机械产品三维模型设计（高级） 课件 模块3-5：机械产品数字模型工程图设计-模型仿真验证

模块三机械产品数字模型工程图设计DigitalModel&EngineeringDrawingDesignofMechanicalProducts节流阀装配工程图设计ThrottleValveAssemblyDrawingDesign核心知识点CoreKnowledge●几何模型合理简化

识别并移除微小特征，清理几何缺陷，创建高效分析模型。●装配体材料设定

掌握各向同性/异性材料参数定义，确保物理真实性。●复杂边界条件确定

精准模拟位移约束与载荷工况，还原真实受力环境。关键技能点KeySkills●复杂形状简化技巧

利用修复工具处理自由边/重叠面，优化模型拓扑结构。●约束位置自定义

通过局部坐标系与远程点功能，实现任意位置精确约束。●复杂载荷加载

定义时变载荷曲线，掌握耦合与远程加载的工程应用。综合素养目标QualityObjectives●系统化工程思维

建立“问题-建模-求解-评估”的完整有限元分析逻辑闭环。●软件综合应用

灵活组合建模与分析工具，制定高效可靠的仿真方案。●独立思考与创新

批判性评估仿真结果，探索创新建模思路与优化方法。3.1节流阀装配工程图设计3.1节流阀装配工程图设计图3-1节流阀3.1.1课前预习01.装配图的作用与内容核心作用表达产品连接关系、工作原理及传动路线设计零件图、指导装配、调试、安装与维修的依据完整内容构成一组图形：表达结构与装配关系必要尺寸：性能、装配、安装及总体尺寸技术要求：装配、检验、使用规范管理信息：标题栏、明细栏及零件序号02.装配图的表达方法视图特点多零件交叉、遮挡，投影重叠，结构复杂常采用剖视图来清晰展示内部工作原理与装配关系基本与特殊画法通用性：适用零件图的各种表达方法（视图、剖视等）特殊性：包含装配图特有的规定画法（如接触面处理）灵活性：常用拆卸画法、假想画法表达内部或运动关系关键提示：装配图是机械工程中的“桥梁”，连接设计与制造。掌握其内容要素与表达规范，是进行工程交流的基础。3.1.1课前预习一、规定画法1.相邻两零件的画法接触面和配合面只画一条轮廓线；非接触面即使间隙再小，也要画出两条线。2.相邻两零件剖面线相邻零件剖面线应明显区别（方向或间隔）；同一零件在不同视图中剖面线方向和间隔应一致。3.螺纹紧固件及实心件当剖切平面通过其轴线或基本对称面时，按未剖绘制，以表达其外形。二、特殊画法1.拆卸画法：假想拆去遮挡零件或沿结合面剖切，表达内部或后方结构，可标注拆去件。2.假想画法：用细双点画线画出运动零件的极限位置或与相邻零部件的相互关系。3.简化画法：省略工艺圆角；标准件或相同零件组可只画一组，其余标中心位置。4.夸大画法：对于薄、细、小间隙及斜度，可适当加大画出；细薄断面可用涂黑代替。核心要点：掌握规定画法是绘图基础，灵活运用特殊画法可使装配图表达更清晰、简洁。注意区分相邻零件的轮廓线与剖面线是避免绘图错误的关键。3.1.1课前预习尺寸标注：五类核心尺寸性能/规格：表达装配体性能，设计主要依据装配尺寸：配合尺寸及零件相对位置关系安装尺寸：机器或部件安装固定所需尺寸总体尺寸：总长、总宽、总高，反映体积规模其他重要：重要设计尺寸、运动极限尺寸等技术要求：规范与标准装配与检验：装配方法、调试要求及检验规则性能指标：对产品功能、精度、寿命的要求使用与运输：安装注意事项、运输防护要求通常注写在明细栏上方或图样左下方空白处编号与明细：生产管理基础序号编排：统一编号，相同零件同号；沿顺/逆时针方向整齐排列在视图外，指引线指向零件明细栏：位于标题栏上方；自下而上填写；包含图号、名称、材料、数量等信息配合关系：精度保障核心目的：保证产品的工作精度、密封性及运动性能标注内容：明确标注有配合要求的尺寸，如连接定位尺寸、轴线/基面距离等，确保装配互换性3.1.1课前预习配合的选择方法有类比法、计算法和实验法3种。一般以类比法居多。（１）确定配合的大致类别。根据配合部位的功能要求，确定配合的类别。（２）根据配合部位具体的功能要求，通过查表，比照配合的应用实例，参考各种配合的性能特征，选择较合适的配合。即确定非基准件的基本偏差代号。间隙配合主要应用的场合：孔轴之间有相对运动和需要拆卸的无相对运动的配合部位。基孔制的间隙配合，轴的基本偏差代号为：a～h；基轴制的间隙配合，孔的基本偏差代号为A～H。当孔为最大极限尺寸而轴为最小极限尺寸时，装配后的孔、轴为最松的配合状态，称为最大间隙Xmax；当孔为最小极限尺寸而轴为最大极限尺寸时，装配后的孔、轴为最紧的配合状态，称为最小间隙Xmin。如图3-2所示。图3-2间隙配合过盈配合主要应用的场合：孔与轴之间需要传递扭矩的静联接(即无相对运动>的配合部位。基孔制的过盈配合，轴的基本偏差代号为：(n、p)r～zc；基轴制的过盈配合，孔的基本偏差代号为(N)P～ZC。3.1.1课前预习在过盈配合中，孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸所得的差值为最小过盈Ymin，是孔、轴配合的最松状态；孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸所得的差值为最大过盈Ymax，是孔、轴配合的最紧状态，如图3-3所示。图3-3过盈配合过渡配合主要应用的场合：孔与轴之间有定心要求，而且需要拆卸的静联接(即无相对运动>的配合部位。基孔制的过渡配合，轴的基本偏差代号为：js～m(n、p)；基轴制的过渡配合，孔的基本偏差代号为JS～M(N)。3.1.1课前预习孔的公差带与轴的公差带交叠，孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸所得的差值为最大间隙Xmax，是孔、轴配合的最松状态；孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸所得的差值为最大过盈Ymax，是孔、轴配合的最紧状态，如图3-4所示。图3-4过渡配合三种配合类别的区别（1）间隙配合a．孔的实际尺寸永远大于或等于轴的实际尺寸b．孔的公差带在轴的公差带的上方c．允许孔轴配合后能产生相对运动（2）过盈配合a．孔的实际尺寸永远小于或等于轴的实际尺寸b．孔的公差带在轴的公差带的下方c．允许孔轴配合后使零件位置固定或传递载荷（3）过渡配合a．孔的实际尺寸可能大于或小于轴的实际尺寸b．孔的公差带与轴的公差带相互交叠c．孔轴配合时，可能存在间隙，也可能存在过盈。同时，可以通过表3-1、3-2初步判断零件的配合关系。3.1.1课前预习表3-1基轴制优先、常用配合表3-2基孔制优先、常用配合3.1.2课堂任务实施预习效果检查（1）完成下列填空题1）装配图的内容包括一组视图、

