【正文】 航空多腔類典型零件加工及數(shù)控機(jī)床仿真的研究畢業(yè)論文目 錄摘 要 1ABSTRACT 2前 言 3第一章 緒論 4 4 5 5第二章 CATIA軟件的主要功能介紹 6 CATIA軟件簡介 6 CATIA V5功能模塊簡介 7 CATIA V5軟件的特點 11 CATIA 軟件的競爭優(yōu)勢 12第三章 數(shù)控加工關(guān)鍵技術(shù)的研究 13 數(shù)控編程的定義 13 數(shù)控編程的基本知識 13 17 22 22第四章 航空多腔類典型零件加工的研究 25 引入零件及進(jìn)入加工模塊 26 創(chuàng)建零件毛培 27 零件定義操作 27 零件區(qū)域粗加工（Roughing） 31 零件區(qū)域半精加工（Sweeping） 35 零件凹槽內(nèi)掃描加工（Sweeping） 37 零件凹槽內(nèi)槽加工（Pocketing） 40 零件區(qū)域精加工（Facing） 45 零件凹槽內(nèi)凸臺精加工（Facing） 48 零件凹槽內(nèi)曲面輪廓清根加工（Contourdriven） 51 零件凹槽內(nèi)凸臺輪廓清根加工（Contourdriven） 55 零件凹槽內(nèi)掃描加工（Sweeping） 58 零件區(qū)域斜面掃描加工（Sweeping） 60第五章 VERICUT仿真技術(shù)驗證加工過程 63 數(shù)控加工仿真技術(shù)概述 63 數(shù)控加工仿真技術(shù)的操作步驟 64 加工仿真的驗證： 67 本章總結(jié) 69第六章 總結(jié)與展望 70 論文總結(jié) 70 70致 謝 72II第1章 緒論 數(shù)控加工技術(shù)是當(dāng)代機(jī)械加工的主要手段，機(jī)械自動化專業(yè)對于數(shù)控加工是必須掌握的。而航空多腔類典型零件的加工，包括刀路規(guī)劃，合理地劃分加工區(qū)域、選擇適合的加工方法等，一直是數(shù)控加工的難題和主要研究對象，因此，將這一研究對象作為畢業(yè)論文，不僅能鞏固和掌握數(shù)控加工技術(shù)，而且還能對當(dāng)今航空多腔類典型零件加工有一個深刻的認(rèn)識。 總體上說，和傳統(tǒng)的機(jī)械加工手段相比數(shù)控加工技術(shù)具有以下優(yōu)點： 數(shù)控機(jī)床是按照記錄在載體上的信息指令自動進(jìn)行加工的，當(dāng)加工對象改變時只需要重新編制數(shù)控加工程序，而無需對機(jī)床結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，也不需要制造凸輪、靠模一類的輔助機(jī)械裝置。這樣，便可以快速地從一種零件的加工變到另一種零件的加工，使生產(chǎn)準(zhǔn)備周期大為縮短。 利用數(shù)字化的控制手段可以加工復(fù)雜的曲面。而加工過程是由計算機(jī)控制，所以零件的互換性強(qiáng)，加工的速度快。 同傳統(tǒng)的加工設(shè)備相比，數(shù)控系統(tǒng)優(yōu)化了傳動裝置,提高分辨率,減少為誤差，因此加工的效率可以得到很大的提高。 數(shù)控機(jī)床能同時控制多個坐標(biāo)聯(lián)動，可以加工其他機(jī)床難以加工甚至不可能加工的復(fù)雜零件，如曲線的二維復(fù)雜輪廓零件、含曲面的三維實體零件。由于采用了自動控制方式，也就是說加工的全部過程是由數(shù)控系統(tǒng)完成，省去傳統(tǒng)加工手段那樣煩瑣，操作者在數(shù)控機(jī)床工作時，只需要監(jiān)視設(shè)備的運行狀態(tài)。所以勞動強(qiáng)度很低。 數(shù)控加工系統(tǒng)就象計算機(jī)一樣，可以通過調(diào)整部分參數(shù)達(dá)到修改或改變其運作方式，因此加工的范圍可以得到很大的擴(kuò)展。從生產(chǎn)中可以看出，CAM技術(shù)對企業(yè)的影響舉足輕重，可以極大的提高企業(yè)的市場競爭力。但是，由于我國計算機(jī)軟件行業(yè)發(fā)展滯后，受到CAM軟件的限制，盡管CAM技術(shù)在國外已有大量的科研人員進(jìn)行研究，并不斷的有新成果出現(xiàn)，而我國在CAM技術(shù)領(lǐng)域方面的研究卻不是很成熟。這對我國原本落后的制造業(yè)的發(fā)展極為不利。制造業(yè)不僅僅是一個國家的國民經(jīng)濟(jì)的支柱，更是國力強(qiáng)弱的象征，對其在世界上的政治和經(jīng)濟(jì)地位都有著決定性的影響。為了適應(yīng)制造技術(shù)今后的發(fā)展趨勢，有必要針對其進(jìn)行研究，使我國的制造技術(shù)再上一個新臺階，達(dá)到國際先進(jìn)水平，并為我國制造業(yè)的發(fā)展提供一條新途徑。 