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邵陽學院畢業(yè)設計(論文)
邵陽學院畢業(yè)設計論文
課題： 基于Pro/E的液壓泵變量活塞Ⅰ零件的CAD/工藝/工裝設計
姓名： 徐善勇
學號： 37
院 、（系）專業(yè) ： 機械與能源工程系機械制造工藝與設備03機制班
指導老師： 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技術的發(fā)展歷程及趨勢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
1.1.1 CAD簡介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
1.1.2 CAD技術的發(fā)展歷程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
1.1.3 CAD技術的發(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基準的選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16
3.2.3制定工藝路線．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17
3.3 加工設備及刀、夾、量具的設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19
3.4 加工工序的設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20
3.5 夾具的設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22
3.5.1確定設計方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22
3.5.2定位元件的設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23
3.5.3夾緊裝置的設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25
3.5.4計算夾緊力并確定螺桿直徑．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25
3.5.5夾具的設計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26
4 結論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28
參考文獻 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29
致謝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30
摘要
本次設計，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，并能夠提高生產效率，帶來經濟效益。根據零件加工工序9設計出來的專用夾具，符合設計的要求，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技術的發(fā)展歷程及趨勢
1.1.1 CAD簡介
CAD（計算機輔助設計，Computer Aided Design）；是指工程技術人員以計算機為工具，應用自身的知識和經驗，對產品進行包括方案構思總體設計、工程分析、圖形編輯和技術文檔整理等一切設計活動的總稱。
CAD是一個設計的過程，它是“在計算機環(huán)境下完成產品創(chuàng)造、分析和修改，以達到預期設計目標”的過程。
一般認為，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技術可實現(xiàn)的功能而言，CAD作業(yè)過程在設計人員進行產品概念設計的基礎上從事產品的幾何造型，完成產品幾何模型的建立；提取模型中的相關數(shù)據進行工程分析和計算，例如有限元分析、仿真模擬等；根據計算結果決定對設計結果的修改，滿意后編輯全部設計文檔，輸出工程圖的一個完整過程。從CAD作業(yè)過程可以看出，CAD技術也是一項產品建模技術，它是將產品的物理模型轉化為計算機內部的數(shù)據模型，以供后續(xù)的產品開發(fā)活動所共享，驅動產品生命周期的全過程。
一個功能完備的CAD系統(tǒng)包括設計數(shù)據庫、應用程序庫和多功能交互圖形庫。產品設計數(shù)據庫儲存有各類標準規(guī)范、計算公式、經驗曲線等產品設計信息；應用程序庫包括有常規(guī)的設計程序，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、標準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，用計算機模擬人類專家解決問題的思路和方法進行設計過程中的推理和決策?？纱蟠筇岣咴O計過程自動化水平，對產品進行功能設計、總體方案設計等產品的概念設計的過程，以實現(xiàn)對產品設計全過程提供有力的支持。
1.1.2 CAD技術的發(fā)展歷程
CAD技術起源于美國，它經歷一個由二維設計技術向三維設計技術發(fā)展的過程，早期的二維機械CAD技術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技術沒能很好地解決設計中最別扭的幾個問題，機構幾何關系和運動關系的分析討論問題、設計的更新與修改問題、設計工程管理問題等，所以二維機械CAD沒有起到真正的計算機輔助設計的作用。于是人們渴望三維CAD技術的出現(xiàn)。
