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邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)
邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文
課題： 基于Pro/E的液壓泵變量活塞Ⅰ零件的CAD/工藝/工裝設(shè)計
姓名： 徐善勇
學(xué)號： 37
院 、（系）專業(yè) ： 機械與能源工程系機械制造工藝與設(shè)備03機制班
指導(dǎo)老師： 雷先明
職稱 ： 副教授
2006年5月29日
目錄
摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅰ
Summary．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅱ
1 緒論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
1.1 CAD技術(shù)的發(fā)展歷程及趨勢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
1.1.1 CAD簡介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
1.1.2 CAD技術(shù)的發(fā)展歷程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
1.1.3 CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
1.2 Pro/ENGINEER簡介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5
2 基于Pro/E的液壓泵變量活塞Ⅰ零件的三維建模．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
2.1 建立零件的毛坯模型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8
2.2 零件的三維建模．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8
3 液壓泵變量活塞Ⅰ零件的工藝規(guī)程設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15
3.1零件的分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15
3.1.1零件的作用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15
3.1.2零件的工藝分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15
3.2工藝規(guī)程設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15
3.2.1確定毛坯的制造形式和機械加工余量．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15
3.2.2基準(zhǔn)的選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16
3.2.3制定工藝路線．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17
3.3 加工設(shè)備及刀、夾、量具的設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19
3.4 加工工序的設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20
3.5 夾具的設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22
3.5.1確定設(shè)計方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22
3.5.2定位元件的設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23
3.5.3夾緊裝置的設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25
3.5.4計算夾緊力并確定螺桿直徑．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25
3.5.5夾具的設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26
4 結(jié)論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28
參考文獻(xiàn) ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29
致謝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30
摘要
本次設(shè)計，通過運用Pro/E軟件建立零件的三維實體模型，并完成了工程圖的生成和尺寸的標(biāo)注。使用Pro/E軟件能夠迅速的將模型創(chuàng)建出來，同時還能夠形象的看到每一個特征是通過何種方式創(chuàng)建出來。工藝規(guī)程的制定是一個重要的部分，根據(jù)零件的加工要求和實際的需要，制定的工藝規(guī)程也合理，能夠運用到實際生活中去，并能夠提高生產(chǎn)效率，帶來經(jīng)濟效益。根據(jù)零件加工工序9設(shè)計出來的專用夾具，符合設(shè)計的要求，而且能夠帶來裝卸的方便性，保證零件的加工精度，滿足零件加工的需要。
