609 典型零件的數(shù)控編程及加工仿真,609,典型零件的數(shù)控編程及加工仿真,典型,零件,數(shù)控,編程,加工,仿真 ‘ 本科畢業(yè)設(shè)計論文 題 目 典型零件的數(shù)控編程及加工仿真  畢業(yè)任務(wù)書 一、題目 典型零件的數(shù)控編程及加工仿真 二、指導(dǎo)思想和目的要求 數(shù)控加工是一種現(xiàn)代化的加工手段，數(shù)控加工技術(shù)也成為一個國家制造業(yè)發(fā)展的標(biāo)志，利用數(shù)控加工技術(shù)可以完成很多以前不能完成的曲面零件的加工，而且加工的準(zhǔn)確性和精度都可以得到很好的保證。本次畢業(yè)設(shè)計題目來源于生產(chǎn)實踐，利用UG三維造型軟件進(jìn)行的數(shù)控編程與加工仿真。通過對零件進(jìn)行三維建模，并模擬數(shù)控仿真生成數(shù)控程序，加強對UG軟件的運用，鞏固了機械設(shè)計知識。 三、主要技術(shù)指標(biāo) 1. 零件圖1張； 2. 三維建模零件1個； 3. 輔助加工程序1份； 4. 畢業(yè)設(shè)計論文1份； 四、進(jìn)度和要求 1．搜集相關(guān)資料 2周 2．加工仿真的中英科技文翻譯 2周 3．運用UG軟件進(jìn)行三維建模 2周 4．運用UG軟件進(jìn)行輔助加工 2周 5．運用UG軟件數(shù)控仿真 2周 6．編寫說明書（論文） 2周 7．準(zhǔn)備并完成答辯 2周 五、主要參考書及參考資料 [1] 劉治映《畢業(yè)設(shè)計（論文）寫作導(dǎo)論》.長沙：中南大學(xué)出版社.2006.6 [2] 徐偉 楊永《計算機輔助與制造》.北京：高等教育出版社.2011.2 [3] 于杰《數(shù)控加工與編程》. 北京：國防工業(yè)出版社.2009.1 [4] 趙長明《數(shù)控加工工藝及設(shè)備》. 北京：高等教育出版社.2003.10. 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But in the processing technology, in addition to requirements of CNC machine tools has a strong ability to control movement and, more importantly, how to efficiently obtain high-quality CNC machining process, and from the process as a whole to improve production efficiency. As part of the increased complexity and limited skills of workers, manual programming more difficult. CNC machining applications can greatly improve productivity, stability, processing quality, shorten the processing cycle, increasing the production of flexible, to achieve a variety of complex precision components for the automation of processing, easy to implement in a factory or workshop computer management, reducing the total number of workshop equipment, saving manpower, improve labor conditions, help speed up product development and upgrading, and improving the ability of the market to adapt and improve their overall economic efficiency. In this paper, UG NX 8.5 as a tool,complete the adjust frame three-dimensional modeling . Include: First, based on the adjusted frame structural features and technical requirements, in its process analysis, to determine the part of the processing methods. Then, using UG / CAD module to complete the part geometry parametric modeling. On this basis, the use of UG / CAM module for NC programming, design the machining line, the tool path, cutting mode and other parameters, to generate a part of the NC program. By checking in a timely manner tool path found between the parts with undercuts and under cut. And through the virtual machining process simulation tools found in advance of the moving parts, jig and tool interference and collision between the determined interference collision occurred and the corresponding position