飞机减速系统壳体类零件三维设计与加工仿真论文

本科毕业设计论文 题 目 飞机减速系统壳体类零件 三维设计 与 加工仿真 专业名称 机械设计制造及其自动化 学生姓名 指导教师 毕业时间 2014.6 毕业 任务书 一、题目 飞机减速系统壳体类零件三维设计与加工仿真 二、指导思想和目的要求 毕业设计（论文）是培养学生自学能力、综合应用能力、独立工作能力的重要教学实践环节 。 在毕业设计中，学生应独立承担一部分比较完整的工程技术设计任务。要求学生发挥主观能动性，积极性和创造性，在毕业设计中着重培养独立工作能力和分析解决问题的能力，严谨踏实的工作作风，理论联系实际，以严谨认真的科学态度，进行有创造性的工作，认真、按时完成任务。 三、主要技术指标 1、 pdf 零件图一张； 2、三维实体模型一个； 3、实体加工仿真 NC 程序一个； 4、加工仿真验证结果； 5、设计说明书一份； 四、进度和要求 1、查阅和翻译相关机械专业英语文献（ 1 周） 2、认真分析图纸，把握零件结构。（ 2 周） 3、用 UG 绘制零件图形，完成三维造型（ 3-5 周） 4、查阅有关仿真加工资料，设计出仿真加工的方式方法（ 6-7 周） 5、完成仿真加工及验证（ 8-12 周） 6、撰写毕业论文（ 13-14 周） 7、论文打印及答辩（ 15-16 周） 五、主要参考书及参考资料 1、詹熙达 ,catiav5r20 快速入门 教程 . 机械工业出版社 2011 设计论文 2、网络教程（ ） CATIA 编程入门视频教程 3、马兰，机械制图，机械工业出版社， 2008 4、施平 ., 机械工程专业英语教程 . 第二版 . 2008 5、吴宗泽，罗圣国 .机械设计课程设计手册，第 3 版 2006 6、王素玉 , 高速切削加工表面质量的研究 .山东大学博士论文， 2006 7、宋爱平， CAD/CAM 技术综合实训指导书，机械工业出版社， 2012 学生 吴江波 指导教师 高云龙 系主任 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 I 摘要 近年来，随着数控技术与仿真技术的发展，在现代制造工业中，性能良好的加工中心设备和数控仿真技术使许多零件的加工更为方便，使得产品质量和加工效率都有所 近年来，随着数 控技术与仿真技术的发展，在现代制造工业中，性能良好提高。利用这些设备如何能高效地加工出更为优质的零件，已成为企业关心的问题。 而在现代工业生产中，大部分的产品都需要进行三维造型与实体加工仿真，本文以电视盒零件为例，应用 CATIA 软件，结合专业课程理论，进行三维造型与实体加工仿真。首先对电视盒的结构进行分析，构思实体造型思路，通过 UG 里面的建模模块，应用拉伸，旋转，布尔运算等特征功能对实体进行造型。通过对实体的造型，根据实体结构的分析确定了加工思路，通过 CATIA 的加工模块，应用设置刀具，选择毛坯，生成刀轨等 特征功能对实体进行加工。对 飞机减速系统壳体类 零件的三维造型及实体加工仿真进行了深入的探究，详细介绍了三维造型的过程。 通过对壳体类零件实体加工仿真，可以缩短产品开发周期，降低生产成本，提高产品质量和生产效率，激发我国制造业发展的新思路，促进我国制造业的发展。 关键词 : CATIA,壳体类零件，三维造型 ,加工仿真 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 II ABSTRACT In recent years,with the development of computer technology and simulation technology, in the modern manufacturing industry, good performance of the machining center and CNC simulation technology to make it more convenient in many parts of the processing,it makes the product quality and processing efficiency has increased in.How to use these devices to make more efficient processing of the high-quality parts, has become a business concern. In modern industrial production, most of the products need to be 3D modelling and simulation entity processing, based on the