、

、零件序号和明细栏、标题栏。2）装配图的尺寸包括

、

、装配尺寸、外形尺寸、其他重要尺寸。3）装配图的特殊表达方法有拆卸画法、

、

、假想画法。4）装配图一般画成

视图。（2）判断题1）装配图中同一个零件在不同视图中的剖面线间距可以不一致。2）零件序号的字号应比尺寸数字大一号或者两号。3）当剖切面沿着垂直杆件轴线方向剖切时，杆件按未剖绘制。4）装配图的尺寸标注和零件图一样。3.1.2课堂任务实施2.节流阀装配图绘制过程分析（1）节流阀工作原理装配图的作用是反映机器（或部件）的工作原理、各零件之间的装配关系、传动路线和主要零件的结构形状。因此，在确定节流阀的视图表达方案之前，首先要了解该节流阀的功用、工作原理，清楚其传动路线和装配关系。节流阀是通过改变通流截面以控制流体流量的阀门。当压差一定时，开口大小影响着流量的变化。如图3-5所示是节流阀的装配示意图，其工作原理是：转动手柄，齿轮轴旋转，齿轮齿条啮合传动，使滑动齿条作轴向移动，带动阀芯上下移动，从而调节流阀的通流截面积，使流经节流阀的流量发生变化。图3-5所示节流阀数字化装配示意图3.1.2课堂任务实施（2）节流阀视图表达方案分析该节流阀的表达采用三个视图，主视图做局部剖视表达节流阀传动机构的传动路线、相关零件间的配合关系、阀体进出口法兰的形状及其端面螺栓连接孔的分布情况。左视图采用全剖视图表达节流阀的工作原理、主要零件阀体的结构；在滑动齿条和阀芯配合处采用局部剖视表达内外阀瓣、滑动齿条的结构及其配合关系。俯视图主要表达节流阀外部结构形状、阀盖和阀体螺栓连接分布等情况及阀体的结构形状。（3）节流阀装配图绘制流程根据节流阀的功能、工作原理分析零件间的装配关系，利用中望三维软件、二维软件软件协同工作。借助三维软件，以规范的表达方式，生成正确、合理的节流阀工程图，导入二维软件进行修改、完善工程图，根据国家标准机械制图的要求，正确、合理标注装配图的必要尺寸，编制节流阀的技术要求，编制零件序号，填写明细栏、标题栏。最后，利用二维软件的打印工具，虚拟打印出PDF格式的符合国家标准要求的节流阀装配图。3.1.2课堂任务实施（4）装配图绘制过程分析表参考（1）的分析，完善装配图绘制过程分析，填写表3-1。序号项目装配图绘制1节流阀装配图绘制的难点在哪里？

2节流阀用哪些视图表达？

3节流阀装配图绘制过程是什么？

4三维软导出的工程图为什么要导入二维软件？

5教师评价思政点：同一装配体装配图的绘制方法和过程不是唯一的。在多种软件环境下，充分利用软件各自的优势，协同工作，能够更为方便、高效地完成工作任务。但是无论采用何种方法绘制装配图，都必须遵循国家标准的相关规定，达到让人读懂的目的。通过绘制节流阀装配图，不仅培养学生合理利用多种软件高效工作的能力，还能培养理论应用实践、发现问题、解决问题的能力，培养严谨细致、团队协作、善于创新的精神。表3-1装配图绘制过程分析—学生3.1.2课堂任务实施3.节流阀装配图绘制实施过程（1）3D软件生成装配视图1）进入工程图环境进入工程图环境有三种方式：①打开中望3D软件，点击“新建”，出现如图3-6新建文件对话框，类型选择“工程图”，模板选择“默认”，唯一名称“节流阀装配图”，点击“确认”进入工程图环境。②在中望3D中打开节流阀装配模型

，在DA工具栏中选择“2D工程图”，出现选择模板对话框，选择“默认”，点击“确认”进入工程图环境。③在中望3D中打开节流阀装配模型

，在绘图界面内点击鼠标右键，在快捷菜单中选择“2D工程图”，出现选择模板对话框，选择“默认”，点击“确认”进入工程图环境。图3-6新建文件对话框3.1.2课堂任务实施（2）生成装配视图①俯视图：分析节流阀，确定主视图投影方向，单击菜单栏“布局”下的“标准”

工具，在如图3-7所示标准对话框，选择文件节流阀，“视图”选主视图，关闭显示消隐线按钮

，不显示虚线，移动鼠标在合适位置单击左键，生成主视图，由主视图向下移动鼠标，投影出俯视图。图3-7标准对话框及俯视图注：如投影方向相反，勾选“反转箭头”。3.1.2课堂任务实施②局部剖主视图：单击菜单栏“布局”下的“局部剖”

工具，弹出局部剖对话框，选择多段线边界，“基准视图”选步骤①中生成的主视图，“边界”选择如图3-8所示的剖切范围，“深度点”选择俯视图中齿轮轴的轴线，单击“确定”按钮

，生成局部剖视的主视图。图3-8局部剖对话框及主视图3.1.2课堂任务实施③左视图（全剖视图）：单击菜单栏“布局”下的“全剖视图”工具，弹出如图3-9全剖视图对话框，“基准视图”选步骤②中生成的主视图，“点”分别单击主视图中标红1，2点，取消勾选“组件剖切状态来源于零件”，“位置”移动鼠标，在主视图右侧合适位置单击鼠标左键，生成B-B全剖视图（左视图）。图3-9全剖视图对话框及左视图3.1.2课堂任务实施3）编辑图线：双击俯视图，弹出图3-10视图属性对话框，单击“线条”，分别单击消隐、切线、消隐切线，“线型”设置为“忽略”，点击确认完成图线设置。单击DA工具栏中的格式刷

，弹出格式刷对话框，“原实体”选择已设置好的俯视图，“目标实体”选主视图和B-B视图（左视图），单击“确定”按钮

，完成设置图线。至此，完成如图3-11所示节流阀的装配视图。图3-10视图属性对话框图3-11节流阀装配视图3.1.2课堂任务实施4）输出DWG格式文件单击“文件”，在下拉菜单中选择“输出”，弹出如图3-12选择输出文件对话框,“保存在”选择文件保存位置，“文件名”输入节流阀装配图，“保存类型”在下拉菜单选择DWG/DXFFile（*.dwg;*.dxf）,单击“保存”，弹出DWG/DXF文件生成对话框，默认设置，单击确认按钮，即可完成节流阀装配视图的输出。图3-12选择输出文件对话框3.1.2课堂任务实施（2）2D软件完善节流阀装配图1）完善装配视图①删除重线用2D软件打开3D软件输出的节流阀装配图，全选视图中的图线（ALt+A），单击菜单栏“扩展工具”，选择“编辑工具”下拉菜单中的“删除重线”，即可删除视图中重复图线。②调出图幅单击菜单栏“机械”，选择“图纸”中的“图幅设置”（或命令行输入快捷键TF，空格），弹出如图3-13图幅设置对话框。如图设置参数，单击确认，选择合适位置放置图幅即可。

