飞机操作系统壳体类零件实体加工与仿真说明书

I摘 要CAD/CAM 技术的迅猛发展以及软硬件水平的进一步完善，为制造业提供了强有力的技术支持，也为企业的产品设计、制造和生产水平的提升带来了质的飞跃，CAD/CAM 技术已经成为现代企业信息化、集成化和网络化的必然选择。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，本文以飞机操作系统壳体类零件为例，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。首先对该壳体零件结构进行分析，构思实体造型思路，通过 CATIA 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。对壳体零件的三维造型及实体加工仿真进行了深入的探究，对实体加工仿真同时也进行了详细的阐述，并且进行了 VERICUT 的验证仿真。通过对飞机操作系统壳体零件的三维造型及实体加工仿真，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，三维造型，加工仿真，验证仿真IIABSTRACTThe rapid development of CAD/CAM technology and the software and hardware level of further improved, provided strong technical support for the manufacturing industry, also for the enterprise product design, manufacturing and production level of ascension brings a qualitative leap, CAD/CAM technology has become the inevitable choice of modern enterprise information, integration and networking. In modern industrial production, most of the products need to be 3D modelling and simulation entity processing, based on the shield parts of flight controls 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 the shield parts of flight controls, thinking entity modelling idea, through the modeling module in CATIA, 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 the shield parts of flight controls 3D model and entity processing simulation conducted in-depth exploration, to the real machining simulation is also carried on the detailed elaboration, and has carried on the simulation validation of VERICUT.Through to the the shield parts of flight controls 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 manufacturing industry in our country. KEY WORDS: CATIA, 3D modelling, machining simulation, validation of the simulation