TV box parts as an example, the application of CATIA software, combining the theory of professional courses, 3D modelling and simulation entity processing. First carries on the analysis about the structure of TV box, thinking entity modelling idea, through the modeling module in UG, application of stretching, rotating, characteristic functions such as Boolean operation on entity model. Through to the entity modelling, according to the analysis to determine the processing plan of entity structure, through CATIA processing module, application Settings tool, select blank, characteristic functions such as tool path is generated on the real process. For TV box parts 3D model and entity processing simulation conducted in-depth exploration, 3D modelling process was introduced in detail. Through to the shell parts 3D modelling and simulation entity processing, can shorten the product development cycle, reduce production cost, improve product quality and production efficiency, and stimulate new train of thought on the development of manufacturing industry in our country, promote the development of 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 III manufacturing industry in our country. KEY WORDS: CATIA, Shell parts, 3D modelling, machining simulati西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 IV 目录 摘要 . I ABSTRACT . II 第一章 绪论 . 1 1.1 选题的背景 . 1 1.2 课题研究的目的意义和主要内容 . 2 第二章 零件结构分析与工艺流程 . 3 2.1 零件图分析 . 3 2.2 加工流程 . 4 第三章 零件三维建模设计 . 5 3.1 CATIA 简介 . 6 3.2 CATIA 的特点 . 6 3.3 零件的三维建模 . 7 第四章 零件的仿真加工 . 19 4.1 CAM 简介 . 19 4.1.1 数控加工仿真技术 . 19 4.1.2 虚拟数控加工的主要流程 . 19 4.2 仿真加工 . 20 4.2.1 创建毛胚 . 20 4.2.2 创建坐标系 . 21 4.2.3 零件操作定义 . 22 4.2.4 零件 的加工操作 . 24 4.2.5 刀路仿真 . 27 4.2.6 后处理 . 28 第五章 总结 . 32 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 V 参 考 文 献 . 33 致 谢 . 34 毕业设计小结 . 35 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 1 第一章 绪论 1.1 选题的背景 制造业是一个国家经济发展的基础，当今世界任何经济实力强大的国家都拥有发达的制造业，美日德英法等国家之所以被称为发达国家，很大程度上是由于他们拥有世界上最发达的制造业。我国在大力推进国民经济胡的同时，必须清楚的认识到，制造业是现代国民经济的支柱。现阶段我国机械制造业较落后。一些精密、复杂、长寿命的零件每年仍需大量进口。