机械毕业设计（论文）-飞机执行系统液压壳体类零件实体加工与仿真.doc

本科毕业设计论文本科毕业设计论文 题题 目目 飞机执行系统液压壳体类零件实体加工与仿真 专业名称 机械设计制造及其自动化 学生姓名 指导教师 毕业时间 2014 年 6 月 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 2 毕业 任务书 一、题目 飞机执行系统液压壳体类零件实体加工与仿真 二、指导思想和目的要求 毕业设计（论文）是培养学生自学能力、综合应用能力、独立工作能力的 重要教学实践环节。 在毕业设计中，学生应独立承担一部分比较完整的工程技术设计任务。要 求学生发挥主观能动性，积极性，在毕业设计中着重培养独立工作能力和分析 解决问题的能力，严谨踏实的工作作风，理论联系实际，以严谨认真的科学态 度，进行有创造性的工作，认真、按时完成任务。 三、主要技术指标 （1）根据二维零件图进行三维实体建模； （2）确定工艺路线，对壳体类零件的三维模型进行工艺处理并生成 NC 加 工刀路轨迹；仿真模型建立后，初始化仿真环境。 （3）加工仿真并检测零件 NC 加工程序的通用性；NC 代码解释与仿真计 算，针对 NC 代码对数控机床的加工过程进行仿真，需要对机床 NC 代码的语 义进行解释。 （4） 在检测零件 NC 加工刀路规划的合理性同时，进行刀路优化及过切 检查；生成通用的数控指令(G 代码和 M 代码)；干涉检查，仿真过程的干涉和 过切检查主要是针对加工过程中刀具与工件、夹具、工作台以及压紧板之间发 生的干涉。 （5）进行零件的实体加工。 四、进度和要求 设计 论文 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 3 第一阶段：开题论证阶段，详细了解毕业设计目的，任务要求，时间安排， 确定基本方案；第 1.2 周。 第二阶段：查阅课题相关资料，了解课题研究背景、目的及意义，并完成 课题相关外文翻译；第 3.4 周。 第三阶段：使用三维软件进行建模；第 5.6.7.8.9.10 周。 第四阶段：确定加工工艺路线和加工仿真；第 11.12.13 周。 第五阶段：总结，按要求撰写课程论文；第 14.15 周。 第六阶段：进行课程设计论文答辩；第 16 周。 五、主要参考书及参考资料 1 赵耀庆, 罗功波, 于文强.UG NX 数控加工实证精解.北京:清 华大学出版社，2013.10 2 展迪优.UG NX 8.0 快速入门教程.北京:机械工业出版社, 2013.1 3 胡仁喜，刘昌丽.UG NX 8.0 中文版数控加工从入门到精通. 北京:机械工业出版社,2012.9 4 郑贞云，黄云林，黎胜容.VERICUT7.0 中文版数控仿真技术与 应用实例详解.北京：机械工业出版社，2011.4 5 闫光明，侯忠滨，张云鹏.现代制造工艺基础.西北工业大学 出版社，2011.1 6 齐洪方.数控编程与加工仿真.北京理工大学出版社，2010.7 7 杨雪宝.机械制造装备与设计.西北工业大学出版社，2010.4 8 马兰.机械制图 。机械工业出版社， 2008.6 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 4 学生 李伟龙 指导教师指导教师 侯伟 系主任系主任 魏生民 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 1 摘 要 壳体类零件是机器的基础件之一。主要功用是保持各轴、套以及齿轮在空 间的位置关系，使其能够协调地运动，并起着连接、支撑各零件的作用，因而 结构一般复杂。而飞机壳体类零件对于壳体不但起连接、支撑作用，而且需要 满足各油路系统的功能实现。因而结构比普通壳体的结构复杂得多。飞机类壳 体零件一般由许多不规则型腔和型面组成，并存在大量的油路孔，且孔距精度 要求高，壳体的壁薄厚不均，由于设计要求高，从而加工难度大，导致制造周 期过长，这也是制约飞机发动机燃油附件产品研制生产的瓶颈。数控编程是计 算机仿真技术在机械制造业的重要应用领域之一。该技术对减少制造成本、缩 短产品制造周期和提高产品质量意义重大。 进行数控编程，首先需要用 UG(CAD)模块完成零件的三维建模，接着对壳 体零件进行加工分析，在此基础上，利用 UG（CAM）模块进行数控编程,设计 加工路线、刀具轨迹、切削方式等工艺参数，生成零件的 NC 程序。通过刀轨 检查及时地发现刀具跟零件之间的过切、欠切。并通过 vericut 虚拟加工过程仿 真提前发现机床各运动部件、夹具及刀具之间的干涉和碰撞,确定干涉碰撞发生 的位置和相应的 NC 程序段,并对先前的设计和 NC 程序进行修改。 