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1、xxx 大學畢 業 論 文(設計)論文題目 基于 CATIA 下導向件的參數化設計姓 名 xxx 院 系 xxxxxxx 指導教師 xxxxxx學號xxxxx專業xxxxxxxxx職稱xxx中國 合肥基于 CATIA下導向件的參數化設計第2頁目錄 TOC o 1-5 h z 摘要: 3 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 第一章 緒論 4 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 課題來源及意義 4 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 畢業論文的想要達到的目

2、的 4 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 第二章 導向件的概述 5 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 導向件的基本概念 5 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 導向件的組成 5 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 鉆套 5 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 鏜套 5 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 襯

3、套 5鉆套、鏜套螺釘 6第三章 CATIA的概述 6CATIAT 簡介 63.1.2 產品及服務 63.1.3 核心技術 6功能和模塊 7 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 第四章 參數化設計 8 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 參數化設計概述 8 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 2 應用 9 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 第五章 導向件的三維實體建模 9 HYPERLINK l book

4、mark38 o Current Document 三維實體建模過程 9 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 零件建模 11 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 第六章 零件庫 19 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 6.1 零件庫的定義 19零件庫的意義何在 19 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 主要的零件庫產品介紹 19 HYPERLINK l bookmark50 o Current Docu

5、ment 零件庫的建立 21結 論 25致 謝 26 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 參考文獻 27Abstract 28基于 CATIA下導向件的參數化設計第3頁基 于 CATIA 導 向 件 的 參 數 化 設 計作 者 : x x x指 導 老 師 : xx xxxxx 大學 11 機械設計制造及其自動化 合肥 230036 下載須知: 本文檔是獨立自主完成的畢業設計,只可用于學 習交流,不可用于商業活動。另外,有需要電子檔的同學可以加我2353118036,我保留著畢設的全套資料, 旨在互相幫助, 共同進步,建設社會主義和諧社會摘要:

6、導向件是機床夾具的重要組成部分,夾具的設計制造在整個制造生產開始工 作中占有十分重要的地位,它的設計與制造質量對保證產品質量的影響具有決定性 地位。用方法開品時,零件設計模型的建立速度是決定整個產品開發效率的關鍵。本文介紹了在 CATIA 環境下機床夾具導向件的參數化設計及常見導向件零件庫 的建立方法。著重描述導向件的繪制,建模過程。設計過程中,設計人員往往會遇 到許多標準件, 這就需要建立零件庫來方便調用, 不需要設計這費時地去逐個設計, 可以通過改變有關參數或者從庫中直接調用零件,就可達到設計要求,縮短設計周 期、減少重復工作、大幅提高設計效率和工作質量。關鍵詞:參數化設計,模型的建立,

7、CATIA,導向件,零件庫基于 CATIA下導向件的參數化設計第4頁第一章 緒論課題來源及意義不論是傳統制造,還是現代制造系統,夾具都是十分重要的。夾具對加工質量、 生產率和產品成本都有直接的影響。花費在夾具設計和制造的時間不論在改進現有 產品或者開發新產品中,在生產周期中都占有比較大的比重。工藝裝備的設計、制造、使用和管理,體現著一個企業的工藝技術水平,夾具設 計制造又是制造環境中生產準備時間和加工成本的重要因素,工裝設計水平的高 低,很大程度上反映出企業制造能力的高低。產品更新時往往需要重新設計相應的 夾具,加上傳統的設計模式,即夾具設計在產品和工藝設計之后進行,造成夾具設 計制造周期長,

8、成本高。嚴重影響了新產品的研制周期,減弱了企業在產品開發中 的競爭能力。在當今激烈的市場競爭中,如何應用 CAITA這一先進工具和手段服務于夾具的設 計制造,實現產品的高質量、低成本、短生命周期,以滿足日趨激烈的市場競爭是 擺在我們面前的重要問題。本課題提出經過了大量的市場調研,力圖提高夾具的設 計與制造的效率和質量,縮短制造周期,降低生產成本,進一步適應企業的需求。畢業論文的想要達到的目的基于 CATIA下導向件的參數化設計第5頁畢業論文主要想通過此次設計實現對導向件的三維實體建模及參數化設計,建 立導向件的零件庫,從而縮短設計周期、減少重復工作、大幅提高設計效率和工作 質量。另一方面,加強

