复杂型腔的凸模及流道加工方法的研究论文

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1、本科毕业设计论文题 目 复杂型腔的凸模及流道加工方法的研究 专业名称 机械设计制造及其自动化 学生姓名 指导教师 毕业时间 2014年6月 摘 要 数控技术是机械加工自动化的基础，是数控机床的核心技术，其水平高低关系到国家战略地位和体现管家综合国力的水平。数控技术是当今先进制造技术和装备最核心的技术，机械制造业的竞争，其实质是数控技术的竞争。在计算机技术迅猛发展的同时，数控技术也迎来了革命性的变化，计算机仿真、模拟技术已成为实际加工的前提，它省去了大量的工作量，提高了生产效率，最重要的是模拟、仿真技术将实际加工中的材料损失降到了最低，大大节约了加工成本。 数控技术的应用要求数控编程人员熟练掌握

2、UG、Pro-E、Master CAM等软件，而本论文主要是运用CATIA软件进行数控加工，运用VERICUT软件进行机床仿真。目前，CATIA软件在CAD/CAE/CAM以及PDM 领域内的领导地位，已得到世界范围内的承认，并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。VERICUT软件也广泛应用于航空航天、汽车、模具制造等行业，其最大特点是可仿真各种CNC系统，既能仿真刀位文件，又能仿真CAD/CAM后置处理的NC程序，其整个仿真过程包含程

3、序验证、分析、机床仿真、优化和模型输出等。本论文中以复杂型腔的凸模及流道作为加工对象，在CATIA中涉及到零件区域粗加工、零件凹槽内扫描加工、零件凹槽内槽加工等等，最终生成NC代码。然后在VERICUT环境下在机床上进行数控加工仿真。关键词：数控技术，CATIA，VERICUT，仿真IABSTRACT Numericalcontroltechnology is the base on machining automation technology. And it is the core technology of Numericalcontrol machine, the level of i

4、ts strategic position in relation to the level of the countrys comprehensive national strength and reflect the housekeeper. Numerical controltechnology isthecoretechnology of the advanced manufacturing technology and equipment, machinerymanufacturing competition, anditsessence isthecompetitionofnume

5、ricalcontroltechnology. Numerical control technique has already become the central technique of the manufacture. Meanwhile, it is faced with revolutionary changes while the computer technique is developing swiftly and violently. Computer emulation and simulation technique is now the pre-requisite fo

6、r practical processing. It reduces much of the workload and improves the work efficiency as well. The most important thing is the technique has already cut down the waste of the raw materials in the production procedure and even saved a lot of costs. Numericalcontroltechnology requirements programme

7、rs to master UG, Pro-E, Master CAM software for application, and this paper is the use of CATIA software for CNC machining, using VERICUT software for machine simulation.At present, CATIA is now in the CAD / CAE / CAM and PDM in the field of leadership has been recognized worldwide, are widely used

8、in the aerospace, automobile manufacturing, shipbuilding, machinery manufacturing, electrical / electronic consumer goods industry, its integrated solution the programs cover all product design and manufacturing, its unique DMU electronic prototype module function and hybrid modeling technology is t

9、o promote the competitiveness of enterprises and increased productivity.VERICUT is also widely used in aerospace, automotive, mold manufacturing and other industries, its most important feature is the simulation of IIvarious CNC systems, both simulation cutter location file, but also the NC program

10、simulation CAD/CAM post-processing, the entire simulation verification process includes procedures, analysis, machine simulation, optimization and model output. Punch with the complex cavity and runner as a processing object in this paper, it related to the roughing, sweeping and pocketing in CATIA

11、, and generate NC-code ultimately. Then simulation on the machine in VERICUT.KEY WORDS: numericalcontroltechnology, CATIA, VERICUT, simulationIII目 录第一章 绪论11.1 课题研究的意义11.2 论文的章节安排2第二章 CATIA软件及VERICUT软件介绍32.1 CATIA软件介绍32.1.1 CATIA软件简介32.1.2 CATIA入口32.1.3 CATIA V5功能模块简介32.1.4 CATIA V5软件的特点62.2 VERICUT软

12、件介绍62.2.1 VERICUT模块简介62.2.2 VERICUT功能简介及应用7第三章 复杂型腔凸模的数控加工技术（CATIA）83.1 引入零件及进入加工模块93.2 创建零件毛坯93.3 零件定义操作103.4 进行零件加工133.4.1 零件表面粗加工（Roughing）133.4.2 零件扫描加工1（Sweeping）183.4.3 零件腔槽加工1（Pocketing）203.4.4 零件腔槽加工2（Pocketing）223.4.5 零件等高线加工（ZLevel）233.4.6 零件轮廓驱动加工（Contour-driven）263.4.7 零件扫描加工2（Sweeping）2