关键词关键词： UG 建模，NC 加工、vericut 仿真 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 2 ABSTRACT One of the shell parts is the foundation of machine parts. Main purpose is to keep the shaft, and gear in space position relations, enables it to coordinated movement, and play the role of a connection, support various parts, and complex structure in general. The plane shell parts connection, supporting role, not only for shell and need to satisfy the realization of the function of the oil system. So structure than ordinary shell structure is much more complicated. Plane shell parts generally consist of many irregular cavity and profile, and there are a lot of oil hole, and pitch accuracy requirement is high, the shell wall uneven, due to the design requirement is high, thus processing difficulty is big, cause manufacturing cycle is too long, it is also restricted aircraft engine fuel accessories products are the bottleneck of the development and production. For CNC programming, first need to complete the parts with UG (CAD) module of 3 d modeling, then carries on the processing analysis for shell parts, on this basis, the use of UG/CAM module for NC programming, the processing route, the tool path design, process parameters, such as cutting way to generate NC program of the parts. Through checking the tool path found between tool and parts in a timely manner through cut, owe cut. By Vericut virtual machining process simulation found in advance all the moving parts, machine tool fixture and the interference between cutter and collision, determine the position of the interference in collision and the corresponding NC procedures section, and to modify the previous design and NC program. KEYWORDS: UG modeling，NC machining，vericut simulation 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 3 目 录 摘摘 要要.1 ABSTRACTABSTRACT.2 第一章第一章 绪绪 论论.1 1.1 UG 简介 .1 1.2 UG 的特点 .2 第二章第二章 零件的三维建模零件的三维建模.3 2.1 分析零件.3 2.2 零件的建模 .4 第三章第三章 零件的仿真零件的仿真加加工工.8 3.1 CAM 简介 .8 3.2 仿真加工.9 3.2.1 零件单位转换及分析.9 3.2.2 初始化工作环境 .11 3.2.3 创建刀具 .11 3.2.4 创建几何体.12 3.2.5 创建操作.13 3.3 后处理生成程序.25 第四章第四章 VERICUTVERICUT 的验证仿真的验证仿真 .27 4.1 VERICUT 的简介 .27 4.2 加工验证过程.28 4.2.1 实验条件.28 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 4 4.2.2 工件建模 .28 4.2.3 机床仿真 .28 4.3 本章小结 .33 第五章第五章 结结 论论.34 致谢致谢.35 参考文献参考文献.36 毕业设计小结毕业设计小结.37 附附 录录.38 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 1 第一章 绪 论 CAD/CAM 集成实质上是指在 CAD、CAM 各模块之间形成相关信息的自 动传递与转换。