偏心压紧机构的3D设计与NC加工毕业设计.pdf

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1、 偏心压紧机构的 3D 设计与 NC 加工毕业设计 档编号 华北水利水电大学 North China University of Water Resources and Electric Power 毕 业 设 计 题目 偏心压紧机构的 3D 设计 与 NC 加工 学 院 机械学院 专 业 机械设计制造及其自动化 姓 名 马康 学 号 201107603 指导教师 王亚辉 吴金妹 完成时间 2015 年 5 月 25 教务处制 独立完成与诚信声明 本人郑重声明：所提交的毕业设计（论文）是本人在指导教师的指导下，独立工作所取得的成果并撰写完成的，郑重确认没有剽窃、抄袭等违反学术道德、学术规范的侵

2、权行为。文中除已经标注引用的内容外，不包含其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。毕业设计（论文）作者签名：指导导师签名：签字日期：签字日期：毕业设计版权使用授权书 本人完全了解华北水利水电大学有关保管、使用毕业设计的规定。特授权华北水利水电大学可以将毕业设计的全部或部分内容公开和编入有关数据库提供检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段复制、保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交毕业设计原件或复印件和电子文档（涉密的成果在解密后应遵守此规定）。毕业设计作者签

3、名：导师签名：签字日期：签字日期：华北水利水电大学毕业设计 I 目 录 摘 要.V ABSTRACT.VII 第 1 章 绪论.1 1.1 课题研究背景.1 1.2 压紧机构的介绍.2 1.3 压紧机构的发展历程与现状.2 1.4 压紧机构的未来发展趋势.3 1.5 本课题介绍.5 1.5.1 研究内容.5 1.5.2 技术指标.5 第 2 章 偏心压紧机构的建模.7 2.1 CAXA 实体设计简介.7 2.2 零部件的实体建模.7 2.2.1 椭圆滑动凸头的实体建模.7 2.2.2 基座的实体建模.10 2.2.3 压紧机构的实体建模.13 2.2.4 偏心轴的实体建模.14 2.2.5 手

4、柄圆盘的实体建模.15 2.2.6 手柄的实体建模.17 2.2.7 双向螺纹连接杆的实体建模.18 2.2.8 单向螺纹连接杆的实体建模.19 2.2.9 M10 螺母的实体建模.20 2.2.10 M16 螺母的实体建模.21 2.3 本章小结.22 第 3 章 偏心压紧机构的装配以及爆炸图的生成.23 3.1 偏心压紧机构的装配.23 华北水利水电大学毕业设计 I I 3.1.1三维球的简介 23 3.1.2偏心压紧机构的装配 24 3.2 偏心压缩机构的爆炸图生成.27 3.3 本章小结.28 第 4 章 偏心压紧机构中典型零件（基座）的铣削加工.29 4.1 软件介绍及造型.29 4

5、.1.1CAXA制造工程师简介 29 4.1.2基座主体的造型 30 4.2 基座的铣削加工及代码生成.32 4.2.1铣削加工 32 4.2.2后置处理及代码生成 41 4.3 本章小结.44 第 5 章 椭圆滑动凸头的车铣复合加工.45 5.1 软件介绍.45 5.1.1CAXA数控车简介 45 5.1.2CAXA数控车技术性能介绍 45 5.1.3椭圆滑动凸头车削加工总体方案 46 5.2 椭圆滑动凸头主杆车削加工.48 5.2.1主杆粗加工 48 5.2.2椭圆滑动凸头主杆部分精加工华北水利水电大学毕业设计 I I I 51 5.2.3椭凸头部分的车粗加工 53 5.2.4椭圆凸头部分

6、的车精加工 56 5.2.5螺纹端外螺纹加工 58 5.3 本章小结.61 第 6 章 典型铣削零件基座的模拟数控仿真.63 6.1 数控仿真.63 6.1.1数控仿真概述 63 6.1.2数控仿真的仿真顺序 63 6.1.3仿真软件VNUC简介 63 6.2 零件的模拟加工.63 6.3 本章小结.66 第 7 章 总结与展望.67 7.1 总结.67 7.2 展望.67 参考文献.69 致 谢.71 附 录 1 外文原文.73 附 录 2 外文翻译.83 附 录 3 毕业设计任务书.91 附 录 4 开题报告.97 华北水利水电大学毕业设计 I V 华北水利水电大学毕业设计 IV 华北水利