13、73.4.8 零件清根加工（Pencil）283.4.9 零件面铣精加工（Facing）293.5 输出NC代码31第四章 复杂型腔凸模的机床仿真加工（VERICUT）334.1设置仿真环境334.1.1创建一个三坐标轴机床334.1.2定义毛坯334.1.3设置机床坐标344.1.4加载刀具库344.1.5添加数控程序354.2 运行仿真364.3 分析视图38第五章 流道的数控加工技术（CATIA）405.1 零件加工前的设定405.2 进行零件加工415.2.1 零件面铣加工（Facing）415.2.2 零件粗加工（Roughing）435.2.3 零件等高线加工（ZLevel）445

14、.2.4 零件腔槽加工（Pocketing）455.2.5 零件扫描加工（Sweeping）475.2.6 零件表面轮廓铣加工（Profile Contouring）485.3 输出NC代码50第六章 流道的机床仿真加工（VERICUT）526.1设置仿真环境526.1.1创建一个三坐标轴机床526.1.2定义毛坯526.1.3设置机床坐标536.1.4加载刀具库536.1.5添加数控程序546.2 运行仿真54第七章 总结与展望577.1 论文总结577.2后续展望57参考文献59致 谢60毕业设计小结61V第一章 绪论1.1 课题研究的意义 数控加工是一种现代化的加工手段，数控加工技术也成

15、为一个国家制造业发展的标志，利用数控加工技术可以完成很多以前不能完成的曲面零件的加工，而且加工的准确性和精度都可以得到很好的保证。 总体上说，和传统的机械加工手段相比数控加工技术具有以下优点： 1、具有较大的柔性 数控机床是按照记录在载体上的信息指令自动进行加工的，当加工对象改变时只需要重新编制数控加工程序，而无需对机床结构进行调整，也不需要制造凸轮、靠模一类的辅助机械装置。这样，便可以快速地从一种零件的加工变到另一种零件的加工，使生产准备周期大为缩短。 2、加工效率高 利用数字化的控制手段可以加工复杂的曲面。而加工过程是由计算机控制，所以零件的互换性强，加工的速度快。 3、加工精度高 同传统

16、的加工设备相比，数控系统优化了传动装置,提高分辨率,减少为误 差，因此加工的效率可以得到很大的提高。 4、有利于加工复杂形状的零件 数控机床能同时控制多个坐标联动，可以加工其他机床难以加工甚至不可能加工的复杂零件，如曲线的二维复杂轮廓零件、含曲面的三维实体零件。 5、劳动强度低 由于采用了自动控制方式，也就是说加工的全部过程是由数控系统完成，传统加工手段那样烦琐，操作者在数控机床工作时，只需要监视设备的运行状态。所以劳动强度很低。 6、适应能力强 数控加工系统就象计算机一样，可以通过调整部分参数达到修改或改变其运作方式，因此加工的范围可以得到很大的扩展。 本文所要研究的内容就是针对复杂型腔的凸

17、模及流道加工的特点，利用数控加工进行刀路规划，合理地划分加工区域、选择适合的加工方法，制成以提高加工精度兼顾效率的NC加工专用程序。通过计算机模拟三坐标轴机床实际加工过程，达到对数控加工程序验证、切削过程优化和加工结果预测的目的。1.2 论文的章节安排 根据论文选题的要求，作者在近三个月的论文阶段，基于CATIA软件及VERICUT仿真软件平台，在导师的认真指导下完成了大量的工作，对计算机辅助数控加工进行了深入的研究，在此基础上并对复杂型腔的凸模及流道进行仿真模拟加工。这些内容在论文中都得到了充分的反映，论文内容的章节安排如下： 第一章 绪论 第二章 CATIA软件及VERICUT软件介绍 第

18、三章 复杂型腔凸模的数控加工技术（CATIA）第四章 复杂型腔凸模的机床仿真加工（VERICUT）第五章 流道的数控加工技术（CATIA）第六章 流道的机床仿真加工（VERICUT） 第七章 总结与展望第二章 CATIA软件及VERICUT软件介绍2.1 CATIA软件介绍2.1.1 CATIA软件简介 CATIA是法国Dassault System公司旗下的CAD/CAE/CAM一体化软件，Dassault System成立于1981年，CATIA是英文Computer Aided Three-Dimensional Interface Application的缩写。从1982年到1988年

