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基于MasterCAM鼠标上盖凸模的数控加工编程
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3秒自动关闭窗口用线切割凹模的废料制作凸模-无忧基地机械频道-
用线切割凹模的废料制作凸模作者：&&信息来源:模具&&字体大小:&&&&70年代初，数控线切割被引入模具制造业之后，在加工厚料冲模时，一些单位曾将切割凹 模的废料作凸模，从而节约了一个冲裁凸模的材料及其加工费用。其工艺特点是利用锥度线 切割机功能，将落料凹模的小头尺寸加工到设计尺寸，使加工凹模的废料即落料凸模的大头 符合其设计尺寸。5mm厚的软钢工件落料模，凹模厚度为20mm，冲裁...
&&&& 　　降低成本一直行业内主管生产的领导和员面临的主要问题。根据我们的实践 ，介绍一种降低模具成本的措施。　　70年代初，数控被引入模具制造业之后，在厚料冲模时，一些单位曾将切割凹 模的废料作凸模，从而节约了一个冲裁凸模的及其加工费用。其工艺特点是利用锥度线 切割机功能，将落料凹模的小头尺寸加工到设计尺寸，使加工凹模的废料即落料凸模的大头 符合其设计尺寸。　　例：冲制0.5mm厚的软钢工件落料模，凹模厚度为20mm，冲裁最小合理间隙0.04mm（双面），如下图所示。H为钼丝直径加放电间隙，设其值为0.17 mm，CD为单面冲裁间隙 。钼丝与凹模上平面垂线之夹角为α，它就是机床钼丝所要调整的角度。据图中几何关系，可解三角方程，算出α=0.4°=24′。此角度即为冲裁漏料锥角。若凸、凹模各刃磨1mm ，冲裁间隙增加量 也不超过0.02mm，仍在合理间隙范围内。图　 　需说明以下二点：　　①此凸模上有穿丝孔和钼丝工艺槽孔（加工凹模时留下），需用梯形 镶块都 堵死；　　②凸模上应钻攻螺孔，以加凸模，因一般凸模高度大于凹模厚度。用此工艺,所 冲工件面积越大，即凸模愈大，经济效益越显著。
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& 用线切割机床加工冲模零件的主要方式(正文)
用线切割机床加工冲模零件的主要方式
线床加工方法 　　线切割是冲模零件的主要加工方式，然而进行合理的工艺分析，正确计算数控编程中电极丝的设计走丝轨迹，关系到模具的加工精度。通过穿丝孔的确定与切割路线的优化，改善切割工艺，这对于提高切割质量和生产效率，是一条行之有效的重要途径。 实际轨迹的计算 　　根据大量的统计数据表明，线切割加工后的实际尺寸大部分处于公差带的中位值(或称“中间尺寸”)附近，因此对于冲模零件图样中标注公差的尺寸，应采用中位值尺寸作为实际切割轨迹的编程数据，其计算公式为：中位值尺寸=基本尺寸 (上偏差 下偏差)。 　　例如：图样尺寸外圆半径R25C0.04，其中位值尺寸为25 (0C0.04)/2=24.98(mm)。 　　由于线切割放电加工的特点，工件与电极丝之间始终存在放电间隙。因此，切割加工时，工件的理论轮廓(图样)与电极丝的实际轨迹应保持一定的距离，即电极丝中心轨迹与工件轮廓的垂直距离，称为偏移量f0(或称为补偿值)。 f0=R丝 δ电 式中R丝――电极丝半径 δ电――单边放电间隙 　　线切割加工冲模的凸、凹模，应综合考虑电极丝半径R丝、单边放电间隙δ电以及凸、凹模之间的单 边配合间隙δ配，以确定合理的间隙补偿值f0。 　　例如：加工冲孔模(即要求保证工件的冲孔尺寸)，以冲孔的凸模为基准，故凸模的间隙补偿值为：f凸=R丝 δ电，凹模尺寸应增加δ配。而加工落料模(即要求保证冲下的工件尺寸)，以落料的凹模为基准，凹模的间隙补偿值f凸=R丝 δ电，凸模的尺寸应增加δ配。见图1。偏移量的大小将直接影响线切割的加工精度和表面质量。若偏移量过大，则间隙太大，放电不稳定，影响尺寸精度;偏移量过小，则间隙太小，会影响修切余量。修切加工时的电参数将依次减弱，非电参数也应作相应调整，以提高加工质量。 　　根据实践经验，线切割加工冲裁模具的配合间隙应比国际上所流行的“大”间隙冲模(《手册》推荐值)应小些。因为凸、凹模线切割加工中，工件表面会形成一层组织脆松的熔化层，电参数越大，表面粗糙度越差，熔化层较厚。且随着模具冲裁次数的增加，这层脆松的表层会逐渐磨损，使模具的配合间隙逐渐增大，满足“大”间隙的要求。 穿丝孔的确定 　　穿丝孔的位置对于加工精度及切割速度关系甚大。通常，穿丝孔的位置最好选在已知轨迹尺寸的交点处或便于计算的坐标点上，以简化编程中有关坐标尺寸的计算，减少误差。当切割带有封闭型孔的凹模工件时，穿丝孔应设在型孔的中心，这样既可准确地加工穿丝孔，又较方便地控制坐标轨迹的计算，但无用的切入行程较长。对于大的型孔切割，穿丝孔可设在靠近加工轨迹的边角处，以缩短无用行程。在切割凸模外形时，应将穿丝孔选在型面外，最好设在靠近切割起始点处。切割窄槽时，穿丝孔应设在图形的最宽处，不允许穿丝孔与切割轨迹发生相交现象。此外，在同一块坯件上切割出两个以上工件时，应设置各自独立的穿丝孔，不可仅设一个穿丝孔一次切割出所有工件。切割大型凸模时，有条件者可沿加工轨迹设置数个穿丝孔，以便切割中发生断丝时能够就近重新穿丝，继续切割。 　　穿丝孔的直径大小应适宜，一般为Φ2mm～Φ8mm。若孔径过小，既增加钻孔难度又不方便穿丝;若孔径太大，则会增加钳工工作量。如果要求切割的型孔数较多，孔径太小，排布较为密集，应采用较小的穿丝孔(Φ0.3mm～Φ0.5mm)，以避免各穿丝孔相互打通或发生干涉现象。 切割路线的优化 　　切割路线的合理与否将关系到工件变形的大小。 　　因此，优化切割路线有利于提高切割质量和缩短加工时间。切割路线的安排应有利于工件在加工过程中始终与装夹支撑架保持在同一坐标系内，避免应力变形的影响，并遵循以下原则。 (1)一般情况下，最好将切割起始点安排在靠近夹持端，将工件与其夹持部分分离的切割段安排在切割路线的末端，将暂停点设在靠近坯件夹持端部位。 (2)切割路线的起始点应选择在工件表面较为平坦、对工作性能影响较小的部位。对于精度要求较高的工件，最好将切割起始点取在坯件上预制的穿丝孔中，不可从坯件外部直接切入，以免引起工件切开处发生变形。 (3)为减小工件变形，切割路线与坯件外形应保持一定的距离，一般不小于5mm。 　　线切割加工中对于一些具体工艺要求，应重点关注切割路线的优化。 (1)二次(或多次)切割法对于一些形状复杂、壁厚或截面变化大的凹模型腔零件，为减小变形，保证加工精度，宜采用二次切割法。通常，精度要求高的部位留2mm～3mm余量先进行粗切割，待工件释放较多变形后，再进行精切割至要求尺寸。若为了进一步提高切割精度，在精切割之前，留0.20mm～0.30mm余量进行半精切割，即为3次切割法，第1次为粗切割，第2次为半精切割，第3次为精切割。这是提高模具线切割加工精度的有效方法。 (2)尖角切割法当要求工件切割成“尖角”(或称“清角”)时，可采用方法一，在原路线上增加一小段超切路程，如图2所示的A0-A1段，使电极丝切割的最大滞后点达到程序A0点，然后再前进到附加点A1，并返回至A0点，接着再执行原程序，便可切割出尖角。