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毕业论文仿真技术的应用毕业论文目 录摘 要IAbstractII目 录III第一章 绪 论11.1 选题的背景和意义11.2 仿真技术11.2.1 仿真技术的概念和原理11.2.2国内数控加工仿真技术的发展状况21.2.3 国外数控加工仿真技术的发展状况21.2.4 数控加工仿真技术的发展趋势41.4 本课题研究的问题和采用的研究手段51.4.1 研究的问题51.4.2 采用的研究手段5第二章 软件介绍62.1 Pro/ENGINEER 软件介绍62.1.1 Pro/ENGINEER的基本概念72.1.2 建模方法72.1.3 基准平面82.1.4 草绘基础82.1.5 基本特征102.1.6 零件装配112.2 Pro/E加工过程仿真介绍112.3 本章小结17第三章Pro/E建立简单轴模型183.1细长轴建模步骤183.2 阶梯轴建模步骤19第四章Pro/E进行车削加工过程仿真214.1建立制造文件214.2装配工件224.3建立工件初始模型234.4设定基准坐标系254.5制造基础设置264.6表面车削加工28结 论31致 谢32参考文献33附 录36第一章 绪 论1.1 选题的背景和意义车削加工过程是一个复杂的工艺过程，加工质量与刀具形状、刀具磨损、切削流动、温度分布有密切的关系。随着计算机技术的发展，利用数值仿真的方法，对车削过程进行仿真。为合理的选择参数工艺中的车削速度，背吃刀量及进给率提供预测。对车刀几何结构（前角后角和断削槽等）进行优化设计，但目前大多数的有限元素分析基本还是二维模型分析，而实际切削过程是三维空间内进行的，这样就限制了二维数值模拟的结果，对实际加工的预测有影响。为了使数值模拟的结果更加符合实际，对加工过程进行三维模型模拟是很有必要的1。金属零件的加工方式可以分为塑性加工、热成形或压力成形加工、机械加工、高能加工、电及化学加工等几大类。上述各种加工方法中机械制造过程所占比重最大，用途最广是的是机械加工中的切削加工和磨削加工，而车削加工是分析各种切削方法的基础。对车削加工进行具体分析，对加工过程中材料参数工艺中的车削速度、背吃刀量及进给率；对车刀几何结构（前角、后角和断削槽等）进行分析是研究加工技术的重要方法，是实现加工高精度、自动化、提高金属切除率的重要手段，是制定加工工艺的主要依据。车削过程的分析对车削加工进行模拟是三维的，在以前大部分的模拟是二维的，忽略了在Z方向的力，虽然在分析正交切削来说精度是足够了但在斜倾角切削时就不再适合了。实际切削加工中的大多数情况属于斜角切削方式。基于有限元分析软件ADAMS,对高速车削加工进行仿真研究。通过实例分析了解车削的加工过程中切削力大小、切削温度及应力变的分布情况。该仿真结果对车削加工过程中工艺效果的预测和优化具有现实的指导意义2。1.2 仿真技术1.2.1 仿真技术的概念和原理计算机仿真技术是以多种学科和理论为基础，以计算机及其相应的软件为工具，通过虚拟试验的方法来分析和解决问题的一门综合性技术，伴随着计算机的发展而形成的一门学科。它的研究起源于20世纪70年代，但由于受计算机软硬件水平的影响，很难得到广泛应用。它一般设计和构造一个客观世界某一系统的数理逻辑模型，并借助计算机对该模型进行实验的过程。根据仿真过程中所采用计算机类型的不同，计算机仿真大致经历了模拟机仿真、模拟数字混合机仿真和数字机仿真三个大的阶段。20世纪50年代计算机仿真主要采用模拟机；60年代后串行处理数字机逐渐应用到仿真之中，但难以满足航天、化工等大规模复杂系统对仿真时限的要求；到了70年代模拟数字混合机曾一度应用于飞行仿真、卫星仿真和核反应堆仿真等众多高技术研究领域；80年代后由于并行处理技术的发展，数字机才最终成为计算机仿真的主流。