9、對夾具方面的知識融會貫通,解決設計中的難題。第二章 導向件的概述導向件的基本概念導向件是在機床夾具上,起引導作用的一類零部件。也是機機械制造過程中最常 用的一種工藝裝備,它直接影響機械加工的質生產效率和成本,因此導向件在機械 制造中占有很重要的地位。導向件的組成導向件的組成包括鉆套、鏜套、襯套、鉆套 、鏜套螺釘等鉆套鉆套是安裝在鉆模板或夾具體上,其作用是用來確定工件上被加工孔的位置,引 導刀具進行加工,并提高刀具在加工過程中的剛性和防止加工中的振動。鉆套的作用 , 主要是用來確定鉆頭、擴孔鉆、鉸刀等定尺寸刀具的軸線位置 ,鉆套 的結構和尺寸已經標準化。根據使用特點,鉆套具有固定鉆套、可換鉆套、

10、快換鉆 套和特殊鉆套四種型式。而且采用“光盈配合”把鉆套鑲入鉆模板上。鉆套的意義在于他可以定位和引導刀具進行加工,從而提高加工的精度。鏜套鏜套外形尺寸小、結構緊湊、制造簡單,易保證鏜套中心位置的準確,因與鏜桿 之間有摩擦,主要用于低俗加工。鏜套的主要作用用來引導鏜桿 。鏜套可以分為鏜套、回轉導套襯套IKO 微小型直線襯套軸承是邊與軸進行轉動, 接觸邊朝軸的方向進行無限直線運基于 CATIA下導向件的參數化設計第6頁動,且軸徑尺寸為 35mm的極小型直線運動導向機。特點為: 低摩擦阻抗: 鋼珠可因保持器的正確導向,以極小的摩擦阻抗進行穩定的直線運動 不銹鋼制:亦提供不銹鋼系列,適合耐蝕性需求的用

11、途 精巧的設計:尺寸極小,可設計于精巧的機械 / 設備中 豐富的變化: 除了標準型外,還有系列化的高剛性長型,可依照用途選擇 .起襯墊作用的環套 在閥門應用領域,襯套在閥蓋之內,一般使用聚四氟乙烯或 者石墨等耐腐材料,用于密封作用。可分為鉆套用襯套、鏜套用襯套鉆套、鏜套螺釘機床夾具常用零件之一。第三章 CATIA 的概述CATIAT 簡介CATIA是法國達索公司的產品開發旗艦解決方案。作為 PLM協同解決方案的一個重 要組成部分,它可以幫助制造廠商設計他們未來的產品,并支持從項目前階段、具 體的設計、分析、模擬、組裝到維護在內的全部工業設計流程。3.1.2 產品及服務模塊化的 CATIA系列產

12、品提供產品的風格和外型設計、機械設計、設備與系統工 程、管理數字樣機、機械加工、分析和模擬。 CATIA產品基于開放式可擴展的 V5架 構。通過使企業能夠重用產品設計知識,縮短開發周期, CATIA 解決方案加快企業對 市場的需求的反應。自 1999 年以來,市場上廣泛采用它的數字樣機流程,從而使 之成為世界上最常用的產品開發系統。CATIA 系列產品在八大領域里提供 3D 設計和模擬解決方案:汽車、航空航天、船 舶制造、廠房設計、建筑、電力與電子、消費品和通用機械制造。3.1.3 核心技術CATIA 先進的混合建模技術基于 CATIA下導向件的參數化設計第7頁設計對象的混合建模:在 CATI

13、A的設計環境中,無論是實體還是曲面,做到了真正 的交互操作;變量和參數化混合建模: 在設計時, 設計者不必考慮如何參數化設計目標, CATIA 提供了變量驅動及后參數化能力。幾何和智能工程混合建模:對于一個企業,可以將企業多年的經驗積累到CATIA的知識庫中,用于指導本企業新手,或指導新車型的開發,加速新型號推向市場的時 間。CATIA 具有在整個產品周期內的方便的修改能力,尤其是后期修改性 無論是實體建模還是曲面造型,由于 CATIA提供了智能化的樹結構,用戶可方便快 捷的對產品進行重復修改,即使是在設計的最后階段需要做重大的修改,或者是對 原有方案的更新換代,對于 CATIA來說,都是非常

