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1、 成績： CAD/CAM/CAE設計實踐課程設計課 程： CAD/CAM/CAE設計實踐 學 期： 20132014學年第一學期 教 師： 時 間： 姓 名： 學 號： 年級、專業(yè)： 西南交通大學立式鉆孔機的CAD/CAM/CAE設計1、 立式鉆孔機簡介1.1、立式鉆孔機的工作原理1.1.1、工作原理 立式鉆孔機動力來源于電機，通過電帶動電機產生轉動。因而與電機相連的皮帶輪即發(fā)生相應轉動，此轉動通過傳動軸上不同傳動比的齒輪的作用，實現(xiàn)變速。而立式鉆孔機側面具有調節(jié)轉頭上下移動的裝置，通過其順時針或者逆時針的相應轉動，即可使得轉頭進行上下移動。因此對于在一定厚度范圍內的物體，通過將其置于載物臺固

2、定，轉頭旋轉之后進行上下移動，即可實現(xiàn)對于一定厚度范圍內的物體的鉆孔。1.1.2、應用領域立式鉆孔機廣泛運用于各種工廠的鉆孔作業(yè)中，并且主要用于加工較小較薄的產品。產品材料包括木質，塑料，鋼鐵等，多種多樣。加工的產品類型多樣，涵蓋重輕工業(yè)，航空，車輛等等?？梢哉f，立式鉆孔機與我們日常生活息息相關，常見而運用廣泛。1.2、立式鉆孔機國內外研究情況打孔技術起源于我國。根據古書川鹽紀要記載，我國早在2200多年前的秦代就開始利用鉆探技術鑿井取鹽。早期的打孔機是由人力驅動的簡單沖擊式機械，經長期不斷演變、發(fā)展，成為現(xiàn)代具有機動動力驅動的各種沖擊式鉆機。而本文所述的立式鉆孔機為手動鉆孔機，它包括一個手動

3、傳遞機構，一個軸向進給機構，一個導向機構，一個間隙調整機構。產品密封性能良好，工作穩(wěn)定，勞動強度低、可一機多用。而目前立式鉆孔機技術在國內外都已達到成熟，各方面性能都相當穩(wěn)定。2、 立式鉆孔機產品的裝配 立式鉆孔機的結構分析proe建模，繪制成的立式鉆孔機的裝配圖和爆炸圖如圖2-1和圖2-2所示： 圖2-2 立式鉆孔機的裝配圖 圖2-2 立式鉆孔機的爆炸圖 連接：由裝配圖、爆炸圖的組合可看出，兩半外殼之間通過螺釘螺母連接，電動機與固定平板通過螺釘連接，固定平板與外殼也如此。兩皮帶輪通過皮帶連接，而兩皮帶輪的固定通過鍵槽與其外部的固定裝置。軸承與外殼通過嵌入，齒輪與轉動軸之間有鍵槽，通過軸本身與

4、固定套進行固定。主軸上下移動通過把手旋轉裝置對主軸進行上下?lián)軇?。固定板與光軸之間通過旋轉固定。底座與光軸，外殼與光軸都通過加強套進行固定，由螺釘螺母進行連接。外殼中的連接多通過齒輪的傳動和軸承進行連接。 裝配：由裝配圖、爆炸圖的組合可看出，底座、加強套、螺釘、螺母之間通過兩個軸對齊，面配合即可裝配。外殼、加強套、螺釘、螺母之間，電機、固定板、螺釘之間同理。外殼與軸之間通過一個軸對齊，一個面對齊進行裝配。軸，鍵，齒輪之間通過一個軸對齊，三個面配合進行裝配。而它們與外殼之間則通過一個軸對齊，一個面對齊進行裝配。兩個皮帶輪與皮帶之間通過一個相切，一個軸對齊，一個面對齊進行裝配。把手，齒輪軸之間通過螺

5、釘連接，裝配方式為一個軸對齊，一個面配合。裝配方式大致如此。 利用CAD軟件繪制一軸的工程圖，如下圖所示：3、傳動軸零件的CAM過程3.1、繪制加工輪廓線打開Mstercam X5軟件，在繪圖區(qū)底部的屬性欄中單擊“平面”，從中選擇“H車床半徑”|“設置平面到+X+Z相對于您的（WCS）”，接著繪制傳動軸的外輪廓線，如圖3-1所示：圖3-1 傳動軸外輪廓線3.2、選擇機床系統(tǒng)在菜單欄中選擇“機床類型”|“車床”|“默認”命令。3.3、設置工件素材在刀具路徑操作管理器中，進行材料設置，如圖3-2所示：圖3-2 工件材料3.4車右端面 在菜單欄中選擇“刀具路徑”|“車端面”命令，進行刀具參數設置，如

