12航空撐板零件分析及虛擬加工仿真研究目錄TOC\o"1-3"\h\u134701緒論 321971.1研究背景和研究意義 375111.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 3270841.2.1國(guó)外研究 3282081.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 4179011.3研究方法 5269901.4研究?jī)?nèi)容 5129102航空撐板的加工分析 6250432.1零件圖圖樣分析 714522.1.1撐板零件的特點(diǎn) 7205982.1.2零件待加工面及加工要求 7101822.2工藝路線規(guī)劃 7109482.2.1撐板零件的材料分析 7141262.2.2刀具確定 73052.2.3夾具選擇 718122.2.4加工路線確定 8298423航空撐板的CAD建模與CAM加工 9281173.1UGNX軟件簡(jiǎn)介 9161943.2撐板零件模型的建立 9194643.2.1航空撐板建模過程 9144653.3撐板零件的CAM加工 17145693.3.1CAM數(shù)控加工流程 17111763.3.2零件的CAM加工過程 18264194VERICUT虛擬數(shù)控加工 27271804.1VERICUT軟件簡(jiǎn)介 27116834.1.1機(jī)床分析模塊 27303424.1.2分析模塊 27145244.2VERICUT仿真文件建立 28223834.2.1VERICUT仿真流程 28224044.2.2機(jī)床文件的組建 29241014.2.3夾具體、零件和毛坯的組建 3190444.2.4刀具的組建 32162604.3VERICUT虛擬加工 337474.3.1偏置坐標(biāo)系建立 3379954.3.2數(shù)控程序的添加 34193074.3.3多工序數(shù)控程序插入 34259644.3.4VERICUT虛擬加工 3556074.4仿真結(jié)果分析 3614958結(jié)論 371緒論1.1研究背景和研究意義隨著市場(chǎng)的不斷發(fā)展，工業(yè)需求的提高與變化，機(jī)械工業(yè)的未來面臨著巨大的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，這要求機(jī)械行業(yè)的從業(yè)者必須緊跟市場(chǎng)，掌握前沿理論，使用最新軟件，更快速且優(yōu)質(zhì)的設(shè)計(jì)出具有參數(shù)化、集成化或智能化等特質(zhì)的機(jī)械產(chǎn)品。加工仿真是虛擬機(jī)床技術(shù)的基本組成部分之一，就是應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)使數(shù)控加工過程三維動(dòng)態(tài)再現(xiàn)。通過仿真可以減少切削實(shí)驗(yàn)，從而減少浪費(fèi)，減少刀具的磨損，并且可以在實(shí)際加工前測(cè)試程序的正確性和工藝的合理性。針對(duì)某些復(fù)雜難加工的零件，采用合理的工藝加工方案、數(shù)控程序，能夠縮短產(chǎn)品加工時(shí)間，降低產(chǎn)品成本，從而提高企業(yè)生產(chǎn)效率，進(jìn)而提高企業(yè)效益。加工仿真技術(shù)對(duì)此類零件的制造有十分重要的意義。像撐板這類的零件，需要進(jìn)行熱處理，導(dǎo)致零件硬度高，零件切削難度高。同時(shí)這類零件較大，重量高，制作專用夾具成本較高，因此使用墊板、壓板、千斤頂?shù)妊b夾工件。在加工時(shí)為了提高效率，最直接的方法就是提高切削參數(shù)，但是又因此類零件材料硬度太高，使通過提高切削參數(shù)來解決效率問題的可行性差。如果將程序代碼過長(zhǎng)，稍有疏忽還會(huì)發(fā)生撞機(jī)。