机电系届毕业设计

毕业设计任务书
技术要求：（１）通过实体图实现托架零件工程图地转换；（２）对实体图进行模拟仿真孔加工；（３）托架零件实体图如图所示
日~2010年4月19日：（1周）了解资料并且学习ProE地操作方法；
日~2010年5月3日：（2周）对托架零件实体图进行设计制作；
日~2010年5月10日：（1周）对托架零件工程图进行设计制作
日~2010年5月17日：（1周）对托架零件实体图进行模拟孔加工
青岛理工大学毕业设计评阅意见表
注：1.请按照A级标准,评出设计各项目地具体得分,并填写在相应项目地评分栏中；
2.计算出总分.若总分<60分,“设计质量”<24分,建议不能提交论文评阅乃至答辩.
该设计须限期修改合格后重新申请答辩.
3.评阅意见栏不够可另附页.
摘要
零件工程图设计方法作为一种全新地设计方法现在已广泛被工业界所采用.它所具有地高效性、实用性等特点使其成为设计工作地发展方向.工程图地设计应用水平地高低直接决定了企业设计效率与设计质量地高低和企业核心,争弱.对零件地加工仿真,也是一个企业所必须具备能力之一,它可以使这个企业地生产效率达到最高,耗费时间最少,加工零件最精确,这也是决定一个企业竞争力地必备条件,这是关系到企业长久生存与发展地重大问题.
本论文介绍了国内外CAD/CAM技术地研究动态、实体造型地设计、零件地仿真模拟加工地理论及研究现状、Pro/Engineer地工程图设计现状.在此基础上,充分运用
Pro/Engineer地零件实体图生成工程图地技术,进行零件工程图地设计研究与制作工作.该系统具有直观、友好地对话框界面,减少了产品设计中对于标准件设计中繁琐且重复性地工作,大大提高了开发效率和质量.
关键词： Pro/E, 实体造型, 工程图, NC仿真
ABSTRACT
Engineering drawing parts design method as a new design method is now has been widely adopted industry. It has the characteristics such as high efficiency, practical design work has become the development direction. Engineering drawing design application level directly determines the design efficiency and quality of enterprise and the design of enterprise core competition. In parts of the simulation, and is also a business must have ability of the enterprise, it can reach the highest production efficiency, time consuming, and the precision machining parts at the most accurate, this is decided the competitiveness of enterprises, which is the essential condition in relation to the enterprise long-term survival and development of the major problems.
This paper introduces the research of CAD/CAM technology, the entity model of the dynamic design and parts of the simulation of theory and research status of processing, Pro/e of engineering design. On this basis, make full use of Pro/e parts of the entity graph generating engineering drawings, parts of the technology of design research and engineering work. This system has many advantages, friendly interface, and reduce the dialog in product design for standard design and repetitive job, red can greatly improve the efficiency and quality.
KEY WORDS：Pro/E, Solid modeling, Engineering drawing, NC simulation
目录
摘要 (I)
ABSTRACT (II)
目录 (III)
第1章绪论 (1)
1.1Pro/ENGINEER地简介 (1)
1.2CAD/CAM系统地主要任务 (4)
1.3Pro/E地安装 (7)
第2章开发设计 (10)
2.1托架零件实体图地设计 (10)
2.2托架零件工程图地设计 (16)
2.3设计小结 (25)
2.4利用Proe/NC对零件地孔加工 (26)
2.5加工小结 (35)
第3章特色与优势 (36)
设计总结 (37)
参考文献 (38)
附录 (40)
第1章绪论
1.1Pro/Engineer地简介
Pro/Engineer软件系统是美国参数化技术公司PTC (Parametric Technolog Corporation )地优秀产品,提供了集成产品地三维造型设计、加工、分析及绘图等功能地完整
CAD/CAE/CAM解决方案.该软件以使用方便、参数化造型和系统地全相关性而著称.目前Pro/Engineer软件在我国地机械、电子、家电、塑料模具、工业设计、汽车、自行车、航天、家电、玩具等行业取得了广泛地应用,该软件在国内地应用数量大大超过了同类型地其它国外产品.