也可采用图3所示的方法二的切割路线，在尖角处增加一段过切的小正方形或小三角形路线作为附加程序，这样便可保证切割出棱边清晰的尖角。 3)拐角的割法线切割放电加工过程中，由于放电的反作用力造成电极丝的实际位置比X、Y坐标轴移动位置滞后，从而造成拐角精度较差。 电极丝的滞后移动则会造成工件的外圆弧加工过亏，而内圆弧加工不足，致使工件拐角处精度下降。为此，对于工件精度要求高的拐角处，应自动调慢X、Y轴的驱动速度，使电极丝的实际移动速度与X、Y轴同步。也就是，加工精度要求越高，拐角处的驱动速度应越慢。 (4)小圆角切割法若发现图样要求的内圆角半径小于切割时的偏移量，将会造成圆角处“根切”现象。为此，应明确图样轮廓中最小圆角必须大于最后一遍修切的偏移量，否则应选择直径更细的电极丝。在主切割加工及初修切割加工中，可根据各遍加工时不同的偏移量，设置不同的内圆角半径，即对于同段轮廓编制不同的内圆角半径子程序，子程序中的内圆角半径应大于此遍切割的偏移量，这样就可切割出很小的圆角，并获取较好的圆角切割质量。
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本科毕业设计论文题目鼠标盖凹模加工及机床可视化仿真的研究专业名称机械设计制造及其自动化学生姓名宋培培指导教师李海滨毕业时间2014年6月毕业任务书一、题目鼠标盖凹模加工及机床可视化仿真的研究二、研究主要内容本课题来源于实际生产产品，研究内容和研究方法上的要求是针对鼠标盖凹模加工的特点，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。三、主要技术指标1．完成指定翻译文献2．完成鼠标盖凹模加工粗加工程编3．完成鼠标盖凹模精加工及清根加工的程编4.完成鼠标盖凹加工虚拟仿真加工及生成NC指令四、进度和要求要求学生毕业设计从第1周开始至第16周（17周）结束主要的工作量及进度要求如下第一阶段（共计5周）1．第一周及第二周，翻译并完成教师指定的英文文献翻译2．第三周，熟悉鼠标盖凹模加工工艺及工艺模型处理3.第四周，去工厂现场参观调研4．第五周，熟悉及掌握CAD\CAM软件相关的鼠标盖凹模加工方法第二阶段（共计5周）1．第六周及第七周，完成鼠标盖凹模加工工艺模型建立和处理2.第八周，完成鼠标盖凹模的粗加工编程3.第九周，完成鼠标盖凹模的精加工编程3.第十周，完成仿真加工及数控加工代码生成第三阶段（共计5周）1.第十一周，检测鼠标盖凹模加工程序的通用性2．第十二周，检测鼠标盖凹模加工刀路工艺规划的合理性设计论文3．第十三周，进行刀路优化、过切检查4.第十四及第十五周，生成通用的数控指令G代码和M代码5.第十六周及第十七周，撰写论文及评阅五、主要参考书及参考资料1谢龙汉等.CATIAV5数控加工M.北京清华大学出版社，2005年4月.2谢龙汉等.CATIAV5机械设计M.北京清华大学出版社，2005年4月.3谢龙汉等.CATIAV5机械设计应用实例M.北京清华大学出版社，2005年4月.4谢龙汉等.CATIAV5逆向造型设计M.北京清华大学出版社，2005年4月.5谢龙汉等.CATIAV5自由曲面造型M.北京清华大学出版社，2005年4月.6谢龙汉等.CATIAV5数控加工实例M.北京清华大学出版社，2005年4月.7卜昆等.计算机辅助制造M.北京机械工业出版社，2006.学生姓名宋培培指导教师李海滨系主任魏生民西北工业大学明德学院本科毕业设计论文I摘要随着科学技术和社会生产的不断进步，制造业也发生着革命性的变化，数控加工技术的应用是机械制造业的一次技术革命。计算机模拟、仿真技术省去了大量的工作量，大大节约了原材料成本，提高了生产效率。现代数控加工技术的普遍应用，使产品的加工周期大幅度缩短，提高了产品的加工质量，加速了产品的更新换代，增强了产品的竞争能力。因此数控加工技术的研究成为各国的研究重点。本次毕业设计以鼠标盖及餐盘的仿真加工为研究对象，首先熟悉了CATIAV5R20软件，特别是对其中的数控加工仿真技术进行深刻的认识和研究，并在查阅和搜索了大量与本毕业设计相关的资料的基础上，分析模型，根据加工区域的特征，有的区域是平面，而有的区域为不规则的曲面，运用扫描加工，型腔铣和轮廓驱动铣对零件先进行粗加工,半精加工，最后在精加工。然后利用CATIA进行数控加工程序的编制，设计出该零件的NC加工方法。最后，结合CATIA中设计好了的模型实例展现了在VERICUT环境下数控加工仿真的全过程。关键词数控加工，CATIA，VERCUIT，轮廓铣西北工业大学明德学院本科毕业设计论文IIABSTRACTAlongwiththeadvanceofscienceandtechnologyandsocialproduction,manufacturingandtherevolutionarychange,theapplicationofncmachiningtechnologyisatechnicalrevolutioninmechanicalmanufacturingindustryComputersimulation,thesimulationtechnologysavesalotofwork,greatlysavesthecostofrawmaterials,improvetheproductionefficiencyModernncmachiningtechnologyofcommonlyused,makeproductstogreatlyshortentheprocessingcycle,improvetheprocessingqualityofproducts,andacceleratetheupgradingofproducts,enhancethecompetitivecapabilityofproductThereforethenumericalcontrolprocessingtechnologyresearchbecamethevariouscountriesresearchfocus.Thegraduationdesigninthemousescoverandplatethesimulationmachiningforresearchobject,materialisaluminumalloypartsusedFirstofall,familiarwithCATIAV5R20software,especiallyforthencmachiningsimulationtechnologyfordeepunderstandingandresearch,andtheaccessandsearchalargeamountofdataassociatedwiththisgraduationdesign,onthebasisoftheanalysismodel,accordingtothecharacteristicsoftheprocessingarea,someareaisflat,andsomeareasforirregularsurface,sousedtoscanprocessing,drivethecontoursandcavitymillingmillingtoroughmachiningofpartsfirst,semifinishing,finallyinfinishmachiningThenusingCATIANCmachiningprogram,designtheNCmachiningmethodofthepartsFinally,combiningwiththedesignedinCATIAmodelinstanceshowsthewholeprocessofncmachiningsimulationinVERICUTenvironment.KEYWORDSCNCmachining,CATIA,VERCUIT,contourmilling西北工业大学明德学院本科毕业设计论文III目录摘要...............................................................................................................................I第一章绪论................................................................................................................11.1课题研究的意义..............................................................................................11.2国内外现状......................................................................................................21.3论文的章节安排.............................................................................................2第二章CATIA及VERICUT软件简介...................................................................32.1CATIA/入口.....................................................................................................32.2CATIA常用模块.............................................................................................32.3CATIA软件的特点.........................................................................................52.4VERICUT介绍...............................................................................................6第三章数控加工关键技术的研究.............................................................................73.1数控编程的定义.............................................................................................73.2数控程编研究的基本内容.............................................................................73.3数控编程的工艺处理......................................................................................83.4数控加工的误差来源...................................................................................11第四章鼠标盖凹模加工的研究...............................................................................124.1引入零件并打开加工模块............................................................................124.2创建零件毛坯................................................................................................134.3零件初始化操作...........................................................................................134.4零件表面及凹槽粗加工（Roughing）.......................................................174.5零件区域凹槽面半精加工（Sweeping）...................................................214.6腔槽上表面精加工（Pocketing）................................................................234.7零件凹槽内曲面精加工（Contourdriven）...............................................254.8零件凹槽内表面凸台轮廓驱动加工（Contourdriven）..........................274.9生成NC代码................................................................................................294.10本章小结......................................................................................................31第五章餐盘加工方法的研究...................