7、水电大学毕业设计 V 偏心压紧机构的 3D 设计与 NC 加工 摘 要 压紧机构是一个通过施加压力到缝料表面的机构。通常我们所知道的压紧机构有压紧干机构和交替压紧杆机构。压紧机构是日常生活和生产中不可或缺的一个机构。它对我国的一些重要行业（汽车、轻工业、医疗等）也有着越来越重要的作用。因此对压紧机构的加工精度和加工效率的要求也原来越高。所以，对压紧机构的数控加工技术进行研究，进而在此基础上对数控加工工艺进行一些改进，具有重要的现实意义。本课题研究的是偏心压紧机构。偏心压紧机构是由基座、压紧机构、偏心轴、椭圆滑动凸头、手柄圆盘、摇动手柄、螺纹轴和螺母几个主要部分组成的。首先，使用 CAXA实体设

8、计软件完成各个零件的实体建模和装配，并生成爆炸图。在建模个过程中对进行了旋转、拉伸、圆角过渡和螺纹等特征操作；在装配的过程中主要使用的工具是三维球，并通过同轴、贴合、对齐等定位约束完成装配；然后利用 CAXA 制造工程师的 CAM 功能对典型的铣削零件基座进行铣削加工，利用数控车对典型零件的车铣零件椭圆滑动凸头进行车削加工。在铣削加工过程中使用了平面区域粗加工、等高线粗加工和等高线精加工等命令；车削过程中使用了轮廓粗车、轮廓精车和车螺纹命令；完成加工设计后，点选刀具轨迹并生成 G 代码程序。最后是将修改完毕的 G 代码导入 VNUC 软件中进行数控仿真。关键词：偏心压紧机构，三维造型，数控加工

9、，数控仿真 华北水利水电大学毕业设计 V I 华北水利水电大学毕业设计 V I I 3D DESIGN AND NC MACHING OF ECCENTRIC COMRESSION MECHANISM ABSTRACT The mechanism is a mechanism by applying pressure to the surface of the seam.The pressing mechanism usually we know the mechanism and alternating pressing rod mechanism.The pressing mechanis

10、m is an indispensable mechanism for daily life and production.It to our countrys important industries(cars,light industry,medical,etc.)also has a more and more important role,because these industries need digitization is the trend of the development of modern.So in this environment of some instituti

11、ons such as(pressing mechanism of NC machining technology research and based on the NC machining process were improved,has important practical significance.This research is eccentric compression mechanism.The eccentric compression mechanism is composed of base,pinch mechanism,eccentric shaft,ellipti

12、cal sliding boss,handle disc,swinging handle,screw shaft and nut.First,the solid modeling and assembly of each parts is completed by using CAXA entity design software,and the explosion map is generated.In the modeling process for rotation,scaling and rounding and thread feature operation,mainly used

13、 in the process of assembly tool is three-dimensional ball,and complete the assembly through coaxial,laminating,alignment and positioning constraints;secondly the parts of the processing technology to design,such as to determine the rough size determined machining kinds and order;then the cam functi

14、on of CAXA Manufacturing Engineer on typical milling parts base of milling,using CNC lathe of typical parts car parts milling elliptical sliding convex head of turning.Planar region,rough machining,contour roughing and contour machining,华北水利水电大学毕业设计 V I I I command is used in milling process;turning

15、 process used rough contour car,outline of fine cars and car thread command;after the completion of the design and processing,tool path and generate G code program.Finally,the modified G code into the VNUC software for numerical control simulation.KEY WORDS:Eccentric compression mechanism；3D modelin

16、g；NC machinin；Numericalcontrolsimulation华北水利水电大学毕业设计 1 第1章 绪论 1.1 课题研究背景 在机械加工领域都需要各种夹具 对工件进行压紧、夹紧，在压紧并定位后对工件进行各种加工。在各种夹具中，偏心压紧机构是一种在机械加工正常中广泛使用的夹具，具有结构简单、压紧迅速和自锁的优点。随着加紧机构的应用越来越广泛，对夹紧机构的加工哟求也越来越高，而数控加工正是解决这一问提的关键。20 世纪 50 年代初第一台数控机床的出现，使机械制造技术的发展出现了日新月异的局面，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的应用技术和最基本的装备。而数控技术又

17、是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国机械制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术，已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。数控加工技术是一个国家繁荣昌盛的最根本的技术基础之一，其重要作用正越来越被人们所认识。数控加工技术是国民经济各部门发展的重要技术支撑；数控加工技术是直接创造社会财富的重要手段，是一个国家经济发展的重要技术支撑，是发展各支柱产业及国民经济各部门的关键技术。数控加工技术水平的高低，可直接影响国民经济的发展。数控加工技术是高新技术产业化的重要技术支撑数控加