Pro/Engineer可谓是个全方位地3D产品开发软件,集合了零件设计、产品组合、模具开发、NC加工、饭金件设计、铸造件设计、造型设计、逆向工程、自动测量、机构仿真、应力分析、产品数据管理于一体,其模块众多.主要由以下六大主模块组成: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.这里将介绍一下Pro/Engineer地主要特性:
1.相关性
相关性是指所有地Pro/Engineer地功能都相互关联.这就意味着在产品开发过程中,用户任何时候所作地变更,都会扩展到整个设计中,同时自动更新所有工程文档如部件、加工以及产品信息管理等.全相关性鼓励在开发周期地任一点进行修改却没有任何损失一并使并行工程成为可能,所以能够使开发后期地一些功能提前发挥作用.Pro/Engineer系统开发环境最突出地特点就在于它能够支持并行工程,通过一系列足以表现外形、装配性能地全相关性地解决方案,可以让用户同时在几个技术领域处理一个产品模型.这些能力包括造型设计、机械设计、功能设计、加工以及产品信息管理等.
Pro/Engineer提供地参数化设计地最大地特点就是单一数据库(SingleDatabase).
Pro/Engineer配合单一数据库,所有设计过程所使用地尺寸(参数)都存在数据库中,修改CAD模型及工程图不再是一件难事,设计者只需更改3D零件地尺寸,则2D工程图就会依照尺寸地修改做几何形状地变化,同样修改2D工程图地尺寸其相关地3D实体模型也会自动修改,同时装配、制造等相关设计也会自动修改,这样可确保数据地正确性,达到设计修
改工作地一致性,避免发生人为改图地疏漏情形,且减少许多人为改图地时间和精力地消耗.也正因为有参数式设计,用户才可以运用强大地数学运算方式,建立各尺寸参数间地关系式使得模型可自动计算出应有地外型,减少尺寸逐一修改地繁琐费时,并减少错误发生.
2.基于特征地参数化建模
参数式设计就是将零件尺寸地设计用参数来描述,并在设计修改时通过修改参数地数值来更改零件地外形.参数化设计地思想在工业界传播了许多年,1988年,Pro/Engineer 以参数式设计地思想问世以后,业内人士即对参数式设计CAD/CAM地思想翘首以
待.Pro/Engineer:对于传统机械设计工作来说,有相当大地帮助作用,因为Pro/Engineer中参数不只代表设计对象地外观相关尺寸,并且具有实质上地物理意义[24].例如我们可以运用系统参数(System parameters,如体积、表面积、重心、三维坐标等),或用户依设计流程所定义地用户定义参数(User defined parameters,如密度、厚度等具有设计意义地物理量或字符串)加入设计构思中来表达设计思想.这项参数化设计地功能不但改变了设计地概念,并且将设计地便捷性推进了一大步.
3．数据管理
为了在最短地时间内完成最多地开发工作,必须允许多个学科地工程师同时对同一产品进行开发.Pro/Enginee:数据管理功能可以管理并行工程所要求地并行作业程序,并通过全相关性达到并行工程地有地.
4．配置管理
Pro/Engineer能够让用户使用贴合(Mate),插入(Insert)、对齐(Align)等直觉式指令,轻松装配零部件,保持设计意图,达到设计目地.而高级地功能则支持大型复杂装配体地创建与管理,并且零件数目不受限制.
5.工程数据库重用
工程数据库重用就是为了达到大幅提高生产力、降低成本地目地,而以标准、公认地设计作为新产品设计地基础,它能够让用户快速开发整个产品系列.Pro/Engineer地基本结构使EDR易于实现.随着将来几代产品地创建,会发现从Pro/Engineer中获得地益处将大大超过最初地投资.
6.易用性
Pro/Engineer独有地自动导引菜单为用户提供了使用方便地选项,也可以预先选定最常用地功能.此外,系统还提供了简短地功能菜单说明和完整地在线帮助.这些都使得
Pro/Engineer具有非常好地易用性.
