基于ProE的实体建模和数控加工研究.doc
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1、全套设计(图纸)加扣扣 194535455基于Pro/E的实体建模和数控加工研究摘 要 本论文重点介绍一个关于用PRO/E进行实体建模和数控加工的研究。PRO/E软件具备参数化、基于特征造型、单一数据库等技术特点,是机械CAD/CAM/CAE领域的主流软件。本论文在对PRO/E软件进行了较为系统的学习的基础上,利用PRO/E的实体建模和曲面造型功能对典型零件的三维造型进行了探究。并且在对典型的车削零件、铣削零件的加工工艺进行分析的基础上,以质量与效益兼顾为原则,利用PRO/NC环境对典型零件的数控加工进行了研究。最后,对PRO/E软件与其他CAD/CAM软件之间的功能和优缺点进行了探讨。关键词
2、:PRO/E建模 曲面造型 数控加工PRO/E for entity modeling and NC processingAbstract Abstract: This paper introduces thePRO/E for entity modeling and NC processing.ThePRO/E software is so popular in many filed .It contained design and manufactur and NC processingcapabilities . The software has a good entity modeli
3、ng design capability and a powerful NC processing capabilities, The software also have low cost and high performance, flexible and easy to use operation, the system lower the minimum performance requirements, and so on merit。This paper is my right PRO/E software in the application of a more systemat
4、ic study on the basis of studies, PRO/E be use several entity modeling for example so as to create an entity PRO/E Modeling function of the seminars, also by analysis of the typical components processing craft, I has studied the PRO/E NC processing function。Simultaneously also conduct certain resear
5、ch graph transformation function between PRO/Eand other CAD/CAM softwares and research the surfacee sculpt ability of PRO/E.Keywords: PRO/E Entity modeling surfacesculpt NC processing目录第一章前言4第二章PRO/E软件基础知识52.1PRO/E软件概述52.2PRO/E主要模块52.2.1机械设计(CAD)模块52.2.2制造(CAM)模块52. 3PRO/E软件的界面6第三章PRO/E的机械设计模块83.1PR