现在，计算机仿真技术已经在机械制造、航空航天、交通运输、船舶工程、经济管理、工程建设、军事模拟以及医疗卫生等领域得到了广泛的应用3。1.2.2国内数控加工仿真技术的发展状况国内的主流数控加工仿真软件有上海宇龙软件工程有限公司开发的宇龙数控加工仿真系统、南京宇航自动化技术研究所开发的YHCNC 宇航数控车铣模拟仿真教学软件、北京斐克科技有限责任公司开发的VNUC 数控加工仿真软件。宇龙开发的数控加工仿真系统目前在国内的职业技术培训学校获得了广泛的使用，取得了较好的效果。软件可以支持二轴和三轴的动态加工仿真，兼容国内的主流数控系统如fanuc数控铣床和数控车床，siemens数控铣床和数控车床，PA系统等4。YHCNC 宇航数控车铣模拟仿真教学软件是结合机床厂家实际加工制造经验与高校(含职业技术学院、中等专业学校、 技工学校和职业学校)教学训练一体所开发的，也具有一定的用户群。该软件支持的机床和数控系统较多，软件可以支持二轴和三轴的动态加工仿真，但核心仿真算法不是太稳定。VNUC 数控加工仿真软件是唯一通过国家权威部门鉴定并推广使用的数控加工仿真软件，并且是第一届全国数控技能大赛唯一指定仿真软件。支持变量编程（不仅是宏程序）的数控加工仿真软件。 集成了劳动部认可的数控技能培训远程教学与考试系统的数控仿真加工软件。主要有三大系统：FANUC、西门子、华中数控，还有其他的系统如：广州数控、阿贝尔信浓ASINA Series 205-T CNC数控系统等。在主要的三大系统中，又分车、铣、加工中心，不同的系统型号共20多种，增加学生的认识面，对将来快速投入到加工行业打下良好的基础。目前推出的最高版本为3.0版本。软件可以支持国内的主流数控系统等，界面配置比较灵活5。1.2.3 国外数控加工仿真技术的发展状况目前国外主流的数控加工仿真软件有美国CGTech公司推出的VERICUT 软件、韩国的V-CNC虚拟数控机床模拟操作系统和德国的MTS高端数控仿真软件。VERICUT 软件功能强大，具有很强的动态建模能力，可以支持三轴到五轴的动态加工仿真，并提供二次开发工具供用户扩展软件功能。用户可以动态创建和修改CNC机床，定制CNC控制器，可以实现机床运动仿真、切削过程及工件的变化，NC 程序仿真验证和优化等功能。VERICUT 软件应用范围很广，既可用于实际加工，也可用于教学培训，在欧美数控加工仿真领域占据主要市场份额，该软件偏重于实际加工过程的仿真，不支持数控加工面板的仿真。 V-CNC虚拟数控机床模拟操作系统是专为学校提供先进的CAD/CAM仿真软件，可以支持车削和三轴洗削的加工仿真，该软件主要面向教学，支持数控加工面板的仿真的仿真，但不具备动态建模的功能，只能支持几种典型的机床模型、CNC控制器和数控面板，用户无法进行定制。德国的MTS是德国著名的高端数控仿真软件品牌，有着超过二十年的CAD/CAM软件和数控机床模拟仿真软件开发经验。可对fanuc，siemens，fagor，dmg，Mitsubishi等大多数常用数控系统进行三维真实感实时模拟仿真，是欧洲乃至全球功能强大、应用广泛的数控仿真软件。该软件也是采用静态建模技术，支持二轴和三轴的动态加工仿真，具有简单的数控操作面板，但没有开放二次开发接口，用户无法自主扩展机床模型和控制器面板6。现有系统存在的问题：1国内的数控加工软件和国外的同类软件相比主要差距在于：普遍采用静态建模技术由于采用静态建模技术，软件只能支持有限种类的机床模型，软件机床库、控制库和面板库的扩展困难，难以适应当前数控机床开发性和多样化发展的形势。