LW01-116@飞机执行系统液压壳体类零件实体加工与仿真
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机械毕业设计 论文
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LW01-116@飞机执行系统液压壳体类零件实体加工与仿真,机械毕业设计 论文
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PRODUCTIONPRINTSEE WORK ORDERFOR APPLICABLEDRAWING REVISIONGE AVIATION SYSTEMS LLC PROPRIETARY INFORMATION The information contained in this document is GE Aviation Systems LLC proprietary information and is disclosed in confidence. It is the property of GE Aviation Systems LLC and shall not be used, disclosed to others or reproduced without the express written consent of GE Aviation Systems LLC, including, but without limitation, it is not to be used in the creation, manufacture, development, or derivation of any repairs, modifications, spare parts, designs, or configuration changes or to obtain FAA or any other government or regulatory approval to do so. If consent is given for reproduction in whole or in part, this notice and the notice set forth on each page of this document shall appear in any such reproduction in whole or in part. DCN (EAR) These commodities, software, or technology were exported from the United States in accordance with the Export Administration Regulation. Transfer of this data by any means to a non-U.S. person, whether in the United States or abroad, without an export license or other approval from the U.S. Government, is strictly prohibited. ECCN# 9E991 Export Authorization: NLR UNCONTROLLED DRAWING This document will not be kept up-to-date except for GE Aviation Systems LLC. ntsPRODUCTIONPRINTSEE WORK ORDERFOR APPLICABLEDRAWING REVISIONUNCONTROLLED DOCUMENTThis document will not be kept up-to-dateexcept for Smiths Yakima ProductionUSE OR DISCLOSURE OF THE DATACONTAINED HEREIN IS SUBJECT TOTHE RESTRICTIONS ON THE DRAWINGASSOCIATED WITH THIS DOCUMENT.ntsPRODUCTIONPRINTSEE WORK ORDERFOR APPLICABLEDRAWING REVISIONUNCONTROLLED DOCUMENTThis document will not be kept up-to-dateexcept for Smiths Yakima ProductionUSE OR DISCLOSURE OF THE DATACONTAINED HEREIN IS SUBJECT TOTHE RESTRICTIONS ON THE DRAWINGASSOCIATED WITH THIS DOCUMENT.nts 毕业设计（论文）外文资料翻译 学 生 ： 李伟龙 学科专业： 机械设计 制造 及其自动化 班 级： 161003 学 号： 103346 指导老师： 侯 伟 附件： 1.外文原文 2.外文资料翻译译文 2014 年 6 月 nts西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 2 附件一 ： Characteristics of CNC machine tools CNC machine operation and monitoring of all completed in the numerical control unit, which is the brains of CNC machine tools. Compared with the general machine tools, CNC machine tools has the following characteristics: （ 1） high precision, stable processing quality; （ 2） can be multi-axis linkage, can process complex shape parts; （ 3） processing part changes, generally only need to change the NC program, saving the production time to prepare; （ 4） high precision machine tool itself, rigidity, can choose the amount of benefit processing, production rate (usually as an ordinary machine 3 to 5 times); （ 5） high degree of automation tools, can reduce labor intensity; （ 6） the quality of the operators require a higher technical requirements on higher maintenance staff. CNC machine tools generally consists of the following components: （ 1） host, he is the subject of CNC machine tools, including machine tools, column, spindle, feed mechanism and other mechanical parts. He is used to complete a variety of machining mechanical parts. （ 2） CNC equipment, CNC machine tools is the core, including the hardware (printed circuit boards, CRT monitors, key boxes, paper tape reader, etc.) and the corresponding software for digital input part program, and complete the input information storage, data transformation, interpolation operations and achieve a variety of control functions. （ 3） drive, he was the implementing agencies CNC drive components, including the spindle drive unit, feed unit, spindle motor and feed motor. He was nts西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 3 under the control of the NC device electrical or electro-hydraulic servo system to achieve through the spindle and feed drive. When several feed linkage, you can complete the position, line, plane curves and space curves processing. （ 4） assist device, the index control machine tools necessary supporting components to ensure the operation of CNC machine tools, such as cooling, chip removal, lubrication, lighting, monitoring. It consists of hydraulic and pneumatic devices, chip equipment, pallet, NC rotary table and CNC dividing head, including tools and monitoring detection devices. （ 5） Programming and other ancillary equipment, can be used to machine the part outside the programming and storage. Since 1952, Massachusetts