飞机收放系统筒体类零件实体加工与仿真论文

本科毕业设计论文 题 目 飞机收放系统筒体类零件实体加工与仿真 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 毕业 任务书 一、题目 飞机收放系统筒体类零件实体加工与仿真 二、指导思想和目的要求 此次毕业设计题目来源于生产一线，由学生独立完成飞机操作系统壳体类零件的三维建模、加工设计、加工程序后置处理与仿真。 此次毕业设 计期望实现的目标：使学生能发挥主观能动性，积极性和创造性，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、 CATIA 三维零件模型一个： 2、实体加工仿真 NC 程序一个： 3、加工仿真验证结果： 4、设计说明书一份： 四、进度和要求 查阅和翻译相关机械专业英语文献（ 1 周） 分析并绘制零件图 （ 2 周） 使用 CATIA 软件进行建模 （ 3-5 周） 确定加工工艺路线 （ 6-7 周） 进行加工仿真 （ 8-12 周） 撰写毕业论文（ 13-14 周） 论文打印及答辩（ 15-16 周） 设计 论文 五、主要参考书及参考资料 1杨胜群， Vericut 数控加工仿真技术 M，清华大学出版社， 2010 2阎光明，现代制造工艺基础 M，西北工业大学出版社， 2007 3詹熙达， CATIA V5 数控加工教程 M，机械工业出版社， 2008 4吴明友，数控加工自动编程 CATIA V5 详解 M，清华大学出版社， 2007. 5宋爱平， CAD/CAM 技术综合实训指导书 M，机械工业出版社， 2012 6詹熙达， CATIA V5 R20 快速入门 M，机械工业出版社， 2011 7郑贞平， VERICUT7.0 中文版数控仿真技术与应用实例详解 M，机械工业出版社 ,2011 8荆长生，机械制造工艺学 M， 西北工业大学出版社， 2007 9李体仁，数控加工与编程技术 M，北京大学出版社， 2010 10陆剑中，金属切削原理与刀具 M，机械工业出版社， 2012 I 摘 要 数控编程 是数控加工准备阶段的主要内容之一，通常包括分析零件图样，确定加工工艺过程；计算走刀轨迹，得出刀位数据；编写数控加工；制作控制介质；校对程序及首件试切。有手工编程和自动编程两种方法。总之，它是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。 是一种可编程的柔性加工方法，它的普及大大提高了加工效率。但是在加工技术方面，除要求数控机床具有较 强的运动控制能力之外，更重要的是如何有效 地获得高效优质的数控加工程序，并从加工过程整体上提高生产效率。由于零件复杂性的增加，而且工人技术水平有限，手工编程越来越困难。 应用数控编程可大大提高生产率、稳定加工质量、缩短加工周期、增加生产柔性、实现对各种复杂精密零件的自动化加工 ,易于在工厂或车间实行计算机管理 ,使车间设备总数减少、节省人力、改善劳动条件 ,有利于加快产品的开发和更新换代 ,提高企业对市场的适应能力并提高企业综合经济效益。 本文 CATIAV5R20以及 VERICUT 为工具 ,完成了调整架的三维造型及仿真加工。内容包括 :首先 ,根据调整架的结构特 点和技术要求 ,在对其进行加工工艺分析之后 ,确定了零件的加工方法。然后 ,利用 CATIA/CAD 模块完成了零件几何体的参数化建模。在此基础上 ,利用 CATIA/CAM 模块进行数控编程 ,设计了加工路线、刀具轨迹 ,切削方式等工艺参数 ,生成了零件的 NC 程序。通过刀轨检查及时地发现刀具跟零件之间的过切和欠切。并通过虚拟加工过程仿真提前发现机床各运动部件、夹具及刀具之间的干涉和碰撞 ,确定干涉碰撞发生的位置和相应的 NC程序段 ,并对先前的设计和 NC 程序进行修改。 关键词： 数控编程 ,CATIAV5R20，三维造型，仿真加工 II ABSTRACT 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, processing 目 录 摘 要 . I ABSTRACT . II 第一章 绪论 . 