2国内开发的各类应用软件普遍不具备二次开发接口二次开发功能是很多国外应用软件的基本功能，一些大型的应用软件本来就是一个开发平台，用户在这个平台上可以非常方便的定制自己的特定需求和扩展软件的功能。目前的模拟数控机床系统普遍存在不能动态生成控制模板和没有二次开发接口的问题。通常在模拟数控机床系统中，在系统形成时根据用户的不同使用需求生成初始化面板。由于不同的厂家生产的模拟数控机床控制面板并不统一、同一厂家生产的不同型号的模板也不能统一，因此，静态系统的更新工作相当繁重。每次用户提出新的需求，系统设计人员必须都要对系统进行更新。3提出的解决方法针对目前国内外研究过程中存在的问题，我们希望产生一种能够动态生成控制面板的仿真软件，并将该软件嵌入控制面板实体内，制成控制面板实体仿真软件。通过动态建模的方式，实现控制面板的动态特性。当用户对某种系统有需求的时候，根据软件设置可自动生成用户需要的控件。这个过程不需要程序设计人员的干预，可直接由用户根据使用说明改造完成。这样我们实际是用硬件控制面板模拟真实机床，是一种介于实体机床和仿真软件之间的系统，即具备实体机床真实逼真的优点，又具备仿真软件投资小资金占用少的好处，一次投入即可终身受益7。1.2.4 数控加工仿真技术的发展趋势目前，仿真和建模技术已成为制造系统设计、分析和运行的重要工具，同时作为生产计划、作业调度和辅助决策工具也得到越来越广泛的应用。目前在许多商品化CAD/CAM软件系统如：IDEAS,UG,PRO/E,等系统中，开发了以二维图形和三维图形为基础的图形数控编程工具和刀具轨迹生成工具，具备零件加工过程的计算机仿真功能。例如，UG1.4以上版本提供了强大的刀具轨迹模拟功能，检验走刀路径，发现加工中的不合理，如少切或过切等。这类软件开发成本高，不易推广使用8。国内在这一领域的研究工作开展的较晚，目前有华中理工大学开发的应用于CAD中心曲面造型系统中的数控铣削加工切削仿真系统，哈尔滨工业大学开发的三轴数控铣削仿真系统，天津大学的回转类零件的CAD/CAM集成系统等。对数控车削加工仿真的研究还不多见，且多为二维图形显示，具有较大的局限性。数控机床的应用将给制造业带来革命性的飞跃。由于数控机床是数字模型，所以容易实现对数字模型进行显示、分析、传递和迭代更新，为设计提供并行作业的可能，用经济快捷的方式提高产品设计品质，缩短产品开发周期。采用数控机床技术，可以为产品设计过程中的可制造性分析提供关键数据，能够迅速完成在机床上不方便操作的各项任务，如完成数控程序的调试、测量产品加工误差、评定加工效率和检验干涉碰撞情况等。还可以利用机床优化切削参数，优化刀具路径，提高机床设备的生产效率。利用机床加工的全过程与用户的交互功能，可以为企业、学校的数控人才培训提供快速、安全且不消耗资源的有效手段，并帮助机床制造商向远程客户逼真地演示其产品。为制造业提供最佳的发展以及为加工过程的优化提供决策依据。数控技术是由许多先进学科、先进知识形成的综合技术系统，是一个极具潜力的前沿研究领域。由于多媒体技术和网络技术以及仿真技术的迅速发展，数控技术将获得更快的发展。机床是加工技术的核心，网络化、智能化、集成化是制造技术的发展方向。机床软件的发展目标应该是根据国内的现实情况和国外软件的发展趋势，针对具体的机床开发面向工程的实用化小型软件。把某一类型的机床作为该类型数控机床的附件，提高数控机床的市场竞争力、增加机床产品的附加值。数控机床的应用，将为制造技术带来勃勃生机，并将数控机床的研究开发推向一个更加崭新的阶段。