到目前為止，三維CAD技術的發(fā)展經歷了四次技術革命。第一次技術革命是曲面造型系統(tǒng)。20世紀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)。進入70年代后，世界發(fā)達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，由于當時制作出來的樣品與設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技術革命，CATIA改變了以往只能借助油泥模型里近似表達曲面的工作方式使人們可以用計算機進行曲線、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品零件主要信息的功能，同時也使得CAM技術的開發(fā)有了現(xiàn)實的基礎，但是曲面造型技術只能描述零件形體的表面信息，難以準確表達零件的其他特性，如質量、重心、轉動慣量等，對CAE技術十分不利，而且該時期的造型技術基本上是以表面及線框造型技術為代表的無約束自由造型技術。由于軟件操作復雜，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的大型CAD/CAM軟件——I-DEAS。實體造型技術是CAD技術上的第二次技術革命。由于實體造型技術能夠準確表達零件的全部屬性，在理論上有助于統(tǒng)一CAD、CAE、CAM的模型表達，給設計帶來了極大的方便，然而帶來了數(shù)據計算量的極度膨脹。在當時硬件條件下，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移的有利措施，一躍成為CAD領域的領導者。
進入20世紀80年代中期后，參數(shù)技術公司PTC（Parametric Technology Corp），開始研制被命名為Pro/ENGINEER的參數(shù)化軟件?！皡?shù)化”技術的出現(xiàn)，使僵硬的曲面、實體造型技術獲得了“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90年代前后幾乎成為CAD業(yè)界的標準，稱之為CAD技術的第三次革命。PTC（Parametric Technology Corp）的Pro/E主導了這一潮流。
參數(shù)化造型技術特點是：基于特征、全尺寸約束、尺寸修改、全數(shù)據相關。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)界的標準。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)了尺寸驅動零件設計修改，使人們看到了它給設計者帶來的方便性。80年代末，計算機技術迅速發(fā)展，硬件成本大幅度下降，CAD技術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。由于他們的設計工作量并不大，零件形狀也不復雜，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。進入90年代，參數(shù)化技術變的比較成熟起來，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)化技術為藍本，提出了一種比參數(shù)化技術更為先進的實體造型技術——變量技術。作為今后的開發(fā)方向，它保留了參數(shù)化技術基于特征、全數(shù)據相關、尺寸驅動設計修改的優(yōu)點，但在約束定義方面做了根本性的改變，將參數(shù)化技術中所需定義的尺寸“參數(shù)”進一步區(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，它的成功應用，將為CAD技術的發(fā)展提供更大的空間和機遇，目前被視為CAD技術的第四次技術革命。SDRC的IDEASMaster Series堪稱該技術的代表作。變量化技術不僅可以做到尺寸驅動，也可以實現(xiàn)約束驅動，即由工程關系來驅動幾何形狀的改變。
三維CAD技術符合人的設計思維習慣，整個設計可以完全在三維模型上討論，直觀形象。另外，應用三維CAD設計能建立充分和完整的設計數(shù)據庫，并以此為基礎，進一步進行應力/應變分析、質量屬性分析、空間運動分析、裝配干涉分析、模具設計與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技術才是真正意義上的計算機輔助設計技術（Computer Aided Design）。
1.1.3 CAD技術的發(fā)展趨勢
圍繞創(chuàng)新設計能力的提高和網絡計算環(huán)境的普及，CAD技術的發(fā)展趨勢主要圍繞以下七個方面：
標準化：除了CAD支撐軟件逐步實現(xiàn)工業(yè)標準，面向標準構件（零部件庫）標準化方法也已成為CAD技術的必備內容，是向著合理化的程度設計的應用方向發(fā)展。
并行化：并行化是機械設計的大趨勢，CAD技術提供對并行設計的支撐是CAD技術的一個重要發(fā)展方向。
集成化：集成化主要體現(xiàn)在CAX/PDM/ERP技術經過集成，形成企業(yè)一體化的技術或系統(tǒng)，進而打主動企業(yè)信息化的進程。
自動化：傳統(tǒng)的CAD系統(tǒng)已經實現(xiàn)了自動化進行結構分析，但這些還遠遠不夠，至少還包括這樣幾個方面，自動設計方案，自動獲取資料，三維實體的自動重建。必須推出的是CAD技術的發(fā)展目標不是實現(xiàn)“完全的自動化”，而是以一種符合設計人員習慣的方式，幫助他們完成設計工作。
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，使用戶可根據需要定制自己的CAD系統(tǒng)。
網絡化：網絡技術是計算機技術和翻譯技術相互滲透而又緊密結合產物，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、設計工程和設計結果的智能顯示。
因此我們發(fā)現(xiàn)智能CAD技術發(fā)展的必然方向，知識工程與CAD技術的有機集成是實現(xiàn)智能CAD的必然途徑，智能CAD系統(tǒng)是基于知識驅動的CAD系統(tǒng)。
1.2 Pro/ENGINEER簡介
Pro/ENGINEER是美國參數(shù)技術公司（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，單一數(shù)據庫特點，自推出以來，由于強大的功能它很快得到業(yè)內人士的普遍歡迎，并迅速成為當今世界最為流行的CAD軟件之一。目前，Pro/ENGINEER已成為易學易用的百萬級CAD/CAE/CAM應用軟件，并風靡世界各地。在中國，自20世紀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大的用戶群。同時國內許多大學也紛紛運用Pro/ENGINEER作為教學和研究開發(fā)的基礎軟件平臺。