14、容易的事。CATIA所有模塊具有全相關性CATIA 的各個模塊基于統一的數據平臺,因此 CATIA 的各個模塊存在著真正的全 相關性,三維模型的修改,能完全體實現二維,模擬分析,模具和數控加工的程序 中。并行工程的設計環境使得設計周期大大縮短CATIA 提供的多模型鏈接的工作環境及混合建模方式,使得并行工程設計模式已 不再是新鮮的概念,總體設計部門只要將基本的結構尺寸發放出去,各分系統的人 員便可開始工作,既可協同工作,又不互相牽連;由于模型之間的互相聯結性,使 得上游設計結果可做為下游的參考,同時,上游對設計的修改能直接影響到下游工 作的刷新。實現真正的并行工程設計環境。CATIA覆蓋了產品

15、開發的整個過程CATIA 提供了完備的設計能力:從產品的概念設計到最終產品的形成,以其精確 可靠的解決方案提供了完整的 2D、3D、參數化混合建模及數據管理手段,從單個零 件的設計到最終電子樣機的建立;同時,作為一個完全集成化的軟件系統, CATIA 將機械設計,工程分析及仿真,數控加工和 CATweb網絡應用解決方案有機的結合 在一起,為用戶提供嚴密的無紙工作環境,特別是 CATIA中的針對汽車、摩托車業 的專用模塊。功能和模塊曲面設計模塊CATIA擁有強大的曲面設計模塊。Generic Shape Design簡稱 GSD,創成式造型,非常完整的曲線操作工具和最基礎的曲面構造工具,除 了可

16、以完成所有曲線操作以外,可以完成拉伸,旋轉,掃描,邊界填補,橋接,修 補碎片,拼接,凸點,裁剪,光順,投影和高級投影,倒角等功能,連續性最高達 到 G2,生成封閉片體 Volume,完全達到普通三維 CAD軟件曲面造型功能,比如 Pro/E 完全參數化操作。Free Style Surface基于 CATIA下導向件的參數化設計第8頁簡稱 FSS,自由風格造型,幾乎完全非參。 除了包括 GSD中的所有功能以外,還可 完成諸如曲面控制點(可實現多曲面到整個產品外形同步調整控制點、變形),自 由約束邊界,去除參數,達到汽車 A 面標準的曲面橋接、倒角、光順等功能,所有 命令都可以非常輕松的達到 G

17、2。Automotive Class A簡稱 ACA,汽車 A 級曲面,完全非參,此模塊提供了強大的曲線曲面編輯功能, 和無比強大的一鍵曲面光順功能。幾乎所有命令可達到 G3,而且不破壞原有光順外形。可實現多曲面甚至整個 產品外形的同步曲面操作(控制點拖動,光順,倒角等)。FreeStyle Sketch Tracer簡稱 FST,自由風格草圖繪制,可根據產品的三視圖或照片描出基本外形曲線。Digitized Shape Editor簡稱 DSE,數字曲面編輯器,根據輸入的點云數據,進行采樣,編輯,裁剪已達 到最接近產品外形的要求,可生成高質量的 mesh小三角片體。完全非參。Quick Su

18、rface Reconstruction簡稱 QSR,快速曲面重構,根據輸入的點云數據或者 mesh以后的小三角片體,提 供各種方式生成曲線,以供曲面造型,完全非參。7.Shape Sculpter小三角片體外形編輯, 可以對小三角片體進行各種操作, 功能幾乎強大到與 CATIA 曲面操作相同,完全非參。8.Automotive BIW Fastening 汽車白車身緊固,設計汽車白車身各鈑金件之間的焊接方式和焊接幾何尺寸。9.Image & Shape可以像捏橡皮泥一樣拖動, 拉伸,扭轉產品外形、 增加“Image Shape(橡皮泥塊 )” 等方式以達到理想的設計外形。可以極其快速的完成產