19、，CATIA 相继发布了1版本、2版本、3版本，并于1993年发布了功能强大的4版本，现在的CATIA软件分为V4版本和 V5版本两个系列。V4版本应用于UNIX 平台，V5版本应用于UNIX和Windows 两种平台。 CATIA如今其在CAD/CAE/CAM以及PDM领域内的领导地位，已得到世界范围内的承认，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。2.1.2 CATIA入口 该模块是连接所有CAITA模块的基础。它支持一些关键操作。如打

20、开存在的CATIA零部件文件、创建新的零部件文件、绘制工程图、以及输入、输出各种不同格式的文件。同时该模块还提供层控制、视图定义、屏幕开局、消隐/再现对象和在线帮助功能。另外，在该模块中，可以进行导航、动画、实体、和表面模型着色等高级可视化操作。2.1.3 CATIA V5功能模块简介 在CATIA V5 R20中共有13个模组，分别是：基础结构、机械设计、形状、分析与模拟、AEC工厂、加工、数字化装配、设备与系统、制造的数字化处理、加工模拟、人机工程学设计与分析、知识工程模块和ENOVIA V5 VPM，各个模组里又有一个到几十个不同的模块。认识CATIA中的模块，可以快速的了解它的主要功能

21、，下面将介绍CATIA V5 R20中的一些主要模组。 1、“基础结构”模组 “基础结构”模组主要包括产品结构、材料库、CATIA不同版本之间的转换、图片制作、实时渲染(Real Time Rendering)等基础模块。 2、“机械设计”模组 从概念到细节设计，再到实际生产，CATIA V5的“机械设计”模组可加速产品设计的核心活动。“机械设计”模组还可以通过专用的应用程序来满足钣金与模具制造商的需求，已大幅提升其生产力并缩短上市时间。“机械设计”模组提供了机械设计中所需要的绝大多数模块，包括零部件设计、装配件设计、草图绘制器、工程制图、线框和曲面设计等模块。 3、“形状”模组 CATIA外

22、形设计和风格造型提供给用户有创意、易用的产品设计组合，方便用户进行构建、控制和修改工程曲面和自由曲面，包括了自由曲面造型(freestyle)、汽车白车身设计(automotive class design)、创成式曲面设计(generative shape design)和快速曲面(quick surface reconstruction)重建等模块。 “自由曲面造型”模块提供用户一系列工具，俩定义复杂的曲线和曲面。对的支持使得曲面的建立和修改以及与其他CAD系统的数据交换更加轻而易举。 “汽车白车身设计”模块对设计类似于汽车内部车体面板和车体加强筋这样复杂的薄板零件提供了新的设计方法。可使

23、设计人员定义并重新使用设计和制造规范，通过3D曲线对这些形状的扫掠，便可自动的生成曲面，从而得到高质量的曲面和表面，并避免了重复设计，节省了时间。 “创成式曲面设计”模块的特点是通过对设计方法和技术规范的捕捉和重新使用，从而加速设计过程，在曲面技术规范编辑器中队设计意图进行捕捉，使用户在设计周期中的任何时候都能快速方便的实施重大设计更改。 4、“分析与模拟”模组 CATIA V5创成式和基于知识的工程分析解决方案可快速对任何类型的零件或装配件进行工程分析，基于知识工程的体系结构，可方便的利用分析规则和分析结果优化产品。 5、“AEC工厂”模组 “AEC工厂”模组提供了方便的厂房布局设计功能，该

24、模组可以优化生产设备布置，从而达到优化生产过程和产出的目的。“AEC工厂”模组主要用于处理空间利用和厂房内物品的布置问题，可实现快速的厂房布置和厂房布置的后续工作。 6、“加工”模组CATIA V5的“加工”模组提供了高效的编程能力及变更管理能力，相对于其他现有的数控加工解决方案，其优点如下： 高效的零件编程能力。 高度自动化和标准化。 高效的变更管理。 优化刀具路径并缩短加工时间。 减少管理和技能方面的要求。 7、“数字化装配”模组 “数字化装配”模组提供了机构的空间模拟、机构运动、结构优化的功能。 8、“设备与系统”模组 “设计与系统”模组可用于在3D电子样机配置中模拟复杂电气、液压传动和

25、机械系统的协同设计和集成、优化空间布局。CATIA V5的工厂产品模块可以优化生产设备布置，从而达到优化生产过程和产出的目的，它包括了电气系统设计、管路设计等模块。 9、“人机工程学设计与分析”模组 “人机工程学设计与分析”模组使工作人员与其操作使用的作业工具安全而有效地加以结合，使作业环境更适合工作人员，从而在设计和使用安排上统筹考虑。“人机工程学设计与分析”模组提供了人体模型构造(human measurements editor)、人体姿态分析(human podture analysis)、人体行为分析(human activety analysis)等模块。 10、“知识工程模块“模