參數(shù)化實體造型技術是Pro/ENGINEER系統(tǒng)的核心技術，其主要特點是基于、全尺寸約束、尺寸驅動設計修改及全數(shù)據相關。
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)，以此為基礎來進行更為復雜的幾何形體構造。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），不能漏標尺寸（欠約束），不能多標尺寸（過約束）。
尺寸驅動設計修改：通過編輯尺寸數(shù)值來驅動幾何形狀的改變。
全數(shù)據相關：尺寸參數(shù)的修改導致其他相關模塊中的相關尺寸得以全盤更新。采用參數(shù)化技術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。尺寸驅動已經成為當今造型系統(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品解決方案，包括工業(yè)設計、機械設計、模具設計，加工制造，機構分析、有限元分析和產品數(shù)據庫管理，基本包括產品生命周期的管理等。
Pro/ENGINEER是建立在單一數(shù)據庫的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)據庫上。所謂單一數(shù)據庫，就是工程中的數(shù)據全部來自一個數(shù)據庫，使得多個獨立用戶可以同時為一個產品的造型而工作。換言之，在整個設計過程中的任何一處發(fā)生參數(shù)改動，可以反應至整個設計過程的相關環(huán)節(jié)，此種功能稱之為全相關。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改變，NC 加工路徑也會自動更新。單一數(shù)據庫技術和全相關功能，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”、“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
在菜單管理器當中依次單擊“特征”、“創(chuàng)建”、“加材料”、“旋轉”、“完成”、“單側”、“完成”后，點Top平面，再單擊“正向”‘“缺省”，進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：以旋轉方式創(chuàng)建切減材料特征槽
（1）在菜單管理器當中依次單擊“特征”、“創(chuàng)建”、“切減材料”、“旋轉”、“完成”，接受缺省選項，選Top平面，再點擊“正向”、“缺省”，進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，在菜單管理器當中點擊“360”、“完成”，再從切剪：旋轉對話框中點擊“缺定”按鈕。
（2）復制槽：在菜單管理器當中依次點擊“復制”、“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：在菜單管理器當中依次點擊“陣列”， 選取上一次復制的特征后，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：以旋轉方式創(chuàng)建切減材料特征孔φ22孔
在菜單管理器當中依次單擊“特征”、“創(chuàng)建”、“切減材料”、“旋轉”、“完成”，接受缺省選項，選Top平面，再點擊“正向”、“缺省”，進入二維草圖繪制界面，繪制草繪圖如圖2-10所示。點擊 ，在菜單管理器當中依次單擊“正向”、“360”、“完成”后，在切剪：旋轉對話框中點擊“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。
在菜單管理器當中依次單擊“特征”、“創(chuàng)建”、“切減材料”、“旋轉”、“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”、“產生基準”、“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”、“產生基準”、“穿過”、“A-11軸”、“完成”、“正向”， 進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：以旋轉方式創(chuàng)建切減材料特征孔φ25孔
在菜單管理器當中依次單擊“特征”、“創(chuàng)建”、“切減材料”、“旋轉”、“完成”，接受缺省選項，選Top平面，再點擊“正向”、“缺省”，進入二維草圖繪制界面，繪制草繪圖如圖2-21所示。點擊 ，在菜單管理器當中依次單擊“正向”、“360”、“完成”后，在切剪：旋轉對話框中點擊“確定”按鈕，創(chuàng)建的特征如圖2-22。
圖2-21
圖2-22
第十步：進行倒角
在菜單管理器當中依次單擊“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
上述是完成的產品即是變量活塞，完成這個零件要分十步?？梢灾涝赑ro/E當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”，在標準大選A4。單擊“確定”，進入工程圖模式如圖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”，在窗口圖框內的左上角單擊，放置視圖。
（2） 在菜單管理器當中依次單擊“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”，在窗口圖框內的右上角單擊，放置視圖。
（3） 在菜單管理器當中依次單擊“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,缸內油的壓強通過活塞來控制,進而調節(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,該材料是合金調質鋼,調質后強度比碳鋼高,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外圓要求經濟精度公差等級為IT6，經濟粗糙度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)程設計
