数控车床 毕业设计论文.docx

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数控车床毕业设计论文

中文摘要

本次设计的任务是用catia绘制数控机床同时完成各个部件的虚拟拆装。

设计的主要内容：

首先是拆下了数控机床的所有零件，并对这些零件进行了测绘，对不能直接测出的参数进行了反算。

其次在计算机上绘制出所有的零件，同时完成这些零件的装配，制作组件的虚拟拆装动画和生成组件的爆炸图。

然后用flash制作了数控机床的控制面板，实现了控制部分的虚拟控制动画。

最后用frontpage制作了组件的网页；网页上包括组件的爆炸图，组件上各零件的名字和相应的图片，并且在零件的名字上进行了超联接。

对于想要看零件具体结构的同学，只要单击零件的名字就能在catia中打开相应的零件。

在整个设计过程中，在指导教师戴文跃院长和其它同学的热心帮助下，本次设计顺利完成。

这次设计让我获益非浅，我不仅系统学习了catia、flash和frontpage，而且温习了过去学习的知识。

在这里我衷心的感谢那些帮助过我的老师和同学，并且欢迎各位同学和老师对我作品中的不足之处提出宝贵的意见，谢谢。

Abstract

MydesigntaskisthatIdrawanumericalcontrolmachinetoolbythesoftwarecalled‘catia’andsubjunctivelyunsealandassembleallofthesubassemblies.

Thedesigncontentisthatthefirst,IunsealedallpartsofthenumericalmachinetoolandImeasuredthem.Forthoseparameterswerenotdirectlymeasured,Igotthemthroughinversecalculation.ThenIdrawedallpartsofthenumericalcontrolmachinetoolinacomputer,assembledtheparts,subjunctivelyunsealedandassembledallofthesubassembliesandmade3-Dexplosivedrawings.ThenImadethecontrolboardofthenumericalcontrolmachinetoolby‘flash’software,sothatyoucouldthesubjunctiveanimationinacomputer.AtlastImadethewebpagesofthesubassemblies.Thewebpagesinclude3-Dexplosivedrawingsofsubassemblies,partnamesandtheirpictures,atthesametimehyperlinkedtheirnames.Forthestudentswhowanttoseetheentirepart,theycanopenthepartinthe‘catia’onlybysingle-clickingitsname.

Intheprocessofdesigning,thedesigntaskhasbeensmoothlyfinishedwiththehelpofthedirectorDaiwenyueandotherstudents.Ihasgotmanyknowledgethroughthedesign.Inotonlysystematicallystudied‘catia’,’flash’,and‘frontpage’,butalsogotoverthepastknowledge.Here,Iheartilythankfortheteachersandstudentswhohaveeverhelpedme.AndIexpectteachersandstudentstogivesomeadvicetotheshortcomingsofmydesigning.

Thankyou.

第一章：

绪论

在市场竞争日益激烈的情况下，企业要想以新、快、好的产品占领市场，其突破口应在设计。

这里一方面是指如何快速地利用现有设计产生变形设计，并争取一次成功；另一方面是如何将设计成果快速地为加工制造和生产计划等所使用。

同时，由于企业具有多品种、小批量的生产特点，产品相关的信息多而杂乱，在变形设计时如何快速地检索和利用已有的各方面知识成为了瓶颈。

三维CAD技术能够帮助企业解决上述问题，主要体现在：

三维CAD系统可以生成产品完整的三维数据模型，可满足不同应用的需求。

三维CAD系统不仅具备零件设计功能，而且具有装配设计、图纸设计功能及与设计相关部分如标准件库、各种专用零件库。

借助计算机完成产品设计与制造的相关分析，如结构性分析、可装配性分析、干涉检验、物性计算等等，以保证制造实施可行性。

利用三维CAD/CAM技术，可以降低产品开发风险，提高产品设计成功率。

同时与Internet技术配合使用，进行全球设计过程的协同。

本次设计便是应用三维CAD软件生成CJK6032教学型数控车床的零件库，并进行组件、部件、整机的装配。

做出相应的拆卸的avi动画，使得本次的设计成果可放到校园网上，本校同学通过网络便可对CJK6032教学型数控机床的组成、各零部件的结构有很好的认识，并且可从零件库中调出零件进行虚拟装配（可参考以装配好的组件、部件与生成的avi动画）。

为了使同学更好地了解CJK6032教学型数控机床的电路控制原理，本次设计还专门用FLASH做出了机床的控制面板与各电机，可以通过控制面板上的按钮等实现机床电路部分的模拟控制。

