（材料加工工程专业论文）轿车模具数控加工仿真优化研究.pdf

jj，“一 ad i s s e r t a t i o ns u b m i t t e dt og u a n g d o n gu n i v e r s i t yo f t e c h n o l o g yf o rt h ed e g r e eo fm a s t e r o fe n g i n e e r i n gs c i e n c e as t u d yo ns i m u l a t i o na n do p t i m i z a t i o no fn c m a n u f a c t u r i n go fa u t o m o b i l em o l d m a s t e rd e gr e ec a n d i d a t e ：y u a ny u p e n g sp e r v 。s o ：p r o f y a n gl u p e r v i s o r r o a n g i ns： m a y2 0 10 f a c u i t yo fm a t e r i a la n de n e r g y g u a n g d o n gu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y g u a n g z h o u ，g u a n g d o n g ，p r c h i n a ，5 1 0 0 0 36唧75 47，iiiiliy 摘要 摘要 汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，2 0 0 9 年我国成为汽车全球产销量 第一的国家，同年国务院发布了汽车产业调整振兴规划，提出由汽车产销大国 向汽车制造强国迈进的战略目标。要发展民族品牌车型急需数控机床和高精密模具 等先进制造装备的相应发展，因此研究汽车模具关键技术之一的数控加工仿真技术 具有重要意义。 论文应用成熟的商业化数控仿真系统v e r i c u t ，在深入研究建模仿真方法的 基础上，建立我校z x k 3 2 b 、g - x k 5 3 2 5 、m c v 7 6 0 b p 、m c h 一5 0 0 d 、h u r c o v t x u 等机床的虚拟模型并应用u gp o s tb u i l d e r 工具开发了z x k 3 2 b 机床专用后 处理器。在前述工作基础上，以加工轿车仪表盘模具型芯为例，对轿车模具数控加 工仿真优化技术开展了较为深入的研究并进行了真实加工，论文结论如下： ( 1 ) 基于v e r i c u t 的全过程仿真，可以方便的检测机床碰撞干涉事故、优化 n c 代码、缩短制造周期，有利于制造系统的集成，必将成为今后轿车模具先进制 造技术的一个重要研究方向。 ( 2 ) 目前3 轴、4 轴和5 轴机床加工质量和加工效率的对比研究较少。本文应 用v e r i c u ta u t o d i f f 加工质量检查模块对经3 轴、4 轴和5 轴机床加工后工件 的质量和加工效率进行分析，结果表明加工达到了设计的精度要求；此外，在加工 复杂空间曲面时，5 轴加工中心相比3 轴机床能显著提高工件表面质量，缩短加工 时间。 ( 3 ) 利用o p t i p a t h 模块优化加工代码，结果表明能节省2 7 5 的加工时间，并 且达到了使加工更为平稳、减少刀具磨损、提高加工质量的目标。在z x k 3 2 b 机床 进行实际加工验证 o p t i p m h 功能的有效性和仿真系统的可靠性，证明了优化加工 代码对降低轿车模具加工成本有现实意义。 本文关于建模仿真方法的研究可应用于轿车模具数控加工行业，建立的虚拟机 床可用于广东工业大学实验室对学生进行数控操作培训和数控编程模拟实验。 关键词：v e r i c u t ；数控加工；仿真；优化；机床 广东工业大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h ea u t o m o b i l ei n d u s t r yi so n eo ft h ef i v ep i l l a ri n d u s t r i e so fo u rn a t i o n a le c o n o m y i n2 0 0 9c h i n ab e c a m et h ew o r l d sn o 1 一a u t o m o t i v ep r o d u c t i o na n ds a l e sc o u n t r y , t h e s t a t ec o u n c i lh a di s s u e d ”a u t o m o b i l e i n d u s t r ya d ju s t m e n tp r o m o t i o np l a n ”i nt h es a m e y e a rw h i c hp r o p o s e dt h es t r a t e g i ct a r g e tt h a tb r i n go u rc o u n t r yt oap