【正文】 ..... 18 建立 CATIA 產(chǎn)品文件 Product 2 .................................................................. 33 Proess2 零件操作定義 ................................................................................... 34 Proess2 零件加工操作 ................................................................................... 36 程序后置處理 ................................................................................................ 39 第五章 VERICUT 的驗(yàn)證仿真 ................................................................................ 42 VERICUT 簡(jiǎn)介 .............................................................................................. 42 CATIA 與 VERICUT 接口的實(shí)現(xiàn) ................................................................ 42 加工驗(yàn)證過(guò)程 ................................................................................................ 43 第六章 總結(jié) ................................................................................................................ 48 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 49 致 謝 ........................................................................................................................ 50 畢業(yè)設(shè)計(jì)小結(jié) .............................................................................................................. 51 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 1 第一章 緒 論 課題 研究的背景和意義 隨著機(jī)械加工零件復(fù)雜程度、精度要求不斷提高，加工材料種類不斷變化，復(fù)合材料、合金材料應(yīng)用越來(lái)越普遍，數(shù)控加工程序也越來(lái)越復(fù)雜，如何保證數(shù)控加工程序的正確性、實(shí)現(xiàn)數(shù)控程序優(yōu)化，以及如何提高數(shù)控設(shè)備利用率、降低數(shù)控機(jī)床的安全隱患就成為制造業(yè)面臨的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。 然而無(wú)論是采用語(yǔ)言自動(dòng)編程方法還是采用圖形自動(dòng)編程方法生成的數(shù)控加工程序，在加工過(guò)程中是否發(fā)生過(guò)切、少切，所選擇的刀具、走刀路線、進(jìn)退刀方式是否合理，零件與刀具、刀具與夾具、刀具與工作臺(tái)是否干涉和碰撞等，編程人員往往事先很難預(yù)料， 結(jié)果可能導(dǎo)致工件形狀不符合要求，出現(xiàn)廢品，有時(shí)還會(huì)損壞機(jī)床、刀具。 目前數(shù)控程序檢驗(yàn)方法主要有：試切、刀具軌跡仿真、三維動(dòng)態(tài)切削仿真和虛擬加工仿真等方法。 試切法是 NC程序檢驗(yàn)的有效方法。傳統(tǒng)的試切是采用塑模、蠟?zāi)；蚰灸Ｔ趯Ｓ迷O(shè)備上進(jìn)行的，通過(guò)塑模、蠟?zāi)；蚰灸Ａ慵叽绲恼_性來(lái)判斷數(shù)控加工程序是否正確。但試切過(guò)程不僅占用了加工設(shè)備的工作時(shí)間，需要操作人員在整個(gè)加工周期內(nèi)進(jìn)行監(jiān)控，而且加工中的各種危險(xiǎn)同樣難以避免。 虛擬加工仿真 ，從軟件上實(shí)現(xiàn)零件的試切過(guò)程，將數(shù)控程序的執(zhí)行過(guò)程在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示出來(lái)，是數(shù)控 加工程序檢驗(yàn)的有效方法。在動(dòng)態(tài)模擬時(shí)，刀具可以實(shí)時(shí)在屏幕上移動(dòng)，刀具與工件接觸之處，工件的形狀就會(huì)按刀具移動(dòng)的軌跡發(fā)生相應(yīng)的變化。觀察者可在屏幕上看到的是連續(xù)的、逼真的加工過(guò)程。利用這種視覺(jué)檢 驗(yàn)裝置，就可以很容易發(fā)現(xiàn)刀具、工件、夾具之間的碰撞、干涉等潛在問(wèn)題 。此外和試切法相比虛擬數(shù)控加工方法既不消耗實(shí)體材料又不占用機(jī)床設(shè)備和場(chǎng)地，從而可以節(jié)約大量的資金和時(shí)間，使企業(yè)獲得較好的效益。 