图3-13图幅设置对话框3.1.2课堂任务实施③设置图层在②调出图幅之后，2D软件会自动调出已经设置好的图层，只需根据国家标准，设置线宽。单击图层管理器

工具，弹出如图3-14图层管理器对话框，修改图层“线宽”，轮廓实线层0.5mm，其他图层0.25mm。图3-14图层管理器对话框3.1.2课堂任务实施④图线分层将装配视图中的轮廓实线划分到轮廓实线层，设置颜色、线型、线宽随层；将所有细线先全部划分到中心线层，设置颜色、线型、线宽随层，再把细线分别划分到各自的图层。首先，单击菜单栏“工具”，选择“快速选择”（或命令行输入QSE,空格），弹出快速如图3-15快速选择对话框，“特性”选线宽，“值”选0.25mm，完成设置单击确定按钮，选中视图中所有的轮廓实线。按照如图3-16所示进行设置，图层控制选1轮廓实线层，颜色、线型、线宽一律选随层，即可完成轮廓实线的分层。按空格重复“快速选择”命令，“特性”选线宽，“值”选0.18mm，单击确定按钮，选中视图中所有的细线（除剖面线）。图层控制选3中心线层，颜色、线型、线宽一律选随层，即可完成中心线的分层。通过鼠标点选其他细线（螺纹线、波浪线、剖面线等）放置各自图层。图3-15快速选择对话框注：同一视图中，不同零件剖面线不一致；同一零件，不同视同中剖面线应一致。3.1.2课堂任务实施⑤调整视图布局，修整视图细节根据国家标准，主视图中齿轮轴、右端垫圈和螺母按不剖绘制。主视图中齿轮齿条按照国家标准的规定画法绘制，并在滑动齿条与阀芯配合处添加局部剖视，以表达滑动齿条、内外阀瓣、弹簧的位置、结构及其配合关系。删除多余图线，补齐中心线及其他图线。调整视图布局，补画视图剖切符号及标注。完成如图3-17所示节流阀装配视图。图3-17完善后的节流阀装配视图3.1.2课堂任务实施（2）标注节流阀装配图尺寸单击菜单栏“机械”下拉菜单“尺寸标注”中的“智能标注”（或命令行输入快捷指令D，空格），按照命令行提示，标注节流阀装配图尺寸。双击尺寸，弹出如图3-18增强尺寸标注对话框，在此窗口可以添加符号、配合代号、尺寸公差、修改标注样式等。图3-18增强尺寸标注对话框3.1.2课堂任务实施①标注总体尺寸：标注总高260，宽196。由于节流阀长度方向，左端为回转体，总长不能直接标注，而应标注173、32、R60共同决定。②标注装配尺寸：由于节流阀是靠手动转动手柄，通过齿轮齿条传动带动阀芯上下运动，调节流体流量的大小，综合考虑产品精度及成本因素，尺寸公差等级选用中等精度8级和7级。节流阀中配合尺寸共有5个。节流阀中齿轮轴是靠阀盖轴孔和上封盖轴孔支撑，当节流阀工作时，支撑轴段和相配合轴孔间存在相对运动，因此两配合部位应为间隙配合。但为了保证节流阀工作时，齿轮轴和滑动齿条之间能够平稳啮合传动，齿轮轴的配合轴段间隙不能太大。根据国家标准中轴孔优先、常用配合GB/T1801-2009，齿轮轴两支撑轴段与阀盖轴孔和上封盖配合处配合尺寸选用φ18H8/f7。其次，阀盖与阀体用螺栓连接，不能精确定位，齿轮轴的定位是靠上封盖止口与阀盖的配合，又考虑到节流阀的密封性，所以上封盖与阀盖的配合尺寸选用φ42H8/h7。填料压盖压紧填料起到密封作用，防止节流阀内的润滑油外漏，并且填料压盖与上端盖之间没有相对运动，因此配合尺寸选用φ18H8/g7。另外，内外阀瓣在弹簧力的作用下存在相对运动，同时考虑到节流阀的密封性，内外阀瓣配合尺寸选用φ26H8/f7。节流阀中主要零件相对位置尺寸共有2个。齿轮轴与滑动齿条轴线间相对位置尺寸19.5，齿轮轴与进出口轴线间相对位置尺寸112。③标注规格尺寸：节流阀流体进出口口径φ28。④标注安装尺寸：节流阀的安装尺寸φ115，φ90，4XM12。3.1.2课堂任务实施3）编排零件序号，填写明细栏、标题栏本例节流阀共包含23种零件，单击菜单栏“机械”下拉菜单中的“序号/明细表”，选“标注序号”（或在命令行输入快捷指令XH），弹出如图3-19引出序号对话框，选择序号类型，设置序号内容和其它，单击确定按钮。根据国家标准，按照顺时针对零件编号。注：零件编号时，从零件轮廓内引线，引线不能与剖面线重合或平行，也不能与轮廓线重合或表在轮廓线上。单击菜单栏“机械”下拉菜单中的“序号/明细表”，选“生成明细表”（或在命令行输入快捷指令MX，空格），软件会自动在标题栏上方生成明细表表头，按照命令行提示，选择生成方向，单击左键即可生成明细表。如果标题栏上方空间不够，可以按照提示放置在标题栏左侧。图3-19引出序号对话框3.1.2课堂任务实施单击菜单栏“机械”下拉菜单中的“序号/明细表”，选“处理明细表”（或在命令行输入快捷指令MXB，空格），弹出图3-20明细表编辑窗口，根据节流阀实际情况，按要求填写零件相关内容。图3-20明细表编辑窗口双击标题栏，弹出如图3-21标题栏编辑对话框，填写标题栏相关内容。图3-21标题栏编辑对话框3.1.2课堂任务实施4）注写技术要求节流阀内含齿轮齿条传动机构，工作时通过滑动齿条带动阀瓣上下移动，改变通流截面大小，从而调节流体流量大小的。因此技术要求主要从安装前对零件的要求、组装后节流阀传动机构的正常工作灵活性、安装后节流阀的压力测试及后期工作时的承压要求等方面进行注写。单击菜单栏“机械”下拉菜单“文字处理”中的“技术要求”（或命令行输入快捷指令TJ，空格），弹出图3-22技术要求对话框。输入节流阀技术要求内容，单击确定，选择合适位置放置即可。图3-22技术要求对话框3.1.2课堂任务实施5）虚拟打印成PDF文件单击菜单栏中的“打印”（或输入快捷指令Ctrl+P），弹出打印-模型对话框，按图3-23进行打印设置，生成如图3-24节流阀装配图的PDF文件。图3-23虚拟打印设置图3-24节流阀装配图3.1.3课后拓展根据提供球阀模型文件完成球阀装配图的绘制，如图3-25所示。图3-25球阀模块四有限元力学分析FiniteElementMechanicalAnalysis01悬臂梁的静力学分析StaticAnalysisofCantileverBeam目录CONTENT02车刀装配体的受力分析ForceAnalysisoftheTurningToolAssembly悬臂梁的静力学分析StaticAnalysisofCantileverBeam01任务概述与学习目标任务背景与关键参数•几何模型：长度L=300mm，圆形截面R=5mm•材料载荷：不锈钢A304；右端受集中力F=10N(含自重)•约束条件：左端完全固定，使用中望3D进行分析核心学习目标1.掌握建模、网格划分及边界条件添加方法2.独立完成静力学求解并能精准解读结果理论基础01.CAE与FEA核心概念CAE是工程模拟验证技术；FEA是其核心，通过将复杂连续体离散为有限个简单单元进行求解。02.线性静力学基本假设材料线弹性(胡克定律)、小变形(忽略尺寸变化)、静态载荷(忽略惯性效应)。03.有限元求解六步法定义域→离散化(网格)→单元推导→等效载荷→总装求解→联立方程，将物理问题转化为数学计算。中望3DCAE分析标准流程1.几何创建创建悬臂梁三维模型，确保尺寸精确2.材料设定赋予“不锈钢A304”属性，定义力学参数3.约束与载荷左端固定约束，右端施加10N集中力4.网格划分设置合适尺寸，生成高精度有限元网格5.求解运算提交任务，软件自动完成数值计算6.结果评价查看位移与应力云图，输出分析报告关键步骤详解与结果分析01.关键参数设置材料：A304不锈钢(E=193GPa,ρ=7930kg/m³)边界：左端固支|右端施加10N集中力|启用重力02.网格划分策略优化：固定端等高应力区采用加密网格质控：检查雅克比/长宽比，确保计算精度03.结果深度解读位移：自由端变形最大，与理论值高度吻合应力：固定端边缘应力集中，强度校核达标几何模型的创建在进行有限元分析之前，首先要建好几何模型。一般而言，建模的工作量在整个有限元工作中所占的比重是比较高的。中望CAE中的几何模型可以在软件环境中建立，也可以打开已有的模型。当几何模型完成后，在【仿真】标签下，选择新建结构仿真任务图标