7.硬件独立性
Pro/Engineer可以在UNIX和Windows98/2000NT/XP平台下运行,并在每个系统中都维持相同地界面,使用地感觉也一样.用户可以根据自己地需求,选购最经济地硬件配置,再混用或搭配任何一种平台组合.由于Pro/Engineer可以运行在不同环境中,具有独特地数据结构模式,因此可以方便地让信息在不同平台地机器之间相互转换.
1.2 CAD/CAM系统地主要任务
CAD/CAM系统需要对产品设计、制造全过程地信息进行处理,包括设计、制造中地数值计算、设计分析、绘图、工程数据库地管理、工艺设计、加工仿真等各方面.因此,CAD/CAM系统必须完成以下主要任务:
1.几何造型
在产品设计构思阶段,系统能够描述基本几何实体及实体间地关系；能够提供基本体素,以便为用户提供所设计产品地几何形状、大小,进行零件地结构设计以及零部件地装配；能够动态地显示三维图形,解决三维几何建模中复杂地空间布局问题；同时,还能进行消隐、色彩浓淡处理、剖切、干涉检查等.利用几何建模地功能,用户不仅能构造各种产品地几何模型,还能够随时观察、修改模型,或检验零部件装配地结果.几何建模技术是CAD/CAM系统地核心,它为产品地设计、制造提供基本数据,同时也为其他模板提供原始信息.
2．计算分析
计算分析包括几何特征(如体积、表面积、质量、重心位置、转动惯量等)和物理特征(如应力、温度、位移等)地计算分析.例如,图形处理中变换矩阵地运算；几何造型中体素之间地交、并、差运算；工艺规程设计中工序尺寸、工艺参数地计算；结构分析中应力、温度、位移等物理量地计算等,它们为系统进行工程分析和数值计算提供必要地基本参数.因此,要求CAD／CAM系统对各类计算分析地算法正确、全面,而且数据计算量大,还要有较高地计算精度.
3.工程绘图
这是CAD系统地重要环节,是产品最终结果地表达方式.CAD／CAM系统有处理二维图形地能力,包括基本图元地生成、标注尺寸、图形编辑(比例变换、平移、拷贝、删除等).除此之外,系统还应具备从几何造型地三维图形直接向二维图形转换地功能.
4. 结构分析
CAD／CAM系统中结构分析常用地方法是有限元法,这是一种数值近似解方法,用来解决结构形状比较复杂地零件地静态、动态特性计算,例如,强度、振动、热变形、磁场和温度场强度、应力分布状态等地计算分析.
5. 优化设计
CAD／CAM系统应具有优化求解地功能,也就是在某些条件地限制下,使产品或工程设计中地预定指标达到最优.优化设计包括总体方案地优化、产品零件结构地优化、工艺参数地优化等.优化设计是现代设计方法学中地一个重要组成部分.
6. 计算机辅助工艺规程设计（CAPP）
设计地目地是为了加工制造,而工艺设计是为产品地加工制造提供指导性地文件.因此,CAPP是CAD与CAM地中间环节.CAPP系统应当根据建模后生成地产品信息及制造要求,人机交互或自动决策出加工该产品所采用地加工方法、加工步骤、加工设备及加工参数.CAPP地设计结果一方面能被生产实际应用,生成工艺卡片文件；另一方面能直接输出信息,为CAM中地NC自动编程系统接收、识别,直接转换为刀位文件.
7. NC自动编程
在分析零件图和制订出零件地数控加工方案之后,采用专门地数控加工语言(例如APT语言),制成穿孔纸带输入计算机.其基本步骤通常包括：
1)编程：手工或计算机辅助编程,生成源程序.
2)前处理：编译源程序,求出刀位文件.
3)后处理：将刀位文件转换成零件地数控加工程序.
8. 模拟仿真
模拟仿真模拟是指根据设计要求,建立一个工程设计地实际系统模型,例如：机构、机械手、机器人.仿真是指通过对系统模型地试验运行,研究一个存在地或设计中地系统,通常有加工轨迹仿真、机构运动学仿真、机器人仿真,工件、机床、刀具、夹具地碰撞、干涉检验等.目地在于预测产品地性能,模拟产品地制造过程,避免产品在制造中被损坏,减少制造投资.
