毕业设计方案范本.doc

顺德职业技术学院

毕业设计

题目：汽车模型设计和制作

系 别 机电工程系
年级专业 05数控01班
学生姓名 蔡平豪
指导老师 李文辉
专业责任人 李会文
答辩日期 -06-10

目 录
摘要 关键词 ……………………………………………………………1
第一章 汽车模型造型设计…………………………………………… 2
1.1模型设计参考二维图…………………………………………… 2
1.2 模型设计软件介绍………………………………………………2
1．3汽车模型绘制过程……………………………………………… 3
第二章 数控编程和加工……………………………………………… 7
2.1 Cimatron软件介绍…………………………………………………7
2.2模型打开…………………………………………………………7
2.3 数控加工程序编制…………………………………………………7
2.4 产品图……………………………………………………………13
第三章 总结……………………………………………………………14
致谢…………………………………………………………………… 15
参考文件……………………………………………………………… 16

摘要：汽车模型采取Pro/E设计，用Cimatron进行自动编程。模型制作完成需要对除底面外其它5面进行加工，其技术难点是怎样确保5个加工面轨迹正确连接和过渡。为此，采取在模型底部加上底座，作为在加工时统一定位基准，既方便装夹，又能够把工件坐标系定位在底座上。这么，就能够直接利用底座对刀，找正它坐标系，从而确保5个加工面轨迹正确连接和过渡。工艺上采取在模型底座底面和侧面上加工出螺纹孔，用螺钉将模型毛坯固定在一块垫板上，再用压板夹紧垫板，然后在数控机床上分别加工模型5个面。
关键词：汽车模型；Pr0/E；设计；Cimatron；制作；
Abstract********************************************************************************************
Key Words（加黑，三号）：****************************（黑体四号）

第一章 汽车模型造型设计
伴随各大汽车制造厂商技术实力趋同，大厂商竞争关键由性能提升转移到了汽车外型上。即使总体上全部符合目前大家对审美需求，但竞争加剧也使得厂商开始重视突出本身个性——优雅流畅车身曲线或是富有创新意义散热格栅就成了关键。
伴随时代发展，大家对汽车车身审美意识已提到一个很高层次。多年来，经过车展大家见识了多个多样车身外形，体会了一个五彩缤纷艺术世界。不难看出，车身设计已经作为一个单独学科，需要更多人去开拓。依据上述资料背景，此次毕业设计汽车造型，关键是追求车身外形流畅。

1.1模型设计参考二维图
模型设计参考二维图图1-1所表示。

图1-1 参考图

1.2 模型设计软件介绍
1．ACDSee 9
ACDSee是现在最流行数字图象处理软件，它能广泛应用于图片获取、管理、浏览、优化甚至和她人分享。
2．AutoCAD
AutoCAD是由美国Autodesk企业于二十世纪八十年代初为微机上应用CAD技术而开发绘图程序软件包，经过不停完美，现已经成为国际上广为流行绘图工具。
AutoCAD能够绘制任意二维和三维图形，而且同传统手工绘图相比，用AutoCAD绘图速度愈加快、精度更高、而且便于个性，它已经在航空航天、造船、建筑、机械、电子、化工、美工、轻纺等很多领域得到了广泛应用，并取得了丰硕结果和巨大经济效益。
AutoCAD含有良好用户界面，经过交互菜单或命令行方法便能够进行多种操作。它多文档设计环境，让非计算机专业人员也能很快地学会使用，在不停实践过程中愈加好地掌握它多种应用和开发技巧，从而不停提升工作效率。
3．Pro /ENGINEER
Pro/ENGINEER是美国PTC企业著名CAD／CAM 3D设计系统，自1998年问世以来，已逐步成为当今世界最普及CAD/CAM 3D系统标准软件，广泛应用于机械、模具、工业设计、汽车、电子、航空航天、家电等各行业。Pro／ENGINEER功效很强大，融合了零件设计、大型组件装配、模具开发、加工钣金件设计、铸造件设计、造型设计、自动量测等功效于一体，其中最擅长是实体造型、加工和大型组件装配、管理和模具机构设计，这些方面应用在全球全部得到普及而且拥有极大优势。

1．3汽车模型绘制过程
1．利用ACD软件从图中分离出汽车主视图、左视图、和俯视图，图1-2所表示。

图1-2 汽车投影

2．用AutoCAD对主视图、左视图、和俯视图进行轮廓描绘，得到汽车整体轮廓，由此来确定汽车造型线素。图1-3所表示

图1-3 汽车线素
将零件另存DXF格式。
3．模型外形设计
汽车模型外形在Pro ENGINEER中进行设计。
（1）建立一个基准平面，全部作图全部以这个平面为基准，图1-4中黄线所表示。