of the NC block, and previous design and NC program to be modified. KEYWORDS: CNC technology, UG ,three-dimensional modeling 目錄 第一章 緒 論 1 1.1課題研究的背景及意義 1 1.2計算機輔助設(shè)計工藝過程設(shè)計輔助制造 2 1.2.1計算機輔助設(shè)計 2 1.2.2計算機輔助工藝過程設(shè)計 2 1.2.3計算機輔助制造 2 第二章 數(shù)控編程的關(guān)鍵技術(shù) 4 2.1數(shù)控編程的定義 4 2.2數(shù)控編程研究的內(nèi)容 5 2.3數(shù)控編程的步驟 7 2.4數(shù)控編程的方法 7 2.5數(shù)控編程常用軟件介紹 8 第三章 三維建模及工藝規(guī)劃 11 3.1創(chuàng)建零件模型 11 3.2零件的工藝規(guī)劃 16 第四章 典型零件仿真加工 18 4.1UG軟件平面銑 18 4.2典型零件的工藝設(shè)置 18 4.3設(shè)置加工環(huán)境 19 4.4配合件數(shù)控加工仿真 20 4.4.1設(shè)置加工方法 20 4.4.2定義加工坐標(biāo)系 21 4.4.3創(chuàng)建刀具 21 4.4.4指定通用的工序參數(shù) 22 4.4.5孔的設(shè)置 26 4.5零件仿真加工的輸出 28 第五章 后處理及代碼輸出 29 5.1零件仿真加工的后處理 29 5.2加工代碼的生成 30 第六章 總結(jié)與展望 33 6.1論文總結(jié) 33 6.2后續(xù)展望 34 參考文獻(xiàn) 35 致 謝 36 畢業(yè)設(shè)計小結(jié) 37 附錄 39 VI 第一章 緒 論 1.1課題研究的背景及意義 數(shù)控機床是按照記錄在載體上的信息指令自動進(jìn)行加工的，當(dāng)加工對象改變時只需要重新編制數(shù)控加工程序，而無需對機床結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，也不需要制造凸輪、靠模一類的輔助機械裝置。這樣，便可以快速地從一種零件的加工變到另一種零件的加工，使生產(chǎn)準(zhǔn)備周期大為縮短。 數(shù)控加工是一種現(xiàn)代化的加工手段，數(shù)控加工技術(shù)也成為一個國家制造業(yè)發(fā)展的標(biāo)志，利用數(shù)控加工技術(shù)可以完成很多以前不能完成的曲面零件的加工，而且加工的準(zhǔn)確性和精度都可以得到很好的保證,數(shù)控加工是機械加工的一種，是新型加工技術(shù)，主要工作是編制加工程序，即將原來手工活轉(zhuǎn)為電腦編程?？傮w上說，和傳統(tǒng)的機械加工手段相比數(shù)控加工技術(shù)具有以下優(yōu)點： 1) 加工效率高 利用數(shù)字化的控制手段可以加工復(fù)雜的曲面。而加工過程是由計算機控制，所以零件的互換性強，加工的速度快。 2） 加工精度高 同傳統(tǒng)的加工設(shè)備相比，數(shù)控系統(tǒng)優(yōu)化了傳動裝置,提高分辨率,減少為誤差，因此加工的效率可以得到很大的提高。 3） 有利于加工復(fù)雜形狀的零件 數(shù)控機床能同時控制多個坐標(biāo)聯(lián)動，可以加工其他機床難以加工甚至不可能加工的復(fù)雜零件，如曲線的二維復(fù)雜輪廓零件、含曲面的三維實體零件。 4）勞動強度低 由于采用了自動控制方式，也就是說加工的全部過程是由數(shù)控系統(tǒng)完成，傳統(tǒng)加工手段那樣煩瑣，操作者在數(shù)控機床工作時，只需要監(jiān)視設(shè)備的運行狀態(tài)。所以勞動強度很低。 5）適應(yīng)能力強 數(shù)控加工系統(tǒng)就象計算機一樣，可以通過調(diào)整部分參數(shù)達(dá)到修改或改變其運作方式，因此加工的范圍可以得到很大的擴展。而本文所要研究的內(nèi)容就是在UG軟件平臺上，進(jìn)行回轉(zhuǎn)體帶腔體類零件的加工模擬仿真，提高回轉(zhuǎn)體帶腔體類零件的加工效率 [1]。通過計算機模擬五坐標(biāo)機床實際加工過程，達(dá)到對數(shù)控加工程序驗證、切削過程優(yōu)化和加工結(jié)果預(yù)測的目的。 1.2 CAD/CAM簡介 1.2.1計算機輔助設(shè)計 指工程技術(shù)人員以計算機為輔助工具來完成產(chǎn)品設(shè)計過程中的各項工作，如草圖繪制、零件設(shè)計、裝配設(shè)計、工程分析等，并達(dá)到提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低產(chǎn)品成本的目的。 1.2.2計算機輔助工藝過程設(shè)計 指在工藝人員借助于計算機，根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計階段給出的信息和產(chǎn)品制造工藝要求，交互地或自動地確定產(chǎn)品加工方法和方案，如加工方法選擇、工藝路線確定、工序設(shè)計等。 1.2.3計算機輔助制造 計算機輔助制造有廣義和狹義兩種定義。廣義CAM是指借助計算機來完成從生產(chǎn)準(zhǔn)備到產(chǎn)品制造出來的過程中的各項活動，包括工藝過程設(shè)計（CAPP)、工裝設(shè)計、計算機輔助數(shù)控加工編程、生產(chǎn)作業(yè)計劃、制造過程控制、質(zhì)量檢測與分析等。狹義CAM通常是指NC程序編制，包括刀具路徑規(guī)劃、刀位文件生成、刀具軌跡仿真及NC代碼生成等。 圖1-1 CAD/CAM系統(tǒng)工作過程 隨著計算機的高速發(fā)展數(shù)控加工仿真技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，數(shù)控技術(shù)是應(yīng)用計算機自動控制、自動檢驗及精密機器等高科技術(shù)的產(chǎn)物。