2003 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 1 頁(yè) 共 27 頁(yè) 1 引言 21 世紀(jì)是一個(gè)充滿競(jìng)爭(zhēng)與機(jī)遇的時(shí)代，企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力和對(duì)市場(chǎng)的快速反映能力成為其賴以生存的重要因素。提高市場(chǎng)的快速反應(yīng)能力，必須采用先進(jìn)制造模式來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過(guò)程的數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。已經(jīng)涌現(xiàn)出新的制造理念和制造模式，如產(chǎn)品的全生命周期管理、并行工程、虛擬企業(yè)、敏捷制造等技術(shù)和方法為企業(yè)的快速發(fā)展注入了新的活力，而這些先進(jìn)制造模式的應(yīng)用需要功能強(qiáng)大的集成化軟件平臺(tái)的支持。 CAD/CAM(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及制造 )與 PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）構(gòu)成了一個(gè)現(xiàn)代制造型企業(yè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用的主干。對(duì)于制 造行業(yè)，設(shè)計(jì)，制造水平和產(chǎn)品的質(zhì)量，成本及生產(chǎn)周期息息相關(guān)。人工設(shè)計(jì)，單件生產(chǎn)這種傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造方式已無(wú)法適應(yīng)工業(yè)發(fā)展的要求。采用 CAD/CAM 的技術(shù)已成為整個(gè)制造行業(yè)當(dāng)前和將來(lái)技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。 同時(shí)，隨著現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的更新，機(jī)械零件的日益復(fù)雜，特別是多軸數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)，傳統(tǒng)的手工編程已經(jīng)不能夠滿足現(xiàn)代數(shù)控加工的需要，因此 ,為了更好的完成數(shù)控加工任務(wù)，就必須使用數(shù)控編程軟件。 Unigraphics(簡(jiǎn)稱 UG) 是美國(guó) Solutions of EDS 公司推出的 CAD/CAM/CAE 一體化 軟件，它擁有無(wú)縫集成的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境，不僅具有強(qiáng)大的實(shí)體造型、曲面造型、虛擬裝配和生成工程圖等設(shè)計(jì)功能，而且在設(shè)計(jì)過(guò)程中可以進(jìn)行有限元分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析、動(dòng)力學(xué)分析和仿真模擬，提高設(shè)計(jì)的可靠性。 通過(guò)通用的后置處理器 , 可驅(qū)動(dòng)任何數(shù)控機(jī)床 , 將零件加工出來(lái)。 它的功能覆蓋了整個(gè)產(chǎn)品的開發(fā)過(guò)程，即覆蓋了從概念設(shè)計(jì)、功能工程、工程分析、加工制造到產(chǎn)品發(fā)布的全過(guò)程，廣泛應(yīng)用在航空、汽車、機(jī)械、電器電子等工業(yè)領(lǐng)域。 VERICUT 作為制造業(yè)的軟件解決方案 , 為數(shù)控加工提供了虛擬仿真平臺(tái) , 對(duì)于提升數(shù)控加工水平具有重要作 用。在 VERICUT 平臺(tái)上進(jìn)行數(shù)控加工工藝研究 , 并把研究成果應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中 , 極大地提高了對(duì)高精度復(fù)雜零件的加工能力和效率 , 隨著研究的深入 , 該虛擬制造技術(shù)將應(yīng)用于更廣泛的領(lǐng)域。 