集成的 CAD/CAM 系统借助于公共的工程数据库、网络通讯技 术以及标准格式的中性文件接口，把分散于机型各异的计算机中的 CAD/CAM 模块高效地集成起来，实现软、硬件资源共享，保证系统内信息的流动畅通无 阻。 1.1 UG 简介 CAD/CAM 技术经过几十年的发展，先后走过大型机、小型机、工作站、 微机时代，每个时代都有当时流行的 CAD/CAM 软件。现在，工作站和微机平 台 CAD/CAM 软件已经占据主导地位，并且出现了一批比较优秀、比较流行的 商品化软件，其中以德国西门子的 Unigraphics（简称 UG）软件最具代表性， 目前 UG 软件已经在汽车、航空航天、机械制造等领域得到越来越广泛的应用。 UG（Unigraphics NX）是 Siemens PLM Software 公司出品的一个产品工程 解决方案，它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段。 Unigraphics NX 针对用户的虚拟产品设计和工艺设计的需求，提供了经过实践 验证的解决方案。 这是一个交互式 CAD/CAM(计算机辅助设计与计算机辅助制造)系统，它功 能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。UG 的开发始于 1990 年 7 月，它是基于 C 语言开发实现的，目前已经成为模具行业三维设计的一个主流 应用。UG 具有三个设计层次，即结构设计、子系统设计和组件设计。UG 主要 客户包括，通用汽车，通用电气，福特，波音麦道，洛克希德，劳斯莱斯，普 惠发动机，日产，克莱斯勒，以及美国军方。几乎所有飞机发动机和大部分汽 车发动机都采用 UG 进行设计，充分体现 UG 在高端工程领域，特别是军工领 域的强大实力。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 2 UG NX8提供了特征建模模块、特征操作模块和特征编辑模块，具有强大 的实体建模功能，并且在原有版本基础上进行了一定的改进，提高了用户设计 意图表达的能力。是造型操作更简便、更直观、更实用。在建模和编辑的过程 中能够获得更大的、更自由的创作空间，而且花费的精力和时间相比之下更少 了。 1.2 UG 的特点 Unigraphics CAD/CAM/CAE 系统提供了一个基于过程的产品设计环境，使 产品开发从设计到加工真正实现了数据的无缝集成，从而优化了企业的产品设 计与制造。UG 面向过程驱动的技术是虚拟产品开发的关键技术在面向过程驱动 技术的环境中，用户的全部产品以及精确的数据模型能够在产品开发全过程的 各个环节保持相关，从而有效地实现了并行工程。 该软件不仅具有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配和产生工程图等设 计功能；而且，在设计过程中可进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析 和仿真模拟，提高设计的可靠性；同时，可用建立的三维模型直接生成数控代 码，用于产品的加工，其后处理程序支持多种类型数控机床。另外它所提供的 二次开发语 UG/OPen GRIPUG/open API 简单易学，实现功能多，便于用户开发 专用 CAD 系统。具体来说，该软件具有以下特点： （l）具有统一的数据库，真正实现了 CAD/CAE/CAM 等各模块之间的无 数据交换的自由切换，可实施并行工程。 （2）采用复合建模技术，可将实体建模、曲面建模、线框建模、显示几何 建模与参数化建模融为一体。 （3）用基于特征（如孔、凸台、型胶、槽沟、倒角等）的建模和编辑方法 作为实体造型基础，形象直观，类似于工程师传统的设计办法，并能用参数驱 动。 （4）曲面设计采用非均匀有理 B 样条作基础，可用多种方法生成复杂的曲 面，特别适合于汽车外形设计、汽轮机叶片设计等复杂曲面造型。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 3 （5）出图功能强，可十分方便地从三维实体模型直接生成二维工程图。