機(jī)械畢業(yè)設(shè)計（論文）-飛機(jī)收放系統(tǒng)筒體類零件實體加工與仿真.doc

本科畢業(yè)設(shè)計論文題 目 飛機(jī)收放系統(tǒng)筒體類零件實體加工與仿真 專業(yè)名稱 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 畢業(yè)時間 2014.6 設(shè)計論文畢業(yè) 任務(wù)書一、題目飛機(jī)收放系統(tǒng)筒體類零件實體加工與仿真二、指導(dǎo)思想和目的要求此次畢業(yè)設(shè)計題目來源于生產(chǎn)一線，由學(xué)生獨立完成飛機(jī)操作系統(tǒng)殼體類零件的三維建模、加工設(shè)計、加工程序后置處理與仿真。此次畢業(yè)設(shè)計期望實現(xiàn)的目標(biāo)：使學(xué)生能發(fā)揮主觀能動性，積極性和創(chuàng)造性，著重培養(yǎng)獨立工作能力和分析解決問題的能力，嚴(yán)謹(jǐn)踏實的工作作風(fēng)，理論聯(lián)系實際，以嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，進(jìn)行有創(chuàng)造性的工作，認(rèn)真、按時完成任務(wù)。三、主要技術(shù)指標(biāo)1、CATIA 三維零件模型一個：2、實體加工仿真NC程序一個：3、加工仿真驗證結(jié)果：4、設(shè)計說明書一份：四、進(jìn)度和要求查閱和翻譯相關(guān)機(jī)械專業(yè)英語文獻(xiàn)（1周）分析并繪制零件圖 （2周）使用CATIA軟件進(jìn)行建模 （3-5周）確定加工工藝路線 （6-7周）進(jìn)行加工仿真 （8-12周）撰寫畢業(yè)論文（13-14周） 論文打印及答辯（15-16周）五、主要參考書及參考資料1楊勝群，Vericut數(shù)控加工仿真技術(shù)M，清華大學(xué)出版社，20102閻光明，現(xiàn)代制造工藝基礎(chǔ)M，西北工業(yè)大學(xué)出版社，20073詹熙達(dá)，CATIA V5數(shù)控加工教程M，機(jī)械工業(yè)出版社，20084吳明友，數(shù)控加工自動編程CATIA V5詳解M，清華大學(xué)出版社，2007.5宋愛平，CAD/CAM技術(shù)綜合實訓(xùn)指導(dǎo)書M，機(jī)械工業(yè)出版社，20126詹熙達(dá)，CATIA V5 R20 快速入門M，機(jī)械工業(yè)出版社，20117鄭貞平，VERICUT7.0中文版數(shù)控仿真技術(shù)與應(yīng)用實例詳解M，機(jī)械工業(yè)出版社,20118荊長生，機(jī)械制造工藝學(xué)M，西北工業(yè)大學(xué)出版社，20079李體仁，數(shù)控加工與編程技術(shù)M，北京大學(xué)出版社，201010陸劍中，金屬切削原理與刀具M(jìn)，機(jī)械工業(yè)出版社，2012學(xué)生 賈西鋒 指導(dǎo)教師 侯 偉 系主任 魏生民 摘 要數(shù)控編程是數(shù)控加工準(zhǔn)備階段的主要內(nèi)容之一，通常包括分析零件圖樣，確定加工工藝過程；計算走刀軌跡，得出刀位數(shù)據(jù)；編寫數(shù)控加工；制作控制介質(zhì)；校對程序及首件試切。有手工編程和自動編程兩種方法?？傊菑牧慵D紙到獲得數(shù)控加工程序的全過程。是一種可編程的柔性加工方法，它的普及大大提高了加工效率。但是在加工技術(shù)方面，除要求數(shù)控機(jī)床具有較強(qiáng)的運(yùn)動控制能力之外，更重要的是如何有效地獲得高效優(yōu)質(zhì)的數(shù)控加工程序，并從加工過程整體上提高生產(chǎn)效率。由于零件復(fù)雜性的增加，而且工人技術(shù)水平有限，手工編程越來越困難。應(yīng)用數(shù)控編程可大大提高生產(chǎn)率、穩(wěn)定加工質(zhì)量、縮短加工周期、增加生產(chǎn)柔性、實現(xiàn)對各種復(fù)雜精密零件的自動化加工,易于在工廠或車間實行計算機(jī)管理,使車間設(shè)備總數(shù)減少、節(jié)省人力、改善勞動條件,有利于加快產(chǎn)品的開發(fā)和更新?lián)Q代,提高企業(yè)對市場的適應(yīng)能力并提高企業(yè)綜合經(jīng)濟(jì)效益。本文CATIAV5R20以及VERICUT為工具,完成了調(diào)整架的三維造型及仿真加工。內(nèi)容包括:首先,根據(jù)調(diào)整架的結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)要求,在對其進(jìn)行加工工藝分析之后,確定了零件的加工方法。然后,利用CATIA/CAD模塊完成了零件幾何體的參數(shù)化建模。在此基礎(chǔ)上,利用CATIA/CAM模塊進(jìn)行數(shù)控編程,設(shè)計了加工路線、刀具軌跡,切削方式等工藝參數(shù),生成了零件的NC程序。通過刀軌檢查及時地發(fā)現(xiàn)刀具跟零件之間的過切和欠切。并通過虛擬加工過程仿真提前發(fā)現(xiàn)機(jī)床各運(yùn)動部件、夾具及刀具之間的干涉和碰撞,確定干涉碰撞發(fā)生的位置和相應(yīng)的NC程序段,并對先前的設(shè)計和NC程序進(jìn)行修改。