机械类毕业设计-飞机收放系统筒体类零件实体加工与仿真、飞机执行系统液压壳体类零件实体加工与仿真（全文）

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　本科毕业设计论文

　 题

　目

　 飞机收放系统筒体类零件实体加工与仿真

　专业名称

　机械设计制造及其自动化

　毕业

　 任务书

　一、题目 飞机收放系统筒体类零件实体加工与仿真

　二、指导思想和目的要求 此次毕业设计题目来源于生产一线，由学生独立完成飞机操作系统壳体类零件的三维建模、加工设计、加工程序后置处理与仿真。

　此次毕业设计期望实现的目标：使学生能发挥主观能动性，积极性和创造性，着重培养独立工作能力和分析解决问题的能力，严谨踏实的工作作风，理论联系实际，以严谨认真的科学态度，进行有创造性的工作，认真、按时完成任务。

　三、主要技术指标 1、CATIA 三维零件模型一个：

　2、实体加工仿真 NC 程序一个：

　3、加工仿真验证结果：

　4、设计说明书一份：

　四、进度和要求 查阅和翻译相关机械专业英语文献（1 周）

　分析并绘制零件图 （2 周）

　使用 CATIA 软件进行建模 （3-5 周）

　确定加工工艺路线 （6-7 周）

　进行加工仿真 （8-12 周）

　撰写毕业论文（13-14 周）

　论文打印及答辩（15-16 周）

　设计 论文

　五、主要参考书及参考资料 [1]杨胜群，Vericut 数控加工仿真技术[M]，清华大学出版社，2010 [2]阎光明，现代制造工艺基础[M]，西北工业大学出版社，2007 [3]詹熙达，CATIA V5 数控加工教程[M]，机械工业出版社，2008 [4]吴明友，数控加工自动编程—CATIA V5 详解[M]，清华大学出版社，2007. [5]宋爱平，CAD/CAM 技术综合实训指导书[M]，机械工业出版社，2012 [6]詹熙达，CATIA V5 R20 快速入门[M]，机械工业出版社，2011 [7]郑贞平，VERICUT7.0 中文版数控仿真技术与应用实例详解[M]，机械工业出版社,2011 [8]荆长生，机械制造工艺学[M]，西北工业大学出版社，2007 [9]李体仁，数控加工与编程技术[M]，北京大学出版社，2010 [10]陆剑中，金属切削原理与刀具[M]，机械工业出版社，2012

　 I

　 摘

　要

　数控编程是数控加工准备阶段的主要内容之一，通常包括分析零件图样，确定加工工艺过程；计算走刀轨迹，得出刀位数据；编写数控加工；制作控制介质；校对程序及首件试切。有手工编程和自动编程两种方法。总之，它是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。是一种可编程的柔性加工方法，它的普及大大提高了加工效率。但是在加工技术方面，除要求数控机床具有较强的运动控制能力之外，更重要的是如何有效地获得高效优质的数控加工程序，并从加工过程整体上提高生产效率。由于零件复杂性的增加，而且工人技术水平有限，手工编程越来越困难。

　应用数控编程可大大提高生产率、稳定加工质量、缩短加工周期、增加生产柔性、实现对各种复杂精密零件的自动化加工,易于在工厂或车间实行计算机管理,使车间设备总数减少、节省人力、改善劳动条件,有利于加快产品的开发和更新换代,提高企业对市场的适应能力并提高企业综合经济效益。

　本文CATIAV5R20以及VERICUT为工具,完成了调整架的三维造型及仿真加工。内容包括:首先,根据调整架的结构特点和技术要求,在对其进行加工工艺分析之后,确定了零件的加工方法。然后,利用 CATIA/CAD 模块完成了零件几何体的参数化建模。在此基础上,利用 CATIA/CAM 模块进行数控编程,设计了加工路线、刀具轨迹,切削方式等工艺参数,生成了零件的 NC 程序。通过刀轨检查及时地发现刀具跟零件之间的过切和欠切。并通过虚拟加工过程仿真提前发现机床各运动部件、夹具及刀具之间的干涉和碰撞,确定干涉碰撞发生的位置和相应的 NC程序段,并对先前的设计和 NC 程序进行修改。

　关键词：数控编程,CATIAV5R20，三维造型，仿真加工

　 II

　 ABSTRACT

　 CNC machining is a programmable flexible processing methods, its popularity greatly improve the processing efficiency. But in the processing technology, in addition to requirements of CNC machine tools has a strong ability to control movement and, more importantly, how to efficiently obtain high-quality CNC machining process, and from the process as a whole to improve production efficiency. As part of the increased complexity and limited skills of workers, manual programming more difficult. CNC machining applications can greatly improve productivity, stability, processing quality, shorten the processing cycle, increasing the production of flexible, to achieve a variety of complex precision components for the automation of processing, and improving the ability of the market to adapt and improve their overall economic efficiency. In this paper, CATIAV5R20 as a tool,complete the adjust frame three-dimensional modeling and simulation process. Include: First, based on the adjusted frame structural features and technical requirements, in its process analysis, to determine the part of the processing methods.

　By checking in a timely manner toolpath tool found between the parts with undercuts and under cut. And through the virtual machining process simulation tools found in advance of the moving parts, jig and tool interference and collision between the determined interference collision occurred and the corresponding position of the NC block, and previous design and NC program to be modified.