26、组 “知识工程模块“模组可以方便的进行自动设计，同时还可以有效地捕捉和重用知识。CATIA是个功能极其强大的软件，除了上述模块外，还有大量其他模块，在此就不详细介绍了。2.1.4 CATIA V5软件的特点 1、重新构造的新一代体系结构 为确保CATIA产品系列的发展，CATIA V5新的体系结构突破传统的设计技术，采用了新一代的技术和标准，可快速地适应企业的业务发展需求，使客户具有更大的竞争优势。 2、支持不同应用层次的可扩充性 CATIA V5对于开发过程、功能和硬件平台可以进行灵活的搭配组合，可为产品开发链中的每个专业成员配置最合理的解决方案。允许任意配置的解决方案可满足从最小的供货商到

27、最大的跨国公司的需要。 3、与NT和UNIX硬件平台的独立性 CATIA V5是在Windows NT平台和UNIX平台上开发完成的，并在所有所支持的硬件平台上具有统一的数据、功能、版本发放日期、操作环境和应用支持。CATIA V5在Windows平台的应用可使设计师更加简便地同办公应用系统共享数据；而UNIX平台上NT风格的用户界面，可使用户在UNIX平台上高效地处理复杂的工作。 4、专用知识的捕捉和重复使用 CATIA V5结合了显式知识规则的优点，可在设计过程中交互式捕捉设计意图，定义产品的性能和变化。隐式的经验知识变成了显式的专用知识，提高了设计的自动化程度，降低了设计错误的风险。 5

28、、给现存客户平稳升级CATIA V4和V5具有兼容性，两个系统可并行使用。对于现有的CATIA V4用户，V5能引领他们迈向NT世界。对于新的CATIA V5客户，可充分利用CATIA V4成熟的后续应用产品，组成一个完整的产品开发环境。2.2 VERICUT软件介绍2.2.1 VERICUT模块简介 VERICUT软件是美国CGTECH公司开发的数控加工仿真系统，由NC程序验证模块、机床运动仿真模块、优化路径模块、多轴模块、高级机床特征模块、实体比较模块和CAD/CAM接口等模块组成，可仿真数控车床、铣床、加工中心、线切割机床和多轴机床等多种加工设备的数控加工过程，也能进行NC程序优化，缩短

29、加工时间、延长刀具寿命、改进表面质量，检查过切、欠切，防止机床碰撞、超行程等错误；具有真实的三维实体显示效果，可以对切削模型进行尺寸测量，并能保存切削模型供检验、后续工序切削加工；具有CAD/CAM接口，能实现与UG、CATIA及Master CAM等软件的嵌套运行。VERICUT采用了先进的三维显示及虚拟技术，对数控加工过程的模拟达到了及其逼真的程度，并且对机床的运行过程和工厂环境也能虚拟出来,以检测加工过程中可能存在的问题，为用户挽回了不必要的损失。作为机床控制系统的佼佼者,为CAD/CAM产品市场和用户提供了最佳的数控机床仿真工具。2.2.2 VERICUT功能简介及应用 CGTech

30、Vericut 6.0可支援用户利用专案结构树，浏览、配置多个机床设置，每个机床设置有自己单独的机床结构、夹具、刀具、控制系统和仿真设定。切削毛坯可以从一个机床任务移到另一个机床任务，同时能够自动定位。一旦用户选定了机床配置，毛坯、夹具和设计模型，这些资讯就和机床捆绑在一起了，接下来就可以类比整个加工过程。VERICUT具有较强的仿真功能，该软件不但可以提高零件试切成功率，减少废品，也可以模拟机床加工零件，避免机床碰撞事故，可以同时进行刀具轨迹和机床仿真。还可以对程序进行优化，提高生产效率，提高零件表面质量。同时VERICUT支持G代码并配有制造商提供的控制库。 VERICUT软件目前已广泛应

31、用于航空航天、汽车、模具制造等行业，其最大特点是可仿真各种CNC系统，既能仿真刀位文件，又能仿真CAD/CAM后置处理的NC程序，其整个仿真过程包含程序验证、分析、机床仿真、优化和模型输出等。 第三章 复杂型腔凸模的数控加工技术（CATIA） 本章研究的主要内容：复杂型腔凸模加工方法的选择、刀具路径的优化、几何参数和刀具参数的选择，以提高加工精度和切削效率。从而制定出一套切实可行的三轴型面加工方法。 本论文使用一个复杂型腔的凸模模型进行研究，下图为凸模的零件图（图3-1）以及毛坯图（图3-2）。 图3-1 零件图 图3-2 毛坯图3.1 引入零件及进入加工模块打开已经建立好的零件模型（图3-3