为使我国机械制造业有较大发展，一些特殊零件的研究应得到足够的重视。 在 飞速发展的工业和日益激烈的市场竞争中，企业需要进一步缩短产品的生产周期并不断提高产品的加 工质量。在数控机床和数控加工中心非常普及的今天，切实的提高数控加工水平是缩短产品生产周期、提高产品加工质量的重要手段之一。而在实际的数控加工过程中，数控加工程序的质量是评定数控加工水平的一个重要指标，是影响零件加工质量和加工效率的关键因素之一。因此，如何保证数控加工程序的正确性、如何实现数控程序的优化、如何减少数控机床的安全隐患以及如何提高数控设备利用率就成为了当今制造业必须面临的几个关键问题。 然而现有的编程方法都难以保证所编数控程序能够完全正确，容易出现诸如无效运动过多、过切或欠切、刀具或切削参数选择不 合理、干涉或碰撞等问题。传统的数控程序的检验方法费时、费力 代价太大 。利用计算机模拟加工技术 可避免 很多 传统检验方法的弊端，大大提高了效率，很大程度上降低了成本。 面向虚拟制造的虚拟数控加工是随着计算机技术， CAD/CAM技术和系统仿真技术等的发展而发展起来的。是我们的加工业向自动化方向发展 迈进了脚步。 本课题以箱体模型为研究对象，一方面通过 CATIA 软件建立零件的实体模西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 2 型，通过数控自动编程规划刀具路径，生成刀位文件。后经过后置处理生成适用于相应机床的 G 代码程序。高效高质量得生成加工程序，从而大大提高 加工效率，缩短开发周期，降低生产成本。 1.2 课题研究的目的意义和主要内容 本次毕业设计主要就飞机减速系统壳体类零件实体建模 与 加工仿真进行研究。在对本课题的研究中， 根据航空发动机复杂壳体类零件的结构特点，利用 切割 的思想实现三维建模 ，进而进行加工模拟及 NC 编程。 在整个设计过程中 ,我们将 加深对 零件结构 的认识； 认真分析零件图 ,可以 培养我们独立识图能力 ,增强我们对零件图的认识和了解 ,通过对零件图的绘制 ,能增强我们的绘图能力和运用 CATIA 软件的能力。 对于工件的安装及夹紧，刀具的选用，零件的加工流程等等有深刻的 认识和切身体会，为以后的工作奠定了基础。 壳体的结构复杂。航空类壳体零件一般由许多不规则型腔和型面组成，且孔距精度要求高，壳体的壁薄厚不均，由于设计要求高，从而加工难度大，导致制造周期过长，这也是制约航空发动机燃油附件产品研制生产的瓶颈。针对该壳体零件结构特点进行了深入研究，利用 CATIA 软件 进行 虚拟加工仿真。该方法既可提高生产效率，又可保证加工零件的质量。并能及早发现和暴露实际加工中可能隐藏的质量问题。 由于在学校期间我们没有接触过 CATIA 软件 ，所以在 本次实际过程中 需要我们自学此软件，锻炼了我们的 自学 能力，为以后工作奠定了基础 。 可以说 这次 设计是 我们能够更好地 适应社会 不可缺少的 经 历 。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 3 第二章 零件结构分析 与工艺流程 2.1 零件图分析 图（ 2-1） 零件 二维图 一 分析零件图（ 2-1），（ 2-2），（ 2-3）可知： 1. 零件涉及体、曲面、钻孔、螺纹等造型方法。 2. 零件可以通过建立草图、凸台、旋转槽、边倒圆等常用命令进行造型。 3. 为了保证加工精度先进行 立加，然后五轴加工，两次装夹即可完成，避免了过多的定位误差，大大提高 加工精度。 4. 该零件包括曲面、孔、型 腔等结构，形状比较复杂，但是工序相对容易，表面质量和精度要求不高，所以综合考虑，工序安排比较关键。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 4 图（ 2-2） 零件 二维图 二 5. 为了保证加工精度和表面质量，按照先主后次、先近后远、先里后外、 先粗加工后精加工的原则依次划分工序加工。 图（ 2-3） 零件 二维图 三 2.2 加工流程 由于零件 比较复杂 ， 一次装夹不能够满足加工要求 ， 同时为了减少多次装夹带来的误差，采取两次装夹来完成零件的加工 。 零件 涉及到 平面 、 槽、轮廓、通孔 、斜孔等 ， 采取加工中心 ； 同时由 于 要 加工斜孔， 五轴才 能 满足 加工要求 。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 5 图（ 2-4） 截面图 加工时， 需要 先 加工出燕尾，如图 （ 2-4） 中 粗实线部分 ， 然后立加，再五轴 加工 。加工过程 中为了保证加工精度， 避免 多次选取基准带来误差， 在整个加工过程中 应 选取 图 （ 2-4） 中下表面为基准。