则弹出如图4-2所示对话框，按照任务要求选择分析类型。图4-2新建结构仿真任务材料属性设定在线性静力结构分析中，材料属性只需要定义杨氏模量以及泊松比。如有任何惯性载荷（比如重力），必须要定义材料的密度。选择【仿真】标签下的材料库

，会弹出材料库对话框。展开系统——结构材料，选中铝[2014-T6]后，会出现这种材料的材料属性，如图4-3所示。如果将鼠标放在左侧目录树，选中零件名称并单击右键，同样可以弹出材料库对话框。如果结构材料中没有分析所用的材料，可以通过材料库进行用户自定义。鼠标右键单击用户文件夹，在弹出的菜单中选择“新建材料”，可以出现图4-4所示对话框。此时，可自定义所使用材料的各项属性。线性静态分析中，只需要定义弹性模量、泊松比以及密度即可。图4-3材料库对话框图4-4自定义材料属性对话框边界条件设定约束和载荷称为边界条件。约束是对实体自由度的限制，负载包括集中力、分布力、加速度及预应变等。约束条件的设定中望CAE中的约束有固定约束、滚轴／滑块约束、固定铰链约束以及高级自定义模式。选择【仿真】标签下固定约束图标下的小三角，展开如图4-5所示约束类型，默认状态是固定约束，固定约束限制了所有的旋转和平移自由度。约束作用的实体有“从列表选择”、“窗口选择”、“多段线选择”等7中方式进行选择。约束符号的颜色默认是绿色，也可以用户自定义颜色。符号尺寸的定义方式有“动态输入”、“表达式”和“参数”三种方法。如图4-5所示。图4-5约束条件的施加载荷的施加中望CAE可以施加的载荷有力、压力、扭矩、线载荷、重力和温度。选择【仿真】标签下“力”图标下的小三角，展开如图4-6所示载荷类型，。图4-6载荷的施加方式网格划分选择【仿真】标签下“生成网格”图标，弹出如图4-7所示网格生成器。有限元分析原则是把结构分解成离散的单元，然后组合这些单元解得到最终的结果。其结果的精度取决于单元的尺寸和分布，粗的网格往往其结果误差较大，所以必须保证单元足够小。理论上网格数量越多，网格划分就越精细，计算越准确，但仿真时间也将增加，一般保持默认设置即可。ZW网格生成器是中望自主开发的，支持2阶面网格、体网格及兼容网格，同时支持边、面和体的局部网格控制及硬点设置。NETGEN是自动3d四面体网格生成器。ZW的信息比Netgen的信息更丰富，建议使用ZW网格生成器。图4-7网格生成器运算与报告的发布单击“中望结构仿真”标签下的，进行运行计算。此时会弹出一个对话框，提示对于运行结果文件的保存。再次单击运行计算，目录树即可出现计算结果，如图4-8所示。单击“仿真”下的报告，可以定义报告的输出，如图4-9所示。图4-8运行计算后的目录树

图4-9仿真报告的发布计算结果合理性判断与相关资料对比计算结果的合理性一般是与试验结果或者理论分析结果进行对比，如果没有相关的参照数据，可以通过调整网格的阶次与大小进行对比，计算结果如果没有明显区别，即可认为计算结果合理。②查看材料特性将运算结果与所使用材料的特性进行对比。若材料应力超过屈服极限，则此算例不适用于线性静力分析，需选择适用的计算方法。4.1.2课堂任务实施完成下列填空题1)有限元法的力学基础是

。2)在中望3D软件CAE分析模块中，进行仿真分析前，必须

。3)线性静力学分析时，单位设置推荐

。4)线性静力学问题中的线性是指

、

、和

。(2)简答题

1)单元剖分时应注意哪些问题？2)用有限元程序计算分析一结构的强度须提供哪些数据？3)用哪些方法可以判断计算结果是否正确？4)用中望3D软件CAE模块可以解决哪些类型问题?5)有限元分析结果是否正确如何验证？1.预习效果检查悬臂梁受力分析(1)几何建模新建文件并命名为悬臂梁。选择【造型】标签下的圆柱体图标，并在弹出的对话框中输入半径和梁的长度，圆柱体端面的中心点设置在（0,0,0）。圆柱体建模选项如图4-10所示。图4-10几何模型建立悬臂梁受力分析(2)单位的确定选择【仿真】标签下的“新建结构分析任务”，选择线性静力学分析，启动结构仿真如图4-11所示。选择【仿真】标签下的“单位管理”，确认是否是推荐的MMKS单位制（图4-12）。图4-11新建结构分析任务图4-12设置单位制悬臂梁受力分析(3)材料属性选择【仿真】标签下的“材料库”（也可以在左侧目录树处右键单击零件名称，在弹出菜单中选择编辑材料），选择不锈钢304材料即可（图4-13）。当材料定义完毕，可以展开目录树中相应小三角，可见定义材料属性后目录树如图4-14所示。图4-14材料属性定义图4-13材料库中选择材料悬臂梁受力分析(4)固定端约束选择【仿真】标签下的“固定约束”，在实体选择对话框激活状态下，旋转模型，选择左端为固定端（如图4-15）。勾选确认后，会在左端面出现绿色的直角坐标系（图4-16），坐标系颜色亦可用户自定义。图4-15添加固定端约束悬臂梁受力分析(5)力的施加在施加集中力之前，先设定重力。可在目录树中选择机械载荷后单击鼠标右键，在弹出的提示中设置重力，如图4-16所示。选择【仿真】标签下的“力”，弹出力的对话框。本项目中力为集中力，其方向与重力作用方向相同，作用在最右端面。根据已知条件设定力的作用如图4-17所示，输入时请注意力的单位。图4-17集中载荷的设置图4-16重力的设置悬臂梁受力分析(6)网格划分选择【仿真】标签下的“生成网格”，弹出“网格设定”的对话框。此处网格类型选择ZW网格划分器，网格粗细选择系统推荐的标准值，如图4-18所示。图4-18生成网格悬臂梁受力分析(7)运算与结果输出选择【中望结构仿真】标签下的“运行计算”，在弹出对话框中确认分析文件的保存方式，再次点击“运行计算”，等待分析结束，即可见分析结果如图4-19。从分析结果可见，最大位移为1.014mm。为验证模型正确性，可与理论分析进行对比，同时也可以采用再次细化网格后进行结果分析对比可发现结果差距不大，从而证明分析结果不受网格精度影响，原定义网格的密度合理。选择【仿真】标签下的“报告”，可按需求选择输出项目、报告的格式以及发布后报告的文件位置。图4-19运算结果展示车刀装配体的受力分析ForceAnalysisoftheTurningToolAssembly02任务描述如图4-22所示为车床上的车刀，取出一把车刀对其进行受力分析。车刀两侧和底面由滑块和夹具固定（图4-23）。在切削过程中，车刀受有集中力作用。按要求进行受力分析。对提供的外圆车刀模型进行受力分析，假设受力点为刀尖；假设主轴转速（切削速度）Vc=800m/min，进给量（进给速度）f=0.5mm/r，背吃刀量ap=1mm，按切削力实验公式，并取加工材料为结构钢。则：主切削力（主运动方向）：610N；背向力（切深方向）：172N；进给力（进给方向）：140N材料参数1) 刀柄：弹性模量：196GPa；泊松比：0.29；屈服极限：207MPa；密度：7800kg/m^3;强度极限：517MPa；2) 刀片：弹性模量：206GPa；泊松比：0.27；屈服极限：255MPa；密度：7800kg/m^3;强度极限：600MPa；3) 夹具：弹性模量：190GPa；泊松比：0.27；屈服极限：200MPa；密度：7800kg/m^3;强度极限：500MPa；图4-22车刀任务描述本例为装配体，为方便分析，在结构形状和约束方面都需要合理简化。通过该实例的分析，学习几何模型的简化、装配体材料特性的设定、约束的添加方法、装配体的网格生成方法等进阶命令。图4-23车刀工作状态4.2.1课前预习1.复杂约束位置的确定当工件的约束位置不是简单的平面、直线或者是某一个点，而是某些特定区域时，就需要用户自定义约束区域，这个问题就是复杂约束问题。以图4-24所示B轴受力分析中约束面的确定为例，进行复杂约束面的确定。图4-24B轴约束面位置图4.2.1课前预习在【造型】标签下点击“草图”，点击刀柄侧面，选中“矩形”绘制工具，在选定面上绘制矩形，并标注如图4-24所示尺寸。此时，务必要点击左上角的退出草图工具图标。在【线框】标签下同样点击“矩形”，选择上一步所用平面，在原来的草绘位置处画出同样的线框。在【曲线】标签下点击“曲线分割”，按图4-25所示方式进行固定约束所用平面的划定。图4-25B轴约束面确定完成4.2.1课前预习2.与面垂直载荷的施加以图4-26所示金属构件的载荷施加方式为例，进行复杂载荷的加载。图4-26与作用面垂直的载荷4.2.1课前预习（1）在目录树中右键单击“机械载荷”，在弹出的菜单中设置载荷的作用面、大小和方向。如图4-27所示。图4-27力作用方向的选4.2.1课前预习(2)在选中“曲线法向”之后，需要明确载荷的具体方向，如图4-28所示。图4-28与面垂直的载荷确定4.2.1课前预习3.计算结果的显示比例以图4-19悬臂梁计算结果可见，变形比较夸张。但从左侧数据可见，变形实际数值很小。右键单击结果中的变形，弹出菜单中可以修改比例系数，如图4-29所示。由此可见，夸张的显示效果仅是为了提醒变形位置，具体数值还是要看实际的数值。图4-29计算结果显示比例设置4.2.2课堂任务实施预习效果检查完成下列填空题1)装配体的网格采用