關(guān)鍵詞: Pro/E；實體；工序；工程圖
Summary
A design, pass three entity models of make use of the Pro/ E software establishment spare partses, and completed the engineering diagram born to mark with size.Use the software of Pro/ E can quickly of establish out model, at the same time can still the image see each characteristic is to pass what way establish out.The establishment of the craft rules distance is an important part, processing the request and actual demands according to the spare parts, the craft rules distance of the establishment is also reasonable, can make use of to go to in the real life, and can raise the rate of production, bringing the economic performance.According to the appropriation tongs that the spare parts processes the work preface 9 designs to come out, meet the request of design, and can bring to pack the convenience for unload, guaranteeing that the spare parts processes the accuracy, satisfying the demand that spare parts process.
Keyword: Pro/ E;Entity;Work preface;Engineering diagram
第1 章 緒 論
1.1 CAD技術(shù)的發(fā)展歷程及趨勢
1.1.1 CAD簡介
CAD（計算機輔助設(shè)計，Computer Aided Design）；是指工程技術(shù)人員以計算機為工具，應(yīng)用自身的知識和經(jīng)驗，對產(chǎn)品進(jìn)行包括方案構(gòu)思總體設(shè)計、工程分析、圖形編輯和技術(shù)文檔整理等一切設(shè)計活動的總稱。
CAD是一個設(shè)計的過程，它是“在計算機環(huán)境下完成產(chǎn)品創(chuàng)造、分析和修改，以達(dá)到預(yù)期設(shè)計目標(biāo)”的過程。
一般認(rèn)為，CAD系統(tǒng)具有幾何建模、工程分析、模擬仿真、工程繪圖等主要功能。就目前CAD技術(shù)可實現(xiàn)的功能而言，CAD作業(yè)過程在設(shè)計人員進(jìn)行產(chǎn)品概念設(shè)計的基礎(chǔ)上從事產(chǎn)品的幾何造型，完成產(chǎn)品幾何模型的建立；提取模型中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行工程分析和計算，例如有限元分析、仿真模擬等；根據(jù)計算結(jié)果決定對設(shè)計結(jié)果的修改，滿意后編輯全部設(shè)計文檔，輸出工程圖的一個完整過程。從CAD作業(yè)過程可以看出，CAD技術(shù)也是一項產(chǎn)品建模技術(shù)，它是將產(chǎn)品的物理模型轉(zhuǎn)化為計算機內(nèi)部的數(shù)據(jù)模型，以供后續(xù)的產(chǎn)品開發(fā)活動所共享，驅(qū)動產(chǎn)品生命周期的全過程。
一個功能完備的CAD系統(tǒng)包括設(shè)計數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用程序庫和多功能交互圖形庫。產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)庫儲存有各類標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、計算公式、經(jīng)驗曲線等產(chǎn)品設(shè)計信息；應(yīng)用程序庫包括有常規(guī)的設(shè)計程序，優(yōu)化方法、有限元分析、可靠性分析等通用和專用的設(shè)計分析和計算程序；多功能交互圖形庫用于圖形處理，工程圖繪制、標(biāo)準(zhǔn)零部件圖庫的建立等圖形處理作業(yè)。
在CAD系統(tǒng)中，若加入人工智能技術(shù)，用計算機模擬人類專家解決問題的思路和方法進(jìn)行設(shè)計過程中的推理和決策?？纱蟠筇岣咴O(shè)計過程自動化水平，對產(chǎn)品進(jìn)行功能設(shè)計、總體方案設(shè)計等產(chǎn)品的概念設(shè)計的過程，以實現(xiàn)對產(chǎn)品設(shè)計全過程提供有力的支持。
1.1.2 CAD技術(shù)的發(fā)展歷程