1 1.1 CAD 计算机辅助设计 . 1 1.2 数控编程技术概况 . 1 1.2.1 数控编程的概念 . 1 1.2.2 数控编程的意义 . 2 1.2.3 数控编程软件 . 2 1.3 CAM 计算机辅助制造 . 2 第二章 零件加工工艺的编制 . 4 2.1 零件分析 . 4 2.2 零件加工的各参数分析确定 . 5 2.3 加工工艺分析 . 5 2.4 零件加工工艺流程 . 6 第三章 零件的分析和实体造型 . 9 3.1 建模软件介绍 . 9 3.2 分析零件 . 10 3.3 零件的实体三维造型 . 11 3.4 小结 . 14 第四章 实体加工仿真 . 15 4.1 零件与毛培的装配 . 15 4.2 零件加工 . 16 4.2.1 粗车左端外轮廓 . 16 4.2.2 精车右端外轮廓 . 20 4.2.3 镗内孔 . 24 4.2.4 右端轴钻孔 . 28 第五章 VERICUT 的验证仿真 . 32 5.1 VERICUT 简介 . 32 5.2 准备工作 . 32 5.2.1 车削 NC 代码的生成 . 32 5.2.2 铣削 NC 代码的生成 . 33 5.3 加工验证过程 . 35 5.3.1 车削 NC 文件的导入及其前置 . 35 5.3.2 VERIVUT 的树设定 . 35 5.3.3 VERIVUT 程序的验证 . 38 第六章 总 结 . 40 参 考 文 献 . 41 毕业设计小结 . 42 致 谢 . 43 1 第一章 绪论 1.1 CAD 计算机辅助设计 CAD 计算机辅助设计 (Computer Aided Design)指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。 在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成；由计算机自动产生的设计结果，可以快速作出图形，使设计人员及时对设计 作出判断和修改；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。 常用的 CAD 软件，也就是所谓的三维制图软件，较二维的图纸和二维的绘图软件（比如 AutoCAD）而言，三维 CAD 软件能够更加直观、准确地反映实体和特征。 对于专业企业，因为绘制目标不同，还常存在有多种 CAD 系统并行的局面，那么就需要配置统一的、具备跨平台能力的零部件数据资源库，将标准件库和外购件库内的模型数据以中间格式（比如通用的有 IGS、 STEP 等）导出到三维构型系统当中去，如主流的 SolidWorks, CATIA, Pro/E, AutoCAD,UG NX,等。目前，航天航空领域使用较多的为 Pro/E，飞机和汽车等复杂产品制造领域则使用Catia 居多，而在中小企业使用 Solidworks 较多 。 1.2 数控编程技术概况 1.2.1 数控编程的概念 数控编程就是生成数控机床进行零件加工的数控程序的过程。具体说就是将 2 加工零件的加工顺序、刀具运动轨迹的尺寸数据、工艺参数（主运动和进给运动速度、切削深度）以及辅助操作（换刀、主轴正反转、冷却液开关、刀具夹紧、松开等）加工信息，用规定的文字、数字、符号组成的代码，按 一定格式编写成加工程序。 1.2.2 数控编程的意义 高效、高精高可靠的数控加工发展趋势对数控加工工艺和编程提出了更高的要求。例如：核电叶片、汽轮机叶片、航空发动机整体叶轮和叶片、水轮机叶轮、舰船用螺旋桨、船用发动机增压器叶轮等复杂叶片 /叶轮类零件是汽轮机、航空发动机、推进器等能源、动力装置的关键部件。 1.2.3 数控编程软件 国外通用的 CAM 软件已很成熟，领域专用的编程软件充分利用专业生产厂商多年的加工工艺和编程经验。 1.3 CAM 计算机辅助制造 CAM（ Computer-Aided-Manufacturing）的狭义概念就是数控编程，即生成数控机床进行零件加工的数控程序的过程。 具体说就是将加工零件的加工顺序、刀具运动轨迹的尺寸数据、工艺参数（主运动和进给运动速度、切削深度）以及辅助操作（换刀、主轴正反转、冷却液开关、刀具夹紧、松开等）加工信息，用规定的文字、数字、符号组成的代码，按一定格式编写成加工程序。 