阶梯轴车削加工及数控车削机床仿真的研究

本科毕业设计论文题 目 阶梯轴车削加工及数控车削机床仿真的研究毕业时间 二零一四年六月 毕业 任务书一、题目 阶梯轴车削加工及数控车削机床仿真的研究二、研究主要内容本课题来源于飞机结构件高效数控加工系统研究项目，研究内容和研究方法上的要求是针阶梯轴车削加工的特点，进行刀路规划，合理地划分加工区域、选择适合的加工方法。制成以提高加工精度兼顾效率的 NC 加工专用程序。三、主要技术指标1完成指定翻译文献；2完成阶梯轴车削粗加工程编；3完成阶梯轴车削精加工的程编；4. 完成阶梯轴车削加工虚拟仿真加工及生成 NC 指令；四、进度和要求要求学生毕业设计从第 1 周开始至第 17 周结束；主要的工作量及进度要求如下：第一阶段：（共计 5 周）1第一周及第二周，翻译并完成教师指定的英文文献翻译；2第三周，熟悉阶梯轴车削加工工艺及工艺模型处理；3. 第四周，去工厂现场参观调研；4第五周，熟悉及掌握 CADCAM 软件相关的阶梯轴车削加工方法；第二阶段：（共计 5 周）1第六周及第七周，完成阶梯轴车削加工工艺模型建立和处理；2. 第八周，完成阶梯轴车削的粗加工编程；3. 第九周，完成阶梯轴车削精加工编程；3. 第十周，完成仿真加工及数控加工代码生成；设计论文第三阶段：（共计 5 周）1 .第十一周，检测阶梯轴车削加工程序的通用性；2第十二周，检测阶梯轴车削加工刀路工艺规划的合理性；3第十三周，进行刀路优化、过切检查;4. 第十四及第十五周，生成通用的数控指令(G 代码和 M 代码)；5. 第十六周及第十七周，撰写论文及评阅;五、主要参考书及参考资料1谢龙汉等. CATIAV5 数控加工M.北京：清华大学出版社，2005 年 4月.2 谢龙汉等.CATIAV5 机械设计M.北京：清华大学出版社，2005 年 4月.3 谢龙汉等.CATIAV5 机械设计应用实例M.北京：清华大学出版社，2005 年 4 月.4 谢龙汉等.CATIAV5 逆向造型设计M.北京：清华大学出版社，2005年 4 月.5 谢龙汉等.CATIAV5 自由曲面造型M.北京：清华大学出版社，2005年 4 月.6谢龙汉等.CATIAV5 数控加工实例M.北京：清华大学出版社，2005年 4 月.7 卜昆等.计算机辅助制造M.北京：机械工业出版社， 2006.I摘 要虚拟数控加工技术是虚拟制造领域重要的研究方向，其中机床的三维建模是基础，通过对加工过程的仿真数控加工，可以在计算机上完成对数控程序的检验，解决实际加工中遇到的各种问题，从而替代或减少实际的试切工作，能有效降低产品制造成本，提高产品质量。本文利用 CATIA V5 进行车床各部件及夹具、刀具、和工件模型的建立，并结合 VERICUT 软件读取数控代码的字符和字地址格式特点，对所使用的数控程序代码进行了适当的转换，最后使用VERICUT 软件进行数控仿真加工。详细讨论了车床模型建立和数控仿真加工等过程中遇到的问题及解决方法。CATIA 如今其在 CAD/CAE/CAM 以及 PDM 领域内的领导地位，已得到世界范围内的承认，广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子电器、消费品行业，它的集成解决方案覆盖所有的产品设计与制造领域，其特有的DMU 电子样机模块功能及混合建模技术更是推动着企业竞争力和生产力的提高。本文的主要内容包括：1) 项目背景介绍，课题研究的意义。2) 对 CATIA V5 进行了系统的介绍及研究3) 主要介绍利用 VERICUT 7.0 进行数控仿真加工，并对仿真过程进行分析，解决仿真中出现的问题。关键词：车削，数控仿真，CATIA V5，VERICUT 7.0IIABSTRACTVirtual NC machining technology is an important research direction in virtual manufacturing field,which the 3d machine modeling is the basis of it.NC program can be checked in computer based on the simulation of no machining process,to solve the practical problems encountered in the process,thus substituting or reducing the actual try cutting jobs,it can effectively reduce the product manufacturing cost and improve product quality.The paper used CATIA to establish the machine components and fixture、cutting tool and workpiece model,And then,converting the numerical code based on the VERICUT software completed the lathe assembly and the numerical control turning processing simulation.The paper discussed the problems and solving methods in establishing a lathe model and the NC turning processing simulation process.CATIA is now in the CAD / CAE / CAM and PDM in the field of leadership has been recognized worldwide, are widely used in the