CAD技術(shù)起源于美國，它經(jīng)歷一個由二維設(shè)計技術(shù)向三維設(shè)計技術(shù)發(fā)展的過程，早期的二維機械CAD技術(shù)實際上是計算機輔助繪圖（Computer Aided Prafting），它只是起到了一個電子圖版的作用，因為二維機械CAD技術(shù)沒能很好地解決設(shè)計中最別扭的幾個問題，機構(gòu)幾何關(guān)系和運動關(guān)系的分析討論問題、設(shè)計的更新與修改問題、設(shè)計工程管理問題等，所以二維機械CAD沒有起到真正的計算機輔助設(shè)計的作用。于是人們渴望三維CAD技術(shù)的出現(xiàn)。
到目前為止，三維CAD技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了四次技術(shù)革命。第一次技術(shù)革命是曲面造型系統(tǒng)。20世紀(jì)60年代出現(xiàn)的三維CAD系統(tǒng)只是極為簡單的線框式系統(tǒng)，由于缺乏形體的表面信息，CAM及CAE均無法實現(xiàn)。進(jìn)入70年代后，世界發(fā)達(dá)國家的汽車及飛機工業(yè)飛速發(fā)展，此時在飛機和汽車制造中遇到了大量的自由曲面問題，由于當(dāng)時制作出來的樣品與設(shè)計者想象的形狀有很大差異，于是出現(xiàn)的曲面造型系統(tǒng)CATIA為人類帶來了第一次CAD技術(shù)革命，CATIA改變了以往只能借助油泥模型里近似表達(dá)曲面的工作方式使人們可以用計算機進(jìn)行曲線、曲面的處理操作。它的出現(xiàn)首次實現(xiàn)了計算機完整掃描產(chǎn)品零件主要信息的功能，同時也使得CAM技術(shù)的開發(fā)有了現(xiàn)實的基礎(chǔ)，但是曲面造型技術(shù)只能描述零件形體的表面信息，難以準(zhǔn)確表達(dá)零件的其他特性，如質(zhì)量、重心、轉(zhuǎn)動慣量等，對CAE技術(shù)十分不利，而且該時期的造型技術(shù)基本上是以表面及線框造型技術(shù)為代表的無約束自由造型技術(shù)。由于軟件操作復(fù)雜，價格極其昂貴，中小企業(yè)根本無力問津，因此難以得到普及。于是1979年，美國的SDRC公司推出了世界上第一個基于實體造型技術(shù)的大型CAD/CAM軟件——I-DEAS。實體造型技術(shù)是CAD技術(shù)上的第二次技術(shù)革命。由于實體造型技術(shù)能夠準(zhǔn)確表達(dá)零件的全部屬性，在理論上有助于統(tǒng)一CAD、CAE、CAM的模型表達(dá)，給設(shè)計帶來了極大的方便，然而帶來了數(shù)據(jù)計算量的極度膨脹。在當(dāng)時硬件條件下，實體造型的計算及顯示速度很慢，因而實體造型技術(shù)沒有迅速在整個行業(yè)中全面推廣。在以后，美國的CV公司最先在曲面算法上取得了突破，計算速度提高較大，另外，由于CV公司提出了集成各種軟件為企業(yè)提供了全方位解決方案，采取了將軟件的運行平臺向價格較低的小型機轉(zhuǎn)移的有利措施，一躍成為CAD領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。
進(jìn)入20世紀(jì)80年代中期后，參數(shù)技術(shù)公司PTC（Parametric Technology Corp），開始研制被命名為Pro/ENGINEER的參數(shù)化軟件。“參數(shù)化”技術(shù)的出現(xiàn)，使僵硬的曲面、實體造型技術(shù)獲得了“智能化”彈性修改的魅力，充分體現(xiàn)出其在許多通用件、零部件設(shè)計上的簡便易行的優(yōu)勢，因而贏得了眾多中小企業(yè)的親瞇，使得它在20世紀(jì)90年代前后幾乎成為CAD業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)，稱之為CAD技術(shù)的第三次革命。PTC（Parametric Technology Corp）的Pro/E主導(dǎo)了這一潮流。
參數(shù)化造型技術(shù)特點是：基于特征、全尺寸約束、尺寸修改、全數(shù)據(jù)相關(guān)。只要按照系統(tǒng)規(guī)定的方式去操作，系統(tǒng)保證生成的設(shè)計的正確性及效率性，否則系統(tǒng)拒絕操作。其造型過程類似模擬工程師讀圖樣的過程，由關(guān)鍵尺寸、形體尺寸、定位尺寸一直到參考尺寸，無一遺漏全部看懂（輸入計算機）后，形體自然在腦子里（在屏幕上）形成。
Pro/ENGINEER也于1990前后成為CAD業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)。早期的Pro/E軟件性能低，只能完成簡單的工作，但由于第一次實現(xiàn)了尺寸驅(qū)動零件設(shè)計修改，使人們看到了它給設(shè)計者帶來的方便性。80年代末，計算機技術(shù)迅速發(fā)展，硬件成本大幅度下降，CAD技術(shù)硬件平臺成本從二十幾萬美元降到幾萬美元，許多中小企業(yè)也開始有能力使用CAD技術(shù)。由于他們的設(shè)計工作量并不大，零件形狀也不復(fù)雜，更重要的是他們無錢投資大型高檔軟件，因此他們把目光投向了中低檔的Pro/E軟件。PTC也正是因為瞄準(zhǔn)了這一中檔市場，才迎合眾多中小企業(yè)在CAD上的需求，一舉取得成功。進(jìn)入90年代，參數(shù)化技術(shù)變的比較成熟起來，充分體現(xiàn)出其在許多通用件，零部件設(shè)計上存在的簡便易行的優(yōu)勢。PTC也因此先行擠占了低端AutoCAD市場，繼而，PTC公司又試圖進(jìn)入高端CAD市場，與CATIA、SDRC、CV、UG等群雄在汽車及飛機制造業(yè)市場逐鹿。目前，PTC在CAD市場份額排名也名列前茅。