III目录摘 要 .IABSTRACT .II第一章 绪 论 .11.1 课题研究的背景和意义 .11.2 课题研究的主要内容 .2第二章 零件的结构与加工工艺分析 .32.1 几何建模方法综述 .32.2 加工对象及工艺分析介绍 .42.3 虚拟加工的流程 .4第三章 基于 CATIA 的零件三维实体造型 .63.1 建模软件介绍 .63.2 建立三维模型 .6第四章 实体加工仿真 .164.1 建立 CATIA 产品文件 Product 1 .164.2 Process 1 零件操作定义 .174.3 Process1 加工操作 .184.4 建立 CATIA 产品文件 Product 2 .334.5 Proess2 零件操作定义 .344.6 Proess2 零件加工操作 .364.7 程序后置处理 .39第五章 VERICUT 的验证仿真 .425.1 VERICUT 简介 .425.2 CATIA 与 VERICUT 接口的实现 .425.3 加工验证过程 .43第六章 总结 .48参考文献 .49致 谢 .50毕业设计小结 .511第一章 绪 论1.1 课题研究的背景和意义随着机械加工零件复杂程度、精度要求不断提高，加工材料种类不断变化，复合材料、合金材料应用越来越普遍，数控加工程序也越来越复杂，如何保证数控加工程序的正确性、实现数控程序优化，以及如何提高数控设备利用率、降低数控机床的安全隐患就成为制造业面临的现实问题。然而无论是采用语言自动编程方法还是采用图形自动编程方法生成的数控加工程序，在加工过程中是否发生过切、少切，所选择的刀具、走刀路线、进退刀方式是否合理，零件与刀具、刀具与夹具、刀具与工作台是否干涉和碰撞等，编程人员往往事先很难预料，结果可能导致工件形状不符合要求，出现废品，有时还会损坏机床、刀具。 目前数控程序检验方法主要有：试切、刀具轨迹仿真、三维动态切削仿真和虚拟加工仿真等方法。 试切法是NC程序检验的有效方法。传统的试切是采用塑模、蜡模或木模在专用设备上进行的，通过塑模、蜡模或木模零件尺寸的正确性来判断数控加工程序是否正确。但试切过程不仅占用了加工设备的工作时间，需要操作人员在整个加工周期内进行监控，而且加工中的各种危险同样难以避免。 虚拟加工仿真，从软件上实现零件的试切过程，将数控程序的执行过程在计算机屏幕上显示出来，是数控加工程序检验的有效方法。在动态模拟时，刀具可以实时在屏幕上移动，刀具与工件接触之处，工件的形状就会按刀具移动的轨迹发生相应的变化。观察者可在屏幕上看到的是连续的、逼真的加工过程。利用这种视觉检验装置，就可以很容易发现刀具、工件、夹具之间的碰撞、干涉等潜在问题。此外和试切法相比虚拟数控加工方法既不消耗实体材料又不占用机床设备和场地，从而可以节约大量的资金和时间，使企业获得较好的效益。本课题飞机操作系统壳体零件模型为研究对象，首先通过CATIA软件建立2零件的实体模型，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。然后通过虚拟数控加工仿真软件VERICUT构建虚拟数控加工环境，调入G代码程序，模拟实际加工环境和实际数控加工过程，快速检查各部件间的碰撞、干涉等情况，并在不改变刀具轨迹的基础上对切削参数进行合理优化，最终得到高效高质量的加工程序。 1.2 课题研究的主要内容本课题的研究目的是在实际加工之前，通过虚拟加工仿真数控加工过程，得到优质高效的NC程序，从而缩短产品加工周期、降低产品成本。本课题以具有多孔、多曲面的薄壁壳体零件的加工为例，基于CATIA和VERICUT，研究通过建立集建模、加工、仿真与优化为一体的虚拟数控加工链，获得高效高质量的数控加工程序的过程。本文的主要研究内容如下：1.总结虚拟制造技术中虚拟加工环节的主要技术，分析各主要基础技术的国内外新成果和发展趋势。分析虚拟加工的组成及流程。2.根据虚拟数控加工技术中产品的一般建模方法，采用 CATIA 对多空、多曲面的薄壁进行建模。根据数控加工工艺定制原则结合模型本身的特点，制定合理的加工工艺路线，并进行简单地夹具设计。3.研究基于 CATIA 的自动编程。