畢業(yè)設(shè)計76墻壁開關(guān)造型計算機輔助設(shè)計與制造

2003 級 專 科畢業(yè)設(shè) 計論文 第 1 頁 共 32 頁 引言 電子技術(shù)的飛速發(fā)展，促進了數(shù)控技術(shù)由硬件數(shù)控至計算機數(shù)控的發(fā)展，而計算機為更有效的使用數(shù)控技術(shù)也發(fā)揮了巨大的作用。隨著人們對數(shù)控加工的研究日臻完善，各種各樣的 CAD/CAM 系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。利用計算機，進一步提高數(shù)控加工的精度，而且不斷拓寬了數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，從復(fù)雜的幾何造型系統(tǒng)到計算機輔助加工程序編制等。發(fā)達國家從 20世紀(jì) 50年代末就開始了 CAD/CAM技術(shù)的研究，如通用公司將CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用于汽車覆蓋件的設(shè)計與制造。到 60年代末， CAD/CAM 技術(shù)日趨完善 。 70年代己經(jīng)研制出許多 CAD/CAM的專門系統(tǒng)，并取得顯著的應(yīng)用效果。 80年代，CAD/CAM技術(shù)己廣泛用于 各種復(fù)雜造型 的設(shè)計和制造。 無論在提高生產(chǎn)率、改善質(zhì)量方面，還是降低成本、減輕勞動強度方面， CAD/CAM技術(shù)的優(yōu)越性是傳統(tǒng)的模具設(shè)計制造方法所不能比擬的 :(l)CAD/CAM 可以提高設(shè)計和UZ水平。在計算機系統(tǒng)內(nèi)存儲了各有關(guān)專業(yè)的綜合性的技術(shù)知識，計算機與設(shè)計人員交互作用，有利于發(fā)揮人機各自的特長，使設(shè)計和制造工藝更加合理化， 并且 可加工傳統(tǒng)方法難以加工或根本無法加工的復(fù)雜型腔，滿足了生產(chǎn)要求 ； (2)CAD/CAM設(shè)計計算和圖樣繪 制的自動化大大縮短了設(shè)計時間 ,提高 了工作 效率 ； (3)CAD/CAM技術(shù)可以大幅度降低成本。計算機的高速運算和自動化繪圖大大節(jié)省了勞動力 ,優(yōu)化設(shè)計節(jié)省了原材料 ； 采用 CAM 技術(shù)可減少加工和調(diào)試工時，使制造成本降低 ,從而 大大增強了產(chǎn)品的市場競爭能力 ； (3)CAD/CAM技術(shù)可以大幅度降低成本。計算機的高速運算和自動化繪圖大大節(jié)省了勞動力 ,優(yōu)化設(shè)計節(jié)省了原材料 ;采用 CAM技術(shù)可減少加工和調(diào)試工時，使制造成本降低 ,從而 大大增強了產(chǎn)品的市場競爭能力 ； (4)CAD/CAM技術(shù)將技術(shù)人員從繁冗的計算、繪圖和 NC編程中釋放出 來，使其可以從事更多的創(chuàng)造性勞動。 CAD/CAM技術(shù) 具有以下 特點 :(1) CAD/CAM 系統(tǒng)必須具備描述物體幾何形狀的能力 ； (2)標(biāo)準(zhǔn)化是 CAD/CAM的必要條件 ； (3) CAD/CAM系統(tǒng)應(yīng)具有充分的柔性 ,這是CAD/CAM系統(tǒng)所應(yīng)具備的基本條件之一。 CAD/CAM技術(shù) 呈現(xiàn)以下 發(fā)展趨勢 ： (1)基于網(wǎng)絡(luò)的 CAD/CAM/CAE 一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ；(2)微機版 CAD/CAM/CAE軟件日益深入人心并發(fā)揮重要作用 ； (3)智能化程度逐步提高 ；(4)模具 3D設(shè)計和 3D分析的重要性更加明確 ； (5)設(shè)計和工藝的最優(yōu)化 。 