机械设计制造及其自动化专业毕业论文15044

1、重庆邮电大学毕业（设计）论文 毕业设计（论文）设计（论文）题目：面向计算机辅助工艺设计的虚拟车床 在线加工仿真 专 业 ： 机械设计制造及其自动化 摘 要随着科技的高速发展，制造业市场的竞争在不断加剧，以最短的时间开发和生产出高质量、低成本的产品成为制造商所追求的主要目标。为了满足市场的需求，弥补制造业快速响应市场能力的不足，提出了面向计算机辅助工艺设计（CAPP，Computer Aided process Planning）的基于SolidWorks的虚拟车床在线加工仿真系统研究的课题。借助于CAD(Computer Aided Design)CAM（Computer Aided Made）技术的卓越功能来实现产品的辅助设计与辅助制造功能，从而大大缩短产品的生产周期和降低产品的生产成本。本课题利用SolidWorks平台对车床进行建模、装配，最后进行产品的加工工艺仿真。本篇论文研究的主要内容包括以下几个方面：第一，介绍课题研究的背景及意义，并对相关技术做出简单介绍；第二，对基于SolidWorks的装配系统提出了总体设计的理念，对有关的关键技术进行了讨论；第三，对虚拟车床的建模与装

2、配进行了讨论和详细的介绍，介绍了几种建模方法，并给出了具体过程；第四，对CAM works做了简单的介绍，并且对NC代码的生产过程给出了具体过程；第五，提出了虚拟仿真系统的总体设计理念，介绍了虚拟加工的工作原理。【关键词】装配仿真 SolidWorks 虚拟加工 CAM worksABSTRACTWith the rapid development of science and technology, the market competition of manufacturing becomes much fierce. Developing and producing the high quality and low cost products in the shortest time have been regarded as the pursuit of our ultimate goal. In order to meet the demand of the market, make up for the shortage of fast response ability to

3、 the market of manufacturing, research is proposed on the virtual lathe online machining and simulation system based on SolidWorks which faces the computer aided process planning (CAPP). In addition, with the aid of the excellence performance of CAD/CAM technology, people can realize auxiliary design and aided manufacturing functions of products. Thus both the production cycle and cost of the products are greatly decreased. This paper would use the SolidWorks as a platform to model, assemble the

4、 lathe, and finally process technology simulation of the products.【 key words 】 The assembly simulation SolidWorks Virtual machiningCAM works 目 录摘 要IABSTRACTII前 言V绪 论1第一节 课题研究的背景及意义1一、研究背景1二、研究意义1第二节 相关技术介绍2一、CAD技术2二、PDM2三、虚拟制造技术3四、虚拟装配技术3第三节、本章小结3第一章 基于SolidWorks的装配系统总体设计4第一节 装配系统的设计要求4第二节 装配系统的体系结构4第三节 虚拟装配流程6第四节 装配系统的关键技术讨论7一、参数化设计7二、虚拟装配建模技术7三、零部件装配信息提取技术7第五节 本章小结7第二章 虚拟车床的建模与装配8第一节 零件的三维建模与装配8一、参数化建模方法8二 、一般建模方法8三、三位实体零件的装配9第二节 车床的建模10一、车床底座的建模与装配10二、车床尾座的建模与装配14三、电机部分的建模与装配15四、卡盘的建模与装配17五、

5、刀架的建模与装配18第三节 车床装配20第四节 本章小结21第三章 基于CAM works的加工仿真22第一节CAM works简介22一、CAM works 特点22二、CAM works工作环境介绍22第二节 CAM works的加工仿真24一、坐标系的建立和描述24二、NC代码生成过程25第三节 本章小结29第四章 虚拟仿真系统的总体设计30第一节 系统的总体设计30一、虚拟仿真系统总体设计的基本原则30二、虚拟仿真系统总体设计的技术要求30三、虚拟仿真系统的结构设计31第二节 虚拟加工工作原理32一、工作原理介绍32二、STEP阶梯函数介绍34第三节 坐标系的变换34一、平移坐标系的映射34二、旋转坐标系的映射35第四节 车床加工仿真36第五节 本章小结42结 论43致 谢44参考文献45附 录46一、NC代码46二、英文原文52三、英文翻译57 前 言随着科技的进步和经济的快速发展，CAD/CAM技术也越来越趋于成熟并被广泛应用，同时数控加工技术也日益广泛地应用到复杂零件的加工。但随着零件复杂程度的增加，加工零件的潜在危险也随之增加，可靠性也自然降低。因此，在实际加工之前，通