o w e r f u la u t o m o b i l e m a n u f a c t u r i n gn a t i o n d e v e l o p i n g n a t i o n a lb r a n dv e h i c l e t y p eu r g e n t l y n e e d s c o r r e s p o n d i n gd e v e l o p m e n to fa d v a n c e dm a n u f a c t u r ee q u i p m e n ts u c ha sn cm a c h i n e t o o la n dh i g hp r e c i s i o nm o l da n ds oo n t h e r e f o r es t u d yo ns i m u l a t i o na n do p t i m i z a t i o n o fn c m a n u f a c t u r i n go fa u t o m o b i l em o l di si m p o r t a n t t h i ss t u d yw a sc a r r i e do u ta b o v e t h eb a c k g r o u n d t h i st h e s i su s e st h ew o r l d sm o s ta d v a n c e dm a c h i n i n gs i m u l a t i o ns y s t e mv e r i c u t t oc r e a t et o o ll i b r a r ya n dv i r t u a lm o d e lo fz x k - 3 2 bm i l l i n gm a c h i n e ，g - x k 5 3 2 5m i l h n g m a c h i n e ，l e a d w e l lm c v - 7 6 0 b pm a c h i n i n gc e n t e r , l e a d w e l lm c h 5 0 0 d m a c h i n i n gc e n t e ra n dh u r c ov t x uf i v e a x i sm a c h i n i n gc e n t e r z x k 3 2 bm a c h i n e s p e c i f i cp o s t - p r o c e s s o rw a sd e v e l o p e db yu gp o s tb u i l d e r o nt h i sb a s i s ，t a k ep r o c e s s i n g t h ed a s h b o a r dm o l dc o r ea st h ee x a m p l e ，c a r r y i n go u tr e s e a r c ho ns i m u l a t i o na n d o p t i m i z a t i o nt e c h n i q u e so fv e h i c l em o l dn cm a n u f a c t u r ea n dc o n d u c t i n gr e a lm a c h i n i n g o f d a s h b o a r dm o l dc o r e p r o p o s ef o l l o w i n gv i e w p o i n t s ： ( 1 ) t h em a c h i n i n gs i m u l a t i o ns y s t e mb a s e do nv e r i c u tc a ne a s i l yd e t e c tt o o l c o l l i s i o na c c i d e n t sa n do p t i m i z en c p r o g r a m ，i m p r o v i n gp r o c e s s i n ge f f i c i e n c y , s h o r t e n m a n u f a c t u r i n gc y c l e ，w i l lb e c o m ea ni m p o r t a n tr e s e a r c hd i r e c t i o no fa d v a n c e dt e c h n i q u e o fv e h i c l em o l dm a n u f a c t u r ea n dp r o m o t et h ed e v e l o p m e n to fc h i n a sm a n u f a c t u r i n g i n d u s t r y ( 2 ) a tp r e s e n tt h ec o m p a r a t i v es t u d yo n3a x i s ，4a x i sa n d5a x i sm a c h i n i n gq u a l i t y a n dm a c h i n i n