為了提高調(diào)試效率，降低調(diào)試成本，優(yōu)化零件加工工藝，提高產(chǎn)能和機(jī)床利用率，鑒于實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試存在短板和問題，利用虛擬機(jī)床技術(shù)就很必要了。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國(guó)外研究關(guān)于虛擬機(jī)床與計(jì)算機(jī)技術(shù)之間的關(guān)系，LINYZ等針對(duì)雕刻表面加工過程中機(jī)床運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的誤差以及定位誤差進(jìn)行研究。通過理想狀態(tài)下的刀軌離散化，將原本存在于雕刻機(jī)機(jī)床運(yùn)動(dòng)的誤差轉(zhuǎn)變?yōu)閹缀伪砻婕庸ふ`差。經(jīng)過研究實(shí)驗(yàn)表明，通過這種方式可以有效將理論與實(shí)際加工過程之間的誤差進(jìn)行預(yù)測(cè)。Jean-NicolasRuby則重點(diǎn)研究ICAM，一種用于處理后期效果的智能化軟件。該軟件與傳統(tǒng)軟件相比，不僅可以縮短加工流程時(shí)間，減少人為錯(cuò)誤的機(jī)率，還能夠?qū)⒌缆穬?yōu)化以及后期解決方案讓其自動(dòng)化完成，讓工藝員有更多的精力與時(shí)間來投入到零件的道路工藝的規(guī)劃中。而傳統(tǒng)加工工藝與ICAM相比則暴露出工程費(fèi)時(shí)，靈活性差等更多的缺點(diǎn)，特別是傳統(tǒng)加工需要進(jìn)行多次人工校驗(yàn)，修改，調(diào)整，這就給人為錯(cuò)誤提供了上升的空間。新型CIAM軟件有效解決這些問題，并且能夠針對(duì)仿真機(jī)床在模擬過程中出現(xiàn)的各個(gè)情況進(jìn)行模擬，一定程度上將員工的工作效率提高。1.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀UG是輔助設(shè)計(jì)、制造以及工程(CAD/CAM/CAE)中經(jīng)常使用的綜合高級(jí)軟件，特別是分析高級(jí)仿真模塊中的立場(chǎng)有限元。李鐵鋼選擇WFL-M35機(jī)床上的某一零件的生產(chǎn)過程進(jìn)行模擬仿真。模擬仿真采用UG和VERICUT兩種高級(jí)軟件。將模擬仿真中獲得的準(zhǔn)確程序應(yīng)用到實(shí)際機(jī)床加工中并進(jìn)行多層次全方位的檢驗(yàn)。該應(yīng)用令機(jī)床零件的調(diào)整時(shí)間大大降低，工藝制造周期縮短，機(jī)床經(jīng)濟(jì)效益獲得較明顯的提高。鄭金興等對(duì)siemens-810D定制了專門的后處理程序，通過Post-builder功能以及利用UG進(jìn)行模型編程后，形成符合機(jī)床加工的數(shù)控文件。再對(duì)該文件利用VERICUT進(jìn)行模擬仿真，通過選取的數(shù)個(gè)點(diǎn)的檢測(cè)與分析，發(fā)現(xiàn)加工后的產(chǎn)品精度高，符合生產(chǎn)要求。除此之外，戶鳳榮等對(duì)壓縮機(jī)中的缸體零部件利用UG5.0和VERICUT兩種軟件進(jìn)行編程和模擬仿真。崔浪浪等針對(duì)在仿真模擬中復(fù)雜曲面高速加工時(shí)“S”樣件帶來的精度和粗糙度等質(zhì)量問題的探討?！癝”形檢測(cè)試件是由中行工業(yè)成飛提出的一-種機(jī)床加工精度檢測(cè)試件。該種試件有別于ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)試件、NAS979系列試件、NCG試件等，將復(fù)雜曲面共同的薄壁、扭曲角和曲率不連續(xù)特征融入到試件形面中。造成在機(jī)床加工精度與剛度上需要達(dá)到更高要求。因此，在模擬加工與仿真中“S”樣件有著不可忽視的重要意義。在國(guó)產(chǎn)高檔數(shù)控機(jī)床加工中獲得廣泛應(yīng)用。