飛機執(zhí)行系統(tǒng)液壓殼體類零件實體加工與仿真論文

本科畢業(yè)設計論文 題 目 飛機執(zhí)行系統(tǒng)液壓殼體類零件實體加工與仿真 專業(yè)名稱 機械設計制造及其自動化 學生姓名 指導教師 畢業(yè)時間 20 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 2 畢業(yè) 任務書 一、題目 飛機執(zhí)行系統(tǒng)液壓殼體類零件實體加工與仿真 二、指導思想和目的要求 畢業(yè)設計（論文）是培養(yǎng)學生自學能力、綜合應用能力、獨立工作能力的重要教學實踐環(huán)節(jié)。 在畢業(yè)設 計中，學生應獨立承擔一部分比較完整的工程技術設計任務。要求學生發(fā)揮主觀能動性，積極性，在畢業(yè)設計中著重培養(yǎng)獨立工作能力和分析解決問題的能力，嚴謹踏實的工作作風，理論聯系實際，以嚴謹認真的科學態(tài)度，進行有創(chuàng)造性的工作，認真、按時完成任務。 三、主要技術指標 （ 1）根據二維零件圖進行三維實體建模； （ 2）確定工藝路線，對殼體類零件的三維模型進行工藝處理并生成 NC 加工刀路軌跡；仿真模型建立后，初始化仿真環(huán)境。 （ 3）加工仿真并 檢測 零件 NC 加工程序的通用性； NC 代碼解釋與仿真計算，針對 NC 代碼對數控機床的加工過程進 行仿真，需要對機床 NC 代碼的語義進行解釋。 （ 4） 在檢測零件 NC 加工刀路規(guī)劃的合理性同時，進行刀路優(yōu)化及過切檢查；生成通用的數控指令 (G 代碼和 M 代碼 )；干涉檢查，仿真過程的干涉和過切檢查主要是針對加工過程中刀具與工件、夾具、工作臺以及壓緊板之間發(fā)生的干涉。 （ 5）進行零件的實體加工。 四、進度和要求 設計論文 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 3 第一階段：開題論證階段，詳細了解畢業(yè)設計目的，任務要求，時間安排，確定基本方案；第 1.2 周。 第二階段：查閱課題相關資料，了解課題研究背景、目的及意義，并完成課題相關外文翻譯；第 3.4 周。 第三階段：使用三維 軟件進行建模；第 5.6.7.8.9.10 周。 第四階段：確定加工工藝路線和加工仿真；第 11.12.13 周。 第五階段：總結，按要求撰寫課程論文；第 14.15 周。 第六階段：進行課程設計論文答辯；第 16 周。 五、主要參考書及參考資料 1 趙耀慶 , 羅功波 , 于文強 . UG NX 數控加工實證精解 .北京 :清華大學出版社 ， 2013.10 2 展迪優(yōu) . UG NX 8.0 快速入門教程 .北京 :機械工業(yè)出版社 ,2013.1 3 胡仁喜，劉昌麗 . UG NX 8.0 中文版數控加工從入門到精通 .北京 :機械工 業(yè)出版社 ,2012.9 4 鄭貞云，黃云林，黎勝容 . VERICUT7.0 中文版數控仿真技術與應用實例詳解 .北京：機械工業(yè)出版社， 2011.4 5 閆光明 ， 侯忠濱 ， 張云鵬 .現代制造工藝基礎 .西北工業(yè)大學出版社， 2011.1 6 齊洪方 .數控編程與加工仿真 .北京理工大學出版社 ， 2010.7 7 楊雪寶 .機械制造裝備與設計 .西北工業(yè)大學出版社 ， 2010.4 8 馬蘭 .機械制圖。機械工業(yè)出版社， 2008.6 學生 李偉龍 指導教師 侯偉 系主任 魏生民 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 1 摘 要 殼體類零件是機器的基礎件之一。主要功用是保持各軸、套以及齒輪在空間的位置關系，使其能夠協(xié)調地運動，并起著連接、支撐各零件的作用，因而結構一般復雜。而飛機殼體類零件對于殼體不但起連接、支撐作用，而且需要滿足各油路系統(tǒng)的功能實現。因而結構比普通殼體的結構復雜得多。飛機類殼體零件一般由許多不規(guī)則型腔和型面組成，并存在大量的油路孔，且孔距精度要求高，殼體的壁薄厚不均，由于設計要求高，從而加工難度大，導致制造周期過長，這也是制約飛機發(fā)動機燃油附件產品研制生產的瓶頸。數控編程是計算機仿真 技術在機械制造業(yè)的重要應用領域之一。該技術對減少制造成本、縮短產品制造周期和提高產品質量意義重大。 進行數控編程，首先需要用 UG(CAD)模塊完成零件的三維建模，接著對殼體零件進行加工分析，在此基礎上，利用 UG（ CAM） 模塊進行數控編程 ,設計加工路線、刀具軌跡、切削方式等工藝參數，生成零件的 NC 程序。