SDRC公司的開發(fā)人員以參數(shù)化技術(shù)為藍(lán)本，提出了一種比參數(shù)化技術(shù)更為先進(jìn)的實體造型技術(shù)——變量技術(shù)。作為今后的開發(fā)方向，它保留了參數(shù)化技術(shù)基于特征、全數(shù)據(jù)相關(guān)、尺寸驅(qū)動設(shè)計修改的優(yōu)點，但在約束定義方面做了根本性的改變，將參數(shù)化技術(shù)中所需定義的尺寸“參數(shù)”進(jìn)一步區(qū)分為形狀約束和尺寸約束。操作者可先決定所感興趣的形狀，然后再給出一些必要的尺寸，尺寸是否注全，不影響后續(xù)操作。同時又克服了它的許多不利之處，它的成功應(yīng)用，將為CAD技術(shù)的發(fā)展提供更大的空間和機遇，目前被視為CAD技術(shù)的第四次技術(shù)革命。SDRC的IDEASMaster Series堪稱該技術(shù)的代表作。變量化技術(shù)不僅可以做到尺寸驅(qū)動，也可以實現(xiàn)約束驅(qū)動，即由工程關(guān)系來驅(qū)動幾何形狀的改變。
三維CAD技術(shù)符合人的設(shè)計思維習(xí)慣，整個設(shè)計可以完全在三維模型上討論，直觀形象。另外，應(yīng)用三維CAD設(shè)計能建立充分和完整的設(shè)計數(shù)據(jù)庫，并以此為基礎(chǔ)，進(jìn)一步進(jìn)行應(yīng)力/應(yīng)變分析、質(zhì)量屬性分析、空間運動分析、裝配干涉分析、模具設(shè)計與NC可加工性分析、高效率及高正確率的二維工程圖生成、外觀效果和造型效果評價等工作，因而三維CAD技術(shù)才是真正意義上的計算機輔助設(shè)計技術(shù)（Computer Aided Design）。
1.1.3 CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢
圍繞創(chuàng)新設(shè)計能力的提高和網(wǎng)絡(luò)計算環(huán)境的普及，CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢主要圍繞以下七個方面：
標(biāo)準(zhǔn)化：除了CAD支撐軟件逐步實現(xiàn)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，面向標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件（零部件庫）標(biāo)準(zhǔn)化方法也已成為CAD技術(shù)的必備內(nèi)容，是向著合理化的程度設(shè)計的應(yīng)用方向發(fā)展。
并行化：并行化是機械設(shè)計的大趨勢，CAD技術(shù)提供對并行設(shè)計的支撐是CAD技術(shù)的一個重要發(fā)展方向。
集成化：集成化主要體現(xiàn)在CAX/PDM/ERP技術(shù)經(jīng)過集成，形成企業(yè)一體化的技術(shù)或系統(tǒng)，進(jìn)而打主動企業(yè)信息化的進(jìn)程。
自動化：傳統(tǒng)的CAD系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了自動化進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，但這些還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，至少還包括這樣幾個方面，自動設(shè)計方案，自動獲取資料，三維實體的自動重建。必須推出的是CAD技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)不是實現(xiàn)“完全的自動化”，而是以一種符合設(shè)計人員習(xí)慣的方式，幫助他們完成設(shè)計工作。
開放性：CAD系統(tǒng)目前廣泛建立在開放式操作系統(tǒng)（Windows窗口系統(tǒng)、UNIX平臺、LINUX平臺）之上；此外，各種成熟的CAD系統(tǒng)還為終端用戶提供了3次開發(fā)環(huán)境，使用戶可根據(jù)需要定制自己的CAD系統(tǒng)。
網(wǎng)絡(luò)化：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是計算機技術(shù)和翻譯技術(shù)相互滲透而又緊密結(jié)合產(chǎn)物，CAD的智能化特性主要體現(xiàn)在CAD系統(tǒng)本身的智能化特性、人機智能交互接口、設(shè)計工程和設(shè)計結(jié)果的智能顯示。
因此我們發(fā)現(xiàn)智能CAD技術(shù)發(fā)展的必然方向，知識工程與CAD技術(shù)的有機集成是實現(xiàn)智能CAD的必然途徑，智能CAD系統(tǒng)是基于知識驅(qū)動的CAD系統(tǒng)。
1.2 Pro/ENGINEER簡介
Pro/ENGINEER是美國參數(shù)技術(shù)公司（PTC）推出的新一代CAD/CAE/CAM軟件，它具有基于特征全參數(shù)、全相關(guān)，單一數(shù)據(jù)庫特點，自推出以來，由于強大的功能它很快得到業(yè)內(nèi)人士的普遍歡迎，并迅速成為當(dāng)今世界最為流行的CAD軟件之一。目前，Pro/ENGINEER已成為易學(xué)易用的百萬級CAD/CAE/CAM應(yīng)用軟件，并風(fēng)靡世界各地。在中國，自20世紀(jì)90年代中期以來，許多大型企業(yè)開始選用Pro/ENGINEER，至今該軟件已擁有相當(dāng)大的用戶群。同時國內(nèi)許多大學(xué)也紛紛運用Pro/ENGINEER作為教學(xué)和研究開發(fā)的基礎(chǔ)軟件平臺。