CAM 的广义概念指的是从产品设计到加工制造之间的一切活动，包括产品设计、 PDM、 CAPP、 NC 编程、数控加工、仿真分析及制造活动中的监视、控制和管理，如图 1-1 所示。 应 用领域及应用对象 （ 1）应用领域：航空航天、船舶、运载、能源、机械、汽车、电子、模具等。 （ 2）应用对象：传统数控机床；并联数控机床；数控系统；激光加工机床；磨削加工机床；机器人等等。 3 图 1-1 CAM 的过程 4 第二章 零件加工工艺的编制 2.1 零件分析 图 2-1 零件实体图 图 2-2 零件实体模型及其剖视图 5 2.2 零件加工的各参数分析确定 合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性 和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。具体要考虑以下几个因素： 切削深度 ap。在机床、工件和刀具刚度允许的情况下， ap 就等于加工余量，这是提高生产率的一个有效措施。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，一般应留一定的余量进行精加工。数控机床的精加工余量可略小于普通机床。 切削宽度 L。一般 L 与刀具直径 d 成正比，与切削深度成反比。经济型数控机床的加工过程中，一般 L 的取值范围为： L=(0.6 0.9)d。 切削速度 V。提高 V 也是提高生产率的一个措施，但 v 与刀具耐用度的关系比较密切。随着 v 的增大，刀具耐用度急剧下降，故 v 的选择主要取决于刀具耐用度。主轴转速 n(r/min)。主轴转速一般根据切削速度 v 来选定。计算公式为：V=pnd/1000。数控机床的控制面板上一般备有主轴转速修调 (倍率 )开关，可在加工过程中对主轴转速进行整倍数调整。 主要根据允许的切削速度 Vc(m/min)选取： n= DVc1000 其中 Vc-切削速度，D-工件或刀具的直径（ mm） 根据切 削原理可知，切削速度的高低主要取决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。 综合以上的分析特征来确定零件的加工顺序、道具规格和必要的参数。 2.3 加工工艺分析 （ 1）整体分析。型腔和圆柱面以及沟槽的加工都相对简单，而且零件较为规整，零件材料为铝合金，以平整圆柱体为毛坯。 （ 2）加工方法分析：加工材料为铝合金，相对来说较难加工，切削层厚度应该小些，在此次加工中，切削层定位 0.3mm，进给速度应该适中。由于主轴转速较高，所以采用硬质合金刀具加工。先进行粗加工，其次半精加工；最 后进行精加工。 此零件为一个规则体类零件。 6 （ 1）在加工时，先外形轮廓，然后内型腔，最后打孔部分。 （ 2）在加工过程中需要五次装夹，故在编程时需要建立五个坐标系。如果将坐标原点分别置于零件的顶面，则会因为毛坯高度尺寸不一致，导致基准台高度尺寸不准确。只要毛坯高度大于零件 的高度，多余材料会在加工过程中被自动切除。 2.4 零件加工工艺流程 图 2-3 零件剖视图及右端加工轮廓图 (1）用 R=O.8 的外圆车刀粗车右端面及外圆，用中心钻打中心孔，用 =13的钻头钻孔，用 R=0.2 的外圆车刀 精车外圆保证 =58 0.2， =24 0.2。 图 2-4 零件剖视图及右端加工轮廓图 (2)用 R=0.8 的外圆车刀粗车外圆及端面，用 R=0.2 的外圆车刀精车外圆及 7 端面，用中心钻打中心孔，用 =27 的钻头钻孔，用 R=0.2 的镗刀进行镗孔，镗孔保证 41 0.1，用 R=27 的平底钻头进行钻孔，夹具选用软三爪卡盘。 图 2-5 零件剖视图及右端加工轮廓图 (3)用 R=0.4 的外圆车刀粗车 21.0, 55.75 外圆及尺寸，用 R0.2 的外圆车刀精车 21.0, 55.75 外圆及尺寸，用 R0.4 的镗刀粗镗 17.02 0.1 的内孔，用 R0.2的镗刀精镗 17.02 0.1 的内孔，用中心钻打中心孔，用 7.8 的钻头钻孔，夹具选用软三爪卡盘 。 