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邵 陽(yáng) 學(xué) 院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告書(shū)
課題名稱(chēng) 基于Pro/E 的液壓泵變量活塞Ⅰ零件
的CAD/工藝/工裝設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名 徐 善 勇
學(xué) 號(hào) 37
院（系）、專(zhuān)業(yè) 機(jī)械制造工藝與設(shè)備
指導(dǎo)教師 雷 先 明
2006年 2月 28 日
一、課題的來(lái)源、目的意義（包括應(yīng)用前景）、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及水平
課題來(lái)源：
根據(jù)維克液壓件有限公司提供的液壓泵變量活塞零件，運(yùn)用先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)和方法，對(duì)該零件進(jìn)行基于過(guò)程的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)從設(shè)計(jì)到加工真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無(wú)縫集成。
目的意義：
Pro/ENGINEER作為PTC全球發(fā)行的首套用于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的“全方位”一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)系統(tǒng)(PDS)，其單一數(shù)據(jù)庫(kù)、參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)及工程數(shù)據(jù)再利用等概念改變了MDA的傳統(tǒng)觀念，被廣泛地應(yīng)用于機(jī)械電子、工業(yè)造型、航空航天與家電等領(lǐng)域，已成為“信息化帶動(dòng)工業(yè)化”的重要工具軟件。
學(xué)習(xí)使用Pro/E，通過(guò)所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，在老師指導(dǎo)下，按時(shí)完成本次設(shè)計(jì)，培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用基礎(chǔ)理論，基本知識(shí)和基本技能，提高分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力，使我們樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，有嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作作風(fēng)。
國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及水平：
國(guó)內(nèi)外工藝發(fā)展?fàn)顩r：
傳統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)是由工藝設(shè)計(jì)人員根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)和企業(yè)所擁有的制造資源和環(huán)境，用手工方法來(lái)編制產(chǎn)品制造工藝規(guī)程和相關(guān)的工藝文件。隨著產(chǎn)品生命周期的縮短，多品種、小批量生產(chǎn)的需求，這種傳統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)方法，越來(lái)越不適應(yīng)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)。因此，計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行產(chǎn)品制造工藝設(shè)計(jì)受到人們的普遍重視，尤其在CAD/CAM技術(shù)走向集成化、智能化發(fā)展的今天，計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)（Computer Aided Process Planning，CAPP）已成為制造技術(shù)的一個(gè)重要組成部分。
CAPP技術(shù)的研究和發(fā)展起源于20世紀(jì)60年代。1969年挪威推出了世界上第一個(gè)CAPP系統(tǒng)AUTOPROS，并于1973年商品化。美國(guó)20世紀(jì)60年代末70年代初著手于CAPP的研究，并于1976年由CAM—I公司推出頗具影響力的Automated Process Planning系統(tǒng)。中國(guó)最早進(jìn)行這項(xiàng)研究工作的是同濟(jì)大學(xué)，他們?cè)?982年研制成功了TOJICAPP系統(tǒng)，并通過(guò)了原國(guó)家教委組的鑒定，并于1985年在國(guó)際CIRP會(huì)議上正式發(fā)表。隨后北京理工大學(xué)也研制出適用于車(chē)輛中回轉(zhuǎn)體零件設(shè)計(jì)的BITCAPP系統(tǒng)，北京航空航天大學(xué)發(fā)表了BHCAPP系統(tǒng)，還有一些高校和工廠合作研制的CAPP系統(tǒng)也相繼獲得成功。從20世紀(jì)60年代至今短短的40多年期間，CAPP技術(shù)有了較大的發(fā)展，先后推出了由低級(jí)到高級(jí)不同層次、不同類(lèi)型的CAPP系統(tǒng)，如交互式CAPP、派生式CAPP、創(chuàng)成式CAPP、智能型CAPP等。這些CAPP系統(tǒng)適用于不同的對(duì)象和不同的生產(chǎn)方式，在實(shí)際生產(chǎn)制造過(guò)程中發(fā)揮了重要的作用。
隨著CAD/CAM技術(shù)向集成化、智能化方向發(fā)展，CAPP技術(shù)已從早期面向零件的工藝編程過(guò)程逐步發(fā)展成為面向產(chǎn)品的工藝過(guò)程編制，甚至發(fā)展到今天的面向企業(yè)的CAPP。
機(jī)床夾具的現(xiàn)狀及發(fā)展方向：
夾具最早出現(xiàn)在1787年，隨著科學(xué)技術(shù)的巨大進(jìn)步及社會(huì)生產(chǎn)力的迅速提高，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門(mén)類(lèi)齊全的工藝裝備。
機(jī)床夾具的現(xiàn)狀：
國(guó)際生產(chǎn)研究協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)表明，目前中小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類(lèi)總數(shù)的85%左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場(chǎng)激烈的競(jìng)爭(zhēng)。然而一般企業(yè)都仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專(zhuān)用夾具，在一個(gè)具有中等生產(chǎn)能力的工廠中，約擁有13000—15000套專(zhuān)用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量?jī)H為15%左右。特別近年來(lái)，數(shù)控機(jī)床（NC）、加工中心（MC）、成組技術(shù)（GT）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)機(jī)床夾具提出了新的要求：
（1） 能迅速方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本。
（2） 能裝夾一組具有相似性特征的工件。
（3） 適用于精密加工的高精度機(jī)床夾具。
（4） 采用各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具。
（5） 采用以液壓泵站等動(dòng)力源的高效夾具裝置，以進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。
（6） 提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。