按照自动编程前制定的工艺路线，选择合理的粗加工、精加工切削方法，生成各个工序的刀位文件。简述后置处理的算法原理及后置处理的前提条件，并构建符合要求的哈默 C42U-MT 五轴铣床的后置处理器。并通过新建的后置处理器岁刀位文件进行后置处理，得到适合机床的 G 代码文件。4. 研究基于VERICUT数控加工过程的仿真与数控程序的验证。构建数控铣床的虚拟加工环境。调用G代码文件，模拟实际加工过程，检验数控程序的合理性。3第二章 零件的结构与加工工艺分析产品的工艺规划和模型的建立是虚拟加工技术的基础环节，对虚拟加工的质量具有非常重要的作用。本章结合加工对象的结构特点和一般的建模方法，制订了合理的工艺路线并最终建立了产品的数字化模型。2.1 几何建模方法综述CAD 三维建模技术至今已经经历了线框建模、表面模型、实体模型方法，以及正在发展中的特征建模、参数建模方法。1.线框模型 线框模型是指用多边形线框来描述三维形体的轮廓得到的模型；采用数据结构：顶点+边表；其优点在于简单，仅需要端点信息；缺点：信息不完整，有二义性，不能用于 NC 加工等。2.表面模型 表面模型是指用有序连接的棱边围成的有限区域来定义立体的表面，再由表面的集合来定义立体所得到的三维模型。其优点是信息完整，可准确定以形体，可用于 NC 加工等；缺点：不能描述内部及特征，很多分析不能进行。3.实体造型技术 实体造型技术与线框造型相比，实体造型实体存在侧的明确定义，给出了表面间的相互关系等拓扑关系等信息，因而能够精确表达零件的全部属性，有助于统一 CADCAMCAE 的模型表达，在设计和加工上可以减少数据的损失，保持数据的完整性。4. 参数化建模和特征建模,他们是随着几何建模技术的发展，在80年代后期相继出现的。特征建模着眼于产品功能和生产信息管理，服务于集成信息模型。特征包含了产品的拓扑关系、几何形状、典型功能、绘图方法和公差要求等。引用的特征直接体现出设计意图，更易为人理解，便于组织生产。参数化建模的设计对象，其结构形状比较稳定，用一组参数约束尺寸关系，设计结果随着尺寸的变动相应更改。42.2 加工对象及工艺分析介绍图 2-1 零件图分析零件图 2-1 可知：1.零件整体为薄壁壳体类零，整体结构可拆分为两阶凸台、一底板、一凸缘，最大高度尺寸 58.16mm,最大长度尺寸 98.35mm，壁厚最薄处 2.2mm。2.该零件孔特征较多。其中直径为 22.5mm 的最大的两个大孔位于不平行的两个面上，两个大孔的周围都有呈矩形阵列的四个螺纹盲孔。凸缘的中心是一系列同轴的多级孔，两个螺纹盲孔分布在通孔的两侧。零件底板上六个光孔以一定的尺寸分布在两阶凸台的周围。3.型腔及外轮廓特征分析 零件型腔轮廓由与底板平面垂直的圆弧曲面与平面构成。除去有特殊设有螺纹盲孔与凸缘的位置，型腔与外轮廓间壁厚均匀。4.根据该零件的上述特征可采用五轴铣床，分两次装夹完成加工。第一次装夹完成型腔、所有通孔、所有螺纹盲孔、底板下平面及其外轮廓、凸缘的加工，第二次装夹完成零件顶部平面及外形轮廓加工。2.3 虚拟加工的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5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。其整个流程如图2-2所示。创建零件模型 加工工艺分析零件操作定义设置加工参数生成数控刀路检验数控刀路生成数控程序加工工艺分析零件操作定义设置加工参数生成数控刀路检验数控刀路驱动机床加工仿真图 2-2 虚拟加工流程图6第三章 基于 CATIA 的零件三维实体造型3.1 建模软件介绍CATIA 是法国达索飞机公司在 70 年代开发的高档 CAD/CAM 软件，是世界上一种主流的 CAD/CAE/CAM 一体化软件。CATIA 位居世界CAD/CAE/CAM 领域的领导地位，广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子/电器、消费品行业，它的集成解决方案覆盖所有的产品设计与制造领域，其特有的 DMU 电子样机模块功能及混合建模技术更是推动着企业竞争力和生产力的提高。