计算机仿真技术不仅在传统的工程技术领域（航空、航天、化工等方面）继续发展，而且扩大到社会经济、生物等许多非工程领域，此外，并行处理、人工智能、知识库和专家系统等技术的发展正影响着仿真计算机的发展9。1.4 本课题研究的问题和采用的研究手段1.4.1 研究的问题1如何使用Pro/E建立轴的三维模型2如何使用Pro/E完成车削加工仿真1.4.2 采用的研究手段本设计将先借助PRO/E的建模功能建立几个简单的轴类零件的三维实体模型，然后再通过Pro/E进行车削加工过程仿真，再通过对仿真结果数据的分析，获得最优的切削方案。7结论第二章 软件介绍2.1 Pro/ENGINEER 软件介绍Pro/ENGINEER系统是由美国PTC公司开发的，是当今世界著名的三维CAD/CAE/CAM系统软件，广泛应用于电子、机械、模具、工业设计、汽车、家电、玩具等行业，集合了零件设计、产品组合、模具开发、数控加工、钣金件设计、铸造件设计、造型设计、自动测量、机构仿真、应力分析、产品数据库管理等功能于一体，具有三维实体建模、单一数据库功能、基于特征和参数化设计等特性22,23,24。Pro/ENGINEER的所有模块都是全相关的，这就意味着在产品开发过程中某一处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配体、设计图纸，以及制造数据。装配、加工、制造以及其它学科都使用这些领域独特的特征，通过给这些特征设置参数，然后修改参数很容易的进行多次设计叠代，实现产品开发。Pro/E的界面如图2-1所示10。图2-1 Pro/E界面Pro/ENGINEER由许多功能模块组成，包括工业设计模块、机械设计模块、功能仿真模块、制造模块、数据管理模块和数据交换模块。除了通常的建模功能外，Pro/E还可以完成计算机数据和数控设备的交换，这方面的功能是其他软件无法相比的。Pro/E最主要的优势是在模具的结构设计和分析方面，因此Pro/E主要应用于工业设计的结构设计和手板制作阶段。2.1.1 Pro/ENGINEER的基本概念1.特征特征在Pro/E中是一个非常重要的概念，因为所有的操作都是围绕着特征来完成的。特征是指所有的实体、嵌片、对象等，是构成零件的最基本部分。Pro/E是一个基于特征的实体建模器，他利用每次独立构造一个块模型的方式来创建整体特征模型。改变与特征相关的形状或位置的定义，就可以改变与实体模型相关的形位关系。2.关联Pro/E采用单一数据库管理，不论零件还是装配件，都共享一个数据库，并且使用数据库关联方法。所谓关联，就是在任意层面上更改设计，系统就会自动在所有层面上做相应的改动。3.参数化Pro/E是一个参数化系统，所谓参数化是将模型的所有尺寸定义为参数形式。系统默认的参数名字是d#，其中“#”是尺寸标注的流水号系统默认的参数名字是可以修改的，当修改参数的值时，在保持模型的拓扑关系不变的情况下，模型的几何大小和相对比例将随着参数的改变而变化。另外还可以定义参数之间的相互关系，这样就会使得特征之间有相依关系。当修改某一单独特征的参数时，会牵动其他与之存在相依关系的特征进行变更，这样就能保持整体的设计意图。4父子关系参数化模型建立了关系的特征构成。在其他的特征基础上创建特征，就想一个家庭关系，因此成为父子关系。实际上，Pro/ENGINEER中模型里的特征之间的历史关系和一张网相似。特征之间建立的父子关系可以是隐含的，也可以是清楚的。隐含的关系可以通过关系选项的数学方程来建立11。2.1.2 建模方法1.建模的设计准则确定特征的顺序：在建模中，特征的顺序对模型的实现意图影响相当大。同一个模型，由不同的特征顺序产生，产生的结果可能会截然不同。基础特征是考虑的重点，应选择适当的特征作为设计中心。