最后，本次设计的所有内容都将放到校园网上，可方便快速的进行访问。

第二章：

设计任务书

一、题目名称：

二、要求：

1.对数控机床各零件进行彻底的拆装测绘，做基本的反求计算。

2.熟悉并用CATIA软件制作零件、组件库，并完成机床零件的全部建模。

3.在CATIA环境下，实现机床在局域网上部分部件的虚拟拆装。

4.在CATIA环境下，最好实现校园网上部分部件的虚拟拆装。

5.用FLASH完成电路部分的虚拟控制，显示各部分的运动情况。

6.为实验室教学制作一些相应的实用图片、AVI动画、FLASH动画、网页。

7．提供虚拟拆装的文字、图片和AVI演示说明文件。

8．起至日期为：

2001.10.1——2002.6.21

三、课题内容及工作量：

1.了解CJK6032教学型数控车床的结构原理，进行拆装并测绘，反求有关零部件的参数及有关装配关系。

2.用CATIA生成机床各领、部件的三维实体模型。

3.生成部分组件、部件的爆炸图，依明确其装配关系及装配顺序。

4.用FLASH完成电路部分的虚拟控制，显示电路各部分的控制情况。

5.生成零件库，使同学可在网上访问并对机床进行模拟装配。

6.相应课件的制作。

7.出一张A0装配图及三张彩色挂图。

8.毕业设计说明书不少于20000汉字，规定格式，用计算机完成。

9.译文不少于5000汉字。

10.进行调研。

第三章开题报告

我校是首次进入“二一一”工程的少数工科院校之一。

连年来，国家教育部往我校投入

了大量的资金，购买了许多机器设备用于学生做实验，使在校学生不但在学习到理论知识

的同时，而且通过实验巩固了理论知识，对所学的知识有了理性的双层认识，增加了实践

经验，为毕业后尽快适应工作打下了坚实基础。

从我国高校的培养目标来看，主要是培养能为社会主义现代化建设做出贡献的高层次人

才。

对于工科院校来说，不仅要使学生具有坚实的理论知识就，即掌握数学、计算机方面

的基础知识与专业理论知识为进一步的学习或工作打下基础，还要在学习理论知识的同时

尽量参加各种实验、实习，增加动手的机会。

机床的虚拟拆装正是为了实现这一目的，方

便学生的实验而做的课件。

主要是为了使学生在实验之前便可以在校内局域网上模拟实验

内容，增加对实验对象的感性认识。

从我国高校的教育情况来说，在校学生特别是工科院校的学生，理论知识丰富而动手能

力相对较差，这一方面与我国的教育系统有关，即重视理论轻视时间，另一方面与各高校

的教学实力、科研实力有关，即不具有各相关学科的教学设备，相应的计算机课件、实验

室及实践经验丰富的实验室人员。

这样就造成了学生在学习理论知识时，对所学内容只有

理性认识而无感性认识，一方面增加了理论学习的难度，比方说：

在学习某一机械机构的

结构及功能时，由于没有实地考察，在大脑中就不能构造出该机构的具体形状及各构件的

联接、配合功能，因此对于功能的实现很难接受；另一方面使学生的动手能力低下，并且

造成学生毕业后工作磨合期的增长。

本课件主要是为了方便在校学生实验、教师讲课而做，先把数控机床以组件为单位拆卸

下来，接下来进行测绘工作，同时用catia作出各组件中零件的三维实体模型，做完之后，

装配成组件。

组件再装配成部件，最后形成机床的三维实体模型，在生成各组件、部件及

机床的模型，同时再依次生成各部分的爆炸图，设置各组件、部件运动状况。

以上工作做

完之后，再用flash作出机床的电路图，并对机床模型进行模拟控制，即用flash做出按钮，

用鼠标点击时，可控制机床的动作：

开启，运转，车削，换刀，停止等。

最后把课件放到

局域网上，使在校学生能通过局域网进行操作。

在本次设计中，我与另一位同学负责课件的制作，即机床的拆卸、零件的测绘，三维实体的制作、爆炸图的生成、运动的设置、机床的虚拟控制等。

机床的拆卸，是把一数控机床用简易的工具以组件为单位拆卸下来，再对各组件的零件进行拆卸。

因为是数控机床，各部件之间结合紧密，且各零件的精度高不易拆卸，故须小心拆卸以避免损坏零件。

零件的测绘，是把各拆卸下来的零件现场测量，并绘制草图。

因测量的工具少且简易，零件的尺寸精度受到限制。

三维实体的制作，既用Catia把所测绘的零件做成三维实体模型，因该课件主要用于学生实验，我校已大规模开设了Catia相关的课程，许多学生已学习了该软件，为方便同学使用与学习，故选用Catia制作。