現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為：精密化、高效化、柔性化、標(biāo)準(zhǔn)化等4個(gè)方面。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）是一個(gè)正在發(fā)展的技術(shù)領(lǐng)域，世界上有許多設(shè)計(jì)系統(tǒng)，已經(jīng)在運(yùn)行或者正在研究開(kāi)發(fā)之中。傳統(tǒng)的機(jī)床夾具需要檢索許多資料并花費(fèi)許多繪圖時(shí)間，設(shè)計(jì)的效率低且成本高。機(jī)床夾具設(shè)計(jì)往往還需借助于設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)。機(jī)床夾具CAD技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，既可縮短設(shè)計(jì)周期，又能促進(jìn)機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化和系統(tǒng)化。機(jī)床夾具的CAD軟件包括夾具結(jié)構(gòu)軟件和夾具繪圖軟件等。設(shè)計(jì)時(shí)按工件形狀尺寸繪出輪廓，然后繪制定位和夾緊裝置的相關(guān)視圖。通常在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中還可存放典型元件和裝置的圖形、數(shù)據(jù)以及相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、資料等數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的組合夾具設(shè)計(jì)主要依靠手工完成，CAD 設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要采用以交互式為主的半創(chuàng)成式設(shè)計(jì)方法。現(xiàn)在，大量三維實(shí)體造型軟件崛起，如Pro / E 、Solidworks、UG、Solidedge 等，推動(dòng)了設(shè)計(jì)領(lǐng)域的新革命，由于這些三維軟件，不僅僅可創(chuàng)建三維實(shí)體模型，還可利用設(shè)計(jì)出三維模型進(jìn)行模擬裝配和靜態(tài)干涉檢查、機(jī)構(gòu)分析、動(dòng)態(tài)干涉檢查、動(dòng)力學(xué)分析、強(qiáng)度分析等。同時(shí)由于組合夾具的組件全部是標(biāo)準(zhǔn)件，而且數(shù)量有限，易于儲(chǔ)存和檢索等特點(diǎn)，使建立組合夾具站成為可能。若將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用到組合夾具設(shè)計(jì)中，尤其是將Pro / E 應(yīng)用到組合夾具設(shè)計(jì)中，則可使組合夾具的設(shè)計(jì)非?？旖?，裝配生產(chǎn)率得以顯著提高。
二、課題研究的主要內(nèi)容、研究方法或工程技術(shù)方案和準(zhǔn)備采取的措施
課題研究的主要內(nèi)容：
1、運(yùn)用 Pro/E軟件建立零件的三維實(shí)體模型，并完成工程圖的生成和尺寸的標(biāo)注；
2、制定零件的加工工藝規(guī)程并編制機(jī)械加工工序卡一套；
3、設(shè)計(jì)其中一道工序的夾具圖紙一套；
4、撰寫(xiě)15000字以上的說(shuō)明書(shū)（打印稿），格式和內(nèi)容符合邵陽(yáng)學(xué)院的統(tǒng)一格式和規(guī)范要求。
研究方法：
1、運(yùn)用Pro/E軟件，對(duì)該零件進(jìn)行基于過(guò)程的產(chǎn)品設(shè)計(jì)；
2、根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，運(yùn)用Pro/E軟件對(duì)液壓泵變量活塞進(jìn)行三維實(shí)體建模；
3、根據(jù)加工工藝要求，選擇一個(gè)工序，設(shè)計(jì)夾具；
準(zhǔn)備采取的措施：
1、 進(jìn)入維克液壓件有限公司對(duì)該零件進(jìn)行調(diào)研；
2、 搜索和統(tǒng)計(jì)相關(guān)資料和數(shù)據(jù)；
3、 運(yùn)用Pro/E進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)；
4、 設(shè)計(jì)出產(chǎn)品；
5、 結(jié)合維克液壓件有限公司的實(shí)際零件進(jìn)行分析。
三、現(xiàn)有基礎(chǔ)和具備的條件
1、專(zhuān)業(yè)資深指導(dǎo)老師一位
2、個(gè)人電腦一臺(tái)
3、Pro/E軟件一套
4、Pro/E參考資料（自購(gòu)）3本
5、圖書(shū)館參考資料若干
參考資料：
[1]陳立德. 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].高等教育出版社,2000
[2]徐圣群. 簡(jiǎn)明機(jī)械加工手冊(cè)[M].上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1997
[3]左健明. 液壓與氣壓傳動(dòng)[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社，1999
[4]楊裕根. 現(xiàn)代工程圖學(xué)[M]. 北京郵電大學(xué)工業(yè)出版社，2003
[5]王啟平. 機(jī)械制造工藝學(xué)[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，清華大學(xué)出版社，2002
[6]林清安. Pro/ENGINEER2001零件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)篇(上) [M]． 清華大學(xué)出版社，2003
[7]林清安. Pro/ENGINEER2001零件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)篇(下) [M]． 清華大學(xué)出版社，2003
[8]林清安. Pro/ENGINEER2001零件設(shè)計(jì)范例練習(xí)基礎(chǔ)篇[M]． 清華大學(xué)出版社，2003
[9]嘉木工作室 ．Pro/E實(shí)體建模實(shí)例教教程．機(jī)械工業(yè)出版社[M]．２００３
[10]薛源順．機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M]．機(jī)械工業(yè)出版社，1999
[11]張宏星,趙星．ＣＡＤ技術(shù)及系統(tǒng)研究概述[J]．機(jī)械工程師，2004
[12]李健，唐忠明等．基于特征的產(chǎn)品裝配建模系統(tǒng)[J]．制造業(yè)自動(dòng)化,2000
[13]馬長(zhǎng)青，王瑞雪等．三維CAD技術(shù)及其系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[J]．機(jī)械,2004
[14]竇建玲．產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與現(xiàn)代CAD技術(shù)[J]．現(xiàn)代制造工程,2004
[15]原彬．基于Pro/E的柴油機(jī)連桿加工過(guò)程仿真[J]，中國(guó)制造工業(yè)信息化,2004
[16]孫林夫．三維CAD 關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用[J]，中國(guó)制造工業(yè)信息化,2003
[17]王隆太．機(jī)械CAD/CAM技術(shù)．機(jī)械工業(yè)出版社[M]，2005
[18]網(wǎng)站：中國(guó)學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)，清華大學(xué)鏡像網(wǎng)站，2002
四、總的工作任務(wù)，進(jìn)度安排以及預(yù)期結(jié)果
設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度表：
階段
階段內(nèi)容
起止時(shí)間
前期
熟悉課題、調(diào)研、收集資料、方案擬訂
2．20-3．15