通過刀軌檢查及時地發(fā)現刀具跟零件之間的過切、欠切。并通過 vericut 虛擬加工過程仿真提前發(fā)現機床各運動部件、夾具及刀具之間的干涉和碰撞 ,確定干涉碰撞發(fā)生的位置和相應的 NC 程序段 ,并對先前的設計和 NC 程序進行修 改。 關鍵詞 ： UG 建模， NC 加工、 vericut 仿真 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 2 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 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 3 目 錄 摘 要 . 1 ABSTRACT . 2 第一章 緒 論 . 1 1.1 UG 簡介 . 1 1.2 UG 的特點 . 2 第二章 零件的三維建模 . 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 簡介 . 8 3.2 仿真加工 . 9 3.2.1 零件單位轉換及分析 . 9 3.2.2 初始化工作環(huán)境 . 11 3.2.3 創(chuàng)建刀具 . 11 3.2.4 創(chuàng)建幾何體 . 12 3.2.5 創(chuàng)建操作 . 13 3.3 后處理生成程序 . 25 第四章 VERICUT 的驗證仿真 . 27 4.1 VERICUT 的簡介 . 27 4.2 加工驗證過程 . 28 4.2.1 實驗條件 . 28 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 4 4.2.2 工件建模 . 28 4.2.3 機床仿真 . 28 4.3 本章小結 . 33 第五章 結 論 . 34 致謝 . 35 參考文獻 . 36 畢業(yè)設計小結 . 37 附 錄 . 38 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 1 第一章 緒 論 CAD/CAM 集成實質上是指在 CAD、 CAM 各模塊之間形成相關信息的自動傳遞與轉換。集成的 CAD/CAM 系統(tǒng)借助于公共的工程數據庫、網絡通訊技術以及標準格式的中性文件接口，把分散于機型各異的計算機中的 CAD/CAM 模塊高效地集成起來，實現軟、硬件資源共享，保證系統(tǒng)內信息的流動暢通無阻。 1.1 UG 簡介 CAD/CAM 技術經過幾十年的發(fā)展，先后走過大型機、小型機、工作站、微機時代，每個時代都有當時流行的 CAD/CAM 軟件?，F在，工作站和微機平臺CAD/CAM 軟件已經占據主導地位，并且出現了一批比較優(yōu)秀、比較流行的商品化軟件，其中以德國西門子的 Unigraphics（簡稱 UG）軟件最具代表性，目前UG 軟件已經在 汽車、航空航天、機械制造等領域得到越來越廣泛的應用 。 UG（ Unigraphics NX） 是 Siemens PLM Software 公司出品的一個產品工程解決方案，它為用戶的 產品設計 及加工過程提供了數字化造型和驗證手段。Unigraphics NX 針對用戶的 虛擬產品設計 和工藝設計的需求，提供了經過 實踐驗證的解決方案。 這是一個交互式 CAD/CAM(計算機輔助設計與計算機輔助制造 )系統(tǒng)，它功能強大，可以輕松實現各種復雜實體及造型的建構。 UG 的開發(fā)始于 1990 年 7月，它是基于 C 語言開發(fā)實現的，目前已經成為模具行業(yè)三維設計的一個主流應用。 UG 具有三個設計層次，即結構設計、子系統(tǒng)設計和組件設計。 UG 主要客戶包括，通用汽車，通用電氣，福特，波音麥道，洛克希德，勞斯萊斯，普惠發(fā)動機，日產，克萊斯勒，以及美國軍方。幾乎所有飛機發(fā)動機和大部分汽車發(fā)動機都采用 UG 進行設計，充分體現 UG 在高端工程領域，特別是軍工領域的 強大實力。 UG NX8提供了特征建模模塊、特征操作模塊和特征編輯模塊，具有強大的實體建模功能，并且在原有版本基礎上進行了一定的改進，提高了用戶設計意圖西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 2 表達的能力。是造型操作更簡便、更直觀、更實用。在建模和編輯的過程中能夠獲得更大的、更自由的創(chuàng)作空間，而且花費的精力和時間相比之下更少了。 