將VERICUT技術(shù)應(yīng)用到機(jī)床仿真中可以有效解決非常規(guī)機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工周期時(shí)間長(zhǎng)以及驗(yàn)證難等問題。劉旭華等對(duì)車削中心類復(fù)合機(jī)床仿真進(jìn)行研究。利用VERICUT進(jìn)行刀塔的建模，分析其仿真的正確有效性，該研究在此類仿真中具有重要意義。像MAZAKHQ100MSY機(jī)床采用的都是雙主軸刀塔車削中心，具有Y軸和車銑復(fù)合兩種功能。但由于刀具無論是種類還是配置都繁多緊湊，造成相互之間嚴(yán)重的干涉問題，因此編程后的處理問題也不可忽視。王曉軍等發(fā)現(xiàn)XOY面和ZOC面的銑削展開是研發(fā)FANUC18i系統(tǒng)復(fù)合后處理構(gòu)造器的關(guān)鍵，具體是指利用UG后處理定制功能形成XY與ZC兩種車銑復(fù)合銑削模式。定制形成的復(fù)合模式是否正確與實(shí)用還需進(jìn)行多方面考量。在仿真結(jié)果正確的基礎(chǔ)上，他們采用UGNX8.0軟件實(shí)現(xiàn)的加工環(huán)境中，以FANUC18i數(shù)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，將一些字樣增加到一個(gè)棒料圓周和端面上，這個(gè)棒料的直徑至少為30毫米。后處理結(jié)束后，PDATMC三軸銑車復(fù)合加工中心進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證。而實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，虛擬仿真設(shè)計(jì)的零件和實(shí)際加工的零件相符，從而證明王曉軍通過采用的車銑復(fù)合機(jī)床后處理方式是切實(shí)可行。該理論的成功驗(yàn)證也為其他類型機(jī)床的仿真帶來理論依據(jù)和實(shí)際應(yīng)用結(jié)果。1.3研究方法選擇某航空零件的撐板，研究其加工過程，CNC加工過程，加工工具，切削參數(shù)等，使用UG和VERICUT軟件組合編寫CNC程序，并進(jìn)行仿真驗(yàn)證，以確?？梢允褂肅NC程序，使它可以在立式加工中心正常運(yùn)行。1.4研究?jī)?nèi)容本文利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）和數(shù)控加工仿真技術(shù)結(jié)合，分析加工過程是否存在過切，殘留等情況，保證加工精度，避免機(jī)床，夾具等發(fā)生干涉、碰撞等現(xiàn)象，確保實(shí)際加工的正確。（1）對(duì)撐板零件進(jìn)行圖樣分析和加工要求分析，制定合理的加工工藝流程，對(duì)加工設(shè)備和刀具進(jìn)行選擇。（2）使用UG計(jì)算機(jī)輔助制造（CAD）模塊對(duì)撐板零件進(jìn)行建模，根據(jù)制定的加工工藝使用計(jì)算機(jī)輔助加工（CAM）模塊進(jìn)行加工編程，通過后處理程序?qū)⒓庸こ绦蜉敵鰹镹C代碼。（3）利用VERICUT軟件對(duì)零件進(jìn)行虛擬加工仿真，檢測(cè)UG軟件生成的NC代碼是否有錯(cuò)誤，通過機(jī)床的仿真過程可以檢測(cè)刀具碰撞，零件是否干涉，是否有過切和殘留現(xiàn)象發(fā)生。762航空撐板的加工分析以圖2.1中的航空撐板為加工對(duì)象。圖2.1a撐板零件二維圖圖2.1b撐板零件三維圖2.1零件圖圖樣分析2.1.1撐板零件的特點(diǎn)航空撐板是航空設(shè)備中常見的零件，撐板零件的制造方式、加工的經(jīng)濟(jì)性和加工質(zhì)量很大程度上影響航空設(shè)備的造價(jià)問題，決定企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。撐板在加工過程中，它的特點(diǎn)是：有多個(gè)尺寸精度要求較高的孔，底面有粗糙度要求，上下面存在位置精度，零件需要熱處理，硬度高，切削難度大。