計(jì)算機(jī)輔助課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及制造簡(jiǎn)介------------------------------------ 1</p><p>　　二、二維圖形的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控編程--------------- 3</p><p>　　2.1零件1的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及加工仿真-------

2、--------------------- 3</p><p>　　2.2零件2的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及加工仿真---------------------------- 5</p><p>　　三、三維曲面造型及刀具路徑規(guī)劃---------------------------------- 7</p><p>　　3.1紐扣的造型及具路徑規(guī)劃--------------

3、------------------------ 7</p><p>　　3.2香蕉的造型------------------------------------------------- 11</p><p>　　四、實(shí)體造型--------------------------------------------------- 12</p><p>　　4.1 螺

4、母的實(shí)體造型-------------------------------------------- 12</p><p>　　4.1 銑刀的實(shí)體造型-------------------------------------------- 14</p><p>　　五、小節(jié)------------------------------------------------------- 16&

5、lt;/p><p>　　六、參考資料--------------------------------------------------- 16</p><p>　　一、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及制造簡(jiǎn)介</p><p>　　1. CAD/CAM的內(nèi)容或功能</p><p>　　在CAD/CAM系統(tǒng)中，人們利用計(jì)算機(jī)完成產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)描述，工程信息表達(dá)，工程信

6、息傳輸與轉(zhuǎn)化，信息管理等工作。因此，CAD/CAM系統(tǒng)應(yīng)具備以下基本功能：產(chǎn)品與過(guò)程的建模、圖形與圖像處理、信息存儲(chǔ)與管理、工程分析與優(yōu)化、工程信息傳輸與交換、模擬與仿真、人機(jī)交互、信息的輸入與輸出。</p><p>　　2. 應(yīng)用領(lǐng)域 </p><p>　　數(shù)控加工編程及加工工程仿真技術(shù)；計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)；計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)管理與控制；智能制造與虛擬制造；計(jì)算機(jī)輔助圖形處理技術(shù)；幾何

7、建模及特征建模技術(shù)；計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)；計(jì)算機(jī)輔助工程分析。</p><p>　　3. 與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)制造的區(qū)別</p><p>　　產(chǎn)品形式多樣化、個(gè)性化，生產(chǎn)方式由大批量、少品種變成少批量、多品種；市場(chǎng)響應(yīng)速度快，由大吃小逐漸轉(zhuǎn)變成為快吃慢；產(chǎn)品的范圍也發(fā)生變化，由單一產(chǎn)品逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品、質(zhì)量、時(shí)間、服務(wù)等的結(jié)合；競(jìng)爭(zhēng)范圍由區(qū)域轉(zhuǎn)變成全球；各種新技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用。贊同</p>

8、<p><b>　　4. 集成的含義</b></p><p>　　CAD/CAM系統(tǒng)集成是指將基于信息技術(shù)的CAD/CAM各組成部分以及制造系統(tǒng)與CAD/CAM有關(guān)的其它子系統(tǒng)有機(jī)地組織和管理起來(lái)，形成一個(gè)協(xié)同工作的整體，集成包括功能交互、信息共享以及數(shù)據(jù)通信三個(gè)方面的管理與控制。 </p><p>　　5. 后置處理的作用</p>

9、<p>　　由于各種機(jī)床使用的控制系統(tǒng)不同，所用的數(shù)控指令文件的代碼及格式也有所不同。通常設(shè)置一個(gè)后置處理文件，在進(jìn)行后置處理前，編程人員需對(duì)該文件進(jìn)行編輯，按文件規(guī)定的格式定義數(shù)控指令文件所使用的代碼、程序格式、圓整化方式等內(nèi)容，在執(zhí)行后置處理命令時(shí)將自行按設(shè)計(jì)文件定義的內(nèi)容，生成所需要的數(shù)控指令文件。另外，由于某些軟件采用固定的模塊化結(jié)構(gòu)，其功能模塊和控制系統(tǒng)是一一對(duì)應(yīng)的，后置處理過(guò)成已固化在模塊中，所以在生成刀位軌跡的同