19、品外形概念設計。19 包括在 Shape design & Styling 模塊中10.Healing Assistant一個極其強大的曲面縫補工具,可以將各種破面缺陷自動找出并縫補。第四章 參數化設計參數化設計概述參數化設計是 Revit Building 的一個,它分為兩個部分:參數化圖元和參數化 修改引擎。Revit Building 中的圖元都是以構件的形式出現, 這些構件之間的不同, 是通過參數的調整反映出來的,參數保存了圖元作為數字化建筑構件的所有信息。 參數化修改引擎提供的參數更改技術使用戶對建筑設計或文檔部分作的任何改動 都可以自動的在其它相關聯的部分反映出來, 采用智能建筑構

20、件、 視圖和注釋符號, 使每一個構件都通過一個變更傳播引擎互相關聯。構件的移動、刪除和尺寸的改動 所引起的參數變化會引起相關構件的參數產生關聯的變化,任一視圖下所發生的變基于 CATIA下導向件的參數化設計第9頁更都能參數化的、雙向的傳播到所有視圖,以保證所有圖紙的一致性,毋須逐一對 所有視圖進行修改。從而提高了工作效率和工作質量。2 應用用方法開發產品時,零件設計模型的建立速度是決定整個產品開發效率的關鍵。 零件設計初期,零件形狀和尺寸有一定模糊性,要在裝配驗證、性能分析和數控編 程之后才能確定。這就希望零件模型具有易于修改的柔性。參數化設計方法就是將 模型中的定量信息變量化,使之成為任意調

21、整的參數。對于變量化參數賦予不同數 值,就可得到不同大小和形狀的零件模型。在 CAD中要實現參數化設計,參數化模型的建立是關鍵。參數化模型表示了零件 圖形的幾何約束和工程約束。幾何約束包括結構約束和尺寸約束。結構約束是指幾 何元素之間的拓撲約束關系,如平行、垂直、相切、對稱等;尺寸約束則是通過尺 寸標注表示的約束,如距離尺寸、角度尺寸、半徑尺寸等。工程約束是指尺寸之間 的約束關系,通過定義尺寸變量及它們之間在數值上和邏輯上的關系來表示。第五章 導向件的三維實體建模三維實體建模過程1 這里選用機床夾具手冊導向件中的長型固定鉆套3 檢查每一步的約束是否合理,是否存在過多約束、不合理約束。然后退出草

22、圖界基于 CATIA下導向件的參數化設計第 10 頁2 打開 CATIA V5R20軟件,進入 CATIA界面點擊開始,進入機械設計,零件設計, 進入草圖編輯器,按照數據要求畫出零件草圖如下面,點擊“旋轉” ,得到下圖:基于 CATIA下導向件的參數化設計第 11 頁零件建模其他導向件零件建模過程和 5.1 過程一致,這里我截取部分展示如下:基于 CATIA下導向件的參數化設計第 12 頁固定鉆套 A 型基于 CATIA下導向件的參數化設計第 13 頁鉆套用襯套基于 CATIA下導向件的參數化設計第 14 頁鏜套用襯套基于 CATIA下導向件的參數化設計第 15 頁鉆套螺釘然后利用 CATIA

23、的 Formula(公式)功能、 Design Table (設計表)功能和 Catalog (目錄)功能 ,進行零件的參數化設計,并建立相應的三維零件庫,這里我們還 是以長型固定鉆套為例對其進行參數化設計。1 首先點擊 f(x )圖標,打開參數建立對話框。 點擊“新類型參數”選擇“長度”單值”,輸入“D”,“24mm”然后依次輸入其他數據,在點擊“確定如圖基于 CATIA下導向件的參數化設計第 16 頁2 在依次對這些參數對應的約束進行關聯處理,在草圖界面,雙擊約束右擊 選擇“編輯公式”,打開“公式編輯器”, 選擇“參數長度 L0”,進 行參數關聯。同理長型固定鉆套的其他數據進行參數關聯。基