參數(shù)化實體造型技術(shù)是Pro/ENGINEER系統(tǒng)的核心技術(shù)，其主要特點是基于、全尺寸約束、尺寸驅(qū)動設(shè)計修改及全數(shù)據(jù)相關(guān)。
基于特征：將某些具有代表性實體幾何形狀定義為特征，并將其所有尺寸存為可變參數(shù)，以此為基礎(chǔ)來進(jìn)行更為復(fù)雜的幾何形體構(gòu)造。222
全尺寸約束：將形狀尺寸聯(lián)合起來考慮，通過尺寸約束實現(xiàn)對幾何形狀的控制。造型必須以完整的尺寸參數(shù)為出發(fā)點（全約束），不能漏標(biāo)尺寸（欠約束），不能多標(biāo)尺寸（過約束）。
尺寸驅(qū)動設(shè)計修改：通過編輯尺寸數(shù)值來驅(qū)動幾何形狀的改變。
全數(shù)據(jù)相關(guān)：尺寸參數(shù)的修改導(dǎo)致其他相關(guān)模塊中的相關(guān)尺寸得以全盤更新。采用參數(shù)化技術(shù)的好處在于它徹底改變了自由建模的無約束狀態(tài)，幾何形狀均以尺寸的形式被有效控制，如打算修改零件形狀，只需編輯一下尺寸的數(shù)值，即可實現(xiàn)形狀的改變。尺寸驅(qū)動已經(jīng)成為當(dāng)今造型系統(tǒng)的基本功能，無此功能的造型系統(tǒng)已基本不存在了。Pro/ENGINEER與傳統(tǒng)的僅提供繪圖工具的CAD系統(tǒng)有著極大的不同。前者提供了一個完整的機械產(chǎn)品解決方案，包括工業(yè)設(shè)計、機械設(shè)計、模具設(shè)計，加工制造，機構(gòu)分析、有限元分析和產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫管理，基本包括產(chǎn)品生命周期的管理等。
Pro/ENGINEER是建立在單一數(shù)據(jù)庫的CAD/CAM/CAE軟件，它不像一些傳統(tǒng)的CAD/CAM系統(tǒng)建立在多個數(shù)據(jù)庫上。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的數(shù)據(jù)全部來自一個數(shù)據(jù)庫，使得多個獨立用戶可以同時為一個產(chǎn)品的造型而工作。換言之，在整個設(shè)計過程中的任何一處發(fā)生參數(shù)改動，可以反應(yīng)至整個設(shè)計過程的相關(guān)環(huán)節(jié)，此種功能稱之為全相關(guān)。舉例來說，如果二維工程圖有所改變，零件的三維模型會相應(yīng)改變，NC 加工路徑也會自動更新。單一數(shù)據(jù)庫技術(shù)和全相關(guān)功能，為并行工程的實施提供了一個很好的軟件平臺。
第2章 基于Pro/E的液壓泵變量活塞Ⅰ零件的三維建模
2．1 建立零件的毛坯模型
在工具欄中點擊“新建”按鈕，出現(xiàn)新增對話框，在類型下選取“零件”并取名“maopei”。單擊“確定”按鈕，進(jìn)如草繪環(huán)境界面，如圖2-1 。單擊菜單管理器上（如圖2-2）的“特征”、“創(chuàng)建”、“加材料”、“旋轉(zhuǎn)”、“完成”、“完成”，選“Top平面”、“正向”、“缺省”，依次在菜單管理器中單擊“360”、“完成”，最后在伸出項：旋轉(zhuǎn)對話框中單擊“確定”，完成的三維實體模型如圖2-3：
圖2-1
圖2-2 圖2-3
2.2 零件的三維建模
第一步： 新建文件
單擊窗口上部工具欄中的“創(chuàng)建新對象”按鈕，打開新建對話框，在名稱欄中輸入“Huosai”作為文件名，單擊“確定”按鈕，打開“新文件”選項，進(jìn)入草繪環(huán)境界面，如圖2-4所示。
圖2-4
第二步：以拉伸方式創(chuàng)建加材料特征
在菜單管理器當(dāng)中依次單擊“特征”、“創(chuàng)建”、“加材料”、“旋轉(zhuǎn)”、“完成”、“單側(cè)”、“完成”后，點Top平面，再單擊“正向”‘“缺省”，進(jìn)入二維草圖繪制界面，繪制草繪圖如圖2-5所示。
圖2-5
然后點擊，在菜單管理器當(dāng)中依次單擊“360”、“完成”、“確定”后，
完成的模型如圖2-6：
圖2-6
第三步：以旋轉(zhuǎn)方式創(chuàng)建切減材料特征槽
（1）在菜單管理器當(dāng)中依次單擊“特征”、“創(chuàng)建”、“切減材料”、“旋轉(zhuǎn)”、“完成”，接受缺省選項，選Top平面，再點擊“正向”、“缺省”，進(jìn)入二維草圖繪制界面，繪制草繪圖如圖2-7所示。
圖2-7
點擊，在菜單管理器當(dāng)中點擊“360”、“完成”，再從切剪：旋轉(zhuǎn)對話框中點擊“缺定”按鈕。
（2）復(fù)制槽：在菜單管理器當(dāng)中依次點擊“復(fù)制”、“移動”、“完成”，選取平移的特征后，點擊“完成”、“平移”、“曲線/邊/軸”，用查詢方式選取A-1（軸）：F5（伸出項），點擊查詢列表中“接受”按鈕，再點擊“反向”、“正向”。從草繪界面輸入偏距距離為5，點擊，在菜單管理器當(dāng)中依次點擊“完成”、 “移動”、 “完成”，從組元素對話框中點擊“確定“按鈕。
（3）陣列槽：在菜單管理器當(dāng)中依次點擊“陣列”， 選取上一次復(fù)制的特征后，點擊“完成”，在草繪環(huán)境界面中輸入尺寸增量5，點擊“完成”，完成小外圓處的槽如圖2-8。
圖2-8
（4）以同樣的方式創(chuàng)建大外圓處的槽，完成的特征如圖2-9。
圖2-9
第四步：以旋轉(zhuǎn)方式創(chuàng)建切減材料特征孔φ22孔