。2)在中望3D软件CAE模块中，接触和连接一般用于

的分析中。(2)简答题1)复杂体几何模型的简化原则是什么？2)不平行于坐标轴的载荷如何施加？3)仿真分析的结果如何看大小？4.2.2课堂任务实施2.车刀装配体分析(1)几何建模的合理简化刀头和刀柄处由螺钉连接，刀柄处还有圆孔，这些细节不利于车刀装配体的网格划分，也极大降低了分析的效率。考虑到这些孔与受力点的距离较远，对分析结果影响不大，可进行合理简化，刀头简化后的模型如图4-30所示。图4-30车刀简化4.2.2课堂任务实施（2)添加接触本例中车刀刀柄和刀头为两个单独的零件，进行力学分析时需要绑定接触，从而将两个原本分离的组件连接起来，他们之间的连接面之间不会产生相对位移。具体操作如图4-33所示。图4-31刀柄材料属性图4-32刀头材料属性4.2.2课堂任务实施(3)添加接触本例中车刀刀柄和刀头为两个单独的零件，进行力学分析时需要绑定接触，从而将两个原本分离的组件连接起来，他们之间的连接面之间不会产生相对位移。具体操作如图4-33所示。图4-33添加接触4.2.2课堂任务实施（4）固定端约束本例中车刀的约束位置并不是整个平面，而是其中一部分被约束如图4-34所示。车刀两侧和底面的约束面积略有差别，底部约束面积复杂，对其形状进行合理简化，可以提高分析效率。图4-34车刀固定约束位置草图4.2.2课堂任务实施在装配管理中双击车刀刀柄进行编辑：1）在【造型】标签下点击“草图”，点击刀柄侧面，选中“矩形”绘制工具，在选定面上绘制矩形，并标注如图4-35所示尺寸。2）在【线框】标签下同样点击“矩形”，选择上一步所用平面，在原来的草绘位置处画出同样的线框。3）

在【曲线】标签下点击“曲线分割”，按图4-36所示方式进行固定约束所用平面的划定。图4-35绘制矩形线框图4-36曲线分割约束面4.2.2课堂任务实施4）重复上述步骤，在另外两个面上可以用同样的方法确定约束所用平面的划定。图4-39固定约束示意图5）添加固定约束，选择刚刚分割的刀柄上的三个面，结果如图4-39所示。图4-38另一侧面约束面分割图4-37底面约束面分割4.2.2课堂任务实施(5)机械载荷的施加由于是集中力，必须施加到点，为此需要在加载前创建受力点。选择【线框】标签下的“点”，出现创建点的对话框，选择圆弧中点处创建即可，如图4-40所示。本案中的主切削力（主运动方向）为+Y方向；背向力（切深方向）为-Z轴方向；进给力（进给方向）为-X方向。力的大小主切削力610N、背向力172N、进给力140N（图4-41），载荷施加完成如图4-42。图4-40力的作用点创建图4-41施加载荷参数设置图4-42载荷施加示意图4.2.2课堂任务实施(6)网格划分本例为装配体，网格划分采用“兼容网格”选项，这个选项可以实现不同零件之间的良好连接。根据刀体的形状与经验，本例中网格生成器中选项设置如图4-43所示，划分网格效果如图4-44所示。图4-43装配体网格生成器设置图4-44网格划分效果4.2.2课堂任务实施

(7)运算分析及结果输出运行计算结果并输出分析结果，如图4-45所示为总变形图，最大变形位置在刀尖处，变形量为0.07306mm。图4-46所示为平均应力图。图4-45总变形图4-46应力分布图4.2.3课后拓展如图4-47所示金属构件，对其模型进行网格划分，按如下要求进行受力分析。(1)底部端面为固定约束；(2)顶部凸台承受垂直于表面向下的均布压力，总压力大小为10N；(3)材料属性如图4-48所示。（4）按任务书要求定义约束；1)划分网格；2)进行分析计算；3)查看分析后的结果，生成并保存指定格式的分析报告；4)将分析源文件和分析报告，保存到CAE分析命名的文件夹内。

模块五模型仿真验证ModelSimulationVerification013+2定轴加工案例3+2Fixed-AxisMachiningCaseStudy目录CONTENT02叶轮加工仿真ImpellerMachiningSimulation3+2定轴加工案例3+2Fixed-AxisMachiningCaseStudy015.1

3+2定轴加工案例【任务描述】使用三轴机床加工零件时，对于零件的正面结构特征，不存在刀具加工不到的情况，但对于侧面结构特征，由于三轴机床的刀轴处于垂直状态不能倾斜，刀具不能切入，因此侧面结构无法机加工成型。在没有五轴加工机床的情况下，就需要将零件重新安装、定位和夹紧，对于复杂的零件，还需要制作专门的夹具，这就带来了加工效率和加工精度不高的问题。此时，使用五轴机床配合3+2轴加工方式，将刀轴根据零件侧面结构特征倾斜，将侧面结构特征转变为正面结构特征，依然使用三轴加工策略来计算刀具路径，这样可以解决绝大部分零件侧面结构特征的机加工成型问题。如图5-1所示为多面体模型，要求利用一台五轴数控机床、中望3DCAM模块的3+2定轴加工功能，完成该零件的加工。通过此案例，培养学生分析零件的结构特征，使用五轴机床配合3+2定轴加工的方式，进行零件侧面结构编程加工的能力。掌握使用三轴加工策略，将侧面结构特征转变为正面结构特征的编程方法，同时为后期学习五轴联动加工打下基础。5.1