關(guān)鍵詞：數(shù)控編程,CATIAV5R20，三維造型，仿真加工IABSTRACT CNC machining is a programmable flexible processing methods, its popularity greatly improve the processing efficiency. But in the processing technology, in addition to requirements of CNC machine tools has a strong ability to control movement and, more importantly, how to efficiently obtain high-quality CNC machining process, and from the process as a whole to improve production efficiency. As part of the increased complexity and limited skills of workers, manual programming more difficult.CNC machining applications can greatly improve productivity, stability, processing quality, shorten the processing cycle, increasing the production of flexible, to achieve a variety of complex precision components for the automation of processing, and improving the ability of the market to adapt and improve their overall economic efficiency.In this paper, CATIAV5R20 as a tool,complete the adjust frame three-dimensional modeling and simulation process. Include: First, based on the adjusted frame structural features and technical requirements, in its process analysis, to determine the part of the processing methods. By checking in a timely manner toolpath tool found between the parts with undercuts and under cut. And through the virtual machining process simulation tools found in advance of the moving parts, jig and tool interference and collision between the determined interference collision occurred and the corresponding position of the NC block, and previous design and NC program to be modified.KEYWORDS: CNC technology,CATIA,three-dimensional modeling,simulation, processingII目 錄摘 要IABSTRACTII第一章 緒論11.1 CAD計算機(jī)輔助設(shè)計11.2 數(shù)控編程技術(shù)概況11.2.1 數(shù)控編程的概念11.2.2 數(shù)控編程的意義21.2.3 數(shù)控編程軟件21.3 CAM計算機(jī)輔助制造2第二章 零件加工工藝的編制42.1零件分析42.2零件加工的各參數(shù)分析確定42.3加工工藝分析52.4零件加工工藝流程5第三章 零件的分析和實體造型93.1建模軟件介紹93.2 分析零件103.3 零件的實體三維造型113.4小結(jié)14第四章 實體加工仿真154.1零件與毛培的裝配154.2零件加工164.2.1粗車左端外輪廓164.2.2精車右端外輪廓204.2.3鏜內(nèi)孔244.2.4右端軸鉆孔28第五章 VERICUT的驗證仿真325.1 VERICUT簡介325.2準(zhǔn)備工作325.2.1車削NC代碼的生成325.2.2銑削NC代碼的生成335.3加工驗證過程355.3.1車削NC文件的導(dǎo)入及其前置355.3.2 VERIVUT的樹設(shè)定355.3.3 VERIVUT程序的驗證38第六章 總 結(jié)40參 考 文 獻(xiàn)41畢業(yè)設(shè)計小結(jié)42致 謝43第一章 緒論1.1 CAD計算機(jī)輔助設(shè)計 CAD計算機(jī)輔助設(shè)計(Computer Aided Design)指利用計算機(jī)及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計人員進(jìn)行設(shè)計工作。 