10、時(shí)便自動(dòng)進(jìn)行后置處理生成數(shù)控指令文件，而無(wú)需再進(jìn)行單獨(dú)后置處理。后置處理里因?yàn)橛胁煌吞?hào)種類的 CNC機(jī)床 所以也需要選擇不同的型號(hào)機(jī)床模板都在后置處理中。</p><p>　　6. 計(jì)算機(jī)輔助編程的含義、方法</p><p>　　計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng)是通過(guò)計(jì)算機(jī)分級(jí)結(jié)構(gòu)控制和管理制造過(guò)程的多方面工作，它的目標(biāo)是開(kāi)發(fā)一個(gè)集成的信息網(wǎng)絡(luò)來(lái)監(jiān)測(cè)一個(gè)廣闊的相互關(guān)聯(lián)的制造作業(yè)范圍，并根據(jù)一個(gè)總體的

11、管理策略控制每項(xiàng)作業(yè)。 一般CAD/CAM系統(tǒng)編程部分都包括下面的基本內(nèi)容：查詢被加工部位圖形元素的幾何信息；對(duì)設(shè)計(jì)信息進(jìn)行工藝處理；刀具中心軌跡計(jì)算；定義刀具類型；定義刀位文件數(shù)據(jù)。 </p><p>　　7. 圖形化計(jì)算機(jī)輔助編程的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　圖形交互式自動(dòng)編程軟件和相應(yīng)的CAD軟件是有機(jī)地聯(lián)在一起的一體化軟件系統(tǒng)——既可用來(lái)進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，又可以直接調(diào)用設(shè)

12、計(jì)好的零件圖進(jìn)行交互編程，對(duì)實(shí)現(xiàn)CAD/CAM一體化極為有利。整個(gè)編程過(guò)程是交互進(jìn)行的，簡(jiǎn)單易學(xué)，在編程過(guò)程中可以隨時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行修改。編程過(guò)程中，圖形數(shù)據(jù)的提取、節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的計(jì)算、程序的編制及輸出都是由計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行的。因此，編程的速度快、效率高、準(zhǔn)確性好。在通用計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的，不需要專用的編程機(jī)，所以非常便于普及推廣 </p><p><b>　　8. 常用軟件</b></p>

13、;<p>　　基本圖形資源與自動(dòng)繪圖 AutoCAD</p><p>　　幾何造型 Pro/E, Unigraphics, CATIA, SolidWorks</p><p>　　工程分析與計(jì)算 ANSYS, NASTRAN, COSMOS</p><p>　　仿真與模擬

14、 DelCAM, TecnoMatrix</p><p>　　專用設(shè)備控制程序生成 MasterCAM, EdgeCAM</p><p>　　集成與管理 ORACLE, SYBASE</p><p>　　9. Mastercam簡(jiǎn)介</p><p>　　Mastercam不但具有強(qiáng)大穩(wěn)定的造型功能，可設(shè)計(jì)

15、出復(fù)雜的曲線、曲面零件，而且具有強(qiáng)大的曲面粗加工及靈活的曲面精加工功能。其可靠刀具路徑效驗(yàn)功能使Mastercam可模擬零件加工的整個(gè)過(guò)程，模擬中不但能顯示刀具和夾具，還能檢查出刀具和夾具與被加工零件的干涉、碰撞情況，真實(shí)反映加工過(guò)程中的實(shí)際情況，不愧為一優(yōu)秀的CAD/CAM軟件。同時(shí)Mastercam對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境要求較低，使用戶無(wú)論是在造型設(shè)計(jì)、CNC銑床、CNC車(chē)床或CNC線切割等加工操作中，都能獲得最佳效果。</p>

16、<p>　　二、二維圖形的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控編程</p><p>　　2.1 零件1的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及加工仿真</p><p>　　1. 二維圖形的建立</p><p><b>　　具體步驟：</b></p><p>　　1）用直線命令繪制俯視圖輔助線</p><p>　

17、　2）用畫(huà)圓命令繪制半徑為50,60,90,100的圓</p><p>　　3）根據(jù)尺寸畫(huà)出其余直線并倒圓角</p><p>　　4）再用直線命令繪制剖視圖</p><p>　　5）打剖面線并修剪全圖</p><p><b>　　6）標(biāo)注尺寸</b></p><p><b>　　圖1-1

18、</b></p><p><b>　　二維圖形的加工</b></p><p>　　選擇默認(rèn)銑床建立毛坯</p><p>　　用材料設(shè)定命令中的邊界盒，為了讓毛坯比零件大，設(shè)定參數(shù)為X=360毫米，Y=250毫米，Z=31毫米</p><p><b>　　工序劃分</b></p>

