復雜型腔的凸模及流道加工方法的研究論文

本科畢業(yè)設計論文 題 目 復雜型腔的凸模及流道加工方法的研究 專業(yè)名稱 機械設計制造及其自動化 學生姓名 指導教師 畢業(yè)時間 2014 年 6 月 I 摘 要 數(shù)控技術是機械加工自動化的基礎，是數(shù)控機床的核心技術，其水平高低關系到國家戰(zhàn)略地位和體現(xiàn)管家綜合國力的水平。數(shù)控技術是當今先進制造技術和裝備最核心的技術，機械制造業(yè)的競爭，其實質(zhì)是數(shù) 控技術的競爭。在計算機技術迅猛發(fā)展的同時，數(shù)控技術也迎來了革命性的變化，計算機仿真、模擬技術已成為實際加工的前提，它省去了大量的工作量，提高了生產(chǎn)效率，最重要的是模擬、仿真技術將實際加工中的材料損失降到了最低，大大節(jié)約了加工成本。 數(shù)控技術的應用要求數(shù)控編程人員熟練掌握 UG、 Pro-E、 Master CAM 等軟件，而本論文主要是運用 CATIA 軟件進行數(shù)控加工，運用 VERICUT 軟件進行機床仿真。目前， CATIA 軟件在 CAD/CAE/CAM 以及 PDM 領域內(nèi)的領導地位，已得到世界范圍內(nèi)的承認，并廣泛應 用于航空航天、 汽車 制造、造船、機械制造、電子 /電器、消費品行業(yè)，它的集成解決方案覆蓋所有的產(chǎn)品設計與制造領域，其特有的 DMU電子樣機 模塊功能及混合建模技術更是推動著企業(yè)競爭力和生產(chǎn)力的提高。 VERICUT 軟件也廣泛應用于航空航天、汽車、模具制造等行業(yè)，其最大特點是可仿真各種 CNC 系統(tǒng)，既能仿真刀位文件 ，又能仿真 CAD/CAM 后置處理的 NC 程序，其整個仿真過程包含程序驗證、分析、機床仿真、優(yōu)化和模型輸出等。 本論文中以復雜型腔的凸模及流道作為加工對象，在 CATIA 中涉及到零件區(qū)域粗加工、零件凹槽內(nèi)掃描加工、零件凹槽內(nèi)槽加工等等，最終生成 NC 代碼。然后在 VERICUT 環(huán)境下在機床上進行數(shù)控加工仿真。 關鍵詞 ：數(shù)控技術， CATIA， VERICUT，仿真 II ABSTRACT Numerical control technology is the base on machining automation technology. And it is the core technology of Numerical control machine, the level of its strategic position in relation to the level of the countrys comprehensive national strength and reflect the housekeeper. Numerical control technology is the core technology of the advanced manufacturing technology and equipment, machinery manufacturing competition, and its essence is the competition of numerical control technology. 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 for 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. Numerical control technology requirements programmers 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 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 to 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 III various CNC systems, both simulation cutter location file, but also the NC program 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 , and generate NC-code ultimately. Then simulation on the machine in VERICUT. KEY WORDS: numerical control technology, CATIA, VERICUT, simulation IV 目 錄 第一章 緒論 . 