在菜單管理器當(dāng)中依次單擊“特征”、“創(chuàng)建”、“切減材料”、“旋轉(zhuǎn)”、“完成”，接受缺省選項，選Top平面，再點擊“正向”、“缺省”，進(jìn)入二維草圖繪制界面，繪制草繪圖如圖2-10所示。點擊 ，在菜單管理器當(dāng)中依次單擊“正向”、“360”、“完成”后，在切剪：旋轉(zhuǎn)對話框中點擊“確定”按鈕，創(chuàng)建的特征如圖2-11。
圖2-10
圖2-11
第五步：以拉伸方式創(chuàng)建切減材料特征平面 C。
在菜單管理器當(dāng)中依次單擊“特征”、“創(chuàng)建”、“切減材料”、“旋轉(zhuǎn)”、“完成”，接受缺省選項，選取直徑為54的外圓的截面為草繪平面，再點擊“正向”、“缺省”，進(jìn)入二維草圖繪制界面，繪制草繪圖如圖2-12所示。點擊 ，在菜單管理器當(dāng)中依次單擊“正向”、“至曲面”、“完成”， 選取直徑為55的外圓的右段截面，創(chuàng)建的特征如圖2-13。
圖2-12
圖2-13
第六步：以拉伸方式創(chuàng)建切減材料特征7.7平面
在菜單管理器當(dāng)中依次單擊“特征”、“創(chuàng)建”、“切減材料”、“拉伸”、“完成”，接受缺省選項，再點擊“完成”、“產(chǎn)生基準(zhǔn)”、“偏距”、選取Front為參考平面，繪制草繪圖如圖2-14所示。點擊 ，在菜單管理器當(dāng)中依次單擊“正向”、“完成”，輸入值7.7。在切剪：拉伸對話框中點擊“確定”按鈕，創(chuàng)建的特征如圖2-15。
圖2-14
圖2-15
第七步：以拉伸方式創(chuàng)建切減材料特征M5-6H孔
在菜單管理器當(dāng)中依次單擊“特征”、“創(chuàng)建”、“切剪材料”、“拉伸”、“完成”，接受缺省選項，再點擊“完成”，選取7.7平面，點擊“正向”、“缺省”，進(jìn)入二維草圖繪制界面，繪制草繪圖如圖2-16所示。
圖2-16
點擊 ，在菜單管理器當(dāng)中點擊“完成”，輸入深度值12，在切剪：拉伸對話框中點擊“確定”按鈕，創(chuàng)建的特征如圖2-17。
圖2-17
第八步：以螺旋掃描方式創(chuàng)建螺紋特征
在菜單管理器當(dāng)中依次單擊“特征”、“創(chuàng)建”、“切剪材料”、“高級”、“完成”、“ 螺旋掃描”、“完成”，接受缺省選項，再點擊“完成”、“產(chǎn)生基準(zhǔn)”、“穿過”、“A-11軸”、“完成”、“正向”， 進(jìn)入二維草圖繪制界面，繪制草繪圖如圖2-18所示。點擊 ，輸入節(jié)距值為1，繪制草繪圖如圖2-19所示。點擊 ，在菜單管理器當(dāng)中點擊“正向”，在切剪：螺旋掃描對話框中點擊“確定”按鈕，創(chuàng)建的特征如圖2-20。
圖2-18
圖2-19
圖2-20
第九步：以旋轉(zhuǎn)方式創(chuàng)建切減材料特征孔φ25孔
在菜單管理器當(dāng)中依次單擊“特征”、“創(chuàng)建”、“切減材料”、“旋轉(zhuǎn)”、“完成”，接受缺省選項，選Top平面，再點擊“正向”、“缺省”，進(jìn)入二維草圖繪制界面，繪制草繪圖如圖2-21所示。點擊 ，在菜單管理器當(dāng)中依次單擊“正向”、“360”、“完成”后，在切剪：旋轉(zhuǎn)對話框中點擊“確定”按鈕，創(chuàng)建的特征如圖2-22。
圖2-21
圖2-22
第十步：進(jìn)行倒角
在菜單管理器當(dāng)中依次單擊“特征”、“創(chuàng)建”、“邊”、“45×d”，輸入倒角尺寸為1，點擊，再選取倒角的邊，點擊倒角對話框中“確定”按鈕，完成的模型如圖2-23。
如圖2-23
上述是完成的產(chǎn)品即是變量活塞，完成這個零件要分十步?？梢灾涝赑ro/E當(dāng)中如何繪制這種零件的。它可以帶來很多方便，也很形象讓人知道實體是怎么來的。
第十一步：創(chuàng)建剖視圖
在菜單管理器當(dāng)中依次單擊“特征”、“創(chuàng)建”、“偏距”、“完成”輸入截面名稱A，創(chuàng)建的截面如圖2-24。同理也要創(chuàng)建截面名稱B，創(chuàng)建的截面如圖2-25。
圖2-24
圖2-25
第十二步：進(jìn)入工程圖模式
在工具欄上點擊“新建”、“繪圖”、輸入名稱“Huosai”，再點擊“確定”。 在新制圖對話框中如圖2-26，在缺省模型中點“瀏覽”選中剛創(chuàng)制的“HUOSAI. PRT”，在指定模版中點擊“空”，在標(biāo)準(zhǔn)大選A4。單擊“確定”，進(jìn)入工程圖模式如圖2-27。
圖2-26 圖2-27
第十三步：創(chuàng)建三視圖
（1） 在菜單管理器當(dāng)中依次單擊“視圖”、“增加視圖”、“截面”、“部分視圖”、“完成”，接受其它缺省選項，再點擊“完成”，在定位對話框中選取參照1：水平軸，單擊“確定”，選取截面名稱A，單擊“完成”，在窗口圖框內(nèi)的左上角單擊，放置視圖。
（2） 在菜單管理器當(dāng)中依次單擊“增加視圖”、“截面”、“部分視圖”、“完成”，接受其它缺省選項，再點擊“完成”， 選取截面名稱B，單擊“完成”，在窗口圖框內(nèi)的右上角單擊，放置視圖。
（3） 在菜單管理器當(dāng)中依次單擊“增加視圖”、“投影”、“完成”，在繪圖區(qū)域中選擇繪制的視圖的中心點將出現(xiàn)俯視圖。
（4） 在菜單管理器當(dāng)中依次單擊“增加視圖”、“一般”、“完成”， 在繪圖區(qū)域中選擇繪制的視圖的中心點將出現(xiàn)三維模型圖。最后創(chuàng)建的工程圖如圖2-28。
圖2-28
第3章 液壓泵變量活塞Ⅰ零件的工藝規(guī)程設(shè)計
3.1 零件的分析
3.1.1 零件的作用
液壓泵變量活塞是一個很重要的零件。它的加工要求較高，尤其兩外圓的精度很高，既要保證間隙0.015mm~0.025mm，又要保證與件701相配合。
活塞兩端的截面積不等，由P=F×S知,缸內(nèi)油的壓強通過活塞來控制,進(jìn)而調(diào)節(jié)油的流量,而七槽用于減少油的摩擦及擠壓.