................................................................325.1餐盘表面积六个凹槽快速加工（Powermachining）...............................325.2餐盘表面轮廓铣削加工（ProfileContouring）........................................35西北工业大学明德学院本科毕业设计论文IV5.3餐盘上表面面铣（Facing）.........................................................................375.4餐盘凹槽面精加工（ZLevel等高线加工）..............................................415.5餐盘凹槽底面精加工（Spiralmilling）....................................................445.6生成NC代码................................................................................................475.7本章小结........................................................................................................48第六章鼠标盖凹模加工及餐盘加工的VERICUT仿真.......................................496.1数控加工仿真技术概述...............................................................................496.2VERICUT数控加工仿真技术的操作步骤.................................................496.3导入NC程序................................................................................................526.4加工仿真的验证...........................................................................................536.5本章小结........................................................................................................55第七章总结与展望...................................................................................................567.1论文总结........................................................................................................567.2后续展望........................................................................................................56参考文献......................................................................................................................58致谢............................................................................................................................59毕业设计小结..............................................................................................................60西北工业大学明德学院本科毕业设计论文1第一章绪论1.1课题研究的意义通过对鼠标盖凹模加工及机床可视化仿真的研究，巩固了我们对机械专业课本知识的学习及理解，培养我们综合应用所学知识理论和专业知识，对我们四年的大学课程学习有一个全面的总结升华，进一步加强了我的数控加工方面的基础，通过仿真过程，我们吸取了深刻的经验，为将来从事从此方面工作打下了结实的基础。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.有力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，省去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西北工业大学明德学院本科毕业设计论文2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。1.2国内外现状从生产中可以看出，CAM技术对企业的影响举足轻重，可以极大的提高企业的市场竞争力。但是，由于我国计算机软件行业发展滞后，受到CAM软件的限制，尽管CAM技术在国外已有大量的科研人员进行研究，并不断的有成果出现，我国在CAM技术领域方面的研究却不是很成熟。这对我国原本落后的制造业的发展极为不利。制造业不仅仅是一个国家的国民经济的支柱，而且是国力强弱的象征，对其在世界上的政治和经济地位都有着决定性的影响。为了适应制造技术今后的发展趋势，有必要针对其进行研究，使我国的制造技术上一个新台阶，达到国际先进水平，并为我国制造业的发展提供一条新途径。1.3论文的章节安排根据本科生毕业论文的选题要求，作者在近三个月的论文写作阶段，基于CATIAV5系列软件和VERICUT仿真软件平台，在论文指导老师耐心的指导下完成了大量的研究和写作工作，在此基础上对鼠标盖凹模及餐盘加工方法进行设定，并在软件平台下进行仿真模拟加工。这些内容在以下论文章节中都有详细说明，论文内容的章节安排如下第一章绪论第二章CATIA软件简介第三章数控加工关键技术的研究第四章鼠标盖凹模加工方法的研究第五章餐盘加工方法的研究第六章鼠标盖凹模加工及餐盘加工的VERICUT仿真西北工业大学明德学院本科毕业设计论文3第二章CATIA及VERICUT软件简介CATIA（ComputergraphicsAidedThreedimensionalInteractiveApplication）是法国Dassault公司于1975年起开始发展的一套完整的3DCAD/CAM/CAE一体化软件。