图 2-6 零件剖视图及右端加工轮廓图 (4)用 R0.8 的外圆车刀粗车外圆，用 =14 钻头钻孔，用 R0.2 的镗刀精镗内孔，用 R0.4 的镗刀精加工孔，用 R0.2 的外圆车刀精车外圆及端面，用 R2.5 的外槽刀车外圆环槽，用 R0.2 的镗刀精加工内孔，用 R1.5 内槽刀车内槽保证 6.35 0.1，及 20.269 0.025，夹具选用软三爪卡盘。 8 图 2-7 零件剖视图及右端加工轮廓图 (5)使用刮刀去除 37.7 外孔口尖边毛刺至 R0.006R0.45，使用球形打磨头去除 37.7 内孔口尖边毛刺至 R0.06R0.45，使用光纤检测并去除 20.269 内孔及孔口尖边毛刺至 R0.06R0.45。 图 2-8 零件剖视图及右端加工轮廓图 （ 6） 使用百洁布轻抛 光 37.7 孔内外表面。 9 第三章 零件的分析和实体造型 3.1 建模软件介绍 CATIA 是由法国著名飞机制造公司 Dassau1t 开发并由 IBM 公司负责销售的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，围绕数字化产品和电子商务集成概念进行系统结构设计的 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。 CATIA 软件不仅具有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配和生产工程图等设计功能；而且，在设计过程中可进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟，提高设计的可靠性；同时，可用建立的三维模型直接生成数控代 码，用于产品的加工，其后处理程序支持多种类型数控机床。 10 3.2 分析零件 图 3-1 零件的 CAD 图 通过图形分析可知： （ 1）零件涉及外圆、钻孔等造型方法，最大直径为 2.535in，有直径为 0.313in的通孔，凸台，型腔，沟槽等。 （ 2）零件可以通过建立草图、旋转、阵列、倒角、打孔等常用命令进行造型。 （ 3）为了保证加工精度，所以在三轴数控车上分六次次装夹完成。 （ 4）该零件包括回转体、孔、型腔等结构，形状相对比较简洁，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。 11 （ 5）为了保证加工精度和表面质量，分析采用六次定位装夹加工完成，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。 零件特征生成的基本步骤： （ 1）在建模过程中，根据零件的总体结构特点，零件的总体构造可以分为三部分。内型腔，外轮廓，钻孔三部分。 （ 2）零件建模的第一步，生成尺寸为圆柱体。 （ 3）然后在圆柱体的圆柱面绘制零件的轮廓及型腔的草图，基本尺寸参照CAD 图纸，完成后旋转，拉伸角度为 360 度。 （ 4）在零件的 小端定义一个基准平面，以基准平面为草图界面，画一个直径为 30mm 的圆，退出草图界面进行钻孔。 （ 5）再对孔进行尺寸约束，后进行阵列。 （ 6）以上述面的垂直面为基准面，进入草图界面，画一个直径为 30mm 的圆，退出草图界面进行钻孔。 （ 7）最后再对孔进行尺寸约束，后进行阵列。 3.3 零件的实体三维造型 使用 CATIA 软件绘制的零件的实体三维造型。 图 3-2 零件实体建模图 （ 1） 打开 CATIA，打开“开始”选项，在弹出对话框中选择“机械设计”，点击“零件设计”进入建模界面。 12 图 3-3 零件实体建模命令窗口图 （ 2）在【轮廓】工具中单击【草图】按钮，如图 3-4 所示，在【截面】卷展栏中单击【草绘】按钮进入草绘截面，绘制 1.3in 4.6in 长方形，点击【完成草图】按钮，然后在退出草绘界面，然后【回转】栏选择回转轴，如图 3-4 所示，单击【确定】完成毛培特征创建，并进行保存。 图 3-4 零件毛培实体建模图 （ 3）在【零件设计】工具中单击【草绘】按钮，由于零件是一个回转体， 13 利用【多线段】，【直线】，【倒角】命令绘制出零件轮廓草图，完成轮廓草图后退出该界面，选 择回转命令，选择回转轴，完成零件实体模型。 