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1、沈阳航空航天大学毕业设计(论文)摘 要现今，机械行业广泛采用CAD/CAM技术，并通过数控机床进行加工，大大缩短了产品的开发和制造周期，提高了产品的技术含量，降低了成本。本论文中详细的阐述了变速箱的三维建模和数控编程过程，应用UG实现了零件的三维建模，在UG环境中进行了数控仿真加工，并生成了NC仿真加工程序。论文共分四个部分，在第一部分简单的介绍了CAD/CAM技术；第二部详细介绍了基于UG的三维实体建模；第三部分详细介绍了基于UG的数控加工技术；第四部分讲述了经济性分析。本课题通过对变速箱箱体零件设计加工过程的分析，以UG软件为基础，对变速箱箱体进行了设计，并对其进行了加工工艺分析，同时运用
2、UG软件对其进行了数控加工，实现了从设计到生产的一体化，对实际生产有一定的指导意义。关键词：CAD/CAM；变速箱；三维建模；数控加工；仿真模拟；NC代码Gearbox design based on UG and CAM technologyAbstract At present， the machinery industry widely used CAD / CAM technology and the numerical control machine tool for machining through the process, greatly reducing the produc
3、t development and manufacturing cycle,improving the technology of products, and to reduce the cost. Paper describes in detail the transmission of three-dimensional modeling and numerical control programming. The application of UG realizes three-dimensional modeling of parts in UG CNC simulation envi
4、ronment for the conduct of the process, and generates the NC machining simulation program. Thesis is divided into five parts. In the first part introduces CAD/CAM briefly; The second section details the three-dimensional solid modeling; The third section details based on UG CNC machining technology;
5、 The fourth section describes the economic analysis. This topic through parts of gearbox design process analysis to UG software based on the transmission box was designed, and its analysis of the machining process, while the use of UG software from CNC processing to achieve the integration from desi
6、gn to production, actual production has some significance. Keywords : CAD/CAM ; gearbox ; three-dimensional modeling ; CNC Machining ; Processing simulation ; NC code ;目录1 CAD/CAM技术在产品制造中的应用11.1 CAD/CAM技术概述11.1.1 CAD/CAM技术的基本概念11.1.2 CAD/CAM技术的发展历程21.1.3 CAD/CAM技术的发展趋势41.1.4 CAD/CAM技术开发热点51.2 CAD/CA
7、M技术的应用51.3 UG软件介绍71.3.1 UG NX 系统简介71.3.2 UG的发展现状、应用及其发展前景91.4本课题研究的主要内容102基于UG的变速箱实体模型设计112.1 NX 建模的基本概念112.2 NX 建模流程112.2.1 原创产品设计112.2.2 图纸造型122.2.3 逆向工程132.3 设计思想132.3.1 草图的优化设计142.3.2 合理应用特征建立零件实体模型142.4 基于UG对变速箱进行实体建模142.5 二维工程图纸292.5.1 创建新图纸292.5.2 导入模型视图302.5.3 添加图纸格式322.5.4 添加尺寸343基于UG的零件数控加
8、工技术343.1 数控加工技术的主要内容343.1.1 数控铣削加工技术的工艺适应性353.2数控加工工艺分析363.2.1 数控加工工艺概念363.2.2 数控机床的选用363.2.3 被加工零件的结构材料分析363.2.4零件的加工工序方案制定373.2.5 数控加工中心的工艺适应性393.2.6 零件的加工方案403.2.7 刀具材料的选择及参数确定413.2.8 切削液的选择423.2.9 切削液的选取433.2.10 工件的定位与加紧443.2.11 切削用量的确定463.2.12 数控加工工艺与安排473.3 UG 数控加工493.3.1 进入UG CAM加工模块493.3.2 毛
