基于ProE压印机的产品设计及其加工毕业设计.docx
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基于ProE压印机的产品设计及其加工毕业设计
摘要
本次毕业设计是《基于Pro/ENGINEER的产品设计及加工》，其中最主要部分是软件Pro/ENGINEER的应用既零件设计、加工与装配。
除此之外其它的过程也有很好的应用，例如：
仿真软件应用、操机、工艺编排等。
由于论文的编写顺序是按实际工作中进行，主要的介绍了图纸的设计准则、PRO/E的草图功能应用、三维零件的创建等。
本文通过详细的过程说明及大量的图片说明，让读者清楚明白地了解PRO/E的产品功用。
因本人水平有限，设计中难免存在缺点和错误，恳请各位老师批评指正。
【关键词】Pro/E设计工艺编排压印机装配
第一章绪论
1.1本次毕业设计的课题与目的
本次课题是《基于Pro/E压印机的产品设计及其加工》。
目的是进一步了解零件设计的工艺编排并能掌握Pro/E软件的应用。
1.2Pro/E介绍
Pro/e是美国PTC公司旗下的产品Pro/Engineer软件的简称。
Pro/E（Pro/Engineer操作软件）是美国参数技术公司（ParametricTechnologyCorporation，简称PTC）的重要产品。
是一款集CAD/CAM/CAE功能一体化的综合性三维软件，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，并作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今最成功的CAD/CAM软件之一。
Pro/e软件问世至今，一直是参数化建模领域的领先者，也是最早进入中国的三维设计软件，是中小企业CAD应用的最佳选择，目前PRO/E正在转型，向直接建模方向拓展，最新发布的软件名称改为CREO，兼有参数化建模和直接建模功能。
1.3数控加工技术的发展趋势
数控加工技术与传统加工技术而言，数控加工技术具有更明显的优势：
1.数控加工加工效率高。
利用数字化的控制手段可以加工复杂的曲面。
而加工过程是由计算机控制，所以零件的互换性强，加工的速度快。
2.加工精度高。
同传统的加工设备相比，数控系统优化了传动装置,提高分辨率,减少了人为误差，因此加工的效率可以得到很大的提高。
3.劳动强度低。
由于采用了自动控制方式，也就是说加工的全部过程是由数控系统完成，不象传统加工手段那样烦琐，操作者在数控机床工作时，只需要监视设备的运行状态。
所以劳动强度很低。
4.适应能力强。
数控加工系统就象计算机一样，可以通过调整部分参数达到修改或改变其运作方式，因此加工的范围可以得到很大的扩展。
目前，数字控制技术与数控机床，给机械制造业带来了巨大的变化。
数控技术已成为制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础技术，计算机辅助设计与辅助制造和计算机集成制造技术敏捷制造和智能制造等，都是建立在数控技术之上。
数控技术不仅是提高产品质量、提高劳动生产率的必不可少的物质手段，也是体现一个国家综合国力水平的重要标志。
第二章基于PRO/E压印机各部件的名称与设计
我们设计的压印机为小功率手动压印机，可以用来做印章、印花等。
其设计原理是利用杠杆传动设计：
通过对手柄施加压力，然后杠杆将力施加到物体上，从而得到自己想要的效果。
下面我们将各个机构的设计准则分开讲述：
2.1底板的设计
底板主要起到固定支撑作用，为了固定立柱等零件，应该有足够的材料厚度保持其刚性,我们选择了180mm*105mm*25mm的45#钢毛坯作为地板。
为了更好的固定立柱，我们在其上设计有凹槽和孔，用来固定立柱和压垫，采用紧定螺栓的固定方式连接其他部分。
考虑到圆形道具无法在平面内加工出标准直角，所以为了能使立柱正确的与凹槽结合，我们在凹槽的拐角处采用了突出圆角的方式，从而使直角零件能正确的与凹槽结合。
如图2-1：
图2-1
2.2压垫的设计