CATIA 提供方便的解决方案，迎合所有工业领域的大、中、小型企业需要。CATAI V5 是达索公司在为数字化企业服务过程中不断探索的结晶，代表着当代这一领域的最高水平，包含了众多最先进的技术和全新的概念，指明了企业未来发展的方向，与其他同类软件相比具有绝对的领先地位。CATIA V5是围绕数字化产品和电子商务集成概念进行系统设计的解决方案，可谓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高效沟通。3.2 建立三维模型1.打开 CATIA V5，创建建模文件“Part1.CATPart”2.从窗口左侧选择特征树选取 xy 平面作为草绘平面如图 3-2，单击草图图标 进入草图环境。7图 3-2 特征树3.进入草图环境后应用绘制草图的一系列命令绘制零件底板的大致轮廓，应用约束 与接触约束 命令完成草图尺寸的定义。如图 3-2 所示图 3-2 零件底板草图4.完成草图后单击退出工作台图标退出草图编辑回到零件设计工作台。单击凸台图标，进入凸台命令，在“类型” 下拉列表中选择 “尺寸”，在长度文本框中输入 4.6mm,单击确定按钮完成底板造型。如图 3-3 所示图 3-3 拉伸特征生成图5.单击草图图标 选择如图 3-3 所示的底板平面作为草绘平面，进入草图环境。零件的二阶凸台结构经两次拉伸完成，首先绘制如图 3-4 所示草图。8图 3-4 二阶凸台草图绘制6.完成草图后单击退出工作台图标 退出草图编辑回到零件设计工作台。单击凸台图标 ，进入凸台命令，在“类型” 下拉列表中选择 “尺寸”，在长度文本框中输入 36.4mm,单击确定按钮完成凸台造型。如图 3-5 所示图 3-5 凸台拉伸特征生成图7.选择图 3-5 凸台的顶面为草图平面单击草图图标 进入草图环境，选中土台轮廓单击投影命令按钮 引用凸台轮廓，对引用的凸台轮廓进行修改完成较高一阶凸台草图绘制，单击 退出草图工作台。8.单击凸台图标 ，选中步骤（7）所绘草图，进入凸台命令，在 “类型”下拉列表中选择“ 尺寸” ，在长度文本框中输入 16.87mm,单击确定按钮完成凸台造型。如图 3-6 所示9图 3-6 凸台拉伸特征生成图9.进行零件型腔的造型 选择零件底板底面为草绘平面击草图图标进入草图环境，绘制草图，如图 3-7 所示。图 3-7 型腔草图10.完成草图后单击凹槽指令 ，弹出凹槽命令对话框，选中图 3-7 草图并在“类型”下拉列表中选择 “尺寸”，在“深度” 文本框中输入 24.29mm，如图 3-8所示。10图 3-8 凹槽特征生成图11.用步骤 10 的操作相似的操作完成型腔的造型。12. 建立孔特征 选中底板底面单击创建平面图标 ，弹出创建平面窗口，如图 3-9。在平面类型下拉列表中选择“偏移平面”，在偏移文本框中输入41.29mm,单击确定完成草会平面的建立。图 3-9 平面定义对话框 图 3-10 孔草图13.在特征树中选中步骤（12）所定义的平面，单击草图图标 进入草图环境，绘制孔的草图，如图 3-10 草图。图 3-11 建立孔特征14.选中图 3-4 所示草图后单击旋转槽图标 ，弹出旋转槽对话框，在旋11转槽对话框的第一角度文本框中输入 360，在第二角度文本框中输入 0，如图 3-11 所示，单击确定按钮，孔特征建立完成。用同样的方法建立第二个大孔如图 3-12 所示图 3-12 建立孔特征15.建立凸缘 建立凸缘草绘平面并绘制草图，如图 3-13。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单击“ 更多”按钮，在第二限制对话框中的“ 类型 ”文本框中选择“直到平面”，如图 3-14，选中凸台侧面单击确定。图 3-13 凸缘草图 图 3-14 凸台定义16.完成草图后单击凹槽指令 ，弹出凹槽对话框，选中草图并在凹槽对话框的“长度 ”文本框中输入 20mm，单击确定，如图 3-22 所示。12图 3-22 建立凸缘圆弧轮廓17.绘制凸缘孔草图，完成草图后单击旋转槽指令 ，弹出旋转槽对话框，选中草图并在旋转槽对话框的“第一角度” 文本框中输入 360，在“第二角度”文本框中输入 0，单击确定，如图 3-23 所示。