2.1.2零件待加工面及加工要求撐板零件要求加工平面、曲面還有孔，其中尺寸精度，位置精度和粗糙度均有要求。因此有些地方加工的時(shí)候需要進(jìn)行精加工。主要孔的尺寸精度孔2×φ900-0.12；孔φ720-0.09；主要平面的位置精度及粗糙度底面和頂面的平行度公差為0.05mm；底面粗糙度Ra為1.6μm；2.2工藝路線規(guī)劃2.2.1撐板零件的材料分析該撐板材料材料為45#，零件需進(jìn)行熱處理，回火：350~370℃，HRC：33~38，使該零件能夠獲得較高的硬度和耐磨性，進(jìn)而提高零件使用壽命。經(jīng)過熱處理后，零件硬度較高，零件切削難度較大。2.2.2刀具確定刀具的合理選擇是保證撐板表面質(zhì)量的重要手段，刀具性能直接影響零件的加工質(zhì)量和加工效率。刀具選擇時(shí)應(yīng)選擇剛度好、精度高、抗振、熱變形小、互換性好、壽命高、切削力大等的刀具。對(duì)于此零件加工，刀具均選擇高速鋼（HSS）材料。2.2.3夾具選擇由于零件較大，制作專用夾具成本很高，因此使用墊板、壓板、臺(tái)虎鉗等裝夾固定零件。2.2.4加工路線確定根據(jù)零件特點(diǎn)，加工路線如下表2.2所示。表2.2加工路線工步號(hào)工步內(nèi)容工藝裝備主軸轉(zhuǎn)速切削速度r/minm/min1底面開粗D63R8轉(zhuǎn)位銑刀150010002底面半精銑粗D63R8轉(zhuǎn)位銑刀150010002制定位孔基準(zhǔn)D40R5轉(zhuǎn)位銑刀200010003零件翻面，頂面開粗D32R8轉(zhuǎn)位銑刀150010004鉆孔D44麻花鉆200805頂面精加工D32R0.5轉(zhuǎn)位銑刀8006006孔精加工D72麻花鉆100507底面精加工D63R0.8轉(zhuǎn)位銑刀10006008零件側(cè)翻銑孔D32R8轉(zhuǎn)位銑刀100050083航空撐板的CAD建模與CAM加工3.1UGNX軟件簡(jiǎn)介UG是輔助設(shè)計(jì)、制造以及工程(CAD/CAM/CAE)中經(jīng)常使用的綜合高級(jí)軟件，主要應(yīng)用于航空飛行,消費(fèi)類產(chǎn)品的軟件,汽車交通運(yùn)輸,電子制造等行業(yè),通過虛擬設(shè)備和產(chǎn)品開發(fā)的理念為客戶提供了一個(gè)全局性的集成,企業(yè)級(jí)的通用機(jī)器人等領(lǐng)域。文章中所采用的是最新修訂版的UGNX12.0。UGNX最新版本軟件支持多種語言版本,可以選擇合適的語言進(jìn)行軟件安裝。NX的每一個(gè)的新版本都增加了一些的新功能,但是在具體操作上都基本上是沒有什么太大的更新變化。UG包含三個(gè)子系統(tǒng)，分別是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）,計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）和計(jì)算機(jī)輔助分析（CAE）?？梢岳肅AD在UG中創(chuàng)建工程圖，曲面造型，實(shí)體造型和虛擬化裝配等功能；可以利用CAE的運(yùn)動(dòng)分析模塊,仿真和有限元分析,極大提高設(shè)計(jì)的效率和可靠性;可以通過利用CAM模塊來生成數(shù)控代碼，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行加工。UGNX這款軟件能夠?yàn)楦黝惼髽I(yè)所需要的資源提供準(zhǔn)確且可以被衡量的價(jià)值;能進(jìn)行復(fù)雜型產(chǎn)品的簡(jiǎn)易設(shè)計(jì)和分析;可以促進(jìn)企業(yè)產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上的發(fā)展;有效地增強(qiáng)了企業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力。