图1-4 基准平面
点击草绘选项，用经过边创建图元命令从所描绘轮廓中画出曲线，然后用扫描命令生成三个相交曲面，经过曲面合并和倒角，能够得到汽车前部分，图1-5所表示。

图1-5汽车前部

（2）汽车后部造型经过相同方法完成，形状图1-6所表示。

图1-6汽车后部 图1-7汽车中部
（3）对于汽车中间部分，先绘制四条边，然后用边界混合功效，形状图1-7所表示
（4）汽车顶部绘制，使用扫描指令，作出所需要面，然后用曲面合并指令进行修剪，以后再倒角，图1-8所表示。

图1-8 汽车顶部
这里经过合并指令把已经绘出面全部修剪，合并成一个面，然后使用镜像命令绘制另二分之一车体，镜像以后车体在前部分和后部分接合处会不平整，这里经过投影一条线于这个曲面上，用线去修剪这个曲面，产生缺口，然后在用边界混合把缺口补起来，把接口修平整。对于后部分也使用相同措施进行修补。
绘制完车体是一组曲面，为了方便后期车体灯饰、标志等绘制，这里拉神一个实体，然后经过实体化将车体转为实体，图1-9所表示。

图1-9实体模型
（5）绘制轮胎
在车体侧面作一个基准平面，用来对前轮位置进行定位，以所作基准平面为草绘平面，绘制前轮部分。
用相同方法作出后轮位置，然后经过拉伸命令进行拉伸，再倒圆角，经过镜像得到两面轮子，图1-10所表示。

图1-10 轮子
（6）车窗结构
经过用面来进行拉伸切除， 先在车窗位置复制一个面，然后选编辑—加厚（切除），三个车窗图1-11所表示。

图1-11三个车窗

（7）汽车标志和车灯绘制
经过相关绘图指令，得到图1-12所表示。

图1-12 标志和车灯

（8）进行胎盘绘制
用拉伸切除以后得到所需要特征，然后进行阵列，图1-13所表示。

图1-13胎盘
最终汽车整体造型完成，图1-14所表示。

图1-14 整车模型
第二章 数控编程和加工
数控加工是现代制造技术经典代表，它出现及所带来巨大效益已经引发世界各国科技和工业界普遍重视。在制造业各个领域，如：航天航空、汽车、模具、机密机械、家用电器等等有着日益广泛应用，已经成为这个行业中不可缺乏加工手段。

2.1 Cimatron软件介绍
Cimatron软件系统是以色列Cimatron企业开发CAD／CAM集成化软件系统，它前身是以色列为了研发幼狮战斗机而专门设计CAD／CAM软件。Cimatron系统是一个相关计算机辅助设计、计算机辅助制造、数据转换接口、产品数据管理、系统二次开发软件系统，适适用于各行业模具设计和制造全功效无缝集成系统。Cimatron在世界范围内著名用户包含MOTOROLA、BENZ、BMW等，在日本、美国、意大利、中国台湾等国家和地域是拥有率第一CAD／CAM软件。利用Cimatron系统强大产品设计和数控编程功效能够帮助我们将事情做得更多、愈加快、愈加好。Cimatron提供了灵活方便轨迹编辑方法，能够对已经有刀具轨迹进行复制，还能够用手工方法对生成刀具轨迹进行方便修改：删除选择走刀步骤，淘汰选择走到步骤和增加用户指定走刀，对刀具进行投影等。为了满足对加工质量和效率日益提升要求，Cimatron提供了高速铣削技术。同时，还支持2.5轴、3轴、4轴、5轴、数控机床程序编制，提供多个刀轨形式。

2.2模型打开
在Cimatron it，选择DI选项，打开以后选APPLICATION—READ，经过DI把IEGS文件转化为PFM格式，然后用Cimatron it打开，图2-1所表示。

2-1 打开模型

2.3 数控加工程序编制
1．加工方法选择
这是一个流线型汽车模型，它关键轮廓是圆弧，针对车身特点，选择围绕等高加工（WCUT ——WATER LINE CUT）作为关键加工方法。围绕等高加工是Cimation软件应用最为广泛一个加工形式。其加工刀路关键特点是：以恒定切削速度和宽度，按等高线方法由高到低逐层切除加工区域内材料，切削过程平稳、安全、加工效率高。经过对工序定义参数不一样设置，能同时支持零件粗加工、半精加工和精加工。它不仅能够支持基于毛坯残留余量进行半精加工，而且在精加工中支持曲面斜率分析，自动针对不一样曲面区域采取不一样加工策略。
2．毛坯选择
毛坯材料选ABS工程塑料，其尺寸为220*100*100。
3．刀具选择
刀具选择Φ12、Φ8端铣刀和R3 、R1.5高速钢球刀。
4．毛坯装夹
模型制作完成需要对除底面外其它5面进行加工，其技术难点是怎样确保5个加工面轨迹正确连接和过渡。为此，采取在模型底部加上底座，作为在加工时统一定位基准，既方便装夹，又能够把工件坐标系定位在底座上。这么，就能够直接利用底座对刀，找正它坐标系，从而确保5个加工面轨迹正确连接和过渡。工艺上采取在模型底座底面和侧面上加工出螺纹孔，用螺钉将模型毛坯固定在一块垫板上，再用压板夹紧垫板，图2-2所表示。然后在数控机床上分别加工模型5个面（装夹中利用百分表进行找正）。