1 1.1 課題研究的意義 . 1 1.2 論文的章節(jié)安排 . 2 第二章 CATIA 軟件及 VERICUT 軟件介 紹 . 3 2.1 CATIA 軟件介紹 . 3 2.1.1 CATIA 軟件簡介 . 3 2.1.2 CATIA 入口 . 3 2.1.3 CATIA V5 功能模塊簡介 . 3 2.1.4 CATIA V5 軟件的特點 . 6 2.2 VERICUT 軟件介紹 . 6 2.2.1 VERICUT 模塊簡介 . 6 2.2.2 VERICUT 功能簡介及應用 . 7 第三章 復雜型腔凸模的數(shù)控加工技術（ CATIA） . 8 3.1 引入零件及進入加工模塊 . 9 3.2 創(chuàng)建零件毛坯 . 9 3.3 零件定義操作 . 10 3.4 進行零件加工 . 13 3.4.1 零件表面粗加工（ Roughing） . 13 3.4.2 零件掃描加工 1（ Sweeping） . 18 3.4.3 零件腔槽加工 1（ Pocketing） . 20 3.4.4 零件腔槽加工 2（ Pocketing） . 22 3.4.5 零件等高線加工（ ZLevel） . 23 3.4.6 零件輪廓驅動加工（ Contour-driven） . 26 3.4.7 零件掃描加工 2（ Sweeping） . 27 3.4.8 零件清根加工（ Pencil） . 28 3.4.9 零件面銑精加工（ Facing） . 29 3.5 輸出 NC 代碼 . 31 第四章 復雜型腔凸模的機床仿真加工（ VERICUT） . 33 4.1 設置仿真環(huán)境 . 33 V 4.1.1 創(chuàng)建一個三坐標軸機床 . 33 4.1.2 定義毛坯 . 33 4.1.3 設置機床坐標 . 34 4.1.4 加載刀具庫 . 34 4.1.5 添加數(shù)控程序 . 35 4.2 運行仿真 . 36 4.3 分析視圖 . 38 第五章 流道的數(shù)控加工技術（ CATIA） . 40 5.1 零件加工前的設定 . 40 5.2 進行零件加工 . 41 5.2.1 零件面銑加工（ Facing） . 41 5.2.2 零件粗加工（ Roughing） . 43 5.2.3 零件等高線加工（ ZLevel） . 44 5.2.4 零件腔槽加工（ Pocketing） . 45 5.2.5 零件掃描加工（ Sweeping） . 47 5.2.6 零件表面輪廓銑加工（ Profile Contouring） . 48 5.3 輸出 NC 代碼 . 50 第六章 流道的機床仿真加工（ VERICUT） . 52 6.1 設置仿真環(huán)境 . 52 6.1.1 創(chuàng)建一個三坐標軸機床 . 52 6.1.2 定義毛坯 . 52 6.1.3 設置機床坐標 . 53 6.1.4 加載刀具庫 . 53 6.1.5 添加數(shù)控程序 . 54 6.2 運行仿真 . 54 第七章 總結與展望 . 57 7.1 論文總結 . 57 7.2 后續(xù)展望 . 57 參考文獻 . 59 致 謝 . 60 畢業(yè)設計小結 . 61 1 第一章 緒論 1.1 課題研究的意義 數(shù)控加工是一種現(xiàn)代化的加工 手段，數(shù)控加工技術也成為一個國家制造業(yè)發(fā)展的標志，利用數(shù)控加工技術可以完成很多以前不能完成的曲面零件的加工，而且加工的準確性和精度都可以得到很好的保證。 總體上說，和傳統(tǒng)的機械加工手段相比數(shù)控加工技術具有以下優(yōu)點： 1、具有較大的柔性 數(shù)控機床是按照記錄在載體上的信息指令自動進行加工的，當加工對象改變時只需要重新編制數(shù)控加工程序，而無需對機床結構進行調(diào)整，也不需要制造凸輪、靠模一類的輔助機械裝置。