它的内容涵盖了产品从概念设计、工业设计、三维建模、分析计算、动态模拟与仿真、工程图的生成到生产加工成产品的全过程，其中还包括了大量的电缆和管道布线、各种模具设计与分析、人机交换等实用模块。CATIA不但能够保证企业内部设计部分之间的协同设计功能，而且还可以提供企业整个集成的设计流程和端对端的解决方案。CATIA大量用于航空航天、汽车/摩托车行业、机械、电子、家电与3C产业及NC加工等各方面。由于其功能强大而完美，CATIA已经几乎成为3DCAD/CAM领域的一面旗帜和争相遵从的标准，特别是在航空航天、汽车及摩托车领域，CATIA一直居于统治地位。2.1CATIA/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。2.2CATIA常用模块1．装配设计AssemblyDesignCATIA装配设计可以使设计师建立并管理基于3D零件机械装配件。装配件可以由多个主动或被动模型中的零件组成。零件间的接触自动地对连接进行定义，方便了CATIA运动机构产品进行早期分析。基于先前定义零件的辅助零件定义和依据其之间接触进行自动放置，可加快装配件的设计进度，后续应用可利用此模型进行进一步的设计、分析、制造等。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文42．DraftingDRACATIA制图产品是2D线框和标注产品的一个扩展。制图产品使用户可以方便地建立工程图样，并为文本、尺寸标注、客户化标准、2D参数化和2D浏览功能提供一整套工具。3.CATIA特征设计模块FEA该模块用工程特征定义设计信息，提供了多种常用设计特征，如孔、槽、型腔、凸台、垫、柱体、块体、锥体、球体、倒圆角和倒直角等。并可挖空实体建立薄壁件。各设计特征可以用参数化定义，其尺寸大小和位置可以被编辑。用户自定义特征存储在公共目录下，可以被添加到其他设计模型中。各特征可相对于其他特征或实体定位，也可被引用建立相关特征组。4.高级曲面设计ASUCATIA高级曲面设计模块提供了可便于用户建立、修改和光顺零件设计所需曲面的一套工具。高级曲面设计产品的强项在于其生成几何的精确度和其处理理想外形而无需关心其复杂度的能力。无论是出于美观的原因还是技术原因，曲面的质量都是很重要的。5.自由外形设计FRFCATIA自由外形设计产品提供设计师一系列工具，来实施风格或外形定义或复杂的曲线和曲面定义。对NURBS的支持使得曲面的建立和其它CAD系统的数据交换更加轻而易举。6.曲面设计SUDCATIA曲面设计模块使设计师能够快速方便地建立并修改曲面几何。它也可作为曲面、面、表皮和闭合体建立和处理的基础。曲面设计产品有许多自动化功能，包括分析工具、加速分析工具、可加快曲面设计过程。7.装配模拟FittingSimulationCATIA装配模拟产品可使用户定义零件装配或拆卸过程中的轨迹。使用动态模拟，系统可以确定并显示碰撞及是否超出最小间隙。用户可以重放零件运动轨迹，以确认设计更改的效果。8.刀具库存取ToolshopAccessCATIA刀具库存取对用户提供一个实时环境，以运行和管理将CATIA刀具西北工业大学明德学院本科毕业设计论文5轨迹转换成机器专业的NC代码文件所需的各种作业。用户可以编辑、拷贝、更名、删除和存储自己的NC文件。该程序可使用户检查批处理作业执行报告，改变作业执行的优先级，从作业队列中删除不需要的作业等。9.绘图空间2D/3DIntegrationDRSCATIA绘图空间2D/3D集成产品将2D和3DCATIA环境完全集成在一起。该产品使设计师和绘图员在建立2D图样时从3D几何中生成投影图和平面剖切图。通过用户控制模型间2D到3D相关性，系统可以自动地由3D数据生成图样和剖切面。10.钣金设计SheetmetalDesignCATIA钣金设计产品使设计和制造工程师可以定义、管理并分析基于实体的钣金件。采用工艺和参数化属性，设计师可以对几何元素增加象材料属性这样的智能，以获取设计意图并对后续应用提供必要的信息。CATIA是个功能激起强大的软件除了上述模块外，还有大量模块，在此就不详细介绍了。2.3CATIA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，CATIAV5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CATIAV5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最大的跨国公司的需要。3.与NT和UNIX硬件平台的独立性CATIAV5是在WindowsNT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。CATIAV5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。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文64.专用知识的捕捉和重复使用CATIAV5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.给现存客户平稳升级CATIAV4和V5具有兼容性，两个系统可并行使用。对于现有的CATIAV4用户，V5年引领他们迈向NT世界。对于新的CATIAV5客户，可充分利用CATIAV4成熟的后续应用产品，组成一个完整的产品开发环境。2.4VERICUT介绍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UGCATIA及MasterCAM等软件的嵌套运行。VERICUT软件目前已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序验证、分析、机床仿真、优化和模型输出等。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文7第三章数控加工关键技术的研究计算机辅助制造CAM从狭义上讲就是计算机辅助机械加工，也就是数控加工，其核心是数控编程和数控加工工艺的设计。在这一章中将介绍与数控加工技术有关的内容。3.1数控编程的定义生成数控机床进行零件加工的数控程序的过程，称为数控编程（NCprogramming）。数控编程可以手工完成，即手工编程（manualprogramming），也可以由计算机辅助完成，即计算机辅助数控编程（computeraidedNCprogramming）。采用计算机辅助数控编程需要一套专用的数控编程软件，现在数控编程软件主要分为批处理命令方式为主的各种类型的APT语言和以CAD/CAM软件为基础的图形交互式自动编程如UG软件、CATIA软件等。3.2数控程编研究的基本内容1.