三维零件工艺解决方案

三维装配CAPP产品和技术研究本文介绍了随着产品设计手段二维CAD向三维CAD转变，工艺设计由二维CAPP向三维CAPP转换也成为CAPP进展不可逆转的历史趋势。

本文结合企业装配应用实际，对三维装配CAPP技术与产品进行深入探讨。

1.前言制造业信息化技术进展近二十年来，在工业实践需求的带动下发生了翻天覆地的变化。

CAD是我国制造行业应用最普遍的计算机辅助设计技术，它改造了传统手工设计的落后现状，为后续的企业信息化建设打下了坚实基础。

然而，传统的二维CAD只能起到电子图版的作用，不能直观地表达产品的造型与结构。

近年来，随着制造业信息化步伐的加快，为了进一步提高设计能力与产品创新能力，一些企业开始逐步引入三维CAD系统，以缩短设计与分析时间、缩短制造周期，并已取得了巨大经济效益。

实践证明，从二维CAD向三维CAD转换，已成为企业深化CAD应用的方向，也是CAD进展不可逆转的历史趋势。

与此同时，作为企业信息化集成系统中重要一环的CAPP，还大多还停留在解决工艺设计中的事务性、管理工作的阶段，在应用方面仍然薄弱，特别在与三维CAD的集成上，基于三维CAD的装配关系检查与仿真、装配工艺爆炸图的编辑、产品工艺性评价与审核等功能都无从实现。

假如说零件的加工能够CAD/CAM一体化来解决工艺问题，但装配却无法实现，特别是复杂产品的装配工艺设计，因此基于三维CAD的装配CAPP技术成为近阶段需求热点。

三维装配CAPP技术最早出现于上世纪九十年代后期，代表了一种全新的制造体系与模式，因能够与三维CAD技术相结合，解决设计与装配对象在与研制过程中难以实现的动态性能而引起了人们的普遍重视，并得到迅速进展。

目前，国内航空航天、船舶、汽车、兵器等行业也已逐步展开有关技术的应用。

2.装配CAPP的研究现状及进展趋势CAPP(Computer Aided Process Planning，计算机辅助工艺设计)自20世纪60年代提出以来，在广度与深度上都取得了长足的进展，但其研究几乎都集中在零件的加工上，关于装配型CAPP的研究，目前尚处于起步阶段。

基于MBD三维工艺设计系统的开发与应用作者：中航工业惠阳螺旋桨有限责任公司郑雷????来源：航空制造技术随着数字化技术的发展，飞机产品设计已实现基于全三维数字化定义，特别是基于模型定义（Model Based Definition，MBD）技术的实施，使三维模型取代二维图纸成为可能，促使新一代机型甚至无纸化制造需求的提出。

随着MBD技术的深入应用，必然会对工艺规划设计、车间生产应用等产生重大影响，引起数字化制造技术的重大变革，真正开启三维数字化制造时代。

?近10余年，随着飞机制造技术的发展，以波音、洛·马和空客公司为代表的飞机制造业在数字化技术应用领域取得了巨大的成功。

波音公司在以波音787为代表的新型客机研制过程中，全面采用了MBD技术，将三维产品制造信息（Product Manufacturing Information，PMI）与三维设计信息共同定义到产品的三维数模中，摒弃二维图样，直接使用三维标注模型作为制造依据，使工程技术人员从百年来的二维文化中解放出来，实现了产品设计（含工艺设计）、工装设计、零件加工、部件装配、零部件检测检验的高度集成、协同和融合，建立了三维数字化设计制造一体化集成应用体系，开创了飞机数字化设计制造的崭新模式，确保了波音787客机的研制周期和质量。

?三维工艺设计作为支撑基于MBD的三维数字化设计、制造一体化研制模式的关键环节，负责确定产品制造过程以及制造所需的制造资源、制造时间等，是连接产品设计与制造的桥梁。

它一方面通过解析上游设计数模中的相关信息来开展工艺设计，另一方面为下游生产制造提供现场的指导和依据，因此，工艺设计对缩短产品研制周期、提高产品质量和降低制造成本具有重要影响，属于飞机研制的关键基础技术之一。