3.2撐板零件模型的建立3.2.1航空撐板建模過程根據(jù)圖紙要求，撐板零件包含多組曲面，在UGNX12.0中無法只通過特征建模來實(shí)現(xiàn)零件的建模，為此，采用構(gòu)建草圖進(jìn)行掃掠來完成平面斜面的建模，采用特征建模來完成曲面的建模，然后通過實(shí)體建模布爾運(yùn)算進(jìn)行多余部分的減去和各部分的合并，最后通過邊倒圓操作完成撐板的建模。具體步驟如下：新建模型文件。打開UGNX12.0軟件，點(diǎn)擊菜單選項(xiàng)選擇文件，新建建立一個(gè)新文件名“hangkongchengban”，模板選擇“模型”，單位選擇“毫米”，文件類型“*.prt”。點(diǎn)擊確定，進(jìn)入建模界面。如圖3.1所示。圖3.1新建模型2、首先繪制撐板平面部分，通過繪制草圖，在進(jìn)行拉伸操作將其生成為實(shí)體。繪制草圖如圖3.2所示。生成實(shí)體如圖3.3所示。圖3.2平面草圖圖3.3拉伸特性3、通過特征建模，構(gòu)建圓柱體，再通過布爾操作進(jìn)行減去，完成撐板尾部曲面的建模，參數(shù)設(shè)置如下圖3.4，生成實(shí)體如圖3.5。圖3.4參數(shù)設(shè)置圖3.5實(shí)體構(gòu)型4、通過特征建模，構(gòu)建撐板定位孔的建模，然后進(jìn)行布爾操作減去多余部分，參數(shù)設(shè)置如下圖3.6，生成實(shí)體如圖3.7。圖3.6參數(shù)設(shè)置圖3.7實(shí)體構(gòu)型5、繪制草圖，進(jìn)行拉伸，通過布爾操作減去來構(gòu)造第一層槽的模型。草圖如下圖3.8所示，參數(shù)設(shè)置如下圖3.9所示，實(shí)體如下圖3.10所示。圖3.8槽的草圖圖3.9參數(shù)設(shè)置圖3.10實(shí)體構(gòu)型6、繪制草圖，進(jìn)行拉伸，通過布爾操作減去來構(gòu)造第二層槽的模型。草圖如下圖3.11所示，實(shí)體如下圖3.12所示。圖3.11槽的草圖圖3.12實(shí)體構(gòu)型7、通過特征建模，構(gòu)建撐板中心孔的建模，然后進(jìn)行布爾操作減去多余部分，參數(shù)設(shè)置如下圖3.13，生成實(shí)體如圖3.14。圖3.13參數(shù)設(shè)置圖3.14實(shí)體構(gòu)型8、去除尾部圓柱體多余部分，通過繪制草圖，在進(jìn)行拉伸操作將其生成為實(shí)體，在進(jìn)行布爾操作減去多余部分。繪制草圖如圖3.15所示。生成實(shí)體如圖3.16所示。圖3.15草圖繪制圖3.16實(shí)體構(gòu)型9、進(jìn)行邊倒圓操作，參數(shù)如圖3.17，最終實(shí)體圖如圖3.18。圖3.17參數(shù)設(shè)置圖3.18撐板零件圖3.3撐板零件的CAM加工3.3.1CAM數(shù)控加工流程UGNX12.0能夠模擬數(shù)控加工的全過程,其一般流程（圖3.19）如下。圖3.19UG數(shù)控加工流程圖3.3.2零件的CAM加工過程1、打開模型文件點(diǎn)擊應(yīng)用模塊，選擇“加工”選項(xiàng)，進(jìn)入加工界面，如圖3.20所示。圖3.20進(jìn)入加工模塊2、創(chuàng)建機(jī)床坐標(biāo)系。將工序?qū)Ш狡髡{(diào)整到幾何視圖，右鍵插入“幾何體”，系統(tǒng)彈出“MCS”對(duì)話框，點(diǎn)擊“CSYS對(duì)話框”建立加工所需要的四個(gè)機(jī)床坐標(biāo)系，如下圖3.22所示。圖3.22機(jī)床坐標(biāo)系建立3、創(chuàng)建安全平面。在“MCS”對(duì)話框安全設(shè)置區(qū)域的安全設(shè)置選項(xiàng)下拉列表中選擇“自動(dòng)平面”選項(xiàng)，在安全距離中輸入10。如下圖3.23所示。圖3.23安全平面創(chuàng)建4、創(chuàng)建部件幾何體和毛坯幾何體。在工序?qū)Ш狡髦须p擊機(jī)床坐標(biāo)系節(jié)點(diǎn)下的“WORKPIECE”，系統(tǒng)彈出“工件”對(duì)話框（如下圖3.24所示），在幾何體區(qū)域中點(diǎn)擊“指定部件”選項(xiàng)，選擇整個(gè)零件，完成部件幾何體的創(chuàng)建。