星轮CAD课程设计文档格式.docx
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1、熟悉并掌握大型机械CAD/CAM软件PRO/ENGINEER的草绘模块、零件模块、制造模块及仿真模块的功能及建模原理。
2、进行零件的参数化功能定义、三维实体零件的特征造型、着色渲染、生成不同视图，最终完成零件的造型设计。
3、进行机床选择、刀具选择及加工参数设置，生成零件数控加工的相关文件。
如刀位数据文件、刀具清单和数控加工代码等。
并对零件进行加工仿真以检查设计结果是否正确合理。
4、编写课程设计说明书。
四、设计要求
1、要求设计过程在计算机上完成。
2、设计说明书用计算机打印（A4纸，1万字左右）。
正文：
宋体五号，单倍行距；
页眉：
宋体小五号，内容包括班级，姓名，“CAD/CAM课程设计说明书”字样；
页脚：
右下脚页码。
3、设计结果应包括：
课程设计说明书（应包含设计任务书、设计思路、设计步骤、设计过程的说明和阶段结果。
附零件三维图、加工代码、零件原图纸等内容）
4、严禁抄袭和请人代做，一经发现，成绩计为零分并上报教务处。
五、设计内容及时间分配
1．准备工作：
布置设计任务，认真阅读设计任务书，收集资料。
（1天）
2．熟悉PRO/ENGINEERWildfire5.0，并进行零件的三维造型。
（4天）
3．进行零件的数控加工。
（3天）
4．编写课程设计说明书。
5．设计结果提交及答辩。
六、参考资料
有关PRO/ENGINEER软件的参考书及数控加工工艺的参考书。
如PRO/ENGNEERWildfire5.0的基础教程、PRO/ENGINEERWildfire5.0的零件设计教程、PRO/ENGINEERWildfire5.0的数控加工教程、数控加工工艺教程等等。
七、成绩评定
采用优、良、中、及格、不及格五级评分制。
主要考察：
课程设计的科学性和条理性：
设计过程的态度和出勤率；
软件的熟悉程度；
设计结果的正确合理性；
答辩情况。
学生签名:
日期:
评阅意见：
教师签名:
一、CAD/CAM的概念
CAD:
计算机辅助设计,是由计算机帮助工程设计人员进行设计，主要服务于机械、电子、宇航、建筑、纺织、化工等产品的总体设计、造型设计、结构设计、工艺过程设计等环节。
一个完善的CAD系统，应包括交互式图形程序库、工程数据库和应用程序库。
借助CAD技术对产品或工程的设计，可以大大
缩短设计周期，高设计效率，节省人力物力。
CAM:
计算机辅助制造。
CAM的核心是计算机数值控制（简称数控），是将计算机应用于制造生产过程的过程或系统。
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。
二、实体建模
在菜单栏选择【文件】下拉菜单，选取【新建】选项，系统将弹出如图所示【新增】对话框，选中其中的【零件】选项按钮，在名字编辑框中选择默认名字即可。
单机对话框下部的确定按钮，既是进入三维实体建模实实体造模。
2.1创造旋转轴的实体
单击FRONT平面作为草绘平面，TOP平面为参照平面，其它选项接受系统默认的设置，如图所示：
进入草绘状态，绘制出轴的外轮廓，如图下图所示，这是中间轴的一部分：
单击直线操作按钮，按照图纸给出的要求，绘制出如图所示二维截面，记住要绘制一条中心线
单击菜单中的“插入”——“旋转”命令或者单击屏幕右侧的特征工具条中的“旋转”
按钮，进入旋转操作控制面板，选择上述画好的二维截面为草绘定义，点击放置里面的轴选项，然后点击草绘时候的中心线，旋转角度为360°
。
单击“完成”按钮，创造旋转实体如下面所示：
2.2绘制孔
单击“基础特征”工具条上的“拉伸”按钮
