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1、西安工程大学本科毕业设计（论文）目录前 言1第1章 绪论21.1 概念21.1.1 CAD/CAM的基本概念21.1.2 产品生产过程与CAD/CAM过程51.2 CAD/CAM技术的应用和发展61.2.1 CAD/CAM技术的应用61.2.2 CAD/CAM技术的历史沿革61.2.3 CAD/CAM技术的发展趋势81.2.4 CAD/CAM技术产生的效益10第2章 CAD/CAM系统112.1 CAD/CAM系统描述112.1.1 CAD/CAM系统的组成112.1.2 CAD/CAM系统的功能112.1.3 CAD/CAM系统的工作方式122.1.4 CAD/CAM系统集成的关键技术122
2、.2 CAD/CAM系统的硬件和软件132.2.1 硬件的组成132.2.2 软件的组成172.2.3 操作系统172.2.4 CAD/CAM系统的支撑软件172.2.5 CAD/CAM软件的选择原则182.3 国内外典型CAD/CAM软件介绍182.3.1 Pro/E软件192.3.2 UG软件202.3.3 MasterCAM软件202.3.4 软件比较20第3章 CAD/CAM设计及数控编程223.1 数控加工工艺基础223.1.1 数控机床的选择223.1.2 加工工序的划分233.1.3 工件的装夹方法253.1.4 对刀点和换刀点的确定343.1.5 选择走刀路线353.1.6 刀
3、具的选择383.1.7 切削用量的选择403.2 数控加工工艺和普通加工工艺的区别及特点43第4章 加工中心非回转体零件加工454.1 零件加工454.1.1 零件设计454.1.2 零件的加工工艺分析524.1.3 零件MasterCAM编程574.1.4 零件仿真加工654.1.5 机床通信744.1.6 零件的加工774.2 零件加工注意事项84总结86参考文献87致谢89诚信申明90前 言CAD/CAM技术是随着信息技术的发展而形成的一门新兴技术，它的应用和发展引起了社会和生产的大变革，因此CAD/CAM技术被视为20世纪最杰出的工程成就之一。随着CAD/CAM技术的推广应用，它逐渐从
4、一门新兴技术发展成为一种高新技术企业。数控加工技术对制造业实现自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。利用数控技术，可以大幅度地缩短产品的制造周期，解决复杂零件的制造加工问题，提高产品的加工质量。数控技术的应用，已成为一个国家机械制造业水平的重要指标之一。专家们预言:21世纪机械制造业的竞争其实质是数控技术的竞争。两项技术的飞速发展和在企业的普及使用，预示着学校要培养出优秀的机械制造技术人才，但是通过实习和调研的情况分析，重理论、轻实践，教学内容陈旧，实验和实训装备缺乏等问题不同程度困扰着机械专业的教学改革。本论文结合参考资料及学校的仪器设备情况，研究了CAD/CAM系统和数控加工技术，并通
5、过球面非回转体零件的分析与实际加工，总结出非回转体零件一般加工工艺及CAD/CAM系统和数控加工的应用。全篇论文共分成4章，各章节内容如下：第1章：绪论。主要介绍CAD/CAM的基本概念及CAD/CAM技术的应用和发展。第2章：主要介绍CAD/CAM系统，包括组成、功能、工作方式、软硬件及CAD/CAM软件等。第3章：主要介绍数控加工工艺，包括工序划分、装夹方式、走刀路线、刀具及刀具切削用量等。第4章：介绍加工中心中典型非回转体零件从设计到加工的操作过程。在本论文的编写过程中，由于自身缺乏经验，尤其是在实验探讨过程中难免会出现一些错误与不足，有待于进一步的探讨与论证，敬请谅解。第1章 绪论1.