1.2 UG 的特點 Unigraphics CAD/CAM/CAE 系統(tǒng)提供了一個基于過程的產品設計環(huán)境，使產品開發(fā)從設計到加工真正實現了數據的無縫集成，從而優(yōu)化了企業(yè)的產品設計與制造。 UG 面向過程驅動的技術是虛擬產品開發(fā) 的關鍵技術在面向過程驅動技術的環(huán)境中，用戶的全部產品以及精確的數據模型能夠在產品開發(fā)全過程的各個環(huán)節(jié)保持相關，從而有效地實現了并行工程。 該軟件不僅具有強大的實體造型、曲面造型、虛擬裝配和產生工程圖等設計功能；而且，在設計過程中可進行有限元分析、機構運動分析、動力學分析和仿真模擬，提高設計的可靠性；同時，可用建立的三維模型直接生成數控代碼，用于產品的加工，其后處理程序支持多種類型數控機床。另外它所提供的二次開發(fā)語 UG/OPen GRIPUG/open API 簡單易學，實現功能多，便于用戶開發(fā)專用 CAD系統(tǒng)。 具體來說，該軟件具有以下特點： （ l）具有統(tǒng)一的數據庫，真正實現了 CAD/CAE/CAM 等各模塊之間的無數據交換的自由切換，可實施并行工程。 （ 2）采用復合建模技術，可將實體建模、曲面建模、線框建模、顯示幾何建模與參數化建模融為一體。 （ 3）用基于特征（如孔、凸臺、型膠、槽溝、倒角等）的建模和編輯方法作為實體造型基礎，形象直觀，類似于工程師傳統(tǒng)的設計辦法，并能用參數驅動。 （ 4）曲面設計采用非均勻有理 B 樣條作基礎，可用多種方法生成復雜的曲面，特別適合于汽車外形設計、汽輪機葉片設計等復雜曲面造型。 （ 5）出圖 功能強，可十分方便地從三維實體模型直接生成二維工程圖。能按 ISO 標準和國標標注尺寸、形位公差和漢字說明等。并能直接對實體做旋轉剖、階梯剖和軸測圖挖切生成各種剖視圖，增強了繪制工程圖的實用性。 （ 6）具有良好的用戶介面，絕大多數功能都可通過圖標實現；進行對象操作時，具有自動推理功能；同時，在每個操作步驟中，都有相應的提示信息，便于用戶做出正確的選擇。 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 3 第二章 零件的三維建模 2.1 分析零件 由圖紙 2-1 分析可知，該零件主要由圓柱體和長方體組成。零件長 3.16in、寬 2.78in、高 1.595in。 主視圖發(fā)現有三個直徑 0.280in 通孔，兩個直徑 0.04in 通孔，兩個直徑 0.512in 盲孔，一個長為 3.63in（直徑為 1.242-0.512）通孔，在以上四處直徑為 0.512in 的孔添加螺紋。 圖 2-1 零件圖紙 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 4 2.2 零件的建模 （ 1）打開 UG NX8.0，創(chuàng)建建模文件“ 畢業(yè)設計零件 ”，點擊確定進入操作頁面。如圖 2-2 所示。 圖 2-2 創(chuàng)建建模文件 （ 2）單擊工具欄上的【草圖】指令 ， 進入草圖界面并 繪制 如圖圖形，如圖2-3 所示，完成草圖后 單擊【拉伸】指令，彈出【拉伸】對話框， 選 中草圖并 在【拉伸】對話框的【距離】文本框中輸入 3.09 英寸 ，如圖 2-4 所示。 圖 2-3 草圖繪制 圖 2-4 整體的拉伸 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 5 （ 3）同理，根據圖紙完成零件其他位置的建模，得到零件的大致模型，對其進行布爾運算求和，如圖 2-5 所示。 圖 2-5 零件的大致模型 （ 4） 單擊工具欄上的【草圖】指令 ， 進入草圖界面并 繪制 如 圖 2-6 的回轉體草圖，通過回轉命令生成回轉體，并將其與圖 2-5 的模型進行布爾運算求差得到模型如圖 2-7 回轉體求差模型。 圖 2-6 回轉體草圖 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 6 圖 2-7 回轉體求差后的模型 （ 5）同理，得到圖 2-8 布爾運算后的模型。 圖 2-8 布爾運算后的模型 （ 6） 單擊工具欄上的【邊倒圓】命令， 根據圖紙對零件的相應位置進行倒角處理，如圖 2-9 進行邊倒圓所示。 圖 2-9 進行邊倒圓 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 7 （ 7） 單擊工具欄上的插入 -設計特征 -【螺紋】命令， 根據圖紙對零件的相應位置添加螺紋，如圖 2-10 所示。 （ 8） 單擊工具欄上的【文本】命令， 根據圖紙對零件的相應位置添加文字，圖 2-11 所示。 圖 2-9 添加螺紋 圖 2-10 添加螺紋 圖 2-11 添加文字 （ 9）零件制作完成后，把不必要的線條隱藏，按 ctrl+j 對零件進行透明化處理，便于查看零件內部情況，如圖 2-12 完成的零件圖。 如圖 2-12 完成的零件圖 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 8 第三章 零件的仿真加工 3.1 CAM 簡介 UG/CAM 提供了一整套從鉆孔、線切割到 5 軸銑削的單一加工解決方案。在加工過程中的模型、加工工藝、優(yōu)化和刀具管理上，都可以與主模型設計相聯接，始終保持最高的生產效率。把 UG 擴展的客戶化定制的能力和過程捕捉的能力相結合，您就可以一次性地得到正確的加工方案。 UG-CAM 由五個模塊組成，即交互工藝參數輸入模塊、刀具軌跡生成模塊、刀具軌跡編輯模塊、三維加工動態(tài)仿真模塊后置處理模塊。 （ 1）交互工藝參數輸入模塊 通過人機交互方式，用對話框和過程向導的形式輸入刀具、夾具、編程原點、毛坯、零件等工藝參數。 （ 2）刀具軌跡生成模 的 塊 UG/Toolpath Generator UG-CAM 最具特點的是其功能強大的刀具軌跡生成方法。包括車削、銑削、線切割等完善的加工方法。 （ 3）刀具軌跡 編輯模塊 UG/Graphical Tool Path Editor 刀具軌跡編輯器可用于觀察刀具的運動軌跡，并提供延伸、縮短或修改刀具軌跡的功能。同時，能夠通過控制圖形的和文本的信息去編輯刀軌。因此，當要求對生成的刀具軌跡進行修改，或當要求顯示刀具軌跡和使用動畫功能顯示時，都需要刀具軌跡編輯器。動畫功能可選擇顯示刀具軌跡的特定段或整個刀具軌跡。附加的特征能夠用圖形方式修剪局部刀具軌跡，以避免刀具與定位件、壓板等的干涉，并檢查過切情況。 （ 4）三維加工動態(tài)仿真模塊 UG/Verify UG/Verify 交互地 仿真檢驗和顯示 NC 刀具軌跡，它是一個無需利用機床，成本低，高效率的測試 NC 加工應用的方法。 UG/Verify 使用 UG/CAM 定義的 BLANK作為初始的毛坯形狀，顯示 NC 刀軌的材料移去過程，檢驗包括錯誤如刀具和零西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 9 件碰撞曲面切削或過切和過多材料。最后在顯示屏幕上的建立一個完成零件的著色模型。 （ 5）后置處理模塊 UG/Postprocessing UG/Postprocessing 包括一個通用的后置處理器 (GPM),使用戶能夠方便地建立用戶定制的后置處理。通過使用加工數據文件生成器 (MDFG),一系列交互選項提示 用戶選擇定義特定機床和控制器特性的參數，包括：控制器和機床特征、線性和園弧插補、標準循環(huán)、臥式或立式車床、加工中心等等。這些易于使用的對話框允許為各種鉆床、多軸銑床、車床、電火花線切割機床生成后置處理器。后置處理器的執(zhí)行可以直接通過 Unigraphics 或通過操作系統(tǒng)來完成。 3.2 仿真加工 3.2.1 零件單位轉換及分析 （ 1）單位轉換 由于使用的加工機床是以公制進行加工，而建模時采用英寸為單位，這就需要把零件的單位改為毫米再進行加工編程。 操作方法：分析 -定制單位 -單位管理器 -出現 “單位管理器 ”對話框 -如圖 3-1 選擇 -點擊更新 單位。 圖 3-1 單位轉換 （ 2）分析零件 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 10 由零件三維模型可知，需要對零件進行二次裝夾才能加工完畢。因此，需要對零件一次裝夾加工進行建模，如圖 3-2 零件一次裝夾加工模型。 圖 3-2 零件一次裝夾加工模型 （ 3）創(chuàng)建零件毛坯 創(chuàng)建零件毛坯長 102，半徑為 54，高度為 94.82（單位： mm），如圖 3-3 零件加工毛坯所示。 圖 3-3 零件加工毛坯 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 11 3.2.2 初始化工作環(huán)境 單擊工具欄上的【開始】【加工】，彈出加工環(huán)境對話框，選擇 cam general及 mill multi-axis，如圖 3-1 所示，按“確定”后即完成初始化加工環(huán)境。