根據(jù)論文選題的要求，作者在近三個月的論文階段，基于CATIA軟件平臺，在導(dǎo)師的認(rèn)真指導(dǎo)下完成了大量的工作，對計算機(jī)輔助數(shù)控加工進(jìn)行了深入的研究，在此基礎(chǔ)上并對空多腔類典型零件進(jìn)行加工及數(shù)控機(jī)床仿真。這些內(nèi)容在論文中都得到了充分的反映，論文內(nèi)容的章節(jié)安排如下：● 緒論● CATIA軟件的主要功能介紹● 數(shù)控加工關(guān)鍵技術(shù)的研究● 航空多腔類典型零件加工● 數(shù)控機(jī)床VERICUT仿真的研究● 總結(jié)與展望第二章 CATIA軟件的主要功能介紹 CATIA軟件簡介 模塊化的CATIA系列產(chǎn)品旨在滿足客戶在產(chǎn)品開發(fā)活動中的需要，包括風(fēng)格和外型設(shè)計、機(jī)械設(shè)計、設(shè)備與系統(tǒng)工程、管理數(shù)字樣機(jī)、機(jī)械加工、分析和模擬。CATIA產(chǎn)品基于開放式可擴(kuò)展的V5架構(gòu)。 通過使企業(yè)能夠重用產(chǎn)品設(shè)計知識，縮短開發(fā)周期，CATIA解決方案加快企業(yè)對市場的需求的反應(yīng)。自1999年以來，市場上廣泛采用它的數(shù)字樣機(jī)流程，從而使之成為世界上最常用的產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)。 CATIA系列產(chǎn)品已經(jīng)在七大領(lǐng)域里成為首要的3D設(shè)計和模擬解決方案：汽車、航空航天、船舶制造、廠房設(shè)計、電力與電子、消費品和通用機(jī)械制造。CATIA先進(jìn)的混合建模技術(shù)設(shè)計對象的混合建模：在CATIA的設(shè)計環(huán)境圖21中，無論是實體還是曲面，做到了真正的互操作。 圖21 CATIA 建模環(huán)境 變量和參數(shù)化混合建模：在設(shè)計時，設(shè)計者不必考慮如何參數(shù)化設(shè)計目標(biāo)，CATIA提供了變量驅(qū)動及后參數(shù)化能力。 幾何和智能工程混合建模：對于一個企業(yè)，可以將企業(yè)多年的經(jīng)驗積累到CATIA的知識庫中，用于指導(dǎo)本企業(yè)新手，或指導(dǎo)新車型的開發(fā)，加速新型號推向市場的時間。 CATIA具有在整個產(chǎn)品周期內(nèi)的方便的修改能力，尤其是后期修改性 無論是實體建模還是曲面造型，由于CATIA提供了智能化的樹結(jié)構(gòu)，用戶可方便快捷的對產(chǎn)品進(jìn)行重復(fù)修改，即使是在設(shè)計的最后階段需要做重大的修改，或者是對原有方案的更新?lián)Q代，對于CATIA來說，都是非常容易的事。 CATIA V5功能模塊簡介 在CATIA V5 R20中共有13個模組，分別是：基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、機(jī)械設(shè)計、形狀、分析與模擬、AEC工廠、加工、數(shù)字化裝配、設(shè)備與系統(tǒng)、制造的數(shù)字化處理、加工模擬、人機(jī)工程學(xué)設(shè)計與分析、知識工程模塊和ENOVIA V5 VPM(圖22)，各個模組里又有一個到幾十個不同的模塊。認(rèn)識CATIA中的模塊，可以快速的了解它的主要功能，下面將介紹CATIA V5 R20中的一些主要模組。圖22 CATIA V5 R20中的模組菜單1.“基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)”模組 “基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)”模組主要包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、材料庫、CATIA不同版本之間的轉(zhuǎn)換、圖片制作、實時渲染(Real Time Rendering)等基礎(chǔ)模塊。2.“機(jī)械設(shè)計”模組 從概念到細(xì)節(jié)設(shè)計，再到實際生產(chǎn)，CATIA V5的“機(jī)械設(shè)計”模組可加速產(chǎn)品設(shè)計的核心活動?！皺C(jī)械設(shè)計”模組還可以通過專用的應(yīng)用程序來滿足鈑金與模具制造商的需求，已大幅提升其生產(chǎn)力并縮短上市時間?！皺C(jī)械設(shè)計”模組提供了機(jī)械設(shè)計中所需要的絕大多數(shù)模塊，包括零部件設(shè)計、裝配件設(shè)計、草圖繪制器、工程制圖、線框和曲面設(shè)計等模塊。3.