6、O/E特征建模83.1.1基础特征83.1.2工程特征113.1.3基准特征123.2曲面建模123.3PRO/E综合建模实例143.3.1 利用PRO/E建立轴类模型(如图 3-18)。143.3.2 利用PRO/E建立电话机模型(如图 3-24)。163.4 PRO/E实体建模的方法和技巧18第四章 Pro/E用于数控加工184.1proe数控加工步骤194.2 Pro/E用于数控车削加工204.2.1 数控车削零件工艺分析204.3自动编程224.3.1创建加工模型224.3.2操作设置244.3.3创建车削轮廓254.4 Pro/E用于数控铣削加工284.4.1 数控铣削零件工艺分析2
7、84.4.2 数控铣削零件操作步骤29第五章总结31致谢32参考文献33第1章 前言Pro/E软件是美国PTC(参数技术)公司开发的集设计和制造、数控机床加工自动化编程于一身的CAD/CAM/CAE软件。Pro/E软件采用了模块化方式,可以分别进行草图绘制、实体建模、曲面造型、零件制造、装配设计、钣金设置、加工处理等,保证使用者可以按照自己的需求进行选取并使用。Pro/E是最先提出参数化设计理念的,并且还采用了单一数据库来解决特征方面相关的问题,Pro/E基于特征的方式,能将设计到生产的全部过程集合到一起。PRO/E是当前世界上应用很广泛、优秀的CAD/CAM/CAE软件之一1 嘉木工作室编著
8、. Pro/E实体建模实例教程. 北京:机械工业出版社, 2003。PRO/E在具备强大的3D建模功能的同时,还拥有完整的数控加工功能,从而可以提高产品质量、缩短新产品开发周期、提高生产效率、降低技术人员劳动强度,实现现代化生产。鉴于我国目前打造世界制造强国的全新挑战,通过PRO/E软件,把实体建模与数控加工相结合,不但使开发和设计产品的时间大大缩短,而且使加工的产品高精度和高效率,最终提升中国制造业的竞争力。本文针对PRO/E软件进行研究和学习是非常必要的和有价值的。在本次毕业论文过程中,我主要研究学习了以下几个方面的内容。 (1)、较为系统化地学习了PRO/E软件的基本操作流程、主要功能、
9、以及在PRO/E中对文档的管理与转换。 (2)、对PRO/E的草绘、特征建模功能和曲面建模功能进行了认真学习。 (3)、对典型零件的建模操作进行了研究。(4)、在复习大学期间已学习的机械设计基础金属工艺学机械制造技术基础数控机床加工技术机械制造工艺学机械CAD与CAM机械制图等专业课程的基础上,对数控车削和数控铣削类零件的加工工艺进行重点研究。 (5)、对PRO/E在数控加工中的应用进行了研究学习。第2章PRO/E软件基础知识2.1PRO/E软件概述1985,PTC公司在美国波士顿开始起步,开发参数化建模方面的软件。1988年,Pro/Engineer1.0诞生于世上。经过了10多年的艰苦发展
10、,此公司已经成为Pro/E三维软件中的领先者。以往版本的页面风格被更为直观的可交互的特征操控面板所替代,不仅便于用户快速掌握并使用此软件,也大大提升了设计工程师的工作效率。2 温建民,于广滨,左晓英等编著. Pro/E野火中文版产品设计应用范例. 北京:清华大学出版社, 2006.CADCAMCAE软件众多,Pro/E,UG,SolidWorks,MasterCAM都是比较常见的,这些主流的软件包都是不同的,由于Pro/E的研发公司PTC具有领先的技术, Pro/E在工业上解决方案的地位领先,在机械制造,电子,航空航天,通信工程,军工,纺织业等的应用是处于领先地位的。2.2PRO/E主要模块P
11、RO/E功能非常强大,在整体上是模块化的,包括工业设计(CAID)模块、机械设计(CAD)模块、功能仿真(CAE)模块、制造(CAM)模块、数据管理(PDM)模块和数据交换(Geometry Translator)模块。主模块又包含了许多不同功能的子模块,每种子模块可完成独立的设计、分析和制造的工作任务,下面我仅对本毕业设计有关联的机械设计(CAD)模块和制造(CAM)模块进行探究学习。3 范钦满主编. Pro/E应用教程. 南京:东南大学出版社, 2006.09.2.2.1机械设计(CAD)模块机械设计(CAD)模块的主要特征模块和曲面设计模块构成。该功能模块可以是各种曲面建模,壳体,3D扫