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)準備周期大為縮短。 2、加工效率高 利用數(shù)字化的控制手段可以加工復雜的曲面。而加工過程是由計算機控制，所以零件的互換性強，加工的速度快。 3、加工精度高 同傳統(tǒng)的加工設備相比，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。 4、有利于加工復雜形狀的零件 數(shù)控機床能同時控制多個坐標聯(lián)動，可以加工其他機床難以加工甚至不可能加工的復雜零件，如曲線的二維復雜輪廓零件、含曲面的三維實體零件。 5、勞動強度低 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，傳統(tǒng)加工手段那樣煩瑣，操作者在數(shù)控機床工作時，只需要監(jiān)視設備的運行狀態(tài)。所以勞動強度很低。 6、適應能力強 2 數(shù)控加工系統(tǒng)就象計算機一樣，可以通過調(diào)整部分參數(shù)達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展。 本文所要研究的內(nèi)容就是針對復雜型腔的凸模及流道加工的特點，利用數(shù)控加工進行刀路規(guī)劃，合理地劃分加工區(qū)域、選擇適合的加工方法，制成以提高加工精度兼顧效率的 NC 加工專用程序。通過計算機模擬三坐標軸機床實際加工過程，達到對數(shù)控 加工程序驗證、切削過程優(yōu)化和加工結果預測的目的。 1.2 論文的章節(jié)安排 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 軟件及VERICUT 仿真軟件平臺，在導師的認真指導下完成了大量的工作，對計算機輔助數(shù)控加工進行了深入的研究，在此基礎上并對復雜型腔的凸模及流道進行仿真模擬加工。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： 第一章 緒論 第二章 CATIA 軟件及 VERICUT 軟件介紹 第三章 復雜型腔凸模的數(shù)控加工技術（ CATIA） 第四章 復雜型腔凸模的機床仿真加工（ VERICUT） 第五章 流道的數(shù)控加工技術（ CATIA） 第六章 流道的機床仿真加工（ VERICUT） 第七章 總結與展望 3 第二章 CATIA 軟件及 VERICUT 軟件介紹 2.1 CATIA 軟件介紹 2.1.1 CATIA 軟件簡介 CATIA 是法國 Dassault System 公司旗下的 CAD/CAE/CAM 一體化軟件 ，Dassault System 成立于 1981 年， CATIA 是英文 Computer Aided Three-Dimensional Interface Application 的縮寫。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)布了功能強大的 4 版本，現(xiàn)在的 CATIA 軟件 分為 V4 版本和 V5 版本兩個系列。 V4 版本應用于 UNIX 平臺， V5 版本應用于UNIX 和 Windows 兩種平臺。 CATIA 如今其在 CAD/CAE/CAM 以及 PDM 領域內(nèi)的領導地位，已得到世界范圍內(nèi)的承認，廣泛應用于航空航天、 汽車 制造、造船、機械制造、電子 /電器、消費品行業(yè)，它的集成解決方案覆蓋所有的產(chǎn)品設計與制造領域，其特有的DMU 電子樣機 模塊功能及混合建模技術更是推動著企 業(yè)競爭力和生產(chǎn)力的提高。 2.1.2 CATIA 入口 該模塊是連接所有 CAITA 模塊的基礎。它支持一些關鍵操作。如打開存在的 CATIA 零部件文件、創(chuàng)建新的零部件文件、繪制工程圖、以及輸入、輸出各種不同格式的文件。同時該模塊還提供層控制、視圖定義、屏幕開局、消隱 /再現(xiàn)對象和在線幫助功能。另外，在該模塊中，可以進行導航、動畫、實體、和表面模型著色等高級可視化操作。 