數(shù)控加工仿真是利用計算機技術(shù)模擬實際的機床加工過程，它驗證數(shù)控加工程序的可靠性和預(yù)測切削過程的作用，減少工件的試切，提高工作效率。典型零件的數(shù)控加工研究非常普遍，但是在實際的加工中，卻存在很多問題。因此，還有很大的探索空間。鑒于此，選擇本課題主要是根據(jù)在數(shù)控加工中，典型零件數(shù)控編程及加工仿真進(jìn)行研究。使我們對加工典型零件采用更加形象、經(jīng)濟、科學(xué)、安全的加工方法進(jìn)行加工，在此基礎(chǔ)上使自己的理論水平和實際操作水平得到進(jìn)一步的鞏固和完善。 本次畢業(yè)設(shè)計主要是通過AUTO CAD軟件繪制零件圖，并用UG軟件對零件進(jìn)行三維實體建模，然后對零件進(jìn)行工藝分析，在確定了加工工藝之后，用UG軟件對零件進(jìn)行數(shù)控仿真加工和計算機自動編程。 第二章 數(shù)控編程的關(guān)鍵技術(shù) 計算機輔助制造CAM的含義有廣義和狹義之分：從廣義上講，計算機輔助制造是指利用計算機輔助完成制造過程的全部工作環(huán)節(jié)，即從原材料到產(chǎn)品的全部制造過程，包括直接制造過程和間接制造過程。內(nèi)容涉及計算機輔助制造的環(huán)境，輔助設(shè)計和輔助制造的銜接，計算機輔助零件信息分類和編碼的成組技術(shù)（GT），計算機輔助工藝設(shè)計和工藝規(guī)劃（CAPP），計算機數(shù)控技術(shù)（CNC），計算機輔助工裝設(shè)計，計算機輔助質(zhì)量管理和質(zhì)量控制，計算機輔助數(shù)控編程，計算機加工過程仿真，數(shù)控加工工藝，計算機輔助加工過程監(jiān)控等。從狹義上講，計算機輔助制造就是計算機輔助機械加工，也就是數(shù)控加工，其核心是數(shù)控編程和數(shù)控加工工藝的設(shè)計。在這一章中介紹與數(shù)控加工技術(shù)有關(guān)的內(nèi)容。 2.1數(shù)控編程的定義 生成數(shù)控機床進(jìn)行零件加工的數(shù)控程序的過程，稱為數(shù)控編程（NC programming），有時也稱為零件編程（part programming）。數(shù)控編程可以手工完成，即手工編程（manual programming），也可以由計算機輔助完成，即計算機輔助數(shù)控編程（computer aided NC programming）。 采用計算機輔助數(shù)控編程需要一套專用的數(shù)控編程軟件，現(xiàn)在數(shù)控編程軟件主要分為批處理命令方式為主的各種類型的APT語言和以CAD/CAM軟件為基礎(chǔ)的圖形交互式自動程編如UG軟件、CATIA等軟件。編程方式分為手工和自動兩種類型。 手工編程是指編程的各個階段均由人工完成。利用一般的計算工具，通過各種數(shù)學(xué)方法，人工進(jìn)行刀具軌跡的運算，并進(jìn)行指令編制。 這種方式比較簡單，很容易掌握，適應(yīng)性較大。適用于中等復(fù)雜程度程序、計算量不大的零件編程，對機床操作人員來講必須掌握。對于幾何形狀復(fù)雜的零件需借助計算機使用規(guī)定的數(shù)控語言編寫零件源程序，經(jīng)過處理后生成加工程序，稱為自動編程。 隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)不僅向用戶編程提供了一般的準(zhǔn)備功能和輔助功能，而且為編程提供了擴展數(shù)控功能的手段。FANUC6M數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)編程，應(yīng)用靈活，形式自由，具備計算機高級語言的表達(dá)式、邏輯運算及類似的程序流程，使加工程序簡練易懂，實現(xiàn)普通編程難以實現(xiàn)的功能。 2.2數(shù)控編程研究的內(nèi)容 數(shù)控程編研究的內(nèi)容主要有六部分工作組成: 1)數(shù)控加工工藝分析及規(guī)劃 (1)加工對象的確定： 通過對模型的分析，確定工件的哪些部位需要在數(shù)控機床或在數(shù)控加工中心加工。數(shù)控銑削加工的工藝適用性也是有一定限制的，對于尖角、細(xì)小的筋條部位是不適合數(shù)控銑削加工的，應(yīng)使用線切割或者電火花加工。而某些部位使用普通機床有更好的經(jīng)濟效益（如飛機起落架的耳片部位）。 (2)加工區(qū)域的規(guī)劃： 即對加工對象進(jìn)行分析，按其形狀特征、功能特征及精度、光潔度要求將加工對象分成若干個加工區(qū)域。對加工區(qū)域的合理規(guī)劃，可以達(dá)到提高加工效率和加工質(zhì)量的目的。 (3)加工工藝路線的規(guī)劃： 從粗加工到半精加工、精加工、再到清根加工的加工流程規(guī)劃（其中包括加工余量的分配及殘留余量的在現(xiàn)加工）。目的是提高加工效率、控制加工表面質(zhì)量，防止加工變形。 2）完善零件加工模型： 由于CAD造型人員更多地考慮零件設(shè)計的完整性，較少地考慮地零件模型對CAM加工的影響，因此，要根據(jù)加工對象的確定及加工區(qū)域劃分對模型進(jìn)行一些完善。其內(nèi)容如下： (1)定義加工坐標(biāo)系： 加工坐標(biāo)系是加工的基準(zhǔn)，將坐標(biāo)系定位在適合機床操作人員確定的位置（即找正方便的位置）。同時，最好保持模型坐標(biāo)系與加工坐的統(tǒng)一。 (2) 清理隱藏對加工不產(chǎn)生影響的體素。 (3) 修補部分曲面: 如鉆孔的曲面，狹小的凹槽部等，必要時重新構(gòu)造三維曲面（重新構(gòu)造U、V參數(shù)線）。以便有利參數(shù)線曲面的刀位軌跡生成。 (4) 幾何分析模塊： 其作用是分析零件的圖形文件，得到圖形的一些特征參數(shù)，并將這些參數(shù)傳遞給需要它的加工子程序，用以協(xié)助加工的自動完成。 (5) 增加虛面、約束面、檢查面、導(dǎo)引面等，提高加工質(zhì)量防止刀具過切。 (6) 構(gòu)造刀路邊界、裁剪邊界、檢查邊界、構(gòu)造毛坯模型，防止刀具與夾具干涉、計算加工的工時。 3）加工參數(shù)的優(yōu)化： 加工參數(shù)的設(shè)置可視為利用UG軟件進(jìn)行數(shù)控編程的主要內(nèi)容，它直接影響生成數(shù)控程序的質(zhì)量，它是根據(jù)所輸入的零件工藝過程設(shè)計的工藝文件，對各工序設(shè)定切削用量，刀具補償，加工坐標(biāo)原點（刀具起點）等，其所需原始數(shù)據(jù)均取至工藝文件，按實際所選數(shù)控機床的情況進(jìn)行設(shè)置。其主要內(nèi)容如下： (1) 創(chuàng)建程序組、 創(chuàng)建刀具組、創(chuàng)建幾何組（指定零件、毛坯、卡具、壓板等檢查體）、創(chuàng)建方法組（設(shè)置部件余量、部件的內(nèi)外公差等) (2) 選擇編程方法（指UG軟件中的加工類型）。 (3) 設(shè)置切削方式及參數(shù)：即刀具軌跡的類型及相關(guān)參數(shù)（如：進(jìn)退刀方式、切削用量、刀路的行間距、切深。、安全高度等）。 (4) 設(shè)置機械參數(shù)包括主軸轉(zhuǎn)速、切削進(jìn)給量、冷卻液的控制等。 4) 刀位軌跡生成： 其作用是設(shè)計刀具的運動軌跡，產(chǎn)生歷史文件和刀位文件。根據(jù)加工工藝調(diào)用相應(yīng)加工程序，自動產(chǎn)生加工的詳細(xì)描述，這些描述及零件的圖形被紀(jì)錄為歷史文件（類似數(shù)控APT語言的描述），同時也產(chǎn)生了刀位文件（二進(jìn)制或ASCII格式）。加工子程序是各種加工方法的處理程序，它是對各種加工方法的具體描述，所提供的加工方法越多，軟件應(yīng)用的范圍越廣。 5) 刀位軌跡驗證 為了保證數(shù)控程序的安全性，必須對生成的刀位軌跡進(jìn)行檢查效驗，檢查刀軌是否過切或者加工不到位，同時檢查是否發(fā)生與工件及夾具干涉。對檢查中發(fā)現(xiàn)的問題，應(yīng)該進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，再進(jìn)行重新計算、效驗，直到 準(zhǔn)確無誤（可通過可視化仿真軟件VERICUT 來實現(xiàn)）。 6) 生成數(shù)控代碼指令（后置處理）： UG軟件生成的只是數(shù)控刀位源文件，還需要將刀位源文件轉(zhuǎn)換成數(shù)控機床代碼指令。 2.3數(shù)控編程的步驟 在數(shù)控編程之前，編程員應(yīng)了解所用數(shù)控機床的規(guī)格、性能、CNC系統(tǒng)所具備的功能及編程指令格式等。編制程序時，應(yīng)先對圖樣規(guī)定的技術(shù)特性、零件的幾何形狀、尺寸及工藝要求進(jìn)行分析，確定加工方法和走刀路線，在進(jìn)行數(shù)值計算，獲得刀位數(shù)據(jù)。然后按數(shù)控機床規(guī)定的代碼和程序格式，將工件的尺寸、刀位數(shù)據(jù)、加工路線、切削參數(shù)（主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、切削深度等）以及輔助功能（換刀、主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、冷卻液開、關(guān)等）編制成加工程序，并輸入數(shù)控系統(tǒng)，由數(shù)控系統(tǒng)控制數(shù)控機床自動地進(jìn)行加工。[8] 一般來說，數(shù)控編程過程主要包括：分析零件圖樣、工藝處理、數(shù)學(xué)處理、編寫程序單、輸入數(shù)控系統(tǒng)及程序檢查，如圖2—1所示。 分析零件圖樣 編寫程序單 輸入數(shù)控系統(tǒng) 程序檢驗 數(shù)控機床 數(shù)學(xué)處理 工藝處理 床 圖2-1 數(shù)控編程過程 2.4數(shù)控編程的方法 數(shù)控編程的分類方法有多種，大致可歸納為： 1) 根據(jù)編程地點進(jìn)行分類：辦公室或車間。 2) 根據(jù)編程計算機進(jìn)行分類：CNC內(nèi)部計算機，個人計算機（PC）或工作站（workstation）等。 3) 根據(jù)編程軟件進(jìn)行分類：CNC內(nèi)部編程軟件，APT語言或圖形交互式自動編程軟件。 下面探討手工編程、APT語言自動編程和圖形交互式自動編程： 1. 手工編程 是指編制零件數(shù)控加工程序的各個步驟，即從零件圖樣分析、工藝處理、確定加工路線和工藝參數(shù)、幾何計算、編寫零件的數(shù)控加工程序清單直至程序的檢驗，均由人工來完成。 對于點位加工和幾何形狀不復(fù)雜的零件，數(shù)控編程計算較簡單，程序段不多，手工編程即可實現(xiàn)。但對輪廓形狀不是由簡單的直線、圓弧組成的復(fù)雜零件，計算機編寫程序則相當(dāng)繁瑣，工作量大，容易出錯，且很難校對，采用手工編程是難以完成的。因此，為了縮短生成周期，提高數(shù)控機床的利用率，有效的解決各種模具及復(fù)雜零件的加工問題，采用手工編程不能滿足要求，而必須采用自動程編方法。 2. APT語言自動編程 APT是一種自動編程工具（Automatically Programmed Tool）的簡稱，是一種對工件、刀具的幾何形狀及刀具相對于工件的運動等進(jìn)行定義時所用的一種接近于英語的符號語言。把用APT語言書寫的零件加工程序輸入計算機，經(jīng)過計算機的APT語言編程系統(tǒng)編譯 產(chǎn)生刀位文件（CL DATA file），然后進(jìn)行數(shù)控后置處理，生成數(shù)控系統(tǒng)能 接受的零件數(shù)控加工程序的過程，稱為APT語言自動編程。 采用APT語言自動編程，由于計算機（或編程機）自動編程代替程序編制人員完成了繁瑣的數(shù)值計算工作，并省去了編寫程序單的工作量，因而可將編程效率提高數(shù)倍到數(shù)十倍，同時解決了手工編程中無法解決的許多復(fù)雜零件的編程難題。 