开篇案例 在本学习情境中，将创建一个六角形凹槽，并且完成其数控程序的编制。目的是通过这个简单的例子了解Cimatron E的零件设计与加工编程应用基础。 任务一 创建六角形凹槽实体模型 知识目标 ? 了解Cimatron E的功能 ? 熟悉Cimatron E的操作界面 技能目标 ? 能够掌握Cimatron E的基本操作 ? 能够正确使用特征向导 ? 能够熟练进行视角变换和显示调整 任务分析 本任务需要创建一个六角形凹槽，首先要创建一个长方体，再在长方体上删除一个六角形凹槽，最后进行倒圆角处理。 知识链接 Cimatron E是专门针对模具行业设计开发的CAD/CAM软件，是目前在模具行业中广泛使用的CAD/CAM软件。Cimatron E的主要功能包括曲线与曲面设计、实体设计、模具与电极设计、装配、工程图及2.5～5轴铣削加工。 1．Cimatron E的文件操作 启动Cimatron E软件后，其主界面如图1-1所示。 （1）新建文档。通过单击工具栏上的 按钮或选择主菜单中的【文件】→【新建文档】命令可以创建一个新文件。“新建文档”对话框如图1-2所示，首先应选择设计的单位，再选择文件类型，然后单击【确定】按钮进入对应模块的工作环境，如选择“零件”选项进入造型模块。 图1-1 Cimatron E启动界面 图1-2 “新建文档”对话框 （2）打开文件。选择打开文档功能，将打开Cimatron E浏览器，如图1-3所示。在列表中选择文件后，单击【加载】按钮即可打开文件。 图1-3 Cimatron E浏览器 2．Cimatron E的工作界面 图1-4是Cimatron E零件设计模块的工作界面，其中的大部分与标准的Windows操作界面相同，在操作时可能会出现以下界面。 图1-4 Cimatron E零件设计模块的工作界面 （1）特征向导与特征树。特征树记录了设计的每一步操作，特征向导用于提示当前创建特征的必选项和可选项，引导用户完成一个完整的特征设计。 （2）提示栏和状态栏。提示栏固定于屏幕的最下方，其主要用途是提示使用者操作的步骤；状态栏固定于提示栏的右方，其主要用途是显示系统及图素的状态。 （3）对话框和浮动菜单。用于实现人机交流，可以在屏幕上的任意位置。 3．鼠标的使用 Cimatron E的人机交互是通过键盘和鼠标进行的，它要求使用3键鼠标，3个按键结合运用，其功能如表1-1所示。 表1-1 鼠标的使用方法 鼠 标 按 键 说 明 左键 选择菜单、工具按钮、图素、选项和表单等 中键 确认当前操作，进入下一步操作 右键 打开弹出式菜单 左键+中键 放弃当前操作，回到上一步 中键+右键 打开包含视图显示主要功能与命令功能的窗口 左键+右键 打开选择过滤器窗口 Ctrl+左键 动态旋转图素 Ctrl+中键 动态平移图素 Ctrl+右键 动态缩放图素 Shift+左键 反选图素 Shift +右键 打开选择过滤器窗口 4．屏幕显示操作 在开始绘图前先要学习如何变换视角、显示不同的区域、以不同的显示方式显示图形，以便在绘图过程中能够更方便地观察和修正图形。 工具栏中的视图工具条中集中了用于屏幕显示操作的工具，可以进行图形视角的转换、显示区域的大小调整和显示方式的调整等操作，如图1-5所示。 图1-5 视图工具条 5．特征创建操作 创建特征时，一般先选择命令，再在工具栏上单击图标，系统将出现特征向导。特征向导中有些选项必须进行选择或设置，如图1-6所示的拉伸特征向导，必须拾取一个封闭的曲线/草图，再在浮动菜单上设置选项与参数。还有可选项，不是创建特征所必需的，如拉伸中的拔模角选项。设置完成后单击下方的【确定】按钮 或者【应用】按钮 即可创建一个特征，单击 按钮还可以进行特征的预览。 任务实施 ※ STEP 1 启动Cimatron E 启动Cimatron E，单击【新建文档】按钮 。 ※ STEP 2 新建文档 系统弹出“新建文档”对话框，如图1-7所示，选择单位为“毫米”、类型为“零件”，单击【确定】按钮创建一个新零件。 图1-7 “新建文档”对话框 ※ STEP 3 进入草图 在工具栏上单击【草图】按钮 ，直接以默认的XY平面为草图平面，进入草图绘制状态。 ※ STEP 4 绘制矩形 单击草图工具条上的【矩形】按钮 ，系统弹出浮动菜单，将“自由”选项改变为“尺寸”，设置高度=160、宽度=160；移动光标到原点附近，系统将自动捕捉原点，单击鼠标左键拾取原点绘制矩形，如图1-8所示。 ※ STEP 5 退出草图 单击草图工具条上的【退出草图】按钮 ，退出草图绘制状态。 ※ STEP 6 改变视角 单击工具栏上的【ISO视图】按钮 ，显示的图形如图1-9所示。 图1-8 绘制圆 图1-9 显示ISO视图 ※ STEP 7 新建拉伸实体 单击工具栏上的【拉伸】按钮 ，系统弹出“特征向导”对话框，如图1-10所示，并默认选择了刚生成的草图，在绘图区会显示预览的图形和浮动菜单，如图1-11所示。将“增量=100”修改为“增量=50”，系统将更新预览，如图1-12所示，单击“特征向导”对话框中的【确定】按钮 创建拉伸实体，效果如图1-13所示。 图1-10 “特征向导”对话框 图1-11 预览 图1-12 改变增量 图1-13 创建拉伸实体 ※ STEP 8 进入草图 在工具栏上单击【草图】按钮 ，选择拉伸实体的顶面为草图平面，进入草图绘制状态。单击【旋转到平面】按钮 使草图正视，单击【动态缩放】按钮 ，拖动鼠标使其显示大小合适，单击【全局线框显示】按钮 改变全局显示方式，绘图区的图形显示如图1-14所示。 ※ STEP 9 绘制圆 单击草图工具条上的【圆】按钮 ，系统弹出浮动菜单，将“自由”选项改变为“尺寸”，设置尺寸指定方式为“半径”、R=60；拾取原点绘制一个圆，如图1-15所示。 图1-14 调整显示模式 图1-15 绘制圆 ※ STEP 10 绘制直线 单击草图工具条上的【直线】按钮 ，在圆显示为虚线时单击鼠标左键拾取圆上的一点，再拾取下一个圆上的点，再依次拾取第3点、第4点、第5点，拾取第6点时要使圆显示为虚线，同时显示与原点对齐的一条虚线，再拾取第1点为直线端点，如图1-16所示。 图1-16 绘制直线 ※ STEP 11 增加约束 单击草图工具条上的【增加约束】按钮 ，拾取6条直线，在增加约束工具条上单击【相同值】按钮 ，使所有直线的长度相等，即生成一个正六边形，如图1-17所示。 ※ STEP 12 变为参考线 选择圆，单击【变为参考线】按钮 ，将其变为虚线显示的参考线，如图1-18所示。 图1-17 增加约束图 图1-18 变为参考线 ※ STEP 13 退出草图 单击草图工具条上的【退出草图】按钮 ，退出草图绘制状态。 ※ STEP 14 删除拉伸实体 单击【删除拉伸】按钮 ，系统自动选取刚创建的草图，并在图形上预览，设置增量为12，如图1-19所示，确定向下做删除拉伸，全局阴影显示如图1-20所示。 图1-19 拉伸预览 图1-20 删除拉伸 ※ STEP 15 倒圆角 在草图工具条上单击【圆角】按钮 ，在实体上拾取拉伸凹槽的6条边线，如 图1-21所示，单击鼠标中键完成选择，设置倒圆角的全局值为R10，单击特征向导中的【手动预览】按钮 ，效果如图1-22所示。单击【确定】按钮创建倒圆角，如图1-23所示。 图1-21 拾取圆角边 图1-22 倒圆角预览 图1-23 倒圆角 ※ STEP 16 保存文件 单击【保存】按钮 ，在弹出的Cimatron E浏览器中指定文件为E1，单击【保存】按钮保存文件。 思考与讨论 （1）在造型过程的哪些情况下需要作视角变换？ （2）有几种方法可以进行动态缩放、动态旋转与动态平移？ 任务二 编制加工程序 知识目标 ? 掌握数控编程的基础知识 技能目标 ? 能够创建简单零件加工的数控程序 ? 能够进行加工程序的仿真检验 ? 能够后处理输出NC程序 任务分析 对任务一完成的零件进行数控加工程序的编制，加工采用体积铣方法，使用的刀具为φ12的平刀。 知识链接 1．进入编程加工窗口 通常可以通过以下两种方法进入编程加工窗口。一种方法是先新建编程文件，再调入模型，具体方法为：在新建文档中选择类型为“编程” ，如图1-24所示，确定打开编程工作窗口。然后使用调入模型功能将已完成的模型输入到当前文件中，建立刀具路径。 