如果 采取燕尾 即粗实线 所在平面为基准，则在五轴加工 铣去 燕尾时 会加工 立加过程中的基准， 会造成 很多尺寸的变化，而 以 图 （ 2-4） 中下表面为基准则可避免 此弊端。 加工路线 如下 ： 图 （ 2-5） 加工路线 第三章 零件三维建模设计 CAD/CAM 集成实质上是指在 CAD、 CAM 各模块之间形成相关信息的自动传递与转换。集成的 CAD/CAM 系统借助于公共的工程数据库、网络通讯技术以及标准格式的中性文件接口，把分散于机型各异的计算机中的 CAD/CAM 模块高效地集成起来，实现软、硬件资源共享，保证系统内信息的流动畅通无阻。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 6 CAD/CAM 技术经过几十年的发展，先后走过大型机、小型机、工作站、微机时代，每个时代都有当时流行的 CAD/CAM 软件。现在，工作站和微机平台 CAD/CAM软件已经占据主导地位，并且出现了一批比较优秀、比较流行的商品化软件，其中以 法国著名飞机制造公司 Dassau1 开发的 CATIA 软件最具代表性，目前 CATIA软件已经在汽车、航空航天、机械制造等领域得到越来越广泛的应用 。 3.1 CATIA 简介 CATIA是由法国著名飞机制造公司 Dassau1t开发的 CAD/CAM/CAE/PDM应用系统， CATIA 起源于航空工业，其最大的标志客户即美国波音公司，波音公司通过 CATIA 建立起了一整套无纸飞机生产系统，取得了重大的成功。 CATIA V5 版本，可为数字化企业建立一个针对产品整个开发过程的工作环境。在这个环境中，可以对产品开发过程的各个方面进行仿真，并能够 实现工程人员和非工程人员之间的电子通信。产品整个开发过程包括概念设计、详细设计、工程分析、成品定义和制造乃至成品在整个生命周期中的使用和维护。 作为世界领先的 CAD/CAM 软件， CATIA 可以帮助用户完成大到飞机小到螺丝刀的设计及制造，它提供了完备的设计能力：从 2D 到 3D 到技术指标化建模，同时，作为一个完全集成化的软件系统， CATIA 将机械设计、工程分析及仿真和加工等功能有机地结合，为用户提供严密的无纸工作环境从而达到缩短设计生产时间、提高加工质量及降低费用的效果。 3.2 CATIA 的特点 1.重新构造的 新一代体系结构 为确保 CATIA 产品系列的发展， CATIA V5新的体系结构突破传统的设计技术，采用了新一代的技术和标准，可快速地适应企业的业务发展需求，使客户具有更大的竞争优势。 2.支持不同应用层次的可扩充性 CATIA V5 对于开发过程、功能和硬件平台可以进行灵活的搭配组合，可为产品开发链中的每个专业成员配置最合理的解决方案。允许任意配置的解决方案可满足从最小的供货商到最大的跨国公司的需要。 3.与 NT 和 UNIX 硬件平台的独立性 CATIA V5 是在 Windows NT 平台和 UNIX西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 7 平台上 开发完成的，并在所有所支持的硬件平台上具有统一的数据、功能、版本发放日期、操作环境和应用支持。 CATIA V5 在 Windows 平台的应用可使设计师更加简便地同办公应用系统共享数据；而 UNIX 平台上 NT 风格的用户界面，可使用户在 UNIX 平台上高效地处理复杂的工作。 4.专用知识的捕捉和重复使用 CATIA V5 结合了显式知识规则的优点，可在设计过程中交互式捕捉设计意图，定义产品的性能和变化。隐式的经验知识变成了显式的专用知识，提高了设计的自动化程度，降低了设计错误的风险。 3.3 零件 的三维 建模 1.打开 CATIA，新建一个零件模型，并命名为“ part.CATPart” 。 图（ 3-1）新建零件图 点击 开始 机械设计 零件设计 输入文件名 “part” 确定，如图（ 3-1）。单击【草图】指令，绘制如图（ 3-2）所示的草图。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 8 图（ 3-2）绘制草图及尺寸 完成草图后，单击【凸台】指令，弹出【凸台】对话框，选中草图并在【凸台】对话框的【长度】文本框中输入尺寸，如图 （ 3-3） 所示。 图（ 3-3） 凸台特征生成图 2 单击【草图】指令选定草图平面，绘制如图（ 3-4）所示的草图。 完成草图后，单击【凸台】指令，弹出【凸台】对话框，选中草图并在【凸台】对话框的【长度】文本框中输入尺寸，如图 （ 3-5） 所示。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 9 图（ 3-4）绘制草图及尺寸 图（ 3-5） 凸台特征生成图 3.