数控加工工艺分析及规划通过对模型的分析，确定工件的哪些部位需要在数控机床或在数控加工中心加工，确定加工对象，对其进行分析，按其形状特征、功能特征及精度、光洁度，要求将加工对象分成若干个加工区域，最后进行加工工艺路线的规划。2.完善零件的加工模型由于CAD造型人员更多地考虑零件设计的完整性，较少地考虑地零件模型对CAM加工的影响，因此，要根据加工对象的确定及加工区域划分对模型进行一些。3.加工参数的优化加工参数的设置可视为利用CATIA软件进行数控程编的主要内容，它直接影响生成数控程序的质量，它是根据所输入的零件工艺过程设计的工艺文件，对各工序设定切削用量，刀具补偿，加工坐标原点（刀具起点）等，其所需原始西北工业大学明德学院本科毕业设计论文8数据均取至工艺文件，按实际所选数控机床的情况进行设置。4.刀位轨迹的形成其作用是设计刀具的运动轨迹，产生历史文件和刀位文件。根据加工工艺调用相应加工程序，自动产生加工的详细描述，这些描述及零件的图形被纪录为历史文件（类似数控APT语言的描述），同时也产生了刀位文件（二进制或ASCII格式）。加工子程序是各种加工方法的处理程序，它是对各种加工方法的具体描述，所提供的加工方法越多，软件应用的范围越广。5.到位轨迹的验证为了保证数控程序的安全性，必须对生成的刀位轨迹进行检查效验，检查刀轨是否过切或者加工不到位，同时检查是否发生与工件及夹具干涉。对检查中发现的问题，应该进行参数调整，再进行重新计算、效验，直到准确无误（可通过可视化仿真软件VERICUT来实现）。3.3数控编程的工艺处理1.认真分析零件图纸，明确加工内容和技术要求1）加工部位。2）精度要求（决定加工方案）公差、对称度、同心度、表面粗糙度等。3）加工基准要求加工基准能够找正,否则必须采取特殊的工艺措施。4）毛坯状态铸件、锻件、焊接件、材料类别。2.制定加工方案，选择加工机床类型在满足精度和工期的要求下,尽可能选用低坐标数的低成本NC机床完成加工任务。3.确定零件的装夹方式1）夹具的作用将零件固定在工作台上以进行加工。2）选择夹具时注意事项保证加工零件时的开敞性和稳定性。3）夹具的类型a.组合夹具可根据被加工零件的特点由通用元件拼装组合出不同类型的夹具，具有重复使用、效率高、生产准备周期短等优点。b.真空磁力平台装夹零件与工作台间抽真空，形成压紧力。具有装夹快，工件夹持均匀，开敞性好等优点。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文9c.专用夹具为加工某种零件而特制的夹具。4.确定加工坐标系原点1坐标系原点定义加工坐标系原点是数控加工中刀具运动的基准点。程序中刀位点的坐标计算以该点为基准，所以也称为程序原点。它可以设在零件面上、夹具表面上或机床工作台面上，但必须与零件的定位基准有已知的准确关系。程序原点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上。2确定原则●便于数学处理，简化程序●机床上易找正●加工过程易于检查5.走刀路线的选择1走刀路线的规划数控加工过程中刀位点相对于被加工工件的运动轨迹叫做走刀路线。走刀路线的分类（1）之字形Zigzig（2）回字形Followperiphery（3）单行Zig2）确定走刀路线的原则a.保证零件的加工精度和光洁度b.方便数值计算，减少程序段数c.缩短走刀路线，减少空程d.易于增加零件刚性e．尽量避免刀具在加工中向下f.刀具轨迹变化尽量做到平缓g.精加工最好采用顺铣3逆铣和顺铣a.定义西北工业大学明德学院本科毕业设计论文10逆铣如果刀具的切削方向和刀具的前进方向相同顺铣如果刀具的切削方向和刀具的前进方向相反。b.顺逆铣的加工特点逆铣一般会出现啃刀，加工易产生过切顺铣一般会出现让刀，加工不到位。6.确定加工用量加工用量包括切削深度和宽度、主轴转速、进给速度等。1切削深度的确定主要根据机床、工件和刀具的刚度决定。a.机床、工件和刀具的刚度越好，切深可越大。b.若机床、工件、刀具的刚性允许，如果能一次切完，可留0.20.5mm余量再精加工一次，以提高零件的光洁度和精度。c.若刚性不允许，切削宽度、深度越大，则切削力、残余应力、振动越大加工表面光洁度、精度越低。2切削宽度加工时每相邻两刀之间的距离L，又称为行距。a.粗加工切削宽度由刀具、机床、零件的刚性决定b.精加工可根据零件的粗糙度计算确定。要降低表面粗糙度，可缩小行距，但加工效率降低因此在保证行距不变的前提下，应选择较大半径的刀具,可明显降低残留高度。3转速S的确定如果有切削参数库，可直接查切削参数库否则，根据实际经验,并配合刀具厂家提供的刀具切削线速度vcm/min查表计算来确定。主轴转速nr/min根据允许的切削速度vcm/min选取1000cvnD??D工件或刀具的直径mm西北工业大学明德学院本科毕业设计论文114）进给速度（量）Fmm/mina.定义刀具基准点每分钟移动的路径之和。b.进给量确定根据零件的加工精度、表面光洁度、切削深度、宽度以及刀具和工件材料而选择。c.计算zfznF???n转速，z齿数，zf每齿进给量3.4数控加工的误差来源1.编程误差2.数控机床带来的误差3.环境带来的误差4.装夹找正带来的误差5.刀具带来的误差6.加工工艺方法带来的误差西北工业大学明德学院本科毕业设计论文12第四章鼠标盖凹模加工的研究本章研究的主要内容加工方法的选择、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。4.1引入零件并打开加工模块点击开始，选择加工下的SurfaceManufacturing选项，进入加工环境模块，几何体的建立包括零件几何体，毛坯几何体，零件和毛坯几何体之间的材料是被去除的材料，这部分材料通常叫做移去的材料量。在这里两个零件的毛坯如图41所示，既是是第一步的毛坯，也是整个零件加工的毛坯。零件几何体如图42所示。图41毛坯图42零件加工零件一般先进行粗加工，目的是将毛培的大部分材料切除，留少量余量以备进行精加工，提高加工效率、减少加工时间、降低成本并提高经济效率。打开已经建立好的零件模型，点击mouse_upper_mold.CATPart，进入加工模块。点击开始，在加工栏选择surfacemachining环境下进行零件初始化，如图43所示。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文13图434.2创建零件毛坯在加工界面右部的工具栏中的点，出现roughstock的对话框，如图44所示。图44零件创建Destination选零件，PartBody选零件几何体，Z最大偏置改为35mm，选择确定。4.3零件初始化操作在零件初始化操作之前，先在零件表面定义一个坐标原点。点击特征树mouse之前的加号，展开子菜单，选择零件毛坯Roughstock1，单击，加工界面右部的树形图发生变化，选择做点图标，出现如图45所示点定义菜单。