“形狀”模組 CATIA外形設(shè)計和風(fēng)格造型提供給用戶有創(chuàng)意、易用的產(chǎn)品設(shè)計組合，方便用戶進(jìn)行構(gòu)建、控制和修改工程曲面和自由曲面，包括了自由曲面造型(freestyle)、汽車白車身設(shè)計(automotive class a)、創(chuàng)成式曲面設(shè)計(generative shape design)和快速曲面(quick surface reconstruction)重建等模塊。 “自由曲面造型”模塊提供用戶一系列工具，倆定義復(fù)雜的曲線和曲面。對的支持使得曲面的建立和修改以及與其他CAD系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換更加輕而易舉?！捌嚢总嚿碓O(shè)計”模塊對設(shè)計類似于汽車內(nèi)部車體面板和車體加強(qiáng)筋這樣復(fù)雜的薄板零件提供了新的設(shè)計方法?？墒乖O(shè)計人員定義并重新使用設(shè)計和制造規(guī)范，通過3D曲線對這些形狀的掃掠，便可自動的生成曲面，從而得到高質(zhì)量的曲面和表面，并避免了重復(fù)設(shè)計，節(jié)省了時間。 “創(chuàng)成式曲面設(shè)計”模塊的特點是通過對設(shè)計方法和技術(shù)規(guī)范的捕捉和重新使用，從而加速設(shè)計過程，在曲面技術(shù)規(guī)范編輯器中隊設(shè)計意圖進(jìn)行捕捉，使用戶在設(shè)計周期中的任何時候都能快速方便的實施重大設(shè)計更改。4.“分析與模擬”模組 CATIA V5創(chuàng)成式和基于知識的工程分析解決方案可快速對任何類型的零件或裝配件進(jìn)行工程分析，基于知識工程的體系結(jié)構(gòu)，可方便的利用分析規(guī)則和分析結(jié)果優(yōu)化產(chǎn)品。5.“AEC工廠”模組 “AEC工廠”模組提供了方便的廠房布局設(shè)計功能，該模組可以優(yōu)化生產(chǎn)設(shè)備布置，從而達(dá)到優(yōu)化生產(chǎn)過程和產(chǎn)出的目的?！癆EC工廠”模組主要用于處理空間利用和廠房內(nèi)物品的布置問題，可實現(xiàn)快速的廠房布置和廠房布置的后續(xù)工作。6.“加工”模組 CATIA V5的“加工”模組提供了高效的編程能力及變更管理能力，相對于其他現(xiàn)有的數(shù)控加工解決方案，其優(yōu)點如下：● 高效的零件編程能力?！?高度自動化和標(biāo)準(zhǔn)化?！?高效的變更管理。● 優(yōu)化刀具路徑并縮短加工時間。● 減少管理和技能方面的要求。7.“數(shù)字化裝配”模組 “數(shù)字化裝配”模組提供了機(jī)構(gòu)的空間模擬、機(jī)構(gòu)運動、結(jié)構(gòu)優(yōu)化的功能。8.“設(shè)備與系統(tǒng)”模組 “設(shè)計與系統(tǒng)”模組可用于在3D電子樣機(jī)配置中模擬復(fù)雜電氣、液壓傳動和機(jī)械系統(tǒng)的協(xié)同設(shè)計和集成、優(yōu)化空間布局。CATIA V5的工廠產(chǎn)品模塊可以優(yōu)化生產(chǎn)設(shè)備布置，從而達(dá)到優(yōu)化生產(chǎn)過程和產(chǎn)出的目的，它包括了電氣系統(tǒng)設(shè)計、管路設(shè)計等模塊。9.“人機(jī)工程學(xué)設(shè)計與分析”模組 “人機(jī)工程學(xué)設(shè)計與分析”模組使工作人員與其操作使用的作業(yè)工具安全而有效地加以結(jié)合，使作業(yè)環(huán)境更適合工作人員，從而在設(shè)計和使用安排上統(tǒng)籌考慮。“人機(jī)工程學(xué)設(shè)計與分析”模組提供了人體模型構(gòu)造(human measurements editor)、人體姿態(tài)分析(human podture analysis)、人體行為分析(human activety analysis)等模塊。10.“知識工程模塊”模組 “知識工程模塊”模組可以方便的進(jìn)行自動設(shè)計，同時還可以有效地捕捉和重用知識。 CATIA曲面設(shè)計模塊 CATIA擁有遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于其競爭對手的曲面設(shè)計模塊，在此有必要介紹一下： Shape Design 簡稱GSD，創(chuàng)成式造型，非常完整的曲線操作工具和最基礎(chǔ)的曲面構(gòu)造工具，除了可以完成所有曲線操作以外，可以完成拉伸，旋轉(zhuǎn)，掃描，邊界填補(bǔ)，橋接，修補(bǔ)碎片，拼接，凸點，裁剪，光順，投影和高級投影，倒角等功能，連續(xù)性最高達(dá)到G2，生成封閉片體Volume，完全達(dá)到普通三維CAD軟件曲面造型功能，比如Pro/E。完全參數(shù)化操作。 Style Surface 簡稱FSS,自由風(fēng)格造型，幾乎完全非參。除了包括GSD中的所有功能以外，還可完成