該課題用 UG NX2.0 進(jìn)行肥皂造型并用 VERICUT 進(jìn)行仿真，以達(dá)到掌握 UG、VERICUT、的目的。 2003 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 2 頁(yè) 共 27 頁(yè) 2 UG 軟件介紹及 CAD/CAM 介紹 CAD/CAE/CAM 是由所有制造公司實(shí)際使用的技術(shù)。用各種可提供的、易接近的軟件解決方案，公司不再依賴傳統(tǒng)的 CAD/CAE/CAM 工具去獲得和保持一競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。為了達(dá)到競(jìng)爭(zhēng)邊緣， 制造商必須把注意放在超過(guò)孤立的任務(wù)，個(gè)別的效率和點(diǎn)的解決方案之外。去關(guān)注更廣泛的產(chǎn)品生命周期生產(chǎn)率的問(wèn)題。公司必須采用領(lǐng)先邊緣的工具和技術(shù)，提高運(yùn)用他們獨(dú)特的過(guò)程、實(shí)踐和知識(shí)。 Unigraphics NX 針對(duì)用戶的虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)的需求，提供了經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證的解決方案。 Unigraphics NX 為設(shè)計(jì)師和工程師提供了一個(gè)產(chǎn)品開發(fā)的嶄新模式，它不僅對(duì)幾何的操縱，更重要的是團(tuán)隊(duì)將能夠根據(jù)工程需求進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)。Unigraphics NX 能夠有效地捕捉、利用和共享數(shù)字化工程完整過(guò)程中的知識(shí)，事實(shí)證明為企 業(yè)帶來(lái)了戰(zhàn)略性的收益。 來(lái)自 UGS PLM 的 NX 使企業(yè)能夠通過(guò)新一代數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)向產(chǎn)品全生命周期管理轉(zhuǎn)型的目標(biāo)。 NX 包含了企業(yè)中應(yīng)用最廣泛的集成應(yīng)用套件，用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工程和制造全范圍的開發(fā)過(guò)程。 如今制造業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)是，通過(guò)產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)創(chuàng)新，在持續(xù)的成本縮減以及收入和利潤(rùn)的逐漸增加的要求之間取得平衡。為了真正地支持革新，必須評(píng)審更多的可選設(shè)計(jì)方案，而且在開發(fā)過(guò)程中必須根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)中所獲得的知識(shí)更早地做出關(guān)鍵性的決策。 NX 是 UGS PLM 新一代數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，它可以通 過(guò)過(guò)程變更來(lái)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品革新。 NX 獨(dú)特之處是其知識(shí)管理基礎(chǔ)，它使得工程專業(yè)人員能夠推動(dòng)革新以創(chuàng)造出更大的利潤(rùn) 。 NX 可以管理生產(chǎn)和系統(tǒng)性能知識(shí)，根據(jù)已知準(zhǔn)則來(lái)確認(rèn)每一設(shè)計(jì)決策。 NX 允許制造商以數(shù)字化的方式仿真、確認(rèn)和優(yōu)化產(chǎn)品及其開發(fā)過(guò)程。通過(guò)在開發(fā)周期中較早地運(yùn)用數(shù)字化仿真性能，制造商可以改善產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)減少或消除對(duì)于物理樣機(jī)的昂貴耗時(shí)的設(shè)計(jì)、構(gòu)建，以及對(duì)變更周期的依賴 。 集成從概念設(shè)計(jì)到制造工程的完全的工程生命周期。 