2.1.3 CATIA V5 功能模塊簡介 在 CATIA V5 R20 中共有 13 個模組，分別是：基礎結構、機械設計、形狀、分析與模擬、 AEC 工廠、加工、數(shù)字化裝配、設備與系統(tǒng)、制造的數(shù)字化處理、加工模擬、人機工程學設計與分析、知識工程模塊和 ENOVIA V5 VPM，各個模組里又有一個到幾十個不同的模塊。認識 CATIA 中的模塊，可以快速的了解它 4 的主要功能，下面將介紹 CATIA V5 R20 中的一些主要模組。 1、“基礎結構”模組 “基礎結構”模組主要包括產(chǎn)品結構、材料庫、 CATIA 不同版本之間的轉換、圖片制作、實時渲染 (Real Time Rendering)等基礎模塊。 2、“機械設計”模組 從概念到細節(jié) 設計，再到實際生產(chǎn)， CATIA V5 的“機械設計”模組可加速產(chǎn)品設計的核心活動?！皺C械設計”模組還可以通過專用的應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。 “機械設計”模組提供了機械設計中所需要的絕大多數(shù)模塊，包括零部件設計、裝配件設計、草圖繪制器、工程制圖、線框和曲面設計等模塊。 3、“形狀”模組 CATIA 外形設計和風格造型提供給用戶有創(chuàng)意、易用的產(chǎn)品設計組合，方便用戶進行構建、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 身設計 (automotive class design)、創(chuàng)成式曲面設計(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。 “汽車白車身設計”模塊對設計類似于汽車內(nèi)部車體面板和車體加強筋這樣復雜的薄板零件提供了新的設計方法。可使設計人員定義并重新使用設計和制造規(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，并避免了重復設計，節(jié)省了時間。 “創(chuàng)成式曲面設計”模塊的特點是通過對設計方法和技術規(guī)范的捕捉和重新使用，從而加速設計過程，在曲面技術規(guī)范編輯器中隊設計意圖進行捕捉，使用戶在設計周期中的任何時候都能快速方便的實施重大設計更改。 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行工程分析，基于知識工程的體系結構，可方便的利用分析規(guī)則和分析結果優(yōu)化產(chǎn)品。 5、“ AEC 工廠”模組 5 “ AEC 工廠”模組提供了方便的廠房布局設計功能，該模組可以優(yōu)化生產(chǎn)設備布置，從而達到優(yōu)化生產(chǎn)過程和產(chǎn)出的目的?！?AEC 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。 高度自動化和標準化。 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”模組提供了機構的空間模擬、機構運動、結構優(yōu)化的功能。 8、“設備與系統(tǒng)”模組 “設計與系統(tǒng)”模組可用于在 3D 電子樣機配置中模擬復雜電氣、液壓傳動和機械系統(tǒng)的協(xié)同設計和集成、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)設備布置，從而達到優(yōu)化生產(chǎn)過程和產(chǎn)出的目的，它包括了電氣系統(tǒng)設計、管路設計等模塊。 9、“人機工程學設計與分析”模組 “人機工程學設計與分析”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合，使作 業(yè)環(huán)境更適合工作人員，從而在設計和使用安排上統(tǒng)籌考慮?！叭藱C工程學設計與分析”模組提供了人體模型構造 (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“模組可以方便的進行自動設計，同時還可以有效地捕捉和重用知識。 CATIA 是個功能極其強大的軟件，除了上述模塊外，還有大量其他模塊， 6 在此就不詳細介紹了。 