压垫在工作过程中主要承受压力和弹簧弹力，需要做往复运动，所以底板对压垫只起到导向作用，弹簧在压垫与底板之间工作，所以考虑到底板的导向作用和弹簧的工作位置，在地板上我们采用阶梯孔，压垫也采用阶梯轴的形式与底板进行配合。
如图2-2：
图2-2
2.3立柱的设计
立柱被固定在地板上，主要起到固定支撑作用，为其他零件提供刚性支撑，为确保其他零件拥有较好的刚性，所以立柱与地板之间采用左右双螺栓固定的形式，以提供足够的固定支撑。
立柱上端为铰链机构，为杠杆的运动提供固定与支撑，为平衡杠杆对立柱的压力,实现更好更稳定的工作，我们把杠杆的工作位置设计在了立柱中间，所以立柱中间设计有与杠杆相同厚度的凹槽，既为杠杆的工作提供了足够的空间，又保证了杠杆的工作稳定性，不至于在轴上产生轴向滑动，以至于影响工作。
如图2-3：
图2-3
2.4杠杆的设计
杠杆的作用主要是把凸轮传递给它的压力传递给压杆，为了提供足够的压力，使压印机能正常的工作，此处杠杆我们采用省力杠杆，根据杠杆原理，我们确定了1:
2的力臂长度比例，从而使杠杆输出的压力变为输入端的两倍，保证压印机有足够的压力。
在杠杆的两端，我们采用圆弧形的突头与凸轮和压杆接触，从而减小了摩擦，保证了杠杠工作的稳定性。
如图2-4：
图2-4
2.5压杆的设计
压杆的主要作用是传递压力，压杆上端受到杠杆的压力，从而推动压杆往下运动，同时带动钢印往下运动。
压印结束后，压杆在蝶形弹簧的作用下往上运动，同时带动钢印运动。
压杆上端的直径要大于下端的直径，目的是与蝶形弹簧相配合，为保证有足够的弹力驱动压杆，我们选用20*42的蝶形弹簧提供弹力，压杆下端设计有螺纹孔，与钢印上端的螺纹相配合，从而起到固定作用。
如图2-5：
图2-5
2.6套筒的设计
套筒对压杆起导向作用，其本身被固定在立柱上，采用双螺栓固定的方式与立柱相配合，套筒的左端加工有孔，与压杆相配合，起导向作用，上端面为蝶形弹簧提供刚性支撑。
如图2-6：
图2-6
2.7钢印的设计
钢印，是主要的工作部件，上端有螺栓，与压杆底端的螺纹孔相配合固定，从而获得压力和稳定的工作导向。
下端面与压垫配合进行压印工作。
如图2-7：
图2-7
2.8短立柱的设计
立柱与杠杆之间采用阶梯轴与孔配合的固定方式，为方便零件的装卸，阶梯轴的右端与螺母配合，采用螺栓固定的方式，同时为方便夹具的使用，应在左端圆柱面加工出平面，以方便装卸。
采用阶梯轴螺栓固定的方式，既能保证杠杆的灵活运动，又能保证有足够的固定刚性。
此处立柱为手轮及凸轮的工作提供固定支撑，为保证拥有足够的固定强度，相同的，我们采用双螺栓固定的方式与底板进行配合，立柱上端设计有孔，与轴相配合，为手轮和凸轮提供支撑。
如图2-8：
图2-8
2.9销轴的设计
销轴的主要作用是与立柱相互配合为杠杆提供支撑，为方便零件的装卸，销轴的一端设计有平面与轴平行，可以方便的使用工具装夹，另一端设计有螺纹，与螺母配合从而起到固定支撑的作用。
如图2-9：
图2-9
2.10轴的设计
主要在立柱的支撑下起到传递扭矩的作用，把手轮的扭矩传递给凸轮，为固定手轮，轴的右端设计有平面，与手轮上的螺栓配合，从而固定手轮，防止产生径向滑动。
左端设计有螺纹，采用螺栓固定的方式固定凸轮。
如图2-10：
图2-10
2.11手轮的设计
手轮主要在手柄的带动下产生扭矩，手轮的平面上设计有螺纹孔，安装时平面应该与轴的平面保持平行，从而能够在螺柱的配合下与轴固定，手轮的正面设计有螺纹孔，用于与手柄相配合。
如图2-11：
图2-11
2.12手柄的设计
手柄主要在外力的作用下带动手轮转动，它直接与人接触，考虑到人得舒适度，我们在手柄周围设计有圆弧形的凹槽，端部设计为圆弧倒角，防止对人产生误伤。
同时手柄右端的螺纹可与手轮相互配合，使手柄能稳定的固定在手轮上。
如图2-12：
图2-12
2.13凸轮的设计
凸轮在轴的带动下，产生扭矩，主要对压杆产生间歇性的压力，设计时考虑到压杆的运动距离，我们确定凸轮的最大直径为70mm，为保证凸轮工作的稳定性，我们采用平缓的曲线轮廓设计，从而使压杆工作更平稳。
如图2-13。
图2-13
其加工后的处理我们也符合设计标准，进行了一些列的倒角、去毛刺等处理。