?国内航空基于MBD技术现状及存在问题?当前，我国航空制造业的数字化技术应用发展迅速，MBD技术的引入和工程实践虽处于起步阶段但也已开展多年，建立了MBD 应用规范及相关标准，并且目前航空工业主要厂所已经开始，甚至深入三维数字化设计制造的应用，建立适应我国航空制造企业的MBD技术应用推广路线和技术体系，使得MBD数字化模型贯穿于整个产品生命周期的数字化制造过程中，建立基于MBD模型的数字化设计制造一体化集成应用体系，达到无图纸、无纸质工作指令的三维数字化集成制造，是缩短产品研制周期，提高产品质量，保证产品研制节点的迫切需求。

第４３卷第６期２００７年６月机械工程学报ｖ０１．４３Ｎｏ．６ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬ０ＦＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＪ１１１１．２００７三维金属零件的电子束选区熔化成形术颜永年齐海波林峰何伟张浩然张人佶（清华大学机械工程系北京１０００８４）摘要：针对电子束选区熔化成形技术中金属粉末在高能电子束作用下容易溃散的特点，进行不同形状的３１６Ｌ不锈钢粉末的成形研究，得出既不溃散又具有较好成形性的粉末配比。

针对成形过程中成形区域的温度场分布特点，提出成形件旋转法和多连通区域零件的薄层切割法，能较好地解决成形件第一条扫描线球化和成形区域不同部位所需温度不相同的问题，简化ｃＡＤ模型的数据处理过程。

在材料研究和工艺研究的基础上，制造出三维金属零件，层间为完全冶金结合，层内没有未熔颗粒和空洞，组织结构为均匀细小的蜂窝状枝晶组织，水平和垂直拉伸试样的极限强度和断后伸长率为６００ＭＰａ、４０％和５６０ＭＰａ、３５％。

关键词：快速制造电子束选区熔化成形３１６Ｌ不锈钢粉末温度场中图分类号：ＴＮｌ０１Ｏ前言电子束快速制造技术是一种基于离散一堆积成形原理，以高能量密度和高能量利用率的电子束作为加工热源，对材料进行完全熔化成形的三维实体零件制造方法。

与激光相比，电子束具有能量利用率高、加工材料广泛、无反射、加工速度快、真空环境无污染及运行成本低等优点，因此基于电子束的快速制造技术在国际上受到了越来越广泛的关注，美国麻省理工学院、美国航空航天局、瑞典心ｃ锄公司和我国清华大学均开发出了各自的基于电子束的快速制造系统【１。

２】。

前两种利用电子束熔化金属丝材，电子束固定不动，金属丝材通过送丝装置和工作台移动，与激光近形制造技术类似；后两种利用电子束熔化铺在工作台面上的金属粉末，与激光选区熔化技术类似，利用电子束实时偏转实现熔化成形，该技术不需要二维运动部件，可以实现金属粉末的快速扫描成形，是目前国际上金属零件快速制造的研究热点之一。

第二节 盘、套类零件工艺设计一、盘、套类零件特点（一）盘类零件1、功用盘类零件在机器中主要起支承、连接作用。

2、结构特点盘类零件主要由端面、外圆、内孔等组成，一般零件直径大于零件的轴向尺寸。

3、技术要求盘类零件往往对支承用端面有较高平面度及轴向尺寸精度及两端面平行度要求；对转接作用中的内孔等有与平面的垂直度要求，外圆、内孔间的同轴度要求等。

（二）套类零件1、功用套类零件在机器中主要起支承和导向作用。

2、结构特点零件主要由有较高同轴要求的内外圆表面组成，零件的壁厚较小，易产生变形，轴向尺寸一般大于外圆直径。

3、主要技术要求孔与外圆一般具有较高的同轴度要求；端面与孔轴线（亦有外圆的情况）的垂直度要求；内孔表面本身的尺寸精度、形状精度及表面粗糙度要求；外圆表面本身的尺寸、形状精度及表面粗糙度要求等。

