基于CATIA的自由曲面的设计及数控加工

论文摘要

随着科学技术的发展,自由曲面已经是工程中最复杂而又经常应用的曲面,在航空、造船、汽车、动力、能源等部门中许多零件外形,如飞机机翼、汽车车身、模具工件表面等均为空间曲面。这些复杂形状的零件越来越多,精度要求也越来越高。如何精确、高效地设计和制造自由曲面件成为必须解决的问题。本文是利用现有的CAD/CAM软件CATIA,并以萨克斯哨片的设计及数控加工为例,来介绍自由曲面件的设计及数控加工技术。论文首先论述自由曲面描述研究历程、自由曲面几何分析及曲面研究方法;然后论述CATIA的优点,说明它的实体及曲面建模方法,以萨克斯哨片为例,利用自由曲面几何基础知识及其研究方法对萨克斯哨片进行分析,结合CATIA的实体及曲面建模方法选用合适的建模方法,建立萨克斯哨片模型;研制了一台三轴联动数控铣床,阐述数控技术的基本原理,论述了三轴联动数控铣床系统的硬件构成,软件的数控编程及其指令码的相关知识,以及一些机械结构;用CATIA CAM技术将建立的萨克斯哨片模型通过设置相关参数,对其进行模拟加工,生成数控程序,将CATIA生成的数控程序,通过数据线传输给数控系统,工件毛坯装夹完成后,设置工件坐标系及工件原点,操作数控系统,实现自由曲面——萨克斯哨片的数控加工;最后总结课题的主要工作、成果和对课题的展望。本课题来源于实际应用型课题,在一定程度上有一定的理论意义和借鉴价值,特别是对从事曲面件设计和制造以及数控系统和数控装置开发的人员。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及目的
• 1.2 国内外研究概况
• 1.3 论文主要工作
• 第二章 自由曲面几何基础
• 2.1 自由曲面的描述研究历程
• 2.2 曲面研究方法
• 2.2.1 剖面法
• 2.2.2 细分方法
• 2.3 自由曲面几何分析
• 2.3.1 自由曲面几何分析概述
• 2.3.2 曲面分析微分几何基础
• 第三章 基于CATIA 的自由曲面的设计
• 3.1 CATIA 简介
• 3.2 CATIA 实体建模基础
• 3.2.1 草图设计平台
• 3.2.2 零件设计平台
• 3.3 CATIA 曲面造型基础
• 3.3.1 Generative Shape Design（常规曲面设计）平台
• 3.3.2 Freestyle（自由曲面设计）平台
• 3.4 自由曲面模型设计
• 3.4.1 萨克斯哨片曲面分析
• 3.4.2 萨克斯哨片曲面模型建立
• 第四章 三轴联动数控铣床的研制
• 4.1 数控技术基础
• 4.1.1 数控机床的基本概念
• 4.1.2 数控机床的控制原理
• 4.1.3 数控机床的组成
• 4.2 数控系统的硬件部分
• 4.2.1 数控系统的总体构成模式
• 4.2.2 铣床专用数控器
• 4.2.3 交流伺服进给驱动器
• 4.2.4 交流伺服电机
• 4.2.5 主轴直流电机驱动器
• 4.2.6 主轴直流电机
• 4.3 数控系统的软件部分
• 4.3.1 参数设置
• 4.3.2 程序编辑输入操作
• 4.3.3 程序设计及指令码
• 4.4 数控系统的机械部分
• 4.4.1 联轴器
• 4.4.2 工作台
• 第五章 基于CATIA 的自由曲面的加工
• 5.1 设置加工要素
• 5.1.1 数控机床
• 5.1.2 加工坐标系
• 5.1.3 几何参数设置
• 5.2 CATIA 模拟加工
• 5.3 生成数控程序
• 5.4 数控程序的传输
• 5.4.1 数控程序的修改
• 5.4.2 数控程序的传输
• 5.5 自由曲面的数控加工
• 5.5.1 工件坐标系及原点设置
• 5.5.2 工件的夹紧及定位
• 5.5.3 工件的数控加工
• 5.6 加工结果分析
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文