在設(shè)計中通常要用計算機(jī)對不同方案進(jìn)行大量的計算、分析和比較，以決定最優(yōu)方案；各種設(shè)計信息，不論是數(shù)字的、文字的或圖形的，都能存放在計算機(jī)的內(nèi)存或外存里，并能快速地檢索；設(shè)計人員通常用草圖開始設(shè)計，將草圖變?yōu)楣ぷ鲌D的繁重工作可以交給計算機(jī)完成；由計算機(jī)自動產(chǎn)生的設(shè)計結(jié)果，可以快速作出圖形，使設(shè)計人員及時對設(shè)計作出判斷和修改；利用計算機(jī)可以進(jìn)行與圖形的編輯、放大、縮小、平移和旋轉(zhuǎn)等有關(guān)的圖形數(shù)據(jù)加工工作。常用的CAD軟件，也就是所謂的三維制圖軟件，較二維的圖紙和二維的繪圖軟件（比如AutoCAD）而言，三維CAD軟件能夠更加直觀、準(zhǔn)確地反映實體和特征。對于專業(yè)企業(yè)，因為繪制目標(biāo)不同，還常存在有多種CAD系統(tǒng)并行的局面，那么就需要配置統(tǒng)一的、具備跨平臺能力的零部件數(shù)據(jù)資源庫，將標(biāo)準(zhǔn)件庫和外購件庫內(nèi)的模型數(shù)據(jù)以中間格式（比如通用的有IGS、STEP等）導(dǎo)出到三維構(gòu)型系統(tǒng)當(dāng)中去，如主流的SolidWorks, CATIA, Pro/E, AutoCAD,UG NX,等。目前，航天航空領(lǐng)域使用較多的為Pro/E，飛機(jī)和汽車等復(fù)雜產(chǎn)品制造領(lǐng)域則使用Catia居多，而在中小企業(yè)使用Solidworks較多。1.2 數(shù)控編程技術(shù)概況1.2.1 數(shù)控編程的概念數(shù)控編程就是生成數(shù)控機(jī)床進(jìn)行零件加工的數(shù)控程序的過程。具體說就是將加工零件的加工順序、刀具運(yùn)動軌跡的尺寸數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)（主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動速度、切削深度）以及輔助操作（換刀、主軸正反轉(zhuǎn)、冷卻液開關(guān)、刀具夾緊、松開等）加工信息，用規(guī)定的文字、數(shù)字、符號組成的代碼，按一定格式編寫成加工程序。1.2.2 數(shù)控編程的意義高效、高精高可靠的數(shù)控加工發(fā)展趨勢對數(shù)控加工工藝和編程提出了更高的要求。例如：核電葉片、汽輪機(jī)葉片、航空發(fā)動機(jī)整體葉輪和葉片、水輪機(jī)葉輪、艦船用螺旋槳、船用發(fā)動機(jī)增壓器葉輪等復(fù)雜葉片/葉輪類零件是汽輪機(jī)、航空發(fā)動機(jī)、推進(jìn)器等能源、動力裝置的關(guān)鍵部件。1.2.3 數(shù)控編程軟件國外通用的CAM軟件已很成熟，領(lǐng)域?qū)Ｓ玫木幊誊浖浞掷脤I(yè)生產(chǎn)廠商多年的加工工藝和編程經(jīng)驗。1.3 CAM計算機(jī)輔助制造 CAM（Computer-Aided-Manufacturing）的狹義概念就是數(shù)控編程，即生成數(shù)控機(jī)床進(jìn)行零件加工的數(shù)控程序的過程。 具體說就是將加工零件的加工順序、刀具運(yùn)動軌跡的尺寸數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)（主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動速度、切削深度）以及輔助操作（換刀、主軸正反轉(zhuǎn)、冷卻液開關(guān)、刀具夾緊、松開等）加工信息，用規(guī)定的文字、數(shù)字、符號組成的代碼，按一定格式編寫成加工程序。 CAM的廣義概念指的是從產(chǎn)品設(shè)計到加工制造之間的一切活動，包括產(chǎn)品設(shè)計、PDM、CAPP、NC編程、數(shù)控加工、仿真分析及制造活動中的監(jiān)視、控制和管理，如圖1-1所示。 應(yīng)用領(lǐng)域及應(yīng)用對象 （1）應(yīng)用領(lǐng)域：航空航天、船舶、運(yùn)載、能源、機(jī)械、汽車、電子、模具等。 （2）應(yīng)用對象：傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床；并聯(lián)數(shù)控機(jī)床；數(shù)控系統(tǒng)；激光加工機(jī)床；磨削加工機(jī)床；機(jī)器人等等。圖1-1 CAM的過程 第二章 零件加工工藝的編制2.1零件分析圖2-1 零件實體圖 圖2-2 零件實體模型及其剖視圖2.2零件加工的各參數(shù)分析確定 合理選擇切削用量的原則是：粗加工時，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本；半精加工和精加工時，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說明書、切削用量手冊，并結(jié)合經(jīng)驗而定。具體要考慮以下幾個因素： 切削深度ap。在機(jī)床、工件和刀具剛度允許的情況下，ap就等于加工余量，這是提高生產(chǎn)率的一個有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應(yīng)留一定的余量進(jìn)行精加工。數(shù)控機(jī)床的精加工余量可略小于普通機(jī)床。