如圖3-4。 圖 3-4 初始化加工環(huán)境 3.2.3 創(chuàng)建刀具 單擊工具欄上的【創(chuàng)建刀具】指令，彈出【創(chuàng)建刀具】對話框，在“刀具子類型”處選擇 MILL，名稱改為 T1D20，如圖 3-5 所示；按“確定”后，彈出【銑刀 -5 參數】對話框，設置直徑為 20mm，如圖 3-6 所示，然后按“確定”后退出對話框。 圖 3-5 創(chuàng)建刀具 圖 3-6 銑刀 -5 參數 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 12 同理，用上述的創(chuàng)建方法分別創(chuàng)建所需要的各種平底刀、球頭刀、鉆刀。 3.2.4 創(chuàng)建幾何體 （ 1）單擊工具欄上的【創(chuàng)建幾何體】 指令，彈出【創(chuàng)建幾何體】對話框，單擊幾何子類型處的 MCS 圖標，名稱為 MCS_MILL,如圖 3-7 所示；按“確定”后彈出 Mill Orient 對話框，建立工件坐標系 (燕尾平面中心為原點 )如圖 3-8 所示。 圖 3-7 創(chuàng)建幾何體 （坐標系） 圖 3-8 建立工件坐標系 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 13 （ 2）單擊工具欄上的【創(chuàng)建幾何體】 指令，彈出【創(chuàng)建幾何體】對話框，單擊幾何子類型處的 WORKPIECE 圖標，如圖 3-9 所示；按“確定”后彈出對話框，指定部件選擇整個實體特征如圖 3-10 所示，指定毛坯選擇建好的毛坯如圖 3-11 所示。 圖 3-9 創(chuàng)建幾何體 圖 3-10 指定部件 圖 3-11 指定毛坯 3.2.5 創(chuàng)建操作 (1) 外部輪廓加工 單擊工具欄上的【創(chuàng)建工序】指令， 彈出【創(chuàng)建工序】對話框，設置類型為mill_contour，在操作子類型中選擇 CAVITY_MILL，選擇刀具為 T1D20 ，幾何體為 WOEKPIECE,方法為 METHOD,如圖 3-12 所示。 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 14 圖 3-12 創(chuàng)建工序 按“確定”后彈出【型腔銑】對話框，設置切削模式為跟隨周邊，全局每刀深度為 6mm；單擊【進給和速度】圖標，在彈出的的對話框中設置主軸速度為1000，切削進給率為 250；以上操作如圖 3-13 ， 3-14 所示。 圖 3-13 刀軌設置 圖 3-14 主軸速度及進給率 單擊【型腔銑】對話框的【生成】圖標，生成刀軌，如圖 3-15 所示；然后單擊【確認】圖標，彈出【刀軌可視化】對話框，選擇 3D 動態(tài)仿真加工動畫，進行中的加工操作如圖 3-16 所示。 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 15 圖 3-15 生成刀軌 圖 3-16 3D 動態(tài)仿真 單擊工具欄上的【創(chuàng)建操作】指令，彈出【創(chuàng)建操作】對話框，設置類型為mill_contour，在操作子類型中選擇 CAVITY_MILL，選擇刀具為 D20R2.286 ，幾何體 為 WOEKPIECE,方法為 METHOD,如圖 3-17 所示。 圖 3-17 創(chuàng)建工序 圖 3-17 刀軸方向 由圖 3-18 知，圖中的刀具豎直方向與需要加工的區(qū)域并不垂直，點擊圖 3-19中左上角的“刀軸”選項選擇“動態(tài)”，通過輸入相應的角度變換得到圖 3-19 的刀軸方向，點擊生成得到圖 3-20 刀路圖。 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 16 圖 3-19 設置刀軸方向 圖 3-20 不合理刀 路 由圖 3-20 發(fā)現這不是我們需要的加工刀路，此時點擊“切削層”命令，彈出【切削層】對話框，選擇所需要的切削層，如圖 3-21 所示。 圖 3-21 選擇切削層 點擊“切削參數”命令，彈出【切削參數】對話框，切削方向選擇“順銑”，切削順序選擇“層優(yōu)先”，刀路方向選擇“向外”（表示刀具從毛坯里面向外面進行銑削），勾選“島清理”，“壁清理”選擇“在起點”如圖 3-22 所示。