能 按 ISO 标准和国标标注尺寸、形位公差和汉字说明等。并能直接对实体做旋转 剖、阶梯剖和轴测图挖切生成各种剖视图，增强了绘制工程图的实用性。 （6）具有良好的用户介面，绝大多数功能都可通过图标实现；进行对象操 作时，具有自动推理功能；同时，在每个操作步骤中，都有相应的提示信息， 便于用户做出正确的选择。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 4 第二章 零件的三维建模 2.1 分析零件 由图纸 2-1 分析可知，该零件主要由圆柱体和长方体组成。零件长 3.16in、宽 2.78in、高 1.595in。主视图发现有三个直径 0.280in 通孔，两个直径 0.04in 通孔， ，两个直径 0.512in 盲孔，一个长为 3.63in（直径为 1.242- 0.512）通孔，在以上四处直径为 0.512in 的孔添加螺纹。 图 2-1 零件图纸 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 5 2.2 零件的建模 （1）打开 UG NX8.0，创建建模文件“毕业设计零件”，点击确定进入操 作页面。如图 2-2 所示。 图 2-2 创建建模文件 （2）单击工具栏上的【草图】指令，进入草图界面并绘制如图图形，如图 2-3 所示，完成草图后单击【拉伸】指令，弹出【拉伸】对话框，选中草图并在 【拉伸】对话框的【距离】文本框中输入 3.09 英寸，如图 2-4 所示。 图 2-3 草图绘制 图 2-4 整体的拉伸 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 6 （3）同理，根据图纸完成零件其他位置的建模，得到零件的大致模型，对 其进行布尔运算求和，如图 2-5 所示。 图 2-5 零件的大致模型 （4）单击工具栏上的【草图】指令，进入草图界面并绘制如图 2-6 的回转 体草图，通过回转命令生成回转体，并将其与图 2-5 的模型进行布尔运算求差 得到模型如图 2-7 回转体求差模型。 图 2-6 回转体草图 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 7 图 2-7 回转体求差后的模型 （5）同理，得到图 2-8 布尔运算后的模型。 图 2-8 布尔运算后的模型 （6）单击工具栏上的【边倒圆】命令，根据图纸对零件的相应位置进行倒 角处理，如图 2-9 进行边倒圆所示。 图 2-9 进行边倒圆 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 8 （7）单击工具栏上的插入-设计特征-【螺纹】命令，根据图纸对零件的 相应位置添加螺纹，如图 2-10 所示。 （8）单击工具栏上的【文本】命令，根据图纸对零件的相应位置添加文字， 图 2-11 所示。 图 2-9 添加螺纹 图 2-10 添加螺纹 图 2-11 添加文字 （9）零件制作完成后，把不必要的线条隐藏，按 ctrl+j 对零件进行透明 化处理，便于查看零件内部情况，如图 2-12 完成的零件图。 如图 2-12 完成的零件图 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 9 第三章 零件的仿真加工 3.1 CAM 简介 UG/CAM 提供了一整套从钻孔、线切割到 5 轴铣削的单一加工解决方案。在 加工过程中的模型、加工工艺、优化和刀具管理上，都可以与主模型设计相联 接，始终保持最高的生产效率。把 UG 扩展的客户化定制的能力和过程捕捉的能 力相结合，您就可以一次性地得到正确的加工方案。 UG-CAM 由五个模块组成，即交互工艺参数输入模块、刀具轨迹生成模块、 刀具轨迹编辑模块、三维加工动态仿真模块后置处理模块。 （1）交互工艺参数输入模块 通过人机交互方式，用对话框和过程向导的形式输入刀具、夹具、编程原 点、毛坯、零件等工艺参数。 （2）刀具轨迹生成模的块 UG/Toolpath Generator UG-CAM 最具特点的是其功能强大的刀具轨迹生成方法。包括车削、铣 削、线切割等完善的加工方法。 （3）刀具轨迹编辑模块 UG/Graphical Tool Path Editor 刀具轨迹编辑器可用于观察刀具的运动轨迹，并提供延伸、缩短或修改刀 具轨迹的功能。同时，能够通过控制图形的和文本的信息去编辑刀轨。因此， 当要求对生成的刀具轨迹进行修改，或当要求显示刀具轨迹和使用动画功能显 示时，都需要刀具轨迹编辑器。动画功能可选择显示刀具轨迹的特定段或整个 刀具轨迹。附加的特征能够用图形方式修剪局部刀具轨迹，以避免刀具与定位 件、压板等的干涉，并检查过切情况。 （4）三维加工动态仿真模块 UG/Verify UG/Verify 交互地仿真检验和显示 NC 刀具轨迹，它是一个无需利用机床， 成本低，高效率的测试 NC 加工应用的方法。