24、于 CATIA下導向件的參數化設計第 17 頁約束邊的 f (x)表示關聯成功,結構樹會出現圖示如下:3 創建設計表,使用當前值創建設計表,將所有數據插入基于 CATIA下導向件的參數化設計第 18 頁4 最后將表格填入 Excel 表中,得到設計表,注意 Excel 表中第一列插入 PartNumber列,并給定該列的序列號選擇每組都會得到對應數據的零件基于 CATIA下導向件的參數化設計第 19 頁根據如上所述的方法,其他導向件參數化設計大致相同,這里就不贅述。第六章零件庫6.1 零件庫的定義零件庫是為三維 CAD軟件提供零部件模型的插件,可以幫助工程師快速創建標準件 和常用件模型。按種類

25、分為緊固件(如螺釘、螺母、螺柱和螺栓、墊圈和檔圈、銷 和鍵、鉚釘和焊釘)、軸承、密封件、潤滑件、電動機、液壓缸、法蘭、管接頭等。零件庫的意義何在 在產品開發過程中零件庫能節省大量的設計成本,如果沒有標準件和常用件的三維 模型庫,工程師將花費大量的時間在簡單的重復建模工作上, 造成設計資源的浪費。 以一個軸承模型為例:工程師通常需要 2 個小時才能建立一個合格的模型,而從零 件庫中選用,只需要 1 分鐘。主要的零件庫產品介紹世界 3 大零件庫Traceparts 零件庫Traceparts 擁有全球最大使用最廣泛的數字 3D 零件庫,1 億多個 3D數字零件模型 , 支持 CATIA, Soli

26、dWorks and Spatial,AutoCAD, Inventor,Mechanical Desktop, Pro/ENGINEER), GOOGLE (SketchUp) ,KOMPAS 3D,TopSolid, Unigraphics, Solid Edge等主流 3D建模軟件格式 . 所有的零件庫模型開放免費下載擁有各國標準零件庫GB國標庫,DIN 德國工業標準庫 , ISO 國際標準化組織 ,ANSI ASME ASTM美 國國家 標準庫,UNI 意大利標準庫 , JIS 日本標準庫 .數百家制造商零件庫如西門子 ,施耐德, 研華, FAG, NSK, 空中客車 , 米其林,AB

27、B, 阿爾斯通 ,SKF 等數 百家知名制造商零件庫基于 CATIA下導向件的參數化設計第 20 頁各行業零件庫機械系統和通用部件 , 液壓系統和通用部件 , 制造工程 , 能量和熱傳導工程 , 電 氣工程, 電子元件 , 信息技術 , 辦公設備 , 新能源, 圖像處理 , 道路和車輛 , 飛 機和航天器 , 原料處理設備 , 貨物包裝和調運 , 農業, 食品技術 , 采礦 , 石油及 相關設備 , 冶金, 橡膠和塑料 , 建筑和建筑物 , 工木工程 , 計量和測量 , 文娛和 體育等行業庫 .Cadenas 零件庫德國 CADENA公S 司推出的“零件庫”分為兩個產品序列,即在線版和離線版,

28、在線 版的中國(簡體中文)主站已于 2010 年上線,名為 LinkAble PARTcommunity ,是 CADENAS與國內的翎瑞鴻翔公司共同開發的,新用戶可以通過百度等搜索引擎搜索 “LinkAble PARTcommunity”訪問并登錄,這個網站囊括了 ISO / EN / DIN / GB / JIS 等主要的標準件外,還包括數百家國內外廠商的產品模型,如國內用戶所熟知 的工業電氣 ABB,魏德米勒,施耐德等等,軸承行業的 FAG/ NSK/ WD/ NTN等等, FA自動化的 MISUM,I 氣動的 SMC / FESTO / AIRTAC亞德客等等,以及液壓行業的 AHP等

29、,三維模型達數百萬個規格。全部模型數據可被訪客免費注冊后,免費使用, 其提供的眾多主流 CAD原始數據接口包括: Pro/E (Creo) ,SolidWorks ,UGS NX, Solid Edge, Inventor, CATIA ,AutoCAD等等,此外提供的 STEP, STL, IGES, SAT 等中間格式接口滿足訪客的不同需求。而其離線解決方案名為 PARTsolutions ,其不僅為 CAD系統提供上述零部件數據資 源外,更提供更廣泛的 ERP/PDM接口,實現與主流 PLM系統的緊密集成,如 SAP, Windchill, Intralink, Enovla, Vaul