32、），点击lyy.CATPart，打开文件，出现如图3-1所示零件。点击“开始”，在“加工”栏选择surface machining，切换工作环境，进行表面加工。 图3-3 打开文件对话框3.2 创建零件毛坯1、在工具栏中点，出现rough stock的对话框，Destination选零件，Part Body选零件几何体，Z最大偏置改为35mm，选择确定，如图3-4所示，得到如图3-2所示毛坯。 图3-4 创建毛坯 3.3 零件定义操作1、在定义零件操作之前，先在零件表面定义一个原点。点击特征树之前的加号，展开子菜单，选择，单击，工具栏发生变化，选择做点工具，出现如图3-5所示点定义菜单。点类型

33、选择之间，在点1中点击右键，选择创建终点，选择毛坯上对角线上的一点，点二重复点一步骤，点击中点，确定。这样就产生了一个在毛坯上表面正中间的点，如图3-6所示。 图3-5 点定义 图3-6 创建坐标系原点 2、 在特征树中双击“Part Operation”，系统弹出如图3-7所示“Part Operation”对话框。图3-7 Part Operation设置完成 图3-7所示的“Part Operation”对话框中各按钮的说明如下： 按钮：用于选择数控机床和设置机床参数。 按钮：设定加工坐标系。 按钮：选择目标加工文件。 按钮：选择毛坯零件。 按钮：设定安全平面。 （1）机床的设置 单击“

34、Part Operation”对话框中的机床按钮，将机床设置为3坐标轴机床，完成机床设置。 （2）定义坐标系单击“Part Operation”对话框中的坐标系按钮，Axis Name定义为“xoy”，选择坐标原点，选刚刚建立的表面中点为原点，点击确定。如图3-8所示。 图3-8 定义坐标系 （3）定义加工目标零件 单击“Part Operation”对话框中的按钮，再单击零件几何体作为目标加工零件。在图形区双击鼠标左键，系统回到“Part Operation”对话框。 （4）定义毛坯零件 单击“Part Operation”对话框中的按钮，选择刚刚创建的毛坯，双击左键，系统回到“Part O

35、peration”对话框。 （5）定义安全平面为防止刀具干涉，损坏工件，设定安全坐标系。单击“Part Operation”对话框中的按钮，选择毛坯的最高平面，在offset中将thickness设置为-30mm。如图3-9所示。 图3-9 定义安全平面3.4 进行零件加工 零件加工主要从零件的粗加工、半精加工和精加工三个方面进行。3.4.1 零件表面粗加工（Roughing）粗加工的目的是将毛坯的大部分材料切除，去除大量的工件材料，留少量余量以备进行精加工，可以提高加工效率、减少加工时间、降低成本并提高经济效率。单击工具栏右侧图标Roughing，弹出如下图3-10所示对话框，进行零件表面粗

36、加工。 图3-10 零件表面粗加工 图3-10对话框中部分选项卡说明如下： ：刀具路径参数选项卡。 ：几何参数选项卡。 ：刀具参数选项卡。 ：进给率选项卡。 ：进刀/退刀路径选项卡。 1、几何参数定义刀具路径菜单下，单击part红色的面，对话框消失，选择零件几何体，余量改为0.5mm，如图3-11所示。 图3-11 几何参数定义 2、刀具路径定义点击Machining，出现如图3-12所示菜单，走刀方式改为by plane（以平面），Tool path style（刀具路径）选择Zig-zag（之字形加工），变形小；点击Radial（径向模式下）,出现如图3-13所示菜单，将Stepover（

37、步进）设置为Stepover ratio，Tool diameter ratio设为75mm。点击Axial（轴向模式下），出现如图3-14所示菜单，最大切削深度设为3mm。 图3-12 加工模式下菜单 图3-13 径向模式下菜单 图3-14 轴向模式下菜单 3、刀具参数定义根据刀具选择原则：a.刀具半径R应小于零件被加工内轮廓的最小曲率半径，约为(0.80.9）Rmin；b.切削深度取(1/41/2)D，以保证刀具有足够的加工刚度。将刀具直径改为D20r2，圆鼻铣刀，单击More按钮，弹出子菜单，如图3-15所示。 图3-15 刀具参数定义 将Nominal diameter（直径）改为20