二、盘、套类零件制造工艺（教学）案例案例3：支承块加工。

零件图三维图1、零件工艺性分析（1）零件材料：45钢。

切削加工性良好。

刀具材料及几何参数选择同案例1。

（2）零件组成表面：两端面，外圆面，中间孔及沉孔，安装孔，侧面，十字槽，倒角等。

（3）零件结构分析：两端面起支承作用，光度要求高，轴向尺寸在安装后通过配磨保证两件等高。

轴向尺寸小，为典型的盘类零件。

（4）主要技术条件：端面粗糙度要求Ra0.4µm两端面保证平行。

2、零件工艺设计（1）毛坯选择按零件形状及要求，可选棒料。

（2）基准及安装方案分析该零件的主要基准无疑为两端面，安装孔及十字槽等表面加工均为端面作定位基准，侧表面位置，孔的中心考虑精度要求不高，且该零件为单件生产，采用划线确定；两平面的平行度则采用互为基准的方法保证。

（3）零件表面加工方法按端面Ra0.4µm的要求，其终加工方法选择精磨。

为确保零件安装平整，安装孔应与端面垂直，在加工安装孔，铣十字槽前先粗磨好平面，孔及槽等表面加工后再精磨平面。

侧面采用铣削，安装孔采用钻削，中间孔及沉孔可采用车削。

曲轴箱三维造型及机械加工工艺分析作者：李凌指导老师：尹成龙学校：安徽农业大学学院：工学院年级专业：05级机械设计制造及其自动化合肥 230036摘要：本次毕业设计的重要部分是对零件的三维造型构建，并对其机械加工工艺分析，而曲轴箱作为发动机的重要组成部分之一，本文针对简单的曲轴箱进行分析。

首先分析其结构特点，并对曲轴箱加工技术条件分析。

再者运用CAD、UG等作图软件进行，二维作图和三维造型，并且详细叙述了构建曲轴箱盖的详细步骤。

再者分析曲轴箱的加工工艺路线，举例出曲轴箱盖的加工工序，绘制曲轴箱箱盖加工工序卡片。

本设计从实际出发，通过详细的过程说明及大量图片说明使读者清楚明白的了解三维建模过程和机械加工工艺分析。

关键词：曲轴箱三维造型加工工艺分析1引言汽缸体下部用来安装曲轴的部位称为曲轴箱，曲轴箱分为曲轴箱盖和曲轴箱体。

曲轴箱盖与汽缸体相连，曲轴箱体用来储存润滑油，并封闭曲轴箱盖，故又称为油底壳。

曲轴箱受力很小，一般采用铸造或薄钢板冲压而成，其形状取决于发动机的总体布置和机油的容量。

曲轴箱内装有稳油挡板，以防止汽车颤动时油面波动过大。

油底壳底部还装有放油螺塞，通常放油螺塞上装有永久磁铁，以吸附润滑油中的金属屑，减少发动机的磨损。

在曲轴箱体和箱盖接合面之间装有衬垫，防止润滑油泄露。

汽车发动机行业的发展前景良好。

2007年中国汽车销售879.16万辆，2010年汽车销售规模将达到1263万辆。

汽车起动机市场也随之蕴含着巨大商机。

目前，我国汽车起动机和发电机及其主要零部件产品的制造企业在600家以上，其中具有整机生产能力的约300家。

随着竞争的加剧，业内市场分割日趋明朗，国产汽车起动机和发电机的国内配套市场覆盖率达到99%以上，包括国产乘用车、微型车、轻型车、客车、载货汽车、各类工程及农用机械、船舶等。

其中外商独资以及外资企业合资企业，市场扩张迅速，逐渐成为我国乘用车、商用车行业配套机器的主力供应商。

相对固定的市场竞争格局使行业原有生产能力得到基本释放，可以预测，行业内新一轮大规模的投资即将兴起。

CAXACAPP解决方案引言概述：随着信息技术的飞速发展，企业管理系统的需求也日益增加。

CAXACAPP解决方案是一种集成了计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工艺规划（CAM）、计算机辅助工程（CAE）以及企业资源规划（ERP）等多个功能模块的综合性解决方案。