30、t, Teamcenter, Smarteam 等 等 。 PARTsolutions 可將其上游 ERP系統中的物料信息與模型信息實現對接,并經 CAD 系統導入 PDM,從而打通企業的整個 PLM流程,將飽含產品全壽命周期的幾何與非 幾何信息貫穿始終,并在不經意間解決了常見的“一物多碼”現象。到目前為止, CADENA及S 其在華服務商翎瑞鴻翔提供的 PLM輔助解決方案贏得西門子、空客、戴 姆勒、依維柯、大眾、 MAN、博世、中國北車、中國南車在內的眾多工業巨頭的青 睞。經過近 20年的發展, CADENA憑S借著其技術優勢,迅速打入了歐洲和美國市場。目 前 CADENA已S 發放超過 2

31、00 萬個軟件許可證,擁有全球員工 300 人,年度營業額迅基于 CATIA下導向件的參數化設計第 21 頁猛增長,同時 CADENA的S 中國步伐也在逐步推進,其 PLM解決方案目前擁有第一家 認證服務商和授權經銷商。Strack Norma 模具標準件庫Strack Norma提供注塑模具和沖壓模具標準件。使用標準件完成的部件在設計、計 算和分類上都更容易一些。在這個系統里有超過 30,000 個完整的模架和 40,000 個 標準零件可用于高效的注塑模具設計。 W&b%:|aN-.此外還有專門用于沖壓成型模具的標準件。所有用于沖壓和成型模具的標準件都包 含在 STRACK分類里面。這個分

32、類清晰的系統有超過 20,000 完整模架, 30,000 個可 用標準件和齊全的其他附件 .國內的零件庫零件庫的建立打開 catia 新建 CatalogDocument 文件, 添加零件系列,選擇所畫的所有零件圖 一一添加上去 , 將得到所有零件集合的零件庫,然后右鍵編輯章節下的小項的定義 即可改名,如下圖所示:在分別點開每個零件圖,就可以得到每個零件參數化設計圖,如下:基于 CATIA下導向件的參數化設計第 22 頁固定鉆套 A型(GB 22-80)長型固定鉆套基于 CATIA下導向件的參數化設計第 23 頁鉆套用襯套( GB 2263-80)鏜套用襯套( GB 2267-80)基于 C

33、ATIA下導向件的參數化設計第 24 頁鉆套螺釘( GB 2268-80)其他零件庫的建立方法與這里一樣,這里就不過多舉例。基于 CATIA下導向件的參數化設計第 25 頁結論通過這幾個月的學習,我已經掌握了 CATIA軟件的一些基本命令操作,能夠獨立 完成導向件的參數化設計及零件庫的工作。期間雖然遇到了很多困難,問題,但在 老師的指導下,同學的幫助中,最終還是解決了,我深深地體會到了做任何事都不 是一蹴而就的,堅持是成功的基石。本次畢業設計我完成了 CATIA下的導向件參數化設計, CATIA的強大建模功能給設 計帶工作帶來了很大的方便,可以看到參數化設計大大提高了模型的生成和修改速 度,零

34、件庫的建成帶來了很便捷的體驗,其優越性、效率顯著,在很多方便都具有 較大的應用價值。基于 CATIA下導向件的參數化設計第 26 頁致謝在本次論文設計過程,老師對該論文從選題,構思到最后定稿的各個環節細心指 導,使我得以最終完成畢業論文設計。同時室友耐心的幫助,解決了很多小問題, 使得畢業設計能順利的完成。最后,我要向百忙之中抽時間對本文進行審閱,評議 和參與本人論文答辯的各位老師表示感謝!基于 CATIA下導向件的參數化設計第 27 頁參考文獻【1】江洪要,仲興等 .CATIA V5 基礎培訓教程機械工業出版社 2005.11【2】孫恒,陳作模 .機械原理 . 北京高等教育出版社 . 200

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