　KEYWORDS: CNC technology,CATIA,three-dimensional modeling,simulation, processing

　 目 录

　摘

　要 .............................................................. I ABSTRACT ........................................................ II 第一章

　绪论 ....................................................... 5 1.1 CAD 计算机辅助设计 .......................................... 5 1.2 数控编程技术概况............................................. 5 1.2.1 数控编程的概念.......................................... 5 1.2.2 数控编程的意义.......................................... 6 1.2.3 数控编程软件............................................ 6 1.3 CAM 计算机辅助制造 .......................................... 6 第二章

　零件加工工艺的编制 ......................................... 8 2.1 零件分析 ..................................................... 8 2.2 零件加工的各参数分析确定 ..................................... 9 2.3 加工工艺分析 ................................................. 9 2.4 零件加工工艺流程 ............................................ 10 第三章

　零件的分析和实体造型 ...................................... 13 3.1 建模软件介绍 ................................................ 13 3.2 分析零件.................................................... 13 3.3 零件的实体三维造型.......................................... 15 3.4 小结 ........................................................ 18 第四章

　实体加工仿真 .............................................. 18 4.1 零件与毛培的装配 ............................................ 19

　4.2 零件加工 .................................................... 20 4.2.1 粗车左端外轮廓 ......................................... 20 4.2.2 精车右端外轮廓 ......................................... 24 4.2.3 镗内孔 ................................................. 27 4.2.4 右端轴钻孔 ............................................. 31 第五章

　VERICUT 的验证仿真 ........................................ 35

　 5.1 VERICUT 简介 ............................................... 35 5.2 准备工作 .................................................... 36 5.2.1 车削 NC 代码的生成 ..................................... 36 5.2.2 铣削 NC 代码的生成 ..................................... 36 5.3 加工验证过程 ................................................ 38 5.3.1 车削 NC 文件的导入及其前置 ............................. 38 5.3.2 VERIVUT 的树设定........................................ 39 5.3.3 VERIVUT 程序的验证...................................... 41 第六章

　总

　结 结 ..................................................... 44 参

　考

　文

　献 献 ....................................................... 45 毕业设计小结 ...................................................... 46 致

　谢 谢 ........................................................... 47

　 第一章

　绪论

　 1.1 CAD 计算机辅助设计

　 CAD 计算机辅助设计(Computer Aided Design)指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。

　在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成；由计算机自动产生的设计结果，可以快速作出图形，使设计人员及时对设计作出判断和修改；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。

　常用的 CAD 软件，也就是所谓的三维制图软件，较二维的图纸和二维的绘图软件（比如 AutoCAD）而言，三维 CAD 软件能够更加直观、准确地反映实体和特征。

　对于专业企业，因为绘制目标不同，还常存在有多种 CAD 系统并行的局面，那么就需要配置统一的、具备跨平台能力的零部件数据资源库，将标准件库和外购件库内的模型数据以中间格式（比如通用的有 IGS、STEP 等）导出到三维构型系统当中去，如主流的 SolidWorks, CATIA,

　Pro/E, AutoCAD,UG NX,等。目前，航天航空领域使用较多的为 Pro/E，飞机和汽车等复杂产品制造领域则使用 Catia 居多，而在中小企业使用Solidworks 较多 。

　1.2 数控编程技术概况 1.2.1 数控编程的概念

　数控编程就是生成数控机床进行零件加工的数控程序的过程。具体说就是将加工零件的加工顺序、刀具运动轨迹的尺寸数据、工艺参数（主运动和进给运动速度、切削深度）以及辅助操作（换刀、主轴正反转、冷却液开关、刀具夹紧、松开等）加工信息，

　用规定的文字、数字、符号组成的代码，按一定格式编写成加工程序。

　1.2.2

　数控编程的意义

　 高效、高精高可靠的数控加工发展趋势对数控加工工艺和编程提出了更高的要求。例如：核电叶片、汽轮机叶片、航空发动机整体叶轮和叶片、水轮机叶轮、舰船用螺旋桨、船用发动机增压器叶轮等复杂叶片/叶轮类零件是汽轮机、航空发动机、推进器等能源、动力装置的关键部件。

　1.2.3

　数控编程软件

　 国外通用的 CAM 软件已很成熟，领域专用的编程软件充分利用专业生产厂商多年的加工工艺和编程经验。

　1.3

　M CAM 计算机辅助制造

　CAM（Computer-Aided-Manufacturing）的狭义概念就是数控编程，即生成数控机床进行零件加工的数控程序的过程。

　具体说就是将加工零件的加工顺序、刀具运动轨迹的尺寸数据、工艺参数（主运动和进给运动速度、切削深度）以及辅助操作（换刀、主轴正反转、冷却液开关、刀具夹紧、松开等）加工信息，用规定的文字、数字、符号组成的代码，按一定格式编写成加工程序。

　 CAM 的广义概念指的是从产品设计到加工制造之间的一切活动，包括产品设计、PDM、CAPP、NC 编程、数控加工、仿真分析及制造活动中的监视、控制和管理，如图 1-1 所示。

　应用领域及应用对象

　 （1）应用领域：航空航天、船舶、运载、能源、机械、汽车、电子、模具等。

　 （2）应用对象：传统数控机床；并联数控机床；数控系统；激光加工机床；磨削加工机床；机器人等等。

　 图 1-1

　CAM 的过程

　 第二章

　零件加工工艺的编制

　 2.1 零件分析

　 图 2-1 零件实体图

　图 2-2 零件实体模型及其剖视图

　2.2 零件加工的各参数分析确定

　 合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。具体要考虑以下几个因素：

　 切削深度 ap。在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，ap 就等于加工余量，这是提高生产率的一个有效措施。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，一般应留一定的余量进行精加工。数控机床的精加工余量可略小于普通机床。

　切削宽度 L。一般 L 与刀具直径 d 成正比，与切削深度成反比。经济型数控机床的加工过程中，一般 L 的取值范围为：L=(0.6～0.9)d。

　切削速度 V。提高 V 也是提高生产...

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