3. 圖形交互式自動編程是以待加工零件CAD模型為基礎(chǔ)的一種集成加工工藝規(guī)劃及數(shù)控程編為一體地自動編程方法。其中零件CAD模型的描述方法多種多樣，適用于數(shù)控編程的主要有線框模型、表面模型和實體模型，其中以表面模型和實體模型在數(shù)控編程中應(yīng)用較為廣泛。 2.5數(shù)控編程常用軟件介紹 （1）UG 　　Unigraphics 是美國Unigraphics Solution公司開發(fā)的一套集CAD、CAM、CAE 功能于一體的三維參數(shù)化軟件，是當(dāng)今最先進(jìn)的計算機輔助設(shè)計、分析和制造的高端軟件，用于航空、航天、汽車、輪船、通用機械和電子等工業(yè)領(lǐng)域。UG軟件在CAM領(lǐng)域處于領(lǐng)先的地位，產(chǎn)生于美國麥道飛機公司，是飛機零件數(shù)控加工首選編程工具。UG 優(yōu)點 ：提供可靠、精確的刀具路徑；能直接在曲面及實體上加工；良好的使用者界面，客戶也可自行化設(shè)計界面；多樣的加工方式，便于設(shè)計組合高效率的刀具路徑；具有完整的刀具庫；加工參數(shù)庫管理功能；包含二軸到五軸銑削、車床銑削、線切割；大型刀具庫管理 ；實體模擬切削；泛用型后處理器等功能 ；高速銑功能。 （2）Catia 　　Catia是法國達(dá)索（Dassault）公司推出的產(chǎn)品，法制幻影系列戰(zhàn)斗機、波音737、777的開發(fā)設(shè)計均采用Catia。CATIA 據(jù)有強大的曲面造型功能，在所有的CAD三維軟件位居前列，廣泛應(yīng)用于國內(nèi)的航空航天企業(yè)、研究所，以逐步取代UG成為復(fù)雜型面設(shè)計的首選。CATIA具有較強的編程能力，可滿足復(fù)雜零件的數(shù)控加工要求。目前一些領(lǐng)域采取CATIA設(shè)計建模，UG編程加工，二者結(jié)合，搭配使用。 （3）Pro/E 　　Pro/E 是美國 PTC （參數(shù)技術(shù)有限公司）開發(fā)的軟件，是全世界最普及的三維 CAD/CAM （計算機輔助設(shè)計與制造）系統(tǒng)。廣泛用于電子、機械、模具、工業(yè)設(shè)計和玩具等民用行業(yè)。具有零件設(shè)計、產(chǎn)品裝配、模具開發(fā)、數(shù)控加工、造型設(shè)計等多種功能。Pro/E在我國南方地區(qū)企業(yè)中被大量使用，設(shè)計建模采用PRO-E ，編程加工采用MASTERCAM 和 CIMATRON 是目前通行的做法。 （4）CimatronCAD/CAM系統(tǒng) 　　以色列Cimatron公司的CAD/CAM/PDM產(chǎn)品，是較早在微機平臺上實現(xiàn)三維CAD/CAM全功能的系統(tǒng)。該系統(tǒng)提供了比較靈活的用戶界面，優(yōu)良的三維造型、工程繪圖，全面的數(shù)控加工，各種通用、專用數(shù)據(jù)接口以及集成化的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理。 CimatronCAD/CAM系統(tǒng)在國際上的模具制造業(yè)備受歡迎，國內(nèi)模局制造行業(yè)也在廣泛使用。 （5）Mastercam 　　美國CNC公司開發(fā)的基于PC平臺的CAD/CAM軟件，它具有方便直觀的幾何造型 Mastercam提供了設(shè)計零件外形所需的理想環(huán)境，其強大穩(wěn)定的造型功能可設(shè)計出復(fù)雜的曲線、曲面零件。 Mastercam具有較強的曲面粗加工及的曲面精加工的功能，曲面精加工有多種選擇方式，可以滿足復(fù)雜零件的曲面加工要求，同時具備多軸加工功能。由于價格低廉，性能優(yōu)越，成為國內(nèi)民用行業(yè)數(shù)控編程軟件的首選。 （6）FeatureCAM 　　美國DELCAM公司開發(fā)的基于特征的全功能CAM軟件，全新的特征概念，超強的特征識別，基于工藝知識庫的材料庫，刀具庫，圖標(biāo)導(dǎo)航的基于工藝卡片的編程模式。全模塊的軟件，從2~5軸銑削，到車銑復(fù)合加工，從曲面加工到線切割加工，為車間編程提供全面解決方案。 DELCAM軟件后編輯功能相對來說是比較好的。近年來國內(nèi)一些制造企業(yè)正在逐步引進(jìn)，以滿足行業(yè)發(fā)展的需求，屬新興產(chǎn)品。 （7）CAXA制造工程師 　　CAXA制造工程師是北京北航海爾軟件有限公司推出一款全國產(chǎn)化的CAM產(chǎn)品，為國產(chǎn)CAM軟件在國內(nèi)CAM市場中占據(jù)了一席之地。 作為我國制造業(yè)信息化領(lǐng)域自主知識產(chǎn)權(quán)軟件優(yōu)秀代表和知名品牌，CAXA已經(jīng)成為我國CAD/CAM/PLM業(yè)界的領(lǐng)導(dǎo)者和主要供應(yīng)商。　CAXA制造工程師是一款面向二至五軸數(shù)控銑床與加工中心、具有良好工藝性能的銑削/鉆削數(shù)控加工編程軟件。該軟件性能優(yōu)越，價格適中，在國內(nèi)市場頗受歡迎。 （8）EdgeCAM 　　英國Pathtrace公司出品的具有智能化的專業(yè)數(shù)控編程軟件，可應(yīng)用于車、銑、線切割等數(shù)控機床的編程。針對當(dāng)前復(fù)雜三維曲面加工特點，EdgeCAM設(shè)計出更加便捷可靠的加工方法 ，目前流行于歐美制造業(yè)。英國路徑公司正在進(jìn)行中國市場的開發(fā)和運作，為國內(nèi)的制造業(yè)的客戶提供更多的選擇。 （9）VERICUTVERICUT 　　美國CGTECH公司出品的一種先進(jìn)的專用數(shù)控加工仿真軟件。VERICUT 采用了先進(jìn)的三維顯示及虛擬現(xiàn)實技術(shù)，對數(shù)控加工過程的模擬達(dá)到了極其逼真的程度。不僅能用彩色的三維圖像顯示出刀具切削毛坯形成零件的全過程，還能顯示出刀柄、夾具,甚至機床的運行過程和虛擬的工廠環(huán)境也能被模擬出來，其效果就如同是在屏幕上觀看數(shù)控機床加工零件時的錄像。 