图 3-5 零件草图 图 3-6 零件回转实体图 （ 4）在【零件设计】工具中单击【打孔】命令，选择零件最右段需打孔的界面，准确选择孔的约束条件，完成整个零件的的建模。 图 3-7 打孔命令窗口 14 图 3-8 零件实体建模完成效果图 3.4 小结 通过对调整架的三维造型，我重新学习了对零件结构分析的认知，加深了对CATIA 软件进行零件三维建模的操作。虽然曾系统学习过该软件，但是并没有实际的完成过完成的零件建模过程。所以在建模过程中，也会遇到 各种问题，最后都通过积极的查阅资料，与同学讨论，向老师虚心求教的方法，保质保量的完成了零件的建模。 通过此次三维建模，我也发现了许多自己在 CATIA 软件使用方面的不足，例如，在软件操作上的不规范，软件操作也还不够熟练。自己也会在今后的学习和工作中继续加强学习，能够更好的完成各项任务。 15 第四章 实体加工仿真 4.1 零件与毛培的装配 （ 1）单击工具栏上的【开始】【机械设计】 |【装配设计】，进入装配设计界面，单击【插入】 【现有部件】，在弹出的对话框中选择 Part 1.CATPart和 Part2.CATPart，毛坯和零件体被导入装配界面如图 4-1。 图 4-1 毛培与零件装配图 （ 2）单击右侧工具栏中的【固定】命令，选择 Part 1 零件体， Part 1 零件体被固定，单击【偏移约束】命令并选择 Part 1 和 Part 2 的底平面，完成零件和毛坯的装配约束。右击特征树上的偏移约束选择【更新】命令，零件和毛坯装配在一起，如图 4-2 所示 16 图 4-2 毛培与零件装配完成效果图 4.2 零件加工 4.2.1 粗车左端外轮廓 （ 1）单击工具栏上的【开始】【加工】，点击 Lathe Machining 选项，进行对零件模拟操作。 如图 4-3 所示。 图 4-3 零件车削加工命令窗口图 （ 2） 单击工具栏上的粗加工标志 Rough Turning. 2，弹出对话框选项，依次选择。 红 色为需要选取，绿色为已经选取好。 如图 4-4 所示。 17 图 4-4 零件与毛培选择命令窗口 （ 3）单击 Rough Turning.2 粗加工里的标志 ，弹出对话框选项，依次选择 Roughing moder 为 Longitudinal、 Orientation 为 External、 Location 为 Front、Tool compensation 为 P3，其他为默认。 如图 4-5 所示。 图 4-5 零件车削轮廓验证命令窗口 （ 4）单击 Rough Turning.2 粗加工里的标志 和 弹出刀杆对话框选项，依次选择。按照图示所示对刀具刀杆的尺寸进行设计参数的设定，其他为默认。 如图 4-6 所示。 18 图 4-6 零件车削刀具选择命令窗口 （ 5） 单击 Rough Turning.2 粗加工里的标志 弹出刀尖对话框选项，依次选择。按照图示所示对刀具刀尖的尺寸进行设计参数的设定，其他为默认。如图 4-7 所示。 图 4-7 零件车削刀 具刀尖选择命令窗口 （ 6）单击 Rough Turning.2 粗加工里的标志 弹出刀具转速进退速度对话框选项，其中 Air cutting feedrate 为 Linear，其他按照图示所示对设计参数的 19 设定，其他为默认。 如图 4-8 所示 。 图 4-8 零件车削加工车床运动参数选择命令窗口 （ 7）单击 Rough Turning.7 粗加工里的标志 弹出刀具轨迹对话框选项，其中 Macro Management 中的选项需要右键激活。其他按照图示所示对设计参数的设定，其他为默认。 如图 4-9 所示。 图 4-9 零件加工进退刀命令窗口 （ 8）单击 Rough Turning.7 粗加工里的标志 Tool Path Replay，弹出刀具轨迹对话框选项，可以对导轨进行校对。如图 4-10 所示。 20 图 4-10 零件加工轨迹命令窗口 （ 9）单击 Rough Turning.7 粗加工里的标志 Video from last saved result，弹出刀具轨迹对话框 Video，可以对导轨进行校对， 如图 4-11 所示。 