3.1.2 零件的工藝分析
由液壓件廠加工的要求,材料是40Cr,該材料是合金調(diào)質(zhì)鋼,調(diào)質(zhì)后強度比碳鋼高,用于制造在重載荷作用下同時受沖擊載荷作用的一些重要零件,要求零件具有高強度、高韌性相結(jié)合的良好綜合性能。
該零件的主要加工表面有：φ55外圓、φ40外圓、φ54外圓、φ39外圓、φ25孔、7.7平面及平面C。
φ55外圓與φ40外圓圓柱度都為0.0025mm，φ55外圓與φ40外圓軸心線的同軸度為0.006mm，且兩端保證間隙0.015mm~0.025mm，保證與件701相配合；φ55外圓與φ40外圓要求經(jīng)濟精度公差等級為IT6，經(jīng)濟粗糙度Ra值為0.1mm；φ22孔與φ25孔鉆孔后要求有退刀槽，以保證加工精度，不留毛刺。
3.2 工藝規(guī)程設(shè)計
3.2.1 確定毛坯的制造形式和機械加工余量
根據(jù)零件材料確定為鍛件，生產(chǎn)綱領(lǐng)為中批量生產(chǎn)。毛坯鍛造方法選用模鍛件，是在鍛錘或壓力機上通過專用鍛模而鍛制成形的鍛件。它的的精度和表面質(zhì)量均比自由鍛造好，可以使毛坯形狀更接近工件形狀，加工余量小。同時由于模鍛件的材料纖維組織分布好，鍛制件的機械強度高。而且模鍛件的生產(chǎn)效率高，需要專用的模具，因此，主要適用于批量較大的中小型零件。
由參考文獻(xiàn)[1]表2.3-5，用查表法確定各表面的總余量如表2-1所示。
表2-1加工表面總余量（mm）
加工表面
基本尺寸
加工余量值
A面輪廓尺寸
250
4
B面輪廓尺寸
250
4
φ55外圓
55
5
φ54外圓
54
5
φ39外圓
39
5
φ40外圓
40
5
由參考文獻(xiàn)[1]表2.3-9可得鍛件的主要尺寸的公差如表2-2所示。
表2-2 主要毛坯尺寸（mm）
主要面尺寸
零件尺寸
總余量
毛坯尺寸
A面輪廓尺寸
250
4
254
A面輪廓尺寸
250
4
254
φ55外圓
55
5
60
φ54外圓
54
5
59
φ39外圓
39
5
44
φ40外圓
40
5
45
3.2.1 基準(zhǔn)的選擇
定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分。零件開始加工時，所有面均未加工，只能毛坯面作定位基準(zhǔn)。這種以毛坯面作定位基準(zhǔn)的稱為粗基準(zhǔn)；以后加工必須以加工的表面作定位基準(zhǔn)，以加工的表面作定位基準(zhǔn)的稱為精基準(zhǔn)。
3.2.1.1 精基準(zhǔn)的選擇原則
選擇精基準(zhǔn)時，重點考慮是如何減少工件的定位誤差，保證工件的加工精度，同時，也要考慮工件裝卸方便、夾具結(jié)構(gòu)簡單，一般遵守下列原則：
（1） 基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則（2）基準(zhǔn)重合原則（3）自為基準(zhǔn)原則（3）互為基準(zhǔn)原則（4）裝夾方便原則
以上幾項原則，每項原則只能說明一個方面的問題，理想的情況是使基準(zhǔn)既“重合”又“統(tǒng)一”。同時又能使定位穩(wěn)定、可靠，操作方便，夾具結(jié)構(gòu)簡單。但實際運用中往往出現(xiàn)相互矛盾的情況，就要從技術(shù)和經(jīng)濟方面進(jìn)行綜合分析，抓住主要的矛盾，進(jìn)行合理分析。
因此，由液壓泵變量活塞的加工要求及精度，應(yīng)選兩端面上的中心孔為精基準(zhǔn)，符合基準(zhǔn)重合原則，即軸心線作為設(shè)計基準(zhǔn)，兩端面上的中心孔為定位基準(zhǔn)，遵循基準(zhǔn)重合原則，同時，又較好的保證各個加工面的位置精度，各工序所用夾具定位方式統(tǒng)一，可減少夾具的設(shè)計、制造工作量，遵循基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。
3.2.1.2 粗基準(zhǔn)的選擇原則
選擇粗基準(zhǔn)時，重點考慮如何保證加工面都能分配到合理的加工余量，保證加工面與不加工面的位置尺寸和位置精度，同時還要為后續(xù)工序提供可靠精基準(zhǔn)。具體選擇應(yīng)遵循下列原則：
（1） 為了保證零件各個加工面都能分配到足夠的加工余量，應(yīng)選加工余量小的面為粗基準(zhǔn)。
（2） 為了保證零件加工面與不加工面的相對位置要求，應(yīng)選不加工面為粗基準(zhǔn)。
（3） 為了保證零件重要表面加工余量均勻，應(yīng)選重要表面為粗基準(zhǔn)。
（4） 為了使定位可靠、穩(wěn)定，應(yīng)選毛坯尺寸和位置比較可靠平整光潔面作粗基準(zhǔn)。
（5） 粗基準(zhǔn)應(yīng)盡量避免重復(fù)使用，特別在同一尺寸方向上只允許裝夾使用一次。
因此分析活塞零件的加工要求及精度，應(yīng)選φ54外圓為粗基準(zhǔn)，依次在兩端車端面及打中心孔。
3.2.2 制定工藝路線
根據(jù)各表面的加工要求和各種加工方法能達(dá)到的經(jīng)濟精度，確定各表面的加工方法如下：
各外圓都需要粗車、精車、粗磨的加工方法，以達(dá)到經(jīng)濟粗糙度為0.1mm 的要求；φ25孔采用在車床上鉆孔，再擴、鉸，以便達(dá)到經(jīng)濟粗糙度為1.6mm的要求，然后在車床上車退刀槽；φ22孔在車床上先鉆孔，再車退刀槽。