3+2定轴加工案例核心知识点结构与类别：熟悉五轴机床结构特点3+2定位加工：掌握基本概念与应用场景模型信息分析：学会关键信息提取方法工艺分析流程：理解并掌握分析步骤坐标系应用：世界坐标系与用户坐标系后处理设置：学习编程后置处理配置关键技能点零件综合分析：精度与技术要求解读工艺准备工作：毛坯类型及装夹方式确定加工流程规划：制定合理的操作顺序工艺方案制定：确定加工策略与路径刀具参数选择：切削刀具及用量配置工艺文件编制：生成数控加工过程卡素质目标专业能力提升：运用标准分析图纸，制定流程，解决复杂问题。软件深度应用：利用CAM功能攻克深腔难加工区域。职业素养养成：培养独立思考与创新意识，提升职业竞争力。5.1

3+2定轴加工案例【任务描述】图

5-1多面体零件模型5.1.1

课前预习五轴机床的结构与类别（1）五轴机床的坐标系统五轴联动加工中的五轴是指机床能控制的运动坐标轴数为五个，联动是指数控系统可以按照特定的轨迹关系同时控制五个坐标轴的运动，从而可实现刀具相对于工件的位置和速度控制。根据数控机床坐标系统的设定原则，通常数控机床的基本控制轴X、Y、Z为直线运动，绕X、Y、Z旋转运动的控制轴则分别为A、B、C，X、Y、Z线性轴的正负方向关系按右手笛卡儿直角坐标系原则确定，而A、B、C旋转轴与对应线性轴X、Y、Z的正负方向关系遵循右手螺旋定则，如图5-2所示。若在基本的直角坐标轴X、Y、Z之外，还有其他轴线平行于X、Y、Z，则附加的直角坐标系指定为U、V、W或P、Q、R。一般地，由三个基本直线运动轴X、Y、Z和A、B、C三个旋转轴中的任意两个联动即可构成五轴联动，其组合实现的方式多种多样。图5-2数控机床坐标系统5.1.1

课前预习（2）五轴机床的主要结构类型按照旋转轴的类型，五轴机床可以分为三类：双转台五轴、双摆头五轴、单转台单摆头五轴。旋转轴分为两种：使主轴方向旋转的旋转轴称为摆头，使装夹工件的工作台旋转的旋转轴称为转台。按照旋转轴的旋转平面分类，五轴机床分为正交五轴和非正交五轴。两个旋转轴的旋转平面均为正交面（XY、YZ或XZ平面）的机床为正交五轴；两个旋转轴的旋转平面有一个或二个不是正交面的机床为非正交五轴。1）双转台式五轴两个旋转轴均属转台类，A轴旋转平面为YZ平面，C轴旋转平面为XY平面。一般两个旋转轴结合为一个整体构成双转台结构，放置在工作台面上（图5-3）。特点：加工过程中工作台旋转并摆动，可加工工件的尺寸受转台尺寸的限制，适合加工体积小、重量轻的工件；主轴始终为竖直方向，刚性比较好，可以进行切削量较大的加工。图5-3双转台五轴示意图5.1.1

课前预习2）双摆头式五轴双摆头五轴两个旋转轴均属摆头类，B轴旋转平面为ZX平面，C轴旋转平面为XY平面。两个旋转台轴结合为一个整体构成双摆头结构（图5-4）。特点：加工过程中工作台不旋转或摆动，工件固定在工作台上，加工过程中静止不动。适合加工体积大、重量重的工件；但因主轴在加工过程中摆动，所以刚性较差，加工切削量较小。图5-4双摆头五轴示意图5.1.1

课前预习3）单摆头单摆台式五轴旋转轴B为摆头，旋转平面为ZX平面；旋转轴C为转台，旋转平面为XY平面（图5-5）。特点：加工过程中工作台只旋转不摆动，主轴只在一个旋转平面内摆动，加工特点介于双转台和双摆头之间。图5-5单摆头单摆台五轴示意图5.1.1

课前预习（3）工件装夹在5轴双转台加工中心上，为了避免工作台在旋转过程中造成的刀具与工件、夹具、工台的干涉，工件的装夹方案至关重要。对于圆柱形零件，典型的装夹方案是采用三爪或四爪卡盘来装夹，如图5-6所示。对于支架类零件则采用压板装夹，对于箱体类零件则采用专用工装进行装夹。工装装夹既要考虑双轴数控分度盘的允许安装空间，也要考虑进给时的摆动空间。加工前有必要按照程序要求得最大摆动角度试运行，以检查干涉的可能性。图

5-6四爪卡盘装5.1.1

课前预习（4）对刀1)确定工件零点一般通过对刀棒测量工件在机床坐标系中的位置。也可采用光电寻边器测量工件零点，对于现代较先进的机床则采用3D测头。2)测量刀具长度在5轴加工中，总是采用绝对刀长，可以通过激光对刀仪测量，如图5-7，也可通过机内对刀仪测量。对于经济型5轴机床，也可通过对刀棒、Z轴设定仪测量。图

5-7激光对刀仪测量刀长5.1.1

课前预习2.“3+2”五轴加工“3+2”指X、Y、Z三个移动轴加任意两个旋转轴。“3+2”定轴加工是指在一个三轴铣削程序执行时，用五轴机床的两个旋转轴将切削刀具固定在一个倾斜的位置，也叫做定向五轴加工，因为第四个轴和第五个轴是用来确定在固定位置上刀具的方向，而不是在加工过程中连续不断地操控刀具。“3+2”定轴加工的原理实质上就是三轴功能在特定角度(即“定位”)上的实现，简单地说，就是当机床转了角度以后还是以普通三轴的方式进行加工。5.1.1

课前预习3.锁定毛坯到世界坐标系（即加工原点）在计算三轴加工刀路时，如果毛坯过小，未能将包围加工范围，则只会在毛坯包围的范围内生成部分刀具路径;又如毛坯尺寸足够，但是偏离了加工范围，则会出现计算不出刀具路径的情况。因此，计算刀具路径前，一定要确保毛坯包围住了零件的加工范围。在五轴定轴加工时，由于会使用到用户坐标系，就更要注意这一点。在创建毛坯时，毛坯的定位是相对于世界坐标系的，这就意味着，在默认情况下，如果用户创建了一个毛坯后，转而去使用其它的用户坐标系，那么毛坯就会“跑掉”。世界坐标系建立步骤如下：1)在“造型”—“工程特征”中→点击“坯料”；如图5-8所示；2)“实体”中框选全部模型→点击确定完成配料设置；如图5-9所示；3)在“造型”—“基础编辑”中→点击“移动”（图5-10）→“点到点移动”→“起始点”选择上表面的原点位置→“目标点”设置为0→确定；如图5-11所示；4)在“特征节点”中删除“坯料”如图5-12所示；最终完成世界坐标系的建立，如图5-13所示。5.1.1

