基于Cimatron的五轴数控铣削加工及仿真开题报告 - 图文

毕业设计(论文)开题报告

题 目： 基于Cimatron的五轴数控铣削

加工及仿真

学 院： 机械工程学院 专 业： 械设计制造及其自动化 学生姓名： *** 学 号： 200902010408 指导老师： ***

2012年3月26号

毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告

1．文献综述：结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写3000字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。 基于Cimatron的五轴数控铣削加工及仿真 0 引言 Cimatron是以色列Cimatron公司开发的一套全功能、高度集成的CAD/CAM集成软件，可进行2.5~5轴铣销加工，为用户生成安全、高效和高质量的NC刀具轨迹。Cimatron是业界公认的最优秀的NC加工软件之一，它具有可以满足一般加工所需的各项功能，具有人性化、智能化、刀路计算快和NC文件短等特点，同时其编程操作简单易用。由于其内容丰富、性能先进而稳定，现已被广泛地应用在机械、电子、交通运输、航空航天、科研、模具等行业[1]。 叶轮既指装有动叶的轮盘，是冲动试汽轮机转子的组成部分。又指轮盘与安装其上的转动叶片的总称。还指轮盘与安装其上的转动叶片的总称，是一类具有代表性且造型比较规范、典型的复杂零件。广泛应用于离心泵、离心式压缩机、液力偶合器、轴流式压缩机、搅拌设备。其形状特征明显，工作型面的设计涉及到空气动力学、流体力学等多个学科，因此曲面加工手段、加工精度和加工表面质量对其性能参数都有很大影响[2]。 叶轮加工的复杂性主要在于其叶片是复杂的曲面造型。而且能否精确地加工出形状复杂的叶轮已成为衡量数控机床性能的一项重要标准。曲面根据形成原理可以分为直纹曲面和非直纹曲面。直纹面又可分为可展直纹面和非可展直纹面，对于可展直纹面，完全可以使用非数控机床进行加工。而对于非可展直纹面和自由曲面（非直纹曲面）叶片的整体叶轮来说，则必须用四轴以上联动的数控机床才能准确地将其加工出来。由于数控机床具有四轴联动或五轴联动的功能，则利用它进行叶轮加工时，既可以保证刀具的球头部分对工件进行准确地切削，又可以利用其转动轴工作使刀具的刀体或刀杆部分避让开工件其它部分，避免发生干涉或过切。

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1 三维几何建模 几何建模就是以计算机能够理解的方式，对实体进行确切的定义，赋予一定的数学描述，再经一定的数据结构形式对所定义的几何实体加以描述，而在计算机内部构造一个实体的模型．通过这种方法定义、描述的几何实体必须是完整的、唯一的，而且能够从计算机内部的模型上提取该实体生成过程中的修订信息，或者能够通过系统的计算分析自动生成某些信息．计算机集成制造系统的水平很大程度上取决于三维几何建模系统功能，因此，几何建模技术是CAD／CAM系统中的关键技术。 1.1几何建模 Cimatron支持几乎所有当前业界的标准数据信息格式，这些接口包括：IGES、VDA、DXF、STL、Step、RD-PTC、中性格式文件、UG/ParaSolid、SAT、CATIA和DWG等，同时Cimatron 也提供了支持Catia 最新版本V5 系列格式 [3]。 Pro/ENGINEER(简称Pro/E)是PTC 公司推出的一套博大精深的三维CAD/CAM 参数化软件系统，其内容涵盖了产品从概念设计、工业造型设计、三维模型设计、分析计算、动态模拟与仿真、工程图输出到生产加工成产品的全过程，应用范围涉及航空航天、

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汽车、机械、数控(NC)加工、电子等诸多领域[4]。 Pro/ENGINEER 的曲面设计模块是一个功能十分强大且相当实用的模块。它可以创建外形十分复杂的三维模型，诸如汽车车身、飞机机体、船体外形等曲线较为复杂的三维模型。这些模型必须应用曲面造型才能完成设计。在日用产品的设计和模具设计中，曲面设计也有不可替代的作用。 叶轮是离心式压缩机的基本零件之一，其3D几何可分为轮毂及叶片两个部分，而叶片又包含包覆面、压力曲面及吸力曲面。构建叶轮的3D几何模型时，将轮毂曲线与包覆曲线绕着转轴旋转，所定义出的曲面即为轮毂面和包覆曲面。另外，由轮毂曲线和包覆曲线所连成的2D剖面称为子午剖面，此2D剖面所在的平面会通过旋转轴。弯形曲面被用来定义叶轮上的3D叶片几何形状，也就是落在叶片中间的3D曲面[5]。 2工艺规程设计 机械加工工艺过程是采用各种机械加工方法，直接用于改变毛坯的形状、尺寸、表面粗糙度以及力学性能，使之成为合格零件的过程。规定零件机械加工工艺过程的工艺文件称为机械加工工艺规程。工艺规程设计是产品设计和制造过程的中间环节，是企业生产活动的核心，也是进行生产管理的重要依据，其设计的好坏对保证加工质量、提高加工效率、降低加工成本具有决定的意义[6]。 2.1零件的工艺分析 零件图是制定工艺规程最主要的原始资料，在制定工艺规程时，首先必须对零件图进行认真的分析。为了更深刻理解零件结构上的特征和技术要求，通常还需要研究产品的总装配图、部件装配图以及验收标准，从中了解零件的功用和相关零件的配合，制定出一个最为合理的工艺过程并以技术文件的形式规定下来。叶轮叶的表面是叶轮的工作表面。由于叶片的形状精度和表面粗糙度将直接影响叶轮的效率，所以必须保证叶轮叶片表面有高的形状精度及小的表面粗糙度。在叶轮的加工过程中，叶片是本零件的加工重点和难点[7]。 2.3工艺路线的拟定及机械加工工艺过程卡 拟定工艺路线是工艺规程设计的关键步骤。工艺路线的合理与否，直接影响到工艺规程的合理性、科学性和经济性。通常，要拟定几种可能的工艺路线方案，经分析比较后，选择其中最优的一个方案。 机械加工工艺过程卡主要列出了整个零件加工所经过的工艺路线（包括毛坯、机械

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