點(diǎn)擊“指定毛坯”選項(xiàng)。選擇包容塊選項(xiàng)，各方向余量輸入值5，完成毛坯幾何體創(chuàng)建。圖3.24部件幾何體創(chuàng)建5、創(chuàng)建刀具。創(chuàng)建如下刀具，下圖3.25為一號(hào)刀示例：（1）球頭銑刀，直徑63mm，下半徑8mm（2）球頭銑刀，直徑40mm，下半徑5mm（3）球頭銑刀，直徑32mm，下半徑8mm（4）球頭銑刀，直徑32mm，下半徑0.5mm（5）鉆刀，直徑44mm，刀尖角度118°（6）鉆刀，直徑72mm，刀尖角度118°圖3.25刀具創(chuàng)建對(duì)話框6、創(chuàng)建工序。選擇下拉菜單插入，點(diǎn)擊工序命令，在“創(chuàng)建工序”對(duì)話框中選擇“mill_contour”選項(xiàng)，在工序子類型中選擇“型腔銑”，在刀具中選擇“63R8”選項(xiàng)，方法選擇“METHOD”選項(xiàng)，幾何體選擇“WORKPIECE”,使用系統(tǒng)默認(rèn)的名稱，系統(tǒng)彈出“型腔銑”對(duì)話框（如下圖3.26所示） ，指定切削區(qū)域選擇底面，切削模式選擇“跟隨周邊”，步距選擇“%刀具平直”，平面直徑百分比輸入值75，公共每刀切削深度選擇“恒定”，最大距離輸入值1。點(diǎn)擊切削參數(shù)，彈出“切削參數(shù)”對(duì)話框，在余量中輸入值2（如圖3.27所示）。點(diǎn)擊進(jìn)給率和速度，彈出“進(jìn)給率和速度”對(duì)話框，主軸速度輸入值1500，進(jìn)給率輸入1000（如圖3.28所示）。參數(shù)設(shè)置完成后，點(diǎn)擊“生成”生成的刀路如圖3.29所示，可視化仿真如圖3.30所示。點(diǎn)擊“確定”刀具軌跡創(chuàng)建完成。第一道工序的第一步CAM加工完成。圖3.26“型腔銑”對(duì)話框圖3.27“切削參數(shù)”對(duì)話框圖3.28“進(jìn)給率和速度”對(duì)話框圖3.29刀具軌跡圖3.30加工仿真7、其他加工部分刀具軌跡，工序創(chuàng)建過程與第一道工序相似，具體加工方案如表3.1所示，生成刀具軌跡圖部分如下圖3.31所示。表3.1撐板UG加工方案工步內(nèi)容工藝裝備加工方式主軸轉(zhuǎn)速切削速度r/minm/min底面型腔銑粗銑輪廓D63R8轉(zhuǎn)位銑刀粗加工15001000底面平面型腔銑精銑D63R8轉(zhuǎn)位銑刀半精加工15001000制定位孔基準(zhǔn)D40R5轉(zhuǎn)位銑刀精加工20001000頂面型腔銑開粗D32R8轉(zhuǎn)位銑刀粗加工15001000續(xù)表3.1撐板UG加工方案工步內(nèi)容工藝裝備加工方式主軸轉(zhuǎn)速切削速度r/minm/min鉆孔D44麻花鉆粗加工20080頂面深度輪廓銑D32R0.5轉(zhuǎn)位銑刀精加工800600孔精加工D72麻花鉆精加工10050底面曲面深度輪廓銑D63R0.8轉(zhuǎn)位銑刀精加工1000600銑孔D32R8轉(zhuǎn)位銑刀精加工1000500圖3.31a底面平面型腔銑精銑圖3.31b制定位孔基準(zhǔn)圖3.31c頂面型腔銑開粗圖3.31d頂面深度輪廓銑

圖3.31e孔精加工圖3.31f底面曲面深度輪廓銑圖3.31g銑孔8、后處理。在UGNX12.0中，在生成了包括切削刀具位置及機(jī)床控制指令的加工刀軌文件后，將這些刀軌文件轉(zhuǎn)換成機(jī)床控制器能夠接受的數(shù)控程序，這個(gè)處理的過程就是“后處理”。在工序?qū)Ш狡髡{(diào)整到程序順序視圖，右鍵父程序組點(diǎn)擊“后處理”選項(xiàng)，出現(xiàn)后處理對(duì)話框（如圖3.32所示），在可用機(jī)床中選擇“MILL_3_AXIS”三軸數(shù)控銑床，單位中選擇“公制/部件”，按“確定”按鈕，出現(xiàn)如圖3.33所示NC代碼。