课前预习图5-13世界坐标系建立图5-12选中坯料特征节点图5-11点对点移动图5-10移动命令图5-9建立毛坯图5-8坯料命令5.1.1

课前预习4.创建并编辑用户坐标系在3+2定向五轴编程中，根据被加工零件的结构特征分布情况，往往需要创建用户坐标系来方便定向编程，以图5-14的斜面建立用户坐标系为例，具体操作步骤如下：1)在“加工设置”中双击“坐标系”，如图5-15所示；2)在“坐标”界面中点击“创建基准面”，如图5-16所示；3)在“基准面”界面中点击“XY平面”→“原点”选择斜面的原点位置（XY的矢量方向应与世界坐标系中的XY矢量方向一致）→“X轴角度”设置为“60°”（角度数值是与世界坐标系的夹角）（如图5-17）→点击确定。图5-14用户坐标系建立

5.1.1

课前预习图5-16选择创建基准面图5-15双击坐标系图5-17创建用户坐标系建立用户坐标系时应注意以下几点:（1）用户坐标系建立在零件外部较安全;（2）Z轴指向零件外部，作为刀轴方向矢量。（3）5轴中心点是回转工作台表面和第5轴轴线的交点。编程和加工零点一般设置在5轴中心点5.1.1

课前预习5.3+2定轴加工编程注意事项在用户坐标系下，按照三轴加工零件的编程思路编制3+2轴加工程序。完成零件的加工，可能需要多条3+2轴加工刀具路径，要使用对刀坐标系来输出这些刀具路径为NC程序。这涉及到刀具路径后处理的算法问题，对于3+2轴定轴加工，实际上就是将刀轴相对工件倾斜一个角度进行加工，在后处理时，将世界坐标系旋转一个角度到达编程坐标系(即用户坐标系)即可。5.1.2

课堂任务实施预习效果检查(1)完成下列填空题世界坐标系对应实际加工中的

。为了简化工件找正、对刀等操作，编程和加工零点最好设在

。中望3D创建坐标系时，Z轴应指向

。

（2）判断题编制3+2定轴加工的编程思路是按照三轴加工零件的思路来完成的。（）3+2定轴加工实际上就是将刀轴相对工件倾斜一个角度进行加工的。（）3+2定轴加工中的“3+2“指X、Y、Z三个移动轴加任意两个旋转轴。（）用户坐标系建立在零件内部比较安全。（）用户坐标系对应实际加工中的对刀原点。（）5.1.2

课堂任务实施2.零件工艺分析（1）零件工艺分析—参考如图5-1所示为多面体零件，需要进行零件的外轮廓、斜面、斜面槽孔、顶部圆孔、四边槽孔加工。零件毛坯为长方形，因此可以考虑使用虎钳进行装夹。（2）零件工艺分析—学生分析多面体零件的模型，参考上面的提示，完善分析内容，完成表格5-1填写。序号项目分析结果1外轮廓和顶面的粗加工

2斜面、斜面槽孔、四边槽孔的粗加工

3顶部圆孔的粗加工

4外轮廓和顶面的半精/精加工

5斜面、斜面槽孔、四边槽孔的边壁和底面半精/精加工

6顶部圆孔的边壁和底面半精/精加工

7教师评价表5-1多面体零件工艺分析5.1.2

课堂任务实施3.工艺方案设计（1）工艺方案—参考.

5.1.2

课堂任务实施4.自动编程过程实施（1）设置安全高度如图5-18所示，单击鼠标右键进入加工方案，设置加工安全高度，安全高度为40mm，勾选自动防撞距离为5mm。图5-18设置安全高度5.1.2

课堂任务实施（2）毛坯设置

选择左上角加工系统中“添加坯料“如图5-19所示，点击六面体，坯料长度74mm、宽度74mm、高度51mm，如图5-20所示，点击确定，弹出是否隐藏五轴毛坯料，选择”是”如图5-21。图5-20添加坯料设置图5-21隐藏坯料5.1.2

课堂任务实施（3）创建刀具

1）根据多面体加工工序卡中得知，此多面体模型加工共需要三把刀具，分别为平铣刀D10粗加工、平铣刀D10精加工和平铣刀D6精加工。以D10粗加工平铣刀为例，如图5-22所示，右击管理器界面中的“刀具”，依次选择“插入刀具”→“造型”，选项中设置如下参数：“名称“改为”D10粗加工“。“类型“设置为”铣刀““子类“设置为”端铣刀“刀具长L”设置为75“刀刃长FL”设置为53“半径”设置为0“刀体直径”设置为“10”图5-22刀具参数设置5.1.2

课堂任务实施2）单击图5-22所示中“速度/进给”标签，弹出如图5-23所示的对话框，并在选项卡中设置如下参数：“主轴转速”设置为2000。“进给”设置为600。图5-23进给速度参数设置5.1.2

课堂任务实施3）另外两把刀的建立方法与D10粗加工平铣刀类似，具体刀具参数如表5-2，切削参数如表5-3：表5-2刀具参数表名称类型子类刀具长刀刃长半径刀体直径D10粗加工铣刀端铣刀7553010D10精加工铣刀端铣刀7553010D6精加工铣刀端铣刀503006表5-3刀具切削参数表刀具名称主轴转速进给速度D10粗加工2000600D10精加工3000200D6精加工3000200扫二维码观看（1）～（3）步操作视频。5.1.2

课堂任务实施（4）创建刀具路径1）D10粗加工刀具路径—二维偏移粗加工1右击管理器界面中“工序”创建工序文件夹，将文件夹命名为“D10粗加工”，如图5-24所示。图5-24创建工序文件夹5.1.2

课堂任务实施

②右击文件夹选择“插入工序”，单击“快速铣削“→选择粗加工中的”二维偏移“命令”，如图5-25所示。

5.1.2

课堂任务实施3图5-26所示，选择刚刚生成的二维偏移工序中的“刀具”右击，点击“选择”，在弹出的对话框中点击“D10粗加工”刀具（图5-27）。

图5-26选择刀具图5-27刀具列表图5-28右键编辑参数5.1.2

课堂任务实施5如图5-29所示，选择“公差和步距”→设置刀具路径参数“刀轨公差”设置为“0.01”“曲面余量”设置为“侧边”“0.5”“Z方向余量”设置为“0.5”“下切步距”设置为“0.5”“切削步距”设置为“25”图5-29公差与步距参数设置5.1.2

课堂任务实施⑥如图5-30所示，选择“边界”设置最大加工深度为“-52mm”，点击“刀轨设置”设置“周边转角”为2mm，点击确定（图5-31）。选择刚刚生成的二维偏移粗加工中“特征”右击（图5-32），选择“添加”在弹出的对话框中选择特征“零件”和”坯料”点击确定（图5-33）。图5-30设置加工深度图5-30设置加工深度图5-32右键选择添加特征图5-33选择要添加的特征5.1.2

课堂任务实施⑦如图5-34所示，选择刚刚生成的“二维偏移粗加工”工序右击，选择“计算”，计算出刀具路径（图5-35）。图

5-34刀路计算图

5-35刀路路径5.1.2

课堂任务实施2）D10

粗加工刀具路径—平行铣削①创建斜面加工坐标系如图5-36所示，选择加工设置里的“坐标系”右击，选择“插入坐标”，在弹出的坐标对话框中将创建的坐标系重命名为“斜面”，并选择“创建基准面”（图5-37），在弹出的基准面对话框（图5-38）中选择“XY平面”、“Y轴角度设置为60°”、“原点设置为平面的中心点”，设置完成后确定，创建的斜面加工坐标系如图5-39所示。