ge f f i c i e n c yi sf e w t h i st h e s i su s e sa u t o d i f fm o d u l ep r o v i d e di n v e r i c u tt oa n a l y s i sa n di n s p e c tt h ep r o c e s s i n gq u a l i t yo fw o r kp i e c eb ys o l i da n d s u r f a c ec o m p a r i s o nm e t h o d c o m p a r e dt h eq u a l i t yo fw o r kp i e c ea n dt h e p r o c e s s i n g e f f i c i e n c ya f t e r3 - a x i s ，4a x i sa n d5 - a x i sm a c h i n i n g t h er e s u l ts h o w st h a tt h ep r o c e s s i n g h a sa c h i e v e dt h ed e s i g no f p r e c i s i o n i na d d i t i o n ，i nt h ep r o c e s s i n go fc o m p l e xs p a t i a l i i a b s t r a c t s u r f a c e ，t h e5 - a x i sm a c h i n i n gc e n t e rc a l ls i g n i f i c a n t l yi m p r o v et h es u r f a c eq u a l i t ya n d r e d u c ep r o c e s s i n gt i m ec o m p a r e dw i t h3 - a x i sm a c h i n et 0 0 1 ( 3 ) u s eo p t i p a t hm o d u l et oo p t i m i z et o o lp a t h t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o w t h a t b yo p t i m i z i n gn cp r o g r a mc a ns a v e2 7 5 o fp r o c e s s i n gt i m ea n di m p r o v e t h eq u a l i t yo f w o r kp i e c ew h i c hh a sp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c eo fr e d u c i n gp r o c e s s i n gc o s to fv e h i c l em o l d t h e nu p l o a dt h eo p t i m i z e dn cp r o g r a mt oz x k - 32 bm a c h i n et o o lt od ot h er e a l m a c h i n i n gt e s tt ov e r i f yt h er e l i a b i l i t yo fv e r i c u ts i m u l a t i o ns y s t e m t h er e s e a r c ho nm o d e l i n ga n ds i m u l a t i o ni nt h i st h e s i sc a nb ea p p l i e dt ov e h i c l e m o l dc n cm a c h i n i n gi n d u s t r y t h em a c h i n et o o l s b u i l ti nt h i sa r t i c l ec a nb eu s e df o r c n cp r o g r a m m i n gt r a i n i n gf o rt h es t u d e n t so fg u a n g d o n gu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y k e y w o r d s ：v e r i c u t ；n cm a n u f a c t u r e ；s i m u l a t i o n ；o p t i m i z a t i o n ；m a c h i n et o o l i i i 广东工业大学硕士学位论文 目录 摘昙娶i a b s t r a c t ，i i 第一章绪论1 1 1 选题背景与意义1 1 2 国内外研究技术发展现状和趋势2 1 2 1 数控机床的发展现状和趋势2 1 2 2 数控仿真技术的研究现状及发展趋势3 1 3 本论文的主要研究工作3 第二章数控加工理论与v e r i c u t 数控加工仿真系统5 2 1 数控加工数学拟合方法5 2 2 数控加工仿真技术6 