點擊確定回到【型腔銑】對話框中，點擊生成，生成刀路，得到如圖 3-23 合理的刀路 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 17 圖 3-22 切削參數 圖 3-23 合理的刀路 按照以上操作，分別對零件的各個部分進行編程。得到圖 2-24 的外部輪廓的加工刀路。 圖 2-24 外部輪廓的加工刀路 （ 2）孔加工 使用工具欄中的“測量距離”，選擇“半徑”選中零件中需要加工的孔， 得出其半徑約為 .毫米，由此知我們需選用直徑為 7.2 毫米的鉆刀加工。如圖 3-25 所示。 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 18 圖 3-25 測量孔半徑 單擊工具欄上的【創(chuàng)建刀具】指令，彈出對話框，設置類型為，在刀具子類型處選擇 DRILLING-TOOL，名稱改為 T8DRILLD7.2，如圖 3-26 所示；按“確定”后，彈出【鉆刀】對話框，設置直徑為 7.2mm，如圖 3-27 所示，然后按“確定”后退出對話框。 圖 3-26 創(chuàng)建刀具 圖 3-27 設置刀具參數 鉆孔 drill：單擊工具欄上的【創(chuàng)建操作】指令，彈出對話框，設置類型為drill，操作子類型為 BREAKCHIP-DRILLING，選擇刀具 T8DRILLD7.2，選擇幾何體 MCS-MILL，選擇方法為 METHOD，如圖 3-28 所示 ；“確定”后進入【斷 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 19 屑鉆】對話框，指定孔選擇如圖 3-29 所示的三個孔，指定孔頂面和地面分別為零件的表面和有文字的底面（圖 3-29 亮顯示的面），點擊生成，生成刀路如圖 3-30所示，觀看刀路，刀路合理。 圖 3-28 創(chuàng)建工序 圖 3-29 選擇要加工的孔、 圖 3-30 生成鉆孔刀路 空的頂面、底面 單擊工具欄上的【創(chuàng)建操作】指令，彈出【創(chuàng)建操作】對話框，設置類型為mill_contour，在操作子類型中選擇 CAVITY_MILL，選擇刀具為 D5 ，幾 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 20 何體為 WOEKPIECE，方法為 METHOD,如圖 3-31 所示。點擊【型腔銑】中的“指定切削區(qū)域”， 選中圖 3-32 中亮顯示“孔”的切削區(qū)域，回到 【型腔銑】點擊生成，生成圖 3-33 的刀路圖。 以同樣的方法得到圖 3-34 的零件內部刀路圖。 圖 3-31 創(chuàng)建工序 圖 3-32 選擇切削區(qū)域 圖 3-33 生成刀路 圖 3-34 生成刀路 選擇需要驗證的工序進行刀路驗證，如圖 3-35。點擊“確認刀軌”， 3D 動態(tài)仿真加工動畫，加工后的結果如圖 3-36 所示。 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 21 圖 3-35 選擇要驗證的工序 圖 3-36 3D 動態(tài)仿真結果 （ 3）清根 由圖 3-36 可知，零件中的某些區(qū)域用所選的刀具無法加工，此時我們需要選用更適合的刀具來對這些區(qū)域進行 “清根”處理。 創(chuàng)建工序【型腔銑】，指定切削層如圖 3-37（亮顯示的為所選定的切削層）所示，生成的刀路如圖 3-38 所示。 圖 3-37 選定的切削層 圖 3-38 清根刀路 點擊“確認刀軌”進行 2D 動態(tài)仿真，加工后的結果如圖 3-40 所示，圖 3-39為清根前的加工結果。 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 22 圖 3-39 清根前 圖 3-40 清根后 （ 4）文字加工 單擊工具欄上的【創(chuàng)建操作】指令，彈出【創(chuàng)建操作】對話框，設置類型為mill_planar，在操作子類型中選擇 PLANAR_MILL，選擇刀具為 T23D0.5 ，幾何體為 WOEKPIECE,方法為 METHOD,如圖 3-41 所示。點擊“確定”后進入【平面銑】對話框，指定部件選擇“ AUTO” ,切削模式選擇標準驅動，如圖 3-42 所示，點擊生成，生成的刀路如圖 3-43 所示，進入“ 2D 動態(tài)”，加工結果如圖 3-44 所示。 