切削寬度L。一般L與刀具直徑d成正比，與切削深度成反比。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的加工過程中，一般L的取值范圍為：L=(0.60.9)d。切削速度V。提高V也是提高生產(chǎn)率的一個措施，但v與刀具耐用度的關(guān)系比較密切。隨著v的增大，刀具耐用度急劇下降，故v的選擇主要取決于刀具耐用度。主軸轉(zhuǎn)速n(r/min)。主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度v來選定。計算公式為：V=pnd/1000。數(shù)控機(jī)床的控制面板上一般備有主軸轉(zhuǎn)速修調(diào)(倍率)開關(guān)，可在加工過程中對主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行整倍數(shù)調(diào)整。 主要根據(jù)允許的切削速度Vc(m/min)選?。簄= 其中Vc-切削速度，D-工件或刀具的直徑（mm） 根據(jù)切削原理可知，切削速度的高低主要取決于被加工零件的精度、材料、刀具的材料和刀具耐用度等因素。綜合以上的分析特征來確定零件的加工順序、道具規(guī)格和必要的參數(shù)。2.3加工工藝分析 （1）整體分析。型腔和圓柱面以及溝槽的加工都相對簡單，而且零件較為規(guī)整，零件材料為鋁合金，以平整圓柱體為毛坯。 （2）加工方法分析：加工材料為鋁合金，相對來說較難加工，切削層厚度應(yīng)該小些，在此次加工中，切削層定位0.3mm，進(jìn)給速度應(yīng)該適中。由于主軸轉(zhuǎn)速較高，所以采用硬質(zhì)合金刀具加工。先進(jìn)行粗加工，其次半精加工；最后進(jìn)行精加工。 此零件為一個規(guī)則體類零件。 （1）在加工時，先外形輪廓，然后內(nèi)型腔，最后打孔部分。 （2）在加工過程中需要五次裝夾，故在編程時需要建立五個坐標(biāo)系。如果將坐標(biāo)原點分別置于零件的頂面，則會因為毛坯高度尺寸不一致，導(dǎo)致基準(zhǔn)臺高度尺寸不準(zhǔn)確。只要毛坯高度大于零件的高度，多余材料會在加工過程中被自動切除。2.4零件加工工藝流程圖2-3零件剖視圖及右端加工輪廓圖 (1）用R=O.8的外圓車刀粗車右端面及外圓，用中心鉆打中心孔，用=13的鉆頭鉆孔，用R=0,2的外圓車刀精車外圓保證=580.2，=240.2。圖2-4零件剖視圖及右端加工輪廓圖 (2)用R=0.8的外圓車刀粗車外圓及端面，用R=0.2的外圓車刀精車外圓及端面，用中心鉆打中心孔，用=27的鉆頭鉆孔，用R=0.2的鏜刀進(jìn)行鏜孔，鏜孔保證410.1，用R=27的平底鉆頭進(jìn)行鉆孔，夾具選用軟三爪卡盤。圖2-5零件剖視圖及右端加工輪廓圖 (3)用R=0.4的外圓車刀粗車21.0,55.75外圓及尺寸，用R0.2的外圓車刀精車21.0,55.75外圓及尺寸，用R0.4的鏜刀粗鏜17.020.1的內(nèi)孔，用R0.2的鏜刀精鏜17.020.1的內(nèi)孔，用中心鉆打中心孔，用7.8的鉆頭鉆孔，夾具選用軟三爪卡盤。圖2-6零件剖視圖及右端加工輪廓圖 (4)用R0.8的外圓車刀粗車外圓，用=14鉆頭鉆孔，用R0.2的鏜刀精鏜內(nèi)孔，用R0.4的鏜刀精加工孔，用R0.2的外圓車刀精車外圓及端面，用R2.5的外槽刀車外圓環(huán)槽，用R0.2的鏜刀精加工內(nèi)孔，用R1.5內(nèi)槽刀車內(nèi)槽保證6.350.1，及20.2690.025，夾具選用軟三爪卡盤。圖2-7零件剖視圖及右端加工輪廓圖 (5)使用刮刀去除37.7+0.2外孔口尖邊毛刺至R0.006R0.45，使用球形打磨頭去除37.7內(nèi)孔口尖邊毛刺至R0.06R0.45，使用光纖檢測并去除20.269內(nèi)孔及孔口尖邊毛刺至R0.06R0.45。圖2-8 零件剖視圖及右端加工輪廓圖 （6）使用百潔布輕拋光37.7孔內(nèi)外表面。第三章 零件的分析和實體造型 3.1建模軟件介紹CATIA是由法國著名飛機(jī)制造公司Dassau1t開發(fā)并由IBM公司負(fù)責(zé)銷售的CAD/CAM/CAE/PDM應(yīng)用系統(tǒng)，CATIA起源于航空工業(yè)，其最大的標(biāo)志客戶即美國波音公司，波音公司通過CATIA建立起了一整套無紙飛機(jī)生產(chǎn)系統(tǒng)，取得了重大的成功，圍繞數(shù)字化產(chǎn)品和電子商務(wù)集成概念進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的CATIA V5版本，可為數(shù)字化企業(yè)建立一個針對產(chǎn)品整個開發(fā)過程的工作環(huán)境。在這個環(huán)境中，可以對產(chǎn)品開發(fā)過程的各個方面進(jìn)行仿真，并能夠?qū)崿F(xiàn)工程人員和非工程人員之間的電子通信。產(chǎn)品整個開發(fā)過程包括概念設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、工程分析、成品定義和制造乃至成品在整個生命周期中的使用和維護(hù)。作為世界領(lǐng)先的CAD/CAM軟件，CATIA可以幫助用戶完成大到飛機(jī)小到螺絲刀的設(shè)計及制造，它提供了完備的設(shè)計能力：從2D到3D到技術(shù)指標(biāo)化建模，同時，作為一個完全集成化的軟件系統(tǒng)，CATIA將機(jī)械設(shè)計、工程分析及仿真和加工等功能有機(jī)地結(jié)合，為用戶提供嚴(yán)密的無紙工作環(huán)境從而達(dá)到縮短設(shè)計生產(chǎn)時間、提高加工質(zhì)量及降低費用的效果。