2 3 切削参数优化数学模型6 2 4v e r i c u t 系统简介7 2 5v e r i c u t 系统组成模块8 2 6v e r i c u t 系统的主要特点9 2 6 1c n c 机床仿真和验证9 2 6 2n c 程序优化9 2 6 3 良好的开放性9 2 7 本章小结1 0 第三章仿真加工平台的构建1l 3 1 广东工业大学z x k 3 2 b 数控铣床建模o 1 1 3 2g s k 9 8 3 m 数控系统分析与开发1 9 3 3z x k 3 2 b 机床后处理器开发一2 4 3 3 1 后处理器简介2 4 3 3 2z x k 一3 2 b 机床后处理器开发过程2 6 3 3 3z x k 一3 2 b 机床后处理器的安装及验证2 9 3 4 刀具库的创建3 0 3 5 广东工业大学g - x k 5 3 2 5 机床建模3 2 i v 目录 3 6 广东工业大学l e a d w e l lm c v - 7 6 0 b p 机床建模3 4 3 7 广东工业大学l e a d w e l lm c h 5 0 0 d 机床建模3 6 3 8h u r c ov t x u 五轴加工中心建模3 8 3 9 本章小结4 0 第四章v e r i c u t 仿真加工的实现及数据分析4 2 4 1 仿真加工结果分析j 一4 2 4 1 1u g c a m 系统4 2 4 1 2 加工工艺方案的制定原则4 4 4 1 3z x k 3 2 b 机床仿真加工一4 5 4 1 4g - x k 5 3 2 5 机床仿真加工5 0 4 1 5l e a d w e l lm c v - 7 6 0 b p 机床仿真加工一5 1 4 1 6l e a d w e l lm c h 5 0 0 d 机床仿真加工5 1 4 1 7h u r c ov t x u 机床仿真加工5 2 4 1 8 仿真加工结果分析5 4 4 2 o p t i p a t h 优化对比与分析5 9 4 2 1 o p t i p a t h 程序优化原理5 9 4 2 2o p t i p a t h 程序优化方法6 0 4 2 3o p t i p a t h 程序优化过程与结果6 l 4 3 虚拟加工与实际加工数据对比6 3 4 4 本章小结6 4 ： 结论与展望- 6 6 参考文献6 8 攻读学位期间发表的学术论文7 2 独创性声明7 3 致 射7 4 v 广东工业大学硕士学位论文 c o n t e n t a b s t r a c t ( c h i n e s e ) i a b s t r a c t ( e n g l i s h ) i i c h a p t e r 1i n t r o d u c t i o n 1 1 1b a c k g r o u n da n ds i g n i f i c a n c e so ft h i st h e s i s 1 1 2d o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a lr e s e a r c hs t a t u sa n dt r e n d so ft h i ss u b j e c t 2 1 2 1p r e s e n ts i t u a t i o na n dd e v e l o p m e n tt r e n d so f n cm a c h i n et o o l 2 1 2 2r e s e a r c h s t a t u sa n dt r e n d so f n cm a n u f a c t u r es i m u l a t i o n 3 1 3m a i n _ r e s e a r c hw o r ko ft h i st h e s i s 3 c h a p t e r2c n cm a c h i n i n gt h e o r ya n dv e r i c u ts i m u l a t i o ns y s t e m 5 2 1m a t h e m a t i c sf i t t i n gm e t h o do fn c m a c h i n i n g 5 2 2n c m a c h i n i n gs i m u l a t i o nt e c h n o l o g y 6 2 3m a t h e m a t i c a lo p t i m i z a t i o nm o d e lo f c u t t i n g 6 2 4v e r i c u t i n t r o d u c t i o n 7 2 5v e r i c u ts y s t e mc o m p o s e dm o d u l e s 8 2 6m a i nf e a t u r e so fv e r i c u t 9 2 6 1s i m u l a t i o na n dv e r i f i c a t i o n 9 2 6 2n c p r o g r a mo p t i m i z a t i o n 9 2 6 3p r o p