圖 3-41 創(chuàng)建工序 圖 3-42 指定加工的文字 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 23 圖 3-43 生成文字加工刀路 圖 3-44 文字加工 2D 仿真 結果 同理，以相同的操作得到“ NOR”、“ BRK”的加工刀路及 2D 動態(tài)仿真結果，如圖 3-45、圖 3-46 所示。 圖 3-45 生成文字加工刀路 圖 3-46 文字加工 2D 仿真結果 （ 5）二次裝夾加工（去燕尾） 雙擊 MCS,建立工件坐標系，如圖 3-47 所示。點擊 WORKPIECE,指定毛坯為燕尾（如圖 3-48），指定部件為零件（如圖 3-49）。 圖 3-47 建立二次加工坐標系 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 24 圖 3-48 指定毛坯 圖 3-49 指定部件 單擊工具欄上的【創(chuàng)建操作】指令，彈出【創(chuàng)建操作】對話框，設置類型為mill_contour，在操作子類型中選擇 CAVITY_MILL，選擇刀具為 T1D20 ，幾何體為 WOEKPIECE，方法為 METHOD,如圖 3-50 所示。進入【型腔銑】對話框后，進入【切削層】選擇切削層為毛坯底面零件表面，如圖 3-51 所示。 圖 3-50 創(chuàng)建工序 圖 3-51 選擇切削層 點擊生成，生成的刀路如圖 3-52 所示。 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 25 圖 3-52 去燕尾刀路 3.3 后處理生成程序 （ 1）選中 NC-PROGRAM 中的程序，進行校驗刀軌后進行 2D 動態(tài)仿真，如圖 3-53 所示。 圖 3-53 2D 動態(tài)仿真 （ 2）仿真加工后，選中需要的程序，點擊后處理指令，選擇五軸加工，單位：公制，如圖 3-54 所示； 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 26 圖 3-54 后處理 生成的加工程序，如圖 3-55 所示 圖 3-55 加工程序 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 27 第四章 VERICUT 的驗證仿真 4.1 VERICUT 的簡介 VERICUT 軟件是美國 CGTECH 公司開發(fā)的 數控加工 仿真系統(tǒng)，由 NC 程序驗證模塊、機床運動仿真模塊、優(yōu)化路徑模塊、多軸模塊、高級機床特征模塊、實體比較模塊和 CAD/CAM 接口等模塊組成，可仿真數控車床、銑床、加工中心、線切割機床和多軸機床等多種加工設備的數控加工過程，也能進行 NC 程序優(yōu)化 ，縮短加工時間、延長刀具壽命、改進表面質量，檢查過切、欠切，防止機床碰撞、超行程等錯誤 ；具有真實的三維實體顯示效果，可以對切削模型進行尺寸測量，并能保存切削模型供檢驗、后續(xù)工 序切削加工 ；具有 CAD/CAM 接口，能實現與 UG. CATIA 及 MasterCAM 等軟件的嵌套運行。 VERICUT 軟件目前已廣泛應用于航空航天、汽車、模具制造等行業(yè)，其最大特點是可仿真各種 CNC系統(tǒng)，既能仿真刀位文件，又能仿真 CAD/CAM 后置處理的 NC 程序，其整個仿真過程包含程序驗證、分析、機床仿真、優(yōu)化和模型輸出等 。 Vericut 7.2.1 亦重新設計了刀具管理器，使 Vericut 的程式優(yōu)化模組OptiPath 變得更容易使用。刀具優(yōu)化庫將設置在刀具管理器 ，這樣不僅簡化了使用過程，而且不同的刀具可 以參考同一個優(yōu)化庫。新的刀具裝配向導允許用戶在一個簡單的用戶介面里，通過 對話方塊 的形式創(chuàng)建一把新銑刀。如果用戶已經在其他刀具庫 建立了一把刀，用戶可以參考或復制整個刀具，或刀片、刀柄，建立新的刀具。 Vericut 模型輸出功能在 7.2.1 里得到了加強，能夠輸出 CATIA V5、 ACIS SAT和 STEP 模型，模型輸出能夠在 Vericut 類比 NC 程式的任何過程中創(chuàng)建 CAD 模型。這個模型包含了各種加工特征，如：孔、倒角、圓弧、凹槽、凸臺，這些特征非常精確，和實際加工特征一樣。 