38、mm，Corner radius（圆角半径）改为2mm，Body diameter（刀具本体直径）改为20mm。 4、进给率的设定毛坯材料为钛合金，查图3-16知：切削速度设为1000mm/min。 图3-16 切削速度根据公式：由此可计算出：进刀、退刀可均设为300mm/min，转速设为1500r/min，如图3-17所示。 图3-17 进给率的设定 5、进刀/退刀路径的设定。在没加工之前，在安全平面上；加工完之后，回到安全平面上，如图3-18所示。 图3-18 进退刀路径的设定 6、仿真模拟单击，模拟的刀具路径如图3-19所示。单击，进行仿真模拟，结果如图3-20所示。 图3-19 模拟的

39、刀具路径 图3-20 仿真结果3.4.2 零件扫描加工1（Sweeping） 此步扫描加工为零件半精加工，Sweeping指令一般是铣曲面。 1、几何参数定义part红色平面，选择零件几何体，限制线选凸模轮廓，检查面选择整个凸出所有曲面，余量设为0.3mm，方向设为向外outsaid。如图3-21所示。 图3-21 几何参数定义 2、刀具路径定义Tool path sryle（刀具路径）选Zig-zag（之字形），其余保持默认值。 3、刀具参数定义根据刀具的选择原则，刀具直径改为D10r5，球头刀。 4、进给率的设定保持不变。 5、进刀/退刀路径的设定进刀选择back，将数据都设为6mm；退刀

40、高度设为20mm，如图3-22所示。 图3-22 进退刀路径的设定 6、仿真模拟刀具路径，如图3-23所示。仿真结果如图3-24所示。 图3-23 模拟的刀具路径 图3-24 仿真结果3.4.3 零件腔槽加工1（Pocketing）此步扫描加工为零件精加工，单击工具栏Pocketing，弹出对话框Pocketing.1。 1、几何参数定义凸台选零件整个凸起的部分，加工平面选零件表面，边缘选零件底部边缘。双击鼠标左键，弹出对话框，其余数据默认，保持不变，如图3-25所示。 图3-25 几何参数定义 2、刀具路径定义Tool path style（刀具路径）改为Inward helical（向内螺

41、旋加工），如图3-26所示。 菜单中，Mode选maximum distance，distance between paths为15mm（切宽）。其余数据保持不变，如图3-27所示。 图3-26 刀具路径定义 图3-27 径向模式下切宽定义 3、刀具直接选用1号刀具。 4、进给率的设定保持不变。 5、进刀退刀路径设定进刀：采用圆弧进刀；退刀：返回到安全平面，如图3-28所示。 图3-28 进退刀路径设定 6、仿真模拟刀具路径结果如图3-29所示，仿真结果如图3-30所示。 图3-29 模拟的刀具路径 图3-30 仿真结果3.4.4 零件腔槽加工2（Pocketing） 1、几何参数定义凸台选零

42、件整个凸起的部分，加工平面选零件凹槽表面，边缘选零件凹槽底部边缘。其余数据默认，保持不变，如图3-31所示。 图3-31 几何参数定义 2、刀具路径定义 Tool path style改为Outward helical（向外螺旋加工）；Radial菜单中，切宽设为3mm。 3、刀具参数定义 刀具直径改为D 6，圆角半径设为0mm，Body diameter（刀柄本体直径）改为8mm。 4、进给率的设定保持不变。 5、进刀退刀路径设定。进刀：采用螺旋进刀，如图3-32所示。退刀，返回到安全平面，如图3-33所示。 图3-32 螺旋进刀 图3-33 垂直退刀 6、仿真模拟刀具路径结果如图3-34所

43、示，仿真结果如图3-35所示。 图3-34 模拟的刀具路径 图3-35 仿真结果3.4.5 零件等高线加工（ZLevel） 点击工具栏中ZLevel，弹出对话框ZLevel.1。 1、几何参数定义在红色part区域点击右键，选择面，选择零件整个凸起的部分。双击鼠标左键，弹出对话框，其余数据保持不变，如图3-36所示。 图3-36 几何参数定义 2、刀具路径定义Machining中将Machining tolerance设为0.01mm，如图3-37所示；Axial中将距离设为0.399mm，高度设为0.01mm如图3-38所示。 图3-37 加工模式下设定 图3-38 轴向模式下设定 3、刀具