，单击放置定义选项，再打开草绘对话框，选取工件一端面为草绘平面，其他选项接受系统默认选项设置，单击对话框中草绘按钮，进入草绘模式，绘制出所需要拉伸的二维截面。
完成后，单击草绘器工具条中的完成按钮后退出草绘模式。
操作回到拉伸模式，在拉伸控制面板中设置拉伸方式为从草会平面拉伸到已指定深度，深度为61，其他接受系统默认选项。
确定并退出草绘模式。
调整方向，点去除材料，得到拉伸特征。
2.3倒角
直接选取所需边倒角的边，选完了后，点击屏幕右侧的边倒角按钮
，默认系统设置的参数，输入所需要倒角值2，点击完成即可。
2.4创建基准平面
单击“基准”工具条中的“面”
，设置参照平面为TOP面，偏移量为22.5，绘制出平行于TOP面的基面DTM1
2.5键槽的绘制
，单击放置定义选项，再打开草绘对话框，选取TOP面为草绘平面，其他选项接受系统默认选项设置，单击对话框中草绘按钮，进入草绘模式，绘制出所需要拉伸的二维截面，如图所示，键槽长度为16mm,宽度为8N9，高度为40.5h11。
操作回到拉伸模式，在拉伸控制面板中设置拉伸方式为从草会平面拉伸到已指定深度，深度为4.5，其他接受系统默认选项。
2.6斜面的绘制
，单击放置定义选项，再打开草绘对话框，选取最大圆面为草绘平面，其他选项接受系统默认选项设置，单击对话框中草绘按钮，进入草绘模式，绘制出所需要拉伸的二维截面，如图所示，完成后，单击草绘器工具条中的完成按钮后退出草绘模式。
单击“基础特征”工具条上的“阵列”按钮
，执行阵列命令，在操控面板选项中选择轴阵列，按照系统提示选取中心轴作为参照，角度增量为120，数目为3,个，其他选项接受系统默认选项设置，在设置完参数后，可在绘图区得到如下所示预览效果。
单击操控面板上的
按钮，完成阵列效果如下所示。
2.7阶梯斜孔的绘制
单击特征工具栏中的
，执行孔特征命令，在操作界面中下方的操控面板上单击放置按钮，在弹出的上滑面板中选择斜面作为主参照，并在参照类型的下拉列表框中选择线性，用鼠标左键在模具上拾取两直线为参照，输入偏移值为7，2.在孔的位置确定以后，接下来就是要确定孔的形状，选择标准孔，单击形状上滑面板，定义孔直径为4，盲孔高度为11，单击操控面板上的
，完成孔特征的绘制。
，单击放置定义选项，再打开草绘对话框，选取孔底面为草绘平面，其他选项接受系统默认选项设置，单击对话框中草绘按钮，进入草绘模式，绘制出所需要拉伸的二维截面，直径为2的圆。
操作回到拉伸模式，在拉伸控制面板中设置拉伸方式为从草绘平面拉伸到已指定深度，深度为27.26，其他接受系统默认选项。
调整方向，点去除材料，得到拉伸特征
，执行阵列命令，在操控面板选项中选择轴阵列，按照系统提示选取中心轴作为参照，角度增量为120，数目为3,个，其他选项接受系统默认选项设置，在设置完参数后，可在绘图区得到如下所示预览效果
基本上的建模已经完成了，根据图纸的在进行最后的确定，观察还有没有需要修改和添加的地方，在进行修改和加工。
最后建立好的模型如下图
三、零件的工艺分析
3.1零件的作用分析
星轮可以作为加速器，减速器等的组成部分，是超越离合器上的关键零件，主要用来传递运动和动力。
我国自行研发的“星轮传动”技术，可以使装备机械上的加速器、减速器、调速器、变速器的体积变小、功能增强，并减少进口。
这一新技术得到中国星轮传动协会和机械工业部有关专家的认定。
专家们认为，“星轮传动”技术的原理为我国独创，可应用在煤矿、石油开采、风力发电重型机械、建材水泥等储多领域，应用空间巨大。
经过三年的不断试验，哈尔滨国海星轮传动有限公司首次将新的“星轮传动”技术应用在生产领域，并获得成功。
这项独创的星轮传动技术的核心是，将一个减、变速器内部170个单元，按用户要求任意组合，制出的部件标准化、系列化、通用化，有很强的互换性，到哪都能用得上。
而且可以任意改变扭距，增大拉动能力，使一个很小的减速器带动庞大的装备机械。