6、1 概念1.1.1 CAD/CAM的基本概念计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称CAD）和计算机辅助制造（Computer Aided manufacturing,简称CAM），是计算机技术在机械制造领域应用的两个主要方面。它是指在产品的设计和制造过程中，利用计算机替代人的手工劳动和部分脑力劳动，使产品的设计和制造实现自动化。由于CAD和CAM是紧密联系和互相影响的两个阶段，而且作为联系设计和制造两个环节之间的图纸可以实现信息化，CAD的输出结果常常作为CAM的输入信息。因此，在发展过程中CAD和CAM就自然地结合起来，逐渐趋于集成化，构成统一的CAD/CAM系统，
7、于是人们常把二者合称为CAD/CAM1。CAD主要是指：使用计算机来辅助一项设计的建立、修订、分析和优化，即整个设计工作先由设计人员构思，再利用计算机对有关产品的大量资料进行检索，根据性能要求及有关数据、公式进行计算、分析和优化设计之后，将产品设计图形显示出来，设计人员通过交互图形显示系统对设计方案或图形作必要的修改，直接获得满意的设计结果的一种现代化设计方法2。在没有采用计算机技术之前，设计工作由设计人员根据设计对象的要求（用户的要求或产品的开发设想），参考各种有关资料（各种参数、数据及制造标准等）、计算公式，考虑所采用的加工方法及设备生产条件、相似产品的设计及自己的设计经验，由人来构思，拟
8、定产品的初步方案或结构草图，进行多次反复的计算分析、综合比较，选定在经济性、工艺性和可靠性等方面较为合理完善的方案。根据这个初步设计绘制设计图纸并编制有关文件资料。这种设计方式不可避免地存在以下的不足之处：（1）人工完成的产品设计，难以做到最佳设计。设计的精确性和可靠性受到很大限制，影响设计质量；（2）设计人员花大量的时间和精力，用于繁琐、重复的手工计算、绘制和编制表格，耗工费时，拖长设计周期；（3）设计中安全系数取得较大，增大了材料的消耗。 因此，这种传统的设计方法已越来越不能适应经济、技术和社会发展的需要。由于不断提出各种各样的要求，产品的更新换代非常迅速，生产向着多品种中小批量方向发展。
9、只有适应这种日新月异的变化，努力追求T、C、Q、S、D，即以最短的交货期（Time）、最小的成本（Cost）、向市场推出质量（Quality）最好的产品，同时为用户提供最好的服务（Server），并不断进行新产品的研发（Developing），企业才能在国内外市场的激烈竞争中求得生存和发展。计算机辅助设计的应用，是实现这一目标必不可少的条件。一般来说，能解决某类问题的CAD系统应具备以下三个条件：（1）有比较完善的数据库。将解决该类问题所需的各种数据、标准、经验曲线、表格等，都按照数据结构关系存入计算机存储器中，以便于检索调用或增删修改；（2）有比较完善的程序库。将解决该类问题所需要的各种计算
10、、设计、分析方法，包括通用方法和专用方法，都编制出相应的计算机程序，汇集备用；（3）有具备人机会话功能恶交互式图形系统。能利用实时输入/输出装置，如键盘、鼠标、图形显示器、自动绘图仪器，实时输入设计人员的有关指令和数据，实时输出设计图样及数据。一般认为，CAD系统应能完成以下工作：（1）草图设计；（2）零件设计；（3）装配设计；（4）复杂曲面设计；（5）工程图样设计；（6）工程分析；（7）真实感及渲染；（8）数据交换等。 一个较完善的CAD系统由数值计算和处理、交互绘图和图形输入输出、存储和管理设计制造信息的工程数据库三大模块组成。近十年来，国际上推出的商用CAD系统种类繁多，功能近似或有一定