第三章基于Pro/E设计的立体零件图及工艺编排的选择
3.1底板的加工
3.1.1按照下面图纸的要求，如图3-1：
图3-1
通过Pro/e软件，进行拉伸、去除材料、孔工具，设计出如下图所示的三维立体图。
如图3-2：
图3-2
3.1.2加工工艺：
选择180mm*105mm*25mm的45#钢毛坯，固定在加工中心机床。
表3-1加工工序卡
序号
工序
工序内容
切削速度（F）
背吃刀量（mm）
转速（r/min）
1
下料
18511030
2
铣
虎钳夹持Φ12的立铣刀铣上表面
200
5
1000
3
钻
Φ9.8的钻头钻两个Φ10的孔
80
5
800
4
钻
Φ10的钻头钻两个Φ10的孔
80
5
800
5
铣
用Φ8的铣刀铣轮廓加工成型
100
3
1200
6
铣
用Φ12的铣刀洗Φ47和Φ20的内圆和通孔
200
5
1000
8
铣
将工件沿X轴方向旋转180度用虎钳夹持工件并找正，用盘铣刀铣去上表面
9
铣
用Φ12的铣刀铣两个Φ15的孔至深14
200
5
1000
10
铣
用Φ12的铣刀铣长方体四周
200
5
1000
3.2立柱的加工
3.2.1建模过程按照下面图纸的要求，如图3-3：
图3-3
通过Pro/e软件，进行拉伸、孔工具、倒角，设计出如下图所示的三维立体如图3-4：
图3-4
3.2.2加工方法：
选择60mm*20mm*77.5mm的45#钢毛坯，固定在加工中心机床上。
表3-2加工工艺卡
序号
工序
工序内容
切削速度（F）
背吃刀量（mm）
转速（r/min）
1
铣
虎钳夹持工件用平面铣刀铣去上表面
200
5
1000
2
钻
用Φ25的麻花钻钻Φ26的孔
50
5
400
3
铣
用Φ12的铣刀铣Φ26的孔
200
5
1000
4
铣
用Φ12的铣刀铣长方体四周并倒角
200
5
1000
5
铣
虎钳夹持工件并表找正用铣去上表面
200
5
1000
6
铣
用Φ12的铣刀加工C1的倒角并铣长方体四周
200
5
1000
3.3手柄的加工
3.3.1按照图纸的要求，如图3-5：
图3-5
通过Pro/e软件，进行旋转、倒圆角、螺纹选项，设计出如下图所示的三维立体图，如图3-6：
图3-6
3.3.2工艺编排：
选择φ20mm*55mm的45#钢柱体零件，装夹在数控车床上。
表3-3加工工序卡
序号
工序内容
切削速度（F）
背吃刀量（mm）
转速（r/min）
1
先右边，装夹工件伸出27mm左右长度
2
G72去除毛坯的余量
0.2
2
600
3
G70将外圆精加工到尺寸长
0.1
1
1000
4
用G92将右边螺纹加工完毕
2
0.1
600
5
调头装夹用G73将左边加工完毕
0.2
2
600
6
G70将外圆精加工到尺寸长检查卸件
0.1
1
1000
3.4手轮的加工
3.4.1按照下面图纸的要求，用Pro/e绘制零件图，如图3-7：
图3-7
通过Pro/e软件，进行拉伸、旋转、去除材料、孔工具，设计出如下图所示的三维立体图，如图3-8：
图3-8
3.4.2工艺编排：
表3-4加工工序卡
序号
工序
工序内容
切削速度（F）
背吃刀量（mm）
转速（r/min）
1
铣
虎钳夹持工件用Φ12立铣刀铣去上表面
200
5
1000
2
钻
用Φ18的钻头钻Φ20的孔
60
6
400
3
铣
用Φ6的铣刀铣Φ20的孔并倒角
80
5
800
4
铣
用Φ6的铣刀铣ΦM6的孔
80
5
800
5
铣
用Φ12的铣刀铣工件四周并倒角
200
5
1000
6
铣
虎钳夹持工件并表找正用铣去上表面
200
5
1000
7
铣
用Φ15的铣刀加工C1的倒角并铣长方体四周
200
5
1000
3.5轴的加工
3.5.1按照下面图纸的要求，用Pro/e绘制零件图，如图3-9：
图3-9
此零件通过旋转、倒角、螺纹扫描、去除材料等工具绘制
3.5.2工艺工艺：
选择φ40*100mm毛坯。
表3-5加工工序卡
序号
工序内容
切削速度（F）
背吃刀量（mm）
转速（r/min）
1
先右边，装夹工件伸出55mm左右长度
2