19、;<p>　　切削路徑圖與最終加工模型圖</p><p>　　圖1-2 圖1-3</p><p>　　生成的NC文件如下 </p><p>　　2.2 零件2的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及加工仿真</p><p>　　1. 二維圖形的建立</p><p><b&

20、gt;　　具體步驟：</b></p><p>　　1.用直線命令繪制俯視圖輔助線</p><p>　　2.用畫(huà)圓命令繪制半徑為9,24,25,40的圓</p><p>　　3.用切線命令繪制剩余直線</p><p>　　4.再用直線命令繪制前視圖</p><p>　　5.修剪全圖并標(biāo)注尺寸</p>

21、;<p><b>　　二維圖形的加工</b></p><p>　?。?）選擇默認(rèn)銑床建立毛坯</p><p>　　用材料設(shè)定命令中的邊界盒，為了讓</p><p>　　毛坯比零件大，設(shè)定參數(shù)為X=180毫米，</p><p>　　Y=100毫米，Z=51毫米。

22、 圖2-1</p><p><b>　　工序劃分</b></p><p>　　切削路徑圖與最終加工模型圖</p><p>　　圖2-2 圖2-3</p><p>　　生成的NC文件如下 </p><p>　　三維

23、曲面造型及刀具路徑規(guī)劃</p><p>　　3.1 紐扣的造型及具路徑規(guī)劃</p><p><b>　　設(shè)計(jì)方案一</b></p><p><b>　　畫(huà)出基本線框。</b></p><p><b>　　圖3-1</b></p><p>　　用平面修剪命

24、令繪制一個(gè)小平面圖3-2，再用掃描曲面命令繪制出圖3-3。</p><p>　　圖3-2 圖3-3</p><p>　　3）用曲面正向切換命令設(shè)置曲面法向全部向內(nèi)，再用曲面/曲面命令倒圓角，半徑為1毫米并選擇修剪。重新用曲面正向切換命令設(shè)置曲面法向全部向內(nèi)并鏡像所有曲面，見(jiàn)圖1-10。</p><p>&l

25、t;b>　　圖3-4</b></p><p>　　用旋轉(zhuǎn)曲面命令旋轉(zhuǎn)剩余輪廓得圖3-5。</p><p>　　5）用曲面正向切換命令設(shè)置圓盤(pán)蓋曲面法向向內(nèi)，再用曲面/曲面命令倒圓角，半徑為1毫米并選擇修剪，見(jiàn)圖3-6。</p><p>　　圖3-5 圖3-6</p>&

26、lt;p><b>　　設(shè)計(jì)方案二</b></p><p>　　1)畫(huà)出基本線框，見(jiàn)圖3-1。</p><p>　　用實(shí)體掃描命令建立實(shí)體1并鏡像，見(jiàn)圖3-7。</p><p><b>　　圖3-7</b></p><p>　　用實(shí)體旋轉(zhuǎn)命令建立實(shí)體1并鏡像，見(jiàn)圖3-8。</p>

27、<p>　　用布爾運(yùn)算-切割命令，切割圓盤(pán)，見(jiàn)圖3-9。</p><p>　　圖3-8 圖3-9</p><p>　　倒圓角并用由實(shí)體產(chǎn)生曲面命令，得到曲面紐扣，最后刪去或隱藏實(shí)體，見(jiàn)圖3-6。</p><p><b>　　3. 方案對(duì)比</b></p>

28、<p>　　方案二由實(shí)體生成曲面較為簡(jiǎn)單。由于方案一涉及多次曲面正向切換，任何曲面的方向設(shè)置錯(cuò)誤都會(huì)導(dǎo)致兩曲面倒圓角發(fā)生誤差或無(wú)法加工。因此我選擇方案二。</p><p><b>　　紐扣的加工</b></p><p>　?。?）選擇默認(rèn)銑床建立毛坯</p><p>　　用材料設(shè)定命令中的邊界盒，為了讓毛坯比零件大，設(shè)定參數(shù)為X=13

29、0毫米，Y=130毫米，Z=32毫米。</p><p><b>　　工序劃分</b></p><p>　　切削路徑圖與最終加工模型圖</p><p>　　圖3-10 圖3-11</p><p>　　(4) 生成的NC文件如下 </p><p