本課題要求在充分了解 UG軟件的建模與編程、 VERICUT仿真軟件的應(yīng)用基礎(chǔ)上，用 UG的 CAD模塊設(shè)計 墻壁開關(guān) 造型，用 CAM 模塊編制出粗精加工的 CLSF文件，在2003 級 專 科畢業(yè)設(shè) 計論文 第 2 頁 共 32 頁 Vericut下模擬仿真通過后 ,進行錄像。 如圖 1.1為 工作 流程圖： 圖 1.1 工作流程圖 2 UG 下的 CAD 過程 2.1 UG 軟件 概述 由美國 EDS公司開發(fā)的機械設(shè)計集成化軟件 UG,具有功能強大、性能穩(wěn)定以及兼容性好、交互性強等特點，近年來在我國機電產(chǎn)品輔助設(shè)計和制造領(lǐng)域得到廣 泛應(yīng)用。例如在輔助實體造型方面， UG 軟件除擁有同類軟件所具備的通用功能外，還擁有靈活的復(fù)合建模、齊備的仿真照相、細膩的動畫渲染和快速的原型工具等卓越功能，其中僅復(fù)合建模功能就可以讓用戶在實體建模、曲面建模、線框建模和基于特征的參數(shù)建模等不同輔助設(shè)計方式中任意選擇，使設(shè)計者可以根據(jù)工程設(shè)計的實際情況確定最佳建模方式，從而得到最佳設(shè)計效果。 在采用 UG 軟件進行計算機輔助制造過程中， UG 軟件提供了一種通過交互式編程以產(chǎn)生精確加工軌跡的方法。借助這一方法，可以建立一種稱之為刀具位置源文件CLSF 的刀具軌跡文 件。 UG 軟件的 CAM功能允許模具加工者通過觀察刀具運動來圖形化地編輯刀具軌跡，并進行圖形化的修改工作，如延伸縮短或修剪加工軌跡等。與此同時， CLSF文件也能相應(yīng)發(fā)生改變。最終的 CLSF文件經(jīng)后置處理即可被數(shù)控機床接受并用于加工。 選擇加工材料 選擇刀具 選擇機床 進行 CAD/CAM建模 生成 CLSF文件進行仿真 材料選鋁合金 高速鋼銑刀 用 UG 軟件進行 CAD 與 CAM 模塊 選 用 UG 軟件 選用 VERICUT 軟件 并聯(lián)機床 用 UG 軟件進行 CAD 與 CAM 模塊 2003 級 專 科畢業(yè)設(shè) 計論文 第 3 頁 共 32 頁 UG軟件采用 ToolpathVerify技術(shù)進行仿真加工，能交互式地模擬、驗證和顯示NC大局路徑，是一種花費少、效率高、不用機床而可進行 NC 加工試驗的方法，可免去費力耗時的樣件生產(chǎn)，縮短機床調(diào)試準(zhǔn)備時間，并大大減少刀具磨損量補償和清理等工作。它還可以從刀具仿真示意圖中清楚 看出刀具的路徑軌跡，這對在復(fù)雜工件裝夾情況下進行加工來說，將大大減少撞刀、碰刀的機會，從而提高了 CAM的水平和效率。 應(yīng)當(dāng)看到， UG 軟件可以很方便地對粗加工、半精加工、精加工、根切各程序中的任意一種進行簡單的編輯，此后即可完成其他的加工，由此大大提高了 CAM 的編程速度。還應(yīng)看到，應(yīng)用 UG軟件進行三維建模工作，不僅可以把產(chǎn)品用虛擬模型形象直觀地表現(xiàn)出來，而且還可進行各零件三維模型的虛擬裝配，以檢驗結(jié)構(gòu)的合理性以及在裝配過程中可能發(fā)生的干涉，以便及時更正或修改，避免發(fā)生設(shè)計錯誤。在計算機上進行虛擬裝配 和干涉檢查，能使設(shè)計者在開發(fā)時提前發(fā)現(xiàn)在樣機試制階段中才出現(xiàn)的問題，節(jié)約了樣機試制費用，縮短了樣機試制周期，對新產(chǎn)品的開發(fā)十分有利。 UG的功能非常強大，涉及到平面工程制圖、三維造型、機構(gòu)分析、運動分析、制造、渲染和動畫仿真、模擬加工過程等。 