简化特征模型：组成模型的特征要尽量简化，这样能使修改更容易。另外，还需要充分考虑尺寸参数的控制。建立特征的父/子关系：重点解决特征的关联问题。灵活使用特征复制操作：复制操作会产生一个特征阵列，如果改变其中任意一个特征参数，系统会自动地反映在其他阵列上12。2.建模过程对要建立模型的零件来说，首先要分析其特征，确定特征的创建顺序。进入零件设计阶段。创建草绘特征，它是其他特征的父特征。确定参数平面。绘制其他特征。进行必要的标注和尺寸修改。保存。2.1.3 基准平面要建立一个零件模型，必须先创建一个基本特征，用来在模型上定位后续的实体模型特征。基本特征是定义零件模型需要常见的第一个实体模型。基本特征包括基本轴，基准平面和基准坐标系等。如果模型中没有任何特征，选择工具栏中的创建基准平面按钮，系统就会自动创建3个相互垂直的基准平面。基准平面是模型中其余部分的基础，后续增加大模型上的特征中的很多或全部参照都依赖于基本特征。因此，在创建任何模型时基本特征的选择是非常重要的。一般选择默认基准平面作为基本特征。基准平面是一个无限的，二维的平面参照，它没有任何质量或体积。2.1.4 草绘基础草绘是Pro/E的操作基础，利用它可以绘制直线、图、拟合曲线等。各种草图尺寸在绘制后都可以随意修改，充分体现了参数化特点。草绘界面如图2-2所示。图2-2 草绘界面1. 绘制草绘几何图（1）绘制2点线在Pro/E中，2点线的类型可分为几何2点线和中心线两种，几何2点线在图中显示为实现，可作为实体的轮廓线；中心线在图中显示为虚线，可以作为绘制旋转体时的中心线，也可以作为绘制其他特征时的辅助线。在草绘工具栏中有3种直线情况，分别是“绘制2点线按钮”，“绘制2个图元的切线按钮”和“绘制2点中心线按钮”。在Pro/E中，绘制2点线时先绘制与期望的线段近似的线段，然后通过约束来精确确定2点线。在草绘环境下，所有的尺寸值都可以通过双击来修改，最后按Enter键确定13。（2）绘制矩形使用草绘工具栏中的“矩形”按钮绘制矩形，步骤如下： 在草绘工具栏中单击“矩形”按钮； 在绘图中单击左键确定矩形的左上点，然后向右下角移动鼠标绘出一个矩形区域，到达合适的位置后在此单击左键，完成矩形的绘制； 双击图中尺寸可以修改矩形的边长。（3）绘制圆要绘制圆，只需在工具栏中单据“圆”按钮，然后在绘图区单击左键确定圆心，再移动鼠标到合适的位置，再次单击左键，即可完成圆的绘制。（4）标注草绘几何图在Pro/E中，草绘时系统会自动为所绘制的几何图元进行标注，而且自动标注的尺寸也恰好是全约束的。但是，系统提供的尺寸标注不一定恰是用户需要的，这就需要进行手动标注。（5）定义几何约束几何约束是在Pro/E中建模中使用较多的命令。在设计时，可根据模型的需要，先确定一些图元的相互约束条件，如位置关系，垂直关系，平行关系等，将其定义为强的约束后，在以后模型生成或修改时系统不会改变强的约束关系，有利于简化建模，提高建模效率14。 2.1.5 基本特征在Pro/E中，最常用也是最基本的创建特征的方法有：拉伸、旋转、扫描和混合，它们都需要经过草绘阶段，所以成为草绘特征。除了创建复杂的曲面外，大多数的零件模型都可以通过这几种基本方法创建。1. 拉伸特征当模型的截面在某个方向不变时，可以使用该方法，拉伸的原理是：在某个平面上绘制一个截面，然后让该节目沿垂直绘图的方向生长一定的深度，在绘制截面后，再给出截面生长的深度即可绘制出一个立体特征。拉伸是绘制一个四方体或截面相同的特征时最常用的方法。2. 剪切特征要创建切口来切除才来，可使用于增加材料相同的方法，只是在弹出的特征操控板中单击【取出材料】按钮，并通过后面的【反向】按钮来改变创建切口是要移除的侧边。