aerospace, automobile manufacturing, shipbuilding, machinery manufacturing, electrical electronic consumer goods industry, its integrated solutionthe programs cover all product design and manufacturing, its unique DMU electronic prototype module function and hybrid modeling technology is to promote the competitiveness of enterprises and increased productivity.The main contents include:1) Introducing the project background,the meaning of researching the NC machining simulation.2) Introducing and researching for CATIA V53) VERICUT 7.0 were mainly introduced,include the lathe assembly and CNC lathe machining simulation,and analyzing the process of simulation,solving the problems appeared in the simulation.KEY WORDS:cutter，NC simulation，CATIA V5，VERICUT 7.0III前 言近年来，随着计算机技术的发展，数字控制技术已经广泛应用于工业控制的各个领域，尤其是机械制造业中，普通机械正逐渐被高效率、高精度、高自动化的数控机械所代替。目前国外机械设备的数控化率已达到 85%以上，而我国的机械设备的数控化率不足 20%，随着我国制造行业新技术的应用，我国世界制造业加工中心地位形成，数控机床的使用、维修、维护人员在全国各工业城市都非常紧缺，再加上数控加工人员从业面非常广，可在现代制造业的模具、钟表业、五金行业、中小制造业、从事相应公司企业的电脑绘图、数控编程设计、加工中心操作、模具设计与制造、 电火花及线切割工作，所以目前现有的数控技术人才无法满足制造业的需求，而且人才市场上的这类人才储备并不大，企业要在人才市场上寻觅合适的人才显得比较困难，以至于导致模具设计、CAD/CAM 工程师、数控编程、数控加工等已成为我国各人才市场招聘频率最高的职位之一。现代数控加工技术的普遍应用，使得产品的加工周期大幅度缩短，产品的加工质量不断改善，加速了产品的更新换代，增强了产品的市场竞争能力。因此数控加工技术的研究已成为衡量一个国家机械制造工业的重要标志之一，更是体现一个机械制造企业技术水平的重要标志。正是基于上述形势，许多制造行业都已经采用数控加工方式来提高产品的竞争力。此外，利用和发展数控加工，实现高效数控加工已成为了制造类企业所普遍关心的大事。进一步提高我国国防军工行业的数控效率以及数控制造能力，是加强军工国防建设的迫切需要。IV目录第 1 章 绪论 .61.1 课题研究的意义 .61.2 国内外现状 .61.3 论文的章节安排 .7第 2 章 使用软件介绍（CATIA、VERICUT ） .82.1 CATIA 概述 .82.2 CATIA 先进的混合建模技术 .82.3 CATIA 的历史 .92.4 CATIA 的主要应用领域 .112.5 VERICUT 软件简介 .12第 3 章 数控加工关键技术的研究 .143.1 基本概念 .143.2 数控编程的方法 .153.3 数控车床的基本构成 .153.4 数控机床坐标系 .163.5 数控编程格式及内容 .173.6 F、S、T 功能 .18第 4 章 阶梯轴车削加工及数控车削机床仿真的研究 .204.1 轴的加工车削过程研究 .201.引入零件及进入加工模块 .212.零件定义操作 .223.机床的设置 .234.定义坐标系 .245.设置换刀点 .256.定义加工零件及毛坯零件 .25V7.阶梯轴的粗车加工 .258.阶梯轴的精车加工 .309.阶梯轴的切槽加工 .3210.切端面加工 .3411.重新定义坐标系 .3612.对阶梯轴的另一端加工 .374.2 印章的加工车削过程研究 .381.印章的粗车加工 .382.印章的沟槽加工 .413.印章的精车加工 .43第 5 章 VERICUT 数控模拟仿真操作研究 .455.1 NC 程序的生成 .455.2 设置仿真环境 .475.3 加工仿真的验证 .50第 6 章 总结与展望 .536.1 总结 .536.2 展望 .54致 谢 .55参考文献 .56毕业设计小结 .57VI6第 1 章 绪论1.1 课题研究的意义随着电子技术尤其是计算机技术的发展，以计算机为主要工具的仿真技术在近十年得到了飞速的发展。数控机床加工零件是靠数控程序控制完成的，当前数控编程技术在曲面建模、轨迹规划、刀位计算等方面有了很大的进步，但仍不能确保 NC 程序的完全正确可靠。NC 程序的检校方法有多种，方法之一是在数控加工之前让数控机床空运行，空运行只能对机床运动是否正确及有无干涉碰撞做粗略的估计；方法之二是试切法即通过试切木质或塑料工件检查其正确性，显然这一过程周期长、成本高、效率低。为此，寻找一种能够快速、安全、有效地验证 NC 程序正确性的方法,就成了急待解决的问题。因此，研究一种基于 NC 代码的数控仿真系统的将具有重要的意义。1.2 国内外现状在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在 智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控