掉不需要的部分,并旋转视图,观察生成的第一条截面线,单击“
8、曲线组合”按 钮,将截面线组合成一样条曲线。 至此,第一条截面线完成!因为作第一条截面线用的是拷贝旋转,所以完整地保留 了原来绘制的图形,只需要编辑就可以完成第二条截面线。 9按 F7 将绘图平面切换到 XOZ 面内。单击“线面可见”按钮,显示前面隐藏掉的 圆弧 C4。然后拾取第一条截面线将其隐藏掉。 删掉不需要的线段,单击“曲线过渡”按 钮,用“圆弧过渡”方式,半径为 6,对 P2、P3 两处进行过渡。拾取第二条截面线,用 “曲线组合”命令将其组合成一样条曲线。 宁夏大学机械工程学院毕业设计 7 图图 2.14图图 2.15 图图 2.17 10按下 F5 键将绘图平面切换到 XOY 平面,
9、然后再按 F8 显示其轴侧图。单击 “圆 弧”按钮,选择“圆心_半径”方式,以 Z 轴方向的直线两端点为圆心,拾取截面线的两 端点为半径,绘制如图所示的两个圆。 11删除两条直线。单击“线面可见”按钮,显示前面隐藏的第一条截面线。 12单击“平面旋转”按钮,选择“拷贝”方式,输入角度 11.2 度,拾取坐标原点 图图 2.16 宁夏大学机械工程学院毕业设计 8 图图 2.18图图 2.19 图图 2.20图图 2.21 为旋转中心点,拾取第二条截面线并确定。如图所示: 可乐瓶底有五个相同的部分,至此已完成了其一部分的截面线,通过阵列就可以得 到全部。 13.单击“阵列”按钮,选择“圆形”阵列方
10、式,份数为 5,拾取确定三条截面线, 拾取原点(0,0,0)为阵列中心并确认,得到如下结果: 至此为构造曲面的线架已经完成!至此为构造曲面的线架已经完成! 步骤 2生成网格面生成网格面 按 F5 键进入俯视图,单击 “网格面”按钮,依次拾取 U 截面线共 2 条;再依次拾 取 V 截面线共 15 条,确认,即曲面生成。如图: 宁夏大学机械工程学院毕业设计 9 图图 2.22图图 2.23 图图 2.24 步骤 3生成直纹面生成直纹面 底部中心部分曲面可以用两种方法来做:裁剪平面。直纹面(点+曲线) 。这里 为了在做加工时,两张面(网格面和直纹面)可以一同用参数线来加工,所以用直纹面 “点+曲线
11、”来做。 (面裁剪平面不能与非裁剪平面一起来加工。 ) 。 1单击 “直纹面”按钮,选择“点+曲线”方式。在点工具菜单中选择“圆心”命 令,拾取底部圆,得到圆心点,再拾取圆,直纹面立即生成。 3.选择“设置”“拾取过滤设置”命令,取消图形元素的类型中的“空间曲面” 项。选择“隐藏”命令,框选所有曲线,确认,将线框全部隐藏掉,结果如图所示。 宁夏大学机械工程学院毕业设计 10 图图 2.25图图 2.26 图图 2.27图图 2.28 至此可乐瓶底的曲面造型已经做完! 步骤 4曲面实体混合造型曲面实体混合造型 造型思路:以瓶底的上口为准,构造一个立方体实体,然后用可乐瓶底的两张面 (网格面和直纹
12、面)把不需要的部分裁剪掉,即得到的凹模型腔。 1以 XOY 平面为绘图基准面,进行草图绘制 ,绘制一个长度 120,宽度 120,坐标 原点(0,0,0)为中心的一 120120 的正方形。 2用“拉伸”命令,拉伸一个深度为 50 的立方实体。 宁夏大学机械工程学院毕业设计 11 图图 2.29图图 2.30 图图 2.31图图 2.32 图图 2.33图图 2.34 3用“拾取过滤设置”命令,退出真实显示,进入线架显示。 4用 “曲面裁剪除料”命令,拾取可乐瓶底的两个曲面,选除料方向为向里, 结果如下: 5确定后,曲面除料完成。 隐藏两个曲面,再真实感显示,造型结果如下图所 示。 宁夏大学机
13、械工程学院毕业设计 12 图图 2.35 至此,可乐瓶的曲面实体造型已完成! 2.3 加工工艺加工工艺 造型思路:经过分析,因可乐瓶底凹模型腔的整体形状较为陡峭形状特点,所以粗加 工采用等高粗加工方式, 精加工采用参数线加工方式对凹模型腔中间曲面进行加工。 由于受机床和夹具的限制,我将该实体的实际加工参数进行了改动,并进行两次换刀, 两次对刀。有一点要特别强调的是受到加工条件限制的原因,精度受到了较大的限制, 尤其在换刀、以及对刀的过程中,很难精确的保证加工精度。期待在以后的设计中加以 改善。 第一步第一步: :对刀对刀在华中数控铣床世纪星系统的操作面板上分别按照如下步骤对刀: 开机后先回 Z
