開(kāi)題報(bào)告 不同類型軸的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與加工

1、 本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告（ 2008屆）工程學(xué)院題 目： 不同類型軸的計(jì)算機(jī)輔助 設(shè)計(jì)與加工 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 專業(yè)名稱： 機(jī)械設(shè)計(jì) 班 級(jí)： 指導(dǎo)教師 姓名： 2008年1月 10日一、 選題的背景和意義（所選課題的歷史背景、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)）軸(shaft) 支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件并與之一起回轉(zhuǎn)以傳遞運(yùn)動(dòng)、扭矩或彎矩的機(jī)械零件。一般為金屬圓桿狀，各段可以有不同的直徑。機(jī)器中作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件就裝在軸上。根據(jù)軸線形狀的不同，軸可以分為曲軸和直軸兩類。根據(jù)軸的承載情況，又可分為：轉(zhuǎn)軸，工作時(shí)既承受彎矩又承受扭矩，是機(jī)械中最常見(jiàn)的軸，如各種減速器中的軸等。心軸，用來(lái)支承轉(zhuǎn)動(dòng)零

2、件只承受彎矩而不傳遞扭矩，有些心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，如鐵路車輛的軸等，有些心軸則不轉(zhuǎn)動(dòng)，如支承滑輪的軸等。傳動(dòng)軸，主要用來(lái)傳遞扭矩而不承受彎矩，如起重機(jī)移動(dòng)機(jī)構(gòu)中的長(zhǎng)光軸、汽車的驅(qū)動(dòng)軸等。軸的材料主要采用碳素鋼或合金鋼，也可采用球墨鑄鐵或合金鑄鐵等。軸的工作能力一般取決于強(qiáng)度和剛度，轉(zhuǎn)速高時(shí)還取決于振動(dòng)穩(wěn)定性。 不同軸的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與加工，運(yùn)用到很多軟件，但主要的還是cad/cam。cam (computer aided manufacturing，計(jì)算機(jī)輔助制造)的核心是計(jì)算機(jī)數(shù)值控制(簡(jiǎn)稱數(shù)控)，是將計(jì)算機(jī)應(yīng)用于制造生產(chǎn)過(guò)程的過(guò)程或系統(tǒng)。 cadcam技術(shù)是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的，雖然這項(xiàng)

3、技術(shù)的發(fā)展時(shí)間不長(zhǎng)，但它的發(fā)展速度很快。目前它已經(jīng)成為新一代生產(chǎn)技術(shù)的核心，被公認(rèn)為提高制造業(yè)生產(chǎn)率和產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。cadcam系統(tǒng)在其形成和發(fā)展過(guò)程中，針對(duì)不同的應(yīng)用領(lǐng)域、用戶需求和技術(shù)環(huán)境，表現(xiàn)出不同的發(fā)展水平和構(gòu)造模式。cad和cam兩項(xiàng)技術(shù)雖然幾乎是同時(shí)誕生的，但在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里卻是按照各自軌跡獨(dú)立地發(fā)展來(lái)的。cad技術(shù)的發(fā)展 cad技術(shù)的發(fā)展大體經(jīng)歷了四個(gè)階段：1形成階段 1950年美國(guó)麻省理工學(xué)院采用陰極射線管(crt)研制成功圖形顯示終端，實(shí)現(xiàn)了圖形的屏幕顯示，從此結(jié)束了計(jì)算機(jī)只能處理字符數(shù)據(jù)的歷史，并在此基礎(chǔ)上，孕育出一門新興學(xué)科計(jì)算機(jī)圖形學(xué)。2發(fā)展階段 20世紀(jì)50年代后

4、期出現(xiàn)了光筆，從此開(kāi)始了交互式繪圖的歷史。 20世紀(jì)60年代初，屏幕菜單指點(diǎn)、功能鍵操作、光筆定位、圖形動(dòng)態(tài)修改等交互繪圖技術(shù)相繼出現(xiàn)。1962年美國(guó)人ivan sutherland開(kāi)發(fā)出第一個(gè)交互式圖形系統(tǒng)sketchpad。此后，相繼出現(xiàn)了一大批商品化cad軟件系統(tǒng)。但是由于顯示器價(jià)格昂貴，cad系統(tǒng)很難推廣。直到60年代末期，顯示技術(shù)有了突破，顯示器價(jià)格大幅度下降，cad系統(tǒng)的性能價(jià)格比大大提高，cad用戶開(kāi)始以每年30的速度逐年遞增。 在顯示技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)也得到了很大發(fā)展，整個(gè)70年代，以二維繪圖和三維線框圖形為主的cad系統(tǒng)形成主流。3成熟階段 第一個(gè)實(shí)體造型(soli

