基于Pro/E的曲轴数控加工应用研究

论文摘要

曲轴是发动机的脊梁,曲轴是发动机的最重要、最关键零件,也是其核心运动件。在工作过程中受到周期性不断变化的气体力、往复运动质量惯性力、旋转与动离心惯性力和拉、压、弯曲等复杂交变载荷,产生扭转和横向、纵向振动。因此曲轴的加工质量和加工效率直接影响到机车产品的质量和机车工业的发展。曲轴加工质量的好坏,直接影响发动机的性能,乃至机车的寿命。本文以机车发动机曲轴为研究对象,根据曲轴在发动机中的功用对曲轴进行了结构分析和受力分析,基于Pro/E的全数据相关性进行曲轴设计,得出了曲轴三维造型设计的基本思想,给出了操作步骤。分析和阐述了产品族设计的基本思想和原理,根据参数化设计的思想,进行曲轴产品族的设计。根据成组技术的原理,得出了曲轴这一类零件在结构上的相似性,基于Pro/E平台,利用通用技术和同族产品的相似结构和技术来对曲轴族进行设计,实现了曲轴产品族设计和Pro/E的交互,得到了曲轴产品族的多层族表。以某曲轴为例进行了加工工艺的分析,介绍了曲轴材料的选择、毛坯的制造方法、热处理方法和精度要求,分析曲轴加工工艺的难点,制定了相应的加工工艺规程。在Pro/NC五轴环境下对曲轴进行数控加工应用研究,针对曲轴加工工艺的难点,采用铣削的方法对曲轴的外表面进行加工,讨论了基准的制定、轨迹的创建、加工参数的确定等关键的铣削要素,编制出了数控加工程序代码,得到了加工过程的走刀轨迹和加工仿真过程。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 曲轴的加工工艺发展过程
• 1.2.1 国外曲轴加工工艺的发展
• 1.2.2 国内曲轴加工工艺的发展
• 1.3 本课题研究的内容、目的、意义
• 本章小结
• 第二章 基于PRO/ENGINEER 的曲轴三维实体造型
• 2.1 曲轴结构及力学性能分析
• 2.1.1 曲轴的结构分析
• 2.1.2 曲轴的受力分析
• 2.2 基于PRO/ENGINEER 的曲轴三维实体造型
• 2.2.1 基本原理和思想
• 2.2.2 三维造型设计
• 本章小结
• 第三章 基于PRO/ENGINEER 的曲轴族的建立
• 3.1 PRO/ENGINEER 族表
• 3.1.1 概述
• 3.1.2 零件族建立
• 3.2 曲轴族表的建立
• 3.2.1 曲轴族表的可行性分析
• 3.2.2 曲轴族关键结构尺寸的确定
• 3.2.3 曲轴多层族表的建立
• 本章小结
• 第四章 曲轴加工工艺
• 4.1 曲轴的毛坯及其热处理
• 4.1.1 曲轴的材料
• 4.1.2 曲轴毛坯的制造方法
• 4.1.3 曲轴毛坯的热处理
• 4.2 曲轴的技术要求
• 4.2.1 尺寸精度和形状精度的要求
• 4.2.2 位置精度要求
• 4.2.3 表面粗糙度要求
• 4.2.4 其他方面的要求
• 4.3 曲轴数控加工工艺制定
• 4.3.1 加工工艺规程
• 4.3.2 机车曲轴加工工艺规程的制定
• 本章小结
• 第五章 基于PRO/NC 的曲轴数控加工
• 5.1 数控加工工艺设计及程序编制
• 5.1.1 数控加工工艺分析
• 5.1.2 数控加工的程序编制的内容与步骤
• 5.2 PRO/ENGINEER 数控加工功能简介
• 5.2.1 Pro/ENGINEER 的模型驱动和CAM 功能
• 5.2.2 Pro/NC 的数控加工过程
• 5.3 曲轴数控加工仿真工作过程
• 5.3.1 在Pro/NC 环境下的曲轴数控加工流程及方法
• 5.3.2 工件装夹与工件原点的确定
• 5.3.3 曲面铣削中加工轨迹的创建
• 5.3.4 加工参数的确定
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