如果草绘了一个开口截面，系统将显示一个红色的箭头，只是要增加材料或切除材料的一侧。箭头指向要去除的区域，用【反向】按钮来改变去除的方向。配合使用这个【反向】按钮与操控板控制拉伸方向的【反向】按钮，即可合理地创建拉伸剪切特征。3. 旋转特征在菜单栏中选择【插入】|【旋转】命令，或者单击特征工具栏中的【旋转】按钮，此时在主视区下方出现旋转特征操控板。创建旋转特征规则如下：旋转截面必须有一条中心线；旋转截面必须第一在旋转轴的一侧；若草绘了多条中心线，那么Pro/E将默认草绘的第一条中心线为旋转轴。4. 孔特征利用“孔”工具可向模型添加简单孔，定制孔，工业标准孔。通过定义放置参照，设置次（偏移）参照及定义孔的具体特征性添加孔。操控时，在Pro/E会显示孔的预览几何，需要注意的是，孔总是从设置参照位开始延伸到制定的深度。可直接在图形窗口和操控板汇总操控并定义孔。5. 倒角特征倒角是从选定边中截掉一个平直剖面的材料，以在共有该选定边的两个原始曲面间创建斜角曲面。倒角有两种类型，一种是选择边进行倒角，另一种是选择拐角进行倒角。6. 倒圆角特征使用“倒圆角”选项可以创建曲面间的倒圆角特征或中间曲面位置的倒圆角特征。曲面可以是传统意义上Pro/E的零厚度的面组及曲面，也可以是实体模型的曲面15。2.1.6 零件装配装配零件形成足见的过程，其实是一个通过Pro/E制定零件间约束的过程。通过制定零件间的约束，确定零件的装配位置关系来完成装配图。利用Pro/E在约束不足或约束过度时，同样能进行装配。1. 装配约束对零件进行约束，从空间角度来说，即是在X、Y、Z三个方向限制零件，约束零件的6个自由度。确定零件的约束形式有十几种。当引入元件放置到组件中时，默认设置将选择“自动”放置约束。从组件和元件中选择一对有效参照后，系统将自动选择适合该指定对参照的约束。2. 元件操作Pro/E对组件中元件的处理方式和它对零件中特征的处理方式一样。因此，在“组件”模式下使用元件操作命令方式与在“零件”模式下使用特征操作命令方式相同。一些元件操作则通过右击“模型树”中的元件，然后在快捷菜单中进行选取来访问16。2.2 Pro/E加工过程仿真介绍一、建立一个新的加工文件 1建立新目录 进入Pro/ENGINEER Wildfire3.0系统，单击【文件】【工作目录】，选择子目录machine，单击【确定】按钮，将练习文件MOLD_VOL_1.prt复制到该子目录下。 2建立新的加工文件 单击【文件】【新建】，弹出新文件对话框，在类型栏中选择【制造】，在子类型中选择【NC组件】，输入文件名称“EX -1”，取消使用缺省模板，如图7-12所示，单击确定按钮，进入加工模型。 新建文件选择单位制 3设置模型单位制 在图7-13中选择单位制，单击确定建立加工文件。二、建立加工模型1加入参考模型(1) 在菜单管理器中依次单击【制造模型】【装配】【参照模型】。(2) 进入打开对话框，选择MOLD_VOL_1.prt，选择三个面对齐或匹配的方式进行约束，注意Z 轴的方向，单击按钮，参考零件装配到加工模型。 2加入工件模型(1) 在制造模型菜单管理器中单击【创建】【工件】。(2) 系统首先提示输入要产生的工件模型的名字，在状态栏提示框中输入名字Ex-1workpiece，单击按钮。(3) 在右侧出现的特征菜单中单击【实体】【加材料】【拉伸】【实体】【完成】。(4) 完成拉伸特征。单击【完成/返回】三、加工参数设定1机床设置在加工菜单管理器中单击【制造设置】【操作】，系统弹出操作设置窗口，如图7-15所示。在操作名称一栏里填入操作的名字，默认值是0p010。