18、工技术的发展促进了高新技术的发展，特别是能使许多高新技术成果得以实现产业化。数控加工技术是高新技术成果走向实现应用的接口、桥梁和通道。数控加工技术是加强和实现国防现代化的重要技术支撑；国防力量的竞争在一定程度上就是先进制造技术的竞争。数控加工技术是先进国防装备产业化的技术基础。新型国防装备的产业化常常落后于对其技术原理的掌握，这往往是受制于制造技术。重大制造技术的突破往往会带来一批新装备的出现。数控加工技术也是提高国防装备性能和威力的重要因素。数控加工技术对产品往往产生新的质量效应。中国加入世界贸易组织后将逐渐成为制造业的大国。当前世界上正在进行着新一轮的产业调整,一些产品的制造逐渐向发展中国

19、家转移,中国已成为许多跨国公司的首选之地,中国正在成为制造大国,这已经是不争的事实,应用高新技术,特别是信息技术改造传统产业,促进产业结构优化升级,将成为今后一段时间内制造业发展的主题。近年来,华北水利水电大学毕业设计 2 数控技术以其加工精度高、生产率高、柔性好等特点而日益受到重视，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术，已成为世界各国加速经济发展的重要途径。1.2 压紧机构的介绍 压紧机构是指压在缝料表面上施加压力的机构。通常使用的压紧机构主要有有交替压紧杆机构，滚轮压紧机构，斜楔压紧机构，螺旋压紧，偏心压紧机构，铰链压紧机构以及有他们的联合装置等。1.交替压紧杆机构：其拥有 2 个可以在

20、工件表面轮流压紧的压脚，其中一个压脚固定在工件表面，另外一个可以跟着机针与缝料的位移而位移。2.滚轮压紧机构：此机构在物料表面作用压力的装置是一到两个滚轮装置。3.斜楔压紧机构：其压紧本质是楔紧作用，主要是通过锤击来达到压紧或放开零件的目的。斜楔夹紧机构在去掉其作用力的时候仍然能够保持夹紧工件，其与工件表面的摩擦力大于其所受下滑力从而产生自锁现象。这种压紧机构因其使用复杂，夹紧力不大等缺点一般只适合于联合压紧和激动压紧中。4.螺旋压紧机构：此机构可以假设为斜楔在圆柱体上缠绕而成的，因此此机构本质上还是通过楔紧作用实现压紧的。此压紧机构的优点是夹紧可靠度较好，压紧长度没有限制，而且抗振动性较好。

21、其缺点是，压紧行程长时，夹紧太慢所需时间较多。5.联动压紧机构：此夹紧机构可以实现多个工件同时多方向，多位置的压紧。6.偏心压紧机构：偏心夹紧机构的优点主要是操作简单，压紧操作时间短。但是其缺点也较为明显主要是其工作范围较小，其自锁性能较差而且抗震能力不够强。通常使用在所需夹紧力较小，切削环境稳定的加工地方。1.3 压紧机构的发展历程与现状 我国的机床压紧机构的应用与发展是从上世纪 60 年代开始的，先后建造了面向不同领域的数个生产压紧机构的工厂。上世纪 80 年代以后，保定向阳机械厂以及天津组合夹具厂各自研发了适用于 NC 机床的压紧机构，极大地满足了国内市场的需要。目前国际市场上车床压紧机

22、构的主要产出国为美，德，俄三国。多数夹具制造厂规模大都是中小型，产品主要都是销往本国。目前欧美国家所生产机床压紧夹具价格高昂一般都在7000RMB 左右，我国国内产品具有较高的性价比，在国际市场上具有较高的竞争力，夹具出口前景一片大好。华北水利水电大学毕业设计 3 国内外机床压紧机构发展方面；全球范围内的统计数据显示，现在加工生产中大型多批量产品在加工种类中仅仅战友百分之 15 左右，大部分工件都为中小型多品种工件订单。为适应市场订单多样化的需求，现代加工厂需要制造车床以及夹具不断丰富种类更新换代。随着数控技术，成组技术等更多高端科技的使用，机床夹具的生产需要具有更高的要求创新，如：1.机床夹