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 28 4.2 加工驗證過程 4.2.1 實驗條件 這里采用的是 DMG-DMU800 型立臥加工中心進行仿真，機床主要結構參數如下： 工作臺行程：左右（ X 軸） 1000mm；前后（ Y 軸） 1000mm；上下（ Z 軸） 1000mm 主軸轉速范圍： 200-5000r/min，進給率：快速 XYZ 4500mm/min，進給 XYZ 0-400mm/min DMG-DMU800 型立臥加工中心采用 hei530 數控系統(tǒng)控制各項運動，可進行銑、鉆、鉸等多種工序加工。 4.2.2 工件建模 因為不同的零件有不同的加工方法，刀軌的編制及生成的刀位源文件都是針對特定 被加工零件的，所以首先應進行零件的建模。運用 UG 的建模模塊，然后將需要的毛坯轉換為 IGES 文件。 4.2.3 機床仿真 （ 1）新建用戶文件 在【文件】中【新項目】選擇【毫米】，建立新的操作。 （ 2）建立機床的運動學模型 建立機床部件樹，在【模型】中選擇【項目樹】，選擇控制系統(tǒng)為 hei530，機床為 DMG-dmu800，如圖 4-1 所示。 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 29 圖 4-1 選擇控制系統(tǒng)與機床 （ 3）點擊“ Fixture”導入“夾具”，點擊“ Stock”導入“毛坯”，通過移動使得“夾具”與“毛坯”相應的位置重合，對 刀點 1 與工件坐標系重合，如圖4-2。 圖 4-2 添加夾具與毛坯、對刀點偏置 (4) 添加數控程序 在【項目樹】中，點選【數控程序】，添加所需要的數控程序，如圖 4-3所示。 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 30 圖 4-3 添加數控程序 (5)建立刀具庫文件 首先在【項目樹】中，右鍵選擇【加工刀具】，進入【刀具管理器】，如圖4-4 所示。在【 ID】中，右鍵，選擇【添加刀具】，【新】，【銑刀】進入刀具尺寸設置界面，按照 UG 中仿真加工所示用的刀具尺寸進行設置，如圖 4-5 所示，單擊【添加】，確定刀具尺寸設定，單擊【關閉】。 依照以上 方法，完成所需所有刀具的定義。 圖 4-4 刀具管理器 圖 4-5 刀具尺寸設置 (6)初始化并開始仿真 在 Vericut 主窗口，右下角的幾個按鍵，如圖 4-6 所示，點擊第一個按鍵 “重置模型”，再點擊第五個按鍵“仿真到末端”開始仿真。 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 31 圖 4-6 操作按鈕 （ 7）加工過程展示： 圖 4-7 輪廓銑削 圖 4-8 鉆孔 圖 4-9 型腔銑削 圖 4-10 清根 圖 4-11 加工結果 (8)去燕尾 按照上面的六個步驟進行去燕尾的仿真，機床選用三軸機床，機床控制系統(tǒng)選用 fan0m，如圖 4-12 所示。 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 32 如圖 4-12 控制系統(tǒng)與機床 加工過程 展示 ： 圖 4-12 銑平面 圖 4-13 清根 圖 4-14 文字加工 圖 4-15 去燕尾結果 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 33 4.3 本章小結 上述仿真過程中不出現 欠切與過切、干涉、碰撞、超程等現象 ，證明該程序用于實際加工中是可行的。 不足之處：在編程中沒有編制半精加工、精加工等工序，導致生產出來的零件精度可能達不到要求。工藝是本人今后需要多加學習的方面。 西北工業(yè)大學明德學院本科畢業(yè)設計論文 34 第五章 結 論 殼體類零件是機器的基礎件之一。主要功用是保持各軸、套以及齒輪在空間的位置關系，使其能夠協(xié)調地運動，并起著連接、支撐各零件的作用，因而結構一般復雜。而飛機殼體類零件對于殼體不但起連接、支撐作 用，而且需要滿足各油路系統(tǒng)的功能實現。因而結構比普通殼體的結構復雜得多。飛機類殼體零件一般由許多不規(guī)則型腔和型面組成，并存在大量的油路孔，且孔距精度要求高，殼體的壁薄厚不均，由于設計要求高，從而加工難度大，導致制造周期過長，這也是制約飛機發(fā)動機燃油附件產品研制生產的瓶頸。數控編程 是計算機仿真技術在機械制造業(yè)的重要應用領域之一。該技術對減少制造成本、縮短產品制造周期和提高產品質量意義重大。 本文主要完成的工作如下 : （ 1）根據零件圖紙完成零件的建模。 （ 2）對殼體零件進行加工分析。 （ 3）采用 UG 軟件方便地進 行零件進行實體仿真，并迅速自動生成數控加工程序，縮短編程時間。