【正文】 組裝到維護(hù)在內(nèi)的全部工業(yè)設(shè)計(jì)流程。CATIA產(chǎn)品基于開放式可擴(kuò)展的V5架構(gòu)。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先進(jìn)的混合建模技術(shù) 設(shè)計(jì)對象的混合建模：在CATIA的設(shè)計(jì)環(huán)境中，無論是實(shí)體還是曲面，做到了真正的互操作； 變量和參數(shù)化混合建模：在設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者不必考慮如何參數(shù)化設(shè)計(jì)目標(biāo)，CATIA提供了變量驅(qū)動(dòng)及后參數(shù)化能力。1) CATIA具有在整個(gè)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(shí)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(jì)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。3) 并行工程的設(shè)計(jì)環(huán)境使得設(shè)計(jì)周期大大縮短 CATIA 提供的多模型鏈接的工作環(huán)境及混合建模方式，使得并行工程設(shè)計(jì)模式已不再是新鮮的概念，總體設(shè)計(jì)部門只要將基本的結(jié)構(gòu)尺寸發(fā)放出去，各分系統(tǒng)的人員便可開始工作，既可協(xié)同工作，又不互相牽連；由于模型之間的互相聯(lián)結(jié)性，使得上游設(shè)計(jì)結(jié)果可做為下游的參考，同時(shí)，上游對設(shè)計(jì)的修改能直接影響到下游工作的刷新。4) CATIA覆蓋了產(chǎn)品開發(fā)的整個(gè)過程 CATIA 提供了完備的設(shè)計(jì)能力：從產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)到最終產(chǎn)品的形成，以其精確可靠的解決方案提供了完整的2D、3D、參數(shù)化混合建模及數(shù)據(jù)管理手段，從單個(gè)零件的設(shè)計(jì)到最終電子樣機(jī)的建立；同時(shí)，作為一個(gè)完全集成化的軟件系統(tǒng)，CATIA將機(jī)械設(shè)計(jì)，工程分析及仿真，數(shù)控加工和CATweb網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用解決方案有機(jī)的結(jié)合在一起，為用戶提供嚴(yán)密的無紙工作環(huán)境，特別是CATIA中的針對汽車、摩托車業(yè)的專用模塊,使CATIA擁有了最寬廣的專業(yè)覆蓋面，從而幫助客戶達(dá)到縮短設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量及降低費(fèi)用的目的。 是世界上一種主流的CAD/CAE/CAM 一體化軟件。從1982年到1988年，CATIA 相繼發(fā)布了1版本、2版本、3版本，并于1993年發(fā)布了功能強(qiáng)大的4版本，現(xiàn)在的CATIA 軟件分為V4版本和 V5版本兩個(gè)系列。V5版本的開發(fā)開始于1994年。 　　CATIA是法國Dassault System公司的CAD/CAE/CAM一體化軟件，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)競爭力和生產(chǎn)力的提高。包括:從大型的波音747飛機(jī)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)到化妝品的包裝盒，幾乎涵蓋了所有的制造業(yè)產(chǎn)品。CATIA 源于航空航天業(yè)，但其強(qiáng)大的功能以得到各行業(yè)的認(rèn)可，在歐洲汽車業(yè)，已成為事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。其用戶群體在世界制造業(yè)中具有舉足輕重的地位。 　　CATIA V5版本是IBM和達(dá)索系統(tǒng)公司長期以來在為數(shù)字化企業(yè)服務(wù)過程中不斷探索的結(jié)晶。在這個(gè)環(huán)境中，可以對產(chǎn)品開發(fā)過程的各個(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電子通信。CATIA V5版本具有： 　　 　　為確保CATIA產(chǎn)品系列的發(fā)展，CATIA V5新的體系結(jié)構(gòu)突破傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)，采用了新一代的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，可快速地適應(yīng) 　　企業(yè)的業(yè)務(wù)發(fā)展需求，使客戶具有更大的競爭優(yōu)勢。允許任意配置的解決方案可滿足從最小的供貨商到最大的跨國公司的需要。CATIA V5在Windows平臺(tái)的應(yīng)用可使設(shè)計(jì)師更加簡便地同辦公應(yīng)用系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)；而 　　UNIX平臺(tái)上NT風(fēng)格的用戶界面，可使用戶在UNIX平臺(tái)上高效地處理復(fù)雜的工作。