12、描建模,多截面建模等等。结合Pro/E与任何数量的功能,用户可以生成用户自定义的特点。也可以从一个位置复制到另一个位置或组合特征的部分,和镜像复制生成固体复杂雕刻轮廓模型;曲面设计模块提供了多种不同的方法来创建各种类型的表面或形状复杂的零件。该模块可以直接参与的几何形态和自由曲面的固体部分的有效发展,也可以直接进行整个曲面建模。2.2.2制造(CAM)模块制造(CAM)的模块主要含有制造模块和仿真模块。模块制造方面支持车削,铣削,线切割,可生产规划生产流程,刀具路径,可以根据需要制作生产计划安排时间,价格和成本的估计。通过模块可以满足生产工艺,生产规划和设计连接,允许使用参数方法来定义数值控制
13、(NC)的刀具路径可以通过Pro/E实体模型生成加工信息,然后做后处理,驱动元件所需的编码。仿真模块(NC)模拟可以帮助制造工程师优化生产过程,减少废品和返工。前处理和操作开始,干扰和部分与部分之间的关系,可以检查和验证,以保证操作过程顺利。2. 3PRO/E软件的界面PRO/E软件在不同的模块下有不同的界面,零件设计是Pro/E是设计产品的第一步,下面以零件设计界面进行介绍。选择【文件】菜单中的【新建】命令,系统弹出新建对话框。分别选中【类型】和【子类型】选项组中的【零件】和【实体】单选按钮,输入零件文件的名称并确定,系统进入实体零件设计环境,如图2-1。图2-1 PRO/E软件的界面该界面
14、由菜单栏、工具栏、设计绘图区、导航器、信息提示区、过滤器和特征操控板组成。1、菜单栏为使用者提供基本的操作命令功能。2、工具栏 工具栏包括标准工具栏和特征工具栏。标准工具栏位于窗口的上方,基本操作命令的使用将在顶部显示快捷图标按钮的形式,用户可以根据需要自己设置快捷图标的状态显示。不同的模块,在快捷图标的显示区域是不同的。特征工具栏位于窗口的右侧,其基本操作命令的使用将在右侧显示快捷图标按钮的形式。所以它也被称为快捷菜单栏,用户可以根据需要自己设置快捷图标的状态显示。不同的模块,在快捷图标的显示区域是不同的。3、设计绘图区设计绘图区是建模过程中的一个重要的区域,用户操作的结果基本上是显示在该区
15、域内的。4、信息提示区 在窗口的客户区窗口底部的注册过程,简要说明和提示,需要数据输入,将文本框中显示的数据使用的用户输入。5、过滤器 在主窗口的右下角,使用列选项,可以选择模型中的对象。使用此功能,我们可以快速选择在复杂的操作对象模型。点击右边的按钮,打开下拉列表,并显示选择项的当前模型。6、特征操控板 特征控制板为载体的各种特征的命令.在Pro/e工具中,很多复杂的命令涉及多个对象的操作,多参数,多控制设置,这是在功能控制板进行的。第3章PRO/E的机械设计模块PRO/E的机械设计(CAD)模块主要有特征模块和曲面设计模块。其中特征模块在Pro/E中是非常重要的,它是组成实体模型的基本单元
16、,几乎每一个模型零件都是以特征为起点建立起来的,同时特征还能反映出模型的构建信息。3.1PRO/E特征建模Pro/E中的特征包括很多类型,如拉伸、旋转等基础特征,孔、壳、拔模等工程特征,以及作为辅助几何元素的基准特征和构建复杂模型的高级造型特征。Pro/E中的特征对于实体的建模起着决定性的作用。下面对特征构建方式进行研究。4赵战峰,战祥乐主编. Pro/Engineer野火版机械零件设计项目式实例教程. 北京:中国轻工业出版社, 2010.05.3.1.1基础特征基础特征是实体造型的基础,这类特征有“拉伸、旋转、扫描等高级实体特征”等,基础特征通常是不规则形状特征。1、拉伸特征:伸特征是沿着垂
17、直于草绘平面的方向单向或双向拉伸特征,既可以向模型中添加材料,也可以从模型中去除材料。在实践中,多数零件造型都可看作是多个拉伸特征相互叠加的结果。如图3-1 就是通过多次拉伸特征形成的。具体操作如下:图3-1 拉伸实体图图3-2 草绘图图3-3 拉伸特征截面1单击【拉伸】工具按钮,在打开的拉伸特征操控板中打开【拉伸】操控板,单击该面板上的【拉伸为实体】工具。单击【放置】面板中的【定义】按钮,在弹出的【草绘】对话框中指定TOP面为草绘平面,其余使用系统默认的设置,单击【草绘】按钮,进入草绘模式,绘制如图3-2所示截面,并单击,完成草绘。2设置拉伸的深度形式为【对称】,在“操控板”的“深度值”输入