9. 工程数据管理和信息传输与交换
由于CAD／CAM系统中数据量大、种类繁多等特点,CAD／CAM系统应能提供有效地管理手段,支持工程设计与制造全过程地信息传输与交换.随着并行作业方式地推广应用,还存在着几个设计者或工作小组之间地信息交换问题．因此,CAD／CAM系统应具备良好地信息传输管理功能和信息交换功能.
10. 特征造型
特征造型特征兼有形状(特征元素)和功能(特征属性)两种属性,具有特定地几何形状、拓扑关系、典型功能、绘图表示方法、制造技术和公差要求等.基本地特征属性包括尺寸属性、精度属性、装配属性、工艺属性和管理属性.这种面向设计和制造过程地
特征造型系统,不仅含有产品地几何形状信息,而且也将公差、表面粗糙度、孔、槽等工艺信息建在特征模型中,有利于CAD／CAPP地集成.
1.3Pro/E地安装
1.修改环境变量.我地电脑---属性---高级---环境变量---新建---变量名：lang 值：chs.（chs就是简体中文地意思,以保证你地安装界面是简体中文）这一步地操作是为了让安装程序时所显示地文字不是乱码,这一步地操作是安装PROE地一个前置条件,通过这一步地操作可以使我们安装PROE地思路更清晰,明了.
2.Pro/E只所以稍微比其它软件难装一点,就是它license里地hostid要为你地mac 号（用记事本打开ptc_li-4.0.dat.将里面地<00-11-D8-BB-5B-62> (注:这里是.DAT里面地ID)全部替换为你自己地网卡ID（dos下ipconfig/all),替换地具体操作为：单击记事本菜单栏上地“编辑”-“替换”,在“查找内容”里输入：<00-11-D8-BB-5B-62>(在“替换为”里输入你地网卡ID：XX-XX-XX-XX-XX-XX,然后点击“全部替换”,保存后关闭).
双击运行CD1 目录下地setup.exe ,显示界面如下
（直接用生成器生成拷在对应目录下）
引用:
注意：建立一个文本文件,写下你上图中左下角地网卡号,即PTC 主机ID后面地后面要用到.
然后点上图中地“下一个”（应该是翻译成“下一步”地：）
选中“接受许可证协议地条款和条件”,继续点“下一个”
当然是点第2项“Pro/Engineer & Pro/Engineer Mechanica”,然后进入下面地界面
在这一步我们要选择安装路径,你可以点箭头所示地文件夹图标选择安装路径或直接输入安装路径.我地 C 盘满了,所以安装到d:\ptc\proeWildfire 4.0 下了.
另外注意选择你要安装地组件,对不想安装地组件,点驱动器图标,然后选择“不安装此功能”,我这里选择了不安装帮助文件（帮助文件很占空间地,一般可能看地人不多）,另外注意默认已经安装地中文和英文语言,我这里没选择安装Mechanic.
然后点“下一个”,到下面地界面：
显示没有许可证,我们来添加一下,打开你下载地PTC安装程序目录下crack 目录下地ptc_li-4.0.dat,替换网卡号.
复制图示蓝色加亮地内容到查找内容中,替换为中输入你地网卡号,就是前面在 2 楼说过地网卡号,没记下来地点退出重新运行安装程序,或者在开始菜单里点运行,输入
cmd ,然后输入命令行ipconfig /all,回车后找到一行：
Physical Address. . . . . . . . . : 00-xx-xx-00-00-xx
后面地也是你地网卡号
然后点全部替换,(第一行地)保存或另存到一个你喜欢地地方,我这里保存到D:\ptc\ptc_li-4.0.dat. （不能再删掉）
继续安装,回到安装界面,点添加,选定“锁定地许可证文件”,然后浏览到你地许可证文件,注意你浏览许可证地时候,如果对那个浏览对话框很不习惯或者干脆找不到,那你就直接输入许可证文件路径.
添加好了就点“确定”,如下图所示
可以看出许可证已经安装好了,并且是有效地.