图 3-23 旋转特征生成图18.构造圆角 单击圆角命令按钮 弹出圆角定义对话框，如图 3-24。在“半径”文本框中输入 0.3mm，用鼠标选中需要倒角的边线如图 3-25，单击确定。凸缘根部圆角用相同方法构造出。13图 3-24 倒圆角定义图 3-25 生成圆角特19.构造螺纹盲孔 单击孔命令按钮 弹出定义孔窗口，如图 3-26，选择选择螺纹盲孔所在平面，单击“螺纹定义” 选项卡，在 “类型”下拉列表选择“ 尺寸”，在螺纹直径文本框中输入 3.67mm,在“孔直径”文本框中输入 2.985mm,在“螺纹深度”文本框中输入 5mm,在孔深度文本框中输入 9.5mm，在螺距文本框中输入0.635mm，选择延伸选项卡，如图 3-27 ，单击定位草图按钮，进入草绘界面，定义如图 3-28 的点。退出草图环境，孔构造完成如图 3-29。图 3-26 螺纹定义选项卡 图 3-27 延伸选项卡14图 3-28 定义点 图 3-29 构造完成的孔20.单击阵列按钮 ，在第一方向选项卡参数“参数” 下拉列表中选择“实例和间距”，在间距文本框中输入 23.01mm，实例文本框输入 2，参考元素从模型上选取凸台.4/边线.1，从模型上选取要阵列的孔为阵列对象，如图 3-30。第二方向选项卡参考元素改为凸台.4边线.2，如图 3-31，单击确定按钮完成孔阵列如图 3-32图 3-30 定义矩形阵列 图 3-31 定义矩形阵列15图 3-32 孔阵列生成 图 3-34 应用开槽功能构造倒角21.使用与步骤 22 相同的方法构造剩余的螺纹盲孔。22.应用开槽命令 构造出零件上的 5 个 45 度倒角，如图 3-3423.隐藏草图，辅助平面等特征，得到最终零件三维模型如图 3-35 所示图 3-35 建模完成16第四章 实体加工仿真4.1 建立 CATIA 产品文件 Product 11.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 装配2.单击右侧工具栏中的固定命令按钮 ，选择 Part 1 零件体，Part 1 零件体被固定，单击偏移约束命令按钮 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 所示图 4-2 装配完成173.保存该产品文件，文件名为 Product1.CATProduct。单击工具栏上的“开始”“加工”“曲面加工” ，进入加工工作台，如图 4-3。图 4-3 加工工作台4.2 Process 1 零件操作定义零件操作定义主要包括选择加工的数控机床、创建加工坐标系、确定加工零件的毛坯及加工的目标零件等内容。1.双击 Process 结点中的“加工设定 1”节点，弹出如图 4-4 所示的“零件加工动作”对话框。单击选择零件按钮 ，在图 4-5 所示的特征树中选取“Part1”结点，单击选择毛坯按钮 ，在图 4-5 所示的特征树中选取 “Part2”结点。图 4-4 “零件加工动作” 图 4-5 特征树182. 单击“零件加工动作” 对话框中的机具按钮 ，弹出如图 4-6 所示的“加工编辑器”对话框，单击其中的“ 五轴工具机”按钮，然后单击确定完成机床选择。图 4-6 加工编辑器3. 单击参考加工轴系按钮 ，弹出如图 4-7 所示的对话框，分别点击对话框中的原点、基准轴、基准面感应区与 Part 1 中相应元素使得原点、基准轴、基准面感应区有红色变为绿色，加工坐标系定义完成。图 4-7 加工坐标系设置4.3 Process1 加工操作191.单击工具栏上的面铣指令按钮 ，弹出面铣对话框，如图 4-8 所示，设置加工、径向、轴向、精加工参数。图 4-8 面铣 图 4-9 感应区域2.单击“刀具路径参数选项卡” 如图 4-9，分别选择零件的“底面感应区”和“ 侧面感应区”如图 4-10 所示。图 4-10 选取感应区域 图 4-11 设置刀具参数 图 4-12 进、退刀路径设置3.单击“刀具参数 ”选项卡如图 4-11，设置刀具参数。4.单击“进给/退刀路径” 选项卡如图，启动“进刀”、 “退刀” ，设置进退刀路径。