CATIA軟件不僅具有強(qiáng)大的實體造型、曲面造型、虛擬裝配和生產(chǎn)工程圖等設(shè)計功能；而且，在設(shè)計過程中可進(jìn)行有限元分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析、動力學(xué)分析和仿真模擬，提高設(shè)計的可靠性；同時，可用建立的三維模型直接生成數(shù)控代碼，用于產(chǎn)品的加工，其后處理程序支持多種類型數(shù)控機(jī)床。3.2 分析零件 圖3-1 零件的CAD圖通過圖形分析可知： （1）零件涉及外圓、鉆孔等造型方法，最大直徑為2.535in，有直徑為0.313in的通孔，凸臺，型腔，溝槽等。 （2）零件可以通過建立草圖、旋轉(zhuǎn)、陣列、倒角、打孔等常用命令進(jìn)行造型。 （3）為了保證加工精度，所以在三軸數(shù)控車上分六次次裝夾完成。 （4）該零件包括回轉(zhuǎn)體、孔、型腔等結(jié)構(gòu)，形狀相對比較簡潔，工序相對容易，表面質(zhì)量和精度要求不高，所以綜合考慮，工序安排比較關(guān)鍵。 （5）為了保證加工精度和表面質(zhì)量，分析采用六次定位裝夾加工完成，按照先主后次、先近后遠(yuǎn)、先里后外、先粗加工后精加工的原則依次劃分工序加工。零件特征生成的基本步驟： （1）在建模過程中，根據(jù)零件的總體結(jié)構(gòu)特點，零件的總體構(gòu)造可以分為三部分。內(nèi)型腔，外輪廓，鉆孔三部分。 （2）零件建模的第一步，生成尺寸為圓柱體。 （3）然后在圓柱體的圓柱面繪制零件的輪廓及型腔的草圖，基本尺寸參照CAD圖紙，完成后旋轉(zhuǎn)，拉伸角度為360度。 （4）在零件的小端定義一個基準(zhǔn)平面，以基準(zhǔn)平面為草圖界面，畫一個直徑為30mm的圓，退出草圖界面進(jìn)行鉆孔。 （5）再對孔進(jìn)行尺寸約束，后進(jìn)行陣列。 （6）以上述面的垂直面為基準(zhǔn)面，進(jìn)入草圖界面，畫一個直徑為30mm的圓，退出草圖界面進(jìn)行鉆孔。 （7）最后再對孔進(jìn)行尺寸約束，后進(jìn)行陣列。 3.3 零件的實體三維造型使用CATIA軟件繪制的零件的實體三維造型。 圖3-2零件實體建模圖（1） 打開CATIA，打開“開始”選項，在彈出對話框中選擇“機(jī)械設(shè)計”，點擊“零件設(shè)計”進(jìn)入建模界面。圖3-3 零件實體建模命令窗口圖 （2）在【輪廓】工具中單擊【草圖】按鈕，如圖3-4所示，在【截面】卷展欄中單擊【草繪】按鈕進(jìn)入草繪截面，繪制1.3in4.6in長方形，點擊【完成草圖】按鈕，然后在退出草繪界面，然后【回轉(zhuǎn)】欄選擇回轉(zhuǎn)軸，如圖3-4所示，單擊【確定】完成毛培特征創(chuàng)建，并進(jìn)行保存。圖3-4 零件毛培實體建模圖 （3）在【零件設(shè)計】工具中單擊【草繪】按鈕，由于零件是一個回轉(zhuǎn)體，利用【多線段】，【直線】，【倒角】命令繪制出零件輪廓草圖，完成輪廓草圖后退出該界面，選擇回轉(zhuǎn)命令，選擇回轉(zhuǎn)軸，完成零件實體模型。圖3-5零件草圖圖3-6零件回轉(zhuǎn)實體圖 （4）在【零件設(shè)計】工具中單擊【打孔】命令，選擇零件最右段需打孔的界面，準(zhǔn)確選擇孔的約束條件，完成整個零件的的建模。 圖3-7打孔命令窗口圖3-8零件實體建模完成效果圖3.4小結(jié) 通過對調(diào)整架的三維造型，我重新學(xué)習(xí)了對零件結(jié)構(gòu)分析的認(rèn)知，加深了對CATIA軟件進(jìn)行零件三維建模的操作。雖然曾系統(tǒng)學(xué)習(xí)過該軟件，但是并沒有實際的完成過完成的零件建模過程。所以在建模過程中，也會遇到各種問題，最后都通過積極的查閱資料，與同學(xué)討論，向老師虛心求教的方法，保質(zhì)保量的完成了零件的建模。通過此次三維建模，我也發(fā)現(xiàn)了許多自己在CATIA軟件使用方面的不足，例如，在軟件操作上的不規(guī)范，軟件操作也還不夠熟練。自己也會在今后的學(xué)習(xí)和工作中繼續(xù)加強(qiáng)學(xué)習(xí)，能夠更好的完成各項任務(wù)。第四章 實體加工仿真4.1零件與毛培的裝配 （1）單擊工具欄上的【開始】【機(jī)械設(shè)計】|【裝配設(shè)計】，進(jìn)入裝配設(shè)計界面，單擊【插入】【現(xiàn)有部件】，在彈出的對話框中選擇Part 1.CATPart和Part2.CATPart，毛坯和零件體被導(dǎo)入裝配界面如圖4-1。圖4-1毛培與零件裝配圖 （2）單擊右側(cè)工具欄中的【固定】命令，選擇Part 1零件體，Part 1零件體被固定，單擊【偏移約束】命令并選擇Part 1和Part 2的底平面，完成零件和毛坯的裝配約束。右擊特征樹上的偏移約束選擇【更新】命令，零件和毛坯裝配在一起，如圖4-2所示圖4-2毛培與零件裝配完成效果圖4.2零件加工4.2.1粗車左端外輪廓 （1）單擊工具欄上的【開始】【加工】，點擊Lathe Machining選項，進(jìn)行對零件模擬操作。如圖4-3所示。