第三章 三維建模及工藝規(guī)劃 零件圖 3.1創(chuàng)建零件模型 1. 執(zhí)行工具欄【文件】“新建”按鈕→【新建】，在新建對話框中輸入零件名稱“model1”,單擊“確定”按鈕。 2. 草繪如圖所示的拉伸截面，單擊草繪工具欄中的“完成草圖”按鈕（如圖3-1 ，圖3-2，圖3-3，圖3-4所示。） 圖3-1 草繪截面 圖3-2草繪底座截面 圖3-3草繪截面 圖3-4草繪截面 3. 對草繪出的攔截面進(jìn)行拉伸，拉伸長度為為20、 11 、17。（如圖3-5所示） 圖3-5拉伸 4. 對圖3-2圖3-4分別拉伸 3和 11 （如圖3-6 圖3-7所示）得到上表面圖形（如圖3-8所示） 圖3-6 拉伸 圖3-7 拉伸 圖3-8上表面圖形 5. 建立一個圓心（0 0 -42）直徑80的球，然后在Z為-12的位置建立一個基準(zhǔn)面，在基準(zhǔn)面草繪（如圖3-9所示），并用基準(zhǔn)面對球進(jìn)行切割（如圖3-10所示） 然后對圖3-9進(jìn)行片體拉伸，并用片體對切割體進(jìn)行切割（如圖3-11所示） 圖3-9草繪 圖3-10切割 圖3-11切割 6. 在Z為-18處建立一個基準(zhǔn)面，同時在基準(zhǔn)面上繪制草圖（如圖3-12，圖3-13所示，然后對圖3-12圖3-13 分別進(jìn)行拉伸18和6 （如圖3-14 圖3-15 ） 然后進(jìn)行求差（如圖3-16所示）然后將所有圖形進(jìn)行求和，對原圖形進(jìn)行打孔，并對圖形進(jìn)行倒邊角（如圖3-17所示）。 圖3-12 繪制草圖 圖3-13 繪制草圖 圖3-14 拉伸 圖3-15 拉伸 圖3-16求差 圖3-17打孔 7. 在-12的基準(zhǔn)面上繪制草圖（如圖3-18所示），并對其進(jìn)行拉伸5然后使用求差命令（如圖3-19所示） 圖3-18草繪 圖3-19求差 8. 畫兩個圓心分別為（0 50 -35）（0 -50 -35）半徑為25的圓 然后對其進(jìn)行拉伸-10最后用求差(如圖3-20所示) 圖3-20求差 3.2零件的工藝規(guī)劃 對典型零件的制造過程進(jìn)行合理的規(guī)劃，包括對零件三維特征模型不同加工階段的方案、數(shù)據(jù)處理、采集過程，裝夾方案，試切方案等進(jìn)行合理規(guī)劃，優(yōu)化加工切削參數(shù)。 1）整體結(jié)構(gòu)件特征模型的研制 (1) 制作此零件數(shù)控加工毛坯的三維實體參數(shù)化特征模型及快速建模模板。供建模、數(shù)控加工仿真、粗加工刀具選擇、粗加刀路規(guī)劃、粗加工試切、檢測程序、確定粗加工切削參數(shù)使用，并在此基礎(chǔ)上建立粗加工切削參數(shù)數(shù)據(jù)庫。 (2) 制作此零件數(shù)控半精加工的三維實體參數(shù)化特征模型及快速建模模板。供建模、半精加工仿真、半精加工刀具選擇、半精加工刀路規(guī)劃、加工試切、檢測程序、確定半精加工切削參數(shù)使用，并在此基礎(chǔ)上建立半精加工切削參數(shù)數(shù)據(jù)庫。 (3) 制作此零件數(shù)控精加工的三維實體參數(shù)化特征模型及快速建模模板。供建模、精加工仿真、精加工刀具選擇、精加工刀路規(guī)劃加工試切、檢測程序、確定精加工切削參數(shù)使用，并在此基礎(chǔ)上建立精加工切削參數(shù)數(shù)據(jù)庫。 2）整體結(jié)構(gòu)件數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)采集 對不同軟件平臺轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，進(jìn)行重新采集和處理。重構(gòu)三維實體模型，達(dá)到數(shù)據(jù)共享的目的。 3）制定裝夾方案 根據(jù)NC加工的特點結(jié)合UG模塊，制定典型零件的數(shù)控加工工藝路線。建立滿足NC加工的參數(shù)化數(shù)字模型（其中包括：虛面及約束面），及相關(guān)的模型結(jié)構(gòu)樹形圖。以滿足裝夾、定位、找正、進(jìn)退刀的需求，節(jié)省加工輔助時間。 4）制定試切方案 根據(jù)典型零件的形狀及材料特點，合理選擇刀具，優(yōu)化切削參數(shù)，并制定合理的試切方案，降低研制費用。 5）制定粗加工、半精加工方案 根據(jù)典型零件的幾何形狀特點，制定粗加工、半精加工方案。以提高切削效率為基本點，開發(fā)并研制用戶化粗加工、半精加工程序。以供類似的零件編程使用。減少研制周期，提高程編效率。 6）制定精加工方案 根據(jù)飛機結(jié)構(gòu)件典型零件的幾何形狀特點，制定精加工方案，以滿足零件精度要求并兼顧效率為原則。開發(fā)用戶精加工程序，以供類似、同系列零件編程使用。 7）制定試切方案 對試切件要進(jìn)行跟產(chǎn)試切，對遇到的問題進(jìn)行分析處理，確保加工出合格的樣件。同時提供技術(shù)指導(dǎo)，采集粗加工、半精加工、精加工的切削參數(shù)，并進(jìn)行優(yōu)化處理為后續(xù)建立切削參數(shù)數(shù)據(jù)庫做好技術(shù)準(zhǔn)備。 8）根據(jù)試切現(xiàn)場反饋的信息，優(yōu)化程序和切削參數(shù) 根據(jù)試切現(xiàn)場反饋的信息，優(yōu)化程序和切削參數(shù)（如：切削方法選擇、走刀路線、進(jìn)退刀方式、加工部位的劃分、切削參數(shù)等）。針對不同的工件材料，選擇合理的刀具，幾何形狀及參數(shù)，制定選擇切削用量的指導(dǎo)原則。確保產(chǎn)品質(zhì)量和精度。達(dá)到提高生產(chǎn)效率的目的。 第四章 典型零件仿真加工 4.1 UG軟件平面銑 平面銑用于平面輪廓、平面區(qū)域或平面孤島的粗加工，它平行于零件底面進(jìn)行多層切削。底面和每個切削層都與刀軸矢量垂直，各加工部位的側(cè)壁與底面垂直，但不能加工底面與側(cè)壁不垂直的部位。 (1)平面銑的特點是：刀軸固定，底面是平面，各側(cè)壁垂直底面。 (2)平面銑常用于兩軸半機床或三軸機床的精加工和粗加工。 (3)平面銑的主要概念如下： 1)邊界(boundary)：邊界用來定義被加工的材料。邊界顯示時有以下特點：小圓圈表示邊界的起點，箭頭表示邊界的方向，銑輪廓的刀軌將沿著邊界的方向移動。完整的箭頭表示刀具中心在邊界上，半個箭頭表示刀具和邊界相切。 2)修剪幾何體(Trim Geometry)：可創(chuàng)建任何形狀的平面幾何體作為修剪邊界，限制刀具移動的范圍。 3)底平面(Floor)：底平面定義了刀軌總的切削深度，是操作中最低的切削層。 4)切削深度(Cut depth)：指定刀具每層移動的深度。 5)控制點(control points)：控制點用于控制刀具的起刀點。 6）內(nèi)腔(Pocket)：內(nèi)腔是零件模型上凹進(jìn)的部分，內(nèi)腔可以是封閉的，也可以是一側(cè)開口的。 7)島嶼(Island)：島嶼是零件模型內(nèi)腔凸起的部分。 總之，平面銑只能加工與刀軸垂直的部分，所以平面銑的刀位軌跡加工出的是直壁平底的零件。平面銑用平面邊界來確定零件模型的切削區(qū)域，并從頂面一直切削到底平面。每一個刀路除切削深度相同外，零件形狀上一層與下一層也完全相同。 4.2典型零件的工藝設(shè)置 (1)分析部件 (2)定義幾何體 (3)創(chuàng)建刀具 (4)指定通用的工序參數(shù) 圖4—1 測量部件整體尺寸 測量長度和寬度 了解總體部件大小使您可以確定安全距離及避讓參數(shù)。 (1)在菜單條中選擇分析→測量距離。 (2)從類型列表中選擇距離。 測量高度 (1)在菜單條中選擇分析→測量距離。 (2)從類型列表選擇投影距離。 4.3設(shè)置加工環(huán)境 打開零件圖，單擊開始圖標(biāo)，選擇“加工”選項，設(shè)置加工環(huán)境(如圖4-2所示 )。 圖4-2設(shè)置加工環(huán)境 4.4配合件數(shù)控加工仿真 4.4.1設(shè)置加工方法 （1）單擊“加工方法視圖”圖標(biāo)，操作導(dǎo)航器自動顯示加工方法視圖（如圖4-3所示），雙擊“mill-rough”選項，彈出“銑削方法”對話框（如圖4-4所示）設(shè)置部件余量為0.35，其他為默認(rèn)值。 圖4-3加工方法 圖4-4銑削方法 （2）重復(fù)上面的步驟，設(shè)置“mill-semi-finish”的部件余量為0.18，設(shè)置“mill-finish”的部件余量為0。 4.4.2定義加工坐標(biāo)系及基準(zhǔn)面 單擊創(chuàng)建幾何體，建立工件加工坐標(biāo)系。 圖4-5建立工件坐標(biāo)系 圖4-6基準(zhǔn)面的選擇 4.4.3創(chuàng)建刀具 在設(shè)置過程中創(chuàng)建刀具，也可以在創(chuàng)建工序時創(chuàng)建刀具。一旦創(chuàng)建，刀具就和部件一起保存，并且在創(chuàng)建程序過程中可按需要使用。 圖4-7刀具的創(chuàng)建 (1)在工具條中單擊創(chuàng)建刀具。 (2)從刀具列表中選擇銑刀 。 (3)單擊確定。 在銑刀 參數(shù)”對話框中，刀具號設(shè)置為 1。刀具從您指定的刀槽獲取此信息。 圖4-8刀具的選擇 然后在對工序進(jìn)行編程時創(chuàng)建其余的刀具。 4.4.4指定通用的工序參數(shù) 通用參數(shù)是由多個工序共享的參數(shù)，如切削層面、主軸速度、進(jìn)給率及切削深度。上表面切削層面參數(shù)設(shè)定 圖4-9切削參數(shù)設(shè)定 圖4-10非切削移動設(shè)定 圖4-11進(jìn)給率和速度設(shè)定 圖4-12上表面型腔銑總設(shè)定 自動定義加工數(shù)據(jù)確定上表面加工路線。 (1)從菜單條選擇首選項→加工。 (2)單擊幾何體選項卡。 圖4-13自定義上表面加工走刀路線 通用參數(shù)是由多個工序共享的參數(shù)，如切削層面、主軸速度、進(jìn)給率及切削深度。下表面切削層面參數(shù)設(shè)定 圖4-14切削參數(shù)設(shè)定 圖4-15非切削移動設(shè)定 圖4-16進(jìn)給率和速度設(shè)定 圖4-17下表面型腔銑總設(shè)定 自動定義加工數(shù)據(jù)確定下表面加工路線 (1)從菜單條選擇首選項→加工。 (2)單擊幾何體選項卡。 圖4-18下表面加工走刀路線 4.4.5孔的設(shè)置 圖4-19鉆孔的參數(shù)設(shè)置 圖4-20上表面孔的自定義加工刀軌 圖4-21下表面的自定義加工刀軌 圖4-22中央通孔的自定義加工刀軌 (1)在加工首選項對話框中，單擊操作選項卡。 (2)在對話框的加工數(shù)據(jù)區(qū)段，選擇在操作中自動設(shè)置復(fù)選框。 (3)單擊確定。 設(shè)置結(jié)束?？焖贆z查之后，您就可以開始編程會話了 4.5零件仿真加工的輸出 圖4-23上表面加工仿真成型零件 圖4-24下表面加工仿真成型零件 第五章 后處理及代碼輸出 5.1零件仿真加工的后處理 后處理將常規(guī)的內(nèi)部刀軌數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成與特定機床/控制器組合兼容的格式。