本文将详细介绍CAXACAPP解决方案的五个部分，包括CAD模块、CAM模块、CAE模块、ERP模块以及集成优势。

一、CAD模块：1.1 三维建模：CAXACAPP解决方案的CAD模块提供了先进的三维建模功能，可以帮助用户快速创建、编辑和修改三维模型，实现产品设计的可视化。

1.2 绘图工具：CAD模块还提供了各种绘图工具，如线条、弧线、多边形等，方便用户进行二维图形的绘制和编辑。

1.3 数据交互：CAD模块支持与其他模块的数据交互，如与CAM模块的工艺规划数据、与CAE模块的工程分析数据等，实现数据的无缝对接。

二、CAM模块：2.1 工艺规划：CAXACAPP解决方案的CAM模块可以帮助企业进行工艺规划，包括零件加工路径的生成、刀具路径的优化等，提高生产效率和产品质量。

2.2 数控编程：CAM模块还支持数控编程，可以根据零件的三维模型生成相应的数控程序，实现自动化的加工过程。

2.3 模拟验证：CAM模块提供了模拟验证功能，可以在计算机上进行加工过程的模拟，帮助用户发现潜在的问题并进行优化。

三、CAE模块：3.1 工程分析：CAXACAPP解决方案的CAE模块可以进行工程分析，包括强度分析、热传导分析、流体仿真等，帮助用户评估产品的性能和可靠性。

3.2 优化设计：CAE模块还支持优化设计，可以根据分析结果进行参数调整，实现产品设计的优化和改进。

3.3 结果展示：CAE模块可以生成详细的分析结果报告，并提供可视化的结果展示，方便用户进行数据分析和决策。

四、ERP模块：4.1 企业资源管理：CAXACAPP解决方案的ERP模块可以帮助企业进行全面的资源管理，包括供应链管理、生产计划管理、销售管理等，提高企业的运营效率和管理水平。

项目8曲面零件三维建模与工程图设计项目说明通过曲面零件的三维建模及工程图设计，读者应了解曲面零件的结构特点及工艺分析、掌握曲面零件常用的造型与建模方法、进一步掌握基准平面及基准点的创建、掌握样条曲线的绘制、草绘捕捉工具的使用、曲线的投影等操作；掌握网格曲面和直纹面等曲面创建与编辑、曲面的缝合等操作。

建议学习课时：8+2。

8.1案例任务——相机壳三维建模及工程图设计相机壳零件如图8.1所示。

图8.1 相机壳8.1.1 任务分析相机壳为曲面壳体零件，其实体特征主要通过曲面缝合、拉伸，最后再进行抽壳。

三维建模的基本思路为：草绘各边界样条→曲线网格创建顶部曲面→直纹面和有界平面创建侧面和底部的平面→各个曲面的缝合（变成实体）→镜头圆柱拉伸→倒角、抽壳。

在工程图中，先显示各草绘边界样条，标注尺寸后再将其隐藏。

8.1.2 相机壳三维建模步骤一：文件创建。

单击菜单栏的“文件”→“新建”，在弹出“新建”窗口输入文件名称为“XM8-1.prt”，并指定的文件保存文件夹，单击【确定】。

步骤二：绘制曲面边界样条。

（1）单击工具栏“基准平面”→选取基准坐标“XZ平面”为参考面，往Y方向偏置“40mm”创建一个基准平面Ⅰ。

（2）单击工具栏“草图”→以基准平面Ⅰ为草绘平面，单击菜单栏“曲线”→在“曲线”工作界面下的“直接草图”下拉工具栏中，选择“点”，依次绘制七点样条的七个控制点，并标注好各点的位置尺寸。

（提示：左侧第一个点和右侧第一个点约束在水平坐标轴上，左侧第四个点约束在纵向坐标轴上）（3）在“直接草图”下拉工具栏中单击“艺术样条”工具→在艺术样条对话框“类型”选项中选择“通过点”，“次数”为默认的“3”→单击打开绘图区上方“现有点”选择工具→自左至右依次选取前面所绘制的七个绘制七点样条曲线→完成后单击【确定】，如图8.2所示。

图8.2 侧面样条曲线一的草绘（4）单击工具栏“基准平面”→选取基准坐标“XZ平面”为参考面，往Y方向偏置“-40mm”创建一个基准平面Ⅱ。

ANSYS Additive Suite增材工艺仿真解决方案1. 引言1.1 ANSYS Additive Suite增材工艺仿真解决方案通过ANSYS Additive Suite，用户可以模拟和优化不同的增材工艺流程，包括选择合适的材料、设计适当的结构以及控制好工艺参数等。