UG/Verify 使用 UG/CAM 定义的 BLANK 作为初始的毛坯形状，显示 NC 刀轨的材料移去过程，检验包括错误如刀 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 10 具和零件碰撞曲面切削或过切和过多材料。最后在显示屏幕上的建立一个完成 零件的着色模型。 （5）后置处理模块 UG/Postprocessing UG/Postprocessing 包括一个通用的后置处理器(GPM),使用户能够方便地 建立用户定制的后置处理。通过使用加工数据文件生成器(MDFG),一系列交互选 项提示用户选择定义特定机床和控制器特性的参数，包括：控制器和机床特征、 线性和园弧插补、标准循环、卧式或立式车床、加工中心等等。这些易于使用 的对话框允许为各种钻床、多轴铣床、车床、电火花线切割机床生成后置处理 器。后置处理器的执行可以直接通过 Unigraphics 或通过操作系统来完成。 3.2 仿真加工 3.2.1 零件单位转换及分析 （1）单位转换 由于使用的加工机床是以公制进行加工，而建模时采用英寸为单位，这就 需要把零件的单位改为毫米再进行加工编程。 操作方法：分析-定制单位-单位管理器-出现 “单位管理器”对话框- 如图 3-1 选择-点击更新单位。 图 3-1 单位转换 （2）分析零件 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 11 由零件三维模型可知，需要对零件进行二次装夹才能加工完毕。因此，需 要对零件一次装夹加工进行建模，如图 3-2 零件一次装夹加工模型。 图 3-2 零件一次装夹加工模型 （3）创建零件毛坯 创建零件毛坯长 102，半径为 54，高度为 94.82（单位：mm） ，如图 3-3 零 件加工毛坯所示。 图 3-3 零件加工毛坯 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 12 3.2.2 初始化工作环境 单击工具栏上的【开始】【加工】 ，弹出加工环境对话框，选择 cam general 及 mill multi-axis，如图 3-1 所示，按“确定”后即完成初始化加工环境。 如图 3-4。 图 3-4 初始化加工环境 3.2.3 创建刀具 单击工具栏上的【创建刀具】指令，弹出【创建刀具】对话框，在“刀具 子类型”处选择 MILL，名称改为 T1D20，如图 3-5 所示；按“确定”后，弹出 【铣刀-5 参数】对话框，设置直径为 20mm，如图 3-6 所示，然后按“确定” 后退出对话框。 图 3-5 创建刀具 图 3-6 铣刀-5 参数 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 13 同理，用上述的创建方法分别创建所需要的各种平底刀、球头刀、钻刀。 3.2.4 创建几何体 （1）单击工具栏上的【创建几何体】 指令，弹出【创建几何体】对话框， 单击几何子类型处的 MCS 图标，名称为 MCS_MILL,如图 3-7 所示；按“确定” 后弹出 Mill Orient 对话框，建立工件坐标系(燕尾平面中心为原点)如图 3-8 所示。 图 3-7 创建几何体（坐标系） 图 3-8 建立工件坐标系 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 14 （2）单击工具栏上的【创建几何体】 指令，弹出【创建几何体】对话框， 单击几何子类型处的 WORKPIECE 图标，如图 3-9 所示；按“确定”后弹出对 话框，指定部件选择整个实体特征如图 3-10 所示，指定毛坯选择建好的毛坯如 图 3-11 所示。 图 3-9 创建几何体 图 3-10 指定部件 图 3-11 指定毛坯 3.2.5 创建操作 (1) 外部轮廓加工 单击工具栏上的【创建工序】指令，弹出【创建工序】对话框，设置类型 为 mill_contour，在操作子类型中选择 CAVITY_MILL，选择刀具为 T1D20 ，几 何体为 WOEKPIECE,方法为 METHOD,如图 3-12 所示。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 15 图 3-12 创建工序 按“确定”后弹出【型腔铣】对话框，设置切削模式为跟随周边，全局每 刀深度为 6mm；单击【进给和速度】图标，在弹出的的对话框中设置主轴速度 为 1000，切削进给率为 250；以上操作如图 3-13 ，3-14 所示。 图 3-13 刀轨设置 图 3-14 主轴速度及进给率 单击【型腔铣】对话框的【生成】图标，生成刀轨，如图 3-15 所示；然后 单击【确认】图标，弹出【刀轨可视化】对话框，选择 3D 动态仿真加工动画， 进行中的加工操作如图 3-16 所示。