要進(jìn)行后處理，您后處理器 圖5-1上表面后處理 圖5-2下表面后處理 5.2加工代碼的生成 上表面加工程序 % N0010 G40 G17 G90 G70 N0020 G91 G28 Z0.0 :0030 T00 M06 N0040 G0 G90 X-32.7618 Y9.7272 S0 M03 N0050 G43 Z20. H00 N0060 Z3. N0070 G3 X-32.7618 Y9.7272 Z-1.5457 I.4232 J-2.6666 K.7235 F250. N0080 X-34.2478 Y8.9697 Z-2. I.4232 J-2.6666 K.7235 N0090 G1 X-34.4652 Y8.7523 M08 N0100 G3 X-34.4401 Y-8.7793 I34.3767 J-8.7167 N0110 G1 X-34.0162 Y-9.2032 N0120 G2 X-34.3833 Y5.6051 I70.3629 J9.1529 N0130 G1 X-34.3366 Y6.2031 N0140 G2 X-34.0304 Y9.1872 I65.9309 J-5.258 N0150 G1 X-34.2478 Y8.9697 N0160 X-36.3691 Y11.091 N0170 X-37.1576 Y10.3026 N0180 G3 X-37.1293 Y-10.3328 I37.069 J-10.2669 N0190 G1 X-29.0937 Y-18.3681 N0200 G2 X-31.3926 Y5.3687 I65.4403 J18.3178 N0210 G1 X-31.3459 Y5.9669 N0220 G2 X-29.0953 Y18.3651 I62.9403 J-5.0218 N0230 G1 X-36.3691 Y11.091 N0240 X-38.4905 Y13.2123 N0250 X-39.8266 Y11.8762 N0260 G3 X-39.7952 Y-11.9095 I39.738 J-11.8405 N0270 G1 X-19.1219 Y-32.5819 N0280 G2 X-19.71 Y-31.7419 I25.2469 J18.3024 N0290 X-25.7779 Y-19.0183 I39.1384 J26.4738 N0300 X-28.402 Y5.1321 I62.1245 J18.9681 N0310 G1 X-28.3552 Y5.7307 N0320 G2 X-24.2556 Y23.2528 I59.9496 J-4.7856 N0330 X-19.0217 Y32.6818 I39.296 J-15.6454 N0340 G1 X-18.5385 Y32.3261 N0350 G2 X-17.4031 Y33.7986 I33.5789 J-24.7187 N0360 X-9.2722 Y40.6136 I21.1627 J-16.9909 N0370 X9.2722 Y40.6145 I9.273 J-16.9406 N0380 X17.403 Y33.7986 I-13.0079 J-23.7749 N0390 X23.9368 Y22.4327 I-32.6508 J-26.3307 N0400 X27.8481 Y4.4865 I-56.0562 J-21.6166 N0410 X25.5643 Y-17.647 I-64.4548 J-4.5341 N0420 X20.0399 Y-30.1572 I-46.594 J13.101 N0430 X12.4552 Y-38.5842 I-27.2033 J16.8572 N0440 X2.9112 Y-42.7716 I-13.1465 J16.9934 N0450 X-3.2901 Y-42.7078 I-2.9086 J18.6847 N0460 X-11.665 Y-39.156 I3.9259 J20.9066 N0470 X-19.213 Y-31.4058 I17.7901 J24.8765 N0480 X-25.2039 Y-18.8435 I38.6414 J26.1376 N0490 X-27.8039 Y5.0847 I61.5506 J18.7932 N0500 G1 X-27.7571 Y5.6829 N0510 G2 X-23.6982 Y23.0309 I59.3515 J-4.7378 N0520 X-18.5385 Y32.3261 I38.7385 J-15.4234 N0530 G1 X-19.0217 Y32.6818 N0540 X-38.4905 Y13.2123 N0550 X-40.6119 Y15.3336 N0560 X-42.4749 Y13.4705 N0570 G3 X-42.4406 Y-13.5068 I42.3863 J-13.4348 N0580 G1 X-20.2224 Y-35.724 N0590 G2 X-18.5796 Y-37.1971 I-13.1788 J-16.3499 N0600 G1 X-13.364 Y-42.3815 N0610 G3 X-5.477 Y-44.1012 I13.3923 J42.4762 N0620 X13.4387 Y-42.3387 I5.448 J43.9162 N0630 G1 X18.552 Y-37.2246 N0640 G2 X20.2217 Y-35.7245 I14.8492 J-14.8492 N0650 G1 X40.3808 Y-15.5647 N0660 X34.0167 Y-9.2008 N0670 X34.4621 Y-8.7554 N0680 G3 X34.4367 Y8.7828 I-34.4326 J8.7191 N0690 G1 X34.0329 Y9.1866 N0700 G2 X34.4339 Y4.9198 I-66.1522 J-8.3705 N0710 X34.0167 Y-9.2008 I-71.0406 J-4.9673 N0720 G1 X36.138 Y-11.3221 N0730 X37.1549 Y-10.3053 N0740 G3 X37.1262 Y10.336 I-37.1254 J10.269 N0750 G1 X29.0936 Y18.3681 N0760 G2 X31.4404 Y4.7228 I-61.213 J-17.552 N0770 X29.1045 Y-18.3559 I-68.047 J-4.7704 N0780 G1 X36.138 Y-11.3221 N0790 X38.2594 Y-13.4434 第六章 總結(jié)與展望 6.1論文總結(jié) 本文利用CAD/CAM軟件UG通過建立集建模、加工、仿真與優(yōu)化為一體的虛擬數(shù)控加工鏈，最終得到了較為合理的數(shù)控加工程序。不僅降低了