e r t yo f d e v e l o p m e n t 9 2 7s u m m a r y 10 c h a p t e r3s i m u l a t i o np l a t f o r mc o n s t r u c t i o n 11 3 1z x k - 3 2 bn c m i l l i n gm a c h i n em o d e l i n g 11 3 2a n a l y s i sa n dd e v e l o p m e n to fg s k 9 8 3 mc n c s y s t e m 1 9 3 3d e v e l o p m e n to f z x k 一3 2 bp o s t p r o c e s s o r 2 4 3 3 1i n t r o d u c t i o no f p o s t p r o c e s s o r 2 4 3 3 2d e v e l o p m e n tp r o c e s so f z x k - 3 2 b p o s t p r o c e s s o r 2 6 3 3 3i n s t a l l a t i o na n dv a l i d a t i o no f z x k 一3 2 bp o s t p r o c e s s o r 2 9 3 4c r e a t i o no f t o o ll i b r a r y 3 0 c o n t e n t 3 5g x k 5 3 2 5n cm i l l i n gm a c h i n em o d e l i n g 3 2 3 6l e a d w e l lm c v - 7 6 0 b pm a c h i n i n gc e n t e rm o d e l i n g 3 4 3 7l e a d w e l lm c h 5 0 0 dm a c h i n i n gc e n t e rm o d e l i n g 3 6 3 8h u r c ov t x um a c h i n i n gc e n t e rm o d e l i n g 3 8 3 9s u m m a r y 4 0 c h a p t e r4i m p l e m e n t a t i o no fv e r i c u t s i m u l a t i o na n dd a t aa n a l y s i s 4 2 4 1s i m u l a t i o nr e s u l ta n a l y s i s 4 2 4 1 1u g c a ms y s t e m 4 2 4 1 2p r i n c i p l e so fm a k i n gp r o c e s s i n gc r a f t 4 4 4 1 3t h em a c h i n i n gs i m u l a t i o no fz x k - 3 2 bm a c h i n et o o l 4 5 4 1 4t h em a c h i n i n gs i m u l a t i o no fg x k 5 3 2 5m a c h i n et o o l 5 0 4 1 5t h em a c h i n i n gs i m u l a t i o no fl e a d w e l lm c v - 7 6 0 b pm a c h i n ec e n t r e 5 1 4 1 6t h em a c h i n i n gs i m u l a t i o no fl e a d w e l lm c h - 5 0 0 dm a c h i n ec e n t r e 5 1 4 1 7t h em a c h i n i n gs i m u l a t i o no fh u r c ov t x um a c h i n ec e n t r e 5 2 4 1 8s i m u l a t i o nr e s u l ta n a l y s i s 5 4 4 2o p t i p a t ho p t i m i z a t i o nc o m p a r i s o na n da n a l y s i s 5 9 4 2 1o p t i p a t ho p t i m i z a t i o nt h e o r y 。5 9 4 2 2o p t i p a t ho p t i m i z a t i o nm e t h o d 6 0 4 2 3p r o c e s sa n dr e s u l to fo p t i p a t ho p t i m i z a t i o n 6 1 4 3v i r t u a la n dr e a lm a c h i n i n gd a t ac o m p a r i s o n 6 3 4 4s u m m a r y 6 4 c o n c l u s i o n sa n de x p e c t a t i o n 6 6 r e f e r e n c e s 6 8 p u b l i s h e dp a p e rd u r i n gd e g r e es t u d y 7 2 d e c l a r a t i o n 7 3 a c k n o w l e d g e m e n t 7 4 v i i 第一章绪论 第一章绪论 1 1 选题背景与意义 汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，2 0 0 9 年在面临严峻的国际金融危 机的困难形势下，我国汽车的产、销量却双双以4 0 以上的增幅逆势而上，以产、 销量超过1 0 0 0 万辆的硬指标成为汽车全球产销量第一的国家1 1 1 。