CADCAECAM课程设计说明书

目录一、设计任务书----------------------- -------31.1机械课程设计的目的------------------------------3 1.2本课程设计任务----------------------------------31.3多功能物料测试夹具装配图------------------------3二、CAD设计部分（实体建模）-----------------42.1、万能压缩试验机连接头设计----------------------4 2.2基板设计----------------------------------------5 2.3垫块设计----------------------------------------6 2.4副夹板设计--------------------------------------7 2.5合页铰链设计------------------------------------8 2.6主夹板1设计------------------------------------9 2.7主夹板2设计------------------------------------10 2.8铰支座设计--------------------------------------12 2.9多功能物料测试夹具装配图------------------------13三、CAE设计部分（ANSYS有限元分析）----------143.1问题分析----------------------------------------14 3.2确定材料性能及受力情况--------------------------14 3.3建立有限元模型----------------------------------14 3.4实体单元参数设置--------------------------------16 3.5划分网格----------------------------------------17 3.6定义边界条件------------------------------------17 3.7加载荷和求解------------------------------------18 3.8结果分析----------------------------------------183.9结果分析----------------------------------------19四、CAM设计部分（刀路设计分析）--------------194.1分析零件结构，划分加工工序----------------------204.2利用PRO/E软件数控加工模块进行演示--------------20五、设计小结---------------------------------30六、参考文献---------------------------------30一、设计任务书1.1机械课程设计的目的随着CAD/CAE/CAPP/CAM技术的不断发展，其应用领域越来越广泛。

为了更好地掌握CAD/CAE/CAPP/CAM相关技术在设计及实际加工中的应用，现通过本课程设计，应用所学知识结合先进的CAD/CAE/CAPP/CAM软件解决工程实际问题的方法，初步掌握零件设计，加工的方法和步骤，培养严肃认真的科学态度，提高对所学知识综合运用的能力，为走向工作岗位奠定基础。

1.2本课程设计任务1.2.1CAD部分应用Pro/E 4.0软件对多功能物料测试夹具进行零件设计并实体建模，把各零件按照设计要求进行装配。

1.2.2CAE部分对多功能物料测试夹具的主要零件运用ANSYS软件进行有限元分析，得出变形图、应力云图等有限元分析结果。

1.2.3CAM部分应用Pro/E 4.0软件的NC Programming模块进行主要零件的刀路模拟加工分析，并得出数控加工代码。

1.3多功能物料测试夹具装配图多功能物料测试夹具是用于万能压缩试验机，以及一般机床上装夹不同类型物料的可调整夹具。

其装配图如下：1、万能压缩试验机连接头2、M6×25内六角圆柱头螺钉3、M8×100螺栓4、M8螺母5、M8垫片6、基板7、垫块8、副夹板9、合页铰链10、销轴a 11、销轴b12、主夹板13、铰支座14、M6内六角圆柱头螺钉二、CAD设计部分（实体建模）万能无聊测试夹具的实体建模设计总体上来说是使用了由底而上的产品设计方法，设计过程中运用了拉伸、旋转等实体建模的基本方法。

在万能物料测试夹具建模设计的过程中，除了学习建模方法外，更多的是学习这种设计模型的思想。

2.1、万能压缩试验机连接头设计其零件设计依据图纸如图所示：2.1.1 零件设计步骤分析压缩试验机连接头零件的设计与建模均比较简单，首先，可拉伸Φ45段圆柱；其次，拉伸Φ33段圆柱；再次，拉伸Φ15，去除材料；最后，拉伸左端面四个小孔。