Institute of Technology developed the world since the first CNC machine tools, CNC machine tools in manufacturing industry, especially in the automotive, aerospace, and military industries has been widely used, digital technology both in hardware and software have rapid development. Classification and application of CNC machine tools （ 1） use classification by technology Metal cutting type machine tools, including CNC lathes, CNC drilling, CNC milling, CNC grinding machines, CNC boring hair and processing center. These machines are suitable for single pieces, small batch and multiple varieties and parts processing, has good processing size consistency, high productivity and automation, and high equipment flexibility. CNC machine metal forming type; such machines, including CNC bending machines, CNC combined punch, CNC bending machine, CNC turret press and so on. CNC machine tools; such machines, including CNC wire (electrode) cutting machine, CNC EDM, CNC flame cutting machines, CNC laser cutting machine, special machine tool and so on. Other types of numerical control equipment; non-processing equipment using digital technology, such as automatic assembly machine, multi-coordinate measuring machines, automatic drawing machines and industrial robots. （ 2） classified according to movement pattern nts西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 4 Position control; point control of CNC machine tools is characterized by moving parts of the machine can be achieved only from one location to another precise movement and positioning of the process in motion without any processing operations. Such as CNC drilling machines, a few at coordinate boring machine, CNC welding and tube bending machines. Linear control; point linear control characteristic is not only moving parts of the machine coordinates to achieve a precise location to another movement and positioning, but also to achieve a straight line parallel to the axis feed movement or control of the two oblique axes to achieve line feed movement. Contour control; contour control the characteristics of CNC machine tools is the machine moving parts to achieve two axes simultaneously control linkage. It requires not only control the moving parts of machine starting and ending coordinates of the location, but also for control of the process the speed of each point and the displacement, which called for control of the trajectories of the part processed into the plane straight line, curve or surface in space . （ 3） Classification by control Open-loop control; that position feedback devices without control. Semi-closed loop control; refers to the open-loop control with servo motor shaft angular displacement detecting device, by detecting the servo motor to detect indirectly the corner of the displacement of moving parts back to the NC device comparator compares the input command, with the difference value controls the moving parts. Closed-loop control; is in the final of the moving parts of machine corresponding direct linear or rotary position detection device, will be directly measured value of displacement or angular displacement feedback to the CNC device with comparator compares the input command shift, with the difference value control moving parts, so that moving parts in strict accordance with the actual needs of the displacement movement. （ 4） control of machines by the number of performance categories Economical CNC machine tools; Mid-range of CNC machine tools; High-end CNC machine tools; （ 5） CNC equipment used by way of fractional composition of nts西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 5 Hard-line numerical control system; Soft-line numerical control system; nts西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 6 附件 二 ： 数控机床的特点 数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成，它是数控机床的大脑。与普通机床相比，数控机床有如下特点： （ 1） 加工精度高，具有稳定的加工质量； （ 2） 可进行多坐标的联动，能加工形 状复杂的零件； （ 3） 加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间； （ 4） 机床本身的精度高、刚性大 ,可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通机床的 35 倍）； （ 5） 机床自动化程度高，可以减轻劳动强度； （ 6） 对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。 数控机床一般由下列几个部分组成： （ 1） 主机，他是数控机床的主题，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。 （ 2） 数控装置，是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、 CRT显示器、键盒、纸带阅 读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。 （ 3） 驱动装置，他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。 （ 4） 辅助装置，指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头 ，还包括刀具及监控检测装置等。 （ 5） 编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。 nts西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 7 自从 1952 年美国麻省理工学院研制出世界上第一台数控机床以来，数控机床在制造工业，特别是在汽车、航空航天、以及军事工业中被广泛地应用，数控技术无论在硬件和软件方面，都有飞速发展。 