20图 4-13 刀具路径5.单击播放刀具路径按钮 ，显示刀具路径如图 4-13，进行道路模拟。模拟结果如图 4-14.图 4-14 刀路模拟结果6.单击工具栏上的槽铣指令按钮 ，弹出“槽铣”对话框，如图 4-15 所示，设置加工、径向、轴向、精加工参数。图 4-15 定义切削参数 图 4-16 定义切削路径217.单击刀具路径参数选项卡 , 如图 4-16，分别选择零件的“底面感应区”、 “顶面感应区”和“轮廓感应区”。8.单击刀具参数选项卡 ，设置刀具参数。9.单击进给/退刀路径选项卡 ，启动“进刀”、 “退刀”，设置进退刀路径。10.单击播放刀具路径按钮 ，显示刀具路径如图 4-17，进行道路模拟。模拟结果如图 4-18. 继续 3 次相似的槽铣操作铣出型腔，如图 4-19.图 4-17 刀路轨迹 图 4-18 刀路模拟 图 4-19 型腔刀路模拟12.单击工具栏上的曲线铣削指令 ，弹出曲线铣削对话框，如图 4-20所示，设置加工、轴向参数。22图 4-20 曲线铣削 /刀具参数 图 4-21 几何参数选项13.单击刀具路径参数选项卡 如图 4-21，单击引导曲线感应区，选择4-22 图中所示曲线。图 4-21 引导线 图 4-22 生成刀轨14.单击刀具参数选项卡 ，设置刀具参数。15.单击进给/退刀路径选项卡 如图，启动“进刀”、 “退刀”，设置进退刀路径。16.单击播放刀具路径按钮 ，显示刀具路径如图 4-22，进行道路模拟。模拟结果如图 4-23.23图 4-23 刀轨模拟 图 4-24 第二个倒角模拟17.继续相似的曲线铣操作铣出第二个倒角，如图 4-24.18.单击工具栏上的钻孔指令 ，弹出“钻孔”对话框，如图 4-25 所示，设置进刀安全距离为 1mm。图 4-25 设置钻孔参数 图 4-26 几何参数选项卡19.单击刀具路径参数选项卡 如图 4-26，单击引导曲线感应区，分别单击孔壁及顶部感应区并选取零件体上相应特征元素如图 4-27 图中所示。24图 4-27 刀具参数选项卡 图 4-28 刀具轨迹20.单击刀具参数选项卡 ，设置刀具参数。21.单击进给/退刀路径选项卡 如图，启动“进刀”、 “退刀”，设置进退刀路径。22.单击播放刀具路径按钮 ，显示刀具路径如图 4-28，进行道路模拟。模拟结果如图 4-29.图 4-29 刀具路径模拟23.单击工具栏上的轮廓铣削指令 ，弹出轮廓铣削对话框，如图 4-30所示，设置刀具路径形式为单向，加工精度 0.01mm,路径间的距离为 3mm,路径数量为 2，模式为“ 切削层数 ”，切削层数设为 3。图 4-30 定义切削路径 图 4-31 定义感应区域2524.单击几何参数选项卡 ，如图 4-31，分别选择零件的“底面感应区” 、“顶面感应区 ”和“ 侧面感应区”如图 4-32。图 4-32 感应区域选择 图 4-33 刀具路径25.单击刀具参数选项卡 ，设置刀具参数。26.单击进给/退刀路径选项卡 如图，启动“进刀”、 “退刀”，设置进退刀。27.单击播放刀具路径按钮 ，显示刀具路径如图 4-33，进行道路模拟。模拟结果如图 4-34.26图 4-34 刀具路径模拟28.单击工具栏上的等高线粗加工指令 ，单击加工中选项卡，设置加工模式为“以区域 ”和“外部零件和减重槽”，设置刀具路径形式为 “螺旋的”，加工精度设为 0.1mm、径向、轴向参数，设置零件预留 1mm，轴向最大切深设为2mm,底部预留量设为 1mm,如图 4-35。图 4-35 刀具路径参数选项卡 图 4-36 几何参数选29.单击“几何参数选项卡” 如图 4-36，分别选择零件的“毛坯感应区”、 “加工边界感应区” 、 “目标零件感应区 ”、 “检查区域感应区 ”。30.单击“刀具参数 ”选项卡，设置刀具参数。31.单击“进给 /退刀路径” 选项卡如图，启动“进刀”、 “退刀” ，设置进退刀路径。32.单击“播放刀具路径 ”按钮，显示刀具路径如图 4-37，进行道路模拟。模拟结果如图 4-38.27图 4-37 刀具路径 图 4-38 刀路模拟33.