单击【草图】选定草图平面，绘制如图（ 3-6）草图。完成草图后退出，单击【凹槽】指令，弹出【凹槽】对话框，选中草图并在【凹槽】对话框的【深度】文本框中输入尺寸，如图 （ 3-7） 所示。 图（ 3-6）绘制草图及尺寸 图（ 3-7） 凹槽特征生成图 4.单击【草图 】选定草图平面，绘制如图（ 3-8）草图。完成草图后退出，单击【凹槽】指令，弹出【凹槽】对话框，选中草图并在【凹槽】对话框的【深度】文本框中输入尺寸，如图 （ 3-9） 所示。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 10 图（ 3-8）绘制草图及尺寸 图 （ 3-9） 凹槽特征生成图 5.单击【草图】选定草图平面，绘制如图（ 3-10）草图。完成草图后退出，单击【凹槽】指令，弹出【凹槽】对话框，选中草图并在【凹槽】对话框的【深度】文本框中输入尺寸，如图 （ 3-11） 所示。 图（ 3-10）绘制草图及尺寸 图（ 3-11） 凹槽特征生成图 6.单击【草图】选定草图平面，绘制如图（ 3-12）草图。完成草图后退出，单击【凹槽】指令，弹出【凹槽】对话框，选中草图并在【凹槽】对话框的【深度】文本框中输入尺寸，如图 （ 3-13） 所示。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 11 图（ 3-12）绘制草图及尺寸 图（ 3-13） 凹槽特征生成图 7.单击【草图】选定草图平面，绘制如图（ 3-14）草图。完成草图后退出，单击【凹槽】指令，弹出【凹槽】对话框，选中草图并在【凹槽】对话框的【深度】文本框中输入尺寸，如图 （ 3-15） 所示。 图（ 3-14）绘制草图及尺寸 图（ 3-15） 凹槽特征生成图 8.单击【草图】选定草图平面，绘制如图（ 3-16）草图。完成草图后退出，单击【凹槽】指令，弹出【凹槽】对话框，选中草图并在【凹槽】对话框的【深度】文本框中输入尺寸。如图 （ 3-17） 所示。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 12 图（ 3-16）绘制草图及尺寸 图（ 3-17） 凹槽特征生成图 9.单击【草图】选定草图平面，绘制如图（ 3-18）草图。完成草图后退出，单击【凹槽】指令，弹出【凹槽】对话框，选中草图并在【凹槽】对话框的【深度】文本框中输入尺寸， 如图 （ 3-19） 所示。 图（ 3-18）绘制草图及尺寸 图 （ 3-19） 凹槽特征生成图 10.单击【草图】选定草图平面，绘制如图（ 3-20）草图。完成草图后退出，单击【凹槽】指令，弹出【凹槽】对话框，选中草图并在【凹槽】对话框的【深度】文本框中输入尺寸，如图 （ 3-21） 所示。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 13 图（ 3-20）绘制草图及尺寸 图（ 3-21） 凹槽特征生成图 11.单击【草图】选定草图平面，绘制如图（ 3-22）草图。完成草图后退出，单击【凹槽】指令，弹出【凹槽】对话框，选中草图并在【凹 槽】对话框的【深度】文本框中输入尺寸，如图 （ 3-23） 所示。 图（ 3-22）绘制草图及尺寸 图（ 3-23） 凹槽特征生成图 12.单击【草图】选定草图平面，绘制如图（ 3-24）草图。完成草图后退出，单击【凹槽】指令，弹出【凹槽】对话框，选中草图并在【凹槽】对话框的【深度】文本框中输入尺寸，如图 （ 3-25） 所示。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 14 图（ 3-24）绘制草图及尺寸 图（ 3-25） 凹槽特征生成图 13.单击【草图】选定草图平面，绘制如图（ 3-26）草图。完成草图后退出，单击【凹槽】 指令，弹出【凹槽】对话框，选中草图并在【凹槽】对话框的【深度】文本框中输入尺寸，如图 （ 3-27） 所示。 图（ 3-26）绘制草图及尺寸 图（ 3-27） 凹槽特征生成图 14.单击【草图】选定草图平面，绘制如图（ 3-28）草图。完成草图后退出，单击【凹槽】指令，弹出【凹槽】对话框，选中草图并在【凹槽】对话框的【深度】文本框中输入尺寸，如图 （ 3-29） 所示。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 15 图（ 3-28）绘制草图及尺寸 图（ 3-29） 凹槽特征生成图 15.由于旋转体轴线没有 在任何一个现有的平面，故需要建一个辅助平面。 选定一个与所需平面平行的平面，偏移输入偏移尺寸既得如图（ 3-30）， 图（ 3-30）创建辅助平面 单击【草图】选定所建草绘平面，绘制草图。