爆炸图的生成、运动的设置，是在零件装配完后用Catia自身的功能实现的。

机床的虚拟控制，是在机床的三维模型生成之后用Flash进行二维控制，使学生可以在进行实机操作之前能够虚拟操作，可以避免事故的发生，并节省时间。

总体来说，该课件对于方便在校学生的学习、增加学生对所学知识的感性认识、增强学习的兴趣具有一定的作用。

第四章:

方案论证

本课件主要是为了方便在校学生实验、教师讲课而做，先把数控机床以组件为单位拆卸下来，接下来进行测绘工作，同时用catia作出各组件中零件的三维实体模型，做完之后，装配成组件。

组件再装配成部件，最后形成机床的三维实体模型，在生成各组件、部件及机床的模型，同时再依次生成各部分的爆炸图，设置各组件、部件运动状况。

以上工作做完之后，再用flash作出机床的电路图，并对机床模型进行模拟控制，即用flash做出按钮，用鼠标点击时，可控制机床的动作：

开启，运转，车削，换刀，停止等。

最后把课件放到局域网上，使在校学生能通过局域网进行操作。

一.选择CATIA软件的原因：

首先，本课件主要是为了方便在校学生实验、教师讲课而做，因此必须考虑本校的实际教学情况。

而我校正在推广学习Catia这一大型软件，用Catia可以更好地促进老师和同学的学习与教学，并有利于本课件的应有与推广。

因此，虽然UG、Pro-E等软件也就有三位建模等功能，但其在本校不被熟悉，故不采用。

其次，Catia可满足本次毕业设计的各种要求：

1.Catia具有良好的建模功能，可对机床的各种零件进行三位实体造型，生成零件，并可生成爆炸图。

   2.在Catia环境下，可直接对零件进行组装生成组件、部件并进一步生成机床。

并可进行运动仿真。

最后，Catia就有广泛的应有前景，已广泛地应有于社会中:

在市场竞争日益激烈的情况下，企业要想以新、快、好的产品占领市场，其突破口应在设计。

这里一方面是指如何快速地利用现有设计产生变形设计，并争取一次成功；另一方面是如何将设计成果快速地为加工制造和生产计划等所使用。

同时，由于企业具有多品种、小批量的生产特点，产品相关的信息多而杂乱，在变形设计时如何快速地检索和利用已有的各方面知识成为了瓶颈。

当今企业在产品开发方面面临以下非常严峻的挑战：

如何快速提供市场或客户可以接受的产品，缩短产品研制、上市的时间，争取市场竞争的主动权。

以模具制造业来说，模具设计是产品开发过程中的关键部分，同样设计一套模具，一年前需要4个月时间，现在只允许3个月（甚至更短）设计时间，否则在市场上失去竞争力。

大多数企业设计部门使用二维工程图纸表达产品设计意图，制造部门（如模厂）将设计部门提供的设计图纸重新建立立体模型，这个过程重复性工作很多，浪费了大量的人力和时间。

面对全球化大市场的竞争，当今任何一个企业都不可能使其所有业务都成为佼佼者，如果所有业务完全由企业自己来承担，那么它必然要面对所有相关领域的竞争对手。

因此，为了适应多企业合作下产品开发模式，只有联合该行业其他上、下游企业，建立一条业务关系紧密、经济利益相连的多企业合作联盟，才能实现优势互补，增强市场竞争整体实力。

企业必须具备描述产品完整信息的工具，适应企业内部、企业之间产品供应链上所有环节（如订单、采购、库存、计划、生产制造、质量控制、运输、分销、服务与维护等）的需要。

三维CAD技术能够帮助企业解决上述问题，主要体现在：

三维CAD系统可以生成产品完整的三维数据模型，可满足不同应用的需求。

如二维/三维关联绘图，可以根据需要将三维产品数据生成工程图纸；可以产生具有照片真实感的效果图，提供给市场部门、客户、供应商使用；可以在互联网上预览产品（3d－viewer）；三维产品数据模型可以直接传递给制造部门进行数控加工编程；可以提供给专用程序进行有限元分析，三维产品数据模型可以输出至快速成型设备，快速制作出样品等等。