從初始的概念設(shè)計(jì)、到產(chǎn)品設(shè)計(jì)、仿真和制造工程， Unigraphics NX 提供一基于幫助你滿足你的商業(yè)目標(biāo)的先進(jìn)技術(shù)的綜合產(chǎn)品開發(fā)解決方案。 2.1 CAD/CAM 介紹 2003 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 3 頁(yè) 共 27 頁(yè) 針對(duì)企業(yè)從設(shè)計(jì)到制造整個(gè)過(guò)程中的 CAD/CAM 軟件解決方案，一般都具備以下技術(shù)特點(diǎn)： 1.產(chǎn)品開發(fā)的集成 一個(gè)完全集成的 CAD/CAM 軟件，能輔助工程師從概念設(shè)計(jì)到功能工程分析到制造的整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程，如下圖 。 CAD CAM 工作流程 2.相關(guān)性 通過(guò)應(yīng)用主模型方法，使從設(shè)計(jì)到制造所有應(yīng)用相關(guān)聯(lián)，如 下圖 。 主模型方法 3.并行協(xié)作 通過(guò) 使用主模型，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理 PDM，產(chǎn)品可視化 (PV)以及運(yùn)用 Internet 技術(shù)，支持?jǐn)U展企業(yè)范圍的并行協(xié)作，如 下圖 并行協(xié)作 2003 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 4 頁(yè) 共 27 頁(yè) 2.3 UG的肥皂造型 本課題要求進(jìn)行肥皂造型銑削，首先利用 UG 的 CAD 模塊建立肥皂造型，具體過(guò)程如下： 1.打開 ug ，開始 -程序 unigraphics nx2.0- unigraphics nx 2.新建一個(gè)文件，命名為 feizao,單位為公制。 3.在 ug 主環(huán)境中進(jìn)入 model 模塊，點(diǎn)擊菜單欄 application-modeling. 4.建一方料作為放置面點(diǎn)擊 ,建立一個(gè)草圖，如圖 2.1 所示 圖 2.1 草圖放置面 5.點(diǎn)擊 選方料表面再點(diǎn)擊 ，在圓點(diǎn)（ 0， 0）上畫一條平行于 X 軸直線長(zhǎng)度自定，同時(shí) 在圓點(diǎn)（ 0， 0）上畫一條平行于 y 軸直線，長(zhǎng)度自定然后，點(diǎn)擊 ，選擇這兩條直線，點(diǎn)擊 確定。在此環(huán)境中畫一個(gè)如圖 2.2 所示的形狀的肥皂外形圖。點(diǎn)擊 退出草繪模式。 2003 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 5 頁(yè) 共 27 頁(yè) 圖 2.2 肥皂外型圖 6.點(diǎn)擊 insert-form feature-datum plane，選擇方料的上表面，在 中輸入 12。點(diǎn)擊 完成。 7.點(diǎn)擊 insert-curve-operation-project。彈出如圖所示的一個(gè)對(duì)話框，選擇剛才建立的邊框線，在選擇如圖箭頭所示的平面將 設(shè)置為 方向?yàn)?z軸正向。點(diǎn)擊確定完成投影，如圖 2.3。 8.點(diǎn)擊 insert- curve operation-offset 依次選擇如圖所示的 四段曲線，在彈出的對(duì)話框中將方向改為向內(nèi)， 輸入 7， 改為 ，單擊確定，完成偏置，點(diǎn)擊 inser- curve-base curves 在彈出的對(duì)話框中選擇 ，在彈出的下級(jí)對(duì)話框中選擇 圖標(biāo)任意選擇相鄰兩條曲線在 中輸入 6，依次完成其他的三個(gè)圓弧，如圖 2.5 所示。 9.點(diǎn)擊 insert- curve-spline by poles，將點(diǎn)的捕捉方式改為 ，選擇四角任意一個(gè)圓弧的中點(diǎn)，然后點(diǎn)擊偏置后圓弧的中點(diǎn)點(diǎn)擊確定。將坐標(biāo)系移動(dòng)到該曲線的一個(gè)端點(diǎn)上，雙擊該曲線調(diào)整其外形為類似肥皂的邊角，其他三個(gè)的創(chuàng)建方式與此相 同，最后的圖形如圖 2.6 所示。 2003 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 6 頁(yè) 共 27 頁(yè) 圖 2.3 肥皂外型的投影 圖 2.4 肥皂外型線條的偏置 圖 2.5 完成曲線圓弧 2003 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 7 頁(yè) 共 27 頁(yè) 圖 2.6 肥皂的輪廓圖 10.