如图（ 3-31）所示 完成草图后退出， 单击【旋转槽】指令，弹出【旋转槽】对话框，选中草图并在【旋转槽】对话框中选择旋转轴线，预览无错后，确定既得如图 （ 3-32） 所示。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 16 图（ 3-31）绘制草图及尺寸 图（ 3-32） 旋转槽特征生成图 16.由于旋转体轴线没有在任何一个现有的平面，故需要建 一个辅助平面。 选定一个与所需平面平行的平面，偏移输入偏移尺寸既得如图（ 3-33）所示。 图（ 3-33）创建辅助平面 单击【草图】选定所建草绘平面，绘制草图。如图（ 3-34）所示 ,完成草图后退出， 单击【旋转槽】指令，弹出【旋转槽】对话框，选中草图并在【旋转槽】对话框中选择旋转轴线，预览无错后，确定既得如图 （ 3-35） 所示。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 17 图（ 3-34）绘制草图及尺寸 图（ 3-35） 旋转槽特征生成图 17.由于旋转体轴线没有在任何一个现有的平面，故需要建一个辅助平面。 选定一个与所需 平面平行的平面，偏移输入偏移尺寸既得如图（ 3-36）所示 图（ 3-36）创建辅助平面 单击【草图】选定所建草绘平面，绘制草图。如图（ 3-37）所示完成草图后退出， 单击【旋转槽】指令，弹出【旋转槽】对话框，选中草图并在【旋转槽】西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 18 对话框中选择旋转轴线，预览无错后，确定既得如图 （ 3-38） 所示。 图（ 3-37）绘制草图及尺寸 图（ 3-38） 旋转槽特征生成图 18.由于旋转槽比较多，在此就不一一列出，省略一些旋转槽步骤，然后根据图纸把所需部位倒角既得，如图（ 3-39）所示 图（ 3-39）零件模型 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 19 第四章 零件的仿真加工 4.1 CAM 简介 计算机数控仿真是应用计算机技术对 数控加工 操作过程进行模拟仿真的一门新技术。该技术面向实际生产过程的 机床 仿真操作，加工过程三维动态的逼真再现，能使每一个学生，对 数控加工 建立感性认识，可以反复动手进行数控加工操作，有效解决了因数控设备昂贵和有一定危险性，很难做到一人一机的问题，在培养全面熟练掌握数控加工技术的实用型技能人才方面发挥显著作用。 面向虚拟制造的虚拟数控加工是各种制造仿真技术的集成，其核心是建模技术、数控编程技术和数控加工仿真技术等。 数控加工编程是指根据图样规定的技术特性、几何尺寸及工艺要求等，加以必要的分析和处理，确定出合理的加工工艺，生成合理刀的位轨迹，然后通过后置处理生成机床可识别的数控程 序并加以校验的过程。数控加工程序的编制目前主要有手工编程和自动编程两种方法。自动编程由计算机绘制刀轨，节财省时，大大提高了编程效率，而且编程人员可及时发现错误并进行修改，同时避免了繁琐的人工数值计算，解决了复杂零件手工编程难的问题。 4.1.1 数控加工仿真技术 数控加工仿真集制造技术、机床控制理论、 CAD、 CAM、建模和仿真于一体，是数控机床在虚拟环境中的映射。此技术可以直观、形象地模拟数控加工的全过程，实现切削过程中刀具的运动及切削状态的三维显示，可以实时观察过切、欠切、碰撞和干涉等情况，是验证数控程序可 靠性和预测切削加工情况的良好工具。 4.1.2 虚拟数控加工的主要流程 虚拟数控加工的整个过程是通过计算机来实现的，是虚拟建模技术、数控加工编程技术和数控加工仿真技术的集成。一方面根据提取的零件参数，绘制零件西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 20 的几何模型，分析零件的加工工艺，选择合适的数控编程模块生成加工刀位数据文件，再经过后置处理自动生成适合特定机床的数控程序；另一方面构建虚拟加工环境，以生成的数控程序或刀位文件为驱动，动态仿真零件加工的整个过程，检查加工中出现的碰撞、干涉等问题，并对加工质量进行评估。 4 .1.3 基于 CATIA-CAM 的刀位轨迹的生成 合理的刀位轨迹是保证零件质量的关键，零件越复杂，程序越容易出错。因此，研究零件的刀位轨迹十分必要。通过 CATIA-CAM 进行数控自动编程生成刀位轨迹既方便 又准确。 4.2 仿真加工 4.2.1 创建毛胚 1.单击桌面上的 CATIA V5R21 图标 ，启动并进入 CATIA V5R20 软件界面。 2. 单击标准工具栏上的打开图标 ，系统打开文件选择对话框，选择合适的路径，找到并双击文件进入零件设计界面。 图（ 4-1）创建 零件加工 3. 执行菜单中的开始 加工 曲面加工命令，进入曲面加工界面 。 