数控机床的分类和应用 （ 1） 按工艺用途分类 金属切削类数控机床 ,包括数控车床 ,数控钻床 ,数控铣床 ,数控磨床 ,数控镗床发及加工中心 .这些机床都有适用于单件、小批量和多品种和零件加工，具有很好的加工尺寸的一致性、很高的生产率和自动 化程度，以及很高的设备柔性。 金属成型类数控机床；这类机床包括数控折弯机，数控组合冲床、数控弯管机、数控回转头压力机等。 数控特种加工机床；这类机床包括数控线（电极）切割机床、数控电火花加工机床、数控火焰切割机、数控激光切割机床、专用组合机床等。 其他类型的数控设备；非加工设备采用数控技术，如自动装配机、多坐标测量机、自动绘图机和工业机器人等。 （ 2） 按运动方式分类 点位控制；点位控制数控机床的特点是机床的运动部件只能够实现从一个位置到另一个位置的精确运动，在运动和定位过程中不进行任何加工工序。如数控钻床、 数按坐标镗床、数控焊机和数控弯管机等。 直线控制；点位直线控制的特点是机床的运动部件不仅要实现一个坐标位置到另一个位置的精确移动和定位，而且能实现平行于坐标轴的直线进给运动或控制两个坐标轴实现斜线进给运动。 轮廓控制；轮廓控制数控机床的特点是机床的运动部件能够实现两个坐标轴同时进行联动控制。它不仅要求控制机床运动部件的起点与终点坐标位置，而且要求控制整个加工过程每一点的速度和位移量，即要求控制运动轨迹，将零件加工成在平面内的直线、曲线或在空间的曲面。 （ 3） 按控制方式分类 开环控制；即不带位置反馈装置的控制 方式。 nts西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 8 半闭环控制；指在开环控制伺服电动机轴上装有角位移检测装置，通过检测伺服电动机的转角间接地检测出运动部件的位移反馈给数控装置的比较器，与输入的指令进行比较，用差值控制运动部件。 闭环控制 ： 是在机床的最终的运动部件的相应位置直接直线或回转式检测装置，将直接测量到的位移或角位移值反馈到数控装置的比较器中与输入指令移量进行比较，用差值控制运动部件，使运动部件严格按实际需要的位移量运动。 （ 4） 按数控制机床的性能分类 经济型数控机床； 中档数控机床； 高档数控机床； （ 5） 按所用数控装置的构成方式分类 硬线数 控系统； 软线数控系统；nts西北工业大学明德学院本科毕业设计论文 1 nts西北工业大学明德学院 毕业设计 专业：机械设计制造及其自动化 指导教师：侯伟 姓名：李伟龙 nts题目 ： 飞机执行系统液压壳体类零件的实体加工与仿真 内容：对零件进行三维建模，加工与仿真 nts零件建模 根据所给的零件图进行零件建模分析 1：零件长、宽、高分别为 3.63、 1.595、2.78（单位：英寸） 2：零件主要由圆柱体构成，主要通过布尔运算来完成建模 nts 零件模型 加工分析 1、零件需要进行二次装夹才能完成加工 2、零件需要进行铣外轮廓、钻孔、铣内孔、文字加工等工序 nts一次装夹加工的零件 nts毛坯 毛坯长 102，半径为 54， 高度为 94.82（单位： mm） nts建立工件坐标系 以毛坯底面中心为原点 nts创建操作 刀具参数 第一步 铣外轮廓 nts生成刀路 ntsnts不合理刀路 nts改变切削层，得到合理刀路 nts外轮廓刀路 nts加工结果 nts孔加工 创建操作 刀具参数 nts钻孔刀路 nts加工结果 nts清根处理 清根刀路 清 根 前 结果 对比 nts文字加工 nts加工结果 生成刀路 nts 2D动态验证加工结果 ntsVericut仿真加工 nts仿真过程 铣外轮廓 钻孔 铣内孔 清根 结果 nts 小 结 不足：没有半精加工、精加工等工序 ， 导致生产出来的零件精度可能达不到要求。 展望：工艺是本人今后需要多加学习的方面。 nts 谢谢各位老师！ nts 1 本科毕业设计论文 题 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 nts 2 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 ： UG 建模， NC 加工 、 vericut 仿真 nts 3 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 nts 4 目 录 摘 要 . 2 ABSTRACT . 3 第一章 绪 论 . 1 1.1 UG 简介 . 1 1.2 UG 的特点 . 2 第二章 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 零件的仿真加工 . 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 VERICUT 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 nts 5 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 结 论 .34 致谢 .35 参考文献 .36 毕业设计小结 .37 附 录 .38 nts 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。 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nts 2 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。 （ 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。 nts 3 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 nts 4 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 nts 5 （ 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 nts 6 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 nts 7 （ 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 nts 8 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，检验包括错误如刀具和零nts 9 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 nts 10 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 nts 11 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 nts 12 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 nts 13 （ 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。 nts 14 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。 nts 15 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 。 nts 16 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。 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 nts 17 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 。 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。 nts 18 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；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nts 19 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。 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 nts 20 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 。 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 。 nts 21 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 。 nts 22 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 nts 23 图 3-43 生成文字加工刀路 图 3-44 文字 加工 2D 仿真 结果 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 nts 24 图3-48 指定毛坯 图 3-49 指定部件 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 。 nts 25 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； nts 26 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 nts 27 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。 nts 28 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。 nts 29 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 (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。 nts 30 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
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