23、具的规格化，标准化需要进一步增强。2.尽快研发以及生产出能够使用多种现代化制作需求的新型压紧机构。3.研发精确度高的可以使用更高精密加工的夹具。4.提高机床更新换代速度，简化更换装备条件，尽量减少生产的前提准备工作。据统计，目前我国工件种类总数的 80%以上都是生产的中、小批工件品种。现代生产中企业为适应市场的需求，增强市场的竞争力，所制造的产品品种经常需要更新升级。但是，大部分企业仍然需要大量使用传统夹的具；一般情况下，一个拥有中等生产能力的工厂中都可能拥有成千上万套的压紧机构；然而，在大部分生产多品种产品的企业中，每隔 45 年，都需要替换 50%70%左右的夹具，但是，其中因磨损二不能使

24、用的夹具只有 20%左右。近年来，随着数控加工技术、成组技术和数控机床的发展与应用，对机床夹具的提出了行的要求，如下:（1）能够快速并方便的装备到新产品的投产中，以缩短生产准备的时间、降低生产成本；（2）能够装夹一系列具有相同特性的工件；（3）能够满足高精度加工的精密床夹具；（4）能够适用于各种现代化制造技术的新型夹具；（5）采用新型的液压技术改进的新型夹具，以满足减轻劳动强度、提高劳动生产效率的目的；（6）规范机床夹具的生产，使生产过程更加标准化。1.4 压紧机构的未来发展趋势 随着数控加工机床、加工中心、柔性制造单元和柔性制造系统等现代设备的广泛使用，传统的机械加工方式发生了重大的改变；压

25、机机构的功能应经由以前的压紧、定位、引导，装变成了装夹和定位。而且数字化的设备加工功能的普及，也给以后压紧机构的快速定位和快速装夹提出了更高的要求。压紧机构（夹具）是机械加工中必不可少的部件，随着机床朝着智能、复合、高速华北水利水电大学毕业设计 4 和环保、高精的方向发展，夹具的加工技术也朝着高精、高效、组合、模块、通用和经济的方向发展。高精 伴随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，进而提高了夹具的制造精度。瑞士某公司柔性夹具的重复定位精度达到了 25m；高精度夹具的定位孔距精度高达5m，夹具支撑面的垂直度达到 0.01mm/300mm,平行度高达 0.01mm/500mm。

26、德国是世界制造业中精度最高的国家，德国公司制造的 4m2m 宽的孔系列组合焊接平台，等高误差低达0.03mm;而高精度平口钳的垂直度与平行度在 5m 以下，夹具安装的位置精度达到了5m。机床夹具的的定位与生产精度已然达到了微米级，精密机械制造企业的篷布发展已经势不可挡。当然，不同行业的需求与经济性不同，所需求的夹具型号与精准度也不同。高效 随着双面、多面、四面和多功能夹紧的夹具产品越来越多，提高了机床的生成效率。各种定心夹紧、气动夹紧、快速夹紧和凸轮夹紧、杠杆夹紧、液压夹紧、精密平口钳功能部件的不断改进与发展，也减少了工件的安装周期。新型的电控永磁夹具，结构更加简单，为机床进行多平面、多工件和

27、多个工位加工创造了条件。瑞典发明的 3R 夹具完成线切割机床的安装与定位，只需要一分钟。使用美国杰金斯公司的球锁装夹系统，可在柔性生产线上更换家具，一分钟就能完成夹具的定位和锁紧在机床工作台上的操作，缩短了停机时间，提高了生产效率。节材、节能和省时、省工已经体现在各种先进夹具系统中的创新之中了。组合、模块 组模块和组合夹具元件模块化是实现组合化的基础。现在夹具技术开发的基点就是利用模块化设计的系统化、标准化夹具元件、快速组装成各种夹具。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用 CAD 技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。模

28、拟仿真刀具的轨迹和加工过程，既能积累经验，了解市场需求，又能为客户设计出正确合理的夹具与元件配套方案，并不断的调整和改进夹具与元件配套方案。华中科技大学与组合夹具分会合作，正努力创建专业的夹具服务技术网站，为夹具行业提供了信息交流、产品咨询与开发的平台，争取实现夹具设计与服务的信息化、通用化和经营电子商务化。通用、经济 华北水利水电大学毕业设计 5 夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。德国 demmeler(戴美乐)公司的孔系列组合焊接夹