因為以頂尖孔定位，可粗車、精車出各外圓，在一次裝夾下，加工出來保證加工精度。
根據(jù)先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原則，將各外圓先粗車出來，再精車，最后磨各外圓。φ25孔先鉆出來，在熱處理后再進(jìn)行擴、鉸孔，以達(dá)到尺寸的要求。
初步擬訂加工工藝路線如下：
工序號
工 序 內(nèi) 容
1
鍛 造
2
正 火
3
車兩端面、鉆中心孔
4
粗車各外圓、倒角
5
車右端各外圓及槽
6
車左端各外圓及槽
7
鉆φ22孔、切槽4×0.5
8
銑平面C
9
車φ25孔、切槽4×0.5
10
銑7.7平面
11
擴、鉸φ 25孔
12
鉆 、 螺 紋 孔
13
熱處理：淬火HRC40
14
粗 磨 各 外 圓
15
檢 驗
16
入 庫
上述方案遵循了工藝路線擬訂的一般原則，但某些工序有些問題還值得進(jìn)一步討論。
工序7應(yīng)在工序6之前完成。因為鉆φ22孔在車床上進(jìn)行，當(dāng)工序5完成之后就加工φ22孔。
工序12應(yīng)安排在工序10后。因為銑7.7平面后，可在鉆床上加工螺紋孔并攻絲。
工序11應(yīng)安排在工序14后。因為熱處理之前擴、鉸φ25孔，熱處理之后φ25孔易變形，影響加工精度。
工序號
工序內(nèi)容
1
鍛造
2
正火
3
車兩端面、打中心孔
4
粗車各外圓，留2㎜余量，倒角
5
以中心孔定位，車右端各外圓及槽，留磨削余量0.3㎜
6
在車床上車φ22孔，切槽4×0.5
7
精車左端外圓及槽，留磨削余量0.3㎜
8
銑平面C
9
用專用夾具裝夾，車φ25孔及槽，倒角
10
銑7.7平面
11
鉆，攻M5-6H
12
熱處理，淬火HRC40
13
磨各外圓至圖紙尺寸
14
擴鉸φ25孔
15
清理，入庫
值得注意的，原來安排在鉆床上鉆φ25孔，不能保證孔的中心線與左端面尺寸為（105±0.1）mm，應(yīng)放在車床上加工孔，提高工件的精度。
3.3 加工設(shè)備及刀、夾、量具的選擇
因為生產(chǎn)為中批量生產(chǎn)，故以通用機床、專用夾具為主，可以提高生產(chǎn)效率，夾具的精度與工序的加工精度。工件在各機床間的傳遞均由人工完成。
刀具是影響切削加工的重要工具，合理的選用刀具是保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高切削效率的重要條件。在選擇刀具型式和結(jié)構(gòu)時，應(yīng)考慮以下主要因素：
1. 生產(chǎn)性質(zhì)2.機床類型3.工藝方案4.工件的形狀和尺寸5.加工精度6.加工表面的粗糙度7.工件的材料8.生產(chǎn)率
常用的刀具材料主要是高速鋼和硬質(zhì)合金金剛兩大類。應(yīng)選用硬質(zhì)合金剛材料的刀具。
車端面、倒角、車槽都可以用CA6140車床加工完成（參考文獻(xiàn)[3]：表9－6）。選擇YT15硬質(zhì)合金車刀（參考文獻(xiàn)[3]：表18－20）、通用夾具、游標(biāo)卡尺。
銑7.7的平面。選擇X62W臥式銑床（參考文獻(xiàn)[1]：表3.1－73）。選擇直徑D為23mm硬質(zhì)合金螺旋齒直柄立銑刀（參考文獻(xiàn)[3]：表21-21）、專用夾具和游標(biāo)卡尺。
鉆螺紋孔并攻絲。所加工的最大鉆孔直徑5mm，選用搖臂鉆床Z3025（參考文獻(xiàn)[1]：表3.1－30）。鉆孔用錐柄麻花鉆（參考文獻(xiàn)[3]：表20－2），采用專用夾具。攻螺紋選用搖臂鉆，采用機用絲錐（參考文獻(xiàn)[1]：表4.6-3）、絲錐夾頭、專用夾具和螺紋塞規(guī)。
銑平面C。選擇X62W臥式銑床（參考文獻(xiàn)[1]：表3.1－73）。選擇與工序4相同的刀具，采用專用夾具及游標(biāo)卡尺。
鉆φ22孔并切槽4×0.5。用CA6140車床加工完成（參考文獻(xiàn)：表9－6）。選用錐柄麻花鉆（參考文獻(xiàn)[3]：表20－2）、采用通用夾具及游標(biāo)卡尺、塞規(guī)。
鉆、擴、鉸φ25孔。用CA6140車床加工完成（參考文獻(xiàn)[3]：表9－6）。選用錐柄麻花鉆（參考文獻(xiàn)[3]：表20－2），選用錐柄機用鉸刀。擴孔選用高速鋼錐柄擴孔鉆（參考文獻(xiàn)[3]：表20－23）。選用專用夾具、快換夾頭、游標(biāo)卡尺、塞規(guī)。
磨各外圓選用外圓磨床M1412（參考文獻(xiàn)[2]：表14－16）選用專用夾具、游標(biāo)卡尺。
3.4 加工工序設(shè)計
1. 車端面、車槽及倒角
查文獻(xiàn)[1]:3.2－2，車外圓加工余量：粗車加工余量為2.5mm，精車的加工余量為2.3mm，又根據(jù)表2-1加工表面總余量知。查文獻(xiàn)[2]:1-10，硬質(zhì)合金車刀粗車外圓的進(jìn)給量0.4mm/r，精車進(jìn)給量為0.2mm/r。又由參考文獻(xiàn)[2]：表1-12取110m/min，實際的切削速度是通過機床轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)的計算式為：
用ngyong