CAD功能實現(xiàn)了目前制造業(yè)行業(yè)中常規(guī)的工程設(shè)計和繪圖的自動化 ;CAE功能能夠進行有限元分析、靜力學(xué)分析、動力學(xué)分析 ;CAM功能則為數(shù)控機床提供 NC編程技術(shù)。同時它還提供了一整套 CAD/CAE/CAM 業(yè)界最先進的二次開發(fā)工具集，為不同的用戶提供相應(yīng)的開發(fā)工具，去定制 UG使 它滿足一個企業(yè)的具體需求。 UG軟件解決方案的目標(biāo)是 : (1)減少產(chǎn)品上市時間，實現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新 ; (2)減少成本 ; (3)獲取和再使用知識 2.2 UG CAD 模塊 的功能和特點 UG是由多種功能模塊集成的軟件 ,它不但具有強大的三維設(shè)計與圖形編輯功能 ,而且還提供了先進的制造技術(shù)。 它的 CAD(計算機輔助設(shè)計 )主模塊包括 :(1)實體建模 ；(2)特征建模 ； (3)自由曲面建模 ； (4)用戶自定義特征 ； (5)裝配建模 ； (6)工程制圖 ；(7)高級裝配 。 2.3 墻壁開關(guān) 的 UG CAD 造型 本課題要求進行 墻壁開關(guān) 造型銑削， 首先利用 UG 的 CAD 模塊建立 墻壁開關(guān) 造型，2003 級 專 科畢業(yè)設(shè) 計論文 第 4 頁 共 32 頁 具體過程如下： 1.打開 UG ，開始 程序 Unigraphics nx2.0 Unigraphics nx 2.新建一個文件，命名為 zy1,單位為毫米。 3.進入 UG主環(huán)境，點擊工具欄中 圖標(biāo)，進入建模模塊。 4. 點擊菜單條中“插入曲線矩形”，出現(xiàn)點構(gòu)造器對話框，如圖 2.1所示： 圖 2.1 建點對話框 對話框 中輸入基點 XC值為 -50,YC值為 -50，點擊“確定”，再次出現(xiàn)點構(gòu)造器對話框，輸入基點值為 50，值為 50，單擊“確定”，得到一個長為 50，寬為 50的矩形，取消點構(gòu)造器對話框。 5.點擊工具欄中 拉伸體圖標(biāo)，出現(xiàn)對話框如圖 2.2所示，依次選中矩形四 條邊，單擊“確定”，出現(xiàn)對話框如圖 2.3，點擊“方向和距離”，出現(xiàn)矢量構(gòu)成對話框如 圖 2.4，點擊 出現(xiàn)拉伸體對話框如圖 2.5所示，在“終止距離”對話框中輸入“ 50”，繪出一個長 100寬 100高 50的長方體，如圖 2.6所示。 圖 2.2 拉伸選項 圖 2.3 拉伸選項 2003 級 專 科畢業(yè)設(shè) 計論文 第 5 頁 共 32 頁 圖 2.4 拉伸方向 圖 2.5 拉伸參數(shù) 圖 2.6 拉伸體 6.點擊 按鈕進入草圖編輯狀態(tài)，選擇 平面并單擊 確定。 7.點擊 鍵，畫一條與 YC、 ZC軸重合的直線，并在其兩側(cè)分別畫一條垂直于XC軸的直線，如圖 2.7所示。 圖 2.7 草圖 2003 級 專 科畢業(yè)設(shè) 計論文 第 6 頁 共 32 頁 8.點擊自動判斷的尺寸按鈕 選中與 YC、 ZC重合的線和其右側(cè)的線并右擊，如圖 2.8所示對話框，輸入“ P3=30” 并回車，同理確定與 YC、 ZC 軸和其左側(cè)線之間的距 離為 30，如圖 2.9所示 。 圖 2.8 草圖 圖 2.9 草圖 9.過點（ 30， 0）、（ -30， 0）畫一個三角形，如圖 2.10所示。 圖 2.10 草圖 10.單擊自動判斷的尺寸按鈕 ，繪出如圖 2.11所示銳角為 15的直角三角形。 圖 2.11 草圖 11.單擊工具欄中快速裁剪按鈕 將尺寸剪去，如圖 2.12所示。進入另一草圖。 