29、具，仅用品种、规格很少的配套元件，即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济实用才有推广应用的价值。目前国内的发展趋势是：一是标准化:压紧机构的标准化有利于其通用化发展，有利于实现商品化生产，有利于降低生产成本和缩短生产准备周期;二是精密化:机械产品的精度越来越高，对机床压紧机构的精度要求也越来越高;三是高效化:高效化压紧机构可以减少工件加工的时间，提高劳动生产率，减轻工人劳动强度;四是柔性化:机床压紧机构的柔性化与机床的柔性化相似，通过调整、组合等方式，提高工艺可变因素的适应能力，更好的满足现代机械工业多品种、中小批量生产的需要。1.5 本

30、课题介绍 1.5.1 研究内容 1.对构成偏心压紧机构的八大零件即压紧机构、基座、偏心轴、椭圆滑动凸头、手柄圆盘、摇动手柄、螺纹轴和螺母进行实体建模。2.完成八大零件的工程图生成，并标注。3.对偏心压紧机构进行装配，并且生成装配爆炸图。4.对其中的典型车铣复合零件椭圆滑动凸头在 CAXA 数控车上进行加工。5.对其中典型的铣削零件基座在 CAXA 制造工程师上进行进行铣削加工。6.对刀具轨迹生成 G 代码。7.将 G 代码导入 VNUC 软件中进行零件数控仿真加工。1.5.2 技术指标 1.在完成加工要求前提下尽量节省材料。2.满足加工过程中零件的技术要求。华北水利水电大学毕业设计 6 华北水

31、利水电大学毕业设计 7 第2章 偏心压紧机构的建模 2.1 CAXA 实体设计简介 CAXA 实体设计软件是一种新兴的三维设计系统，能够将协同，创新以及工程设计融为一体。CAXA 软件的学习和操作简便，设计速度快，而且功能丰富可以进行仿真分析，建立三维模型的等功用。因此，它既可以方便工程师的使用，节约工程师的精力，更可以满足工程设计中的多数需求。1.创新模式 创新模式有效的解决了在工程设计中以前 CAD 绘图系统太过复杂的局限性，它能够同时进行精确度较高的设计以及可视化的自由设计。因此，此软件不仅适合经验较多的专业工程师，而且对于工程设计的新手也可以迅速的掌握使用。2.工程模式 CAXA 实体

32、设计的使用方法和设计思路，和大部分 3 维设计软件相似，同样的具有了其他三维设计软件所使用的工程模式。工程模式可以进行叫全参数设计，能够使用严谨的逻辑将各个数据关联起来，使得工程设计及其修正更加方便。3.2D 集成 CAXA 实体设计软件既可以进行 3D 的设计也可以进行 2D 的设计，其电子图板可以实现图纸的无缝连接。CAXA 实体设计软件可以适用多种格式文件的读写，能够实现 3D设计与 2D 设计之间的互相转换联动。4.数据兼容 CAXA 实体设计软件可以兼容多种格式的三维模型文档，其数据兼容能力在设计软件领域处于先进水准，极大地便捷了不同公司工程师之间的学术研讨和合作。2.2 零部件的实

33、体建模 2.2.1 椭圆滑动凸头的实体建模 实体建模部分仅对椭圆滑动凸头部分进行详细的过程说明及进行每一步的截图操作，对于后边的零件部分如基座、压紧机构、偏心轴、螺母、摇动手柄进行详细的步骤说明，但不再进行每一步的过程截图，只给出关键过程的操作截图及结果截图。华北水利水电大学毕业设计 8 椭圆滑动凸头的尺寸如图 2-1。图 2-1 椭圆滑动凸头尺寸图 下面进行椭圆滑动凸头的实体建模：1.画出椭圆滑动凸头的截面草图，如图 2-2 所示。华北水利水电大学毕业设计 9 图 2-2 椭圆滑动凸头截面草图 2.对草图进行旋转特征操作，如图 2-3 所示。图 2-3 椭圆滑动凸头的外轮廓生成 上图通过对草

34、图截面进行旋转特征操作，生成三维实体的基础部分。3.下面生成螺纹结构。（1）建立草图，如图 2-4。图 2-4 建立 x-y 草图 （2）绘画边长为 1.5 的等边三角形，并生成螺纹线，如图 2-5.华北水利水电大学毕业设计 1 0 图 2-5 产生螺纹线 （3）最后对螺纹端进行生成螺纹操作，最终椭圆滑动凸头的建模结果如图 2-6 所示。图 2-6 椭圆滑动凸头 椭圆滑动凸头实体建模完毕。2.2.2 基座的实体建模 基座的尺寸如图 2-7 和图 2-8 所示。华北水利水电大学毕业设计 1 1 图 2-7 基座剖视图尺寸 图 2-8 基座俯视图尺寸图 下面开始基座的实体建模：1.通过设计元素库拖