如图（ 4-1）所示。 4. 单击如图 所示几何管理工具栏上的创建毛胚图标西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 21 ，系统弹出如图 4-1所示的毛胚创建对话框，在该对话框的目标下的特征树中单击 ，系统弹出如图 4-1所示的是创建几何体提示窗口，单击是按钮，在对话框的零部件下的特征树中单击特征树中的 . 零件几何体 ，在对话框中的 X， Y，Z 的最大值，最小值的数值框中输入相应数值，输入完毕后， DX,DY,DZ 随之变化。单击对话框中的 OK 按钮，系统自动生成如图 4-2毛胚。在你特征树中增加了结点。如图（ 4-2）（ 4-3）所示 图 （ 4-2）建立毛坯 图（ 4-3）建立毛坯 完成 4.2.2 创建坐标系 1.创建定义坐标系要用到的参考点。在模型树中双击 ，系统进入零件设计界面。单击如图（ 4-4）所示的参考元素工具栏上的图标 ，在毛胚上选取坐标点。 2.单击模型树中的加工设定结点，系统返回曲面加工界面。 3.单击加工特征栏上的图标 ，系统弹出加工坐标系对话框。单击对话框中的坐标系圆点位置，对话框消失，到图形区单击步骤一建立的参考点，系统重新弹出如图（ 4-4）的对话框，现在对话框中的坐标 系由红色变为绿色，表示在参西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 22 考点处创建了新的加工坐标系，单机确定，结束加工坐标系创建。 图 （ 4-4）加工坐标系 4.2.3 零件操作定义 零件操作定义主要是设置数控加工用的机床、加工的坐标系统、加工的目标零件、用于加工的目标零件毛胚、安全平面等内容。 1.在 PPR 特征树中双击“加工设定”，系统弹出如图（ 4-5）所示的零件操作对话框。在零件操作对话框中单击机床按钮 ，系统弹出如图（ 4-5）所示的数 图（ 4-5）数控机床编辑器 控 机 床 编 辑 器 对 话 框 。 保 持 默 认 状 态 ， 选 择 5 轴 机 床 ，单击确认，返回如图 （ 4-6） 的对话框，此时在机床按钮后面的信息栏中出现 5 轴机床样。在 PPR 特征树中的加工资源结点出现西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 23 了床名字。 图 （ 4-6）机床 选择 2.设定加工坐标系。在零件操作对话框中单击参考机床坐标系按钮 ，系统弹出如图 （ 4-7） 的对加工坐标系对话框。单击对话框中的坐标系圆原点位置，对话框消失，到图形区单击步骤 2 创建的坐标系的原点处，单击确定，对话框消失。返回图 （ 4-6） 对话框。 图（ 4-7） 加工坐标 3. 选择加工目标零件。在图（ 4-6）所示的零件操作对话框中选择几何选项卡单击仿真用加工零件按钮 ，选择一个目标加工零件，在特征树中选择零件，也可以在图形区中选择加工的目标零件，但是事先需要将毛胚零件隐藏。选择零件后，双击鼠标左键，返回零件操作对话框。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 24 4.选择毛胚。在零件操作对话框中单击毛胚按钮 ，接着在 PPR 特征树中选择毛胚，或在图形区选择所需的毛胚。选择完成后，双击鼠标左键零件操作对话框。 5.选择安全平面。在零件操作对话框中单击安全平面按钮 ，在几何区域中选择毛胚零件的上表面。选择完成后自动回到零件 操作对话框。接着在几何区域中右击安全平面，弹出安全平面预留快捷菜单，即对所选安全平面进行偏置，重新建立一个安全平面。此时在快捷菜单中输入偏置距离。，形成新的安全平面。 6.结束参数设置。单击确定按钮，完成零件操作的参数设置。 4.2.4 零件的加工操作 在曲面铣削加工中的加工操作工具栏中单击挖槽按钮 ，接着选择特征树中零件操作结点，弹出如 图（ 4-8） 所示的挖槽对话框。在该对话框中列出了 5 个加工操作设置标签，进给率 和进刀 /退刀 。隐藏毛胚。 图（ 4-8） 挖槽对话框 1.设置几何参数 。在“几何参数 ” 标签中，单击封闭的减轻槽。在对话框中选择加工零件底部，对话框消失，在几何图形区鼠标选择加工零件的底部，返回对话框中。在感应区域点击引导元素，在图形区点击零件的轮廓。在感应区域点击上方平面，在图形区选取零件上方返回对话框。如 图（ 4-8） 所示几何参数标签图标红灯变为绿灯，表示必要的几何区域定义已经完成，当然还可以继续定西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 25 义其它可选择的参数。 2.设置刀具参数。 单击“刀具参数”标签 ，再单击平铣刀按钮 ， 预览如图 4-9 所示。可以修改刀具名称。