基于CATIA的自由曲面的設(shè)計(jì)及數(shù)控加工研究

任小萍

摘 要：隨著時(shí)代的進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，特別是現(xiàn)代科技的進(jìn)步，在各行各業(yè)中已經(jīng)廣泛應(yīng)用自由曲面。在應(yīng)用過(guò)程中，非常重要的一個(gè)問(wèn)題就是如何對(duì)自由曲面進(jìn)行精確高效的設(shè)計(jì)。如今出現(xiàn)了CAD系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床，解決了設(shè)計(jì)和制造問(wèn)題。該文簡(jiǎn)要分析了基于CATIA的自由曲面的設(shè)計(jì)及數(shù)控加工，希望可以提供一些有價(jià)值的參考意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：自由曲面 CATIA 數(shù)控加工

中圖分類(lèi)號(hào)：TH161.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）12（c）-0022-01

自由曲面一般較為復(fù)雜，有著較為繁瑣的計(jì)算和較多的程序段。手工編程在實(shí)踐過(guò)程中逐漸暴露出來(lái)了一系列的問(wèn)題，那么就盡可能的將自動(dòng)編程給應(yīng)用過(guò)來(lái)。在自動(dòng)編程的過(guò)程中，程序員結(jié)合零件圖樣和工藝要求，將相關(guān)的CAD/CAM軟件給應(yīng)用過(guò)來(lái)，借助于CAD模塊實(shí)現(xiàn)建模，然后利用CAM模塊產(chǎn)生刀具路徑，數(shù)控程序由后置處理程序來(lái)產(chǎn)生，借助于軟件向數(shù)控機(jī)床傳輸，這樣自由曲面的加工就得到了完成。

1 基于CATIA的自由曲面的設(shè)計(jì)

CATIA是世界上一種主流的設(shè)計(jì)軟件。它被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，它的集成解決方案可以對(duì)所有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域進(jìn)行覆蓋，特有的電子樣機(jī)模塊和混合建模技術(shù)，可以在較大程度上提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和生產(chǎn)力。為了方便人們理解，我們以薩克斯哨片為例，進(jìn)行了分析。

構(gòu)建薩克斯哨片曲面模型：選擇上拉菜單開(kāi)始/形狀的常規(guī)曲面設(shè)計(jì)命令，系統(tǒng)就會(huì)彈出相應(yīng)的對(duì)話(huà)框。將需要?jiǎng)?chuàng)建的零件名稱(chēng)輸入到零部件名稱(chēng)中，這樣就進(jìn)入到了零件設(shè)計(jì)平臺(tái)。在點(diǎn)定義對(duì)話(huà)框中，定義一個(gè)在zx平面上相應(yīng)坐標(biāo)值的點(diǎn)；利用同樣的方法，創(chuàng)建若干個(gè)點(diǎn)于zx平面上。創(chuàng)建一條樣條曲線(xiàn)，保證可以通過(guò)上面所創(chuàng)建的點(diǎn)。將快速修剪工具應(yīng)用過(guò)來(lái)，將條曲線(xiàn)的右端給修剪掉，然后將軸線(xiàn)給刪除掉，將草圖繪制工作臺(tái)給退出去，就返回到了零件設(shè)計(jì)工作臺(tái)中，在對(duì)話(huà)框中，對(duì)參考面進(jìn)行構(gòu)建。按照上述的步驟，將樣條曲線(xiàn)創(chuàng)建于參考平面上，然后創(chuàng)建一個(gè)水平線(xiàn)，它的起點(diǎn)為樣條曲線(xiàn)的左端點(diǎn)。將這種方法應(yīng)用過(guò)來(lái)，對(duì)另外13個(gè)參考平面進(jìn)行創(chuàng)建，并且將相應(yīng)的樣條曲線(xiàn)繪制于參考面上。在定義對(duì)話(huà)框中，有效結(jié)合樣條曲線(xiàn)和直線(xiàn)。使用同樣的方法，結(jié)合其他草圖的樣條曲線(xiàn)和直線(xiàn)，隱藏相應(yīng)草圖，就可以得到一組結(jié)合曲線(xiàn)。在多截面曲面定義對(duì)話(huà)框中，就可以有效創(chuàng)建多截曲面。

2 基于CATIA的自由曲面的數(shù)控加工

我們依然將薩克斯哨片應(yīng)用過(guò)來(lái)，為了更好地對(duì)加工參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，就需要將上文所創(chuàng)建的哨片模型中不需要加工部分去除掉，只將需要加工的部分保留下來(lái)，依然下拉菜單，對(duì)加工命令進(jìn)行選擇，這樣就進(jìn)入到了曲面加工模塊，在毛坯創(chuàng)建的對(duì)話(huà)框中，對(duì)目標(biāo)零件進(jìn)行選擇，這樣就成功創(chuàng)建了毛坯零件。

將毛坯零件激活，進(jìn)入到零件設(shè)計(jì)模塊，將一個(gè)相應(yīng)坐標(biāo)值的點(diǎn)創(chuàng)建于xy平面上，這樣就可以對(duì)工作坐標(biāo)系的原點(diǎn)和坐標(biāo)更好的設(shè)置。完成創(chuàng)建之后，返回到曲面加工模塊。

