实体模型(泰姬陵)的设计与数控加工论文整理版

2021-04-25 12:50:37本页面

实体模型(泰姬陵)的设计与数控加工论文整理版


【正文】

摘要 Pro/Engineer是近年来较为流行的机械绘图软件之一,它的绘图功能在产品造型设计中应用性很强。介绍泰姬陵模型设计的全过程,运用Pro/E的全参数设计、特征基础、装配等特点,使设计工作直观化、高效化、精确化。另外还通过CAXA制造工程师和CAXA车削对模型组建进行自动编程,生成轨迹路线和程序,然后在数控机床上进行加工,完成模型最终造型。 关键词:产品造型设计,Pro/Engineer,CAXA,数控机床 Solidmodel(TajMahal)DesignandCNCMachining Abstract Pro/Engineerisoneofmorepopularmechanicaldrawingsoftwareinrecentyears。

itsgraphicsintheapplicationofproductmodelingdesignhighly.TajMahalmodelthroughtheintroductionofthewholeprocessofdesigntoillustratetheuseofPro/Eparametersofthewholedesign,basiccharacteristics,assembly,etc.sothatthedesignofvisualization,efficient,accurate.Inaddition,throughCAXAmanufacturingengineersandCAXAturningthemodelsetupforautomaticprogramming。

trajectorygenerationrouteandprocedures,andthenprocessedonCNCmachinetoolstocompletethefinaldesignmodel. Keywords:Productdesign,Pro/Engineer,CAXA,NCmachinetool 目录 1绪论 1 2设计要求 1 3模型的实体设计 1 3.1上实体及圆顶设计 2 3.1.1上实体设计步骤 2 3.2下底座及四立柱设计 6 3.2.1设计步骤 6 3.3模型装配设计 7 3。

3.1设计步骤 7 4CAXA自动编程及加工参数设置 7 4.1CAXA制造工程师铣削加工及参数设置 7 4.1.1图形绘制 7 4.1.2平面轮廓加工轨迹生成 9 4.1.3平面区域加工轨迹生成 14 4.1.4加工轨迹仿真 16 4.1.5后置设置及G代码生成 16 4.2CAXA车削加工及参数设置 18 4.2.1图形绘制 18 4.2.2轮廓粗车轨迹生成 18 4.2.3轮廓精车轨迹生成 22 4.2.4加工轨迹仿真 23 4.2.5后置设置及生成G代码 23 5数控机床加工 25 5.1数控车床对刀设置 25 5.2数控铣床对刀设置 26 6组件附图 26 6。

1底座 27 6.2立柱 28 6.3中间部分 29 7结束语 31 致谢 32 参考文献 33 1绪论 人们的科学文化素质与修养发生了空前的转变,他们对于身边的各类产品逐渐地建立了一种无形的审美观念,大家已经不再仅仅追求传统生活的那种奢华的生活类型,反而更加追求一种美观的享受。在这样的背景下,产品造型设计显得尤为重要了。随之也产生了许多各具特色的绘图软件。如Pro/e、UG、SoildWork、CAXA等,其具有较强的设计功能和鲜明的设计特点,像实现参数化设计,整个设计系统在设计中全面关联,进而大大提高了工作人员的工作效率和工作质量。各个零件的设计可以并行,解决了绘图软件的流水线作业的弊端。

装配方便,在装配完的组件图中。设计人员可以看到各个零件在装配完之后的整体情况,包括各个零件的整体配比以及干涉情况,零件装配的最终效果将会对实际的生产起到极大的预估作用,避免了在盲目生产中所出现的资源浪费。 现代产品不仅要求美观、灵巧;由于其结构复杂(零件表面多有自由曲面组成),还得保障配合精度高、表面质量好。于是传统制造模式往往无法实现。而同时,现代数控编程技术的发展与数控机床性能的提高,共同推动现代数控加工技术向精度、高效率、高柔性和高智能化方向迈进。基于现代CAD/CAM技术进行图形交互的自动编程方法日趋成熟,速度快、进度高、直观、使用简单并便于检查,正得到广泛应用。 CAD运用线架、曲面、实体等几何方法实现零件的数字化模型的构建。