代碼生成后，需要對(duì)代碼進(jìn)行檢查，查看程序開始與結(jié)束部分指令是否合適，如果不合適應(yīng)該自行修改，以保證加工過程中數(shù)控程序的正確性。圖3.32后處理對(duì)話框圖3.33數(shù)控程序9114VERICUT虛擬數(shù)控加工4.1VERICUT軟件簡(jiǎn)介VERICUT是由美國(guó)CGTech公司開發(fā)的數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件，該軟件可以通過建立機(jī)床文件，添加數(shù)控程序，進(jìn)行虛擬加工過程仿真，可以顯示刀具加工零件的實(shí)時(shí)過程，可以通過日志文件分析加工過程中是否發(fā)生干涉現(xiàn)象，根據(jù)干涉情況，修改程序，夾具，裝夾位置等，避免機(jī)床，夾具等發(fā)生干涉、碰撞等現(xiàn)象。通過自動(dòng)比較功能，可以分析加工是否存在過切和殘留。并提供了刀具的切削路徑及實(shí)際加工優(yōu)化的功能,提高了切削效率與機(jī)床資源利用率。虛擬數(shù)控加工仿真速度快,圖形逼真,可以利用NC代碼在不同的數(shù)控系統(tǒng)中進(jìn)行加工仿真，并可以通過自帶的分析模塊得到加工結(jié)果。本論文主要用到了VERICUT系統(tǒng)以下模塊：機(jī)床仿真模塊、分析模塊。4.1.1機(jī)床分析模塊（1）仿真NC機(jī)床機(jī)床的數(shù)控加工仿真模塊可以有效地完成整個(gè)數(shù)控過程中加工工具的三維仿真,具備了精確的檢測(cè)碰撞功能。軟件將實(shí)時(shí)地自動(dòng)檢測(cè)所有的部件,例如:回轉(zhuǎn)軸之間的發(fā)生碰撞、導(dǎo)軌、工作臺(tái)、主軸、夾具、刀具、工件等，是否發(fā)生干涉和碰撞。（2）建立NC機(jī)床可以輸入STL，IGES和VERICUT的模型文件，這些模型可以在VERICUT組件樹中建立，在組件樹可以將各個(gè)模型連接到控制部分，設(shè)定其工作區(qū)域和范圍，并設(shè)定其他機(jī)床參數(shù)，即可完成NC機(jī)床的建立。（3）多軸加工模塊零件及其加工的操作變得更加復(fù)雜,增大了出現(xiàn)錯(cuò)誤的可能。不得不使刀具路徑精度精準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和加工，使零件及機(jī)床、工人等安全出現(xiàn)很高風(fēng)險(xiǎn)。多軸銑削可以簡(jiǎn)化加工方案，降低刀路精度要求，這大大增加了其重要性。軟件可以準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控刀具的加工路徑進(jìn)行驗(yàn)證，在多軸模塊加工過程中,可模擬并驗(yàn)證4軸及5軸的加工。4.1.2分析模塊分析模塊可以通過比較測(cè)定加工零件與設(shè)計(jì)零件之間的差別，通過自動(dòng)比較、比較測(cè)定器等多種方法對(duì)加工零件進(jìn)行分析，得出加工過程是否存在過切，殘留等情況，保證加工精度，確保實(shí)際加工的正確。4.2VERICUT仿真文件建立4.2.1VERICUT仿真流程1、建立虛擬數(shù)控機(jī)床模型該軟件為用戶提供了一個(gè)控制文件庫(kù)，包含了從2到5軸各種數(shù)控機(jī)床和加工中心，以及FANUC，西門子等各種數(shù)控系統(tǒng)，基本已經(jīng)能夠完全滿足實(shí)際的應(yīng)用需求。用戶還可以調(diào)用或修改機(jī)床文件，來實(shí)現(xiàn)所需的加工要求，軟件還提供了機(jī)床的自定義模型建立，通過軟件自帶建?；?qū)肫渌鸆AD軟件建立的幾何模型來建立機(jī)床及其組件的實(shí)體模型，然后設(shè)定機(jī)床相關(guān)參數(shù)行程極限、碰撞檢測(cè)等完成機(jī)床文件的建立。2、建立毛坯和夾具模型與機(jī)床模型建立方法一致，可以通過軟件自帶建?；?qū)肫渌鸆AD軟件建立的幾何模型來完成毛坯和夾具的建模。