點(diǎn)擊 insert-free form feature-swept 按如圖的形式設(shè)置截面線和引導(dǎo)線，設(shè)置完成后單擊確定。生成的肥皂實(shí)體圖形如圖 2.7 所示。 圖 2.7 肥皂實(shí)體圖 (1) 2003 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 8 頁(yè) 共 27 頁(yè) 圖 2.7 肥皂實(shí)體圖 (2) 11.點(diǎn)擊 insert-feature operation-untie。任意選擇一個(gè)實(shí)體作為目標(biāo)體，將剩下的一個(gè)作為工具體，點(diǎn)擊確定完成合并。點(diǎn)擊 圖標(biāo)選擇肥皂上表面的邊沿，在 輸入 6，單擊確定完成模型的創(chuàng)建。 13.刻字。選擇 application-drafting,將如圖所示的對(duì)話框取消掉。選擇 會(huì)彈出如圖所示的對(duì)話框 選擇 圖標(biāo)將彈出下一級(jí)的 對(duì)話框，將 設(shè)置為 1， 設(shè)置 15， 設(shè)置為 1，設(shè)置為 .8 設(shè)置為 1 ， 設(shè)置為 0 。單擊確定。在中輸入 ，選擇肥皂的上表面，則字體被放置到該面上。點(diǎn)擊 edit-transform, 選擇字體，單擊確定，將彈出對(duì)話框的命令設(shè)置為，輸入偏移值即可，該值根據(jù)實(shí)際的情況而定，單擊確定完成偏移。點(diǎn)擊返回建模模式下，完成的模型圖形如圖 2.8 所示，至此所有的建模已經(jīng)完成。 2003 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 9 頁(yè) 共 27 頁(yè) 圖 2.8 肥皂模型圖 3 UG 下的 CAM 過(guò)程 3.1 UG CAM 模塊介紹 UG 的制造模塊可以輸入制造信息 ,諸如刀具直徑、切削用量、主軸轉(zhuǎn)速、切削速度等 ,自動(dòng)生成刀具位置源文 (CLSF)它具有 2. 5 5 軸的數(shù)控加工能力 , 可以直接加工實(shí)體造型模塊生成的任何實(shí)體模型。能 自動(dòng)檢測(cè)碰刀 , 避免過(guò)切 , 可進(jìn)行加工過(guò)程的動(dòng)態(tài)仿真及加工路徑模擬校核 , 能給出加工方向 , 并考慮生成最佳走刀軌跡。加工曲面表面光順 , 只要給定刀痕高度 , 可自動(dòng)確定刀具走刀路徑和尺寸。同時(shí)還具有通用性極強(qiáng)的后置處理程序 、 能生成西門子 、 發(fā)那克 、 辛辛拉提等 80 多種數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)的 G 代碼程序 ,驅(qū)動(dòng)機(jī)床動(dòng)作 ,真正實(shí)現(xiàn) CAD/ CAM 集成制造。 UG 的加工制造模塊功能極強(qiáng) , 它在航空制造業(yè)和模具制造業(yè)已有十幾年成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn) ,是其它應(yīng)用軟件無(wú)法比擬的 CAM 中提供了多種切削方法：往復(fù)型切削（ Zig-Zag）、單向 切削（ Zig）、單向帶輪廓（ Zig with Contour）、仿形外輪廓（ Follow Periphery）、仿形零件（ Follow Part）、輪廓銑（ Profile）、標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)（ Standard Drive），這些切削方法里都可以分別決定不同的刀軌樣式，既有較高的切削效率也能維持切削穩(wěn)定和加工質(zhì)量。 3.2 肥皂的 CAM 過(guò)程 下面我們將利用 ug 的 cam 模塊來(lái)生成肥皂造型的數(shù)控程序。具體過(guò)程如下： 2003 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 10 頁(yè) 共 27 頁(yè) 1.給肥皂定義一個(gè) 120*120*33 的毛坯，為加工作準(zhǔn)備，如圖 3.1 所示。 圖 3.1 毛坯 2.點(diǎn)擊 菜單 欄 application-manufacturing,彈出加工環(huán)境對(duì)話框，選擇cam-general. 