11、差异。分析十几种通用的CAD系统，可归纳其主要功能如下：（1）造型功能包括实体造型（Solid Modeling）和曲面造型（Surface Modeling）。系统应具有定义和生成体素的能力，以及构造实体模型的能力。系统还应具有根据给定的离散数据和工程问题的边界条件，来定义、生成、控制和处理过渡曲面与非矩形域曲面的拼合能力，提供曲面造型技术。（2）二维与三维图形的相互转换设计过程是一个反复修改、逐步逼近的过程。产品的总体设计需要三维图形，而结构设计主要用二维图形，二维与三维图形可进行相互转换，为设计绘图提供极其有力的工具。（3）参数化设计具有参数化设计功能的CAD系统，能使产品三维（包括二维
12、）模型参数化，设计人员在任何阶段修改尺寸，系统会自动完成相应实体形状的改变。参数化设计能真正将初次设计从生产过程中分离出来，通过标准化减少零件的种类和数量，增加设计成果的储备，以最快的速度适应市场变化，满足用户的需求。（4）三维几何模型的显示处理能力系统应具有动态显示模型、消隐、彩色浓淡处理的能力，以便设计人员能直接观察、构思和检验产品模型、解决三维 模型的复杂空间布局问题。（5）三维运动机构的分析和仿真功能 系统应具有相对运动机构的参数、运动轨迹干涉检查的分析能力，以及对运动系统进行仿真的能力。（6）物体质量特征计算功能 根据几何模型计算相应物体的体积、质量、表面积、重心、转动惯量、回转半径
13、等几何特性，为工程分析提供必要的基本参数和数据。（7）有限元分析 系统应具有对产品模型的应力分布、强度、变形、振动等进行有限元分析的能力，以便为设计人员提供研究产品的受力变形、描述应力提供分析技术。（8）优化功能 对设计方案进行优选，以保证产品具有现代化设计水平。（9）极强的图形处理功能 包括画图、编辑功能、图形输出，标准件参数化图素，各类特征符号库（10）先进的二次开发工具 任何一种通用CAD系统，不可能同时满足各行各业、各种情况的需要，因此CAD系统提供先进、实用的二次开发工具是非常必要的。（11）数据处理和数据交换功能 系统应具有处理和管理有关产品设计、制造等方面信息的能力，以实现设计、
14、制造、管理的信息共享，并达到自动检索、快速存取、不同系统间传输和交换的目的。在CAD发展的同时，CAM也得到了迅猛的发展。CAM主要指：利用计算机辅助完成从生产准备到产品制造整个过程的活动，即通过直接或间接地把计算机与制造过程和生产设备相联系，用计算机系统进行制造过程的计划、管理以及对生产设备的控制仪操作的运行，处理产品制造过程中所需要的数据，控制和处理物料的流动，对产品进行测试和检验等，这是CAM的广义定义。狭义的CAM通常是指利用计算机进行加工程序编制，包括道具路径规划、刀位文件生成、刀具轨迹仿真及NC代码生成等。1.1.2 产品生产过程与CAD/CAM过程产品的是市场竞争的核心。对于产品
15、有不同的定义和理解。首先从产品的观点来看，产品是从需求分析开始，经过设计过程、制造过程最后变成可供用户使用的产品，这一过程也称为产品生产过程。产品生产过程具体包括产品设计、工艺设计、加工、装配过程。每一过程又划分为若干个阶段，例如产品设计过程可分为任务规划、概念设计、结构设计、施工设计四个阶段；工艺设计过程可分为毛胚的确定、工件的定位与夹紧、工艺路线设计、工序设计、刀具夹具量具等的设计和选择阶段；加工、装配过程可划分为数控编程、加工过程仿真、数控加工、检测、装配、调试等阶段3。在上述各过程、阶段内，计算机获得不同程度的应用，并形成了相应CAD/CAPP/CAM过程链，见图1-1。按顺序的生产观点，这是一个串行的过程链，但按并行工程的观点考虑到信息反馈，这也是一个交叉、并行的过程。 图1-1 产品设计过程与CAD/CAM过程从计算机科学的角度看，设计和制造过程是一个信息处理、交换、流通和管理的过程，因此，CAD/CAM系统是用计算机对设计和制造过程中信息的产生、