本課題 飛機(jī)操作系統(tǒng)殼體零件模型為研究對(duì)象，首先通過(guò) CATIA軟件建立零件的實(shí)體模型，通過(guò)數(shù)控自動(dòng)編程規(guī)劃刀具路徑，生成刀位文件 。 后經(jīng)過(guò)后置處西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 2 理生成適用于相應(yīng)機(jī)床的 G代碼程序。然后通過(guò)虛擬數(shù)控加工仿真軟件 VERICUT構(gòu)建虛擬數(shù)控加工環(huán)境，調(diào)入 G代碼程序，模擬實(shí)際加工環(huán)境和實(shí)際數(shù)控加工過(guò)程，快速檢查各部件間的碰撞、干涉等情況，并在不改變刀具軌跡的基礎(chǔ)上對(duì)切削參數(shù)進(jìn)行合理優(yōu)化，最終得到高效高質(zhì)量的加工程序。 課題研究的 主要內(nèi)容 本課題的研究目的是 在實(shí)際加工之前，通過(guò) 虛擬加工仿真 數(shù)控加工過(guò)程，得到優(yōu)質(zhì)高效的 NC程序，從而縮短產(chǎn)品加工周期、降低產(chǎn)品成本。本課題以具有多孔、 多曲面的薄壁殼體零件 的加工為例，基于 CATIA和 VERICUT，研究通過(guò)建立集建模、加工、仿真與優(yōu)化為一體的虛擬數(shù)控加工鏈，獲得高效高質(zhì)量的數(shù)控加工程序的過(guò)程。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下： 中 虛擬加工環(huán)節(jié) 的主要技術(shù)，分析各主要基礎(chǔ)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外新成果和發(fā)展趨勢(shì)。分析虛擬加工的組成及流程。 ，采用 CATIA 對(duì)多空、多曲面 的 薄壁 進(jìn)行建模。根據(jù)數(shù)控加工工藝定制原則 結(jié)合模型本身的特點(diǎn)，制定合理的加工工藝路線，并進(jìn)行簡(jiǎn)單地夾具設(shè)計(jì)。 CATIA 的自動(dòng)編程。按照自動(dòng)編程前制定的工藝路線，選擇合理的粗加工、 精加工切削方法，生成各個(gè)工序的刀位文件。 簡(jiǎn)述后置處理的算法原理及后置處理的前提條件，并構(gòu)建符合要求的 哈默 C42UMT 五軸銑床的后置處理器。并通過(guò)新建的后置處理器歲刀位文件進(jìn)行后置處理，得到適合機(jī)床的 G代碼文件。 4. 研究基于 VERICUT數(shù)控加工過(guò)程的仿真與數(shù)控程序的驗(yàn)證。構(gòu)建數(shù)控銑床的虛擬加工環(huán)境。調(diào)用 G代碼文件，模擬實(shí)際加工過(guò)程，檢驗(yàn)數(shù)控程序的合理性。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 3 第二章 零件的結(jié)構(gòu)與加工工藝分析 產(chǎn)品的工藝規(guī)劃和模型的建立是虛擬加工技術(shù)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，對(duì)虛擬加工的質(zhì)量具有非常重要的作用。本章結(jié) 合加工對(duì)象的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和一般的建模方法，制訂了合理的工藝路線并最終建立了產(chǎn)品的數(shù)字化模型。 幾何建模方法綜述 CAD 三維建模技術(shù)至今已經(jīng)經(jīng)歷了線框建模、表面模型、實(shí)體模型方法，以及正在發(fā)展中的特征建模 、參數(shù)建模 方法。 線框模型 是指用多邊形線框來(lái)描述三維形體的輪廓得到的模型；采用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：頂點(diǎn) +邊表； 其優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)單，僅需要端點(diǎn)信息；缺點(diǎn)：信息不完整，有二義性，不能用于 NC 加工等。 表面模型 是指用有序連接的棱邊圍成的有限區(qū)域來(lái)定義立體的表面，再由表面的集合來(lái)定義立體所得到的三維模 型。 其優(yōu)點(diǎn)是信息完整，可準(zhǔn)確定以形體，可用于 NC 加工等；缺點(diǎn)：不能描述內(nèi)部及特征，很多分析不能進(jìn)行。 實(shí)體造型技術(shù)與線框造型相比，實(shí)體造型實(shí)體存在側(cè)的明確定義，給出了表面間的相互關(guān)系等拓?fù)潢P(guān)系等信息，因而能夠精確表達(dá)零件的全部屬性，有助于統(tǒng)一 CAD\CAM\CAE 的模型表達(dá)，在設(shè)計(jì)和加工上可以減少數(shù)據(jù)的損失，保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性。 4. 參數(shù)化建模和特征建模 ,他們是隨著幾何建模技術(shù)的發(fā)展，在 80年代后期相繼出現(xiàn)的。特征建模著眼于產(chǎn)品功能和生產(chǎn)信息管理，服務(wù)于集成信息模型。特征包含了產(chǎn)品的拓?fù)潢P(guān) 系、幾何形狀、典型功能、繪圖方法和公差要求等。引用的特征直接體現(xiàn)出設(shè)計(jì)意圖，更易為人理解，便于組織生產(chǎn)。參數(shù)化建模的設(shè)計(jì)對(duì)象，其結(jié)構(gòu)形狀比較穩(wěn)定，用一組參數(shù)約束尺寸關(guān)系，設(shè)計(jì)結(jié)果隨著尺寸的變動(dòng)相應(yīng)更改。