图 4-11 零件加工效果图 4.2.2 精车右端外轮廓 （ 1） 单击工具栏上的精加工标志 Rough Turning.9 operation，弹出对话框选项，依次选择。红色为需要选取的，绿色为已经选取好的。如图 4-12 所示。 21 图 4-12 零件与毛培选择命令窗口 （ 2）单击 Rough Turning.9 精 加工里的标志 ，弹出对话框选项，依次选择。 Orientation 为 External、 Location 为 Front、 Tool compensation 为 P3，其他为默认。 如图 4-13 所示。 图 4-13 零件车削轮廓验证命令窗口 （ 3）单击 Rough Turning.9 精 加工里的标志 和 弹出刀杆对话框选项，依次选择。按照图示所示对刀具刀杆的尺寸进行设计参数的设定，其他为默认。 如图 4-14 所示。 22 图 4-14 零件车削刀具选择命令窗口 （ 4）单击 Rough Turning.9 精 加工里的标志 弹出刀尖对话框选项，依次选择。按照图示所示对刀具刀尖的尺寸进行设计参数的设定，其他为默认 如图 4-15 所示 图 4-15 零件车削刀具刀尖选择命令窗口 （ 5）单击 Rough Turning.9 精 加工里的标志 弹出刀具转速进退速度对话框选项，其中 Air cutting feedrate 为 Linear，其他按照图示所示对设计参数的设定，其他为默认。 如图 4-16 所示。 23 图 4-16 零件车削加工车床运动参数选择命令窗口 （ 6）单击 Rough Turning.9 精 加工里的标志 Tool Path Replay，弹出刀具轨迹对话框选项，可以对导轨进行校对， 如图 4-17 所示。 图 4-17 零件加工轨迹命令窗口 (7)单击 Rough Turning.9 粗加工里的标志 Video from last saved result，弹出刀具轨迹对话框 Video，可以对导轨 进行校对， 如图 4-18 所示。 24 图 4-18 零件加工效果图 4.2.3 镗内孔 （ 1）单击工具栏上的粗加工标志 Rough Turning operation，弹出对话框选项，依次选择。红色为需要选取，绿色为已经选取好。 如图 4-19 所示。 图 4-19 零件与毛培选择命令窗口 （ 2）单击 Rough Turning.12 粗加工里的标志 ，弹出对话框选项，依次选择 Roughing moder 为 Parallel Contour、 Orientation 为 Internal、 Location 为Front、 Tool compensation 为 P3，其他为默认。 如图 4-20 所示。 25 图 4-20 零件轮廓验证命令窗口 （ 3）单击 Rough Turning.12 粗加工里的标志 和 弹出刀杆对话框选项，依次选择。按照图示所示对刀具刀杆的尺寸进行设计参数的设定，其他为默认。 如图 4-21 所示。 图 4-21 零件刀具选择命令窗口 （ 4）单击 Rough Turning.16 粗加工里的标志 弹出刀尖对话框选项，依次选择。按照图示所示对刀具刀尖的尺寸进行设计参数的设定，其他为默认。如图 4-22 所示。 26 图 4-22 零件刀具刀尖选择命令窗口 （ 5）单击 Rough Turning.12 粗加工里的标志 弹出刀具转速进退速度对话框选项，其中 Air cutting feedrate 为 Linear，其他按照图示所示对设计参数的设定，其他为默认。 如图 4-23 所示。 图 4-23 零件加工车床运动参数选择命令窗口 （ 6）单击 Rough Turning.12 粗加工里的标志 弹出刀具轨迹对话框选项，其中 Macro Management 中的选项需要右键激活。其他按照图示所示对设计参数的设定，其他为默认。 如图 4-24 所示。 27 图 4-24 零件加工进退刀命令窗口 （ 7） 单击 Rough Turning.12 粗加工里的标志 Tool Path Replay，弹出刀具轨迹对话框选项，可以对导轨进行校对， 如图 4-25 所示。 