5、d modeling)試驗(yàn)系統(tǒng)誕生于1973年，第一代實(shí)體造型軟件于1978年推向市場(chǎng)，80、90年代實(shí)體造型技術(shù)成為cad技術(shù)發(fā)展的主流，并走向成熟，出現(xiàn)了一批以三維實(shí)體造型為核心的cad軟件系統(tǒng)。實(shí)體造型技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用大大拓寬了cad技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。4集成階段 cad、cam各自對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程和制造過(guò)程所產(chǎn)生的巨大推動(dòng)作用已被認(rèn)同，加之設(shè)計(jì)和制造自動(dòng)化的需求，集成化cadcam系統(tǒng)的出現(xiàn)是自然而然的事。到了20世紀(jì)90年代，幾乎所有的cadcam系統(tǒng)都通過(guò)自行開(kāi)發(fā)或購(gòu)買配套模塊的方式實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)集成。cam技術(shù)的發(fā)展 如前所述，除了capm、pac等與管理層相關(guān)的內(nèi)容外，cam技術(shù)的發(fā)展主要是

6、在數(shù)控編程和計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程規(guī)劃兩個(gè)方面。其中的數(shù)控編程主要是發(fā)展自動(dòng)編程技術(shù)。這種編程技術(shù)是由編程人員將加工部位和加工參數(shù)以一種限定格式的語(yǔ)言(自動(dòng)編程語(yǔ)言)寫成所謂源程序，然后由專門的軟件轉(zhuǎn)換成數(shù)控程序。1955年美國(guó)麻省理工學(xué)院(mit)伺服機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室公布了apt(automatically programmed tools)系統(tǒng)。在該系統(tǒng)基礎(chǔ)上，后來(lái)又發(fā)展成apt、apt-iv。60年代初，西歐開(kāi)始引入數(shù)控技術(shù)。在自動(dòng)編程方面，除了引進(jìn)美國(guó)的系統(tǒng)外，還發(fā)展了自己的自動(dòng)編程系統(tǒng)。如英國(guó)國(guó)家工程研究所（nel）的zcl，西德的exapt。此外，日本、蘇聯(lián)、中國(guó)也都發(fā)展了自己的自動(dòng)編程系統(tǒng)

7、。如日本的fapt、hapt，蘇聯(lián)的cc、cac，中國(guó)的zbc一1、zcx一3、cam一251等。 經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，以apt語(yǔ)言為代表的數(shù)控加工編程方法已經(jīng)非常成熟，甚至當(dāng)今最好的cadcam系統(tǒng)也還帶有apt源程序輸出功能，將cad數(shù)據(jù)傳遞給apt系統(tǒng)進(jìn)行處理，并產(chǎn)生機(jī)床數(shù)控指令。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、cad技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控編程開(kāi)始向交互式圖形編程過(guò)渡。借助cad圖形，以人-機(jī)交互的方式將有關(guān)工藝路線及參數(shù)輸入編程系統(tǒng)，再由系統(tǒng)生成數(shù)控加工信息。與批處理式的語(yǔ)言編程相比，此種編程方式是很大進(jìn)步。目前絕大多數(shù)商品化cadcam系統(tǒng)中，數(shù)控編程都采用此方式，如ugii、euclid、intergr

8、aph、cv、i-deas等。 70年代后，人們開(kāi)發(fā)出面向圖形的數(shù)控編程系統(tǒng)gnc，它作為面向產(chǎn)品制造的應(yīng)用系統(tǒng)，得到了迅速的發(fā)展和推廣。它將幾何造型、圖形顯示、數(shù)控編程和后置處理等功能模塊有機(jī)地結(jié)合一起，有效地解決了編程數(shù)據(jù)的來(lái)源問(wèn)題，有利地推動(dòng)了cad、cam技術(shù)向著一體化和集成化的方向發(fā)展。cadcam技術(shù)的發(fā)展 進(jìn)入70年代，cad、cam開(kāi)始走向共同發(fā)展的道路。由于cad與cam所采用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不同，在cadcam技術(shù)發(fā)展初期，主要工作是開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)接口，溝通cad和cam之間的信息流。不同的cad、cam系統(tǒng)都有自己的數(shù)據(jù)格式規(guī)定，都要開(kāi)發(fā)相應(yīng)的接口，不利于cadcam系統(tǒng)的發(fā)展。在這

9、種背景下，美國(guó)波音公司和ge公司于1980年制定了數(shù)據(jù)交換規(guī)范iges(1nitial graphics exchange specifications)。這一規(guī)范后來(lái)被認(rèn)可為美國(guó)ansi標(biāo)準(zhǔn)。iges規(guī)定了統(tǒng)一的中性文件格式，不同的cad、cam系統(tǒng)可通過(guò)此中性文件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，形成一個(gè)完整的cadcam系統(tǒng)。將不同的系統(tǒng)通過(guò)適當(dāng)?shù)拿浇榧傻揭黄?，這就給cadcam集成化提供了一種很好的想法，許多商品化cadcam或cadcamcae系統(tǒng)都是在這種思想指導(dǎo)下開(kāi)發(fā)的。從本質(zhì)上講這是系統(tǒng)的集成，即將不同的系統(tǒng)集成到一起。 隨著cadcam研究的深入和實(shí)際生產(chǎn)對(duì)cadcam要求的不斷提高，人們又提