3.在 cam setup 列表選擇 mill_counter, 單擊 initialize 進(jìn)入 cam_general 加工環(huán)境。 4.建立加工坐標(biāo)系，也就是常說(shuō)的編程原點(diǎn)，只在后置處理起作用。單擊操作導(dǎo)航工具條中的 圖標(biāo)，切換操作導(dǎo)航工具到幾何視圖。在操作導(dǎo)航工具的幾何視圖中雙擊 mcs_mill 節(jié)點(diǎn)，打開 mill_geom 對(duì)話框。單擊 origin 按鈕，利用彈出的點(diǎn)構(gòu)造器選取毛坯的中心，改變加工坐標(biāo)系的 位置到毛坯上表面的中心。同時(shí)把選項(xiàng)置為 on，單擊 指定安全平面在 120*120*33 毛坯的上表面，在偏置中輸入 5，即安全平面在上表面 5mm。 5.創(chuàng)建加工幾何體即毛坯，單擊操作導(dǎo)航工具條中的 圖標(biāo)，切換操作導(dǎo)航工具到幾何視圖。在操作導(dǎo)航工具的幾何視圖中雙擊 workpiece 節(jié)點(diǎn)，在彈出的對(duì)話框中選擇 圖標(biāo)，然后選擇所創(chuàng)建的鞋子造型，再在該對(duì)話框中選擇 圖標(biāo)，指定120*120*33 的方料為毛坯。選擇 按鈕在出現(xiàn)的對(duì)話框中選擇。 6.選擇 圖標(biāo)，將加工導(dǎo)航工具的視圖切換為刀具視圖，選擇 圖標(biāo)，將對(duì)話框中的 subtype 設(shè)置為 mill， ，在 中輸入 em16，單擊 ok，在出現(xiàn)的對(duì)話框中設(shè)置刀具的各個(gè)參數(shù)，將 設(shè)置為 16， 設(shè)置為2003 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 11 頁(yè) 共 27 頁(yè) 3， 設(shè)置為 1。按該步驟設(shè)置剩下的幾把刀，刀具的參數(shù)如 3.1 表。 表 3.1 刀具的各個(gè)參數(shù) 7.設(shè)置加工余量。選擇 圖標(biāo)，雙擊 mill-rough 在 中輸入 0.5，單擊ok，同樣的方法在 MILL_SEMI_FINISH 中輸入 0.2， MILL_FINISH 中輸入 0。 8.粗加工。 選擇 ，在出現(xiàn)的對(duì)話框中作如圖所示的 節(jié)點(diǎn) 設(shè)置，單擊 ok，在出現(xiàn)的對(duì)話框中的各 加工 參數(shù)按圖設(shè)置，單擊 cutting 按鈕將對(duì)話框中的 設(shè)置為 ，將 設(shè)置為 ，單擊 ok，完成該對(duì)話框的設(shè)置，單擊 按鈕，將對(duì)話框中的 設(shè)置為 ，單擊 ok完成設(shè)置。單擊 按鈕，作如圖設(shè)置。 選擇 按鈕，將設(shè)置為 ，將 設(shè)置為 on 并且將 對(duì)話框中的添加到 中，單擊 ok，然后單擊 生成刀 軌 ，再次單擊 ok 完成所有的設(shè)置。 圖 3.2 粗加工界面 圖 3.3 粗加工參數(shù) 名稱 直徑 刀刃數(shù) 刀號(hào) 備注 BALL_MILL_D10_R5 10 2 2 立銑刀 BALL_MILL_D6_R3 6 2 3 球頭刀 Em4 4 2 4 球頭刀 2003 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 12 頁(yè) 共 27 頁(yè) 9.創(chuàng)建加工所需幾何體。選擇 圖表 ,將對(duì)話框中的 設(shè)置為 ,將設(shè)置為 ,將 設(shè)置為 ,將 設(shè)置為 MILL_AREA，單擊 ok，完成設(shè)置，在出現(xiàn)的下一個(gè)對(duì)話框中 cut area 選擇肥皂側(cè)面和圓角。 10.選擇 ，將 設(shè)置為 ，其他參數(shù)的設(shè)置如圖所示，單擊 ok,在原對(duì)話框中設(shè)置 為 ，選中的同時(shí)會(huì)出另一給對(duì)話框，該對(duì)話框中的各個(gè)參數(shù)的設(shè)置如圖所示，單 擊 ok,完成該對(duì)話框的設(shè)置。選擇 ，其參數(shù)的設(shè)置如圖所示， 的設(shè)置同上。 然后單擊 生成刀軌 ，再次單擊 ok 完成所有的設(shè)置。 11.擇 ，將 設(shè)置為 ，其他參數(shù)的設(shè)置如圖所示，單擊 ok,在原對(duì)話框中設(shè)置 為 ，選中的同時(shí)會(huì)出另一給對(duì)話框，該對(duì)話框中的各個(gè)參數(shù)的設(shè)置如圖所示，單擊 ok,完成該對(duì)話框的設(shè)置。