同年国务院发布了 汽车产业调整振兴规划，提出汽车工业形成自主创新、自主开发的能力，最终 实现行业“由大转强 的战略目标i z 。我国汽车装备取得了长足的进步，但与发达 国家相比仍有很大差距。随着汽车工业竞争日趋激烈，汽车换型时间不断缩短，要 想在竞争中取胜、发展自主创新汽车产品技术、打造民族品牌车型，急需数控机床 和高精密模具等先进制造装备的相应发展。目前国内新建汽车生产企业中，设备投 资占全部建设投资的6 5 - 7 5 ，其中制造技术先进的企业，进口设备投资己占全 部设备投资的8 0 以上【3 】。制造技术水平直接决定了汽车生产企业在市场竞争中的 生存与发展，因此研究汽车工业关键制造技术之一的数控加工仿真技术对探索中国 汽车的自主品牌的创建与发展壮大之路就显得尤为重要。 随着科学技术的发展，各种先进技术正逐渐应用于制造系统中，其中2 0 世纪中 期数控技术和数控机床的发展给机械制造业带来了革命性的变化。数控加工具有加 工柔性好、加工精度高、生产率高、减轻操作者劳动强度、改善劳动条件的特点， 有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高【4 】。数控机床是一种高度机电一体化 的产品，适用于加工批量小、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的 零件、需要缩短生产周期的急需零件嘲。数控加工技术是现代自动化、柔性化及数 字化生产加工技术的基础与关键技术，它的发展和运用，开创了制造业的新时代。 因此，数控技术的水平、拥有量和普及程度，已经成为衡量一个国家综合国力和工 业现代化水平的重要标志。 另一方面，随着计算机硬件和可视化技术的发展，计算机仿真技术在制造系统 中得到广泛的应用。数控加工仿真是c a d c a m 系统的一项关键技术1 6 。现代制造业 中产品形状越来越复杂，精度要求也越来越高，传统的加工设备和制造方法己难于 适应这种多样化的复杂形状零件的高效高质量加工要求，如果在实际切削前，用户 可以利用仿真软件在计算机上进行模拟加工零件，就可以消除程序中的错误，避免 广东工业大学硕士学位论文 发生真实的碰撞【7 】。因此数控加工仿真系统是检验设计、加工过程是否正确的重要 途径。当n c 代码在计算机上进行了仿真并修正了程序之后，利用计算机软件对n c 程序进行优化，每一步切削分别设置适当的进给速度，能够大量缩短加工时间，并 改善操作的连续性和提高加工质量i s 。采用仿真加工和代码优化技术，将仿真软件 嵌入到制造系统中，使其成为实际加工的支撑环境，对于制造业具有重要的意义。 1 2 国内外研究技术发展现状和趋势 1 2 1 数控机床的发展现状和趋势 计算机数字控制技术( c o m p u t e rn u m e r i c a lc o n t r 0 1 ) 是利用数字信号进行控制 的自动控制技术。1 9 4 8 年美国p a r s o n s 公司在加工直升机叶片轮廓时，首先提出了 数控机床的设想。麻省理工学院在此基础上于1 9 5 2 年成功地研制出世界上第一台数 控机床。7 0 年代数控技术成为c a d c a m 技术的一部分，推动了c a d c a m 技术的一 体化发展，并逐步形成了计算机集成制造系统( c i m s ) 的概念，数控技术的产生给 机械制造业带来了革命性的变化，标志着制造业领域中计算机控制时代的开始，是 现代制造技术的基础，具有重要的实际意义和深远的影响。 我国数控技术的发展起步于2 0 世纪五十年代。“十五”期间，国家科技部将数 控机床列为制造业信息化工程的三大重点之一，在8 6 3 计划和科技攻关计划中分别安 排了“精密制造与数控关键技术应用与示范 和“数控关键技术与装备产业化支撑 技术及应用”等项目。现已取得重要的阶段性成果。目前我国己基本掌握了多轴坐 标联动技术，复合加工技术的研究也取得很大成绩，自主研制的五轴联动车铣复合 中心、五轴五面加工中心、双主轴车削中心等关键设备均己实现商品化【。】。进入2 l 世纪，随着制造业对数控机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进 步，数控机床的应用范围还在不断扩大，并且不断发展以适应生产加工的需要。数 控机床正向着高速化、高精化、复合化、智能化、开放化、网络化、绿色化的趋势 发展 1 0 j ，生产制造技术逐渐由传统立式综合加工机和车床提升为卧式综合加工、5 轴加工以及复合化多轴机床类的高性能、高附加值产品，其中的并联运动机床被认 为是具有革命性的机床设计的突破，代表了2 1 世纪机床发展的方向】。 