中期
1、完成翻譯及實(shí)體模型的建立和二維圖的生成
2、制定零件的加工工藝規(guī)程并編制機(jī)械加工工序卡一套；
3、設(shè)計(jì)其中一道工序的夾具圖紙一套；
3．16-4．16
后期
實(shí)現(xiàn)夾具工作過(guò)程的動(dòng)態(tài)仿真；
4．17-5．15
答辯準(zhǔn)備
撰寫(xiě)說(shuō)明書(shū)，刻錄光盤(pán)
5．16-6．10
答辯
6．10
五、指導(dǎo)教師審查意見(jiàn)
指導(dǎo)教師（簽名）
年 月 日
六、教研室審查意見(jiàn)
教研室主任（簽名）
年 月 日
七、院（系）審查意見(jiàn)
院（系）主任（簽名）
年 月 日
備 注
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邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題申報(bào)表
課程名稱(chēng)
基于 Pro/E的液壓泵變量活塞Ⅰ零件的CAD/工藝/工裝設(shè)計(jì)
適用專(zhuān)業(yè)
機(jī)械
課題來(lái)源
生 產(chǎn) 實(shí) 踐
指導(dǎo)老師
姓名
雷先明
職稱(chēng)
副教授
研究方向
課題的主要內(nèi)容、目的要求和已具備的條件：
培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能，獨(dú)立解決本專(zhuān)業(yè)一般工程技術(shù)問(wèn)題的能力，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想和工作作風(fēng)。本課題是基于 Pro/E的液壓泵變量活塞Ⅰ零件的CAD/工藝/工裝設(shè)計(jì)，該課題來(lái)源于液壓件廠，通過(guò)課余時(shí)間的參觀以及學(xué)校組織的實(shí)習(xí)，使學(xué)生了解了一定的設(shè)計(jì)知識(shí)，也給學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了參考。該設(shè)計(jì)有很多不足部分，也可以對(duì)其加以改進(jìn)。目前中國(guó)的機(jī)械行業(yè)蓬勃發(fā)展，特別是機(jī)械制造業(yè)迅猛發(fā)展，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的水平還是與現(xiàn)在的社會(huì)發(fā)展有一定的聯(lián)系。該課題是一個(gè)比較好的課題。
指導(dǎo)老師簽字：
年 月 日
教研室審查意見(jiàn)
教研室主任簽字：
年 月 日
系審定意見(jiàn)
系主任簽字：
年 月 日
注：此表一式3份。教務(wù)處、學(xué)生所在系、專(zhuān)業(yè)教研室各1份
邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
邵陽(yáng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)
姓名： 徐善勇
學(xué)號(hào)： 37
院 、（系）專(zhuān)業(yè) ： 機(jī)械與能源工程系機(jī)械制造工藝與設(shè)備03機(jī)制班
指導(dǎo)老師： 雷先明
職稱(chēng) ： 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(shù)的發(fā)展歷程及趨勢(shì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
1.1.1 CAD簡(jiǎn)介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
1.1.2 CAD技術(shù)的發(fā)展歷程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
1.1.3 CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
1.2 Pro/ENGINEER簡(jiǎn)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(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．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(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15
3.2.1確定毛坯的制造形式和機(jī)械加工余量．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15
3.2.2基準(zhǔn)的選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16
3.2.3制定工藝路線．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17
3.3 加工設(shè)備及刀、夾、量具的設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19
3.4 加工工序的設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20
3.5 夾具的設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22
3.5.1確定設(shè)計(jì)方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22
3.5.2定位元件的設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23
3.5.3夾緊裝置的設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25
3.5.4計(jì)算夾緊力并確定螺桿直徑．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25
3.5.5夾具的設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26
4 結(jié)論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28
參考文獻(xiàn) ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29
致謝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30
摘要
本次設(shè)計(jì)，通過(guò)運(yùn)用Pro/E軟件建立零件的三維實(shí)體模型，并完成了工程圖的生成和尺寸的標(biāo)注。使用Pro/E軟件能夠迅速的將模型創(chuàng)建出來(lái)，同時(shí)還能夠形象的看到每一個(gè)特征是通過(guò)何種方式創(chuàng)建出來(lái)。工藝規(guī)程的制定是一個(gè)重要的部分，根據(jù)零件的加工要求和實(shí)際的需要，制定的工藝規(guī)程也合理，能夠運(yùn)用到實(shí)際生活中去，并能夠提高生產(chǎn)效率，帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)零件加工工序9設(shè)計(jì)出來(lái)的專(zhuān)用夾具，符合設(shè)計(jì)的要求，而且能夠帶來(lái)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(guān)鍵詞: Pro/E；實(shí)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(shù)的發(fā)展歷程及趨勢(shì)
1.1.1 CAD簡(jiǎn)介
CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，Computer Aided Design）；是指工程技術(shù)人員以計(jì)算機(jī)為工具，應(yīng)用自身的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行包括方案構(gòu)思總體設(shè)計(jì)、工程分析、圖形編輯和技術(shù)文檔整理等一切設(shè)計(jì)活動(dòng)的總稱(chēng)。