35、入长方体，并进行包围盒的编辑操作，确定基座的基本尺寸。结果如图 2-9 所示。图 2-9 基座的基本模型 华北水利水电大学毕业设计 1 2 2.通过设计元素库拖入长方体、圆柱体：并经过孔类圆柱体处理得到结果。结果如图 2-10 所示。图 2-10 基座侧面图 3.接着点选内侧两表面进行圆角过渡结果如图 2-11 所示。图 2-11 基座侧面图 华北水利水电大学毕业设计 1 3 基座实体建模完毕。2.2.3 压紧机构的实体建模 压紧机构的尺寸如图 2-12 与图 2-13 所示。图 2-12 压紧机构俯视图 图 2-13 压紧机构剖视图 华北水利水电大学毕业设计 1 4 下面进行压紧机构的实体建

36、模：1.通过设计元素库拖入长方体，并进行包围盒的编辑操作，确定压紧机构的基本尺寸。如图 2-14 所示。图 2-14 压紧机构基本模型 2.通过设计元素拖入球体，并经过边倒角、孔类圆柱体处理得到最终结果，结果如图 2-15 所示。图 2-15 椭圆滑动凸头 椭圆滑动凸头实体建模完毕。2.2.4 偏心轴的实体建模 1.通过设计元素拖入圆柱体 如图 2-16 所示。华北水利水电大学毕业设计 1 5 图 2-16 偏心轴模型 2.通过孔类圆柱体处理，得到圆柱孔，再经过 3 维球平移圆柱孔如图 2-17 所示。图 2-17 偏心轴 偏心轴实体建模完毕。2.2.5 手柄圆盘的实体建模 手柄圆盘的尺寸如图

37、 2-18 与图 2-19 所示 华北水利水电大学毕业设计 1 6 图 2-18 手柄圆盘主视图 图 2-19 手柄圆盘剖视图 下面开始手柄圆盘的实体建模：1.通过实体元素拖入圆柱体，并进行包围盒的编辑操作确定手柄圆盘的基本尺寸；经过孔类圆柱体的处理得到结果。结果如图 2-20 所示。图 2-20 手柄圆盘的基本模型 华北水利水电大学毕业设计 1 7 2.建立草图增加内螺纹，建立实体模型完成。如图 2-21 所示。图 2-21 手柄圆盘 手柄圆盘实体建模完毕。2.2.6 手柄的实体建模 手柄尺寸如图 2-22 所示。图 2-22 手柄尺寸图 下面开始手柄的实体建模：华北水利水电大学毕业设计 1

38、 8 1.画出手柄的截面草图 1。结果如图 2-23 所示。图 2-23 手柄基本尺寸草图 2.旋转草图生成实体，并且建立草图 2，生成螺纹。结果如图 2-24。图 2-24 手柄 手柄的实体建模完毕。2.2.7 双向螺纹连接杆的实体建模 双向螺纹连接杆的尺寸如图 2-25 所示。华北水利水电大学毕业设计 1 9 图 2-25 双向螺纹连接杆尺寸图 下面开始该零件的实体建模：从设计元素中拖出圆柱体，并建立草图生成螺纹。结果如图 2-26。图 2-26 双向螺纹连接杆 双向螺纹连接杆实体建模完毕。2.2.8 单向螺纹连接杆的实体建模 单向螺纹连接杆的尺寸如图 2-27 所示。华北水利水电大学毕业

39、设计 2 0 图 2-27 单向螺纹连接杆的尺寸图 下面开始该零件的实体建模：从设计元素中拖出圆柱体，并建立草图生成螺纹。结果如图 2-28 图 2-28 单向螺纹连接杆 单向螺纹连接杆实体建模完毕。2.2.9 M10 螺母的实体建模 1.此螺母非标准件，所以只需选定一个标准螺母并删除螺纹生成模型。如图 2-19所示。华北水利水电大学毕业设计 2 1 图 2-19 M10 螺母生成模型 2.通过孔类圆柱体圆柱体和极爱草图生成螺纹即可。结果如图 2-20 所示。图 2-20 M10 螺纹生成 华北水利水电大学毕业设计 2 2 M10 螺母实体建模完毕。2.2.10 M16 螺母的实体建模 1.此