30、><b>　　3.2香蕉的造型</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)方案一</b></p><p>　　按照參考書(shū)，輸入40個(gè)點(diǎn)，具體見(jiàn)</p><p>　　banana.txt文檔，用3D MAX打開(kāi)文檔，</p><p>　　用曲線連接各點(diǎn)形成圖4-1。</p><

31、p><b>　　圖4-1</b></p><p>　　用平面修剪命令，畫(huà)出香蕉的兩頭，見(jiàn)圖4-2。</p><p>　　用昆氏曲線逐個(gè)連接每個(gè)小長(zhǎng)方形，見(jiàn)圖4-3。</p><p>　　圖4-2 圖4-3 </p><p><b>　

32、　2. 設(shè)計(jì)方案二</b></p><p>　　任意畫(huà)一段弧，任取5點(diǎn)做5個(gè)大小不經(jīng)相同等的八邊形，用曲線連接各點(diǎn)形成圖4-4.</p><p>　　2）用平面修剪命令，畫(huà)出香蕉的兩頭，見(jiàn)圖4-5。</p><p>　　圖4-4 圖4-5</p><p>　　3）

33、用昆氏曲線逐個(gè)連接每個(gè)小長(zhǎng)方形，見(jiàn)圖4-6。</p><p>　　圖4-6 </p><p><b>　　方案對(duì)比</b></p><p>　　方案一的操作相對(duì)與方案二比較復(fù)雜，在最開(kāi)始需要輸入各點(diǎn)的坐標(biāo)，然而方案二的操作雖然簡(jiǎn)單，但如果中間的八邊形畫(huà)的過(guò)大，就會(huì)造成香蕉的中段特別鼓

34、。方案二需要多次嘗試才能畫(huà)出比較接近圖示的香蕉。因此在給出坐標(biāo)的條件下，方案一更能畫(huà)出比較標(biāo)準(zhǔn)的香蕉。 </p><p><b>　　實(shí)體造型</b></p><p>　　4.1螺母的實(shí)體造型</p><p><b>　　設(shè)計(jì)方案一</b></p><p>　　(1)畫(huà)出基本線框如圖5-1。

35、 圖5-1 </p><p>　　用實(shí)體旋轉(zhuǎn)命令做出螺母的主體，再用實(shí)體掃描擠命令選擇三角形切割主體，最后用擠出命令選擇頂部的圓修剪主體得圖5-2。</p><p>　　(3) 新建圖層，用直紋/舉升曲面命令繪制出六角平面，再使用實(shí)體修剪命令，選擇曲面修剪得圖5-3。</p><p>　　圖5-2

36、 圖5-3</p><p>　　隱藏曲面得到螺母，見(jiàn)圖5-4。</p><p>　　圖5-4 圖5-5</p><p><b>　　2. 設(shè)計(jì)方案二</b></p><p>　　(1)畫(huà)出基本線框如圖5-

37、5。</p><p>　　(2）用實(shí)體掃描命令選擇六邊形做出螺母的主體，再用實(shí)體掃描命令選擇三角形切割主體，最后用擠出命令選擇頂部的圓修剪主體得圖5-6。</p><p>　　(3）用實(shí)體旋轉(zhuǎn)命令選擇不規(guī)則圖形切割主體，得圖5-7。</p><p>　　圖5-6 圖5-7</p>

38、<p><b>　　3. 方案比較</b></p><p>　　方案二相對(duì)方案一來(lái)說(shuō)較為簡(jiǎn)單。方案一涉及到圖層與平面對(duì)實(shí)體的修剪，在處理平面的時(shí)候要處理得當(dāng)，如果只是簡(jiǎn)單的刪除會(huì)造成實(shí)體修剪失效。因此必須新建一個(gè)圖層，在圖層中將其隱藏才不會(huì)影響到實(shí)體造型。而方案二直接通過(guò)實(shí)體與實(shí)體的剪切完成，操作相對(duì)簡(jiǎn)單。</p><p>　　4.1銑刀的實(shí)體造型<