也就是说，原来22吨的减速器，应用新技术后，重量能够减少14.5吨，真正达到“以小带大”。
不仅如此，由于不同的排列组合，只要客户对减、变速器有不同的要求，需要不同形状的产品，这项新技术都能完成它。
目前，我国独创的“星轮传动”技术已经应用到三峡水电站、秦皇岛码头、山西部分大煤矿，并已形成为“上海路桥”“神华集团”等国家大型企业配套的能力。
而其中最重要的零件便是星轮,它在其中作用是无与能比。
3.2加工方法的选择
（1）Φ40k6mm外圆面，公差等级为IT6，粗糙度为Ra1.6µ
m。
加工方法为：
粗车,半精车,精车。
（2）Φ45f7mm外圆面，公差等级为IT7，粗糙度为Ra1.6µ
（3）Φ45k6mm外圆面，公差等级为IT6，粗糙度,为Ra1.6µ
m。
（4）孔加工方法的选择比较复杂，需要考虑零件的结构特点、孔径大小、精度和粗糙度要求以及生产规模等各种因素。
对于精度要求较高的孔往往还要采用几种不同的方法顺次进行加工。
本次设计的星轮，为保证孔的精度和表面质量，采用粗镗,半精镗,精镗,浮动镗刀镗。
（5）键槽用键槽铣刀加工，三个斜面用铣刀加工，三个阶梯斜孔用直柄麻花钻钻孔。
3.3保证星轮表面间位置精度的方法
由星轮零件的技术要求知，星轮零件内外表面间的同轴度以及端面与孔轴线的垂直度一般均有较高要求。
为保证这些要求通常可采用下列方法：
（1）在一次安装中完成内外表面及端面的全部加工。
这种方法去除了工件的安装误差，所以可获得很高的相对位置精度。
但是，这种方法的工序比较集中，多用于尺寸较小轴套的车削加工。
（2）星轮主要表面加工分在几次安装中进行，先加工外圆，然后以外圆为精基准最终加工内孔。
这种方法由于所用夹具机构简单，且制造和安装误差小，因此可保证较高的位置精度，在星轮加工中一般多采用这种方法。
3.4确定毛坯的类型
毛坯的选择应该以生产批量的大小，零件的复杂程度，加工表面及非加工表面的技术要求等几方面综合考虑。
正确的选择毛坯的制造方式，可以使得整个工艺过程经济合理，故应慎重进行，在通常情况下，应主要以生产性质来决定。
毛坯的种类主要有：
铸件、锻件、型材、焊接件及冷冲压件等，本次为棒料。
3.5毛坯材料的选择
由于星轮是用于超越离合器上的主要零件，所承受的载荷比较大，要求硬度和耐磨性比较高，还要有一定韧性，故材料选用40Cr。
40Cr的主要特性：
经调质后，具有良好的综合力学性能、低温冲击韧度及低的缺口敏感性。
淬透性良好，油淬时可得到较高的疲劳强度，水淬时形状复杂的形状易产生裂纹。
冷弯塑性中等，正火或调质后可加工性好，但焊接性不好，易产生裂纹，焊前应预热到100至1500C。
一般在调质状态下使用，还可以进行碳氮共渗和高频表面淬火处理。
40Cr应用举例：
它是使用最广泛的钢种之一，一经调质处理后用于制造中速、中等载荷的零件，如机床齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶尖套等，调质并高频表面淬火后用于制造表面高硬度、耐磨的零件，如齿轮、轴、主轴、曲轴、心轴、套筒、销子、连杆、螺钉、螺母、进气阀等经淬火及中温回火之后用于制造重载、中速冲击的零件，如液压泵转子、滑块、齿轮、主轴、套环等；
经淬火及低温回火后用于制造重载、低冲击、耐磨的零件，如蜗杆、主轴、轴、套环等，经碳氮共渗处理后用于制造尺寸较大、低温冲击韧度较高的传动零件，如轴、齿轮等。
（《简明机械加工工艺手册表》表2-10）
3.6基面的选择
基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。
否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行
3.7基准的选择：
粗基准的选择原则：