9、坯的导入503.3.3 对变速箱进行数控程序编制513.3.4 数控加工演示633.3.5后处理654经济性分析674.1概述674.2变速箱箱体设计制造的经济性分析67参考文献68致谢69I1 CAD/CAM技术在产品制造中的应用1.1 CAD/CAM技术概述CAD/CAM（计算机辅助设计及计算机辅助制造）技术产生于20世纪50年代后期发达国家的航空和军事工业中，随着计算机软硬件技术和计算机图形学技术的发展而迅速成长起来。1989年美国国家工程科学院将CAD/CAM技术评为当代（19641989）十项杰出的工程技术成就之一。CAD/CAM技术是制造工程技术与计算机技术紧密结合、相互渗透而发展
10、起来的一项综合性应用技术，具有知识密集、学科交叉、综合性强、应用范围广等特点。CAD/CAM技术是先进制造技术的重要组成部分它的发展和应用使传统的产品设计、制造内容和工作方式等都发生了根本性的变化。CAD/CAM技术已经成为衡量一个国家科技现代化水平的重要标志之一。50多年来CAD/CAM技术有了飞速的发展，CAD/CAM的应用迅速普及。CAD/CAM技术的应用已迅速从军事工业向民用工业扩展，由大型企业向中小企业推广，由高技术领域的应用向日用家电，轻工产品的设计和制造中普及。1.1.1 CAD/CAM技术的基本概念CAD即计算机辅助设计(Computer Aided Design) 利用计算机
11、及其图形设备帮助设计人员进行设计工作 ,简称CAD。 在工程和产品设计中，计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作。CAM(Computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造)：利用计算机来进行生产设备管理控制和操作的过程。它输入信息是零件的工艺路线和工序内容，输出信息是刀具加工时的运动轨迹（刀位文件）和数控程序。CAM (Computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造)的核心是计算机数值控制是将计算机应用于制造生产过程的过程或系统。1952年美国麻省理工学院首先研制成数控铣床。数控的特征是由编码在穿孔纸带上的程序指令来控制机床。此
12、后发展了一系列的数控机床，包括称为“加工中心”的多功能机床，能从刀库中自动换刀和自动转换工作位置，能连续完成铣、钻、铰、攻丝等多道工序，这些都是通过程序指令控制运作的，只要改变程序指令就可改变加工过程，数控的这种加工灵活性称之为“柔性”。加工程序的编制不但需要相当多的人工，而且容易出错，最早的CAM便是计算机辅助加工零件编程工作。CAM系统一般具有数据转换和过程自动化两方面的功能。CAM所涉及的范围，包括计算机数控，计算机辅助过程设计。1.1.2 CAD/CAM技术的发展历程CAD/CAM技术的发展与计算机图形学的发展密切相关，并伴随着计算机及其外围设备的发展而发展。计算机图形学中有关图形处理
13、的理论和方法构成了CAD/CAM技术的重要基础。纵观CAD/CAM技术的发展历程，主要经历了以下发展阶段： （1）20世纪50年代，计算机主要主要用于科学计算，使用机器语言编程，图形设备仅具有输出功能。美国麻省理工学院（MIT）在其研制的旋风I号计算机上采用了阴极射线管（CRT）作为图形终端，并能被动显示图形。其后出现了光笔，开始了交互式计算机图形学的研究，也为CAD/CAM技术的出现和发展铺平了道路。1952年MIT首次试制成功了数控铣床，通过数控程序对零件进行加工，随后MIT研制开发了自动编程语言（APT），通过描述走刀轨迹的方法来实现计算机辅助编程，标志着CAM技术的开端。1956年首次
14、尝试将现代有限元法用于分析飞机结构。20世纪50年代末，出现了平板式绘图仪和滚筒式绘图仪，开始了计算机绘图的历史。此间CAD技术处于酝酿、准备阶段。 （2）20世纪60年代，这是交互式计算机图形学发展的最重要时期。1963年MIT学者I.E.Sutherland发表了题为“人机对话图形通讯系统”的博士论文，首次提出了计算机图形学等术语。由他推出的二维SKETCHPAD系统，允许设计者操作光笔和键盘，在图形显示器上进行图形的选择、定位等交互作业，对符号和图形的存储采用分层的数据结构。这项研究为交互式计算机图形学及CAD技术奠定了基础，也标志着CAD技术的诞生。此后，出现了交互式图形显示器、鼠标器
15、、磁盘等硬件设备及文件系统和高级语言等软件。并陆续出现了许多商品化的CAD系统和设备。例如1964年美国通用汽车公司研制了用于汽车设计的DAC-1系统，1965年美国洛克希德飞机公司开发了CADAM系统，贝尔电话公司也推出了GRAPHIC-1系统等。此间CAD技术的应用以二维绘图为主。再制造领域中，1962研制成功了世界上第一台机器人，实现物料搬运自动化，1965年产生了计算机数控机床CNC系统，1966年以后出现了采用通用计算机直接控制多台数控机床DNC系统以及英国莫林公司研制的由计算机集中控制的自动化制造系统。20世纪60年代末，挪威开始了CAPP技术的研究，并于1969年正式推出第一个CAPP系统AutoPros。（3）20世纪70年代计算机图形学理论及计算机绘图技术日趋成熟，并得到了广泛应用。这期间，硬件的性能价格比不断提高；图形输入板、大容量的磁盘存储器等相应出现；数据库管理系统等软件得以应用；以小型、超小型计算机为主机的CAD/CAM系统进入市场并形成主流，这些系统的特点是硬件和软件配套齐全、价格便宜、使用方便，形成所谓的交钥匙系统（Turnkey Syste