因此，三维产品模型数据可以满足产品供应链上所有环节需要，实现产品数据交换与共享。

三维CAD系统不仅具备零件设计功能，而且具有装配设计、图纸设计功能及与设计相关部分如标准件库、各种专用零件库。

借助计算机完成产品设计与制造的相关分析，如结构性分析、可装配性分析、干涉检验、物性计算等等，以保证制造实施可行性。

利用三维CAD/CAM技术，可以降低产品开发风险，提高产品设计成功率。

同时与Internet技术配合使用，进行全球设计过程的协同。

我国企业应大力进行CAD/CAM技术改造，搞好产业分工基础上的企业合作，建立适应多品种、小批量产品开发模式，增强产品的创新设计能力，才能在激烈的市场竞争中保持旺盛的活力。

结论从长远发展观点看，三维CAD技术必然会替代二维CAD绘图。

企业应用三维CAD技术的困难在于技术复杂，前期软硬件投入大，现在这两方面的因素正在逐渐得到解决。

微机平台三维CAD技术日趋完善，软件人机界面非常简洁，软件的投入成本低廉，微机的性能价格比大幅度提高及Window平台的普及，使"工程师人手一套"的目标可望实现。

CATIA是目前世界领先的CAD/CAM/CAE软件系统。

它支持从概念设计直到产品实现的全过程，能覆盖绝大多数制造业用户。

它也是世界上第一个实现产品数字化样机开发（DMU）的软件。

CATIA提供了独特的设计自由度，它能满足大量复杂产品的设计开发需求；尤其是它的混合建模技术，为产品设计后期的修改提供了无与伦比的自由度。

CATIA提供了业界最完整的面向流程的产品解决方案，支持最佳的并行工程环境，大大提高了产品开发的速度与质量。

作为世界领先的CAD/CAM软件，CATIA在过去的二十年中一直保持着骄人的业绩，据最新的统计数字，截止2000年6月30日的上半财政年度中，CATIA的营业额增长将近25％，居同行业首位；CATIA在汽车及摩托车、航空航天领域的统治地位不断增强。

IBM/DS一贯对开发很重视，CATIA的新产品的开发非常的迅速。

目前的CATIA覆盖了产品开发的整个周期，并且一直保持着其技术领先的优势。

CATIA先进的混合建模技术

设计对象的混合建模：

在CATIA的设计环境中，无论是实体还是曲面，做到了真正的互操作；

变量和参数化混合建模：

在设计时，设计者不必考虑如何参数化设计目标，CATIA提供了变量驱动及后参数化能力。

几何和智能工程混合建模：

对于一个企业，可以将企业多年的经验积累到CATIA的知识库中，用于指导本企业新手，或指导新车型的开发，加速新型号推向市场的时间。

CATIA具有在整个产品周期内的方便的修改能力，尤其是后期修改性

无论是实体建模还是曲面造型，由于CATIA提供了智能化的树结构，用户可方便快捷的对产品进行重复修改，即使是在设计的最后阶段需要做重大的修改，或者是对原有方案的更新换代，对于CATIA来说，都是非常容易的事。

CATIA所有模块具有全相关性

CATIA的各个模块基于统一的数据平台，因此CATIA的各个模块存在着真正的全相关性，三维模型的修改，能完全体现在二维，以及有限元分析，模具和数控加工的程序中。

并行工程的设计环境使得设计周期大大缩短

CATIA提供的多模型链接的工作环境及混合建模方式，使得并行工程设计模式已不再是新鲜的概念，总体设计部门只要将基本的结构尺寸发放出去，各分系统的人员便可开始工作，既可协同工作，又不互相牵连；由于模型之间的互相联结性，使得上游设计结果可做为下游的参考，同时，上游对设计的修改能直接影响到下游工作的刷新。

实现真正的并行工程设计环境。

CATIA覆盖了产品开发的整个过程

CATIA提供了完备的设计能力：

从产品的概念设计到最终产品的形成，以其精确可靠的解决方案提供了完整的2D、3D、参数化混合建模及数据管理手段，从单个零件的设计到最终电子样机的建立；同时，作为一个完全集成化的软件系统，CATIA将机械设计，工程分析及仿真，数控加工和CATweb网络应用解决方案有机的结合在一起，为用户提供严密的无纸工作环境，特别是CATIA中的针对汽车、摩托车业的专用模块,使CATIA拥有了最宽广的专业覆盖面，从而帮助客户达到缩短设计生产周期、提高产品质量及降低费用的目的。