2003 級 專 科畢業(yè)設(shè) 計論文 第 7 頁 共 32 頁 圖 2.12 草圖 圖 2.13 草圖 12.單擊工具欄中 畫一個半徑為 1 的圓，圓心在較長的那條直角邊上，圓 心到銳角頂點距離為 43，圓心到 XC軸距離為 11.3，如圖 2.13所示。 13.單擊刪除鍵 刪除尺寸得到圖 2.14。圖 2.14 草圖 14.單擊 退出草圖 模塊。 15.點擊拉伸體 ，出現(xiàn)對話框如圖 2.15所示，選中三角形并確定，出現(xiàn)對話框如圖 2.16，單擊“方向和距離”出現(xiàn)矢量構(gòu)成對話框如圖 2.17 所示，選中 XC方向出現(xiàn)對話框如圖 2.18，確定起始距離為 35，終止距離為 -35，得到圖 2.19。 同理，拉伸圓得到如圖 2.20 所示，拉伸方向為 XC 軸，起始距離為 -25，終止距離為 25。 圖 2.15 拉伸選項 圖 2.16 拉伸選項 圖 2.17 拉伸方向 2003 級 專 科畢業(yè)設(shè) 計論文 第 8 頁 共 32 頁 圖 2.18 拉伸參數(shù) 圖 2.19 拉伸體 圖 2.20 拉伸體 16.點擊 邊緣圓角按鈕，出現(xiàn)對話框如圖 2.21所示，默認(rèn)半徑為 3， 選中三角形拉伸體的邊，得到如圖 2.22所示圖形。 圖 2.21 倒圓角參數(shù) 圖 2.22 倒圓角后的模型 2003 級 專 科畢業(yè)設(shè) 計論文 第 9 頁 共 32 頁 17.點擊 ，如圖 2.23所示 ，即為整個墻壁開關(guān)造型 。 圖 2.23 最終的三維模型 3 UG 下的 CAM 過程 3.1 UG CAM 模塊的功能和特點 .CAM(計算機輔助制造 )主模塊 包括 :(1)后處理 ,可使用戶能夠?qū)I(yè)中常用的大多數(shù)數(shù)控機床方便地建立自己的后處理程序 ； (2)車加工 ； (3)平面銑削 ； (4)型芯和型腔銑削 ； (5)固定軸銑削 ； (6)清根切削 ； (7)可變軸銑削 ； (8)順序銑削 ； (9)制造資源管理系統(tǒng) ； (10)切削仿真 ； (11)線切割 ； (12)機床仿真 。 3.2 墻壁開關(guān) 的 UG CAM 造型銑削編 程 1.確定加工方案。 零件為墻壁開關(guān)模型，實際加工材料為鋁，其中有平面為傾斜面，需用并聯(lián)機床進行刀軸傾斜一定角度加工。 加工方案如下（如表 3.21和 3.21所示）： 粗加工：選用較大直徑平底銑刀，分層銑削，型面余量為 0.3mm。 精加工：選用平底銑刀與球頭銑刀，精加工型面、清根，局部精修。 序號 刀具名 刀具直徑 刀長 刃長 刀桿直徑 刀號 1 D16 16 75 50 16 1 2 D2 2 75 50 2 2 3 D4R2 4 75 50 4 3 表 3.21 工藝方 案表 2003 級 專 科畢業(yè)設(shè) 計論文 第 10 頁 共 32 頁 序號 方法 程序名 操作方式 刀具名 說明 1 粗加工 ROUGH 型腔銑 D16 去除大余量 2 精加工 FINISH_1 區(qū)域輪廓銑 D2 局部曲面精加工 3 精加工 FINISH_2 表面銑 D16 傾斜 平面精加工 4 精加工 FINISH_3 區(qū)域輪廓銑 D4R2 曲面精加工 5 精加工 FINISH_3 表面銑 D16 平面精加工 表 3.22 工藝方案表 2.打開模型，單擊工具欄中的 （加工）進入加工模塊，同時出現(xiàn)“加工環(huán)境”對話框，設(shè)置 CAM進程配置為 cam_general,CAM設(shè)置為 mill_contour,單擊“初始化”功能按鈕進入加工環(huán)境。 3.設(shè)置加工坐標(biāo)系、安全平面。 (1)在操作導(dǎo)航器工具條中單擊 Geometry View 按鈕，在 Operation Navigator欄雙擊 MCS_MILL,彈出 MILL_ORIENT對話框。 