图1-24 新建编程文件 另一种方法是：将已经完成的模型输出到加工，在主菜单中选择【文件】→【输出】→【到加工】命令，将直接打开编程工作窗口，指定原点位置后即可开始建立刀具路径。使用该方式相当于新建一个编程文件，再调入当前这一模型。 进入编程模式后，可以通过单击【切换到CAD模式】按钮 与【切换CAM模式】按钮 在CAD模式与CAM模式之间进行切换，如图1-25所示。 图1-25 工作方式切换 2．工作模式 Cimatron E编程加工有两种方式，分别是向导模式和高级模式，可以通过单击 和 按钮进行转换。 ? 使用向导模式创建程序时，系统将以对话框的方式引导用户进行操作，在屏幕上将依次弹出对话框或者参数表，单击【下一步】按钮即可打开一个参数设置对 话框。 ? 使用高级模式时，NC程序管理器和所有的程序参数表将在屏幕的左边显示。进行程序的创建时，各种参数的设置与操作将在程序区和程序参数表中直接进行，不会弹出向导窗口。 3．Cimatron E编程的基本步骤 Cimatron E有加工向导工具条，如图1-26所示，可以按照向导工具条进行操作。先调入一个几何模型，再定义刀具、定义产品和毛坯、创造刀具轨迹和加工程序，再进行加工模拟并输出加工代码，一步步完成Cimatron E的数控加工过程。 图1-26 加工向导工具条 （1）调入模型。打开Cimatron E浏览器，选择零件文件，需要指定模型的放置位置和旋转角度，默认方式下为直接放置到当前坐标系的原点，同时不做旋转。 （2）定义刀具。进入刀具设定功能，系统弹出“刀具和卡头”对话框，如图1-27所示，在其中可以定义所需刀具。 图1-27 “刀具和卡头”对话框 （3）新建刀路轨迹。通常需要选择类型，并设置安全平面Z，如图1-28所示。单击【确定】按钮即可进行刀路轨迹的创建。一个刀路轨迹可以包含一个或多个加工工步程序，这些程序均在同一个给定的加工坐标系下。 （4）创建毛坯。进入创建毛坯功能，在“初始毛坯”对话框中可以定义相应的参数建立毛坯，如图1-29所示。生成的毛坯将出现在程序管理器中，并可以通过双击工序显示毛坯或修改毛坯。 图1-28 “创建刀路轨迹”对话框 图1-29 “初始毛坯”对话框 （5）创建程序。创建程序是CAM的核心内容，生成加工程序以及对加工程序各种参数的设置都在这一步完成。创建程序的一般步骤如下： ① 选择工艺。包括“主选择”与“子选择”，决定了生成刀具轨迹的类型与走刀方式。 ② 选择零件，即加工对象，包括边界、零件曲面、检查曲面的选择，可以通过单击对象后面的数量按钮进行选择。 ③ 选取本程序加工用的刀具。 ④ 设置刀路参数。需要设定各种刀路的参数，它将影响加工程序的效率和质量。 ⑤ 设置机床参数。设置机床的主轴转速和进给率等各项参数。 ⑥ 保存程序。完成所有参数设置，可以单击【保存并关闭】按钮 ，保存参数记录并退出向导，程序并不立即运算执行；也可以单击【保存并计算】按钮 保存参数，并且立即运算当前加工程序。计算完成后，在绘图区显示生成的刀具轨迹。 （6）仿真模拟。进入模拟检验功能，在“模拟检验”对话框中选择加工程序后，如 图1-30所示，单击【确定】按钮，系统将打开一个新的Cimatron’s Verifier对话框。在工具栏上单击 按钮转换到Simulator模式，再单击 按钮开始模拟切削。 图1-30 “模拟检验”对话框 （7）后置处理。在后置处理的有效加工程序中选择需要作后处理的程序，单击【确定】按钮进行后处理。后处理完成后，系统将产生一个程序文件。 以上是通过向导进行程序编制的一般过程，其中，有些步骤是可以省略的，如创建零件、创建毛坯等。另外，也可以通过选择主菜单中的【加工】→【工艺】命令中的相应功能或单击加工工具条中的按钮进行整个程序的编制。 任务实施 ※ STEP 1 启动Cimatron E 启动Cimatron E，在主菜单上选择【文件】→【新建文档】命令，在“新建文档”对话框中选择类型为“编程”、单位为“毫米”，单击【确定】按钮打开编程工作窗口。 ※ STEP 2 调入模型 单击【调入模型】按钮 ，选择E1.elt的零件文件，单击【选择】按钮调入该模型。在特征向导中单击【确定】按钮将模型放置到当前坐标系的原点，同时不做旋转。 ※ STEP 3 创建刀具 单击加工向导工具条中的【刀具】按钮 ，系统弹出【刀具和卡头】对话框，按如 图1-31所示设置刀具参数，创建直径为12的平刀D12。 图1-31 创建刀具 ※ STEP 4 新建刀路轨迹 单击加工向导工具条中的【创建刀路轨迹】按钮 ，系统将弹出“创建刀路轨迹”对话框，设置起点中的Z（安全平面）为100，单击【确定】按钮创建刀路轨迹，如图1-32所示。 图1-32 新建刀路轨迹 ※ STEP 5 创建毛坯 单击 按钮，弹出“初始毛坯”对话框，默认选择毛坯类型为“限制盒”，并选择所有图形，在图形上可以预览毛坯，如图1-33所示。单击【确定】按钮创建毛坯，在程序管理器中将显示毛坯工序“毛坯-自动_1”。 图1-33 创建毛坯 ※ STEP 6 创建程序 单击加工向导工具条中的 按钮，弹出加工程序对话框，主选择为“体积铣”、子选择为“粗加工平行铣”，如图1-34所示。 ※ STEP 7 选择零件曲面 单击零件曲面数量按钮进行曲面选择，在选择过滤器工具条上单击【选择所有】按钮 ，图形上所有的曲面都将高亮显示，如图1-35所示。单击鼠标中键确认完成零件曲面的选择，返回到加工程序对话框，在零件曲面数量栏中显示所选的曲面数量为19。 图1-34 选择工艺 图1-35 选择零件曲面 ※ STEP 8 选择刀具 单击 按钮，系统弹出“刀具和卡头”对话框，显示当前选择的刀具为D12，如图1-36所示，关闭对话框。 图1-36 选择刀具 ※ STEP 9 设置刀路参数 单击 按钮，系统将切换到刀路参数设置界面，在刀路参数表中从上到下进行各参数组中选项参数的设置，如图1-37所示。 ※ STEP 10 设置机床参数 确认刀路参数后单击 按钮切换到机床参数设置界面，按如图1-38所示设置机床的主轴转速和进给率等机床参数。 图1-37 设置刀路参数 图1-38 设置机床参数 ※ STEP 11 程序生成 完成参数设置后，单击【保存并计算】按钮 ，运算当前加工程序。计算完成后，在绘图区显示生成的刀具轨迹，如图1-39所示。 ※ STEP 12 仿真模拟 单击加工向导工具条中的 按钮，打开“模拟检验”对话框，如图1-40所示，选择仿真程序和毛坯。窗口内的各选项均可按默认值，直接单击【确定】按钮进行切削模拟。 图1-39 生成的刀具轨迹 图1-40 “模拟检验”对话框 系统将打开Cimatron’s Verifier窗口，在工具栏上单击 按钮开始模拟切削，如图1-41所示，仿真模拟结果如图1-42所示。 图1-41 仿真模拟 图1-42 仿真加工结果 ※ STEP 13 保存文件 单击工具栏上的【保存】按钮，在Cimatron E浏览器中输入文件名“E1_NC”，保存文件。 ※ STEP 14 后置处理 单击 按钮，弹出“后置处理”对话框，如图1-43所示，选择需要做后处理的程序，单击【确定】按钮进行后处理。后处理完成后，系统将产生一个程序文件，如图1-44所示。 图1-43 后置处理 图1-44 NC程序 思考与讨论 （1）编程中哪些步骤是必需的？ （2）编程的基本工艺参数刀具、进给、转速和背吃刀量分别通过哪个参数来体现？ 知识拓展 工具条定制 使用工具条进行操作比从菜单选择命令方便，而对工具条进行定制加工更符合用户的使用习惯。 对于部分工具条可能出现只显示部分工具的情况，此时，单击其最右边的箭头可以显示其余的工具，如图1-45所示。 图1-45 显示工具条的所有工具 工具条的定制有以下4种方法： ? 直接在工具条前方单击鼠标左键，并拖动到需要的位置，如果是屏幕的边缘，系统将自动吸附到边缘。 ? 在图1-46中单击右侧Add or Remove Buttons旁边的下拉箭头，可以在弹出的菜单中选择每一个工具条中的工具。 ? 在工具条上单击鼠标右键，将可以选择打开显示或关闭某个工具条。 ? 在工具条上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择【用户定制】命令，在打开的对话框中可以进行命令的定制，如图1-47所示。 图1-46 工具定制 图1-47 用户定制 实践操作题 完成如图1-48所示实体模型的创建，并进行编程。 图1-48 练习