CAD是一個(gè)設(shè)計(jì)的過(guò)程，它是“在計(jì)算機(jī)環(huán)境下完成產(chǎn)品創(chuàng)造、分析和修改，以達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)”的過(guò)程。
一般認(rèn)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(shù)可實(shí)現(xiàn)的功能而言，CAD作業(yè)過(guò)程在設(shè)計(jì)人員進(jìn)行產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上從事產(chǎn)品的幾何造型，完成產(chǎn)品幾何模型的建立；提取模型中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行工程分析和計(jì)算，例如有限元分析、仿真模擬等；根據(jù)計(jì)算結(jié)果決定對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果的修改，滿意后編輯全部設(shè)計(jì)文檔，輸出工程圖的一個(gè)完整過(guò)程。從CAD作業(yè)過(guò)程可以看出，CAD技術(shù)也是一項(xiàng)產(chǎn)品建模技術(shù)，它是將產(chǎn)品的物理模型轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)模型，以供后續(xù)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)活動(dòng)所共享，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品生命周期的全過(guò)程。
一個(gè)功能完備的CAD系統(tǒng)包括設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)用程序庫(kù)和多功能交互圖形庫(kù)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)儲(chǔ)存有各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、計(jì)算公式、經(jīng)驗(yàn)曲線等產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息；應(yīng)用程序庫(kù)包括有常規(guī)的設(shè)計(jì)程序，優(yōu)化方法、有限元分析、可靠性分析等通用和專(zhuān)用的設(shè)計(jì)分析和計(jì)算程序；多功能交互圖形庫(kù)用于圖形處理，工程圖繪制、標(biāo)準(zhǔn)零部件圖庫(kù)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(shù)，用計(jì)算機(jī)模擬人類(lèi)專(zhuān)家解決問(wèn)題的思路和方法進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中的推理和決策。可大大提高設(shè)計(jì)過(guò)程自動(dòng)化水平，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行功能設(shè)計(jì)、總體方案設(shè)計(jì)等產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)的過(guò)程，以實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)全過(guò)程提供有力的支持。
1.1.2 CAD技術(shù)的發(fā)展歷程
CAD技術(shù)起源于美國(guó)，它經(jīng)歷一個(gè)由二維設(shè)計(jì)技術(shù)向三維設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展的過(guò)程，早期的二維機(jī)械CAD技術(shù)實(shí)際上是計(jì)算機(jī)輔助繪圖（Computer Aided Prafting），它只是起到了一個(gè)電子圖版的作用，因?yàn)槎S機(jī)械CAD技術(shù)沒(méi)能很好地解決設(shè)計(jì)中最別扭的幾個(gè)問(wèn)題，機(jī)構(gòu)幾何關(guān)系和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的分析討論問(wèn)題、設(shè)計(jì)的更新與修改問(wèn)題、設(shè)計(jì)工程管理問(wèn)題等，所以二維機(jī)械CAD沒(méi)有起到真正的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的作用。于是人們渴望三維CAD技術(shù)的出現(xiàn)。
到目前為止，三維CAD技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了四次技術(shù)革命。第一次技術(shù)革命是曲面造型系統(tǒng)。20世紀(jì)60年代出現(xiàn)的三維CAD系統(tǒng)只是極為簡(jiǎn)單的線框式系統(tǒng)，由于缺乏形體的表面信息，CAM及CAE均無(wú)法實(shí)現(xiàn)。進(jìn)入70年代后，世界發(fā)達(dá)國(guó)家的汽車(chē)及飛機(jī)工業(yè)飛速發(fā)展，此時(shí)在飛機(jī)和汽車(chē)制造中遇到了大量的自由曲面問(wèn)題，由于當(dāng)時(shí)制作出來(lái)的樣品與設(shè)計(jì)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(lèi)帶來(lái)了第一次CAD技術(shù)革命，CATIA改變了以往只能借助油泥模型里近似表達(dá)曲面的工作方式使人們可以用計(jì)算機(jī)進(jìn)行曲線、曲面的處理操作。它的出現(xiàn)首次實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)完整掃描產(chǎn)品零件主要信息的功能，同時(shí)也使得CAM技術(shù)的開(kāi)發(fā)有了現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)，但是曲面造型技術(shù)只能描述零件形體的表面信息，難以準(zhǔn)確表達(dá)零件的其他特性，如質(zhì)量、重心、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等，對(duì)CAE技術(shù)十分不利，而且該時(shí)期的造型技術(shù)基本上是以表面及線框造型技術(shù)為代表的無(wú)約束自由造型技術(shù)。由于軟件操作復(fù)雜，價(jià)格極其昂貴，中小企業(yè)根本無(wú)力問(wèn)津，因此難以得到普及。于是1979年，美國(guó)的SDRC公司推出了世界上第一個(gè)基于實(shí)體造型技術(shù)的大型CAD/CAM軟件——I-DEAS。實(shí)體造型技術(shù)是CAD技術(shù)上的第二次技術(shù)革命。由于實(shí)體造型技術(shù)能夠準(zhǔn)確表達(dá)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(dá)，給設(shè)計(jì)帶來(lái)了極大的方便，然而帶來(lái)了數(shù)據(jù)計(jì)算量的極度膨脹。在當(dāng)時(shí)硬件條件下，實(shí)體造型的計(jì)算及顯示速度很慢，因而實(shí)體造型技術(shù)沒(méi)有迅速在整個(gè)行業(yè)中全面推廣。在以后，美國(guó)的CV公司最先在曲面算法上取得了突破，計(jì)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(yùn)行平臺(tái)向價(jià)格較低的小型機(jī)轉(zhuǎn)移的有利措施，一躍成為CAD領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。
進(jìn)入20世紀(jì)80年代中期后，參數(shù)技術(shù)公司PTC（Parametric Technology Corp），開(kāi)始研制被命名為Pro/ENGINEER的參數(shù)化軟件?！皡?shù)化”技術(shù)的出現(xiàn)，使僵硬的曲面、實(shí)體造型技術(shù)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(shè)計(jì)上的簡(jiǎn)便易行的優(yōu)勢(shì)，因而贏得了眾多中小企業(yè)的親瞇，使得它在20世紀(jì)90年代前后幾乎成為CAD業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)，稱(chēng)之為CAD技術(shù)的第三次革命。PTC（Parametric Technology Corp）的Pro/E主導(dǎo)了這一潮流。