2.1.4 CATIA V5 軟件的特點 1、重新構造的新一代體系結構 為確保 CATIA 產(chǎn)品系列的發(fā)展， CATIA V5 新的體系結構突破傳統(tǒng)的設計技術，采用了新一代的技術和標準，可快速地適應企業(yè)的業(yè)務發(fā)展需求，使客戶具有更大的競爭優(yōu)勢。 2、支持不同應用層次的可擴充性 CATIA V5 對于開發(fā)過程、功能和硬件平臺可以進行靈活的搭配組合，可為產(chǎn)品開發(fā)鏈中的每個專業(yè)成員配置最合理的解決方案。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。 3、與 NT 和 UNIX 硬件平 臺的獨立性 CATIA V5 是在 Windows NT 平臺和 UNIX 平臺上開發(fā)完成的，并在所有所支持的硬件平臺上具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)、功能、版本發(fā)放日期、操作環(huán)境和應用支持。CATIA V5在 Windows平臺的應用可使 設計師 更加簡便地同辦公應用系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)；而 UNIX 平臺上 NT 風格的用戶界面，可使用戶在 UNIX 平臺上高效地處理復雜的工作。 4、專用知識的捕捉和重復使用 CATIA V5 結合了顯式知識規(guī)則的優(yōu)點，可在設計過程中交互式捕捉設計意圖，定義產(chǎn)品的性能和變化。隱式的經(jīng)驗知識變成了顯式的專用知識，提高了設計的自動化程度，降低了設計錯誤的風險。 5、給現(xiàn)存客戶平穩(wěn)升級 CATIA V4 和 V5 具有兼容性，兩個系統(tǒng)可并行使用。對于現(xiàn)有的 CATIA V4用戶， V5 能引領他們邁向 NT 世界。對于新的 CATIA V5 客戶，可充分利用 CATIA V4 成熟的后續(xù)應用產(chǎn)品，組成一個完整的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。 2.2 VERICUT 軟件介紹 2.2.1 VERICUT 模塊簡介 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 程序驗證模塊、機床運動仿真模塊、優(yōu)化路徑模塊、多軸模塊、高級機床特征模塊、 7 實體比較模塊和 CAD/CAM 接口等模塊組成，可仿真數(shù)控車床、銑床、加工中心、線切割機床和多軸機床等多種加工設備的數(shù)控加工過程，也能進行 NC 程序優(yōu)化，縮短加工時間、延長刀具壽命、改進表面質(zhì)量，檢查過切、欠切，防止機床碰撞、超行程等錯誤；具有真實的三維實體顯示效果，可以對切削模型進行尺寸測量，并能保存切削模型供檢驗、后續(xù)工序切削加工；具有 CAD/CAM 接口，能實現(xiàn)與 UG、 CATIA 及 Master CAM 等軟件的嵌套運行。 VERICUT 采用了先進的三維顯示及虛擬技術，對數(shù)控加工過程的模擬達到了及其逼真的程度，并且對機床的運行過程和工廠環(huán)境也能虛擬出來 ,以檢測加工過程中可能存在的問題，為用戶挽回了不必要的損失。作為機床控制系統(tǒng)的佼佼者 ,為 CAD/CAM 產(chǎn)品市場和用戶提供了最佳的數(shù)控機床仿真工具。 2.2.2 VERICUT 功能簡介及應用 CGTech Vericut 6.0 可支援用戶利用專案結構樹，瀏覽、配置多個機床設置，每個機床設置有自己單獨的機床結構、夾具、刀具、控制系統(tǒng)和仿真 設定。切削毛坯可以從一個機床任務移到另一個機床任務，同時能夠自動定位。一旦用戶選定了機床配置，毛坯、夾具和設計模型，這些資訊就和機床捆綁在一起了，接下來就可以類比整個加工過程。 VERICUT 具有較強的仿真功能，該軟件不但可以提高零件試切成功率，減少廢品，也可以模擬機床加工零件，避免機床碰撞事故，可以同時進行刀具軌跡和機床仿真。還可以對程序進行優(yōu)化，提高生產(chǎn)效率，提高零件表面質(zhì)量。同時 VERICUT 支持 G 代碼并配有制造商提供的控制庫。 