39、/p><p><b>　　設(shè)計(jì)方案一</b></p><p>　?。?）畫(huà)出基本線框，見(jiàn)圖6-1。</p><p>　　用實(shí)體舉升命令依次選擇不規(guī)則圖形得圖6-2。</p><p>　　用擠出命令選擇小圓得到銑刀，見(jiàn)圖6-3。</p><p>　　圖6-1

40、 圖6-2 圖6-3</p><p><b>　　2. 設(shè)計(jì)方案二</b></p><p>　　畫(huà)出基本線框，用弧線連接不規(guī)則圖形得到圖6-4。</p><p>　　用昆氏曲面命令繪制4個(gè)平面得圖6-5.</p><p>　　旋轉(zhuǎn)并用平面修剪將地面與端面補(bǔ)齊得圖6-

41、6。</p><p>　　用由曲面生成命令，選擇刪除平面得到實(shí)體，再擠出小圓得到銑刀，見(jiàn)圖6-3。</p><p>　　圖6-4 圖6-5 圖6-6</p><p><b>　　方案對(duì)比 </b></p><p>　　方案二由

42、曲面生成實(shí)體較為復(fù)雜，操作的步驟較多。在弧線的連接與昆氏曲面的生成方面都容易發(fā)生方向上的錯(cuò)誤。而方案一只需要通過(guò)舉升即可完成。</p><p><b>　　小結(jié)</b></p><p>　　為期一個(gè)禮拜的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及制造課程設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲。在這短短的幾天里，我收獲了很多?？粗约和瓿傻囊粋€(gè)個(gè)實(shí)體，平面造型，覺(jué)得自己的能力又得到了提升。</p>&l

43、t;p>　　本次課程設(shè)計(jì)不僅鞏固與加深了上學(xué)期計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)課程中所學(xué)習(xí)的知識(shí)，更加培養(yǎng)了我們的學(xué)習(xí)能力，創(chuàng)造能力以及協(xié)作能力。同時(shí)，還讓我們學(xué)會(huì)如何綜合運(yùn)用以前所學(xué)的多門(mén)課程，將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)知識(shí)，計(jì)算機(jī)繪圖知識(shí)，機(jī)械制造及工藝知識(shí)，數(shù)控技術(shù)及數(shù)控編程等多種知識(shí)融匯到課程設(shè)計(jì)中。我們經(jīng)行復(fù)雜零件的二維圖形繪制，三維曲面建模，三維實(shí)體造型，數(shù)控加工及數(shù)控加工自動(dòng)編程等過(guò)程中，遇到了各種各樣的問(wèn)題。這反映出我們對(duì)CAD/CAM基本概

44、念，基本原理及技術(shù)運(yùn)用等方面掌握的還不是很全面，操作也不夠嫻熟。然而，在老師細(xì)心，耐心地幫助下，我們的問(wèn)題都得以圓滿的解決。</p><p>　　通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我感到我的知識(shí)是有限的。有些東西以為自己會(huì)，往往在運(yùn)用的過(guò)程中就會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。為了完成好課程設(shè)計(jì)，我查閱了許多資料，希望能在一個(gè)模型中想出多種設(shè)計(jì)方案。往往我們會(huì)被一種思路所局限。在與同學(xué)的交流中，我們拓寬了彼此的思路?，F(xiàn)在，我能熟練的運(yùn)用平面與實(shí)體的轉(zhuǎn)

45、換。有些平面造型，用實(shí)體轉(zhuǎn)為平面操作更簡(jiǎn)單，工序更加明了。雖然設(shè)計(jì)的過(guò)程中有些磕磕絆絆，但我學(xué)到了很多東西，增長(zhǎng)了獨(dú)立工作的能力，樹(shù)立了自信心。我想這對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活都有一定的意義。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.《CAD/CAM技術(shù)》，葛友華，何玉安，機(jī)械工業(yè)出版社，2004</p><p>　　2

46、.《MasterCAM應(yīng)用教程》， 劉瑞新， 機(jī)械工業(yè)出版社，2003</p><p>　　3.《MasterCAM實(shí)用教程》，荀琪等， 機(jī)械工業(yè)出版社，2001</p><p>　　4.《SolidWorks2004基礎(chǔ)及應(yīng)用》，張鎖懷，化學(xué)工業(yè)出版社，2004</p><p>　　5.《SolidWorks三維設(shè)計(jì)》，李啟炎，同濟(jì)大學(xué)出版社，2004</p