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文14图45定义坐标原点点类型选择之间，点1模式中，右键选择创建终点，再选毛坯的左上角点，点2模式中，右键选择创建终点，再选择毛坯右下角点，点击中点确定，这样就产生了一个在毛培上表面正中间的点，如图46所示。图46创建点在特征树中双击PartOperation，系统弹出如图47所示PartOperation.1对话框。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文15图47零件初始化图47所示的PartOperation对话框中所用到的按钮说明如下?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。?按钮加入一个装配模型文件或一个加工目标模型文件。?按钮选择目标加工文件。?按钮选择毛坯零件。?按钮选择夹具。?按钮设定安全平面。1.机床的设置单击PartOperation对话框中的按钮，弹出对话框如图48所示西北工业大学明德学院本科毕业设计论文16图48定义数控机床选择3axisMachine按钮，保持系统默认设置，然后确认，完成机床设置。2.定义坐标系单击PartOperation对话框中的按钮，出现如图49所示对话框。图49定义坐标系AxisName定义为xoy，选择轴原点，选刚刚建立的表面中点为原点，确定。出现如图410对话框。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文17图410坐标系该图中Z轴的方向向下，若想要改变Z轴的方向，需要点击图435对话框中Z轴，然后使毛坯中Z轴向下的红色箭头改为向上即可。3.定义加工目标零件单击PartOperation对话框中的按钮，再单击零件作为目标加工零件。在图形区双击鼠标左键，系统回到PartOperation对话框。4.定义毛坯单击PartOperation对话框中的按钮，再单击所示特征树的。5.定义安全平面单击PartOperation对话框中的按钮，将鼠标放到特征树的上，选择隐藏。选择零件的最高平面，单击鼠标右键，选择offsetthickness设置为30mm，初始化完成。4.4零件表面及凹槽粗加工（Roughing）在SurfaceManufacturing加工环境中，单击加工界面工具栏中Roughing图标进行零件表面粗加工，弹出Roughing.1对话框，如图411所示。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文18图411粗加工对话框图411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.几何参数定义选择要加工平面，在菜单下，单击对话框中间红色的part面，对话框消失，选择零件几何体，鼠标双击空白处，消失的对话框再次出现，此时刚才红色的part面变为绿色。Minimumthicknesstomachine为0.3mmPosition选为On2.刀具参数定义单击定义刀具，直径改为D16，圆鼻铣刀，单击More按钮，西北工业大学明德学院本科毕业设计论文19弹出子菜单，如图412所示图412刀具参数Nominaldiameter名义直径改为16mm，Cornerradius（圆角半径）改为5mm，Bodydiameter（本体直径）改为16mm。3.进给速率的定义单击定义进给速率参数，弹出子菜单，如图413图413进给速率参数Retract（退刀量）设置为300mm_mn，西北工业大学明德学院本科毕业设计论文20Machining（主轴转速）中的数据设置为1500turrn_mn。4.刀具路径定义单击按钮，弹出子菜单，如图414图414刀具路径参数Machiningmode（加工模式）选择为Byplane（以平面加工），Toolpathstyle选择Zigzag（之字形加工，减小变形），Axial中Maximumcutdepth（最大切削深度）改为3mm。5.仿真单击进行仿真模拟，出现如图415所示对话框，单击，进行观看，可以拉动进度条把加工速度调快，结果如图416所示。图415刀具轨迹图416仿真结果西北工业大学明德学院本科毕业设计论文214.5零件区域凹槽面半精加工（Sweeping）在SurfaceManufacturing加工环境中，单击Sweeping进行零件区域的半精加工，弹出Sweeping.1对话框，如图417。图417扫描加工对话框1.几何参数定义菜单下，Offestonpart改为0.2mm，Offsetoncheck改为0.2mm，红色平面part选择零件几何体，限制线选凹槽上表面轮廓如图418所示，Sidetomachine选outside，Stopmode选contactpoint，其余保持默认值。图418加工区域图2.刀具参数定义刀具菜单下，Name改为T2EndMillD10，球头刀，单击more，西北工业大学明德学院本科毕业设计论文22Nominaldiamerter改为10mm，Cornerradius自动改为5mm，Bodydiameter改为16mm。3.刀具路径定义单击按钮，弹出子菜单，如图419。如图419刀具路径参数Radial中Stepover选为constant（刀路在一个平面内的垂直投影是等距的），Max.distancebetweenpass选为0.4mm，Scallopheight残余高度选为0.1mm，其余保持默认值。4.仿真单击观察刀路，如图420所示，选进行仿真。结果如图421所示。图420刀具轨迹图421仿真结果西北工业大学明德学院本科毕业设计论文234.6腔槽上表面精加工（Pocketing）单击pocketing图标，弹出对话框pocketing.1，如图422。图422腔槽加工对话框1.几何参数定义菜单下选择需要加工的表面，出现如图423所示对话框，选零件凹槽腔体上表面的外轮廓，单击按钮，确认线圈是封闭的，选择结果如图424所示，确定。图423边界线设置西北工业大学明德学院本科毕业设计论文24图424凹槽表面加工区域2.刀具参数定义刀具菜单下，Name改为T1EndMillD16，圆鼻铣刀，其他参数为默认值。3.进刀退刀路径定义菜单下Approach模式改为AddCircalarmotion，参数值为10mm，Retract模式为默认值，结果如图425所示。图425进刀方式4.刀具路径定义菜单下，Toolpathsryle选Inwardhelical（向内螺旋），Machiningtolerance为0.01mm，Radial下mode模式改为Stepoverratio,percentageoftooldiameter下的值改为30mmoverhang下的值改为100mm，其余保持默认值。5.仿真单击进行刀路观察，结果如图426所示，点进行仿真操作，结果如图427所示。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文25图426刀具轨迹图427仿真结果4.7零件凹槽内曲面精加工（Contourdriven）在SurfaceManufacturing加工环境中，单击Contourdriven进行零件凹槽内曲面廓驱动加工，弹出Contourdriven.1对话框，如图428。