VERICUT 軟件目前已廣泛應用于航空航天、汽車、模具制造等行業(yè)， 其最大特點是可仿真各種 CNC 系統(tǒng)，既能仿真刀位文件，又能仿真 CAD/CAM 后置處理的 NC 程序，其整個仿真過程包含程序驗證、分析、機床仿真、優(yōu)化和模型輸出等。 8 第三章 復雜型腔凸模的數(shù)控加工技術（ CATIA） 本章研究的主要內(nèi)容：復雜型腔凸模加工方法的選擇、刀具路徑的優(yōu)化、幾何參數(shù)和刀具參數(shù)的選擇，以提高加工精度和切削效率。從而制定出一套切實可行的三軸型面加工方法。 本論文使用一個復雜型腔的凸模模型進行研究，下圖為凸模的零件圖（圖3-1）以及毛坯圖（圖 3-2）。 圖 3-1 零件圖 圖 3-2 毛坯圖 9 3.1 引入零件及進入加工模塊 打開已經(jīng)建立好的零件模型（圖 3-3） ，點擊 lyy.CATPart，打開文件，出現(xiàn)如圖 3-1 所示零件。點擊“開始”，在“加工”欄選擇 surface machining，切換工作環(huán)境，進行表面加工。 圖 3-3 打開文件對話框 3.2 創(chuàng)建零件毛坯 1、在工具欄中點 ，出現(xiàn) rough stock 的對話框， Destination 選零件， Part Body選零件 幾何體， Z 最大偏置改為 35mm，選擇確定，如圖 3-4 所示，得到如圖 3-2所示毛坯。 圖 3-4 創(chuàng)建毛坯 10 3.3 零件定義操作 1、在定義零件操作之前，先在零件表面定義一個原點。點擊特征樹之前的加號，展開子菜單，選擇 ，單擊，工具欄發(fā)生變化，選擇做點工具，出現(xiàn)如圖 3-5 所示點定義菜單。點類型選擇之間，在點 1 中點擊右鍵，選擇創(chuàng)建終點，選擇毛坯上對角線上的一點，點二重復點一步驟，點擊中點，確定。這樣就產(chǎn)生了一個在毛坯上表面正中間的點，如圖 3-6 所示。 圖 3-5 點定義 圖 3-6 創(chuàng)建坐標系原點 2、 在特征樹中雙擊“ Part Operation”，系統(tǒng)彈出如圖 3-7 所示“ Part Operation”對話框。 11 圖 3-7 Part Operation 設置完成 圖 3-7 所示的“ Part Operation”對話框中各按鈕的說明如下： 按鈕：用于選擇數(shù)控機床和設置機床參數(shù)。 按鈕：設定加工坐標系。 按鈕：選擇目標加工文件。 按鈕：選擇毛坯零件。 按鈕：設定安全平面。 （ 1）機床的設置 單擊“ Part Operation”對話框中的 機床按鈕，將機床設置為 3 坐標軸機床，完成機床設置。 （ 2）定義坐標系 單擊“ Part Operation”對話框中的 坐標系按鈕， Axis Name 定義為“ xoy”，選擇坐標原點，選剛剛建立的表面中點為原點，點擊確定。如圖 3-8 所示。 12 圖 3-8 定義坐標系 （ 3）定義加工目標零件 單擊“ Part Operation”對話 框中的 按鈕，再單擊零件幾何體作為目標加工零件。在圖形區(qū)雙擊鼠標左鍵，系統(tǒng)回到“ Part Operation”對話框。 （ 4）定義毛坯零件 單擊“ Part Operation”對話框中的 按鈕，選擇剛剛創(chuàng)建的毛坯，雙擊左鍵，系統(tǒng)回到“ Part Operation”對話框。 （ 5）定義安全平面 為防止刀具干涉，損壞工件，設定安全坐標系。單擊“ Part Operation”對話框中的 按鈕，選擇毛坯的最高平面，在 offset 中將 thickness 設置為 -30mm。如圖 3-9 所示。 圖 3-9 定義安全平面 13 3.4 進行零件加工 零件加工主要從零件的粗加工、半精加工和精加工三個方面進行。 3.4.1 零件表面粗加工（ Roughing） 粗加工的目的是將毛坯的大部分材料切除，去除大量的工件材料，留少量余量以備進行精加工，可以提高加工效率、減少加工時間、降低成本并提高經(jīng)濟效率。 單擊工具欄右側圖標 Roughing，彈出如下圖 3-10 所示對話框，進行零件表面粗加工。 圖 3-10 零件表面粗加工 圖 3-10 對話框中部分選項卡說明如下： ：刀具路徑參數(shù)選項卡。 14 ：幾何參數(shù)選項卡。 ：刀具參數(shù)選項卡。 ：進給率選項卡。 ：進刀 /退刀路徑選項卡。 