CAM在零件3D模型基础上通过设置加工参数生成加工刀路轨迹,并经过机床后置设置的处理生成加工代码(数字指令信息);零件的加工制造最终通过将加工代码传输给数控机床并由机床来实现。CAD/CAM集成系统不仅可以提供单一准确的产品三维模型,而且模型的产生与图形交互自动数控编程处理手段灵活、多样和方便,实现了设计、制造的一体化。 2设计要求 模型的具体设计要求为: (1)利用CAD/CAM软件设计实体模型 (2)确定模型的尺寸及结构 (3)确定加工方案,给出加工轨迹 (4)绘制相应的零件图、实体图及总装配图 3模型的实体设计 根据网上资料的查询和现有数控机床的加工范围,基本确立总体尺寸长宽高为:380340390单位:mm。

模型加工材料为实验室所有塑料材质。 本模型采用Pro/e进行实体的设计,在设计过程中应尽量减少模块,以减少不必要的装配要求,现将模型分为两部分分别设计,然后一次装配成型。 因本模型是从现实社会建筑中简化而来,属于概念设计方法,因对其组建及其上装饰的细节尺寸不作以具体设计,应以满足总体布局的可观赏性和数控加工的可操作性为主。 3.1上实体及圆顶设计 3.1.1上实体设计步骤 (1)打开Pro/e,新建→零件→实体,输入零件名为01→确定,使用“草绘”选择TOP基准平面以RIGHT为参照平面,画好后,用“拉深”输入深度生成如下实体: 图1拉伸实体 (2)对上面实体采用“抽壳”工具,选择下底面输入厚度为5mm。

形成壳体。 (3)选取正门进入“草绘”添加装饰,花纹部分为材料切除,深度为2mm,拱门也为材料切除,深度为5mm,利用“镜像”使对称分布,其中各部分尺寸为大概尺寸,可根据实际需要进行修改。如下图示: 图2正前门平面图 (4)选取侧门进入“草绘”添加装饰,花纹部分为材料切除,深度为2mm,拱门也为材料切除,深度为5mm,利用“镜像”使对称分布,其中各部分尺寸为大概尺寸,可根据实际需要进行修改。如下图示: 图3正侧门平面图 (5)分别选取正门和侧门之间各面,进入“草绘”添加装饰,花纹部分为材料切除,深度为2mm,拱窗也为材料切除,深度为5mm,利用“镜像”使对称分布,其中各部分尺寸为大概尺寸。

可根据实际需要进行修改。如下图示: 图4侧边装饰效果 (6)选取FRONT基准平面,进入“草绘”以RIGHT基准平面为参照,画大圆顶截面图,退出草绘,使用“旋转”功能生成实体,其形状尺寸为大概尺寸,可根据实际需要进行修改,如下图示: 图5大圆顶实体 (7)使用“基准平面工具”构建DTM1和DTM2基准平面,选用DTM1平面进入“草绘”以DTM2平面为参照,绘制小圆顶截面,退出草图,使用“旋转”功能生成实体,再用“镜像”功能完成布局,其形状尺寸和位置尺寸为大概尺寸,可根据实际需要进行修改,如下图示: 图6四小圆顶实体 至此,上实体和圆顶设计已经基本完成,保存在设定的目录下,其渲染后效果图如下所示: 图7渲染效果图 3。