图428驱动轮廓铣对话框.11.几何参数定义在菜单下，红色平面part选择零件几何体，限制线选凹槽上表面轮廓，其余保持默认值。2.刀具参数定义在刀具菜单下，Name改为T3EndMillD8，球头刀，点击more，Nominaldiameter（D）下的参数值改为8mm，CornerradiusR下的参数值改为4mm，Bodydiameter下的参数值改为10mm，其余保持默认值，结果如图429。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文26图429刀具参数3.进刀退刀路径定义菜单下Approach模式参数值为10mm，6mm，其余模式为默认值，结果如图430所示。图430进刀方式4.刀具路径定义菜单下，红色限制线Guide1选零件凹槽外轮廓，如图431。图431凹槽外轮廓导引线图西北工业大学明德学院本科毕业设计论文27Guidingstrategy模式选择为Parallelcontour（平行线驱动），菜单Machining下Toolpathstyle改为Onewaysame（单向相同），Machiningtolerance改为0.01mm，Radial菜单中，Stepover选Constant3D，其余为默认值。5.仿真单击进行刀路观察，结果如图432所示，点进行仿真操作，结果如图433所示。图432刀具轨迹图图433仿真结果4.8零件凹槽内表面凸台轮廓驱动加工（Contourdriven）SurfaceManufacturing加工环境中，单击Contourdriven进行零件凹槽内凸轮台廓驱动加工，弹出Contourdriven.2对话框，如图434。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文28图434驱动轮廓铣对话框.21.刀具路径定义菜单下，红色限制线Guide.1选零件凹槽内凸台下表面轮廓线，弹出对话框如图435所示。单击按钮，确认线圈是封闭的。图435边界线设置Guide.2选零件凹槽内凸台上表面轮廓线，单击按钮，确认线圈是封闭的，如图436所示。图436加工区域限制图Guidingstrategy模式选择为Betweencontour（两轮廓线驱动），菜单Machining下Toolpathstyle改为Onewaysame,Machiningtolerance改为0.01mm，Radial菜单中，Stepover选Constant3D，Sweepingstrategy选为Fromguide1toguide2。其余为默认值。2.刀具参数定义刀具菜单下,Name改为T4EndMillD3，球头刀，点击more，Nominaldiameter下的参数值改为3mm，Overlength下的参数值改为60mm，Cuttinglength西北工业大学明德学院本科毕业设计论文29下的参数值改为30mm，length下的参数值改为60mm，Bodydiameter下的参数值改为6mm，其余保持默认值，结果如图437。图437刀具参数及刀具形状4.进刀退刀路径定义菜单下进刀、退刀路径为默认值。5.仿真单击进行刀路观察，结果如图438所示，点进行仿真操作，结果如图439所示。图438刀具轨迹图439仿真结果4.9生成NC代码点开Partoperation1前的加号，右键Manufacturingprogram→Manufacturingprogram1对象→GenerateNcCodeInteractively弹出如图440对话框。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文30图440生成NC代码在In/Out模式下NCdatatype选择NCcode，在NCcode模式下IMSPostprocessorfile选择fanuci15点击Execute形成NC程序代码打开VERICUT安装目录，找到Process1lhb_Manufacturing_Program_1.nc用记事本格式打开，得到NC程序代码如图441。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文31图441NC代码4.10本章小结本章在开头简单介绍了CATIA软件中毛坯零件的创建和初始化，其次介绍了数控加工进退刀的方法、原理和应该注意的事项，最后，根据所给的加工对象进行粗加工和精加工。在零件的加工过程中主要运用了平面轮廓铣、凹槽曲面铣的加工方法，探讨了复杂曲面整体结构件精加工和凸台处理的加工方式，通过最后的模拟仿真，取得了较为满意的结果。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文32第五章餐盘加工方法的研究本章研究的主要内容加工方法的选择、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。在本章中餐盘零件几何体导入，毛坯的创建以及毛坯零件几何体的参数初始化和第四章中鼠标盖凹模加工的初始化方法类似，在本章中就不一一详细介绍，直接进行餐盘的加工过程。5.1餐盘表面积六个凹槽快速加工（Powermachining）鼠标单击特征树的ManufacturingProgram.1，单击菜单插入→Multi.PocketsOperations→PowerMachining，进行零件表面粗加工，弹出PowerMachining.1对话框，如图51所示。图51快速加工对话框西北工业大学明德学院本科毕业设计论文331.几何参数定义选择要加工平面，菜单下，单击对话框红色的part面，对话框消失，选择零件几何体，鼠标双击空白处，消失的对话框再次出现，此时刚才红色的面变为绿色。Clickadditionareas选择零件几何体的六个凹槽。其余值为默认值2.刀具参数的定义单击定义刀具，刀具设置为T1EndMillD16r2，圆鼻铣刀，单击More按钮，弹出子菜单，如图52所示。图52刀具参数Nominaldiameter改为16mm，Cornerradius改为2mm。3.进给速率定义单击定义进给速率，将Retract的值设置为300mm_mn。4.刀具路径定义单击按钮，出现如图53所示菜单，Machiningstrategy选择Center1andSide2。西北工业大学明德学院本科毕业设计论文34图53刀具路径设置在Center模式下，Machining中的Toolpathsryle选Helical（螺旋），Radial中Maximumcutdepth的值设置为3mm。5.仿真单击进行仿真模拟，出现刀具路径如图54所示对话框，单击，进行观看，可以拉动进度条把加工速度调快，结果如图55所示。图54刀具轨迹图55仿真结果
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