涡旋铣削铣平面 单击涡旋铣削平面按钮 ，弹出涡旋铣削定义窗口，如图 4-40，单击 按钮，设置加工精度为 0.01mm,外形预留量为 0mm,设置径向路径间最大距离为 1mm，选择“多重路径”为“ 以切削层数和最大切深”，切削层数设为 1，最大切深设为 1mm。设置刀具参数、感应区域及进退道路。刀具轨迹如图 4-41、4-42 所示。图 4-40 定义涡旋铣削 图 4-41a 涡旋铣削刀路 图 4-41b 涡旋铣削刀路34.铣削大孔 1 单击 按钮，弹出轮廓铣削定义窗口。单击 选项卡，设置切削方向为顺铣，设置加工精度为 0.01mm,径向路径间的距离设为280.5mm,路径数为 2，轴向“模式”选择“ 切削层数目”，层数设为 3。单击 选项卡，定义圆孔感应区域，单击 设置刀具参数。刀具路径如图 4-42a-b 所示图 4-42 a 铣削刀路 图 4-42b 铣削刀路 35. 铣削大孔 2 单击 按钮，弹出轮廓铣削定义窗口。单击 选项卡，设置切削方向为顺铣，设置加工精度为 0.01mm,径向路径间的距离设为0.5mm,路径数为 2，轴向“模式”选择“ 切削层数目” ，层数设为 3。单击 选项卡，定义圆孔感应区域，单击 设置刀具参数。刀具路径如图 4-42c-d 所示29图 4-42 c 铣削刀路 图 4-42 d 铣削刀路 36.等高线粗加工 单击工具栏上的等高线粗加工指令 ，单击选项卡，设置加工模式为“以区域”和“ 外部零件和减重槽 ”，设置刀具路径形式为“螺旋的 ”，加工精度设为 0.1mm、径向、轴向参数，设置零件预留1mm，轴向最大切深设为 2mm,底部预留量设为 1mm。选择感应区域设置切削用量及进退刀路径。模拟刀路如图 4-43a, 4-43b 所示图 4-43 a 等高线铣削刀路 图 4-43 b 等高线铣削刀路37.钻孔 单击钻孔命令按钮 ，弹出“ 钻孔”对话框，如图 4-44a 所示，设置进刀安全距离为 1mm。30图 4-44a 定义刀具路径参数 图 4-44b 定义加工区域38.单击刀具路径参数选项卡 如图 4-44b，分别选取孔壁、顶部感应区，设置切削用量及进退刀路径。两个面上的八个孔以及凸缘螺纹孔加工方法相同，故不再一一介绍。模拟刀路如图 4-44c,4-44d 所示图 4-44c 钻削刀路 图 4-44d 钻削刀路39.倒角、攻螺纹 单击 按钮，钻削出孔倒角如图 4-45c。单击攻牙命令按钮 ，如图 4-45a，弹出“攻牙”窗口。单击 选项卡，设置进刀安全距离为 1mm，单击 选项卡，选取图 4-45b 所示的孔为加工区域，置切31削用量及进退刀路径。模拟刀路如图 4-45c 所示。另一个面上的四个螺纹孔以及凸缘螺纹孔加工方法与此相同，故忽略不再介绍。图 4-45 a 定义加工区域 图 4-45b 零件感应区 图 4-45c 铣倒角图 4-45c 攻牙刀路 图 4-46 等高线铣削刀路40.等高线粗加工 单击工具栏上的等高线粗加工指令 ，单击选项卡，设置加工模式为“以区域”和“ 外部零件和减重槽 ”，设置刀具路径形式为“螺旋的 ”，加工精度设为 0.1mm、径向、轴向参数，设置零件预留1mm，轴向最大切深设为 2mm,底部预留量设为 1mm。选择感应区域设置切削用量及进退刀路径。模拟刀路如图 4-46 所示。32图 4-47 凸缘铣削刀轨41. 单击 按钮，弹出轮廓铣削定义窗口。单击 选项卡，设置切削方向为顺铣，设置加工精度为 0.01mm,径向路径间的距离设为 0.5mm,路径数为 2，轴向“模式 ”选择“切削层数目”，层数设为 3。单击 选项卡，选择“模式”为“曲线之间” ，定义凸缘感应区域，单击 设置刀具参数。刀具路径如图 4-47 所示42.通过轮廓铣削铣出凸缘孔特征，如图 4-48a-c 所示，并使用锥铣刀铣出孔倒角及锥孔。图 4-48 a 铣削孔 图 4-48 b 铣削孔 图 4-48c 铣削孔43.第一次装夹加工完成，如图 4-49.将图 4-49 f 所示的刀具路径模拟结果保存为 CATProduct 文件，文件名为 MAO PI 12。33图 4-49 第一次装夹加工完成效果图4.4 建立 CATIA 产品文件 Product 21.