图5-36右键选择插入坐标图5-37选择创建基准面图

5-38基准面参数设置图

5-38基准面参数设置5.1.2

课堂任务实施②隐藏“二维偏移粗加工刀路”，在D10粗加工文件夹中创建新工序“平行铣削”，选择刀具“D10粗加工”（图5-40），选择“特征”右击，点击添加在弹出的对话框中点击“新建”（图5-41），双击选择“曲面”（图5-42），选择“斜面“（图5-43），并在曲面对话框中确定（图5-44），编辑刀路参数，参数设置如下（图5-45、5-46）计算后刀具路径如图5-47。主要参数—“坐标”设置为“斜面”“Z方向余量”设置为“0.5”“曲面余量”设置为“0”“刀轨公差”设置为“0.01”“步进量”设置为“60%”图5-40图5-41图5-42双击曲面图5-43选择斜面5.1.2

课堂任务实施图5-44确认曲面特征图5-45坐标系设置图5-46公差和步距参数设置图5-47刀具路径5.1.2

课堂任务实施3）D10

粗加工刀具路径—转换（阵列）平行铣削①选择刚刚生成的“平行铣削”刀路右击，选择“转换”命令，设置工序转换参数（图5-48），然后计算刀具路径（图5-49）。参数设置：将刀轨设置中的“变换方法”设置为“圆形阵列”“原点”位置为“0”“轴”设置为“Z”轴“角间距”设置为“90”“副本数”设置为“4”图

5-48

阵列平行铣削刀路图

5-49刀具路径5.1.2

课堂任务实施4）轮廓粗加工刀具路径—轮廓切削隐藏“转换平行刀路刀路”，创建工序“轮廓切削”，选择刀具“D10粗加工”（图5-50），选择“特征”右击，选择添加，弹出的对话框中点击“新建”后，双击选择“轮廓”后选择“底面边界线“（图5-50），编辑工序参数（图5-51~图5-54），并计算刀具路径（图5-55）。参数设置如下：“侧面余量”设置为“0.2”“底面余量”设置为“0.2”“下切步距”设置为“1”边界“Z轴加工范围”设置为“顶部为-20，底部为-50.5”刀轨设置“加工侧”设置为“右外侧”（刀具补偿方式）图5-50创建工序、选择刀具图5-51新建轮廓特征图5-51新建轮廓特征图5-53Z轴加工范围5.1.2

课堂任务实施图5-54刀具补偿设置图5-55刀具路径5.1.2

课堂任务实施5）D10

粗加工刀具路径—螺旋切削创建工序“螺旋铣削”，选择刀具“D10粗加工”（图5-56），选择“特征”右击，选择添加在弹出的对话框中点击“新建”后，双击选择“轮廓”后选择“槽孔边”确定（图5-57），编辑刀路参数（图5-58~图5-60），并计算“刀具路径”（图5-61）。参数设置如下：主要参数—“坐标”设置为“斜面”“Z方向余量”设置为“0.2”“侧面余量”设置为“0.2”“刀轨公差”设置为“0.01”“下切步距”设置为“1”边界“Z轴加工范围”设置为“顶部为0，底部为-10”图5-56创建工序、选择刀具图5-57新建轮廓特征图5-58公差和步距设置5.1.2

课堂任务实施图5-59坐标系设置图5-60加工范围设置图5-61刀具路径5.1.2

课堂任务实施6）D10

粗加工刀具路径—转换（阵列）螺旋铣削选择“螺旋铣削”刀路右击，选择“转换”命令，在弹出对话框中设置参数（图5-62），点击“计算”生成刀路（图5-63）参数设置：将刀轨设置中的“变换方法”设置为“圆形阵列”“原点”位置为“0”“轴”设置为“Z”轴“角间距”设置为“90”“副本数”设置为“4”图5-62

阵列螺旋铣削刀路图5-63刀具路径5.1.2

课堂任务实施7）D10

粗加工刀具路径—螺旋铣削2①创建侧面加工坐标系，选择“坐标系”右击，选择“插入坐标”，在弹出的对话框中选择“创建基准面”，选择“XY平面”、“Y轴角度为90°”（图5-64）、“原点设置为平面的中心点”（图5-65），将创建的坐标系重命名为“侧面”，新建的侧面坐标系如图5-66所示。5.1.2

课堂任务实施②如图5-67所示，创建工序“螺旋铣削2”，选择刀具“D10粗加工”，选择“特征”右击添加，选择“特征”右击，选择添加在弹出的对话框中点击“新建”后，双击选择“轮廓”后选择“侧面槽孔边”确定（图5-68），编辑刀路参数（图5-61、5-62），并计算“刀具路径”(图5-63)。参数设置如下：主要参数—“坐标”设置为“侧面”“侧面余量”设置为“0.2”“底面余量”设置为“0.2”“刀轨公差”设置为“0.01”边界“Z轴加工范围”设置为“顶部为0，底部为-10”“下切步距”设置为“1”图5-67创建工序图5-68新建轮廓特征图5-69选择坐标系图5-70公差和步距参数设置5.1.2

课堂任务实施图5-71加工范围设置图

5-72

刀具路径5.1.2

课堂任务实施8）D10

粗加工刀具路径—转换（阵列）螺旋铣削2选择“螺旋铣削2”刀路右击，选择“转换”命令，在弹出对话框中设置参数（图5-73），点击“计算”生成刀路（图5-74）参数设置：将刀轨设置中的“变换方法”设置为“圆形阵列”“原点”位置为“0”“轴”设置为“Z”轴“角间距”设置为“90”“副本数”设置为“4”图5-73转换参数设置图5-74刀具路径5.1.2

课堂任务实施9）D10

粗加工刀具路径—平行铣削2创建工序“平行铣削”，选择刀具“D10粗加工”（图5-75），选择“特征”右击添加，选择“特征”右击，选择添加在弹出的对话框中点击“新建”后，双击选择“曲面”后选择“顶面”确定（图5-76），编辑刀路参数（图5-77），并计算“刀具路径”。参数设置如下：“Z方向余量”设置为“0.5”“曲面余量”设置为“0”“刀轨公差”设置为“0.01”“步进量”设置为“60%”图5-75新建工序图5-76新建特征图5-77切削参数设置图5-78刀具路径5.1.2

课堂任务实施9）D10

粗加工刀具路径—螺旋铣削3创建工序“螺旋铣削”，选择刀具“D10粗加工”（图5-79），选择“特征”右击添加，选择“特征”右击，选择添加在弹出的对话框中点击“新建”后，双击选择“轮廓”后选择“顶面孔轮廓”确定（图5-80），编辑刀路参数（图5-81、图5-82），并计算“刀具路径”（图5-83）。参数设置如下：“侧面余量”设置为“0.2”“底面余量”设置为“0.2”“刀轨公差”设置为“0.01”边界“Z轴加工范围”设置为“顶部为0，底部为-10”“下切步距”设置为“1”图5-79新建工序图5-80新建轮廓特征5.1.2

课堂任务实施图5-81公差和步距设置图5-82加工范围设置图5-83刀具路径图5-84新建工序文件夹及复制刀路5.1.2

课堂任务实施10）D10

精加工刀具路径—轮廓铣削2插入工序文件夹“D10精加工”，复制D10粗加工文件夹中的“轮廓铣削”到D10精加工工文件夹中，工序名为“轮廓铣削2”，选择刀具为”D10精加工“（图5-84），选择刚刚创建的“轮廓铣削2”刀路右击，选择“编辑”命令，在弹出对话框中设置参数（图5-85），点击“计算”生成刀路（图5-86）参数设置如下：公差和步距“侧面余量”和“底面余量“设置为“0”图5-85修改切削图5-86外轮廓精加工刀路5.1.2

课堂任务实施11）D10

精加工刀具路径—平行铣削3复制D10粗加工文件夹中的“平行铣削2”到D10精