图 4-25 零件加工轨迹命令窗口 （ 8）单击 Rough Turning.15 粗加工里的标志 Video from last saved result，弹出刀具轨迹对话框 Video，可以对导轨进行校对， 如图 4-26 所示 28 图 4-26 零件加工效果图 4.2.4 右端轴钻孔 （ 1）单击工具栏上的钻孔加 工标志 standard Drilling，弹出对话框选项，依次选择。红色为需要选取，绿色为已经选取好。 如图 4-27 所示 图 4-27 零件打孔定义表面命令窗口 (2)单击 Drilling Break Chips.5 钻孔 加工里的标志 ，弹出对话框选项，依次选择。 如图 4-28 所示。 29 图 4-28 钻孔参数选择命令窗口 (3)单击 Drilling Break Chips.5 钻孔 加工里的标志 弹出钻头对话框选项，依次选择。按照图示所示对钻头的尺寸进行设计参数的设定，其他为默认。 如图 4-29 所示。 图 4-29 钻孔刀具的选择命令窗口 （ 4）单击 Drilling Break Chips.5 钻孔 加工里的标志 弹出钻头转速进退速度对话框选项，其中 Air cutting feedrate 为 Linear，其他按照图示所示对设计参数的设定，其他为默认。 如图 4-30 所示。 30 图 4-30 钻床运动参数选择命令窗口 （ 5）单击 Drilling Break Chips.5 钻孔 加工里的标志 弹出刀具轨迹对话框选项，其中 Macro Management 中的选项需要右键激活。其他按照图示所示对设计参数的设定 ，其他为默认。 如图 4-31 所示。 图 4-31 进退刀命令窗口 (6)单击 Drilling Break Chips.5 钻孔 加工里的标志 Tool Path Replay，弹出刀具轨迹对话框选项，可以对导轨进行校对， 如图 4-32 所示。 31 图 4-32 钻孔轨迹验证命令窗口 （ 7）单击 Drilling Break Chips.5 钻孔加工里的标志 Video from last saved result，弹出刀具轨迹对话框 Video，可以对导轨进行校对， 如图 4-33 所示。 图 4-33 零件加工效果图 32 第五章 VERICUT 的验证仿真 5.1 VERICUT 简介 VERICUT 软件是美国 CGTECH 公司开发的 数控加工 仿真系统，由 NC 程序验证模块、机床运动仿真模块、优化路径模块、多轴模块、高级机床特征模块、实体比较模块和 CAD/CAM 接口等模块组成，可仿真数控车床、铣床、加工中心、线切割机床和多轴机床等多种加工设备的数控加工过程，也 能进行 NC 程序优化 ，缩短加工时间、延长刀具寿命、改进表面质量，检查过切、欠切，防止机床碰撞、超行程等错误 ；具有真实的三维实体显示效果，可以对切削模型进行尺寸测量，并能保存切削模型供检验、后续工序切削加工 ；具有 CAD/CAM 接口，能实现与CATIA. CATIA 及 MasterCAM 等软件的嵌套运行。 5.2 准备工作 5.2.1 车削 NC 代码的生成 将 CATIA 中的的刀轨程序 进行导出，分别对 Manufacturing Program.1 点击右键按图选择，如图 5-1 所示。 图 5-1 NC 程序的生成 33 点击 Execute 后勾去 Rapid to turret change position 选项，点击 ok 生成 NC 代码。车削同理。 5.2.2 铣削 NC 代码的生成 (1).点击 CATIA【树】 Part Operation.4-Manufacturing Program.4 右击【 Manufacturing Program.4 对象】 -Generate NC Output Interactively 选项弹出对话框选项都为默认。后点击 Execute。如图 5-2、 5-3 所示。 图 5-2 生成 NC 程序 生成文件为 4.aptsource。 图 5-3 NC 程序所在位置设定 34 (2).