40、螺母非标准件，所以只需选定一个标准螺母并删除螺纹生成模型，方法如同M10。如图 2-21 所示。图 2-21 M16 螺母生成模型 2.通过孔类圆柱体圆柱体和极爱草图生成螺纹即可。结果如图 2-22 所示。图 2-22 M16 螺纹生成 M16 螺母实体建模完毕。2.3 本章小结 华北水利水电大学毕业设计 2 3 1.实体建模的过程中主要最容易出现问题的就是旋转增料，因为在进行旋转特征操作之前，所绘制的草图不能出现任何问题。对于一些由各种圆弧拼接而成的截面草图，截面草图内部不能包含任何线型、任何不必要的点，草图中不能出现分叉的线、不能存在断点，否则都不能生成旋转特征。而且每次的旋转特征操作都是

41、围绕 Y 轴展开的，绘制半截面草图必须围绕 Y 轴。2.在拉伸特征操作过程中，绘制的草图必须是封闭的，也不能出现分叉，不能出现多余的线段，否则拉伸操作是就会出现错误。完全可以用删除重复线操作检查整个草图。3.进行螺纹特征操作过程中，必须画出螺纹牙型，才能准确的生成螺纹。而且选定螺距的时候一般都要预留 0.5 的余量，也就是说螺纹起点设置为-0.5(对于外螺纹的生成，这种情况下可以选择分段生成；然而内螺纹的增料生成操作中如果选择分段生成，就会出现螺纹超出零件的现象)，本次实体建模外螺纹都是除料处理，内螺纹都是增料处理。4.对于螺母的实体建模，首先通过紧固件选则标准件（选择时根据需要自定尺寸），然

42、后删除标准件的螺纹，左后添加孔类圆柱体并生成螺纹。5.每一个零件的实体建模都有很多种方法，灵活的使用旋转特征操作和拉伸特征操作，是建模更简单。第3章 偏心压紧机构的装配以及爆炸图的生成 3.1 偏心压紧机构的装配 3.1.1 三维球的简介 对轮机构的定位装配主要利用到的工具是三维球，下边先来简单介绍以下三维球。三维球外观如 3-1 图所示。华北水利水电大学毕业设计 2 4 1.图中标数字的部分分别是 1 外控制柄，2 圆周，3 定向控制手柄，4 中心控制手柄，5 内侧，6 二维控制平面。2.三维球的开启和关上是通过点击三维球上的开关按键或者使用电脑键位 f10 来控制实现的。其主要控制目标是装

43、配，零件，各种照片图纸等。3.图中各部分的作用：1.单击控制柄能够在有限的时间内限制轴线，从而让 3D 模型仅仅可以按照直线进行轴向位移以及围绕抽进行转动。2.移动圆圈能够使得其围绕从三维球中心发散出来的中心轴的虚线进行转动。3.目标的定向可以选取三维球的一个中心为支点通过控制柄来进行定向的实现，其定向使用方式主要分为两种，一种是移动控制柄让轴线朝向其他方位，另一种是单击鼠标右键，选取出现对话栏之中的一个目标进行位移和确定。4.中心控制柄可以将一个点之间拖动到另一个地方从而达到点于点之间的位移，同时也可以通过单击鼠标右键，选取一个所出现对话框内的选项。5.直接移动所选 2D 平面图形可以使得其

44、在选定的某一平面内随意位移。4.图素对象和三维球之间的接触关系：通常时候三维球是依附在图素上面的如果拖动三维球，那么图素对象那也就会发生相应位移，有时候我们需要单独对三维球进行一些独特的操作，为了完成这些操作需要使得对象与三维球相分离，可以通过按空格键来实现三维球的附着和分离，独立的对三维球进行设计时需要按下空格键使得其变为白色。图 3-1 三维球 3.1.2 偏心压紧机构的装配 装配步骤分别是装配一：压紧机构与基座；装配二：双向螺纹连接杆与装配一；装配三：M10螺母与装配二；装配四：椭圆滑动凸头与装配三；装配五：M16与装配四；装配六：偏心轴与装配五；装配七：单向螺纹杆与装配六；装配八：手柄

45、圆盘与装配七；装配九：手柄与装配八。装配结果截图如图 3-2图 3-10 所示。华北水利水电大学毕业设计 2 5 图 3-2 装配一 图 3-3 装配二 华北水利水电大学毕业设计 2 6 图 3-4 装配三 图 3-5 装配四 华北水利水电大学毕业设计 2 7 图 3-6 装配五 图 3-7 装配六 图 3-8 装配七 图 3-9 装配八 华北水利水电大学毕业设计 2 8 图 3-10 装配九 3.2 偏心压缩机构的爆炸图生成 由装配图生成爆炸图，截取对话框结果如图 3-11 所示。图 3-11 爆炸图对话框 生成的爆炸图如图 3-12 所示。华北水利水电大学毕业设计 2 9 图 3-12 偏