尽可能选择不加工表面作为粗基准。
而对有若干个不加工的表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准。
回转体零件我们通常以外圆作为粗基准。
故星轮零件以外圆表面作为粗基准。
精基准的选择要考虑基准重合原则，设计基准要和工艺基准重合。
星轮主要应用于超越离合器上面，其心轮的轴心线既是定位基准也是设计基准。
在车削时选他作为精基准，能使加工遵循基准重合原则，实现外圆柱面的圆跳动和同轴度。
3.8加工路线确定如下：
工序一：
粗车右侧外圆
工序二：
粗车右侧端面
工序三：
粗车左侧外圆
工序四：
车一个3×
0.5mm的退刀槽
工序五：
钻孔至Ф20mm
工序六：
粗镗孔至Ф28mm
工序七：
铣三个斜面
3.9计算切削用量
进给速度：
Vf是单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移，单位是mm/min。
它与铣刀转速n、铣刀齿数Z以及每齿进给量fz（单位为mm）的关系是：
Vf=fzZn。
每齿进给量fz的选取主要依据工件材料的力学性能、刀具材料、工件表面粗糙度等因素。
工件材料的强度和硬度越高，fz越小，反之则越大。
硬质合金铣刀的每齿进给量高于同类高速钢铣刀。
工件表面粗糙度要求越高，fz就越小。
切削速度：
铣削的切削速度与刀具耐用度T、每齿进给量fz、背吃刀量ap、侧吃刀量ae以及铣刀齿数Z成反比，与铣刀直径d成正比。
其原因是fz、ap、ae、Z增大时，使同时工作齿数增多，刀刃负荷和切削热增加，加快刀具磨损，因此刀具耐用度限制了切削速度的提高。
如果加大铣刀直径则可以改善散热条件，相应提高切削速度。
主轴转速：
主轴转速应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀具的材料及加工性质等条件所允许的切削速度vc（m/min）来确定。
切削速度除了计算和查表选取外，还可根据实践经验确定。
切削速度确定之后，用下式计算主轴转速:
式中n————工件或刀具的转速，r/min；
vc————切削速度，m/min；
d————切削刃选定点处所对应的工件或刀具的回转直径，mm。
（1）粗车右侧外圆
进给量200，确定主轴转速现选取2000
（2）粗车右侧端面
确定进给量200，主轴转速选取2000
（3）粗车左侧外圆
（4）车3×
确定进给量200，主轴转速选取1200
（5）钻孔
确定进给量300，主轴转速选取1200
（6）镗孔至Ф28mm
确定进给量300，主轴转速选取2000
（7）铣三个斜面
在这一切的参数的选择进行好之后，数控加工才可以真正的开始进行。
四、数控加工仿真
4.1粗车右端外轮廓局部表面
（1）制造模型的创造
首先点击图标新建一个新的文件，弹出之后，选择制造并不勾选缺省模板，选择mmns-mgf-nc然后点击确定进入到操作的界面。
如图4-1。
图4-1
进入界面之后，点击
，在文件夹中找到刚刚所建立好的零件，并打开。
选择缺省选项。
，将零件固定在界面中。
点击新工件按钮，使用自创工件，弹出自动工件上滑面板，点击草绘，进入草绘窗口，草绘出一个圆形，打钩点击确定，如图所示。
（2）操作设置
单击主菜单中的“步骤”→“操作”命令，打开“操作设置”对话框。
机床:
单击机床按钮，打开机床设置对话框，其他使用默认设置选项，单击确定按钮，返回操作设置对话框。
加工零点：
在操作设置中，单击加工零点后的按钮，然后新建坐标系，如图所示新建坐标系。
退刀曲面。
设限制退刀面为平面类型，z值为30。
（3）粗车加工
单击区域车削按钮，弹出序列设置菜单，使用默认的刀具参数刀具运动选项，单击完成按钮。
刀具设置：
新建车削类型刀具，设定参数如图所示，单击应用→确定。
参数：
参数设定如图所示