隱式的 　　經(jīng)驗(yàn)知識(shí)變成了顯式的專用知識(shí)，提高了設(shè)計(jì)的自動(dòng)化程度，降低了設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)。對于現(xiàn)有的CATIA V4用戶，V5年引領(lǐng)他們邁向NT世界。 CATIA的主要應(yīng)用領(lǐng)域1) 航空航天： 　　CATIA 源于航空航天工業(yè)，是業(yè)界無可爭辯的領(lǐng)袖。 2) 汽車工業(yè)： 　　CATIA是汽車工業(yè)的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，是歐洲、北美和亞洲頂尖汽車制造商所用的核心系統(tǒng)。CATIA 涉及產(chǎn)品、加工和人三個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域。 3) 造船工業(yè)： 　　CATIA 為造船工業(yè)提供了優(yōu)秀的解決方案，包括專門的船體產(chǎn)品和船載設(shè)備、機(jī)械解決方案。船體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與定義是基于三維參數(shù)化模型的。船體設(shè)計(jì)解決方案與其他CATIA 產(chǎn)品是完全集成的。使用CATIA 進(jìn)行三維設(shè)計(jì)，取代了傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)。包括管道、裝備、結(jié)構(gòu)和自動(dòng)化文檔。 　　CCPlant 已被成功應(yīng)用于Chrysler 及其擴(kuò)展企業(yè)。費(fèi)用的節(jié)省已經(jīng)很明顯地體現(xiàn)出來。 5) 加工和裝配： 　　一個(gè)產(chǎn)品僅有設(shè)計(jì)是不夠的，還必須制造出來。 6) 消費(fèi)品： 　　全球有各種規(guī)模的消費(fèi)品公司信賴CATIA，其中部分原因是CATIA設(shè)計(jì)的產(chǎn)品的風(fēng)格新穎，而且具有建模工具和高質(zhì)量的渲染工具。 　　另外，為了驗(yàn)證一種新的概念在美觀和風(fēng)格選擇上達(dá)到一致，CATIA 可以從數(shù)字化定義的產(chǎn)品，生成具有真實(shí)效果的渲染照片。 VERICUT軟件簡介VERICUT軟件是美國CGTECH公司開發(fā)的數(shù)控加工仿真系統(tǒng)，由NC程序驗(yàn)證模塊、機(jī)床運(yùn)動(dòng)仿真模塊、優(yōu)化路徑模塊、多軸模塊、高級(jí)機(jī)床特征模塊、實(shí)體比較模塊和CAD/CAM接口等模塊組成，可仿真數(shù)控車床、銑床、加工中心、線切割機(jī)床和多軸機(jī)床等多種加工設(shè)備的數(shù)控加工過程，也能進(jìn)行NC程序優(yōu)化，縮短加工時(shí)間、延長刀具壽命、改進(jìn)表面質(zhì)量，檢查過切、欠切，防止機(jī)床碰撞、超行程等錯(cuò)誤。具有CAD/CAM接口，能實(shí)現(xiàn)與UG. CATIA及MasterCAM等軟件的嵌套運(yùn)行。切削毛坯可以從一個(gè)機(jī)床任務(wù)移到另一個(gè)機(jī)床任務(wù)，同時(shí)能夠自動(dòng)定位。第3章 數(shù)控加工關(guān)鍵技術(shù)的研究 基本概念數(shù)控編程：在數(shù)控機(jī)床上加工零件，首先要進(jìn)行程序編制，將零件的加工順序、工件與刀具相對運(yùn)動(dòng)軌跡的尺寸數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)（主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度、切削深度等）以及輔助操作等加工信息，用規(guī)定的文字、數(shù)字、符號(hào)組成的代碼，按一定的格式編寫成加工程序單，并將程序單的信息通過控制介質(zhì)輸入到數(shù)控裝置，由數(shù)控裝置控制機(jī)床進(jìn)行自動(dòng)加工。決定數(shù)控系統(tǒng)的精度，可由運(yùn)動(dòng)控制指令（自動(dòng)）、按鍵觸發(fā)或手搖脈沖發(fā)生器（手動(dòng)操作）。進(jìn)給速度：正常切削時(shí)刀具行進(jìn)的線速度。退刀速度：刀具離開工件回到安全高度時(shí)刀具行進(jìn)的線速度，在安全高度以上刀具行進(jìn)的線速度為機(jī)床的G00。起止高度：刀具退刀時(shí)刀具的初始高度，其大于安全高度。手工編程就是整個(gè)程序的編制過程由人工完成。自動(dòng)編程是指編程人員只需根據(jù)零件圖樣的要求，按照某個(gè)自動(dòng)編程系統(tǒng)的規(guī)定，編寫一個(gè)零件源程序，輸入編程計(jì)算機(jī)，再由計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行程序編制，并打印程序清單和制備控制介質(zhì)。綜上所述，對于幾何形狀不太復(fù)雜的零件和點(diǎn)位加工，所需的加工程序不多，計(jì)算也較簡單，出錯(cuò)的機(jī)會(huì)較少，這時(shí)用手工編程還是經(jīng)濟(jì)省時(shí)的，因此，至今仍廣泛地應(yīng)用手工編程方法來編制這類零件的加工程序。