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 16 图 3-15 生成刀轨 图 3-16 3D 动态仿真 单击工具栏上的【创建操作】指令，弹出【创建操作】对话框，设置类型 为 mill_contour，在操作子类型中选择 CAVITY_MILL，选择刀具为 D20R2.286 ，几何体为 WOEKPIECE,方法为 METHOD,如图 3-17 所示。 图 3-17 创建工序 图 3-17 刀轴方向 由图 3-18 知，图中的刀具竖直方向与需要加工的区域并不垂直，点击图 3- 19 中左上角的“刀轴”选项选择“动态” ，通过输入相应的角度变换得到图 3- 19 的刀轴方向，点击生成得到图 3-20 刀路图。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 17 图 3-19 设置刀轴方向 图 3-20 不合理刀路 由图 3-20 发现这不是我们需要的加工刀路，此时点击“切削层”命令，弹 出【切削层】对话框，选择所需要的切削层，如图 3-21 所示。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 18 图 3-21 选择切削层 点击“切削参数”命令，弹出【切削参数】对话框，切削方向选择“顺铣” ， 切削顺序选择“层优先” ，刀路方向选择“向外” （表示刀具从毛坯里面向外面 进行铣削） ，勾选“岛清理” ， “壁清理”选择“在起点”如图 3-22 所示。点击 确定回到【型腔铣】对话框中，点击生成，生成刀路，得到如图 3-23 合理的刀 路 图 3-22 切削参数 图 3-23 合理的刀路 按照以上操作，分别对零件的各个部分进行编程。得到图 2-24 的外部轮廓 的加工刀路。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 19 图 2-24 外部轮廓的加工刀路 （2）孔加工 使用工具栏中的“测量距离” ，选择“半径”选中零件中需要加工的孔， 得出其半径约为.毫米，由此知我们需选用直径为 7.2 毫米的钻刀加工。 如图 3-25 所示。 图 3-25 测量孔半径 单击工具栏上的【创建刀具】指令，弹出对话框，设置类型为，在刀具 子类型处选择 DRILLING-TOOL，名称改为 T8DRILLD7.2，如图 3-26 所示； 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 20 按“确定”后，弹出【钻刀】对话框，设置直径为 7.2mm，如图 3-27 所示，然 后按“确定”后退出对话框。 图 3-26 创建刀具 图 3-27 设置刀具参数 钻孔 drill：单击工具栏上的【创建操作】指令，弹出对话框，设置类型为 drill，操作子类型为 BREAKCHIP-DRILLING，选择刀具 T8DRILLD7.2，选择 几何体 MCS-MILL，选择方法为 METHOD，如图 3-28 所示；“确定”后进入 【断屑钻】对话框，指定孔选择如图 3-29 所示的三个孔，指定孔顶面和地面分 别为零件的表面和有文字的底面（图 3-29 亮显示的面） ，点击生成，生成刀路 如图 3-30 所示，观看刀路，刀路合理。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 21 图 3-28 创建工序 图 3-29 选择要加工的孔、 图 3-30 生成钻孔刀路 空的顶面、底面 单击工具栏上的【创建操作】指令，弹出【创建操作】对话框，设置类型 为 mill_contour，在操作子类型中选择 CAVITY_MILL，选择刀具为 D5 ，几 何体为 WOEKPIECE，方法为 METHOD,如图 3-31 所示。点击【型腔铣】中的 “指定切削区域”，选中图 3-32 中亮显示“孔”的切削区域，回到【型腔铣】 点击生成，生成图 3-33 的刀路图。以同样的方法得到图 3-34 的零件内部刀路 图。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 22 图 3-31 创建工序 图 3-32 选择切削区域 图 3-33 生成刀路 图 3-34 生成刀路 选择需要验证的工序进行刀路验证，如图 3-35。点击“确认刀轨” ， 3D 动 态仿真加工动画，加工后的结果如图 3-36 所示。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 23 图 3-35 选择要验证的工序 图 3-36 3D 动态仿真结果 （3）清根 由图 3-36 可知，零件中的某些区域用所选的刀具无法加工，此时我们需要 选用更适合的刀具来对这些区域进行 “清根”处理。 