该软件具有强大的建模和仿真功能，可以帮助用户预测材料沉积过程中可能出现的问题，并提供改进建议。

ANSYS Additive Suite还支持多种增材工艺，包括粉床熔融、粉床固化和金属喷射等，满足不同工业领域的需求。

ANSYS Additive Suite为增材工艺仿真提供了全面的解决方案，可以帮助用户提高效率、减少试错成本，是一款不可或缺的工具。

随着增材制造技术的不断发展，相信ANSYS Additive Suite在未来会更加广泛应用，并为制造行业带来更多的创新和发展机会。

2. 正文2.1 增材制造技术的发展背景增材制造技术是一种通过逐层堆叠材料来构建三维实体的先进制造技术。

其起源可以追溯到20世纪80年代的快速成型技术，随着材料科学、计算机技术和工程设计的不断发展，增材制造技术逐渐成为一种备受关注的制造方法。

增材制造技术的发展受益于多个因素的共同推动。

随着数字化技术的快速发展，计算机辅助设计和制造技术的不断进步为增材制造技术的发展提供了坚实基础。

材料科学和工程技术的进步为增材制造提供了更多的材料选择和加工方法，使得增材制造技术可以适用于更广泛的领域。

全球对于制造效率和环境保护的需求也推动了增材制造技术的快速发展。

随着3D打印技术的普及和成熟，增材制造技术已经在航空航天、汽车、医疗器械等领域得到广泛应用。

通过增材制造技术，制造商可以更快速地制造出复杂形状的零部件，减少材料浪费和生产成本，提高生产效率和产品质量。

增材制造技术被认为是未来制造业的发展方向之一。

2.2 ANSYS Additive Suite的功能和特点1. 高度精确的仿真模拟能力：ANSYS Additive Suite具有强大的仿真引擎，可以精确模拟不同材料在增材工艺中的熔化、凝固和晶体生长等过程，帮助用户准确预测构件的性能和质量。

基于MBD技术的三维工艺设计与现场可视化生产导读：飞机研制采用MBD技术推进了飞机研制模式的创新，“三维工艺设计平台+DCE平台+ERP生产管控平台”构成的集成化的综合信息管理平台是企业打通产品数字化制造的工具；“MBD模型+三维指令(AO/FO)+检验计划”是企业产品设计、生产、质量控制等产品实现过程所依赖的机制创新。

作者：拜明星 | 来源：航空制造技术基于模型定义(Model Based Definition，MBD)是一种新的产品数字化定义技术，用集成的三维实体模型来完整表达产品定义信息，详细规定了三维实体模型中产品定义、公差的标注规则和工艺信息的表达方法，三维实体模型成为生产制造过程中的唯一依据。

波音公司787客机采用了“基于模型的产品定义”技术，实现了产品关联设计、通过建立全球协同平台(GCE)实现了与合作伙伴协同研制，这彻底地改变了研制流程、研制方法和飞机研发模式。

新飞机工程全面应用MBD技术，采用多厂所异地协同的研制模式，为航空产业的跨越发展提供了难得的机遇。

飞机研制的工艺设计与生产管理现状飞机研制采用了基于MBD技术，构建了设计制造的协同工作平台（简称DCE平台），解决了产品制造的单一数据源，实现了产品协同设计。

DCE平台通过与企业ERP系统的集成，实现了飞机装配现场“无纸化”，取得了非常显著的效果。

01产品的工艺设计在DCE平台中依据产品数据集（EBOM、MBD模型等），完成工艺规划工作：编制工艺总方案、构建了PBOM、划分装配流程、建立顶层MBOM：开展工艺准备工作，完成零组件交接状态/毛料供应状态、工装申请及其技术条件的签审与控制，二维形式指令AO/FO设计、工程更改贯彻、检验计划编制及其签审等，实现了EBOM/PBOM/MBOM的技术状态管理，实现了产品制造的关联工艺设计。

02产品计划编制与过程控制飞机研制中产品检验检测与过程控制采用了检验计划（检验规程）。

检验汁划规范了检查项目、检查方法、俭测工量具、明确了检验活动的具体要求，是检验人员验收产品的标准文件在DCE平台的工艺指令的编制环境中编制检验计划，DCE平台进行审签流程管理，提高了检验设计工作质量。