圖4-3零件車削加工命令窗口圖 （2）單擊工具欄上的粗加工標(biāo)志Rough Turning. 2，彈出對話框選項，依次選擇。紅色為需要選取，綠色為已經(jīng)選取好。如圖4-4所示。圖4-4零件與毛培選擇命令窗口 （3）單擊Rough Turning.2粗加工里的標(biāo)志，彈出對話框選項，依次選擇Roughing moder為Longitudinal、Orientation為External、Location為Front、Tool compensation為P3，其他為默認(rèn)。如圖4-5所示。圖4-5零件車削輪廓驗證命令窗口 （4）單擊Rough Turning.2粗加工里的標(biāo)志和彈出刀桿對話框選項，依次選擇。按照圖示所示對刀具刀桿的尺寸進(jìn)行設(shè)計參數(shù)的設(shè)定，其他為默認(rèn)。如圖4-6所示。圖4-6零件車削刀具選擇命令窗口 （5）單擊Rough Turning.2粗加工里的標(biāo)志彈出刀尖對話框選項，依次選擇。按照圖示所示對刀具刀尖的尺寸進(jìn)行設(shè)計參數(shù)的設(shè)定，其他為默認(rèn)。如圖4-7所示。圖4-7零件車削刀具刀尖選擇命令窗口 （6）單擊Rough Turning.2粗加工里的標(biāo)志彈出刀具轉(zhuǎn)速進(jìn)退速度對話框選項，其中Air cutting feedrate 為Linear，其他按照圖示所示對設(shè)計參數(shù)的設(shè)定，其他為默認(rèn)。如圖4-8所示。圖4-8零件車削加工車床運(yùn)動參數(shù)選擇命令窗口 （7）單擊Rough Turning.7粗加工里的標(biāo)志彈出刀具軌跡對話框選項，其中Macro Management中的選項需要右鍵激活。其他按照圖示所示對設(shè)計參數(shù)的設(shè)定，其他為默認(rèn)。如圖4-9所示。圖4-9零件加工進(jìn)退刀命令窗口 （8）單擊Rough Turning.7粗加工里的標(biāo)志Tool Path Replay，彈出刀具軌跡對話框選項，可以對導(dǎo)軌進(jìn)行校對。如圖4-10所示。圖4-10零件加工軌跡命令窗口 （9）單擊Rough Turning.7粗加工里的標(biāo)志Video from last saved result，彈出刀具軌跡對話框Video，可以對導(dǎo)軌進(jìn)行校對，如圖4-11所示。圖4-11零件加工效果圖4.2.2精車右端外輪廓 （1）單擊工具欄上的精加工標(biāo)志Rough Turning.9 operation，彈出對話框選項，依次選擇。紅色為需要選取的，綠色為已經(jīng)選取好的。如圖4-12所示。圖4-12零件與毛培選擇命令窗口 （2）單擊Rough Turning.9 精加工里的標(biāo)志，彈出對話框選項，依次選擇。Orientation為External、Location為Front、Tool compensation為P3，其他為默認(rèn)。如圖4-13所示。圖4-13零件車削輪廓驗證命令窗口 （3）單擊Rough Turning.9 精加工里的標(biāo)志和彈出刀桿對話框選項，依次選擇。按照圖示所示對刀具刀桿的尺寸進(jìn)行設(shè)計參數(shù)的設(shè)定，其他為默認(rèn)。如圖4-14所示。圖4-14零件車削刀具選擇命令窗口 （4）單擊Rough Turning.9 精加工里的標(biāo)志彈出刀尖對話框選項，依次選擇。按照圖示所示對刀具刀尖的尺寸進(jìn)行設(shè)計參數(shù)的設(shè)定，其他為默認(rèn)如圖4-15所示圖4-15零件車削刀具刀尖選擇命令窗口 （5）單擊Rough Turning.9 精加工里的標(biāo)志彈出刀具轉(zhuǎn)速進(jìn)退速度對話框選項，其中Air cutting feedrate 為Linear，其他按照圖示所示對設(shè)計參數(shù)的設(shè)定，其他為默認(rèn)。如圖4-16所示。圖4-16零件車削加工車床運(yùn)動參數(shù)選擇命令窗口 （6）單擊Rough Turning.9 精加工里的標(biāo)志Tool Path Replay，彈出刀具軌跡對話框選項，可以對導(dǎo)軌進(jìn)行校對，如圖4-17所示。 圖4-17零件加工軌跡命令窗口 (7)單擊Rough Turning.9粗加工里的標(biāo)志Video from last saved result，彈出刀具軌跡對話框Video，可以對導(dǎo)軌進(jìn)行校對，如圖4-18所示。圖4-18零件加工效果圖4.2.3鏜內(nèi)孔 （1）單擊工具欄上的粗加工標(biāo)志Rough Turning operation，彈出對話框選項，依次選擇。紅色為需要選取，綠色為已經(jīng)選取好。如圖4-19所示。圖4-19零件與毛培選擇命令窗口 （2）單擊Rough Turning.12粗加工里的標(biāo)志，彈出對話框選項，依次選擇Roughing moder為Parallel Contour、Orientation為Internal、Location為Front、Tool compensation為P3，其他為默認(rèn)。如圖4-20所示。圖4-20零件輪廓驗證命令窗口 （3）單擊Rough Turning.12粗加工里的標(biāo)志和彈出刀桿對話框選項，依次選擇。按照圖示所示對刀具刀桿的尺寸進(jìn)行設(shè)計參數(shù)的設(shè)定，其他為默認(rèn)。如圖4-21所示。