46、心压紧机构爆炸图 零件的实体建模部分到此就结束了，接下来我们要对偏心压紧机构中的部分零件进行加工以及代码生成。3.3 本章小结 1.装配过程首先要做的就是插入零件，插入的零件装配是有时候要先通过三维球进行一定的调整才方便进行约束操作，但如果零件位置放置得当，则有可能一步到位；装配过程中，主要用到的是同轴、贴合和对齐等操作；装配过程中，前面定义的一些约束会影响到后面的装配，适时的删除一些约束有助于装配。2.直接生成爆炸图的过程中零件有可能零件之间会产生干涉，即有的零件被阻挡而不能看到，需要使用零件三维球对零件位置的最终爆炸位置进行调整才能生成合格的爆炸图。华北水利水电大学毕业设计 3 0 第4章

47、 偏心压紧机构中典型零件（基座）的铣削加工 4.1 软件介绍及造型 4.1.1 CAXA 制造工程师简介 1.强大的实体造型设计 CAXA 制造工程工程师 2011 能够提供强大的实体设计制造，他可以进行实体模型，各种曲面，以及曲面和实体的联合模型设计，其几乎可以对所有类型的零件进行模型设计。CAXA 所具有的实体造型技术，能够方便，精准，快捷的用特征术语来表达所设计的信息。对特征信息包括孔、槽、圆柱体、圆锥体、型腔、凸台、球体及管子等，都可以方便建立和管理。CAXA 制造工程师 2011 的特征造型方法可以进行拉长、放样、倒角、拔模、导动、圆角、打孔、抽壳及分模等功能 2.丰富的曲面造型 C

48、AXA 制造工程师的曲面造型功能，大大丰富了建模手段。用户可以列表数据、数学模型、字体文件以及各种测量数据生成样条曲线；通过扫描、导动、放样、边界及网格等功能，生成曲面；并可以对曲面进行任意剪裁、缝合、拼接、过渡、拉伸、相交和变形，建立任意复杂的零件模型。3.多样的加工方式 CAXA 制造工程师为我们提供了丰富的粗、精加工方式，能够满足各种加工。如图4-1 所示。华北水利水电大学毕业设计 3 1 图 4-1 CAXA 制造工程师所提供粗、精加工方式 4.1.2 基座主体的造型 本设计只对基座主体部分进项铣加工，如图 4-2 是基座建模图。下边是该零件造型操作步骤：图 4-2 基座建模图 1.第

49、一次拉伸 总共通过 3 次拉伸得到基座主体部件。第一次建立草图 0，绘制长为 150 毫米,宽为80 毫米的矩形；拉伸草图 15 毫米。结果如图 4-3 所示。华北水利水电大学毕业设计 3 2 图 4-3 第一次拉伸 2.第二次拉伸 建立草图 1，绘制长为 60mm,宽为 80mm 的矩形，并拉伸 25mm。结果如图 4-4 所示。图 4-4 第二次拉伸 3.第三次拉伸 建立草图 2，绘制线框并拉伸，结果如图 4-5 所示。华北水利水电大学毕业设计 3 3 图 4-5 第三次拉伸 4 第四次拉伸 建立草图 3，绘制长为 30mm,宽为 10mm 的两个矩形；拉伸 50mm。结果如图 4-6 所

50、示。图 4-6 生成 4.2 基座的铣削加工及代码生成 4.2.1 铣削加工 1.数控加工工艺的设计 上盖零件的外形尺寸简单，毛坯尺寸为 150mm80mm60mm，这里基座的毛培是加工处理好的，所以我们只对基座的上表面，左侧凹台阶，右侧带圆角凹槽进行加工。如表 4-1。华北水利水电大学毕业设计 3 4 表 4-1 加工顺序和刀具选择 刀具号 刀具类型 加工内容 01 16 铣刀 粗 上表面，左侧凹台，右侧带圆角凹台 02 10 铣刀 精 左侧凹槽，右侧带圆角凹台 2.自动编程加工（1）绘图，如图 4-2 基座主体所示。（2）设定毛坯尺寸，选择参照模型。如图 4-7 所示。华北水利水电大学毕业