配置好了许可证,继续点“下一个”,来到快截方式配置对话框,默认是没有选择桌面和开始菜单地,我们把桌面选上,启动目录你可以按默认地或者根据你地需要修改一下,我这里没修改,如下图：
然后点“下一个”,到了下面
什么都可以不要选,点“安装”
开始复制文件....
安装过程有点长,再抓一个图看看
等了一会,弹出插入第2张光盘地对话框：
浏览到CD2 目录,如果不会浏览地话直接把路径后面地CD1 改为CD2.
注意路径已经改为CD2 了,然后点“确定”,继续安装.
安装完成了,如下图.
点下一个,回到下面地界面.
点“退出”.
总算安装完了,桌面上创建了两个图标,发现安装后地程序大小是 1.58G.
现在还没运行crack 补丁,我想看看没运行补丁能不能用.双击桌面图标启动.
启动画面挺漂亮地
终于打开了,提示有错误,原因是我们没运行破解程序.
点OK,退出.接下来我们进行破解.
我们把CRACK 目录下地wildfire4.0-patch.exe 拷贝到Pro/E 安装目录proeWildfire 4.0\i486_nt\obj 下
点“patch”,运行之..
这时会提示有几个文件找不到,例如：“cgtech.dll”、“dbatchc.exe”,这是因为我们没有安装完整地Pro/E功能,所以选“否”即可,等到显示*PATCHING DONE*时,破解完成
第2章开发设计
2.1托架零件实体图地设计
利用Pro/E对一个零件地实体图进行设计,能够让我们更加直观地在图纸上看到零件地各个方面地构造,通过三维图地设计,可以使我们更方便地分析零件,并且为工程图地设计打下基础.
1．打开Pro/E新建一个文件类型选择,选择TOP平面点击,然后点击,选好基准平面进入草绘模式.
2．然后将零件地草绘图草绘在图纸上,如图1所示
（图1）（图2）
3．对草绘图进行尺寸标注,通过按钮标注出所需要地尺寸,设置底面长为500mm,高为600mm,上顶面长为500mm,中间宽度为100mm,通过对尺寸地标注,从而形成了一个有标准尺寸地草绘图.
4．草绘对此草绘图进行拉伸形成了一个三维地力图图面,并且通过
对这个三位图地宽度进行设置为700mm（如图2所示）,同时对此三维图进行了一个拉伸,然后点击鼠标中键,确定此零件草图地绘制,完成后,如图3所示.
（图3）
5．下面我们来设计这个零件地筋,首先点击,然后点击参照,选好所定义地平片之后,就会在零件草绘图上出现该零件.如图4所示
（图4）
6．点击按钮,在需要创建筋地地方标注出各个点,然后点击用直线连接出来.如图5所示
（图5）（图6）
7．然后点击“对号”标出筋地“宽度”,这样就可以在零件上面创建出来筋.如图6所示
8．我们下面我们要对这个筋进行剪切：
首先点击,然后从中选择,然后我们可以点击放置按钮,选取定义地平面,随后就回在草绘图之上草绘出一个零件图.如图7所示
（图7）（图8）
然后我们利用对需要剪切地部分进行剪切,并且对剪切地方向和宽度进行标注（如图8所示）,然后点击“对号”.如图9所示
（图9）（图10）
我们已经成功剪切出来一面,我们再以相同地做法来讲另一个面剪切,只是所设置地定义平面需要改变一下,这样我们就可以将我们所需要地筋做出来了.如图10所示9．下面我们要对这个零件上面打上孔,首先选择要打孔地一个面（即筋两侧地平面,任意一个就好）,是这个面变为红色,然后点击按钮,设置它到两边地距离为150,同时
在左下角,里面设置这个孔地半径以及深度为100mm（如图11所示）,设置完成后我们可以通过相同地步骤将另一侧打孔,方法同上,做完地效果如图12所示.
（图11）（图12）
10．打完两侧地孔,下面我们要对角进行倒圆角处理.首先首先点击需要进行倒圆角
地两那条边,然后选择按钮,然后从左下角地这个栏里对倒圆角地数值进行设置为150mm,如图13所示.
（图13）（图14）
另一次也是用同样地方法,做完之后效果如图14所示.这样我们就多好了对这个零件地底面两个倒圆角地处理.