点击 CATIA【树】 Part Operation.10-Manufacturing Program.10右击【 Manufacturing Program.10 对象】 -Generate NC Output Interactively选项弹出对话 框选项都为默认。后点击 Execute。如图 5-4 所示生成文件为4.aptsource。 图 5-4APT 路径及文件 把 APT 文件转换成 NC 代码 图 5-5 对 APT 进行向 NC 转换 完成了 VERIVUT 加工的准备工作 35 5.3 加工验证过程 5.3.1 车削 NC 文件的导入及其前置 1. 在桌面打开 CATIA.bat 快 捷 方 式 ，打开 CATIA7.2 Build49（ CATIAVERICUT Interface）如图 5-6 所示填写相关路径以及 从 CATIA 中导入文件 图 5-6 CATIA 文件及其机床设定 完成后点击 Generate and run 5.3.2VERIVUT 的树设定 出现 VERICUT 主界面以及车床视图，和刀具视图，如图 5-7 所示。 图 5-7 在 VERICUT 进行调整 单击 【坐标系统】点击坐标系统里的坐标系并在【配置坐标系统】里点击【显示】 。 点击 【 G-代码配置】里的【工作偏置】出现如图所示窗口在【配置工作偏置】 【偏置名】选择【工作偏执】，【寄存器】改写为 54.后 点击添加。如图 5-8 所示 36 图 5-8 偏置设定 点击定位从 【组件】 -Turret 到【坐标原点】 1111111111111. 点击【加工刀具】选项【配置刀具】点击【刀具库文件】 弹出窗口，选择Process-Part Operation.1.tls 文件打开。如图 5-9 所示 图 5-9 刀具的导入 后双击 【树】 里的 【加工刀具 Process2-Part Operation.1】弹出窗口，设定车刀刀位点向 Z 轴移动 100，如图 5-10 所示 图 5-10 刀具的夹持点设定 37 点 击 【数控程序】导入程序，点击【添加数控程序文件】如图所示，点击确定，如图 5-11 所示 图 5-11 NC 程序的导入 后点击 进行重置，使得文件成功导入 VERICUT 如图 5-12 所示 图 5-12 进行重置 38 5.3.3VERIVUT 程序的验证 点击 进行程序的验证以及演示。如图 5-13 所示 图 5-13 程序的验证 验证成功。 同样的方法对其他程序进行验证，如图 5-14 所示 39 图 5-14NC 程序验证 Process2_Manufacturing_Program_2.NC 程序验证 成功无过切撞刀现象。 40 第六章 总 结 在本次毕业论文完成过程中，首先我对 CAD/CAM 概念及用途进行了概述，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，然后对零件的加工工艺进行了编制，通过对零件的机构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 CATIA造型工具进行实体造型，其中包括拉伸，孔，旋转，布尔运算等特征功能的应用。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仿真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 VERICUT 软件进行了零件的验证加工，验证了零件刀轨的合理化。通过对零件图的分析，应用 CATIA 建模模块中的拉伸，旋转，孔和布尔运算等特征功能进行实体建模，并且得到了实体模型。在得到实体模型以后，对实体结构进行分析，确定加工工艺，然后应用 CATIA 加工模块 中的定义刀具，指定毛坯，生成刀轨等特征功能进行实体加工仿真，在进行粗细加工以后，经过后处理而得到一个 NC 加工程序文件。 但是在本篇论文中缺少对零件强度以及生产工艺卡片的探索，由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正。 41 参 考 文 献 1陶华，机电工程科技英语 M，西北工业大学出版社， 2007 2马兰，机械制图 M，机械工业出版社， 2008 3毛炳秋，中文版 CATIA NX 7.0