6、圖3-3，圖3-4所示，完成生成車端面的刀具路徑如圖3-5所示。圖3-3 車端面刀具路徑參數圖3-4 車端面參數圖3-5 車端面刀具路徑3.5、粗車右半邊工件在菜單欄中選擇“刀具路徑”|“粗車”命令，設置刀具等參數，完成生成粗車的刀具路徑如圖3-6所示：圖3-6 粗車刀具路徑3.6、精車右半邊工件在菜單欄中選擇“刀具路徑”|“精車”命令，設置刀具等參數，完成生成精車的刀具路徑如圖3-7所示：圖3-7 精車刀具路徑3.7、左半邊工件的車端面、粗車、精車加工與右端加工進行同理操作生成總的刀具路徑，如圖3-8所示：圖3-8 總刀具路徑3.8、加工鍵槽在菜單欄中選擇“機床類型”|“銑床”|“默認”命令

7、，銑2個鍵槽，加工鍵槽刀具路徑如圖3-9所示：圖3-9 鍵槽加工路徑3.9、進行驗證加工加工后的工件如圖3-10所示：圖3-10 加工完成圖3.10、主要的程序段（程序截取前10句）%O0000 程序命名為0000G21 毫米單位輸入G0 T0101 快速移動定位，換1號刀，刀具的補正號是1G18 選擇XZ平面G97 S1919 M03 主軸正轉，恒轉速為1919r/min G0 G54 X45.618 Z150. G54調用工件坐標系，刀具快速移動到坐標點X45.618，Z150. G50 S3600 G50設置工件零點，主軸轉速3600r/minG96 S275 G96恒線速控制，設定切削

8、速度(線速度)為275G99 G1 X-1.6 F.2 G99每轉進給量0.2mm/r，工進到點X-1.6G0 Z152. 刀具迅速移動到Z150，X22.9的位置X22.9 表1 工藝過程卡片西南交通大學機械加工工藝過程卡片產品型號零件圖號產品名稱金剛石鉆孔機 零件名稱傳動軸共頁第1頁材 料 牌 號45鋼毛 坯 種 類棒料毛坯外形尺寸30150每毛坯件數1每 臺 件 數備 注 工 序 號 工 名 序 稱 工 序 內 容 車 間 工 段設 備工 藝 裝 備 工 時 準終 單件1鑄造鑄造毛坯2熱處理退火（消除內應力）3車粗車左端面鉆中心孔，粗車各圓柱面留精車余量 CA6140三爪卡盤4車端面粗、

9、精車右端面 CA6140三爪卡盤5車工件換邊夾住，粗車各圓柱面 倒角CA6140三爪卡盤6車精車左端各圓柱面到要求CA6140三爪卡盤7銑銑軸上的2個鍵槽以達要求 XK6140機械式平口鉗8去毛刺去除全部毛刺鉗工臺 9終檢 按零件圖樣要求全面檢查 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 小明2013-12-202013-12-21標記處數更改文件號簽 字 日 期標記處數更改文件號簽 字 日 期表2 工序卡片機械加工工序卡片產品型號零件圖號產品名稱金剛石鉆孔機零件名稱傳動軸共 頁第 頁車間工序號工序名材料牌145鋼毛坯種類毛胚外形尺寸每毛坯可制作件數每臺

10、件數設備名稱設備型號設備編號同時加工件數車床、銑床CA6140、XK6140夾具編號夾具名稱切削液工位器具編號工位器具名稱工序工時準終單件描圖工步號工 步 內 容工 藝 裝 備主軸轉速r/min切削速度m/min進給量mm/r切削深度mm進給次數 工步工時描校機動輔助1車右端面三爪卡盤8000.512粗車右邊各圓柱面三爪卡盤8000.23精車右邊各圓柱面三爪卡盤10000.10.24車左端面三爪卡盤8000.515粗車左邊各圓柱面三爪卡盤8000.26精車左邊各圓柱面三爪卡盤10000.10.27銑鍵槽機械式平口鉗8000.52底圖號裝訂號設計（日期）審核（日期）標準化（日期）會簽（日期）標記

11、處數更改文件號簽字日期標記處數更改文件號簽字日期2013-12-202013-12-214、傳動軸零件的CAE過程先定義材料（STEEL），對軸進行材料分配（STEEL），接著進行約束和施加載荷，對鍵槽施加X方向的力550N，結果如圖4-1所示：圖4-1 分配材料并約束施加載荷點擊“分析和研究”，如圖4-2所示，點擊文件新建靜態(tài)分析，按綠旗運行按鈕，運行結束后，按“查看設計研究或有限元分析結果”，查看應力、應變分析得結果如圖4-3，圖4-4所示：圖4-2圖4-3 軸的應力圖4-4 軸的應變由圖4-1和圖4-2可知，最大受力在軸小端鍵槽與鍵連接處，最小受力在軸端部，查機械設計書，可得材料45鋼的直徑小于100mm的軸的許用彎曲應力=55，由于，由圖可知滿足工作要求。5、結論通過對立式鉆孔機產品的CAD/CAM/CAE設計，縮短了產品設計周期，降低了設計成本，設計階段就可以清楚地掌握其加工方式和力學性能，避免一些簡單的錯誤，有利于立式鉆孔機的批量生產。6、參考文獻1、濮良貴，紀名剛.機械設計（第八版）.高等教育出版社.2006,5.2、劉國華，李德溥，張海兵.Pro/ENGINEER Wildfire 5.0 產品設計行業(yè)應用實踐.機械工業(yè)出版社.2010,3.