參數(shù)化造型技術(shù)特點(diǎn)是：基于特征、全尺寸約束、尺寸修改、全數(shù)據(jù)相關(guān)。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(shè)計(jì)的正確性及效率性，否則系統(tǒng)拒絕操作。其造型過(guò)程類(lèi)似模擬工程師讀圖樣的過(guò)程，由關(guān)鍵尺寸、形體尺寸、定位尺寸一直到參考尺寸，無(wú)一遺漏全部看懂（輸入計(jì)算機(jī)）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(biāo)準(zhǔn)。早期的Pro/E軟件性能低，只能完成簡(jiǎn)單的工作，但由于第一次實(shí)現(xiàn)了尺寸驅(qū)動(dòng)零件設(shè)計(jì)修改，使人們看到了它給設(shè)計(jì)者帶來(lái)的方便性。80年代末，計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展，硬件成本大幅度下降，CAD技術(shù)硬件平臺(tái)成本從二十幾萬(wàn)美元降到幾萬(wàn)美元，許多中小企業(yè)也開(kāi)始有能力使用CAD技術(shù)。由于他們的設(shè)計(jì)工作量并不大，零件形狀也不復(fù)雜，更重要的是他們無(wú)錢(qián)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?yàn)槊闇?zhǔn)了這一中檔市場(chǎng)，才迎合眾多中小企業(yè)在CAD上的需求，一舉取得成功。進(jìn)入90年代，參數(shù)化技術(shù)變的比較成熟起來(lái)，充分體現(xiàn)出其在許多通用件，零部件設(shè)計(jì)上存在的簡(jiǎn)便易行的優(yōu)勢(shì)。PTC也因此先行擠占了低端AutoCAD市場(chǎng)，繼而，PTC公司又試圖進(jìn)入高端CAD市場(chǎng)，與CATIA、SDRC、CV、UG等群雄在汽車(chē)及飛機(jī)制造業(yè)市場(chǎng)逐鹿。目前，PTC在CAD市場(chǎng)份額排名也名列前茅。
SDRC公司的開(kāi)發(fā)人員以參數(shù)化技術(shù)為藍(lán)本，提出了一種比參數(shù)化技術(shù)更為先進(jìn)的實(shí)體造型技術(shù)——變量技術(shù)。作為今后的開(kāi)發(fā)方向，它保留了參數(shù)化技術(shù)基于特征、全數(shù)據(jù)相關(guān)、尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)修改的優(yōu)點(diǎn)，但在約束定義方面做了根本性的改變，將參數(shù)化技術(shù)中所需定義的尺寸“參數(shù)”進(jìn)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(shí)又克服了它的許多不利之處，它的成功應(yīng)用，將為CAD技術(shù)的發(fā)展提供更大的空間和機(jī)遇，目前被視為CAD技術(shù)的第四次技術(shù)革命。SDRC的IDEASMaster Series堪稱(chēng)該技術(shù)的代表作。變量化技術(shù)不僅可以做到尺寸驅(qū)動(dòng)，也可以實(shí)現(xiàn)約束驅(qū)動(dòng)，即由工程關(guān)系來(lái)驅(qū)動(dòng)幾何形狀的改變。
三維CAD技術(shù)符合人的設(shè)計(jì)思維習(xí)慣，整個(gè)設(shè)計(jì)可以完全在三維模型上討論，直觀形象。另外，應(yīng)用三維CAD設(shè)計(jì)能建立充分和完整的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，并以此為基礎(chǔ)，進(jìn)一步進(jìn)行應(yīng)力/應(yīng)變分析、質(zhì)量屬性分析、空間運(yùn)動(dòng)分析、裝配干涉分析、模具設(shè)計(jì)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(píng)價(jià)等工作，因而三維CAD技術(shù)才是真正意義上的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)（Computer Aided Design）。
1.1.3 CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
圍繞創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的提高和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境的普及，CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要圍繞以下七個(gè)方面：
標(biāo)準(zhǔn)化：除了CAD支撐軟件逐步實(shí)現(xiàn)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，面向標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件（零部件庫(kù)）標(biāo)準(zhǔn)化方法也已成為CAD技術(shù)的必備內(nèi)容，是向著合理化的程度設(shè)計(jì)的應(yīng)用方向發(fā)展。
并行化：并行化是機(jī)械設(shè)計(jì)的大趨勢(shì)，CAD技術(shù)提供對(duì)并行設(shè)計(jì)的支撐是CAD技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。
集成化：集成化主要體現(xiàn)在CAX/PDM/ERP技術(shù)經(jīng)過(guò)集成，形成企業(yè)一體化的技術(shù)或系統(tǒng)，進(jìn)而打主動(dòng)企業(yè)信息化的進(jìn)程。
自動(dòng)化：傳統(tǒng)的CAD系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，但這些還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，至少還包括這樣幾個(gè)方面，自動(dòng)設(shè)計(jì)方案，自動(dòng)獲取資料，三維實(shí)體的自動(dòng)重建。必須推出的是CAD技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)不是實(shí)現(xiàn)“完全的自動(dòng)化”，而是以一種符合設(shè)計(jì)人員習(xí)慣的方式，幫助他們完成設(shè)計(jì)工作。
開(kāi)放性：CAD系統(tǒng)目前廣泛建立在開(kāi)放式操作系統(tǒng)（Windows窗口系統(tǒng)、UNIX平臺(tái)、LINUX平臺(tái)）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(kāi)發(fā)環(huán)境，使用戶可根據(jù)需要定制自己的CAD系統(tǒng)。
網(wǎng)絡(luò)化：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和翻譯技術(shù)相互滲透而又緊密結(jié)合產(chǎn)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(jī)智能交互接口、設(shè)計(jì)工程和設(shè)計(jì)結(jié)果的智能顯示。
因此我們發(fā)現(xiàn)智能CAD技術(shù)發(fā)展的必然方向，知識(shí)工程與CAD技術(shù)的有機(jī)集成是實(shí)現(xiàn)智能CAD的必然途徑，智能CAD系統(tǒng)是基于知識(shí)驅(qū)動(dòng)的CAD系統(tǒng)。
1.2 Pro/ENGINEER簡(jiǎn)介