3.2.1 確定毛坯的制造形式和機械加工余量
根據零件材料確定為鍛件，生產綱領為中批量生產。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[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[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 基準的選擇
定位基準有粗基準和精基準之分。零件開始加工時，所有面均未加工，只能毛坯面作定位基準。這種以毛坯面作定位基準的稱為粗基準；以后加工必須以加工的表面作定位基準，以加工的表面作定位基準的稱為精基準。
3.2.1.1 精基準的選擇原則
選擇精基準時，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、夾具結構簡單，一般遵守下列原則：
（1） 基準統(tǒng)一的原則（2）基準重合原則（3）自為基準原則（3）互為基準原則（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，夾具結構簡單。但實際運用中往往出現(xiàn)相互矛盾的情況，就要從技術和經濟方面進行綜合分析，抓住主要的矛盾，進行合理分析。
因此，由液壓泵變量活塞的加工要求及精度，應選兩端面上的中心孔為精基準，符合基準重合原則，即軸心線作為設計基準，兩端面上的中心孔為定位基準，遵循基準重合原則，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，可減少夾具的設計、制造工作量，遵循基準統(tǒng)一原則。
3.2.1.2 粗基準的選擇原則
選擇粗基準時，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。具體選擇應遵循下列原則：
（1） 為了保證零件各個加工面都能分配到足夠的加工余量，應選加工余量小的面為粗基準。
（2） 為了保證零件加工面與不加工面的相對位置要求，應選不加工面為粗基準。
（3） 為了保證零件重要表面加工余量均勻，應選重要表面為粗基準。
（4） 為了使定位可靠、穩(wěn)定，應選毛坯尺寸和位置比較可靠平整光潔面作粗基準。
（5） 粗基準應盡量避免重復使用，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，應選φ54外圓為粗基準，依次在兩端車端面及打中心孔。
3.2.2 制定工藝路線
根據各表面的加工要求和各種加工方法能達到的經濟精度，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，以達到經濟粗糙度為0.1mm 的要求；φ25孔采用在車床上鉆孔，再擴、鉸，以便達到經濟粗糙度為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，在熱處理后再進行擴、鉸孔，以達到尺寸的要求。
初步擬訂加工工藝路線如下：
工序號
工 序 內 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一步討論。
工序7應在工序6之前完成。因為鉆φ22孔在車床上進行，當工序5完成之后就加工φ22孔。
工序12應安排在工序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，應放在車床上加工孔，提高工件的精度。
3.3 加工設備及刀、夾、量具的選擇
因為生產為中批量生產，故以通用機床、專用夾具為主，可以提高生產效率，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品質量和提高切削效率的重要條件。在選擇刀具型式和結構時，應考慮以下主要因素：
1. 生產性質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.生產率
常用的刀具材料主要是高速鋼和硬質合金金剛兩大類。應選用硬質合金剛材料的刀具。
車端面、倒角、車槽都可以用CA6140車床加工完成（參考文獻[3]：表9－6）。選擇YT15硬質合金車刀（參考文獻[3]：表18－20）、通用夾具、游標卡尺。
銑7.7的平面。選擇X62W臥式銑床（參考文獻[1]：表3.1－73）。選擇直徑D為23mm硬質合金螺旋齒直柄立銑刀（參考文獻[3]：表21-21）、專用夾具和游標卡尺。
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[1]：表3.1－30）。鉆孔用錐柄麻花鉆（參考文獻[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[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[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卡尺。
鉆φ22孔并切槽4×0.5。用CA6140車床加工完成（參考文獻：表9－6）。選用錐柄麻花鉆（參考文獻[3]：表20－2）、采用通用夾具及游標卡尺、塞規(guī)。
鉆、擴、鉸φ25孔。用CA6140車床加工完成（參考文獻[3]：表9－6）。選用錐柄麻花鉆（參考文獻[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[3]：表20－23）。選用專用夾具、快換夾頭、游標卡尺、塞規(guī)。
磨各外圓選用外圓磨床M1412（參考文獻[2]：表14－16）選用專用夾具、游標卡尺。
3.4 加工工序設計
1. 車端面、車槽及倒角
查文獻[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，又根據表2-1加工表面總余量知。查文獻[2]:1-10，硬質合金車刀粗車外圓的進給量0.4mm/r，精車進給量為0.2mm/r。又由參考文獻[2]：表1-12取110m/min，實際的切削速度是通過機床轉速來實現(xiàn)的計算式為：
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