汽车模型的设计及数控加工

2012届本科毕业论文（设计）论文题目：汽车模型的设计及数控加工学生姓名：所在院系：机电学院所学专业：机械设计制造及其自动化导师姓名：完成时间：2012年5月18日摘要数控机床是典型的机电相融合的机电一体化产品，CAD/CAM是计算机科学同机械工程交叉的结果。本课题主要是对汽车模型进行设计并用数控机床加工，在设计和加工过程中，用SolidWorks进行造型设计，CAXA制造工程师来生成加工轨迹路线和加工代码，然后采用数控机床进行各个零件的加工，最终完成模型组装。关键词：数控机床，造型设计，SolidWorks,CAXA制造工程师，数控加工AbstractCNCmachinetoolistypicalofcombiningelectromechanicalintegrationofthemechanicalandelectronicproducts,CAD/CAMiscomputersciencewithmechanicalengineeringcrossresults.ThistopicismainlytothecarmodeldesignandCNCmachinetoolprocessing,inthedesignandprocessingprocess,withSolidWorksonmodeldesign,CAXAmanufacturingengineerstogenerateprocessingtrackrouteandprocessingcode,thentheCNCmachinetoolsforvariouspatsprocessing,finallycompleteassemblymodel.Keywords：CNCMachineTool,ModelDesign,SolidWorks,CAXAManufacturingEngineers,CNCMachining目录1绪论..............................................................12设计要求..........................................................13汽车模型的基本设计...............................................23.1汽车底盘及其附件...........................................23.2汽车车身及其附件...........................................84CAXA制造工程师自动编程及加工参数设置............................114.1平面轮廓加工...............................................114.1.1图形的绘制............................................114.1.2平面轮廓加工参数设置..................................114.1.3生成加工轨迹..........................................184.1.4后置处理..............................................204.1.5生成G代码............................................214.1.6生成工序单............................................214.1.7轨迹仿真..............................................225数控机床的操作步骤...............................................235.1Fanuc系列的加工中心........................................236本次设计过程中出现问题分析.......................................247结束语...........................................................24致谢...............................................................25参考文献...........................................................2611绪论数控技术是机械工程于先进的微电子技术、计算机软硬件技术、传感检测技术、自动控制技术等深度结合的机电一体化高技术。数控技术是以数字程序的形式实现控制的一门技术，它综合应用了各个技术领域里的新成就，具有广泛的通用性，是高自动化程度的工业自动控制技术。1948年，美国帕森斯公司向美国空军部门提出了革新加工机床设备的新方案，经过几年的研究，于1952年试制成功了世界上第一台数控机床实验性样机，又经过三年的改进与自动程序编制的研究，于1955年进入实用阶段，自此数控技术开始迅猛溶入到现代工业中。数控技术作为一种集计算机技术、微电子技术、通讯技术、控制与测量技术等光、机、电为一体的综合技术已广泛应用于机械、电子和国防等工业部门。数控技术应用最早、最广泛的是机床行业，现在已经有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控切割机床、数控加工中心等。CAD/CAM已经被广泛使用，数控机床及其技术正是计算机辅助制造系统的基础，利用数控加工技术可以完成很多以前不能完成的曲面零件的加工,而且加工的准确性和精度都可以得到很好的保证。数控加工技术加工效率高，利用数字化的控制手段可以加工复杂的曲面。