Pro/ENGINEER是美國(guó)參數(shù)技術(shù)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(guān)，單一數(shù)據(jù)庫(kù)特點(diǎn)，自推出以來(lái)，由于強(qiáng)大的功能它很快得到業(yè)內(nèi)人士的普遍歡迎，并迅速成為當(dāng)今世界最為流行的CAD軟件之一。目前，Pro/ENGINEER已成為易學(xué)易用的百萬(wàn)級(jí)CAD/CAE/CAM應(yīng)用軟件，并風(fēng)靡世界各地。在中國(guó)，自20世紀(jì)90年代中期以來(lái)，許多大型企業(yè)開(kāi)始選用Pro/ENGINEER，至今該軟件已擁有相當(dāng)大的用戶群。同時(shí)國(guó)內(nèi)許多大學(xué)也紛紛運(yùn)用Pro/ENGINEER作為教學(xué)和研究開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)軟件平臺(tái)。
參數(shù)化實(shí)體造型技術(shù)是Pro/ENGINEER系統(tǒng)的核心技術(shù)，其主要特點(diǎn)是基于、全尺寸約束、尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)修改及全數(shù)據(jù)相關(guān)。
基于特征：將某些具有代表性實(shí)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(chǔ)來(lái)進(jìn)行更為復(fù)雜的幾何形體構(gòu)造。222
全尺寸約束：將形狀尺寸聯(lián)合起來(lái)考慮，通過(guò)尺寸約束實(shí)現(xiàn)對(duì)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(diǎn)（全約束），不能漏標(biāo)尺寸（欠約束），不能多標(biāo)尺寸（過(guò)約束）。
尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)修改：通過(guò)編輯尺寸數(shù)值來(lái)驅(qū)動(dòng)幾何形狀的改變。
全數(shù)據(jù)相關(guān)：尺寸參數(shù)的修改導(dǎo)致其他相關(guān)模塊中的相關(guān)尺寸得以全盤(pán)更新。采用參數(shù)化技術(shù)的好處在于它徹底改變了自由建模的無(wú)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(shí)現(xiàn)形狀的改變。尺寸驅(qū)動(dòng)已經(jīng)成為當(dāng)今造型系統(tǒng)的基本功能，無(wú)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(gè)完整的機(jī)械產(chǎn)品解決方案，包括工業(yè)設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)，加工制造，機(jī)構(gòu)分析、有限元分析和產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)管理，基本包括產(chǎn)品生命周期的管理等。
Pro/ENGINEER是建立在單一數(shù)據(jù)庫(kù)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(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)上。所謂單一數(shù)據(jù)庫(kù)，就是工程中的數(shù)據(jù)全部來(lái)自一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，使得多個(gè)獨(dú)立用戶可以同時(shí)為一個(gè)產(chǎn)品的造型而工作。換言之，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中的任何一處發(fā)生參數(shù)改動(dòng)，可以反應(yīng)至整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的相關(guān)環(huán)節(jié)，此種功能稱(chēng)之為全相關(guān)。舉例來(lái)說(shuō)，如果二維工程圖有所改變，零件的三維模型會(huì)相應(yīng)改變，NC 加工路徑也會(huì)自動(dòng)更新。單一數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和全相關(guān)功能，為并行工程的實(shí)施提供了一個(gè)很好的軟件平臺(tái)。
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(diǎn)擊“新建”按鈕，出現(xiàn)新增對(duì)話框，在類(lèi)型下選取“零件”并取名“maopei”。單擊“確定”按鈕，進(jìn)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(zhuǎn)”、“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(xiàng)：旋轉(zhuǎn)對(duì)話框中單擊“確定”，完成的三維實(shí)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(duì)象”按鈕，打開(kāi)新建對(duì)話框，在名稱(chēng)欄中輸入“Huosai”作為文件名，單擊“確定”按鈕，打開(kāi)“新文件”選項(xiàng)，進(jìn)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(dāng)中依次單擊“特征”、“創(chuàng)建”、“加材料”、“旋轉(zhuǎn)”、“完成”、“單側(cè)”、“完成”后，點(diǎn)Top平面，再單擊“正向”‘“缺省”，進(jìn)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(diǎn)擊，在菜單管理器當(dāng)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(zhuǎn)方式創(chuàng)建切減材料特征槽
（1）在菜單管理器當(dāng)中依次單擊“特征”、“創(chuàng)建”、“切減材料”、“旋轉(zhuǎn)”、“完成”，接受缺省選項(xiàng)，選Top平面，再點(diǎn)擊“正向”、“缺省”，進(jìn)入二維草圖繪制界面，繪制草繪圖如圖2-7所示。
圖2-7
點(diǎn)擊，在菜單管理器當(dāng)中點(diǎn)擊“360”、“完成”，再?gòu)那屑簦盒D(zhuǎn)對(duì)話框中點(diǎn)擊“缺定”按鈕。
（2）復(fù)制槽：在菜單管理器當(dāng)中依次點(diǎn)擊“復(fù)制”、“移動(dòng)”、“完成”，選取平移的特征后，點(diǎn)擊“完成”、“平移”、“曲線/邊/軸”，用查詢方式選取A-1（軸）：F5（伸出項(xiàng)），點(diǎn)擊查詢列表中“接受”按鈕，再點(diǎn)擊“反向”、“正向”。從草繪界面輸入偏距距離為5，點(diǎn)擊，在菜單管理器當(dāng)中依次點(diǎn)擊“完成”、 “移動(dòng)”、 “完成”，從組元素對(duì)話框中點(diǎn)擊“確定“按鈕。
（3）陣列槽：在菜單管理器當(dāng)中依次點(diǎn)擊“陣列”， 選取上一次復(fù)制的特征后，點(diǎn)擊“完成”，在草繪環(huán)境界面中輸入尺寸增量5，點(diǎn)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(zhuǎn)方式創(chuàng)建切減材料特征孔φ22孔
在菜單管理器當(dāng)中依次單擊“特征”、“創(chuàng)建”、“切減材料”、“旋轉(zhuǎn)”、“完成”，接受缺省選項(xiàng)，選Top平面，再點(diǎn)擊“正向”、“缺省”，進(jìn)入二維草圖繪制界面，繪制草繪圖如圖2-10所示。點(diǎn)擊 ，在菜單管理器當(dāng)中依次單擊“正向”、“360”、“完成”后，在切剪：旋轉(zhuǎn)對(duì)話框中點(diǎn)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(dāng)中依次單擊“特征”、“創(chuàng)建”、“切減材料”、“旋轉(zhuǎn)”、“完成”，接受缺省選項(xiàng)，選取直徑為54的外圓的截面為草繪平面，再點(diǎn)擊“正向”、“缺省”，進(jìn)入二維草圖繪制界面，繪制草繪圖如圖2-12所示。點(diǎn)擊 ，在菜單管理器當(dāng)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(dāng)中依次單擊“特征”、“創(chuàng)建”、“切減材料”、“拉伸”、“完成”，接受缺省選項(xiàng)，再點(diǎn)擊“完成”、“產(chǎn)生基準(zhǔn)”、“偏距”、選取Front為參考平面，繪制草繪圖如圖2-14所示。點(diǎn)擊 ，在菜單管理器當(dāng)中依次單擊“正向”、“完成”，輸入值7.7。在切剪：拉伸對(duì)話框中點(diǎn)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(dāng)中依次單擊“特征”、“創(chuàng)建”、“切剪材料”、“拉伸”、“完成”，接受缺省選項(xiàng)，再點(diǎn)擊“完成”，選取7.7平面，點(diǎn)擊“正向”、“缺省”，進(jìn)入二維草圖繪制界面，繪制草繪圖如圖2-16所示。