2.1.2 零件设计步骤①启动软件，设置工作目录；建立新文件，命名为WNYSSYJLJT。

②创建拉伸特征，拉伸Φ45圆柱。

③创建拉伸特征，拉伸Φ33段圆柱。

④创建拉伸特征，拉伸Φ15孔。

⑤创建拉伸特征，拉伸4-Φ6孔。

⑥文件存盘。

2.2基板设计其零件设计依据图纸如图所示：2.2.1 零件设计步骤分析基板的建模方法可通过简单的拉伸特征实现。

2.2.2 零件设计步骤①启动软件，设置工作目录；建立新文件，命名为JIBAN。

②创建拉伸特征，拉伸204×50×15长方体。

③创建拉伸特征，拉伸左右两边的跑道形槽，去除材料。

④创建拉伸特征，拉伸4×Φ6不通孔，去除材料。

⑤创建拉伸特征，拉伸4-Φ10沉头孔，去除材料。

⑥创建拉伸特征，拉伸4-Φ6通孔，去除材料。

⑦文件存盘。

2.3垫块设计其零件设计依据图纸如图所示：2.3.1 零件设计步骤分析垫块的建模方法可通过简单的拉伸特征实现。

2.3.2 零件设计步骤①启动软件，设置工作目录；建立新文件，命名为DIANKUAI。

②创建拉伸特征，拉伸42×32×20长方体。

③创建拉伸特征，拉伸Φ9通孔，去除材料。

④创建拉伸特征，拉伸Φ9通孔，去除材料。

⑤创建拉伸特征，拉伸Φ9通孔，去除材料。

⑥文件存盘。

2.4副夹板设计其零件设计依据图纸如图所示：2.4.1 零件设计步骤分析副夹板的建模方法可通过简单的拉伸特征实现。

2.4.2 零件设计步骤①启动软件，设置工作目录；建立新文件，命名为FUJIABAN。

②创建拉伸特征，拉伸50×50×6长方体。

③创建拉伸特征，拉伸2×Φ6和Φ9通孔，去除材料。

④文件存盘。

2.5合页铰链设计其零件设计依据图纸如图所示：2.5.1 零件设计步骤分析合页铰链的建模方法可通过简单的拉伸特征实现。

2.5.2 零件设计步骤①启动软件，设置工作目录；建立新文件，命名为HEYEJIAOLIAN。

②创建拉伸特征，拉伸截面如图所示，对称拉伸。

③创建拉伸特征，拉伸截面如图所示，去除材料。

④创建拉伸特征，拉伸截面不变，去除材料。

⑤创建拉伸特征，拉伸Φ5通孔，去除材料。

⑥创建拉伸特征，拉伸Φ10沉头孔，去除材料。

⑦创建拉伸特征，拉伸Φ6通孔，去除材料。

⑧文件存盘。

2.6主夹板1设计其零件设计依据图纸如图所示：2.6.1 零件设计步骤分析主夹板1的建模方法可通过简单的拉伸特征实现。

2.6.2 零件设计步骤①启动软件，设置工作目录；建立新文件，命名为ZHUJIABAN1。

②创建拉伸特征，拉伸截面如图所示，对称拉伸。

③创建拉伸特征，拉伸截面如图所示，对称拉伸。

④创建拉伸特征，拉伸不通孔，去除材料。

⑤文件存盘。

2.7主夹板2设计其零件设计依据图纸如图所示：2.7.1 零件设计步骤分析主夹板2的建模方法可通过简单的拉伸特征实现。

2.7.2 零件设计步骤①启动软件，设置工作目录；建立新文件，命名为ZHUJIABAN2。

②创建拉伸特征，拉伸截面如图所示，对称拉伸。

③创建拉伸特征，拉伸截面如图所示，对称拉伸。

④创建拉伸特征，拉伸截面如图所示，对称拉伸，去除材料。

⑤创建拉伸特征，拉伸不通孔，去除材料。

⑥文件存盘。

2.8铰支座设计其零件设计依据图纸如图所示：2.8.1 零件设计步骤分析铰支座的建模方法可通过简单的拉伸特征实现。

2.8.2 零件设计步骤①启动软件，设置工作目录；建立新文件，命名为JIAOZHIZUO。

②创建拉伸特征，拉伸截面如图所示，对称拉伸。

③创建拉伸特征，拉伸截面如图所示。

④创建拉伸特征，拉伸Φ10沉头孔，去除材料。

⑤文件存盘。

CAD部分的主要零件建模就这些，其余的零件如螺栓、螺母、垫片、内六角螺钉、销轴等由于零件过于简单就不再一一展示了，直接在装配图里面体现。

2.9 多功能物料测试夹具装配图三、CAE设计部分（ANSYS有限元分析）对多功能测试物料夹具进行分析，从装配图和结构上可以很明显地看出，夹具的主要受力部分是两块主夹板，因此主夹板容易出现变形，从而影响V形块定位的精度。

这里就只对主夹板1所受的静力模型进行简化，运用ANSYS软件中的静力分析对其进行分析。

最后对得到的结果进行讨论。

对主夹板1的有限元分析3.1问题分析主夹板1零件图如右图所示：结合装配图，可知当万能压缩试验机给夹具在上下连接头施力时，主夹板1和2夹紧工件，同时工件对主夹板接触面有一个反作用力，此时主夹板在销轴连接孔处和与合页铰链接触面即下表面被约束住。

3.2确定材料性能及受力情况主夹板1材料为45钢，弹性模量为200GPa，泊松比为0.3，假设受力为均布力100MPa。

3.3建立有限元模型由于零件已经有建立好的PRO/E模型，所以可以利用标准格式数据模型文件导入的方法在ANSYS中建立有限元模型。

3.3.1建立IGES格式模型文件本文通过PRO/E4.0软件建立模型文件，并把文件保存为副本，文件名为zhujiaban1,其模型数据格式为IGES。

3.3.2清除ANSYS数据库启动ANSYS软件，执行Utility Menu<<file<<clear&Start New 命令，弹出clear database and start new对话框，选择read file ，单击OK.3.3.3 更改文件名执行Utility Menu<<file<<Change Jobname命令，在弹出Change Jobname 对话框中输入zhujiaban1，单击OK.3.3.4 更改工作目录执行Utility Menu<<file<<Change Directory命令，选择安装目录文件夹，点击确定.3.3.5读取IGES格式模型文件执行Utility Menu<<file<<import<<IGES命令，选择No defeaturing,单击OK。