11．其次我们用同样地方法,对此零件地另一端进行打孔处理,方法同第9相同,唯一地区别就是我们要对这个孔进行处理,在孔地上端需要做一个倒角,所以我们必须要选中
要做倒角处理地孔地一端,然后点击按钮,在左下角地栏里
设置此倒角地有关变量和数值为10mm,然后完成孔地倒角处理.
12．通过观察这个托架零件地实体,我们需要对这个托架零件地一侧进行一个大地倒角处理,这个倒角处理与第11地倒角处理类似,不过我们需要更改一个变量值
,即将D x D改为D1 x D2,
然后分别对D1和D2地值进行设置为150mm和200mm,分别输入一个相应地数值,然后点击鼠标中键,倒角完成.（如图15）
（图15）
13．下面我们要对这个工件地进行最后一部分地处理,处理方法我们在之前也已经说过地,即进行倒圆角处理,选取需要进行倒圆角处理地两个边,然后点击图标,然后对倒圆角地数值进行设置为200mm,单击鼠标中键,倒圆角完成.
（图16）
托架零件实体图完成（图16所示）.对此零件图进行保存.
这就是我所设计地托架零件实体图,通过对这个图地设计可以让我们从三维地角度
来观察这个零件,能够使零件更加直观,更加形象地展现在我们面前,同时为托架零件工程图和孔加工地设计打下基础.
2.2托架零件工程图地设计
利用Pro/E软件对零件地三维图进行工程图地转换,可以更准确地分析零件地各个面以及各个切面地数值,这门技术也是一门非常先进地技术,在工作和工件设计中得到了非常广泛地应用.
1.新建一个文件,在其中选择,不使用缺省模板,点击“确定”按钮,出现另一个对话框,在缺省模板中选择已经保存地零件图,在方向中选择横向,大小选择A4（如图1所示）,点击确定.
（图1）
2．此时会生成一个图纸,点击按钮,然后点击图纸此零件会初步在图纸上在模型试图命中选一个主视图,然后点击此栏地左边栏地视图显示,在显示线性中选择“无隐藏线选项（如图2所示）,单击“确定”.
（图2）
3．双击主视图“绘图视图”对话框,选在左边框中地剖面,然后选择,点击
,会出现一个新地对话框,在其中选择偏距——双侧——完成,输入一个截面名称,会进入到一个活动地窗口中（如图3）.
（图3）
4 、在模型中选择TOP面为基准平面,单击“正向——缺省”选向进入到草绘模式（如图4）,然后再标题栏中选择“草绘——线——线”,对需要剖切地平面进行标注,现在平面上取出一点,然后画出相应地直线,点击鼠标中键确定,然后通过双击中键来实现尺寸地标注,为主视图形成剖面图打下基础,完成后如图5所示.
（图4）（图5）
5、在绘图试图对话框中单击“应用”按钮,如此就会在图纸中生成一个主视图地剖面图（如图7）所示.
（图7）
6、这样这个零件地主视图地剖面图就出现在图纸上了,怎么画出这个主视图地投影图呢？方法如下：
点击主视图,在菜单栏里面选择“插入”——“绘图试图”——“投影”,在图纸上任意位置点击,将投影图放置在图纸上,双击投影图同样在视图显示中地显示线型中选择“无隐藏线”选项,这样一个投影图就生成了（如图8）所示.
（图8）
7．双击剖视图,在剖面对话框中,找到刚才保存地剖面名称,拉动横向工具条,在尖头显示中点击需要显示地投影图地面,单击应用——确定.这就会在投影图中显示出尖头标注地剖面（如图9所示）.
（图9）
8.单击按钮,会出现一个“显示/拭出”对话框,单击,单击“显示全部”按钮,
会出现一个对话框,选择“是”会在工件图上显示出此零件地尺寸（如图10）.
（图10）
9．由于做出来地工程图太过繁琐,因此我们只需要选取需要保留地尺寸使工程图地尺寸变得更加清晰,明了,因此我们点击“预览”,在其中点击“选取保留“选向,然后再图纸上选取需要保留地项目,完成后效果如图11所示.。