選擇 ，其參數(shù)的設(shè)置如圖所示， 的設(shè)置同上。 然后單擊 生成刀軌 ，再次單擊 ok 完成所有 的設(shè)置。 3.4 精加工界面 3.5 精加工參數(shù) 2003 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 13 頁(yè) 共 27 頁(yè) 13.精加工底面。 擇 ，將 設(shè)置為 ，節(jié)點(diǎn)參數(shù)的設(shè)置 如圖所示。單擊確定，彈出加工參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，參數(shù)設(shè)置如圖所示。選擇 ，其參數(shù)的設(shè)置如圖所示， 的設(shè)置同上。 然后單擊 生成刀軌 ，再次單擊 ok 完成所有的設(shè)置。 圖 3.6 面加工界面 圖 3.7 面加工參數(shù) 13.刻字。 擇 ，將 設(shè)置為 ，節(jié)點(diǎn)參數(shù)的設(shè)置 如圖所示。單擊確定，彈出加工參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，參數(shù)設(shè)置如圖所示。選擇 ，其參數(shù)的設(shè)置如圖所示， 的設(shè)置同上。 然后單擊 生成刀軌 ，再次單擊 ok 完成所有的設(shè)置。 2003 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 14 頁(yè) 共 27 頁(yè) 圖 3.8 刻字加工參數(shù) 3.9 圖刻字加工參數(shù) .14.粗加工到精加工的刀軌圖如下圖所示。 圖 3.10 粗加工刀軌圖 2003 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 15 頁(yè) 共 27 頁(yè) 圖 3.11 半精加工刀軌 圖 圖 3.12 精加工刀軌圖 2003 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 16 頁(yè) 共 27 頁(yè) 圖 3.13 面加工刀軌圖 圖 3.14 刻 字圖 生成的 CLS 文件如圖所示為該文件的部分代碼 。 圖 3.15CLS 文件（ 1） 2003 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 17 頁(yè) 共 27 頁(yè) 圖 3.15CLS 文件（ 1） 4 加工仿真 4.1 VERICUT 概述 數(shù)控加工 是一個(gè)自動(dòng)過(guò)程 ,需要工藝人員事先確定加工過(guò)程的工藝流程。在制訂流程的過(guò)程中 ,工藝人員不僅需要考慮各種加工工藝因素 ,同時(shí)還要考慮到干涉問(wèn)題。由于零件形狀是空間三維形狀 ,機(jī)床是幾軸聯(lián)動(dòng) ,在加工過(guò)程中 ,加工參數(shù)的選擇是否合理、零件與機(jī)床干涉與否、是否存在過(guò)切等現(xiàn)象既相互關(guān)聯(lián)又各自遵循自己的變化規(guī)律。因此工藝人員難于以現(xiàn)有的分析計(jì)算手段 ,優(yōu)化工藝流程。所以必須要給技術(shù)人員提供一套能分析、計(jì)算的可視化環(huán)境 ,能制定、優(yōu)化工藝流程的輔助手段 ,以達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量 ,縮短制造周期的目的。為此迫切需要應(yīng)用相對(duì)成熟的仿真技術(shù)對(duì)產(chǎn)品的數(shù)控加工過(guò)程進(jìn)行真實(shí)加工前的觀察 ,以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和盡快解決問(wèn)題 ,避免造成不必要的損失。數(shù)控加工仿真技術(shù)的研究現(xiàn)狀為確保數(shù)控程序的正確性 ,在生產(chǎn)中 ,常采用易切削的材料代替工件進(jìn)行試切 ,檢驗(yàn)加工指令。也有采用軌跡顯示法 ,即以劃針或筆代替刀具 ,以著色板或紙代替工件來(lái)仿真刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的二維圖形 (也可以顯示二維半的加工軌跡 )。但這些方法費(fèi)工費(fèi)料 ,使生產(chǎn)成本上升 ,增加了生產(chǎn)周期。