G72去除毛坯外圆的余量
0.2
2
600
3
G70将外圆加工到尺寸长
0.1
1
1000
4
调头装夹用G72将左边外圆余量去除
0.2
2
600
5
G70将外圆精加工到尺寸长
0.1
1
1000
6
切断刀G94切出左边的槽
0.1
2
600
7
用G92将左边螺纹加工完毕
2
0.1
600
8
检查卸件
加工后得到的图形如图3-11：
图3-11
3.5.3.技术要求：
（1）锐边倒角。
（2）数控车床与加工中心结合加工。
3.6销轴的加工
3.6.1如图3-12：
图3-12
按照图3-12的要求，用Pro/e绘制零件图。
此零件通过旋转、倒角、螺纹扫描、去除材料等工具绘制。
3.6.2工艺编排：
表3-6加工工序卡
序号
工序内容
切削速度（F）
背吃刀量（mm）
转速（r/min）
1
先右边，装夹工件伸出40mm左右长度
2
G72去除毛坯的余量
0.2
2
600
3
G70将外圆精加工到尺寸长
0.1
1
1000
4
切断刀G94切出槽来
0.1
2
600
5
用G92将右边M10螺纹加工完毕
2
0.1
600
6
调头装夹用G72去除毛坯的余量
7
G70将外圆精加工到尺寸长
0.1
1
1000
8
检查卸件
加工后得到的零件如图3-13所示：
图3-13
技术要求：
（1）锐边处倒角。
（2）数控车床与加工中心结合加工。
3.7支柱的加工
3.7.1按照下面图纸的要求，用Pro/e绘制零件图。
如图3-14：
图3-14
通过拉伸、孔工具、去除材料等工具绘制出三维模型。
3.7.2工艺编排：
选择130.5*30*50mm的45#钢毛坯。
表3-7加工工序卡
序号
工序
工序内容
切削速度（F）
背吃刀量（mm）
转速（r/min）
1
铣
虎钳夹持工件用Φ12立铣刀铣去上表面去除余料
200
5
1000
2
钻
用Φ25的钻头去除毛坯大的余量
50
5
400
3
钻
用Φ6的钻头钻两个Φ7的孔
100
4
1200
4
铣
用Φ4的铣刀铣Φ7的孔
100
5
1200
5
铣
用Φ8的铣刀铣外表面以及四周
100
4
1200
6
铣
用Φ5的球型铣刀铣工件斜面
100
3
1200
7
铣
虎钳夹持工件并表找正用铣去上表面
200
5
1000
8
钻
用Φ11的钻头钻Φ12的通孔
100
4
1200
9
铣
用Φ4的铣刀精铣Φ12的孔
100
5
1200
10
铣
用Φ8的铣刀铣外表面以及四周
100
4
1200
11
铣
虎钳夹持工件并表找正用铣去上表面
200
5
1000
12
钻
用Φ2的钻头钻两个Φ2的孔
200
5
1200
13
铣
用Φ8的铣刀铣外表面
100
4
1200
加工后得到的实体如下图所示，如图3-15：
图3-15
3.8杠杆的加工
3.8.1按照下面图纸的要求，用Pro/e绘制零件图，如图3-16：
图3-16
通过拉伸、孔工具、去除材料等工具绘制出三维模型。
3.8.2工艺编排：
选择140*45*10mm的45#钢毛坯。
表3-8加工工序卡
序号
工序
工序内容
切削速度（F）
背吃刀量（mm）
转速（r/min）
1
铣
虎钳夹持工件用Φ8立铣刀铣削上表面
100
3
1200
2
铣
用铣刀铣削上表面去除余料
100
3
1200
3
钻
用Φ11的钻头钻Φ12的孔
90
3
1000
4
铣
用Φ4的铣刀精铣Φ12的孔并倒角
100
4
1200
5
铣
用Φ8的铣刀铣工件四周并倒角
100
3
1200
6
铣
虎钳夹持工件并表找正
7
铣
用Φ8的铣刀加工工件表面并铣削工件四周
100
3
1200
加工后得到到的图形如下图所示：
如图3-17：
图3-17
3.9压杆的加工
3.9.1按照下面图纸的要求，用Pro/e绘制零件草图，如图3-18：
图3-18
3.9.2工艺编排：
选择φ40*72mm的45#钢毛坯。
表3-9加工工序卡
序号
工序内容
切削速度（F）
背吃刀量（mm）
转速（r/min）
1
先右边，装夹工件伸出40mm左右长度
2
钻孔用Φ10的钻头钻17mm左右的孔
80
5
800
3
切削右边孔内螺纹