14、、X、Y 轴分别回参考点(切记先回 Z 轴) ;在【主菜单】里选【设置】 , 选【显示设置】里的【机床坐标系】 ;输入 X、Y 、Z 轴对刀点,退出返回【主菜单】 ; 进入【MDI】设置,手动输入 G54,在数控铣床操作面板上按钮【自动】并【循环启动】 , 将【机床坐标系】和【工件坐标系】设置一致;用华中数控的 DNC 数据通讯软件将生 成的 G 代码传到机床电子盘里调出加工程序,进行加工。 第二步第二步: :粗加工轨迹的生成粗加工轨迹的生成用【轨迹生成】里的【等高粗加工】功能。流程图如 下系列图形所示: 宁夏大学机械工程学院毕业设计 13 图图 2.36 宁夏大学机械工程学院毕业设计 14
15、图图 2.38 图图 2.37 其生成加工轨迹如下: 图图 2.37 图图 2.38 宁夏大学机械工程学院毕业设计 15 第三步第三步: :精加工轨迹的生成精加工轨迹的生成用【轨迹生成】里的【参数线加工】功能。 图图 2.39 在这里,实际加工的时候,由于条在这里,实际加工的时候,由于条 件限制,加工方式和参数都多次改动,这件限制,加工方式和参数都多次改动,这 里加工参数和方式仅供参考,以实际加工里加工参数和方式仅供参考,以实际加工 需要为主。需要为主。 宁夏大学机械工程学院毕业设计 16 图图 2.41 图图 2.41 2.4 生成工序单及生成工序单及 G 代码代码 一、粗加工工序单的生成:
16、一、粗加工工序单的生成: 点击【应用】【后置处理】【生成工序单】 ; 弹出对话框,选择要保存到的文件夹; 点保存后拾取所有的轨迹线。 如图所示,弹出工序单对话框: 图图 2.42 图图 2.40 宁夏大学机械工程学院毕业设计 17 二、粗加工二、粗加工 G G 代码的生成代码的生成 点击【应用】【后置处理】【生成 G 代码】 ; 弹出对话框,选择要保存到的文件夹; 点保存后拾取所有的轨迹线; 如图所示,弹出记事本对话框; 对记事本中的 G 代码进行修改保存即可。 至此,可乐瓶的设计工作已全部完成!至此,可乐瓶的设计工作已全部完成! 加工实体照片如下:加工实体照片如下: 宁夏大学机械工程学院毕业
17、设计 18 3 3 吊钩的造型与加工吊钩的造型与加工 被加工零件被加工零件吊钩吊钩 3.13.1 基本尺寸及参数的确定:基本尺寸及参数的确定: 图图 3.1 图图 3.2 宁夏大学机械工程学院毕业设计 19 3.2 造型:造型: 步骤一绘制轮廓线和截面线绘制轮廓线和截面线 在 XOY 面上绘制一长 200、宽 144 的矩形。并绘制出基准中心线。如图 3-3 所示: 绘制三个圆:分别以坐标(0,0) , (0,20)和(-20,0)为圆心绘制半径为 20,36,36 的三个圆。再分别把 Y 向基准线分别正负偏 12.5,X 向基准线正偏 110。如 图 3-4 所示: 过 R36 两圆和中心线
18、的两个交点,画半径为 50 的圆弧。曲线过渡使 R20 和 R36 的 圆和右边两直线生成 R40 和 R15 的圆弧,修剪多余曲线。如图 3-5 所示: 图图 3.3 图图 3.4 图图 3.5 宁夏大学机械工程学院毕业设计 20 绘制距离垂直中心线 20 的辅助线,然后与圆 R20 生成过渡线 R45,如图 3-6 所示: 删除上步生成的直线,过 R45 圆弧的端点作长度 6.5 的水平线,以此线的左端点 为圆心画半径 6.5 的圆,生成此圆和左边 R36 的圆弧过渡,过渡圆角 R45。修剪多余线, 结果如图 3-7 所示: 绘制吊钩中段截面线。绘制与 R50 圆弧等距 6 的圆弧线和与
