基于CATIA V5的逆向工程在工装制造中的应用.doc

1、基于 CATIA V5的逆向工程在工装制造中的应用 本文以某液压成形零件工装为依据，论述了通过逆向工程技术进行工装制造的全过程，通过对工装的传统 加工路线和数字化加工形式进行分析比较，得出采用数字化加工方案，不仅能满足工装制造要求，还能缩 短制造周期，有效提高生产。 在产品的设计、开发与制造过程中，随着先进制造技术的发展以及计算机技术在现代 制造业中的广泛应用，许多产品是以实物样件的形式给出，而并非 CAD 模型形式描述，这 就需要通过一定的方法与手段，把这些实物样件转化成 CAD 模型，使其能够使用 CADCAM 一 体化技术进行分析与处理。这种通过复现实物样件获取产品数字模型的技术被称为“

2、逆向 工程” ，即从已有的物理模型或实物样件生成相应的 CAD 模型，输出 NC 加工程序制造出产 品的过程。以某液压成形零件工装为依据，论述了通过逆向工程技术进行工装制造的全过 程，通过对工装的传统加工路线和数字化加工形式进行分析比较，得出采用数字化加工方 案，不仅能满足工装制造要求，还能缩短制造周期，有效提高生产。 1 传统的工艺路线与数字化加工工艺路线的比较 传统的工艺路线：先按展开及外形样板制取切面样板，一般由线切割加工对工件基 准面进行粗精加工，常采用刨削和磨削来完成由钳工依据切面样板反复剔切面通过反 复多次的划铣过程使工装基本成形钳工按样板修研、打光型面按外形样板划铣盖板 钳工按样

3、板修研、打光型面，盖板成形配铣多余量及齐平四周。其中钳工剔切面大约需 两周，划铣大约需两周，钳工修研需两周，再加上其他工序的协调周转约10天左右，制造 周期大概为两个月。这样的制造方法在加工中需反复多次的划铣，并且钳工修研时间较长。 数字化加工工艺路线：先对工件基准面进行粗精加工，常采用刨削和磨削来完成采 用三坐标测量机对原外形及展开样板进行测量，得到点云数据形成几何建模通过 CATIA V5软件进行实体建模，并编制 NC 程序加工型面，制孔钳工打光型面，并按样板划零件边 线，按依据样板测量、检验。这样的方法制造周期约为两周，其中数控加工约为6天，钳工 打光约为4天，其他工序及协调周转约4天左

4、右。 通过对传统加工工艺路线与数字化加工工艺路线的分析和比较，数字化加工的制造方 案既能满足加工技术要求又能缩短生产周期，有效提高生产效率，故采用数字化加工方案 进行加工。 2 通过逆向工程实现数字化加工的全过程 首先，通过三坐标测量机将原外形及展开样板通过测量扫描手段，获得均布的点云数 据，再通过点云数据建立三维数模；其次，通过 CATIA V5软件的绘图功能及草图编辑功能 将电子数据转换为可编辑的 CATIA V5的草图格式；再次，通过 CATIA V5软件的实体造型功 能，结合使用零件设计和创成式外形设计功能完成该工装的各个零件的三维实体造型；然 后，使用 CATIA V5软件中的数控加

5、工编程工作平台，对工件进行编程及模拟仿真加工；最 后，在加工前进行后置处理，根据现有设备要求生成与之相匹配的 NC 代码。 3 基于 CATIA V5软件对工装进行制造的具体过程 3.1 数控加工基准的建立 数控加工基准的建立主要是建立基准孔，根据保证设计基准、数控编程基准、数控加 工找正基准及测量检验基准相统一的原则，建立基准孔的目的主要是用于零件数据集的设 计、工装数据集的设计、工装程序编制、工装零件找正及测量检验的基准。 3.2 数控加工毛坯的选择与确定 根据数控加工工艺的基本原则，对于数控加工毛坯的确定，应基于实测毛坯尺寸，尽 量避免程序空行程，尽量节约加工时间，尽可能优化数控加工轨迹

6、。 3.3 数控加工工序安排 根据工装型面的特点，按照粗精加工方法划分数控加工工序。 粗加工时，尽量选择可切削量大的刀具，采用 66R3.5粗铣刀，使用 Roughing 等层 粗加工命令，按刀具及待加工工件材料确定数控加工编程中的各项工艺参数，并生成刀具 加工轨迹。 半精加工时，采用 40球刀，使用 Zlevel 方式加工型面，加工余量为0.4mm，刀具进 给速度1500mm/min，刀具转速3000r/min，进给量为2mm。 精加工时，采用 30球刀，使用 Zlevel 方式加工型面，刀具进给速度4000mm/min， 刀具转速5000r/min，进给量为0.3mm。 精加工时，采用 3

7、0球刀，使用 Zlevel 方式加工型面，进给量为0.3mm，加工余量为 0，进给速度4000mm/min，刀具转速5000r/min。 3.4 数控程序仿真加工 按照数控加工工艺的基本原则，为保证编制的加工程序能符合零件的技术要求，尽量 避免在编制程序过程中出现的错误而导致零件或刀具造成损坏或报废的结果，有必要在数 控加工编程之后，对数控加工程序进行模拟仿真。数控加工仿真可以通过软件模拟加工环 境、刀具路径以及材料切除过程，从而来检验并优化加工程序。经过计算机仿真加工验证 的刀具轨迹，可取代试切加工或试运行过程，或大大缩短产品研制周期，降低制造成本， 并且可避免加工过程中设备与零件及夹具等的

8、碰撞，保证加工过程的安全性。 首先进行 工艺系统分析，明确机床系统及型号、机床结构形式 和尺寸、机床运动原理和机床坐标系，然后进行准确定位，最后设置机床参数。将零件模 型变换到加工位置计算出刀具轨迹，再以此轨迹进行切削过程、刀位轨迹及机床运动的三 维动态仿真。这样就能够清楚的监控到零件加工过程中的过切与欠切、刀杆及联接部件与 零件、机床各运动部件与零件及夹具间的干涉碰撞情况，从而保证了数控编程的质量，减 少了试切的工作量及劳动强度，提高了编程了一次性成功率，缩短了产品设计和生产的周 期，大大提高了生产率。 3.5 数控加工程序后置处理 后置处理是数控编程的一个重要环节，它将仿真加工生成的刀位数

9、据转换成实际加工 时机床所识别的数据。后置处理最基本的两个要素就是程序数据和后置处理器。首先了解 加工时所使用的三坐标数控镗铣床的结构、机床附件、机床具备的功能及实现这些功能的 方式和机床配备的数控系统；熟悉该数控系统的编程规则，包括功能代码的组成、指令格 式等：然后使用 CATIA V5软件的后置处理器导向模块，将程序进行编译，并转换成可控制 机床加工的 NC 代码。 4 结束语 通过逆向工程实现工装由按样板制造转变到数字化制造是一涉及知识面广、领域诸多 的复杂流程，同时也是从传统工艺过程向数字化加工工艺过程发展及转变的必然过程。应 用逆向工程完成该工装从测量（扫描）三维建模数控编程模拟仿真后置处理的过 程，实现了由按样板制造的传统加工工艺路线到数字化加工工艺路线的转变，达到了工装 制造的技术要求，设计制造周期由原来的两个月缩短为两周，大大地提高了生产效率。