而加工过程是由计算机控制,所以零件的互换性强,加工的速度快；数控系统优化了传动装置,提高分辨率,减少了人为误差,因此加工的精度可以得到很大的提高；由于采用了自动控制方式,加工的全部过程是由数控系统完成,只需要监视设备的运行状态，所以劳动强度很低；适应能力强，数控加工系统就象计算机一样,可以通过调整部分参数达到修改或改变其运作方式,因此加工的范围可以得到很大的扩展。2设计要求模型设计的具体要求为：（1）计算模型的尺寸大小及其装配结构；（2）利用SolidWorks软件进行实体模型的设计；（3）确定模型的尺寸及其结构，绘制模型各个零部件图；（4）确定模型的加工方式，生成加工轨迹和G代码；（5）使用数控机床进行加工，并组装成模型。23汽车模型的基本设计甲壳虫汽车的由来：20世纪60年代德国的甲壳虫式轿车的问世，甲壳虫的出现使经济性家庭轿车达到一个新的销售高潮。甲壳虫系列是德国大众最成功的车型之一,从第一辆甲壳虫问世到现在,已六十多载岁月,在它诞生,发展,壮大的过程中更是充满了传奇色彩.更令人奇怪的是无论哪个年代的人,都会对甲壳虫一见倾心,似乎时间的力量在这款车上并不起作用。甲壳虫的诞生与希特勒有关在二次大战之前,希特勒希望能够生产一种德国普通老百姓都能买得起的民用车,并对这款车所能达到的性能做了明确规定:汽车的最高速度要达到62英里/小时,每加仑汽油要能够行驶42英里,必须是风冷发动机,而且车内还要能够乘坐2个成年人和3个儿童。而这款车的设计工作就交给了当时赫赫有名的波尔舍博士(Ferdinandgen.1934年6月22日,德国汽车制造联合会委托著名的汽车设计师费迪南波尔舍设计一款大众汽车.1935年,样车下线,搭载了改进型空冷700毫升直列4缸发动机,功率达到22马力.这款车可以说是日后甲壳虫车型的原型,其极具个性的元素在后来的甲壳虫车型上都得到了体现。不过这种车外型实在太像甲壳虫了,于是它被冠以一了这个绰号--甲壳虫(Beetle).Porsche).波尔舍先生不仅是老甲壳虫车型的技术之父,同时也是世界著名的豪华跑车保时捷公司的创立者.甲壳虫的原名即是现今大众车的名字--Volkswan。本课题是通过对甲壳虫汽车模型的设计与数控加工来提高自己的软件设计与数控机床操作的能力，所设计的汽车模型是在实际汽车模样的基础上进行抽象和简化而来的。实际甲壳虫汽车结构相当复杂，使用形象化设计后就会简单一些。本课题中甲壳虫汽车模型分为五个部分：一、汽车底盘（汽车前轮、汽车后轮、汽车轮胎罩、汽车底盘）；二、汽车车身（左侧汽车架、右侧汽车架、左车门、右车门、后视镜）；三、汽车引擎盖（车前垫板一、车前垫板二、车前垫板三、引擎盖）；四、汽车内部座位；五、车顶盖和后盖。3.1汽车底盘及其附件双击桌面上“SolidWorks2008SP0”图标，然后打开SolidWorks新建→零件→草图，进入到绘图界面，如图1所示：3图1SolidWorks2008的工作界面甲壳虫汽车底盘由汽车前轮、汽车后轮、汽车轮胎罩、汽车底盘几部分组成，材料选用四毫米厚的有机玻璃。汽车底盘如图2所示：图2汽车底盘汽车底盘四个U型口是用来安装汽车的四个轮子的，用一个卡子与U型口十字配合，这样设计可以让轮子能够旋转。汽车轮子和卡子如图3、图4所示：4图3轮子图4卡子汽车底盘上的两个圆孔是安装车门的能够让车门开关，车门上也设计矩形槽与车身配合，这样车门有了旋转支点。车门如图5所示：5图5车门汽车底盘后面的两个长孔是与汽车座位配合的，并设计了一个卡子将汽车座位固定，以免座位移动，汽车座位和卡子如图6、图7所示：图6汽车车座6图7车座卡子汽车车座上面的两个凸起圆柱是安装车座靠背的，车座靠背有前后之分，下面的两个凸起是安装前座垫和后座垫的，前后车座靠背和前后车座垫、车座组装图分别如图8、图9、图10、图11、图12所示：图8汽车前靠背7图9汽车后靠背图10汽车前座垫8图11汽车后座垫图12汽车车座组装3.2汽车车身及其附件甲壳虫汽车车身是曲线形的，把车身设计成曲线形的看起来更舒服、美观，由人体美学而生的流线型设计，始终是人们最为偏爱的线条，也是视觉最美的享受。汽车的线条不仅仅是一种趋势，甚至代表了一种文化，一种汽车品牌的标志，也成为开车人的一种个性特征的体现。汽车车身如图13所示：9图13汽车车身车身前后两个口是与汽车底盘配合的，这样可以将汽车车身固定在底盘上面，车身前面的一个口还要安装三个车前垫板，垫板图形如图14、图15、图16所示：图14车前垫板1图15车前垫板210图16车前垫板3汽车附件有方向盘、车镜挡板、引擎盖等，汽车的整体组装图如图17、图18所示：图17汽车整装图一图18汽车整装图二114CAXA制造工程师自动编程及加工参数设置汽车模型的加工方式主要是铣削加工，因该模型的结构复杂，组件比较多，并且重复的零件也不多。所以不便将每个组件的编程和它的加工参数都叙述出来。这里仅举一部分零件的图形对其进行编程和加工参数的设置。4.1平面轮廓加工4.1.1图形的绘制以汽车的底盘为例，来详细介绍一下平面轮廓加工的详细过程。双击桌面上“CAXA制造工程师”图标，打开绘图软件，绘制汽车的底盘：图19底盘4.1.2平面轮廓加工参数设置单击菜单栏上的“应用”然后点击下拉菜单中的“轨迹生成”再点击“平面轮廓加工”，弹出“平面轮廓加工参数表”，在这一个对话框中设置平面轮廓加工的参数，把这些参数设置完成，就可以了。12图20设置加工参数表“平面轮廓加工参数”共包含了八项的内容：加工参数、拐角过渡方式、走刀方式、轮廓补偿、行距定义方式、拔模基准、层间走刀、机床自动补偿（G41/G42）。加工参数：加工精度是刀具轨迹（由直线与圆弧拟合而成）和实际加工模型（轮廓）的允许最大偏差。对两轴加工来说，加工误差是用折线段逼近样条时的误差。加工精度越高，折线段越短，加工代码越长。决定加工出来零件的精度，该精度的选取主要取决于被加工零件是用来干什么的，以及它与其它的零件配合时的要求。如果是主要零件，配合精度要求较高的情况下，加工精度的选取就要高一些；如果不是主要组件，且配合精度