创建工序【型腔铣】，指定切削层如图 3-37（亮显示的为所选定的切削层） 所示，生成的刀路如图 3-38 所示。 图 3-37 选定的切削层 图 3-38 清根刀路 点击“确认刀轨”进行 2D 动态仿真，加工后的结果如图 3-40 所示，图 3- 39 为清根前的加工结果。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 24 图 3-39 清根前 图 3-40 清根后 （4）文字加工 单击工具栏上的【创建操作】指令，弹出【创建操作】对话框，设置类型 为 mill_planar，在操作子类型中选择 PLANAR_MILL，选择刀具为 T23D0.5 ， 几何体为 WOEKPIECE,方法为 METHOD,如图 3-41 所示。点击“确定”后进入【平 面铣】对话框，指定部件选择“AUTO”,切削模式选择标准驱动，如图 3-42 所 示，点击生成，生成的刀路如图 3-43 所示，进入“2D 动态” ，加工结果如图 3- 44 所示。 图 3-41 创建工序 图 3-42 指定加工的文字 图 3-43 生成文字加工刀路 图 3-44 文字加工 2D 仿真 结果 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 25 同理，以相同的操作得到“NOR” 、 “BRK”的加工刀路及 2D 动态仿真结果， 如图 3-45、图 3-46 所示。 图 3-45 生成文字加工刀路 图 3-46 文字加工 2D 仿真结果 （5）二次装夹加工（去燕尾） 双击 MCS,建立工件坐标系，如图 3-47 所示。点击 WORKPIECE,指定毛坯为 燕尾（如图 3-48） ，指定部件为零件（如图 3-49） 。 图 3-47 建立二次加工坐标系 图 3-48 指定毛坯 图 3-49 指定部件 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 26 单击工具栏上的【创建操作】指令，弹出【创建操作】对话框，设置类型 为 mill_contour，在操作子类型中选择 CAVITY_MILL，选择刀具为 T1D20 ， 几何体为 WOEKPIECE，方法为 METHOD,如图 3-50 所示。进入【型腔铣】对 话框后，进入【切削层】选择切削层为毛坯底面零件表面，如图 3-51 所 示。 图 3-50 创建工序 图 3-51 选择切削层 点击生成，生成的刀路如图 3-52 所示。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 27 图 3-52 去燕尾刀路 3.3 后处理生成程序 （1）选中 NC-PROGRAM 中的程序，进行校验刀轨后进行 2D 动态仿真， 如图 3-53 所示。 图 3-53 2D 动态仿真 （2）仿真加工后，选中需要的程序，点击后处理指令，选择五轴加工，单 位：公制，如图 3-54 所示； 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 28 图 3-54 后处理 生成的加工程序，如图 3-55 所示 图 3-55 加工程序 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 29 第四章 VERICUT 的验证仿真 4.1 VERICUT 的简介 VERICUT 软件是美国 CGTECH 公司开发的数控加工仿真系统，由 NC 程 序验证模块、机床运动仿真模块、优化路径模块、多轴模块、高级机床特征模 块、实体比较模块和 CAD/CAM 接口等模块组成，可仿真数控车床、铣床、加 工中心、线切割机床和多轴机床等多种加工设备的数控加工过程，也能进行 NC 程序优化，缩短加工时间、延长刀具寿命、改进表面质量，检查过切、欠 切，防止机床碰撞、超行程等错误;具有真实的三维实体显示效果，可以对切削 模型进行尺寸测量，并能保存切削模型供检验、后续工序切削加工;具有 CAD/CAM 接口，能实现与 UG. CATIA 及 MasterCAM 等软件的嵌套运行。 VERICUT 软件目前已广泛应用于航空航天、汽车、模具制造等行业，其最大特 点是可仿真各种 CNC 系统，既能仿真刀位文件，又能仿真 CAD/CAM 后置处 理的 NC 程序，其整个仿真过程包含程序验证、分析、机床仿真、优化和模型 输出等。 Vericut 7.2.1 亦重新设计了刀具管理器，使 Vericut 的程式优化模组 OptiPath 变得更容易使用。刀具优化库将设置在刀具管理器 ，这样不仅简 化了使用过程，而且不同的刀具可以参考同一个优化库。新的刀具装配向导允 许用户在一个简单的用户介面里，通过对话方块的形式创建一把新铣刀。如果 用户已经在其他刀具库 建立了一把刀，用户可以参考或复制整个刀具，或刀片、 刀柄，建立新的刀具。 