44、参数定义 刀具直径为D4，球头刀，点击more：Nominal diamerter改为4mm，Corner radius自动改为2mm，Overall length（全长）改为60mm，Cutting length（切刃长）改为30mm，length（长度）改为50mm，Body diameter改为8mm。 4、进给率的设定保持不变。 5、进刀退刀路径设定进刀模式选择Ramping，如图3-39所示。退刀高度设为20mm，如图3-40所示。 图3-39 Ramping进刀 图3-40 垂直退刀 6、仿真模拟单击进行刀路观察，结果如图3-41所示。点进行仿真操作，结果如图3-42所示。 图3-

45、41 模拟的刀具路径 图3-42 仿真结果3.4.6 零件轮廓驱动加工（Contour-driven） 点击工具栏中Contour-driven，弹出对话框Contour-driven.1。 1、几何参数定义 点击part，选择零件几何体，其余参数保持不变。 2、刀具路径定义红色限制线Guide.1选零件凹槽侧面的外轮廓，Guide.2选择零件凹槽侧面的内轮廓，如图3-43所示。将Tool path style改为Zig-zag。 Radial菜单中，Stepover选Constant 3D（刀路在一个垂直投影方向的平面内是等距的），距离为0.2mm，方向从Guide.2到Guide.1。其余

46、参数保持不变，如图3-44所示。 图3-43 限制线的选择 图3-44 刀具路径选择 3、刀具参数的设定保持不变，仍为4号球头刀。 4、进给率的设定保持不变。 5、进刀退刀路径定义进刀模式选择back，数据均设为6mm；退刀高度设为6mm。 6、仿真模拟刀具路径结果如图3-45所示，仿真结果如图3-46所示。 图3-45 模拟的刀具路径 图3-46 仿真结果3.4.7 零件扫描加工2（Sweeping） 1、几何参数定义在红色part区域点击右键，选择面，选择零件两侧凸起部分，如图3-47所示。双击鼠标左键，弹出对话框，其余数据默认，保持不变。 图3-47 几何参数选择 2、刀具路径定义Too

47、l path sryle选Zig-zag，Radial下最大间隔距离（Max-distance between pass）改为0.4mm，其余保持默认值。 3、刀具参数的设定保持不变，仍为4号球头刀。 4、进给率的设定保持不变。 5、进刀退刀路径定义。进刀模式为back，数据设为6mm，退刀高度设为20mm。 6、仿真模拟刀具路径结果如图3-48所示，仿真结果如图3-49所示。 图3-48 模拟的刀具路径 图3-49 仿真结果3.4.8 零件清根加工（Pencil） 点击工具栏中Pencil，弹出对话框Pencil.1。 1、几何参数定义 点击part，选择零件几何体，其余参数保持不变。 2、

48、刀具路径设定保持不变。 3、刀具参数的设定保持不变，仍为4号球头刀。 4、进给率的设定保持不变。 5、进刀退刀路径定义。 进刀模式为back，数据均设为20mm；退刀高度设为20mm。 6、仿真模拟刀具路径结果如图3-50所示，仿真结果如图3-51所示。 图3-50 模拟的刀具路径 图3-51 仿真结果 3.4.9 零件面铣精加工（Facing） 改变加工环境到铣削加工：开始菜单加工Prismatic Machining，点击工具栏中Facing，弹出对话框Facing.1。 1、几何参数定义点击part，选择零件凸模最高面。其余参数保持不变，如图3-52所示。 图3-52 几何参数定义 2、

49、刀具路径定义Tool path style改为Inward helical；Radial菜单中，Mode选Maximum distance，距离设为10mm（走刀径向最大距离），如图3-53所示。 图3-53 刀具路径定义 3、刀具参数定义 刀具选1号刀具。 4、进给率的设定保持不变。 5、进刀退刀路径定义进刀数据设为50mm，退刀高度设为10mm，如图3-54所示。 图3-54 进退刀路径定义 6、仿真模拟走刀路线如图3-55所示，仿真结果如图3-56所示。 图3-55 模拟的走刀路线 图3-56 仿真结果 3.5 输出NC代码1、将鼠标放在Manufacturing Program.1上，

50、点击右键，选中Manufacturing Program.1对象，点击Generate NC Output Interactively，进行设置，如图3-57所示。在In/Out选项卡下，代码类型选NC Code；在NC Code选项卡下，选择机床系统为：fanuc15i。点击执行Execute。如图3-58所示。 图3-57 代码类型选择 图3-58 系统选择 2、在D盘生成NC代码，如下图： 中间省略. 第四章 复杂型腔凸模的机床仿真加工（VERICUT）打开VERICUT界面后，需设置仿真环境，仿真环境包括创建三坐标机床、定义毛坯、设置机床坐标、加载刀具库、添加数控程序五个。最后，在机床