19、R20 圆弧等距 20 的圆 弧线,两圆弧线分别与垂直中心线相交 A、B 两点,分别以这两点为圆心,以 6 和 20 为 半径画圆。再绘制与垂直中心线等距 12 的一条垂直辅助线。如图 3-8 所示: 图图 3.8 图图 3.6 图图 3.7 宁夏大学机械工程学院毕业设计 21 绘制吊钩中段和根部位的截面线。生成 R20 圆和等距线的过渡圆弧 R6,画出此圆 弧和另一段 R6 圆弧的公切线,再将这 4 段曲线组合成一条样条线。另外再画出右端根部 的直径 25 的半圆,删除多余线段后的结果如图 3-9 所示: 步骤二空间变换截面线空间变换截面线 按 F8 进入轴测图状态,对钩头部,中部和根部的三
20、处截面线进行绕轴旋转,使他们 都能都垂直于 XY 平面。 用曲线旋转命令,钩头的圆弧用拷贝方式旋转 90,另两端采用移动方式旋转 90。此处旋转轴的指向和旋转方向符合右手法则。如图 3-10 所示: 用曲线平面旋转命令,选择复制方式,以原点为旋转中心,旋转 90,在 X 轴方 向生成另一中段截面线。如图 3-11 所示。 图图 3.9 图图 3.11 图图 3.10 宁夏大学机械工程学院毕业设计 22 图图 3.14 步骤三对底面轮廓线进行曲线组合和生成断点对底面轮廓线进行曲线组合和生成断点 将 1、4 点之间的曲线组合成一条样条线,将 2、3 点之间的曲线组合成一条样条 线。如图 3-12
21、所示: 用曲线打断命令,拾取点 5、6、7、8 使之打断。 如图 3-12 所示。 步骤四生成凸曲面生成凸曲面 应用导动面命令,分别以截面线 12、56 和截面线 34、78 为双截面线,以轮廓线 15 、26 和轮廓线 37、48 为双导动线采用变高选项。生成如图 3-13 所示的两个双导动 曲面。 应用导动面命令,以轮廓线 67.58 为双导动线,以截面线 56、78 为双截面线,采 用等高选项,生成等高双导动曲面,如图 3-14 所示。 图图 3.14 图图 3.12 图图 3.13 宁夏大学机械工程学院毕业设计 23 应用旋转面命令,以曲线伸缩命令将直线 1、2 双向延长后作为旋转轴,
22、将旋转后 的 R6.5 截面线旋转 90,即可生成吊钩头部的球面。用直纹面生成后端半圆面。如图 3-15 所示。 曲面缝合。该吊钩是由 5 张曲面组成的(右边封口的平面,3 张导动面,1 个旋转 球面) ,为了提高型面加工的表面质量和便于加工编程运算和处理,现对四张曲面进行缝 合处理。 应用缝合命令,选择平均分矢,分别拾取相邻的两个曲面,最后可生成一整张曲面, 如图 3-16 所示。 用几何变换的镜像命令,可生成凹模型面。如图 3-17 所示: 图图 3.15 图图 3.16 宁夏大学机械工程学院毕业设计 24 至此,吊钩的凸面造型已经完成!至此,吊钩的凸面造型已经完成! 3.33.3 加工工
23、艺加工工艺 本次加工共分为三步:毛坯的粗加工;曲面的精加工;底座的粗加工。 第一步:对刀第一步:对刀同可乐瓶加工工艺的对刀一致。 第二步:吊钩面加工轨迹的生成第二步:吊钩面加工轨迹的生成用【轨迹生成】里的【曲面区域加工】功能。 流程图如下系列图形所示: 图图 3.17 在这里,实际加工的时候,由于条件限制,加工参数都有所改动,以在这里,实际加工的时候,由于条件限制,加工参数都有所改动,以 上加工参数和方式仅供参考,以实际加工需要为主。上加工参数和方式仅供参考,以实际加工需要为主。 图图 3.18 宁夏大学机械工程学院毕业设计 25 图图 3.19 第二步:底座粗加工轨迹的生成第二步:底座粗加工
24、轨迹的生成用【轨迹生成】里的【平面区域加工】功能。 流程图如下系列图形所示: 在这里,实际加工的时候,由于条件限制,加工参数都有所在这里,实际加工的时候,由于条件限制,加工参数都有所 改动,以上加工参数和方式仅供参考,以实际加工需要为主。改动,以上加工参数和方式仅供参考,以实际加工需要为主。 图图 3.20 宁夏大学机械工程学院毕业设计 26 图图 3.21 图图 3.22 宁夏大学机械工程学院毕业设计 27 3.43.4 生成工序单及生成工序单及 G G 代码:代码: 仅以精加工为例介绍其做法 一、精加工的工序单的生成一、精加工的工序单的生成 二、精加工的二、精加工的 G G 代码的生成代码
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