為此 ,人們一直在研究能逐步代替試切的計(jì)算機(jī)仿真方法 ,并在試切環(huán)境的模型化、仿真計(jì)算和圖形顯示等方面取得了重要的進(jìn)展 ,目前正向提高模型的精確度、 仿真計(jì)算實(shí)時(shí)化和改善圖形顯示的真實(shí)感等方向發(fā)展。 VERICUT對(duì)于數(shù)控加工是一款強(qiáng)大的，而且容易使用的仿真軟件。它交互的模擬數(shù)控加工軌跡代碼的切削運(yùn)動(dòng)。 VERICUT驗(yàn)證刀具軌跡的精度，并確保經(jīng)驗(yàn)證的部分2003 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 18 頁(yè) 共 27 頁(yè) 達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在正式的加工開始之前， VERICUT發(fā)現(xiàn)那些阻礙加工過(guò)程的矛盾并且確認(rèn)出可靠的加工軌跡序列號(hào)以便迅速便捷的修改。 VERICUT需要走刀軌跡代碼，需要對(duì)于被加工的原材料的描述，也需要對(duì)于切削刀具的描述。這個(gè)驗(yàn)證過(guò)程的結(jié)果之一是一個(gè)加工過(guò)的 (三維 )固體模型即產(chǎn)品 ；之二是 一個(gè)報(bào)告一在模擬加工過(guò)程所 監(jiān)測(cè)到的所有錯(cuò)誤的日志文件。 VERICUT中的優(yōu)化設(shè)置是自動(dòng)化的，并且是用戶可選擇的。這讓用戶可以使切削 效率最大?；谇邢魃疃?，切削寬度，切削角度，每一刀具軌跡的進(jìn)給速度和切削速度 都被調(diào)節(jié)到最佳。 VERICUT可以模擬直至銑車組合的加工運(yùn)動(dòng)。 應(yīng)用 VERICUT驗(yàn)證刀具軌跡的過(guò)程 5軸的銑削、鉆孔或線框 EDM操作，也可以模擬車削和 銑車組合的加工運(yùn)動(dòng)。 4.2 肥皂造型仿真銑削 下面利用軟件“ VERICUT5.4”來(lái)仿真月牙造型銑削的具體操作過(guò)程。 1.進(jìn)入系統(tǒng)。打開“開始”菜單。在“程序 /CGTech VERICUT5.4/”中選擇“ License Server”中“ Start Server”點(diǎn)擊，先啟動(dòng)服務(wù)器；在“程序 /CGTech VERICUT5.4/”中選擇“ VERICUT5.4”點(diǎn)擊，啟動(dòng)軟件。 2. 新建項(xiàng)目。點(diǎn)擊菜單“ File”中選擇“ NEW Session”就新建了一個(gè)新項(xiàng)目。 3. 設(shè)置單位。點(diǎn)擊菜單“ File”中在選擇“ Properties”點(diǎn)擊，此時(shí)出現(xiàn)單位設(shè)置窗口界面如圖 4.1 所示，選擇單位 Millimeter（毫米），機(jī)床選擇（ Mill）銑床，然后點(diǎn)擊 OK（確定）。 2003 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 19 頁(yè) 共 27 頁(yè) 圖 4.1 設(shè)定單位 4. 定義毛坯 點(diǎn)擊菜單“ Model”中在選擇“ Model Definition”點(diǎn)擊，此時(shí)出現(xiàn)定義毛坯窗口界面如圖 4.2 所示，選擇有效單元“ Active Component”中的毛坯“ Stock”，毛坯的長(zhǎng)是 120mm 寬是 120mm 高是 33mm，然后點(diǎn)擊 Add 添加，然后點(diǎn)擊 OK（確定）。可以看見毛坯如圖 4.3 所示。如果毛坯模型復(fù)雜的也可以通過(guò)三維繪圖軟件來(lái)建模，通過(guò)格式來(lái)轉(zhuǎn)換，這樣建毛坯就方便了。 圖 4.2 毛坯設(shè)置對(duì)話 圖 4.3 毛坯生成圖 5. 定義刀具。點(diǎn)擊菜單“ Setup”中在選擇“ Tool Manage”單擊，此時(shí)出現(xiàn)刀具管理窗口界面如圖 4.4，單擊右鍵，選擇“ New Tool”中的“ Mill”單擊，右擊選擇“ Cutter”點(diǎn)擊，出現(xiàn)添加刀具窗口如圖 4.5，新建一把 ID 號(hào)是直徑是 16mm 的立銑刀（里的 ID 號(hào)一定要是程序里的刀號(hào)），然后點(diǎn)擊 OK（確定），就返回到刀具管2003 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 20 頁(yè) 共 27 頁(yè) 理窗口，再新建一把 ID 號(hào)是 2 直徑是 10mm 的球頭銑 刀，返回刀具管理窗口新建一把ID 號(hào)是 3 直徑是 6mm 的球頭銑刀。