由于計(jì)算相當(dāng)繁瑣及程聲量大，手工編程就很難勝任，即使能夠編出來，也耗時(shí)長，效率低，易出錯(cuò)。數(shù)控機(jī)床不能開動(dòng)的原因中有20～30％是由于加工程序不能及時(shí)編制出來而造成的，因此，必須要求編程自動(dòng)化。車床主機(jī)是指其機(jī)械部件，主要包括床身、主軸箱、刀架、尾座、進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是數(shù)控車床的動(dòng)力部分，主要實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。伺服驅(qū)動(dòng)電路接收指令，經(jīng)過數(shù)控系統(tǒng)處理，推動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)。規(guī)定數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)軸和運(yùn)動(dòng)方向，是為了準(zhǔn)確地描述機(jī)床運(yùn)動(dòng)，簡化程序的編制，并使所編程序具有互換性。（1）數(shù)控銑床坐標(biāo)系建立的原則1）刀具相對于靜止的工件而運(yùn)動(dòng)的原則。在圖31中，大拇指的方向?yàn)閄軸的正方向，食指為Y軸的正方向，中指為Z軸正方向。機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)也稱為機(jī)床原點(diǎn)或機(jī)床零點(diǎn)，在機(jī)床經(jīng)過設(shè)計(jì)制造和調(diào)整后這個(gè)原點(diǎn)便被確定下來，它是固定的點(diǎn)。如果機(jī)床有多個(gè)主軸時(shí)，則選一個(gè)垂直于工件裝夾面的主軸為Z軸。對于刀具作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)床（如銑床、鏜床），當(dāng)Z軸為水平時(shí)，沿刀具主軸后端向工件方向看，向右的方向?yàn)閄的正方向；如Z軸是垂直的，則從主軸向立柱看時(shí)，對于單立柱機(jī)床，X軸的正方向指向右邊。在確定了X、Z軸的正方向后，可按右手直角笛卡兒坐標(biāo)系確定Y軸的正方向，即在Z－X平面內(nèi)，從+Z轉(zhuǎn)到+X時(shí)，右螺旋應(yīng)沿+Y方向前進(jìn)。工件坐標(biāo)系一旦建立便一直有效，直到被新的工件坐標(biāo)系所取代。 數(shù)控編程格式及內(nèi)容國際上已形成了兩個(gè)通用標(biāo)準(zhǔn)：國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）標(biāo)準(zhǔn)和美國電子工業(yè)學(xué)會(huì)（EIA）標(biāo)準(zhǔn)。由于生產(chǎn)廠家使用標(biāo)準(zhǔn)不完全統(tǒng)一，使用代碼、指令含義也不完全相同，因此需參照機(jī)床編程手冊。例如：％Ｏ0029；………………………………………………………… 程序號(hào)N10 G15 G17 G21 G40 G49 G80； N20 G91 G28 Z0； N30 T1 M6； 程序內(nèi)容N40 G90 G54 S500 M03；。它是由地址符后帶若干位數(shù)字組成。日本FANUC系統(tǒng)為“O”。如：O2000(2) 程序體它表示數(shù)控加工要完成的全部動(dòng)作，是整個(gè)程序的核心。(3)程序結(jié)束它是以程序結(jié)束指令M02或M30，結(jié)束整個(gè)程序的運(yùn)行。F的單位取決于G94(每分鐘進(jìn)給量mm/min)或G95(每轉(zhuǎn)進(jìn)給量mm/r)。（2）切削速度刀具以程序中編制的切削進(jìn)給速度F移動(dòng)。當(dāng)工作在G0G02或G03方式下時(shí)，F(xiàn)將一直有效直到被新的F值所取代。而當(dāng)執(zhí)行攻絲循環(huán)G8螺紋切削G33時(shí)倍率開關(guān)失效，進(jìn)給倍率固定在100%。是由地址碼S和在其后面的若干數(shù)字組成，單位為轉(zhuǎn)/每分鐘(r/min)；S是模態(tài)指令，S功能只有在主軸速度可調(diào)節(jié)時(shí)有效。 d：刀具或工件直徑，單位mm。系統(tǒng)執(zhí)行G96指令后，便認(rèn)為用S指定的數(shù)值表示切削速度。（2）主軸轉(zhuǎn)速控制（G97）G97是取消恒線速度控制指令。例如G97 S1200，表示主軸轉(zhuǎn)速為1200r/min。T代碼與刀具的關(guān)系是由機(jī)床制造廠規(guī)定的。T指令同時(shí)調(diào)入刀補(bǔ)寄存器中的刀補(bǔ)值（刀具半徑補(bǔ)長和刀具長度補(bǔ)償）。第4章 階梯軸車削加工及數(shù)控車削機(jī)床仿真的研究本論文根據(jù)對軸和印章的加工來實(shí)現(xiàn)對階梯軸加工方法的研究，兩零件模型如下圖41及42所示。圖41 階梯軸圖42 印章 軸的加工車削過程研究本小節(jié)主要講述了對階梯軸加工的完整操作流程，對加工步驟作出詳細(xì)介紹。圖43 打開零件模型零件草圖如圖44。圖44 階梯軸草圖所以該工件的加工方式為車削