圖2-16
點(diǎn)擊 ，在菜單管理器當(dāng)中點(diǎn)擊“完成”，輸入深度值12，在切剪：拉伸對(duì)話框中點(diǎn)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(dāng)中依次單擊“特征”、“創(chuàng)建”、“切剪材料”、“高級(jí)”、“完成”、“ 螺旋掃描”、“完成”，接受缺省選項(xiàng)，再點(diǎn)擊“完成”、“產(chǎn)生基準(zhǔn)”、“穿過(guò)”、“A-11軸”、“完成”、“正向”， 進(jìn)入二維草圖繪制界面，繪制草繪圖如圖2-18所示。點(diǎn)擊 ，輸入節(jié)距值為1，繪制草繪圖如圖2-19所示。點(diǎn)擊 ，在菜單管理器當(dāng)中點(diǎn)擊“正向”，在切剪：螺旋掃描對(duì)話框中點(diǎn)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(zhuǎn)方式創(chuàng)建切減材料特征孔φ25孔
在菜單管理器當(dāng)中依次單擊“特征”、“創(chuàng)建”、“切減材料”、“旋轉(zhuǎn)”、“完成”，接受缺省選項(xiàng)，選Top平面，再點(diǎn)擊“正向”、“缺省”，進(jìn)入二維草圖繪制界面，繪制草繪圖如圖2-21所示。點(diǎn)擊 ，在菜單管理器當(dāng)中依次單擊“正向”、“360”、“完成”后，在切剪：旋轉(zhuǎn)對(duì)話框中點(diǎn)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(jìn)行倒角
在菜單管理器當(dāng)中依次單擊“特征”、“創(chuàng)建”、“邊”、“45×d”，輸入倒角尺寸為1，點(diǎn)擊，再選取倒角的邊，點(diǎn)擊倒角對(duì)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(chǎn)品即是變量活塞，完成這個(gè)零件要分十步。可以知道在Pro/E當(dāng)中如何繪制這種零件的。它可以帶來(lái)很多方便，也很形象讓人知道實(shí)體是怎么來(lái)的。
第十一步：創(chuàng)建剖視圖
在菜單管理器當(dāng)中依次單擊“特征”、“創(chuàng)建”、“偏距”、“完成”輸入截面名稱(chēng)A，創(chuàng)建的截面如圖2-24。同理也要?jiǎng)?chuàng)建截面名稱(chēng)B，創(chuàng)建的截面如圖2-25。
圖2-24
圖2-25
第十二步：進(jìn)入工程圖模式
在工具欄上點(diǎn)擊“新建”、“繪圖”、輸入名稱(chēng)“Huosai”，再點(diǎn)擊“確定”。 在新制圖對(duì)話框中如圖2-26，在缺省模型中點(diǎn)“瀏覽”選中剛創(chuàng)制的“HUOSAI. PRT”，在指定模版中點(diǎn)擊“空”，在標(biāo)準(zhǔn)大選A4。單擊“確定”，進(jìn)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(dāng)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(xiàng)，再點(diǎn)擊“完成”，在定位對(duì)話框中選取參照1：水平軸，單擊“確定”，選取截面名稱(chēng)A，單擊“完成”，在窗口圖框內(nèi)的左上角單擊，放置視圖。
（2） 在菜單管理器當(dāng)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(xiàng)，再點(diǎn)擊“完成”， 選取截面名稱(chēng)B，單擊“完成”，在窗口圖框內(nèi)的右上角單擊，放置視圖。
（3） 在菜單管理器當(dāng)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(diǎn)將出現(xiàn)俯視圖。
（4） 在菜單管理器當(dāng)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(diǎn)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(shè)計(jì)
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(gè)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(nèi)油的壓強(qiáng)通過(guò)活塞來(lái)控制,進(jìn)而調(diào)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(diào)質(zhì)鋼,調(diào)質(zhì)后強(qiáng)度比碳鋼高,用于制造在重載荷作用下同時(shí)受沖擊載荷作用的一些重要零件,要求零件具有高強(qiáng)度、高韌性相結(jié)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(jīng)濟(jì)精度公差等級(jí)為IT6，經(jīng)濟(jì)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(shè)計(jì)
3.2.1 確定毛坯的制造形式和機(jī)械加工余量
根據(jù)零件材料確定為鍛件，生產(chǎn)綱領(lǐng)為中批量生產(chǎn)。毛坯鍛造方法選用模鍛件，是在鍛錘或壓力機(jī)上通過(guò)專(zhuān)用鍛模而鍛制成形的鍛件。它的的精度和表面質(zhì)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(shí)由于模鍛件的材料纖維組織分布好，鍛制件的機(jī)械強(qiáng)度高。而且模鍛件的生產(chǎn)效率高，需要專(zhuān)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(xiàn)[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(xiàn)[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(zhǔn)的選擇
定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分。零件開(kāi)始加工時(shí)，所有面均未加工，只能毛坯面作定位基準(zhǔn)。這種以毛坯面作定位基準(zhǔn)的稱(chēng)為粗基準(zhǔn)；以后加工必須以加工的表面作定位基準(zhǔn)，以加工的表面作定位基準(zhǔn)的稱(chēng)為精基準(zhǔn)。
3.2.1.1 精基準(zhǔn)的選擇原則
選擇精基準(zhǔn)時(shí)，重點(diǎn)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(shí)，也要考慮工件裝卸方便、夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一般遵守下列原則：
（1） 基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則（2）基準(zhǔn)重合原則（3）自為基準(zhǔn)原則（3）互為基準(zhǔn)原則（4）裝夾方便原則
以上幾項(xiàng)原則，每項(xiàng)原則只能說(shuō)明一個(gè)方面的問(wèn)題，理想的情況是使基準(zhǔn)既“重合”又“統(tǒng)一”。同時(shí)又能使定位穩(wěn)定、可靠，操作方便，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但實(shí)際運(yùn)用中往往出現(xiàn)相互矛盾的情況，就要從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面進(jìn)行綜合分析，抓住主要的矛盾，進(jìn)行合理分析。