2
0.1
800
4
重新装夹伸出63mm左右，右边顶紧
5
G72去除毛坯的余量
0.2
2
600
6
G70将外圆精加工到尺寸长
0.1
1
800
7
调头装夹用G72去除毛坯的余量
0.2
2
600
8
G70将外圆精加工到尺寸长
0.1
1
800
9
检查卸件
如图3-19：
图3-19
3.10套筒的加工
3.10.1按照下面图纸的要求，用Pro/e绘制零件草图，如图3-20：
图3-20
通过Pro/e软件的拉伸、孔工具等工具绘制Pro/e零件草图。
3.10.2工艺编排：
选择55*55*30mm的45#钢毛坯装夹在加工中心上。
表3-10加工工序卡
序号
工序
工序内容
切削速度（F）
背吃刀量（mm）
转速（r/min）
1
铣
虎钳夹持工件用平面铣刀铣削上表面
2
钻
用Φ23的钻头钻Φ25的孔
50
5
400
3
铣
用Φ8的铣刀精铣Φ25的孔并倒角
100
3
1200
4
铣
用Φ8的铣刀铣工件表面和四周
100
3
1200
5
铣
虎钳夹持工件并表找正
6
钻
用Φ6的钻头钻两个小孔
100
5
1200
7
铣
用Φ8的铣刀铣工件表面和四周
100
3
1200
8
铣
虎钳夹持工件并表找正
9
铣
用Φ8的铣刀铣工件表面和四周并倒角
100
3
1200
如图3-21：
图3-21
3.11钢印的加工
3.11.1按照下面图纸的要求，用Pro/e绘制零件草图，如图3-22：
图3-22
此零件旋转、去除材料、螺旋扫描等工具完成零件草图的绘制过程。
3.11.2工艺编排：
选择φ45*20mm的45#钢毛坯，装夹在数控车床上。
表3-11加工工序卡
序号
工序内容
切削速度（F）
背吃刀量（mm）
转速（r/min）
1
先加工下边外圆，用G91加工完毕
0.2
2
600
2
调头加紧
3
切削右边孔内螺纹
2
0.1
800
4
重新装夹伸出63mm左右，右边顶紧
5
G72去除毛坯的余量
0.2
2
600
6
G70将外圆精加工到尺寸长
0.1
1
800
7
调头装夹用G72去除毛坯的余量
0.2
2
600
8
G70将外圆精加工到尺寸长
0.1
1
800
9
检查卸件
如图3-23：
图3-23
3.12压垫的加工
3.12.1按照下面图纸的要求，用Pro/e绘制零件草图，如图3-24：
图3-24
此零件利用旋转等工具完成零件草图的绘制过程。
3.12.2工艺编排：
选择φ50*20mm的45#钢毛坯，装夹在数控车床上。
表3-12加工工序卡
序号
工序内容
切削速度（F）
背吃刀量（mm）
转速（r/min）
1
先加工右边部分，伸出14mm左右，加紧
2
用G91去除余料
0.2
2
600
3
用G01加工完毕调头伸出8mm左右加紧
0.2
1
1000
4
用G91去除余料
0.2
2
600
5
用G01加工完毕检查卸件
0.2
1
1000
加工完成后得到如下图所示的零件，如图3-25：
图3-25
3.13凸轮的加工
3.13.1按照下面图纸的要求，用Pro/e绘制零件草图，如图3-26
图3-26
此零件利用拉伸、扫描等工具完成零件草图的绘制过程。
3.13.2工艺编排：
选择φ40*22mm的45#钢毛坯装夹在加工中心上。
表3-13加工工序卡
序号
工序
工序内容
切削速度（F）
背吃刀量（mm）
转速（r/min）
1
铣
虎钳夹持工件用Φ12平面铣刀铣削上表面
200
5
1000
2
钻
用Φ19的钻头钻Φ20的孔
60
4
350
3
铣
用Φ8的铣刀精铣Φ20的孔并倒角
100
3
1200
4
铣
用Φ8的铣刀铣工件表面和四周
100
3
1200
5
铣
虎钳夹持工件并找正
6
铣
用Φ8的铣刀铣工件表面和四周并倒角
100
3
1200
如图3-27：
第四章零件装配成型
（1）利用Pro/e软件上的制造功能完成对各个零件的组装，图4-1：
图4-1
（2）完成组装后形成如图4-2的三维立体模拟图：
图4-2
参考文献:
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