一是對(duì)加工要素進(jìn)行設(shè)置：在零件操作對(duì)話(huà)框，對(duì)各項(xiàng)加工要素進(jìn)行設(shè)置，如數(shù)控機(jī)床、參考坐標(biāo)系、幾何體等。在數(shù)控機(jī)床編輯器對(duì)話(huà)框中，對(duì)三軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床進(jìn)行選擇。在參考坐標(biāo)系定義對(duì)話(huà)框中，可以對(duì)本坐標(biāo)系的名稱(chēng)進(jìn)行設(shè)置，對(duì)對(duì)話(huà)框中的原點(diǎn)單擊，對(duì)事前創(chuàng)建的一點(diǎn)進(jìn)行選擇，對(duì)對(duì)話(huà)框中的Z軸進(jìn)行單擊，系統(tǒng)就會(huì)彈出一個(gè)對(duì)話(huà)框，對(duì)手工指定法進(jìn)行選擇，設(shè)定Z軸，對(duì)對(duì)話(huà)框中的X軸進(jìn)行單擊，系統(tǒng)會(huì)彈出對(duì)話(huà)框，同樣對(duì)手工指定法進(jìn)行選擇，設(shè)定X軸。

在幾何參數(shù)設(shè)置方面，在加工目標(biāo)零件選擇方面，將目標(biāo)零件加工命令輸入進(jìn)來(lái)，對(duì)特征數(shù)合理選擇。其次是對(duì)毛坯模型進(jìn)行選擇，將毛坯零件名稱(chēng)輸入進(jìn)來(lái)，合理對(duì)特征數(shù)進(jìn)行選擇。將安全平面命令輸入進(jìn)來(lái)，對(duì)毛坯上表面進(jìn)行選擇，這樣就合理設(shè)置了加工參數(shù)。

二是CATIA模擬加工：在插入位置方面，選擇相關(guān)結(jié)點(diǎn)，將Sweeping Rough命令輸入進(jìn)來(lái)，系統(tǒng)就會(huì)彈出一個(gè)對(duì)話(huà)框。在對(duì)話(huà)框的加工區(qū)域感應(yīng)區(qū)，對(duì)目標(biāo)零件進(jìn)行選擇。選擇之后，就會(huì)有加工零件的字樣出現(xiàn)于零件上，完成選擇之后，就會(huì)返回到對(duì)話(huà)框中。在對(duì)話(huà)框中，對(duì)加工區(qū)域上的偏置字樣進(jìn)行雙擊，將0.0毫米輸入到彈出的數(shù)值框。因?yàn)椴捎玫氖翘J竹，有著較小的切削力，那么就可以將一次切削成型的方法給應(yīng)用過(guò)來(lái)。將刀具名稱(chēng)和刀具參數(shù)命令輸入進(jìn)來(lái)，加工刀具方面選擇的是球頭立銑刀，切削刃布滿(mǎn)了球頭上，圓弧連接圓周刃和球頭刃，可以徑向和軸向進(jìn)給。在圓錐面、圓柱面以及球面上，采用這種銑刀可以將其作為主切削刀，在切削的過(guò)程中，不僅可以沿銑刀軸向做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，也可以沿銑刀徑向做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，并且往往在一點(diǎn)實(shí)現(xiàn)球頭和工件的接觸，數(shù)控機(jī)床控制著銑刀，可以對(duì)非常復(fù)雜的成型表面進(jìn)行加工。我們?cè)趨?shù)設(shè)置的相關(guān)對(duì)話(huà)框，在CATIA數(shù)控加工系統(tǒng)中輸入球頭立銑刀的各個(gè)參數(shù)，以便更加順利地開(kāi)展數(shù)控加工。

三是數(shù)控程序的生成：在特征數(shù)中，對(duì)相應(yīng)結(jié)點(diǎn)進(jìn)行選擇，在彈出的快捷菜單中，對(duì)交互式生成數(shù)控程序命令進(jìn)行選擇，系統(tǒng)彈出一個(gè)對(duì)話(huà)框，在數(shù)控?cái)?shù)據(jù)格式下拉列表框中，對(duì)數(shù)控程序進(jìn)行選擇。對(duì)數(shù)控程序卡進(jìn)行選擇，在下拉列表框中，對(duì)一種程序格式進(jìn)行選擇。在本對(duì)話(huà)框中，可以對(duì)數(shù)控程序的格式進(jìn)行查看和修改。接著在對(duì)話(huà)框中，將一個(gè)程序號(hào)輸入進(jìn)來(lái)。繼續(xù)下一步，就可以成功生成數(shù)控程序。在輸入數(shù)控銑床專(zhuān)用程序的時(shí)候，手工輸入以及電腦輸入兩種方式都是可行的。因?yàn)槭┕し绞接兄^大的工作量和較低的效率，容易有錯(cuò)誤出現(xiàn)，因此，通常將電腦傳輸?shù)姆绞浇o應(yīng)用過(guò)來(lái)。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)該文的敘述分析我們可以得知，自由曲面較為復(fù)雜，有著較多的加工程序，設(shè)計(jì)和加工起來(lái)較為復(fù)雜。針對(duì)這種情況，就可以將CATIA給應(yīng)用過(guò)來(lái)。采用數(shù)控加工技術(shù)，可以促使效率和質(zhì)量得到顯著提升。相關(guān)的設(shè)計(jì)加工人員需要的不斷努力，積極學(xué)習(xí)先進(jìn)技術(shù)，對(duì)CATIA的操作方法熟練掌握，更好的應(yīng)用，以便提升自由曲面的設(shè)計(jì)和數(shù)控加工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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