CATIAV5还提供了独一无二的获取企业知识与经验的动态环境，并能有效地在企业内共享这些知识。

这使得用户创造产品的过程变得更有附加值并且更快更好，错误更少。

CATIAV5提供了4个P1平台产品以及17个P2平台产品。

电子样机DMU技术的核心为3D三维数字化设计技术和“上下关联设计”－DesigninContext的设计环境，使不同岗位的开发人员能在更早期捕捉产品的知识，把那些以往只能在后期才能发现的错误减到最少。

实践证明，唯有在电子样机DMU开发环境下，才能顺利支持协同作业流程，以真正实现同步工程。

CATIA是如今唯一的在基础结构和集成功能上直接支持电子样机DMU技术的CAD系统。

CAITA的MML－多种模型的关联性设计，DesigninContext-DigitalMockUp（DMU）-电子样机技术是欧共体的“先进信息技术项目－AIT“的科研成果。

该项目由欧洲主要的汽车企业，零部件厂家，学术界和软件公司参与，并决定建立在CATIA平台进行研究。

AIT对DMU技术有以下的定义：

“DMU为一实用的对整个产品或产品的部分进行计算机电子模拟的技术。

它需具有完整的功能，包括：

集成的造型，可视化，功能性检测，产品结构和配置管理等功能，为数据管理，信息转递和决策过程三大领域提供方案。

最终能更快，更好地以最低成本开发和生产汽车和其它产品。

”

上下关联设计，DMUNavigator-电子样机浏览器等功能都是为支持电子样机DMU而开发的先进技术。

结合ENOVIAvpm的应用，在虚拟产品开法管理环境下的电子样机DMU技术是当今最完善的数字化产品开发环境。

继波音、达索等航空企业率先应用电子样机DMU技术后，许多世界先进企业如戴姆斯-克莱斯勒、宝马、雷诺、三菱、本田等许多汽车公司先后实施该技术。

更有一些在其它行业如汽车部件、模具、家电等工业的用户也加入电子样机DMU的行列，利用先进技术来提高产品开发技术和市场竞争能力。

电子样机DMU技术的诞生是工业发展的产物和先进企业经验累积的结晶。

实施该技术成功的关键是正确推广“最佳实践方法”－BestPractice，使先进技术能发挥最大的作用。

迅利科技是目前国内唯一一家真正拥有完整的电子样机DMU+ENOVIAvpm技术，并能支持用户进行项目实施的IBM商业/技术合作伙伴。

CATIA的DMU技术包括：

DMUNavigator1电子样机漫游器1

DMUNavigator2电子样机漫游器2在电子样机环境中实现快速显示与虚拟漫游

DMUSpaceAnalysis1电子样机空间分析1

DMUSpaceAnalysis2电子样机空间分析2实现干涉，碰撞，剖切及测量等高级空间分析功能。

DMUFittingSimulator2电子样机装配仿真2定义装配的安装与拆卸过程，并进行仿真分析。

DMUKinematicsSimulator2电子样机运动机构模拟2运动机构仿真与分析。

DMUOptimizer2电子样机优化器2计算零件的运动显示以优化设计。

KnowledgeAdvisor2知识工程顾问2收集企业的经验与知识，并在产品设计过程中加以重复使用。

KnowledgeExpert1知识工程专家1

KnowledgeExpert2知识工程专家2

收集企业流程知识

GenerativeKnowledge2创成式知识工程2通过编辑script程序来自动创建智能化的设计。

ProductEngineeringOptimizer2产品工程优化器2收集由目标驱动的规则。

ProductFunctionOptimizer2产品功能优化器2优化产品的系统功能。

ProductFunctionDefinition2产品功能定义通过系统原理视图来描述并显示产品的系统功能。

HumanBuilder2人体构造器建立标准数字化人体模型并对其进行第一层次的分析

HumanMeasurementsEditor2人体测量编辑器建立详细的数字化人体模型用于高级人体分析，并设工作范围

HumanPostureAnalysis2人体姿态分析器通过检验与分析等工具，实现对人体舒适性及姿态对设计的影响进行分析

HumanActivityAnalysis2人体运动分析器在虚拟的环境下对人体舒适性，安全性及性能进行最优化设计。

ProductKnowledgeTemplate1产品知识模板1能够利用ProductKnowle