2下底座及四立柱设计 3.2.1设计步骤 (1)新建→组件→设计,输入零件名02→确定,使用“草绘”选择TOP基准平面以RIGHT为参照平面,画截面图,退出草绘,用“拉深”功能,输入深度生成如下实体: 图8底座实体 (2)使用“抽壳”功能,选中实体下底面进行抽壳,厚度为5mm,分布选中实体的正面和侧面进入“草绘”添加装饰,使用“拉伸”功能对实体进行材料切除,深度为2mm,其中各部分尺寸为大概尺寸,可根据实际需要进行修改。如下图示: 图9底座装饰效果 (3)使用“基准平面工具”构建DTM1和DTM2基准平面,选用DTM1平面进入“草绘”,以DTM2平面为参照,绘制立柱截面,退出草图。

使用“旋转”功能生成实体,使用“镜像”功能复制实体完成布局,保存到指定目录下,其形状尺寸和位置尺寸为大概尺寸,可根据实际需要进行修改,如下图示: 图10四立柱效果 3.3模型装配设计 3.3.1设计步骤 (1)单击“打开”,打开02文件,确定后进入装配窗口,单击打开“将元件添加到组件”在弹出的窗口中选取01文件,在“约束类型”中选取“用户自定义”,使用“对齐”进行约束,然后分别选取02文件模型TOP基准平面的和01文件模型的TOP基准平面,此时提示为“不完全约束”,再次使用“对齐”,分别选取两模型的RIGHT基准平面,此时提示为“完全约束”,确定后装配效果如图11: 4CAXA自动编程及加工参数设置 对此模型进行加工主要用到铣削和车削加工。

因最终成型实体是有各组件拼接而成,因此组件较多,而加工参数设置多有重复,所以在此选取一代表组件详细说明其过程。 4.1CAXA制造工程师铣削加工及参数设置 4.1.1图形绘制 打开CAXA制造工程师进入操作窗口,根据前面设计模型,绘制正门的截面 图形如下所示: 图12正门线框 图11最终装配效果图 4.1.2平面轮廓加工轨迹生成 (1)此图形需要加工的有外轮廓切割和图案除材料加深,可以采用CAXA的“平面轮廓加工”和“平面区域加工”功能进行设置。 (2)在工具栏上单击“应用”→“轨迹生成”→“平面轮廓加工”,打开如下对话框并分别进行设置: 图13平面轮廓加工参数 在“平面轮廓加工参数”中。

加工精度为0.01,拔模斜度为0,刀次应为4,如果填写错误在实际加工中机床系统可根据加工的工件高度和刀具每层下降高度自动计算该值,顶层高度为0,底层高度为5.2,此处设为5.2比实际板料多出0.2,是因为板料可能出现厚度不均现象,以防加工完成后有粘连现象,每层下降高度为1.3,拐角过度方式为尖角过度,如采用圆弧过度则会在拐角处出现圆弧,无法完成装配。走刀方式只对开轮廓有效,对封闭轮廓不存在单向走刀和往复走刀之分。轮廓补偿为TO或PAST,选用ON时,刀具轨迹会在选定的轮廓线上,选用TO时,刀具轨迹会在轮廓线内,选用PAST时,刀具轨迹会在轮廓线外,后两种补偿方法也与选择加工方向有关,可在操作时具体设置。

刀具轨迹线便是刀具的中心点所在的路线。行距定义方式中用行距方式,行距为1,加工余量为0。拔模基准选用以顶层为基准,“拔模基准”是用来确定加工所使用的轮廓是工件的顶层轮廓还是底层轮廓。层间走刀只对开轮廓有效,对封闭轮廓不存在单向和往复之分。不采用机床自动补偿G41/G42,G41为左刀补,G42为右刀补,补偿的方向取决于加工的侧边和轨迹的方向。 (3)进行“切削用量”的设置,如下所示: 图14切削用量参数 在“切削用量”设置中,主轴转速是切削时机床主轴的转动速度(r/min)。 接近速度是从慢速下刀高度切入工件前刀具进行的速度。 切削速度是正常切削时刀具进行的线速度(mm/min)。 退刀速度是刀具离开工件回到安全高度时刀具进行的速度。 行间连接速度是刀具在两个刀具行连接处的行进速度。用于有往复加工的加工方式中。

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