51、上进行仿真。4.1设置仿真环境4.1.1创建一个三坐标轴机床打开VERICUT界面，点击文件-打开，弹出如下对话框，选择已经做好的三坐标轴机床，打开。如图4-1所示。图4-1 打开三坐标轴对话框4.1.2定义毛坯显示机床组件，点击模型下的方块，设置毛坯大小（从CATIA中测得X为146mm，Y为126mm，Z为35mm），分别输入已经测量好的数据，定义毛坯完成。如图4-2所示。 图4-2 定义毛坯大小4.1.3设置机床坐标机床坐标系应和加工坐标系重合，在坐标系统下，激活坐标轴，然后显现。在移动菜单下，点击位置，将鼠标移动到毛坯表面正中间，点击，设置机床坐标完成。如图4-3所示。图4-3 设置机

52、床坐标4.1.4加载刀具库Vericut中的刀具应与catia中的刀具一致。1、 双击项目数下的加工刀具，弹出刀具管理库界面，如图4-4所示。双击第一把刀，修改参数（同CATIA上的刀具一致）。直径改为20mm，圆角半径改为2mm。点击修改，关闭。图4-5所示。 图4-4 刀具管理库界面 图4-5 修改刀具参数2、重复上述步骤，直至把四把刀设置完成。第二把刀具直径改为10mm，圆角半径改为5mm；第三把刀具直径改为6mm，圆角半径改为0mm；第四把刀具直径改为4mm，圆角半径改为2mm。4.1.5添加数控程序点击项目树下的数控程序，添加NC程序文件，弹出如图4-6对话框，选中在CATIA下生成

53、的、保存在D盘的NC文件，确定，添加数控程序成功。点击信息，数控程序，可进行查看。图4-6 添加数控程序对话框4.2 运行仿真 1、点击项目数下的项目，设定在换刀处停一下。2、 点击按钮，用第一把刀（D20r2）在机床上进行仿真加工，结果如图4-7所示。 图4-7 第一步零件粗加工仿真结果 3、第二把刀（D10r5）在机床上进行仿真加工，结果如图4-8所示。 图4-8 第二步零件扫描半精加工仿真结果 4、再次第一把刀（D20r2）在机床上进行仿真加工，结果如图4-9所示。 图4-9 第三步零件腔槽精加工仿真结果 5、第三把刀（D6r0）在机床上进行仿真加工，结果如图4-10所示。图4-10 第

54、四步零件再一次腔槽加工仿真结果 6、第四把刀（D4r2）在机床上进行仿真加工，结果如图4-11所示。 图4-11 第五步零件精加工仿真结果7、再次第一把刀（D20r2）在机床上进行仿真加工，结果如图4-12所示。即最终结果。 图4-12 第六步零件面铣精加工仿真结果4.3 分析视图1、点击工具栏中的视图，选择剖面，弹出如图4-13对话框。方向选择正X，点击剖面，结果如图4-14所示。 图4-13 剖面对话框 图4-14 X方向剖面结果 2、方向选择正Y，点击剖面，结果如图4-15、图4-16所示。 图4-15 剖面对话框 图4-16 Y方向剖面结果第五章 流道的数控加工技术（CATIA） 本章

55、研究的主要内容：流道加工方法的选择、刀具路径的优化、几何参数和刀具参数的选择，以提高加工精度和切削效率。从而制定出一套切实可行的三轴型面加工方法。本论文使用一个流道（凹模）模型进行研究，下图为流道的零件图（图5-1）以及毛坯图（图5-2）。 图5-1 零件图 图5-2 毛坯图5.1 零件加工前的设定 1、引入零件及进入加工模块 与复杂型腔凸模的步骤一致，打开文件，引入零件图，如图5-1所示。2、 创建零件毛坯同样，重复复杂型腔凸模的步骤，注意将Z的最大偏置改为40mm，得到如图5-2所示毛坯。3、 零件定义操作 同样，重复复杂型腔凸模的步骤，注意在设置安全平面时，应将thickness设置为30mm。 至此，毛坯零件定义完成，在图形区双击鼠标左键，系统回到“Part Operation”对话框。5.2 进行零件加工5.2.1 零件面铣加工（Facing） 改变加工环境到铣削加工：开始菜单加工Prismatic Machining,点击工具栏中Facing按钮，弹出对话框Facing.1。 1、几何参数定义点击part，选择零件几何体。将余量设为0.5mm，如图5-3所示。 图5-3 几何参数定义 2、刀具路径定义Tool path style改为Inward helical；Radial菜单中，Mode选Maximum distance，距离设为25mm，如图5-