图2-2 毛坯装夹

5. 整体加工模型程序编制（正面装夹，加工顶面）
建立3轴加工模式，图2-3所表示。

图2-3建立3轴加工

工序一：开粗和半精加工（WCUT）
1） 开粗
粗加工目标在于高效且最大程度地切除大部分余量。
刀具参数: 刀具直径（T）=Ф12mm，转速（S）=1300r/min，进给量（F）=1000mm/r.设置安全高度100mm。
参数设置分析：此工件开粗有大量余量，依据该工件特征、加工效率及加工工艺采取ф12R平底刀粗加工。该毛坯材料为ABS工程塑料，ABS含有刚性好，冲击强度高、耐热、耐低温、耐化学药品性、机械强度和电器性能优良，易于加工，加工尺寸稳定性和表面光泽好。设置转速为1300 r/min，进给速度为1000 mm/r。每次加工深度为1.5mm,加工进给速度为1200 mm/r，每次加工深度为0.5～0.8mm。通常粗加工使用可转位刀具时刀间距最大能够设定位刀具80％。编程时尽可能地使抬刀次数降低。铣削用量选择标准：铣削用量要合理选择，所谓合理，就是既要考虑机床性能和刀具使用寿命，确保加工质量，又要确保含有较高生产率和较低生产成本。通常来说，粗加工时，在机床动力和工艺系统刚性许可前提下，为了确保必需刀具寿命，应该优先选择较大铣削深度。
2）半精加工
刀具参数: 刀具直径（T）=Ф12mm，转速（S）=1300r/min，进给量（F）=1000mm/r.设置安全高度100mm。
开粗完工件表面比较粗糙，为了确保精加工精度，需要进行半精加工，使工件表面余量达成均匀，半精加工切除粗加工所剩比较大余量，设置较小余量为后步精加工做准备、 提升效果。层间铣削－水平优化（BETWEEN LAYERS:HORIZ）是WCUT加工方法一个关键特点。经过“层间铣削：水平优化”方法能够区分曲面坡度较陡区域和曲面坡度较小区域，分别用等高加工和曲面投影加工方法来加工，以使整个工件加工质量达成很好结果。
3）水平补刀
刀具直径（T）=Ф12mm速（S）=1300 r/min，进给量（F）=1000mm/r。
经过整体半精加工工件表面已经基础达成均匀，不过因为WCUT是等高加工，所以在坡度较小区域层和层之间形成较大余量，这里经过WCUT里面水平优化命令进行补刀。
4）建立一个WCUT精加工工件侧面，因为侧面近似一个垂直底面较宽平面，用端铣刀继续加工，可达成愈加好效果，也提升效率。
5）因为前面加工过程中底面还留有0.5余量，必需再进行加工，以作为侧面装夹对刀面，加工使用WCUT，注意限制它加工高度。

工序二：精加工
精加工时，为确保加工精度和表面粗糙度，铣削宽度应尽可能一次铣出，铣削深度不超出0.5mm。
精加工工件顶面，考虑到其表面多为圆弧面，必需使用球刀加工。刀路图2- 4所表示。

图2- 4 精加工刀路 图2-5 模拟加工模型

最终，对所编整体加工模型程序进行模拟，模拟结果图2-5所表示。

6.侧面编程加工
侧面加工过程装夹图2-6所表示。

图2-6 侧面加工装夹

编程步骤：
1）WCUT开粗。因为加工是侧面一部分，用区域来限制它加工范围，具体参数设置以下：
端铣刀直径（T）=Ф8mm，转速（S）=1400 r/min，进给量（F）=1000mm/r。
2）因为车轮面积比较小，用D6平底刀进行加工，使用WCUT用区域限制加工，端铣刀直径（T）=Ф6mm，转速（S）=1500 r/min，进给量（F）=800mm/r。
刀路图2-7所表示。