1、幾何參數(shù)定義 刀具路徑菜單下，單擊 part 紅色的面，對話框消失，選擇零件幾何體，余量改為 0.5mm，如圖 3-11 所示。 圖 3-11 幾何參數(shù)定義 2、刀具路徑定義 點擊 Machining，出現(xiàn)如圖 3-12 所示菜單，走刀方式改為 by plane（以平面），Tool path style（刀具路徑）選擇 Zig-zag（之字形加工），變形??；點擊 Radial（徑向模式下） ,出現(xiàn)如圖 3-13 所示菜單，將 Stepover（步進）設置為 Stepover ratio，Tool diameter ratio 設為 75mm。點擊 Axial（軸向模式下） ，出現(xiàn)如圖 3-14 所示菜單，最大切削深度設為 3mm。 15 圖 3-12 加工模式下菜單 圖 3-13 徑向模式下菜單 圖 3-14 軸向模式下菜單 3、刀具參數(shù)定義 根據(jù)刀具選 擇原則： a.刀具半徑 R 應小于零件被加工內(nèi)輪廓的最小曲率半徑，約為 (0.80.9） Rmin； b.切削深度取 (1/4 1/2)D，以保證刀具有足夠的加工剛度。將刀具直徑改為 D20r2，圓鼻銑刀，單擊 More 按鈕 ，彈出子菜單，如圖 3-15 所示。 16 圖 3-15 刀具參數(shù)定義 將 Nominal diameter（直徑）改為 20mm， Corner radius（圓角半徑）改為 2mm，Body diameter（刀具本體直徑）改為 20mm。 4、進給率的設定 毛坯材料為鈦合金，查圖 3-16 知：切削速度設為 1000mm/min。 圖 3-16 切削速度 根據(jù)公式： DvnfznFcz1000主軸轉速：進給率： 17 為齒數(shù)。為每齒進給量，為切削速度，其中： zfv zc 由此可計算出：進刀、退刀可均設為 300mm/min，轉速設為 1500r/min，如圖 3-17 所示。 圖 3-17 進給率的設定 5、進刀 /退刀路徑的設定。 在沒加工之前，在安全平面上；加工完之后，回到安全 平面上，如圖 3-18所示。 圖 3-18 進退刀路徑的設定 18 6、仿真模擬 單擊 ，模擬的刀具路徑如圖 3-19 所示。單擊 ，進行仿真模擬，結果如圖 3-20 所示。 圖 3-19 模擬的刀具路徑 圖 3-20 仿真結果 3.4.2 零件掃描加工 1（ Sweeping） 此步掃描加工為零件半精加工， Sweeping 指令一般是銑曲面。 1、幾何參數(shù)定義 part 紅色平面，選擇零件幾何體，限制線選凸模輪廓，檢查面選擇整個凸出所有曲面，余量設為 0.3mm，方向設為向外 outsaid。如圖 3-21 所示。 圖 3-21 幾何參數(shù)定義 19 2、刀具路徑定義 Tool path sryle（刀具路徑）選 Zig-zag（之字形），其余保持默認值。 3、刀具參數(shù)定義 根據(jù)刀具的選擇原則，刀具直徑改為 D10r5，球頭刀。 4、進給率的設定保持不變。 5、進刀 /退刀路徑的設定 進刀選擇 back，將數(shù)據(jù)都設為 6mm；退刀高度設為 20mm，如圖 3-22 所示。 圖 3-22 進退刀路徑的設定 6、仿真模擬 刀具路徑，如圖 3-23 所示。仿真結果如圖 3-24 所示。 圖 3-23 模擬的刀具路徑 圖 3-24 仿真結果 20 3.4.3 零件腔槽加工 1（ Pocketing） 此步掃描加工為零件精加工，單擊工具欄 Pocketing，彈出對話框Pocketing.1。 1、幾何參數(shù)定義 凸臺選零件整個凸起的部分，加工平面選零件表面，邊緣選零件底部邊緣。雙擊鼠標左鍵，彈出對話框，其余數(shù)據(jù)默認，保持不變，如圖 3-25 所示。 圖 3-25 幾何參數(shù)定義 2、刀具路徑定義 Tool path style（刀具路徑）改為 Inward helical（向內(nèi)螺旋加工），如圖 3-26所示。 菜單中， Mode選 maximum distance， distance between paths為 15mm（切寬）。其余數(shù)據(jù)保持不變，如圖 3-27 所示 。 圖 3-26 刀具路徑定義 圖 3-27 徑向模式下切寬定義 21 3、刀具直接選用 1 號刀具。 4、進給率的設定保持不變。 