18、框中输入拉伸距离100,或者在工作区中双击系统默认的拉伸距离,将其改为100。单击“操控板”中的按钮,生成如图2-3所示的特征。3再单击【拉伸】工具按钮,在打开的拉伸特征操控板中打开【拉伸】操控板,单击该面板上的【拉伸去材料】工具。单击【放置】面板中的【定义】按钮,在弹出的【草绘】对话框中指定图3-3中箭头1所指示的面为草绘平面,箭头2所指示的面为放置参照,向右放置,单击【草绘】按钮,进入草绘模式,绘制如图3-20所示截面,并单击,完成草绘。设置拉伸的深度形式为【穿透】,单击“操控板”中的按钮,生成如图3-3所示的特征。2、旋转特征: 图3-4旋转实体图图 3-5旋转草绘图单击右侧特征工栏中的
19、【旋转】按键,打开【旋转】操控操作板,单击该面板上的【旋转为实体】和【薄板】按键。单击【位置】操作面板中的【定义】按键,在弹出的【草绘】对话框中选择TOP面为草绘平面,RIGHT为放置参照,向右放置,单击【草绘】按键,进入草绘模式,绘制如图3-5所示的旋转中心线和曲线,并单击,完成草绘。在“操控板”选择【指定角度】功能,在“角度值”输入框中输入旋转角度为 3600,厚度值为3,左键单击“操控板”中的按钮,生成如图3-4所示的模型。3、扫描特征: 单击菜单【插入】|【扫描】|【伸出项】选项。在【扫描轨迹】菜单中单击【草绘轨迹】选项,以绘制扫描轨迹线,选择TOP基准面为草绘平面,其余接受缺省设置,
20、绘制如图3-6所示的轨迹线。单击草绘工具栏中的按钮,在【属性】菜单单击【合并终点】、【完成】选项。再次回到草绘状态,草绘面是与轨迹垂直的面,绘制如图3-7所示的图形就是扫描截面。单击工具栏中的按钮,完成特征剖面的绘制,左键单击【伸出项:扫描】对话框中的【确定】按键即完成扫描特征,如图3-8所示。图3-6扫描轨迹图3-7扫描截面草绘图图3-8扫描实体图3.1.2工程特征 要想生成工程特征必须在基本实体特征的基础上,只能附加在其它特征之中。这类特征有孔、倒角、壳、筋等特征。常指规则形状特征。工程特征包括圆角特征、倒角特征、抽壳特征、孔特征、筋板特征、拔模特征。5 何其宝.数控加工编程误差的控制.
21、机械制造与研究. 2006年.3.1.3基准特征 参考的是点,线,面,是由点,线,面。他们是其他观点的基础上,在建模过程中的线与面的基础是不可或缺的必要过程。特征建模可以说,正确合理的基础是快速准确建模的关键。每个读者必须掌握各种基准使用。3.2曲面建模 对于形状复杂的模型,如复杂曲面模具,很难直接使用实体来实现其形状,解决这类复杂曲面建模,Pro/E提供了强大的功能和灵活的曲面功能。复杂的实体特征表面分解为多个曲面,从一个单一的表面设计,那么这些面组合成一个封闭的组,然后添加物质实体的形成。6 朱晓春. 数控技术. 机械工业出版社. 2006年.表面特征的创建类似于实体特征的创建,可由拉伸,
22、旋转,扫描,混合和填充的。表面可以通过二维轮廓生成,也可以由现有零件的二维曲线了。下面以拉伸方式来讨论曲面创建方式。拉伸创建曲面图3-9,其操作步骤如下:图3-9拉伸曲面三维效果图 1新建文件 单击工具栏中的新建文件按钮在弹出的【新建】对话框中选择“零件”类型,选中“使用缺省模版”选项。输入零件名称,然后单击确定(OK)。 2以拉伸方式建立零件曲面 单击草绘工具图标,打开【草绘】对话框,选择TOP基准面为草绘平面,RIGHT基准面为参考。单击【草绘】按钮进入草绘工作环境,绘制如图3-10所示的草图,单击确定。图3-10草图图 3-11拉伸曲面单击拉伸工具的图标单击仪表板【拉伸为曲面】图标由仪表
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