10、出用統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型同時(shí)支持cad和cam的信息表達(dá)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初，就將cadcam視為一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)真正意義的集成化cadcam，使cadcam進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段。統(tǒng)一產(chǎn)品模型的建立，一方面為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高度集成提供了有效的手段，另一方面，也為cadcam系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)并行設(shè)計(jì)提供了可能。目前，各大商品化軟件紛紛向此方向靠攏。例如sdrc公司的i-deas master serial版，在master model的統(tǒng)一支持下，實(shí)現(xiàn)了集成化cadcam，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)并行工程。 80年代，出現(xiàn)了一大批工程化的cadcam商品化軟件系統(tǒng)，其中較著名的有cadam，catia，ug-，i-dea

11、s，proengineer，acis等，并應(yīng)用到機(jī)械、航空航天、汽車、造船等領(lǐng)域。 進(jìn)入90年代以來(lái)，cadcam系統(tǒng)的集成度不斷增加，特征造型技術(shù)的成熟應(yīng)用，為從根本上解決由cad到cam的數(shù)據(jù)流無(wú)縫傳遞奠定了基礎(chǔ)，使cadcam達(dá)到了真正意義上的集成，從而發(fā)揮出最高的效益。二、 研究的基本內(nèi)容和解決的主要問(wèn)題 完成二級(jí)圓柱齒輪低速軸的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與加工低速軸的設(shè)計(jì)方案及設(shè)計(jì)計(jì)算 低速軸的加工工藝的編制 程序的設(shè)計(jì) 完成軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及編程，畫出零件圖 根據(jù)零件圖確定工藝方案，編制工藝流程和工藝三、 研究方法及措施 減速器軸的力學(xué)模型和結(jié)構(gòu)特征，利用開(kāi)發(fā)的軸設(shè)計(jì)程序，使軸設(shè)計(jì)中的強(qiáng)度計(jì)算、結(jié)

12、構(gòu)設(shè)計(jì)及繪圖連成一體，從而使減速器的自動(dòng)化設(shè)計(jì)成為可能。 根據(jù)不同分類方法對(duì)軸進(jìn)行分類，然后根據(jù)不同軸進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造。利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)和制造。對(duì)軸的加工工藝進(jìn)行分析，然后再對(duì)各加工步驟進(jìn)行分析。（請(qǐng)老師提供一些意見(jiàn)，謝謝） 四、研究工作的步驟、進(jìn)度1、前期準(zhǔn)備階段：查閱相關(guān)書(shū)籍、文獻(xiàn)，完成文獻(xiàn)綜述，開(kāi)題報(bào)告及其外文翻譯等前期工作。時(shí)間：2007年1月1日-2007年1月10日2、 軸的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 時(shí)間：2007年1月15日-2007年1月26日3、 軸的計(jì)算機(jī)輔助加工。 時(shí)間：2007年1月26日-2007年4月13日4、論文及設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)編寫，并對(duì)相關(guān)圖紙進(jìn)行繪制。時(shí)間：2007年4

13、月16日-2007年5月1日 5、后期完善修改階段：對(duì)完成的進(jìn)行必要的修改完善。準(zhǔn)備答辯時(shí)間：2007年5月1日-2007年5月25號(hào) 五、主要參考文獻(xiàn)（其中外文文獻(xiàn)不少于2篇） cadcam技術(shù)的發(fā)展歷程，作者：cad世界網(wǎng) 資料庫(kù)來(lái)源：cad世界網(wǎng) 2007-11-29 高等學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)手冊(cè)（機(jī)械卷） 作者：國(guó)家教育委員會(huì)高等教育司、北京出版社：高等教育出版社 軸系部件設(shè)計(jì)作者:王曉東,周鵬翔編 出版社:北京機(jī)械工業(yè)出版社 出版時(shí)間:1989.9 cad/cam在機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用 趙汝嘉主編 西安交通大學(xué)出版社 1994 計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng) 許耀昌主編 中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社 1992

14、 機(jī)械制造專業(yè)英語(yǔ)作者：章躍主編出版社：機(jī)械工業(yè)出版社出版日期：2005-6-1機(jī)械類專業(yè)英語(yǔ)閱讀教程作者: 黃運(yùn)堯 司徒忠 出版社: 機(jī)械工業(yè)出版社 出版日期: 1997年05月第1版 出版地: 北京 軸承最新標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用大全 作者：本書(shū)編委會(huì) 出版社：遠(yuǎn)方出版社 機(jī)械工程師cad2006 作者：本書(shū)編委會(huì) 出版社：機(jī)械工業(yè)出版社查看詳細(xì)信息cad/cam軟件應(yīng)用實(shí)訓(xùn)教程（數(shù)控技術(shù)類） 作者：徐紅艷 出版社：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社 出版日期：2007.8.17mastering cad/cam 掌握cad/cam 作者:ibrahim zeid, northeastern university 出版年