圖4-21零件刀具選擇命令窗口（4）單擊Rough Turning.16粗加工里的標(biāo)志彈出刀尖對話框選項，依次選擇。按照圖示所示對刀具刀尖的尺寸進(jìn)行設(shè)計參數(shù)的設(shè)定，其他為默認(rèn)。如圖4-22所示。圖4-22零件刀具刀尖選擇命令窗口 （5）單擊Rough Turning.12粗加工里的標(biāo)志彈出刀具轉(zhuǎn)速進(jìn)退速度對話框選項，其中Air cutting feedrate 為Linear，其他按照圖示所示對設(shè)計參數(shù)的設(shè)定，其他為默認(rèn)。如圖4-23所示。圖4-23零件加工車床運(yùn)動參數(shù)選擇命令窗口 （6）單擊Rough Turning.12粗加工里的標(biāo)志彈出刀具軌跡對話框選項，其中Macro Management中的選項需要右鍵激活。其他按照圖示所示對設(shè)計參數(shù)的設(shè)定，其他為默認(rèn)。如圖4-24所示。圖4-24零件加工進(jìn)退刀命令窗口 （7）單擊Rough Turning.12粗加工里的標(biāo)志Tool Path Replay，彈出刀具軌跡對話框選項，可以對導(dǎo)軌進(jìn)行校對，如圖4-25所示。圖4-25零件加工軌跡命令窗口 （8）單擊Rough Turning.15粗加工里的標(biāo)志Video from last saved result，彈出刀具軌跡對話框Video，可以對導(dǎo)軌進(jìn)行校對，如圖4-26所示圖4-26零件加工效果圖4.2.4右端軸鉆孔 （1）單擊工具欄上的鉆孔加工標(biāo)志standard Drilling，彈出對話框選項，依次選擇。紅色為需要選取，綠色為已經(jīng)選取好。如圖4-27所示圖4-27零件打孔定義表面命令窗口 (2)單擊Drilling Break Chips.5鉆孔加工里的標(biāo)志，彈出對話框選項，依次選擇。如圖4-28所示。圖4-28鉆孔參數(shù)選擇命令窗口 (3)單擊Drilling Break Chips.5鉆孔加工里的標(biāo)志彈出鉆頭對話框選項，依次選擇。按照圖示所示對鉆頭的尺寸進(jìn)行設(shè)計參數(shù)的設(shè)定，其他為默認(rèn)。如圖4-29所示。圖4-29鉆孔刀具的選擇命令窗口 （4）單擊Drilling Break Chips.5鉆孔加工里的標(biāo)志彈出鉆頭轉(zhuǎn)速進(jìn)退速度對話框選項，其中Air cutting feedrate 為Linear，其他按照圖示所示對設(shè)計參數(shù)的設(shè)定，其他為默認(rèn)。如圖4-30所示。圖4-30鉆床運(yùn)動參數(shù)選擇命令窗口 （5）單擊Drilling Break Chips.5鉆孔加工里的標(biāo)志彈出刀具軌跡對話框選項，其中Macro Management中的選項需要右鍵激活。其他按照圖示所示對設(shè)計參數(shù)的設(shè)定，其他為默認(rèn)。如圖4-31所示。圖4-31進(jìn)退刀命令窗口(6)單擊Drilling Break Chips.5鉆孔加工里的標(biāo)志Tool Path Replay，彈出刀具軌跡對話框選項，可以對導(dǎo)軌進(jìn)行校對，如圖4-32所示。圖4-32鉆孔軌跡驗證命令窗口 （7）單擊Drilling Break Chips.5鉆孔加工里的標(biāo)志Video from last saved result，彈出刀具軌跡對話框Video，可以對導(dǎo)軌進(jìn)行校對，如圖4-33所示。圖4-33零件加工效果圖 第五章 VERICUT的驗證仿真5.1 VERICUT簡介 VERICUT軟件是美國CGTECH公司開發(fā)的數(shù)控加工仿真系統(tǒng)，由NC程序驗證模塊、機(jī)床運(yùn)動仿真模塊、優(yōu)化路徑模塊、多軸模塊、高級機(jī)床特征模塊、實體比較模塊和CAD/CAM接口等模塊組成，可仿真數(shù)控車床、銑床、加工中心、線切割機(jī)床和多軸機(jī)床等多種加工設(shè)備的數(shù)控加工過程，也能進(jìn)行NC程序優(yōu)化，縮短加工時間、延長刀具壽命、改進(jìn)表面質(zhì)量，檢查過切、欠切，防止機(jī)床碰撞、超行程等錯誤;具有真實的三維實體顯示效果，可以對切削模型進(jìn)行尺寸測量，并能保存切削模型供檢驗、后續(xù)工序切削加工;具有CAD/CAM接口，能實現(xiàn)與CATIA. CATIA及MasterCAM等軟件的嵌套運(yùn)行。5.2準(zhǔn)備工作5.2.1車削NC代碼的生成 將CATIA中的的刀軌程序進(jìn)行導(dǎo)出，分別對Manufacturing Program.1點擊右鍵按圖選擇，如圖5-1所示。圖5-1 NC程序的生成點擊Execute后勾去Rapid to turret change position選項，點擊ok生成NC代碼。車削同理。5.2.2銑削NC代碼的生成 (1).點擊CATIA【樹】Part Operation.4-Manufacturing Program.4右擊【Manufacturing Program.4對象】-Generate NC Output Interactively選項彈出對話框選項都為默認(rèn)。后點擊Execute。如圖5-2、5-3所示。圖5-2 生成NC程序生成文件為4.aptsource。 圖5-3 NC程序所在位置設(shè)定 (2).