刀具运动：
在刀具运动对话框中点击插入按钮，弹出区域削切削对话框，此时需要建立车削轮廓。
单击右侧的创建车削按钮，弹出车削轮廓上滑面板。
单击草绘按钮，进入草绘，草会出需要的形状，确定即可。
单击完成按钮，通过车削轮廓上的换向按钮，来调整轮廓线的位置及移除的材料侧，创建车削轮廓，返回区域车削切削对话框，单击激活按钮，在开始延伸及结束延伸中均选无选项，单击确定返回刀具运动对话框，单击确定。
完成如上图所示刀具路线。
在菜单管理中，单击完成序列项。
保存制造文件。
（4）屏幕演示、NC检查、“CL数据”的输出及NC代码生成
在刚刚创建好的模型树上单击右键，点击菜单中的“播放路径”命令，弹出”播放路径”对话框，查看播放路径。
点击弹出的菜单中选择“编辑定义”命令，单击“播放路径”→“NC检查”项。
CL数据文件输出：
单击播放路径对话框中的文件菜单，选择保存或另存为命令，即可保存或另存为CL数据文件。
NC代码文件输出：
在播放路径中点击文件菜单选择另存为MCD文件命令。
在弹出后置处理选项的对话框中，选择“详细”、“跟踪”项，然后单击“输出”按钮，输入CL文件名称为che，单击“确定”，出现后置处理列表菜单管理器。
将该菜单管理器展开，其后面5种为车床的后处理器名称，打开工作目录，选择che.tap文件，用记事本打开，便可以生成NC代码文件。
4.2粗车轴的一端面
粗车轴的一端面跟上述情况一样，刀具选择一样。
如下所述：
（1）建立新工件，点击新工件按钮，使用自创工件，弹出自动工件上滑面板，点击草绘，进入草绘窗口，点击完成。
加工零点：
选择上面建立的坐标系ACS0。
设限制退刀面为平面类型，z值为20。
4.3粗车左侧外圆轮廓
（1）首先是制造模型的创建
点击新工件按钮，使用自创工件，弹出自动工件上滑面板，点击草绘，进入草绘窗口，草会出一个圆形，打钩点击确定，如图所示。
（2）操作设置
机床设置：
单击机床按钮，打开机床设置对话框，其他使用默认设置选项，单击确定按钮，返回操作设置对话框。
【记住每次进行一次机床设置时候都要新建一个机床名称，点击机床名称上面白色空白页地方即第一个按钮即可新建新的机床名称】
每次加工都要新建一个加工零点，即新建一个坐标系。
建立分别坐
标系ACS2、ACS3、ACS4。
退刀“曲面”设置：
退刀面为平面类型，Z的方向值为30。
（3）粗车其它设置
【其它刀具可以选择一样的】
在菜单管理中，单击完成序列项。
方法跟上述所说的方法一样。
参照上述
4.4退刀槽加工
由图纸可以看出，退刀槽的宽度都一样，简便了加工过程，用的都是凹槽车削，只是使用刀具形状不一样唯而已！
加工过程如下。
（1）先还是得新建工件按照上述步骤，建立新坐标，创立新的机床设置。
如下图所示
单击凹槽车削按钮，弹出序列设置菜单，使用默认的“刀具”、“参数”、“刀具运动”选项，单击完成选项。
（2）刀具设定
新建车削坡口类型刀具，设定参数图如图所示，单击“应用”→“确定”按钮。
（3）参数
基本参数设置如图所示，由于车退刀槽，为使槽底加工光整，需在槽底设置进给暂停时间。
单击全部参数，将“延时”参数值设置为0.5，单击确定按钮。
（4）刀具运动
在刀具运动对话框，单击“插入”按钮，弹出“区域车削切削”对话框，此时，需要建立凹槽车削轮廓。
单击右侧按钮创建车削轮廓，弹出“车削轮廓”上滑板，单击按钮使用“曲面”建立车削轮廓，在模型上选取退刀槽的右侧端面，按住ctrl键选中退刀槽的左端面，这两个面显示的是放置选项中
单击完成按钮，完成凹槽车削轮廓的创建，返回凹槽车削切削对话框，激活，在开始延伸和结束延伸中均选中X正向项，单击确定。
在菜单管理器中，单击完成序列项，保存制造文件。
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