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、Part3.CATPart、Part4.CATPart、MAO PI 12，毛坯、零件体、夹具被导入装配界面如图 4-50,工件采用两销钉一平面的定位方式。图 4-50 装配342.按图 4-51 所示的约束方法将 Part 1.CATPart、Part3.CATPart、Part4.CATPart 、MAO PI 12 装配在一起，如图 4-52所示。图 4-51 约束图 4-52 装配3.保存该产品文件，文件名为 Product2.CATProduct。单击工具栏上的【开始】【加工】【曲面加工】 ，进入加工工作台，如图 4-53。35图 4-53 加工工作台4.5 Proess2 零件操作定义1.双击 Process 结点中的“加工设定 1”节点，弹出如图 4-55 所示的“零件加工动作”对话框。单击 “选择零件 ”按钮 ，在图 4-54 所示的特征树中选取“Part1”结点，单击 “选择毛坯”按钮 ，在图 4-54 所示的特征树中选取“MAO PI 12”结点, 单击 “选择夹具”按钮 ，在图 4-54 所示的特征树中选取“Part 4”。图 4-54 特征树 图 4-55“零件加工动作”2. 单击“零件加工动作 ”对话框中的 “机具” 按钮，弹出如图 4-56 示的36“加工编辑器 ”对话框，单击其中的 “五轴工具机”按钮，然后单击确定完成机床选择。图 4-56 加工编辑器3. 单击“参考加工轴系 ”按钮 ，弹出如图 4-57 示的对话框，分别点击对话框中的原点、基准轴、基准面感应区与 Part 1 中相应元素使得原点、基准轴、基准面感应区有红色变为绿色，加工坐标系定义完成。图 4-57 加工坐标系设置4.6 Proess2 零件加工操作1.等高线粗加工 单击工具栏上的等高线粗加工指令 ，单击 选项卡，设置加工模式为“ 以区域”和“外部零件和减重槽”，设置刀具路径形式为 “螺旋的”，加工精度设为 0.1mm、径向、轴向参数，设置零件预留 1mm，轴向最大切深37设为 2mm,底部预留量设为 1mm。选择感应区域设置切削用量及进退刀路径。模拟刀路如图 4-58a、4-58b 所示。 4-58a 等高线粗铣 图 4-58b 等高线粗铣 2.涡旋铣削铣平面 单击涡旋铣削平面按钮 ，弹出涡旋铣削定义窗口，单击 按钮，设置加工精度为 0.01mm,外形预留量为 0mm,设置径向路径间最大距离为 1mm，选择“多重路径”为“ 以切削层数和最大切深”，切削层数设为1，最大切深设为 1mm。设置刀具参数、感应区域及进退道路。刀具轨迹如图4-59a 所示 ,模拟结果如图 4-59b。图 4-59 a 铣削刀路 图 4-59 b 模拟结果3.定义轮廓铣削铣出 Z 轴方向所有圆弧轮廓。单击 按钮，弹出轮廓铣38削定义窗口。单击 选项卡，设置切削方向为顺铣，设置加工精度为0.01mm,径向路径间的距离设为 0.5mm,路径数为 2，轴向“模式” 选择“切削层数目”，层数设为 3。单击 选项卡，定义圆弧轮廓感应区域，单击 设置刀具参数。刀具路径如图 4-60a-b 所示图 4-60 a 轮廓铣削 图 4-60 b 轮廓铣削4.用涡旋铣削功能去除零件底板上残料。单击涡旋铣削平面按钮 ，弹出涡旋铣削定义窗口，单击 按钮，设置加工精度为 0.01mm,外形预留量为0mm,设置径向路径间最大距离为 1mm，选择“多重路径” 为“以切削层数和最大切深”，切削层数设为 1，最大切深设为 1mm。设置刀具参数、感应区域及进退道路。刀具轨迹如图 4-59a 所示,模拟结果如图 4-61a-4-61c 所示。图 4-61a 铣削刀路 4-61b 铣削刀路 4-61c 铣削刀路5.铣削 3 个 45 度倒角 单击 按钮，弹出曲线铣削对话框。单击 选项卡，设置加工精度为 0.01mm，轴向最大切削深度设为 5mm，加工高度数目39设为 2， “刀具路径形式”选择“来回” ，单击刀具路径参数选项卡 选取引导曲线感应区，单击刀具参数选项卡 ，设置刀具参数，单击进给/退刀路径选项卡 如图，启动“进刀”、 “退刀”，设置进退刀路