再次返回刀具管理窗口新建一把 ID號(hào)是 4 的立銑刀，出現(xiàn)提示如圖 4.7 和 4.8 所示，點(diǎn)擊“ YES”后就出現(xiàn)保存的界面，選擇保存路徑和輸入保存名稱。然后點(diǎn)擊保存“ SAVE”，關(guān)閉保存窗口將出現(xiàn)窗口提示如圖 4.8所示，點(diǎn)擊“ YES”就完成刀具的定義。 圖 4.4 刀具添加框 圖 4.5 刀具設(shè)置對(duì)話框 2003 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 21 頁(yè) 共 27 頁(yè) 圖 4.6 刀具設(shè)置對(duì)話框 圖 4.7 生成刀具 圖 4.7 圖 4 .8 6.定義編程原點(diǎn)。點(diǎn)擊菜單“ Crood.system”中在選擇“ Define”單擊，此時(shí)出現(xiàn)定義編程原點(diǎn)窗口界面如圖 4.9 所示，選擇“ Croodinate System Name”中的“ Opientation1”，再點(diǎn)擊“ Location”中的“ Position” 的文本框，文本框邊圍就會(huì)有黃色的方框，然后選擇編程原點(diǎn)上面中心如圖 4.10，點(diǎn)擊“ OK”完成編程原點(diǎn)的定義。預(yù)覽剛建的原點(diǎn)是否正確，右擊窗口如圖進(jìn)行操作，就可見原點(diǎn)是正確的如圖 4.11，再用同樣的方法把原點(diǎn)隱藏，要不大大減慢仿真的時(shí)間。 2003 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 22 頁(yè) 共 27 頁(yè) 圖 4.9 毛坯加工坐標(biāo)系對(duì)話框 圖 4.10 選擇顯示加工坐標(biāo)系菜單 2003 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 23 頁(yè) 共 27 頁(yè) 圖 4.11 加工坐標(biāo)系顯示 9. 調(diào)程序代碼 點(diǎn)擊菜單“ Setup”選擇“ Toolpath”中的“ Open”，點(diǎn)擊“ Add”來(lái)添加加工程序，還要選上程序原點(diǎn)，選擇剛才建好的原點(diǎn)。要不仿真不出來(lái)。具體如圖 4.12 圖 4.13 添加程序 10. 設(shè)置機(jī)床運(yùn)動(dòng) 點(diǎn)擊菜單“ Setup”選擇“ Motion”來(lái)根據(jù)機(jī)床的實(shí)際參數(shù)來(lái)設(shè)置 G00 的運(yùn)動(dòng)速度，在這里設(shè)為 4000mm/min，這樣才能正確的仿真出實(shí)際加工的時(shí)間，在這里可以選擇任意段程序來(lái)仿真，設(shè)置在每次出錯(cuò)的地方暫停。 11. 開始仿真和結(jié)果 如圖 .4.12 點(diǎn)擊右下角的播放按鈕圖，開始仿真。 VERICUT 軟件的最大特點(diǎn)是它能夠顯示加工所 要用的時(shí)間，因此在每個(gè)仿真圖的下面我都加上了仿真時(shí)間表。 仿真結(jié)束后出現(xiàn)如圖 4.13 肥皂仿真結(jié)果圖。 2003 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 24 頁(yè) 共 27 頁(yè) 圖 4.12 播放安鈕 圖 4.13 肥皂仿真結(jié)果圖 2003 級(jí) 專 科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 25 頁(yè) 共 27 頁(yè) 結(jié) 論 本文通過(guò)肥皂的造型、仿真、加工等操作簡(jiǎn)單介紹了 UG、 VERICUT、并聯(lián)機(jī)床的使用與操作。 經(jīng)過(guò)半學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我 感受到了 Unigraphics 軟件的高效，實(shí)用，便捷， 它具有高性能的實(shí)體造型能力、極方便的圖形顯示及編 輯能力，特別是它的 CAM 模塊，功能更是強(qiáng)大。在生成數(shù)控加工程序后，為了檢驗(yàn)它的正確性，我又使用了一種高性能的仿真軟件 VERICUT， VERICUT 驗(yàn)證刀具軌跡的精度，并確保經(jīng)驗(yàn)證的部分 達(dá)到設(shè)計(jì)