點擊CATIA【樹】Part Operation.10-Manufacturing Program.10右擊【Manufacturing Program.10對象】-Generate NC Output Interactively選項彈出對話框選項都為默認(rèn)。后點擊Execute。如圖5-4所示生成文件為4.aptsource。 圖5-4APT路徑及文件把APT文件轉(zhuǎn)換成NC代碼 圖5-5對APT進(jìn)行向NC轉(zhuǎn)換完成了VERIVUT加工的準(zhǔn)備工作5.3加工驗證過程5.3.1車削NC文件的導(dǎo)入及其前置 1.在桌面打開CATIA.bat快捷方式，打開CATIA7.2 Build49（CATIAVERICUT Interface）如圖5-6所示填寫相關(guān)路徑以及從CATIA中導(dǎo)入文件 圖5-6 CATIA文件及其機(jī)床設(shè)定完成后點擊Generate and run5.3.2VERIVUT的樹設(shè)定 出現(xiàn)VERICUT主界面以及車床視圖，和刀具視圖，如圖5-7所示。 圖5-7 在VERICUT進(jìn)行調(diào)整單擊【坐標(biāo)系統(tǒng)】點擊坐標(biāo)系統(tǒng)里的坐標(biāo)系并在【配置坐標(biāo)系統(tǒng)】里點擊【顯示】。點擊【G-代碼配置】里的【工作偏置】出現(xiàn)如圖所示窗口在【配置工作偏置】【偏置名】選擇【工作偏執(zhí)】，【寄存器】改寫為54.后點擊添加。如圖5-8所示 圖5-8 偏置設(shè)定點擊定位從【組件】-Turret到【坐標(biāo)原點】1111111111111.點擊【加工刀具】選項【配置刀具】點擊【刀具庫文件】彈出窗口，選擇Process-Part Operation.1.tls文件打開。如圖5-9所示 圖5-9 刀具的導(dǎo)入后雙擊【樹】里的【加工刀具Process2-Part Operation.1】彈出窗口，設(shè)定車刀刀位點向Z軸移動100，如圖5-10所示 圖5-10 刀具的夾持點設(shè)定點擊【數(shù)控程序】導(dǎo)入程序，點擊【添加數(shù)控程序文件】如圖所示，點擊確定，如圖5-11所示圖5-11 NC程序的導(dǎo)入后點擊進(jìn)行重置，使得文件成功導(dǎo)入VERICUT如圖5-12所示圖5-12進(jìn)行重置5.3.3VERIVUT程序的驗證點擊進(jìn)行程序的驗證以及演示。如圖5-13所示圖5-13程序的驗證驗證成功。同樣的方法對其他程序進(jìn)行驗證，如圖5-14所示圖5-14NC程序驗證Process2_Manufacturing_Program_2.NC程序驗證成功無過切撞刀現(xiàn)象。第六章 總 結(jié)在本次畢業(yè)論文完成過程中，首先我對CAD/CAM概念及用途進(jìn)行了概述，然后對CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展歷程進(jìn)行了闡述。通過對零件圖進(jìn)行分析，然后對零件的加工工藝進(jìn)行了編制，通過對零件的機(jī)構(gòu)分析確定造型思路與方法，同時對將要使用的CATIA建模與加工模塊的功能與流程進(jìn)行了介紹，并且在進(jìn)行三維實體造型前，對實體造型進(jìn)行了概述，然后按照造型思路，應(yīng)用合適的CATIA造型工具進(jìn)行實體造型，其中包括拉伸，孔，旋轉(zhuǎn)，布爾運(yùn)算等特征功能的應(yīng)用。在徹底完成了實體造型以后，然后對數(shù)控加工進(jìn)行了概述，然后對實體的加工方案進(jìn)行確定，并且利用CATIA里面的加工模塊對實體進(jìn)行加工仿真，其中包括定義刀具，生成刀軌，進(jìn)給和速度等特征功能的應(yīng)用。主要對實體造型與加工仿真的步驟進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并且采用文字與圖形相結(jié)合的方式進(jìn)行VERICUT軟件進(jìn)行了零件的驗證加工，驗證了零件刀軌的合理化。通過對零件圖的分析，應(yīng)用CATIA建模模塊中的拉伸，旋轉(zhuǎn)，孔和布爾運(yùn)算等特征功能進(jìn)行實體建模，并且得到了實體模型。在得到實體模型以后，對實體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，確定加工工藝，然后應(yīng)用CATIA加工模塊中的定義刀具，指定毛坯，生成刀軌等特征功能進(jìn)行實體加工仿真，在進(jìn)行粗細(xì)加工以后，經(jīng)過后處理而得到一個NC加工程序文件。 但是在本篇論文中缺少對零件強(qiáng)度以及生產(chǎn)工藝卡片的探索，由于我的學(xué)術(shù)水平有限，所寫論文難免有不足之處，懇請各位老師和學(xué)友批評和指正。參 考 文 獻(xiàn)1陶華，機(jī)電工程科技英語M，西北工業(yè)大學(xué)出版社，20072馬蘭，機(jī)械制圖M，機(jī)械工業(yè)出版社，20083毛炳秋，中文版CATIA NX 7.0基礎(chǔ)教程M，2010.4宋愛平，CAD/CAM技術(shù)綜合實訓(xùn)指導(dǎo)書M，機(jī)械工業(yè)出版社，20125沈興全，現(xiàn)代數(shù)控編程技術(shù)以應(yīng)用M，國防工業(yè)出版社，20096王建國，機(jī)械加工工藝M