6、常要进行刀具轨迹的正确性和可靠性的检验，即试切或计算机图形仿真。通常情况下采用塑料模、蜡模等非金属材料在机床上进行试切加工等较为传统的检验方法，但这很费力也很困难，同时还延长了生产周期。此时，低费用、低消耗、高安全性等因素成为了追求的目标，而计算机仿真便是因为拥有这些优点而越来越受到重视。在实际加工以前发现并除去错误, 确保加工刀具走刀路线的正确性、合理性一直是设计者所追求的，因为这不仅可以提前找出并去除错误，更为重要的是它提高了产品设计的可靠性和高效性。而运用计算机仿真加工便可以实现在不需要真实加工环境下评价加工过程。使用传统方法所带来的各种问题一直困扰着设计工作的进步，而利用计算机仿真技术对加工过程进行仿真不仅方便而且非常可靠。还可以从计算机的屏幕上直观地观察到车床加工的结果并进行判断, 发现存在的问题，并对轨迹进行修改和优化。同时利用计算机仿真加工还可带来许多新的优点和用途, 实现一些以前无法完成的工作可以预先对加工结果进行估计, 统计各种加工数据并对加工过程进行优化。I绪 论第一节 课题研究的背景及意义一、研究背景随着三维设计软件技术的成熟，基于二维CAD的计算机辅助工艺设计系

7、统没有提供与三维CAD软件的集成接口，无法与三维CAD系统产生的信息进行很好的集成，也无法满足对产品工艺设计全过程的管理、数据分析和工艺流程管理。基于二维的装配工艺设计，工序简图是以二维图形的形式存在，工序简图无法与三维CAD数据模型建立关联。装配工艺在很大程度上基于经验和实体模型的反复试装,导致成本和生产周期都被大大增加。缺乏有效的装配工艺分析手段：装配精度分析、零部件选配、装配结构运动仿真等，从而使得实际装配过程中的正确性和可靠性都无法得到保障。二、研究意义随着基于三维的CAD设计软件和平台技术的日趋成熟和其众所周知的强大的设计功能开发，基于3D技术的CAD设计方法的推广应用同基于网络的PDM技术一样，己成为我国机械制造企业赖以发展的必不可少的先进制造和管理技术之一。对装配面向计算机辅助工艺设计（CAPP）系统的实现方式进行研究，肯定对现代制造业的发展起到很大的作用，并且为并行工程、虚拟制造技术的研究和开发奠定了坚实的基础，同时还为未来高自动化水平的实用化计算机辅助装配设计系统的开发设计奠定了良好的基础。本文以面向计算机辅助工艺设计（CAPP）的虚拟车床在线加工仿真为题来作为研究方

8、向，阐述的应用系统是基于SolidWorks平台开发的。第二节 相关技术介绍一、CAD技术计算机辅助设计（computer Aided Design，简称CAD）CAD是指利用计算机系统来协助进行一个产品、一项工程或某一决策的建立、分析、修改、优化及图纸绘制等工作。CAD技术能大大提高设计者的设计效率，缩短产品的研制周期，同时还能减少设计错误，提高设计质量，为加速产品的开发和更新换代提供有利条件。也是进一步向计算机辅助制造 （Computer Aided Manufacturing，简称CAM）、计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing System，简称CIMS）发展的重要基础。二、PDM 产品数据管理(Product data management，PDM)是基于分布式网络、主从结构、图形化用户接口和数据库件管理技术发展起来的一种软件框架（或数据平台），PDM对并行工程中的人员工具、设备资源、产品数据以及数据生成过程进行全面的管理。即用来管理特定产品从研发到量产之生命周期里全程各点产生的一切信息，例如CAD图面、3D模型数据、NC程序、

9、CAE(Computer Aided Engineering)分析结果，测试数据、设计历史和相关制程文件。其涵盖的数据型态是多元性，让各阶层工程师可清晰了解各式资料间的关连性和阶层架构，并以此为执行作业的依据。PDM系统的体系结构包括用户界面层、功能模块及开发工具层、框架核心层和系统支撑层四层。如下图1.1所示：图1.1 PDM系统的体系结构示意图三、虚拟制造技术虚拟制造技术（Virtual Manufacture Technology，VMT）是仿真、建模和分析技术及工具的综合应用，以增强各层制造设计和生产决策与控制。是由许多先进学科、先进知识组成的综合系统技术，是计算机仿真技术与虚拟现实技术的结合。虚拟制造技术使得制造技术有了较为明显的改善和进步，它所提供的全新的的开发环境为产品的设计贡献了不可估量的推动作用。使得从产品概念的形成到全方位的设计制造都步入了一个全过程的、三维可视的、人机交互的新时代，完全改变了传统的产品开发过程。虚拟制造也可以对想象中的制造活动进行仿真，它不消耗现实资源和能量，所进行的过程是虚拟过程，所生产的产品也是虚拟的。虚拟制造技术的应用将会对未来制造业的发展产生深远影，虚拟制造技术的诞生标志着制造业进入了一个全方位的新阶段。四、虚拟装配技术虚拟装配是虚

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