3、建立刀具模型刀具模型由夾持裝置和刀具兩部分組成，該軟件刀具庫(kù)包含銑刀、鉆刀、車刀等各種刀具，可以進(jìn)行參數(shù)化添加刀具。4、設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)數(shù)控加工仿真中，還需要在軟件中設(shè)置一些參數(shù)，如工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)以及機(jī)床坐標(biāo)系等。5、加工仿真在項(xiàng)目樹中調(diào)入通過CAM軟件生成的數(shù)控加工代碼或者手工編寫的數(shù)控加工程序，在VERICUT系統(tǒng)中進(jìn)行加工仿真，可以觀察零件加工的完整過程。6、仿真結(jié)果分析零件加工仿真過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，會(huì)放到日志文件中。可以通過日志文件分析加工過程中是否發(fā)生干涉現(xiàn)象，根據(jù)干涉情況，修改程序，夾具，裝夾位置等，避免機(jī)床，夾具等發(fā)生干涉、碰撞等現(xiàn)象。通過自動(dòng)比較功能，可以分析加工是否存在過切和殘留。（工作流程如圖4.1所示）。圖4.1VERICUT數(shù)控仿真加工基本過程4.2.2機(jī)床文件的組建打開VERICUT，在軟件中點(diǎn)擊“新項(xiàng)目”，工作目錄如下圖4.2所示。雙擊“機(jī)床”系統(tǒng)彈出“打開機(jī)床”對(duì)話框，如下圖4.3所示，選擇“3_axis_tool_chain”機(jī)床。雙擊“控制”系統(tǒng)彈出“打開控制系統(tǒng)”對(duì)話框，如下圖4.4所示，選擇“fan10m”控制系統(tǒng)。圖4.2工作目錄圖4.3機(jī)床的選擇圖4.4機(jī)床控制系統(tǒng)的選擇4.2.3夾具體、零件和毛坯的組建1、在UG中繪制夾具以及毛坯，并在夾具底面建立“WCS”坐標(biāo)系，如圖4.5所示。并將毛坯、夾具和零件各自保存為“STL”文件。圖4.5毛坯、夾具、工作坐標(biāo)系建立2、在VERICUT工作目錄中，右鍵“Fixture”選擇“添加模型”→“模型文件”如圖4.6所示，選擇在UG中導(dǎo)出的夾具模型文件。添加完成的夾具模型如圖4.7所示。圖4.6夾具添加過程圖4.7夾具模型添加3、與插入夾具同理，分別右鍵“Stock”和“Design”分別選擇UG中導(dǎo)出的毛坯和零件模型文件。添加完成的夾具模型如圖4.8和4.9所示。圖4.8毛坯模型添加圖4.9零件模型添加4.2.4刀具的組建本論文組建的刀具庫(kù)共包含6把典型刀具，包括球頭銑刀，圓鼻銑刀和孔加工刀具。VERICUT中各刀具刀長(zhǎng)、刀刃長(zhǎng)和刀具夾持長(zhǎng)度等信息可以任意修改和編輯。但是切削部分和刀號(hào)需要和UG中所定義的刀具一致。在VERICUT界面下點(diǎn)擊“項(xiàng)目”→“刀具”，系統(tǒng)彈出刀具管理對(duì)話框，點(diǎn)擊添加銑刀，選擇刀具類型，并輸入?yún)?shù)，如下圖4.10所示。刀具添加完成后還需要定義對(duì)刀點(diǎn)和裝夾點(diǎn)如圖4.11所示。圖4.10刀具參數(shù)設(shè)置圖4.11刀具對(duì)刀點(diǎn)和裝夾點(diǎn)設(shè)置4.3VERICUT虛擬加工4.3.1偏置坐標(biāo)系建立點(diǎn)擊“坐標(biāo)系系統(tǒng)”中的“Program_Zero”得到如圖4.12所示對(duì)話框，點(diǎn)擊“位置”選項(xiàng)，按照UG加工模塊中機(jī)床坐標(biāo)系的位置在對(duì)應(yīng)的位置建立偏置坐標(biāo)系。得到結(jié)果如下圖4.13所示。圖4.12坐標(biāo)系位置設(shè)置圖4.13底面偏置坐標(biāo)系建立4.3.2數(shù)控程序的添加右鍵“數(shù)控程序”→“添加數(shù)控程序文件”，彈出“數(shù)控程序”對(duì)話框，選擇通過UG后處理的數(shù)控文件，完成數(shù)控程序的插入。