图2-7车轮加工刀路

2） 用D3端铣刀进行区域整体精加工，参数设置以下表2-1所表示。

表2-1区域整体精加工参数设置

3） 清角和精加工
使用导向线曲面铣削方法——SURCLR ，用R1.5球刀对侧面小角进行清角和精加工。
工艺参数：球刀直径（T）=Ф3mm转速（S）=1800 r/min，进给量（F）=800mm/r
刀路图2-8所表示。

图2-8清角及精加工

4） 车窗精加工
加工方法：围绕投影SRFPKT。
工艺参数：球刀R1.5，转速（S）=1800 r/min，进给量（F）=800mm/r。
刀路图2-9所表示。

图2-9车窗精加工

5） 车门加工
使用沿线投影——SRFPRF方法加工。
参数设置以下表2-2所表示，刀路图2-10所表示。

表2-2车门加工参数设置

图2-10车门加工

8）侧面加工完成后实物图2-11所表示。

图2-11 侧面加工完成后实物

至此，汽车一个侧面编程已经完成，另一侧面编程原理相同，不再累述。

7．车头部分编程加工
1）开粗：选择D8平底刀进行，使用WCUT，区域限制，端铣刀直径（T）=Ф8mm 转速（S）=1400 r/min，进给量（F）=1000mm/r。刀路图2-12所表示。

图2-12 车头加工刀路

2）精加工：用围绕投影SRFPKT和沿面切削SURMILL加工方法进行。刀具参数：球刀R1.5mm ，转速（S）=1800 r/min，进给量（F）=800mm/r。刀路图2-13所表示。

图2-13精加工刀路

8．车尾部分编程加工
编程思绪及选择加工方法和车头部分相同，在此不再累述。

2.4 产品图
经过上述步骤编程和加工，加工出来产品图2-14所表示。

图2-14 产品
第三章 总结
此次毕业设计我们融合了绘图、数控编程、数控加工三大部分。
其中绘图、数控编程是实践性很强技术，经过毕业设计操演，我愈加好地了解了数控编程中各个参数意义和设置方法，提升了绘图和编程能力。
数控加工是操作能力表现，整个汽车模型加工出来，我熟练地掌握了数控机床操作方法，有效地提升了我加工速度，累积了相关经验。同时，在加工中，我们发觉了部分主、客观上问题。
其实，我们整个模型加工过程并不算顺利。在准备加工阶段花时间比加工时间还长，因为我们加工所需工具往往要“瞎找”一阵，幸亏有老师指点和帮忙才得以加紧速度。
数控加工需要注意很多细节，除加工前部分琐碎准备工作及装夹外，在加工过程中我们也要考虑数控设备正确使用及维护，注意安全及规范操作，尽可能避免意外事故发生。而且我们还得做好思想上准备，随时迎接和面对加工出来结果。
在加工侧面车轮时候，刀具行走忽然违反模拟路线。造成我们车轮有些许缺点，图示：

刚开始，并不知道原因何在，以后又数次出现类似现象（幸亏发觉立即作品无大碍），我们才查出原因： NC文件在传输给机床时，有些数据丢失，包含数字和负号。车轮缺口就是因为一个负号丢失，X－63.975 变为X63.975被机床实施。其结果就是，刀具从X负区直线向正区加工。（有老师在旁边能够证实）
这些问题对我们信心打击不小，也浪费了大量时间。但最终我们还是坚持了下来，以坚定信念完成了任务。
而对于数控设备本身系统误差及错误，我们也无能为力。
总而言之，经过这次毕业设计，我们知识得到一定巩固，也提升了动手实践能力，开阔了思维，累积了些许经验。
以后路还很长，未来更需要加倍努力！

致 谢
此次毕业设计是在指导老师覃岭、李文辉耐心指导下完成,老师科学严谨治学态度、敏锐洞察力和忘我工作态度令我难忘。
在此次毕业设计中，老师为我明确了课题深入方向，提供了有力帮助，使我不停得到充实和提升。在此，谨对老师辛勤指导和关心致以衷心感谢。
在此还要感谢全部被引用文件作者们，她们研究工作使我少走了很多弯路。
对同组同学麦频在此次毕业设计完成期间给热情激励和无私帮助表示真挚谢意。
本人学业完成，还得之于父母给和激励、关心、支持和帮助。今天，对师长、对好友、对家人深深谢意无以言表，永记吾心。
参考文件
1． 覃 岭 机械制造技术基础 北京：化学工业出版社，-01
2．王卫兵 Cimatron数控编程实用教程 ，北京：清华大学出版社，-12
3．黄劲枝、黄镇昌、林世俊 机械设计基础，北京：机械工业出版社，-07
4．明兴祖、熊熙 数控加工技术，北京：化学工业出版社，-01
5．王茂元 机械制造技术，北京：机械工业出版社，-01