Vericut 模型输出功能在 7.2.1 里得到了加强，能够输出 CATIA V5、ACIS SAT 和 STEP 模型，模型输出能够在 Vericut 类比 NC 程式的任何过程中创建 CAD 模型。这个模型包含了各种加工特征，如：孔、倒角、圆弧、凹槽、凸台， 这些特征非常精确，和实际加工特征一样。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 30 4.2 加工验证过程 4.2.1 实验条件 这里采用的是 DMG-DMU800 型立卧加工中心进行仿真，机床主要结构参 数如下： 工作台行程：左右（X 轴）1000mm；前后（Y 轴）1000mm；上下（Z 轴） 1000mm 主轴转速范围：200-5000r/min，进给率：快速 XYZ 4500mm/min，进给 XYZ 0- 400mm/min DMG-DMU800 型立卧加工中心采用 hei530 数控系统控制各项运动，可进行铣、 钻、铰等多种工序加工。 4.2.2 工件建模 因为不同的零件有不同的加工方法，刀轨的编制及生成的刀位源文件 都是针对特定被加工零件的，所以首先应进行零件的建模。运用 UG 的建模模 块，然后将需要的毛坯转换为 IGES 文件。 4.2.3 机床仿真 （1）新建用户文件 在【文件】中【新项目】选择【毫米】 ，建立新的操作。 （2）建立机床的运动学模型 建立机床部件树，在【模型】中选择【项目树】 ，选择控制系统为 hei530， 机床为 DMG-dmu800，如图 4-1 所示。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 31 图 4-1 选择控制系统与机床 （3）点击“Fixture”导入“夹具” ，点击“Stock”导入“毛坯” ，通过移 动使得“夹具”与“毛坯”相应的位置重合，对刀点 1 与工件坐标系重合，如 图 4-2。 图 4-2 添加夹具与毛坯、对刀点偏置 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 32 (4) 添加数控程序 在【项目树】中，点选【数控程序】 ，添加所需要的数控程序，如图 4- 3 所示。 图 4-3 添加数控程序 (5)建立刀具库文件 首先在【项目树】中，右键选择【加工刀具】 ，进入【刀具管理器】 ，如图 4-4 所示。在【ID】中，右键，选择【添加刀具】 ， 【新】 ， 【铣刀】进入刀具尺 寸设置界面，按照 UG 中仿真加工所示用的刀具尺寸进行设置，如图 4-5 所示， 单击【添加】 ，确定刀具尺寸设定，单击【关闭】 。依照以上方法，完成所需所 有刀具的定义。 图 4-4 刀具管理器 图 4-5 刀具尺寸设置 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 33 (6)初始化并开始仿真 在 Vericut 主窗口，右下角的几个按键，如图 4-6 所示，点击第一个按键 “重置模型” ，再点击第五个按键“仿真到末端”开始仿真。 图 4-6 操作按钮 （7）加工过程展示： 图 4-7 轮廓铣削 图 4-8 钻孔 图 4-9 型腔铣削 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 34 图 4-10 清根 图 4-11 加工结果 (8)去燕尾 按照上面的六个步骤进行去燕尾的仿真，机床选用三轴机床，机床控制 系统选用 fan0m，如图 4-12 所示。 如图 4-12 控制系统与机床 加工过程展示： 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 35 图 4-12 铣平面 图 4-13 清根 图 4-14 文字加工 图 4-15 去燕尾结果 4.3 本章小结 上述仿真过程中不出现欠切与过切、干涉、碰撞、超程等现象，证明该程 序用于实际加工中是可行的。 不足之处：在编程中没有编制半精加工、精加工等工序，导致生产出来的 零件精度可能达不到要求。工艺是本人今后需要多加学习的方面。 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 36 西北工业大学明德学院本科毕业设计论文西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 37 第五章 结 论 壳体类零件是机器的基础件之一。主要功用是保持各轴、套以及齿轮在空 间的位置关系，使其能够协调地运动，并起着连接、支撑各零件的作用，因而 结构一般复杂。而飞机壳体类零件对于壳体不但起连接、支撑作用，而且需要 满足各油路系统的功能实现。因而结构比普通壳体的结构复杂得多。飞机类壳 体零件一般由许多不规则型腔和型面组成，并存在大