单击NC机床栏地右侧图标 ，弹出机床设置对话框，操作设置对话框 机床设置对话框在机床类型栏，单击右端的下拉按钮.选择【铣削】，在轴数栏里单击右端的下拉按钮选择3轴，后置处理选项中选项ID右侧栏中的数字是后处理文件的代号。要求必须与所选机床的后处理文件相对应，其他项可暂时忽略，以后需要时再定。单击确定按钮，完成机床设置，返回操作设置窗口。单击加工零点右侧带黑色箭头上按钮，屏幕提示选择坐标系，用鼠标选择建好的坐标系ACSO（如果没有合适的坐标系就建立一个坐标系，注意坐标轴的方向，特别是Z轴的方向，暂时忽略其他项，单击按钮【应用】【确定】【确定】，完成操作设置和机床设置对话框17。2刀具设置单击制造设置下拉菜单中的【刀具】（这里选择mach01），在出现的刀具设定对话框中设置如图7-17所示的刀具，单击【应用】按钮，再单击【确定】按钮，单击【完成/返回】完成刀具设置。 刀具设定对话框四、NC序列1在【制造】下拉菜单下单击【加工】【NC序列】【加工】【体积块】【3轴】【完成】出现如图7-18所示的菜单。2单击【完成】，出现刀具设定对话框，由于前面已经设定好刀具了，直接单击【确定】，出现制造参数菜单。序列设置菜单3单击【设置】，出现参数树对话框，按照图设置参数，单击该对话框中右上角的【高级】按钮，对话框变大出现更多的选项。参数设置找到斜面角度选项，输入5，如图所示。参数设置4单击图7-20所示的，单击制造参数菜单中的【完成】，出现退刀选取对话框。5单击【沿Z轴】，输入6，单击【确定】，系统出现选择体积块的菜单。6在图形区域右侧工具条上单击创建铣削体积块。7利用出现的工具栏中的拉伸工具建立一个体积块，并选择参考零件来修剪体积块，单击完成体积块的构建。五、NC序列的演示1在NC序列菜单中单击【演示轨迹】【屏幕演示】，播放后可以看见刀具的运动轨迹刀具轨迹图。2加工仿真在NC序列菜单中单击【演示轨迹】【NC 检测】，播放后可以看见刀具的运动轨迹。3在NC序列菜单中单击【完成序列】18。六、后置处理在加工下拉菜单中，单击【输出】【选取一】【选取】【NC序列】，选择第一个工序，然后在轨迹下拉菜单中单击【文件】，在输出类型中增选【MCD文件】【完成】，在出现的保存副本的对话框中单击【确定】【完成】，在出现的后置处理列表中选择与机床对应的操作系统，如图7-23所示，就可产生机床加工的程序，如图所示。 加工程序文件2.3 本章小结数控加工中要了解的坐标系主要有机床坐标系、编程坐标系、加工坐标系。一般在数控铣床上，机床原点和机床参考点是重合的，编程原点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上，加工原点是指零件被装夹好后，相应的编程原点在机床坐标系中的位置。数控程序编制方法有手工编制、自动编制两种。当前数控程序检验的方法主要有：试切、刀具轨迹仿真、三维动态切削仿真和虚拟加工仿真等。常用的编程软件有Mastercam 软件，具有强大的铣削、车削功能 ；Cimatron E软件实现了用于高速铣的2.5轴至5轴刀路、基于毛坯残留知识能够显著减少编程与加工时间的模板，具有完全智能、基于特征的NC处理等功能；PowerMILL是世界上著名的功能最强大，加工策略最丰富的数控加工编程软件系统之一，它能帮助用户产生最佳的加工方案；Pro/Engineer加工提供了为CNC机床创建所有类型的程序（从简单到非常复杂）的完整解决方案。 Pro/E软件加工的典型步骤：建立一个新的加工文件，建立加工模型，加工参数设定，NC序列，NC序列的演示，后置处理19。