因此，由液壓泵變量活塞的加工要求及精度，應(yīng)選兩端面上的中心孔為精基準(zhǔn)，符合基準(zhǔn)重合原則，即軸心線作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，兩端面上的中心孔為定位基準(zhǔn)，遵循基準(zhǔn)重合原則，同時(shí)，又較好的保證各個(gè)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(shè)計(jì)、制造工作量，遵循基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。
3.2.1.2 粗基準(zhǔn)的選擇原則
選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，重點(diǎn)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(shí)還要為后續(xù)工序提供可靠精基準(zhǔn)。具體選擇應(yīng)遵循下列原則：
（1） 為了保證零件各個(gè)加工面都能分配到足夠的加工余量，應(yīng)選加工余量小的面為粗基準(zhǔn)。
（2） 為了保證零件加工面與不加工面的相對(duì)位置要求，應(yīng)選不加工面為粗基準(zhǔn)。
（3） 為了保證零件重要表面加工余量均勻，應(yīng)選重要表面為粗基準(zhǔn)。
（4） 為了使定位可靠、穩(wěn)定，應(yīng)選毛坯尺寸和位置比較可靠平整光潔面作粗基準(zhǔn)。
（5） 粗基準(zhǔn)應(yīng)盡量避免重復(fù)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(yīng)選φ54外圓為粗基準(zhǔn)，依次在兩端車(chē)端面及打中心孔。
3.2.2 制定工藝路線
根據(jù)各表面的加工要求和各種加工方法能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，確定各表面的加工方法如下：
各外圓都需要粗車(chē)、精車(chē)、粗磨的加工方法，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)粗糙度為0.1mm 的要求；φ25孔采用在車(chē)床上鉆孔，再擴(kuò)、鉸，以便達(dá)到經(jīng)濟(jì)粗糙度為1.6mm的要求，然后在車(chē)床上車(chē)退刀槽；φ22孔在車(chē)床上先鉆孔，再車(chē)退刀槽。
因?yàn)橐皂敿饪锥ㄎ?，可粗?chē)、精車(chē)出各外圓，在一次裝夾下，加工出來(lái)保證加工精度。
根據(jù)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(chē)出來(lái)，再精車(chē)，最后磨各外圓。φ25孔先鉆出來(lái)，在熱處理后再進(jìn)行擴(kuò)、鉸孔，以達(dá)到尺寸的要求。
初步擬訂加工工藝路線如下：
工序號(hào)
工 序 內(nèi) 容
1
鍛 造
2
正 火
3
車(chē)兩端面、鉆中心孔
4
粗車(chē)各外圓、倒角
5
車(chē)右端各外圓及槽
6
車(chē)左端各外圓及槽
7
鉆φ22孔、切槽4×0.5
8
銑平面C
9
車(chē)φ25孔、切槽4×0.5
10
銑7.7平面
11
擴(kuò)、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(yàn)
16
入 庫(kù)
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(wèn)題還值得進(jìn)一步討論。
工序7應(yīng)在工序6之前完成。因?yàn)殂@φ22孔在車(chē)床上進(jìn)行，當(dāng)工序5完成之后就加工φ22孔。
工序12應(yīng)安排在工序10后。因?yàn)殂?.7平面后，可在鉆床上加工螺紋孔并攻絲。
工序11應(yīng)安排在工序14后。因?yàn)闊崽幚碇皵U(kuò)、鉸φ25孔，熱處理之后φ25孔易變形，影響加工精度。
工序號(hào)
工序內(nèi)容
1
鍛造
2
正火
3
車(chē)兩端面、打中心孔
4
粗車(chē)各外圓，留2㎜余量，倒角
5
以中心孔定位，車(chē)右端各外圓及槽，留磨削余量0.3㎜
6
在車(chē)床上車(chē)φ22孔，切槽4×0.5
7
精車(chē)左端外圓及槽，留磨削余量0.3㎜
8
銑平面C
9
用專(zhuān)用夾具裝夾，車(chē)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(kuò)鉸φ25孔
15
清理，入庫(kù)
值得注意的，原來(lái)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(yīng)放在車(chē)床上加工孔，提高工件的精度。
3.3 加工設(shè)備及刀、夾、量具的選擇
因?yàn)樯a(chǎn)為中批量生產(chǎn)，故以通用機(jī)床、專(zhuān)用夾具為主，可以提高生產(chǎn)效率，夾具的精度與工序的加工精度。工件在各機(jī)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(chǎn)品質(zhì)量和提高切削效率的重要條件。在選擇刀具型式和結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)考慮以下主要因素：
1. 生產(chǎn)性質(zhì)2.機(jī)床類(lèi)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(chǎn)率
常用的刀具材料主要是高速鋼和硬質(zhì)合金金剛兩大類(lèi)。應(yīng)選用硬質(zhì)合金剛材料的刀具。
車(chē)端面、倒角、車(chē)槽都可以用CA6140車(chē)床加工完成（參考文獻(xiàn)[3]：表9－6）。選擇YT15硬質(zhì)合金車(chē)刀（參考文獻(xiàn)[3]：表18－20）、通用夾具、游標(biāo)卡尺。
銑7.7的平面。選擇X62W臥式銑床（參考文獻(xiàn)[1]：表3.1－73）。選擇直徑D為23mm硬質(zhì)合金螺旋齒直柄立銑刀（參考文獻(xiàn)[3]：表21-21）、專(zhuān)用夾具和游標(biāo)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(xiàn)[1]：表3.1－30）。鉆孔用錐柄麻花鉆（參考文獻(xiàn)[3]：表20－2），采用專(zhuān)用夾具。攻螺紋選用搖臂鉆，采用機(jī)用絲錐（參考文獻(xiàn)[1]：表4.6-3）、絲錐夾頭、專(zhuān)用夾具和螺紋塞規(guī)。
銑平面C。選擇X62W臥式銑床（參考文獻(xiàn)[1]：表3.1－73）。選擇與工序4相同的刀具，采用專(zhuān)用夾具及游標(biāo)卡尺。
鉆φ22孔并切槽4×0.5。用CA6140車(chē)床加工完成（參考文獻(xiàn)：表9－6）。選用錐柄麻花鉆（參考文獻(xiàn)[3]：表20－2）、采用通用夾具及游標(biāo)卡尺、塞規(guī)。
鉆、擴(kuò)、鉸φ25孔。用CA6140車(chē)床加工完成（參考文獻(xiàn)[3]：表9－6）。選用錐柄麻花鉆（參考文獻(xiàn)[3]：表20－2），選用錐柄機(jī)用鉸刀。擴(kuò)孔選用高速鋼錐柄擴(kuò)孔鉆（參考文獻(xiàn)[3]：表20－23）。選用專(zhuān)用夾具、快換夾頭、游標(biāo)卡尺、塞規(guī)。
磨各外圓選用外圓磨床M1412（參考文獻(xiàn)[2]：表14－16）選用專(zhuān)用夾具、游標(biāo)卡尺。
3.4 加工工序設(shè)計(jì)
1. 車(chē)端面、車(chē)槽及倒角
查文獻(xiàn)[1]:3.2－2，車(chē)外圓加工余量：粗車(chē)加工余量為2.5mm，精車(chē)的加工余量為2.3mm，又根據(jù)表2-1加工表面總余量知。查文獻(xiàn)[2]:1-10，硬質(zhì)合金車(chē)刀粗車(chē)外圓的進(jìn)給量0.4mm/r，精車(chē)進(jìn)給量為0.2mm/r。又由參考文獻(xiàn)[2]：表1-12取110m/min，實(shí)際的切削速度是通過(guò)機(jī)床轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)的計(jì)算式為：
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