2 第一章绪论 1 2 2 数控仿真技术的研究现状及发展趋势 仿真技术是基于虚拟模型的试验科学，具有安全、经济、高效、可控、便于观 测、无破坏性、可多次重复等显著的优点。八十年代初以来得到了迅速发展的数控 加工过程计算机图形仿真技术，是利用计算机图形技术与产品的数控加工技术相结 合，通过动画的形式形象而直观地模拟数控加工的实际过程，并对零件加工精度进 行分析评价的技术 1 2 1 。传统上为检查数控程序的正确性，防止干涉和碰撞的发生， 常采用刀具轨迹显示法和机床试切法对数控程序进行校验。这些方法对于大型复杂 工件来说，是极为繁杂的，而且调试周期长，成本高。而借助于虚拟现实技术和仿 真技术，将机床、加工零件毛胚、夹具及刀具的几何模型进行快速布尔运算，最后 采用真实感图形显示技术，把加工过程中各模型动态地显示出来，以模拟零件的实 际加工过程1 1 3 】。其特点是仿真过程的真实感较强，基本上达到了试切等传统走刀轨 迹的验证效果，大大提高了数控机床的有效工时和使用寿命。目前，在数控加工仿 真中，两个并行发展的研究领域是切削过程物理仿真和切削加工几何仿真。几何仿 真主要用于验证n c 程序的正确性，即可检验n c 程序控制的刀位轨迹是否符合加工 要求，有无过切或欠切，又可检验干涉和碰撞，避免了耗时、费力的试切过程1 。 几何仿真的研究是最为成熟的，目前有大量成熟的软件上市，如法国达索公司的 c a t i a 、英国d e l c a m 公司的p o w e r m i l l 、还有美国的c g t e c h 公司的仿真软件v e r i c u t 以及p r o e ，u g 等专业级的应用软件 15 1 。国内在这一方面也做了不少的工作，如哈 尔滨工业大学f m s 研究中心研制的并通过专家鉴定的数控加工过程三维动态图形仿 真器n c m p s 、清华大学和华中理工大学合作研制的加工过程仿真器h m p s 、上海宇 龙软件工程有限公司开发的数控加工仿真系统等 1 6 1 ，国内对于数控加工仿真的研究 主要在具体应用对象方面，在具体的技术实现上也主要是应用o p e n g l 显示动画技 术，也有很少是应用部分c a d c a m 系统的仿真模块实现的，所以我国现阶段主要 研究开发面向工程化、实用化的软件1 1 7 1 。 1 3 本论文的主要研究工作 ( 1 ) 应用目前世界上最先进的数控模拟仿真系统v e r i c u t ，针对广东工业大 学z x k 3 2 b 铣床、g x k 5 3 2 5 铣床、广东工业大学工程训练中心l e a d w e l l m c v 7 6 0 b p 加工中心、l e a d w e l lm c h 5 0 0 d 加工中心和h u r c ov t x u 五轴加 工中心等机床在计算机环境下进行了虚拟建模和刀具库的创建。 广东_ y - , _ l k 大学硕士学位论文 ( 2 ) 应用v e r i c u t 系统中提供的数控系统开发工具对g s k 9 8 3 m 数控系统进 行了分析与开发；应用u gp o s tb u i l d e r 工具开发了z x k 3 2 b 机床专用后处理器。 ( 3 ) 以加工轿车仪表盘模具型芯为例，应用u g c a m 系统进行工艺分析和生 成刀具轨迹，接下来在v e r i c u t 系统里完成z x k 3 2 b 铣床、g - x k 5 3 2 5 铣床、 l e a d w e l lm c v 7 6 0 b p 加工中心、l e a d w e l lm c h 5 0 0 d 加工中心和h u r c o v t x u 五轴加工中心的仿真加工。 ( 4 ) 应用v e r i c u t 中提供的加工质量检查模块( a u t o d i f f 模块) 以体检 查和面检查的方式对加工后工件的表面质量进行分析。对比了经3 轴、4 轴机床和5 轴加工中心加工后工件的质量和加工效率。 ( 5 ) 应用o p t i p a t h 优化模块优化加工代码以达到节省2 7 一5 的加工时间，并且 使加工更为平稳、减少刀具磨损、延长机床寿命、提高工件加工质量的目的。应用 经过仿真检验后的数控程序输入到z x k 3 2 b 机床进行实际加工，对虚拟加工与实际 加工数据进行对比，验证仿真系统的可靠性。 4 第二章数控加工理论与v e r i c u t 数控加工仿真系统 第二章数控士j o - f 理论与v e r ic u t 数控加工仿真系统 2 1 数控加工数学拟合方法 数控加工中，对于一些形状简单的零件，比如由直线、圆、椭圆、渐开线、双 曲线等构成的规则形体，可以用数学表达式表达出来，而对于一些由复杂曲面构成 的不规则形体，比如航天航空器轮廓曲面、汽轮机叶片、复杂模具自由曲面等，则 无法用数学解析式精确表达。遇到这种非规则曲线的加工问题时，非圆曲线通常给 出一系列的坐标点加以表达，这就需要对列表曲线加以拟合【1 8 】。曲线拟合有多种计 算方法，如直线逼近、三次样条函数拟合、圆弧样条函数拟合、非均匀有理b 样条 ( n u r b s ) 和双圆弧逼近拟合等。 2 2 数控加工仿真技术 数