5、進刀退刀路徑設定 進刀：采用圓弧進刀；退刀：返回到安全平面，如圖 3-28 所示。 圖 3-28 進退刀路徑設定 6、仿真模擬 刀具路徑結果如圖 3-29 所示，仿真結果如圖 3-30 所示。 圖 3-29 模擬的刀具路徑 圖 3-30 仿真結果 22 3.4.4 零件腔槽加工 2（ Pocketing） 1、幾何參數(shù)定義 凸臺選零件整個凸起的部分，加工平面選零件凹槽表面，邊緣選零件凹槽底部邊緣。其余數(shù)據(jù)默認，保持不變，如圖 3-31 所示。 圖 3-31 幾何參數(shù)定義 2、刀具路徑定義 Tool path style 改為 Outward helical（向外螺旋加工）； Radial 菜單中，切寬設為 3mm。 3、刀具參數(shù)定義 刀具直徑改為 D 6， 圓角半徑設為 0mm， Body diameter（刀柄本體直徑）改為 8mm。 4、進給率的設定保持不變。 5、進刀退刀路徑設定。 進刀：采用螺旋進刀，如圖 3-32 所示。退刀，返回到安全平面，如圖 3-33所示。 23 圖 3-32 螺旋進刀 圖 3-33 垂直退刀 6、仿真模擬 刀具路徑結果如圖 3-34 所示，仿真結果如圖 3-35 所示。 圖 3-34 模擬的刀 具路徑 圖 3-35 仿真結果 3.4.5 零件等高線加工（ ZLevel） 點擊工具欄中 ZLevel，彈出對話框 ZLevel.1。 1、幾何參數(shù)定義 在紅色 part 區(qū)域點擊右鍵，選擇面，選擇零件整個凸起的部分。雙擊鼠標左 24 鍵，彈出對話框，其余數(shù)據(jù)保持不變，如圖 3-36 所示。 圖 3-36 幾何參數(shù)定義 2、刀具路徑定義 Machining 中將 Machining tolerance 設為 0.01mm， 如圖 3-37 所示； Axial 中將距離設為 0.399mm，高度設為 0.01mm 如圖 3-38 所示。 圖 3-37 加工模式下設定 圖 3-38 軸向模式下設定 25 3、刀具參數(shù)定義 刀具直徑為 D4，球頭刀，點擊 more： Nominal diamerter 改為 4mm， Corner radius 自動改為 2mm， Overall length（全長）改為 60mm， Cutting length（切刃長）改為 30mm， length（長度）改為 50mm， Body diameter 改為 8mm。 4、進給率的設定保持不變。 5、進刀退刀路徑設定 進刀模式選擇 Ramping，如圖 3-39 所示。退刀高度設為 20mm，如圖 3-40所示。 圖 3-39 Ramping 進刀 圖 3-40 垂直退刀 6、仿真模擬 單擊 進行刀路觀察，結果如圖 3-41 所示。點 進行仿真操作，結果如圖3-42 所示。 26 圖 3-41 模擬的刀具路徑 圖 3-42 仿真結果 3.4.6 零件輪廓驅動加工（ Contour-driven） 點擊工具欄中 Contour-driven，彈出對話框 Contour-driven.1。 1、幾何參數(shù)定義 點擊 part，選擇零件幾何體，其余參數(shù)保持不變。 2、刀具路徑定義 紅色限制線 Guide.1 選零件凹槽側面的外輪廓， Guide.2 選擇零件凹槽側面的內(nèi)輪廓，如圖 3-43 所示。將 Tool path style 改為 Zig-zag。 Radial 菜單中， Stepover選 Constant 3D（刀路在一個垂直投影方向的平面內(nèi)是等距的），距離為 0.2mm，方向從 Guide.2 到 Guide.1。其余參數(shù)保持不變，如圖 3-44 所示。 圖 3-43 限制線的選擇 圖 3-44 刀具路徑選擇 27 3、刀具參數(shù)的設定保持不變，仍為 4 號球頭刀。 4、進給率的設定保持不變。 5、進刀退刀路徑定義 進刀模式選擇 back，數(shù)據(jù)均設為 6mm；退刀高度設為 6mm。 6、仿真模擬 刀 具路徑結果如圖 3-45 所示，仿真結果如圖 3-46 所示。 圖 3-45 模擬的刀具路徑 圖 3-46 仿真結果 3.4.7 零件掃描加工 2（ Sweeping） 1、幾何參數(shù)定義 在紅色 part 區(qū)域點擊右鍵，選擇面，選擇零件兩側凸起部分，如圖 3-47 所示 。雙擊鼠標左鍵，彈出對話框，其余數(shù)