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 4 加工對(duì)象及工藝分析介紹 圖 21 零件圖 分析零件圖 21 可知： ， 整體結(jié)構(gòu)可拆分為兩 階 凸臺(tái)、一底板、一凸緣，最大高度尺寸 ,最大長(zhǎng)度尺寸 ，壁厚最薄處 。 孔 特征較多。其中 直徑 為 的 最大的 兩個(gè)大孔 位于不平行的兩個(gè) 面上， 兩個(gè)大孔的周圍 都有呈矩形陣列的四個(gè)螺紋盲孔 。凸緣的中心是一系列同軸的多級(jí)孔， 兩個(gè)螺紋盲孔分布在通孔的兩側(cè)。零件底板上六個(gè)光孔以一定的尺寸分布在兩階凸臺(tái)的周圍。 及外輪廓 特征分析 零件型腔輪廓由與底板平面垂直的圓弧曲面與平面構(gòu)成。 除去有特殊設(shè)有螺紋盲孔與凸緣的位置，型腔與外輪廓間壁厚均勻。 ，分 兩次裝夾完成加工。第一次裝夾完成型腔 、所有通孔、所有螺紋盲孔、底板下平面及其外輪廓、凸緣的加工，第二次裝夾完成零件頂部平面及外形輪廓加工。 虛擬 加工 的 流程 虛 擬數(shù)控加工的整個(gè)過(guò)程是通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，是虛擬建模技術(shù)、數(shù)控加工編程技術(shù)和數(shù)控加工仿真技術(shù)的集成。一方面根據(jù)提取的零件參數(shù)，繪制零件的幾何模型，分析零件的加工工藝，選擇合適的數(shù)控編程模塊生成加工刀位數(shù)據(jù)西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 5 文件，再經(jīng)過(guò)后置處理自動(dòng)生成適合特定機(jī)床的數(shù)控程序；另一方面構(gòu)建虛擬加工環(huán)境，以生成的數(shù)控程序或刀位文件為驅(qū)動(dòng)，動(dòng)態(tài)仿真零件加工的整個(gè)過(guò)程，檢查加工中出現(xiàn)的碰撞、干涉等問(wèn)題，并對(duì)加工質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估。其整個(gè)流程如圖22所示。 圖 22 虛擬加工流程圖 創(chuàng)建零件模型 加工工藝分析 零件操作定義 設(shè)置加工參數(shù) 生成數(shù)控刀路 檢驗(yàn)數(shù)控刀路 生成數(shù)控程序 加工工藝分析 零件操作定義 設(shè)置加工參數(shù) 生成數(shù)控刀路 檢驗(yàn)數(shù)控刀路 驅(qū)動(dòng)機(jī)床 加工仿真 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 6 第三章 基于 CATIA 的零件三維實(shí)體造型 建模軟件介紹 CATIA 是法國(guó)達(dá)索飛機(jī)公司在 70 年代開(kāi)發(fā)的高檔 CAD/CAM 軟件，是世界上一種主流的 CAD/CAE/CAM 一體化軟件。 CATIA 位居世界 CAD/CAE/CAM 領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造、造船、機(jī)械制造、電子 /電器、消費(fèi)品行業(yè)，它的集成解決方案覆蓋所有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域，其特有的 DMU電子樣機(jī)模塊功能及混合建模技術(shù)更是推動(dòng)著企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和生產(chǎn)力的提高。CATIA 提供方便的解決方案，迎合所有工業(yè)領(lǐng)域的大、中 、小型企業(yè)需要。 CATAI V5 是達(dá)索公司在為數(shù)字化企業(yè)服務(wù)過(guò)程中不斷探索的結(jié)晶，代表著當(dāng)代這一領(lǐng)域的最高水平，包含了眾多最先進(jìn)的技術(shù)和全新的概念，指明了企業(yè)未來(lái)發(fā)展的方向，與其他同類軟件相比具有絕對(duì)的領(lǐng)先地位。 CATIA V5 是圍繞數(shù)字化產(chǎn)品和電子商務(wù)集成概念進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的解決方案，可謂數(shù)字化企業(yè)建立一個(gè)針對(duì)產(chǎn)品整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程的工作環(huán)境。在這個(gè)環(huán)境中，可對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程的各個(gè)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高效溝通。 建立三維模型 CATIA V5，創(chuàng)建建模文件 “” xy 平面作為草繪平面 如圖 32，單擊 草圖 圖標(biāo)進(jìn)入草圖環(huán)境。 圖 32 特征樹(shù) 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 7 ，應(yīng)用約束 與接觸約束 命令完成草圖尺寸的定義。如圖 32 所示 圖 32 零件底板草圖 退出工作臺(tái)圖標(biāo)退出草圖編輯回到零件設(shè)計(jì)工作臺(tái)。單擊凸臺(tái)圖標(biāo) ，進(jìn)入凸臺(tái)命令，在 “類型 ”下拉列表中選擇 “尺寸 ”，在長(zhǎng)度文本框