如果对刀具要进行修改，可以在 图（ 4-9）设置刀具参数 相应 尺寸上双击，然后在弹出的对话框中进行修改；或者在对话框中单击“详细”按钮，展开如图 4-10 所示的刀具参数隐藏部分，在其中对右边对话框中的参数进行修改。如图（ 4-2-10） 中 阴影数字，改直径为 10mm。 图 （ 4-10）刀具 更多参数 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 26 3.设置刀具路径参数。 单击“刀具路径”标签 ，出现如图（ 4-11） 对话框。 径向参数：选项卡下的刀路间距选择最大距离输入数值。 轴向参数：在选项卡的模式一栏选择层数，在层数栏输入数值 10。如图中阴影数字 10，单位默认为 mm。 图（ 4-11）设置 加工层数 4.设置进给速度参数。 单击“进给率”标签 ，设置进给速度和主轴转速。 5.设置进刀退刀参数。单击“进刀 /退刀”标签 ，设置进、退刀及之间参数。如图 （ 4-12） 所示 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 27 图（ 4-12） 进、退刀参数 4.2.5 刀路仿真 在完成刀路参数设置之后，可以进行刀路仿真。在铣槽对话框中单击播放刀具路径按钮 ，系统对刀具路径进 行计算，计算完成后，系统弹出如图（ 4-12-13）的对话框，在图形区显示了如图 4-13 所示的刀路情况，包括刀具的尺寸、进刀、退刀、刀路的形式。如图图（ 4-13）所示 图（ 4-13）加工路径 单击返回仿真按钮 ，和向前仿真按钮 。可以观看走刀的演示动画。在对话框中单击全图像按钮 ，显示了毛胚和刀具，单击 和 按钮，如图（ 4-14）的切削仿真结果。单击仿真和挖槽对话框中的确定按钮，完成刀路参数设置和道具路径模拟后，按成了挖槽加工。如图 此时在特征树种出现了挖槽加工步骤中所建立的刀具。如果需要对 挖槽加工这个步骤的参数进行修改，还可以双击挖槽步骤，在系统弹出的对话框中进行对相关参数的修改编辑。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 28 图（ 4-14）加工效果 4.2.6 后处理 完成数控加工步骤的设置后，需要进行后处理，根据数控加床的型号和要求生成数控程序。 1.选择后置处理器。执行主菜单中的工具 选项，弹出对话框。在左边的结构特征树中选择加工；在选项对话框的右侧单击输出，在后置处理器选项区域中选中 单击按钮，还可以在阴影处设置保存路径。单击确定按钮，完成后置处理器的选择。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 29 图（ 4-15）后置处理设置 2.进入生成数控程 序界面。在数控输出管理工具栏中单击交互式生成数控代码按钮，弹出如下图所示的交互式生成数控输出对话框。在数控数据类型下拉列表中选择数控代码类型，表示输出数控程序。在输出文件下面选中程序保存路径。 图（ 4-15）后置处理设置 3.选择数控系统。单击数控代码标签，在后置处理文件下拉列表框中选择系统。如图 （ 4-16） 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 30 图（ 4-16） 选择数控系统 4.生成数控程序。在如图 4-16 的对话框中单击执行按钮，弹出提示窗口，提示用户输入将要输出的数控程序号。之后点继续按钮，系统弹出提示窗口，提示用户数控 程序输出成功，单击确定按钮。 5.生成的数控文件。在当前零件文件所在的目录下存在两个文件，起分别是数控程序和刀位文件。用记事本打开，可以查看其中内容。由于生成的程序太多，在此只截取部分程序，如图 （ 4-17） 所示。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 31 图 （ 4-2-17） 程序生成 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 32 第五章 总结 在本次毕业论文中，首先对 CAD/CAM 进行了概述，然后对 CAD/CAM 技术的发展历程进行了阐述。通过对零件图进行分析，确定造型思路与方法，同时对将要使用的 CATIA 建模与加工模块的功能与流程进行了介绍，并且在进行三维实体 造型前，对实体造型进行了概述，然后按照造型思路，应用合适的 UG 造型工具进行实体造型，其中包括凸台，孔，旋转，等特征功能的应用。在彻底完成了实体造型以后，然后对数控加工进行了概述，然后对实体的加工方案进行确定，并且利用 CATIA 里面的加工模块对实体进行加工仿真，其中包括定义刀具，生成刀轨，进给和速度等特征功能的应用。主要对实体造型与加工模拟的步骤进行了详细的介绍，并且采用文字与图形相结合的方式进行阐述。