17第三章Pro/E建立简单轴模型3.1细长轴建模步骤1先选择旋转特征，然后进入到草绘编辑中如图3-1(a)，选取【直线】工具按钮和【中心线】工具按钮绘制如图3-1(b)所示的截面草图，单击【确定】完成草图绘制，输入角度360，单击【确定】完成实体绘制。完成细长轴实体如图3-1（c）所示。2修改文件名称为xc-zhou,保存后退出。3-1(a)3-1(b)3-1（c）3.2 阶梯轴建模步骤具按钮和【1先选择旋转特征，然后进入到草绘编辑中如图3-2(a)，选取【直线】工中心线】工具按钮绘制如图3-2(b)所示的截面草图，单击【确定】完成草图绘制，输入角度360，单击【确定】完成实体绘制。完成细长轴实体如图3-2（c）所示。2修改文件名称为jt-zhou,保存后退出。3-2(a)3-2(b)3-2(c)21第四章Pro/E进行车削加工过程仿真4.1建立制造文件 打开Pro/E,新建一个制造文件【新建】。 进入新建对话框，选择【制造】【NC组件】选项，在名称中输入项目的名称【afg0001】，取消选择【使用缺省模版】，单机【确定】。系统弹出“新文件选项”对话框，选择【mmss-mfg-nc】公制单位制。单击【确定】进入制造窗口。4.2装配工件在右侧菜单栏中选择【装配工件】 图标在弹出的打开对话框中选择模型文件，单击打开模型文件。模型坐标系显示不完全约束，这种状态下无法编辑模型，所以需要更改模型约束为【固定状态约束】。现在约束属性显示完全约束，即可点击之后的确认键。4.3建立工件初始模型接下来需要创建工件初始模型，点击【auto】 自动创建如图。所示的工件模型预览界面。调整属性为圆柱体、定制，点击确定产生初始模型。4.4设定基准坐标系计算机编制数控程序时，需要基于工件的一点来进行相对运动，故设定加工参数之前需要建立基准坐标系。使用基准坐标系工具在工件的三个相邻面上依次点击，确定坐标系的X轴、Y轴、Z轴。当计算机自动生成编程语言时，皆是以此为基准方向编程的20。设定坐标系属性在基准坐标系设定对话框中，定义其原始、方向、属性等选项，点击确定生成基准坐标系。4.5制造基础设置点击窗口右上角【菜单管理器】，弹出操作设置对话框，设定机床属性、加工参照零点和退刀曲面属性。设定机床属性点击图打开机床对话框以创建或重新定义机床。在这里，我们选择三轴的车削机床，依次设置输出、主轴、进给量、切削刀具、行程、定制循环、注释、机床组件等。弹出如图所示的制造坐标系选取界面，选择之前设置的ACS2基准坐标系为制造坐标系坐标系。 建立退刀平面退刀面定义了刀具一次切削后所退回的位置，其定义方法取决于加工工艺的需要。退刀面可以是平面、曲面、球、圆柱等。本设计选择沿X轴方向退刀。4.6表面车削加工加工顺序【加工】-【NC序列】-【轮廓】-【确认】-【完成】。刀具设置参数设置播放演示界面31结 论本文主要针对数控车削加工过程进行模拟仿真。首先是利用Pro/E建立轴的实体模型，然后利用Pro/E对其进行加工过程仿真。通过Pro/E建立模型以及仿真我们可以得出如下结论：（1）利用Pro/E可以实现复杂零件的造型设计以及加工过程中相关参数的设定和调整，模拟车削加工仿真过程，为实际加工提供了有效依据，能够更好的实现高精度、高效率、更合理的生产要求。该仿真结果对车削加工过程中工艺效果的预测和优化具有现实的指导意义。（2）本文缺少仿真过程中对相关切削力、切削速度的分析，存在一定的局限性。31参考文献参考文献1 G.M.Zhang. Dynamic Generation of Machined Surfaces, Part 1: Description of a Random Excitation SystemJ. 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