圖 3.23 設(shè)定加工原點 (2)單擊 MILL_ORIENT對話框中 （原點）功能按鈕，設(shè)置加工原點 使得 MCS位于毛坯上表面中心位置，如圖 3.23所示。 (3)選擇 開關(guān)外 殼 下表面， Offset欄中輸入 22，單擊 按鈕，完成安全平面設(shè)置 。 (4)單擊 按鈕，退出 MILL_ORIENT對話框，完成加工坐標(biāo)系與安全平面設(shè)置。 2003 級 專 科畢業(yè)設(shè) 計論文 第 11 頁 共 32 頁 4.設(shè)置加工方法。 (1)在工具條 Operation Navigator 中單擊 Machining Method View 按鈕，雙擊導(dǎo)航器中的 MILL_ROUGH,彈出 MILL_METHOD對話框，在部件余量欄中輸入 0.3，表示粗加工時側(cè)壁留余量 0.3mm。 (2)雙擊導(dǎo)航器中的 MILL_FINISH,彈出 MILL_METHOD對話框，設(shè)置部件余量為 0。 5.建立刀具。 (1)在 Manufacturing Create 工具條中單擊 （創(chuàng)建刀具組）按鈕，彈出“創(chuàng)建刀具組”對話框。 (2) 在子類型欄選擇 項，在名稱欄中輸入銑刀名為 D16(如圖 3.24所示 )，單擊應(yīng)用按鈕；在彈出的 Mill Tool-5 Parameters對話框中，輸入銑刀參數(shù)： D=16mm,刀具號為 1,如圖 3.25所示。 圖 3.24 創(chuàng)建直徑 16平底刀 圖 3.25 直徑 16平 底刀參數(shù) (3)在子類型欄選擇 項，在名稱欄中輸入銑刀名為 D2，單擊應(yīng)用按鈕 ， 在彈出的 Mill Tool-5 Parameters對話框中，輸入銑刀參數(shù)： D=2mm,刀具號為 2。 (4)單擊 Manufacturing Create 工具條中 按鈕，彈出“創(chuàng)建刀具組”對話框，在子類型欄選擇 項，在名稱欄中輸入銑刀名為 D4R2，單擊應(yīng)用按鈕；在彈出的 Mill Tool-5 Parameters對話框中，輸入銑刀參數(shù)： D=4mm,刀具號為 3。 6.建立加工幾何體、毛坯。 (1)單擊 Create Geometry 按鈕，彈出創(chuàng)建幾何體對話框（如圖 3.26所示）。在 Type欄中選擇 mill_contour,在子類型欄選擇 WORKPIECE,在父本組欄選擇 GEOMTRY,2003 級 專 科畢業(yè)設(shè) 計論文 第 12 頁 共 32 頁 單擊應(yīng)用按鈕。出現(xiàn) WORKPIECE對話框。 (2)在 WORKPECE對話框中選擇 part項，如圖 3.27所示，單擊 功能按鈕，彈出 Part Geometry對話框。 (3)選擇 Blank項，單擊 按鈕，定義毛坯。在選擇選項中選擇自動塊，如圖 3.28所示，設(shè)置 ZM+為 0.4，單擊 ，結(jié)束加工幾何、毛坯的建立。 圖 3.26 創(chuàng)建幾何體 圖 3.27“ WORKPIECE” 對話 框 圖 3.28 毛坯幾何體參數(shù) (4)選擇零件，單擊 按鈕，回到 WORKPIECE對話框。 7.創(chuàng)建粗加工操作 ROUGH（型腔銑）。 (1)在工具條 Manufacturing Create 工具條中單擊 創(chuàng)建操作按鈕，彈出創(chuàng)建操作對話框（如圖 3.29所示） ， 按圖設(shè)置各選項，單擊 按鈕，彈出 CAVITY_MILL 對話框（如圖 3.30所示）。 (2)設(shè)置切削方式為 （跟隨工件），步距參數(shù)設(shè)為 50,單擊 按鈕，出現(xiàn)切削層對話 框，選擇圖 3.31所示位置，在切削層對話框中最底點已變?yōu)?15.43，在每一刀深度欄輸入 1。 2003 級 專 科畢業(yè)設(shè) 計論文 第 13 頁 共 32 頁 圖 3.29 創(chuàng)建型腔銑操作 圖 3.30 型腔銑對話框 圖 3.31 指定切削層位置 (4)單擊“切削”功能，出現(xiàn)“切削參數(shù)”對話框，按圖 3.32所示設(shè)置各選項。 (5)單擊“進給率 ” 功能按鈕，彈出“進給與速度”對話框，設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速為 1200rpm，主軸方向為 CLW。 (6)單擊 生成刀軌，如圖 3.33所示。 (7)單擊 進行對生成的刀軌進行切削仿真，選擇“ 2D動態(tài) ” 欄，如圖 3.34所示，單擊 進行切削仿真。切削結(jié)果如圖 3.35所示。 2003 級 專 科畢業(yè)設(shè) 計論文 第 14 頁 共 32 頁 圖 3.32 切削參數(shù)對話框 圖 3.33 生成的粗加工刀軌 8.創(chuàng)建精加工 FINISH_1(區(qū)域輪廓銑 )。 圖 3.34 可視化刀 軌軌跡 圖 3.35 仿真切削結(jié)果 (1)單擊 創(chuàng)建操作按鈕，彈出創(chuàng)建操作對話框，按圖 3.36所示設(shè)置各選項，單擊 按鈕，彈出 CONTOUR_AREA 對話框（如圖 3.37所示）。 圖 3.36 創(chuàng)建區(qū)域輪廓銑操作 圖 3.37 區(qū)域輪廓銑操作對話框 2003 級 專 科畢業(yè)設(shè) 計論文 第 15 頁 共 32 頁 圖 3.38 指定切削區(qū)域 (2)單擊幾何體中 （切削區(qū)域）功能按鈕，選擇圖 3.38所示曲面 ，然后單擊“確定”完成幾何體的選擇。 (3)單擊 （編輯參數(shù)）功能按鈕，彈出“區(qū)域銑削驅(qū)動方式”對話框，其參數(shù)按圖 3.39所示設(shè)置。最后單擊“確定”完成參數(shù)設(shè)置。 (4)單擊“切削”功能按鈕，設(shè)置加工余量為 0，選擇“優(yōu)化軌跡”，單擊“確定”完成切削參數(shù)設(shè)置。 (5)單擊“進給率”功能按鈕，設(shè)置主軸速度為 6000rpm，主軸方向為 CLW。單擊“確定”完成進給率參數(shù)的設(shè)置。 (6)單擊 生成刀軌，如圖 3.40所示。 圖 3.39 區(qū)域銑削驅(qū)動方式對話框圖 3.40 區(qū) 域輪廓銑刀軌軌跡 2003 級 專 科畢業(yè)設(shè) 計論文 第 16 頁 共 32 頁 圖 3.41 區(qū)域輪廓銑刀軌切削仿真結(jié)果 (7)單擊 進行對生成的刀軌進行切削仿真，選擇“ 2D動態(tài)”欄，單擊 播放按鈕進行切削仿真。切削結(jié)果如圖 3.41所示。 9.創(chuàng)建平面精加工 FINISH_2(表面區(qū)域銑 )。 (1)單擊 創(chuàng)建操作按鈕，彈出創(chuàng)建操作對話框，選擇類型為 “ mill_planar” ,選擇子類型為 (表面銑 )，參數(shù)設(shè)置如圖 3.42所示，單擊 按鈕，彈出“ FACE-MILLING” 對話框（如圖 3.43所示）。 (2)單擊幾何體中 （切削區(qū)域）功 能按鈕，選擇圖 3.44所示平面，然后單擊“確定”完成幾何體的選擇。 (3)單擊“切削”功能按鈕，彈出“切削參數(shù)”對話框，設(shè)置余量為 0，其它參數(shù)按圖 3.44所示設(shè)置。單擊“確定”完成切削參數(shù)設(shè)置。 (4)單擊“進給率”功能按鈕，設(shè)置主軸速度為 1200rpm，主軸方向為 CLW。 (5)單擊“確定”完成進給率參數(shù)的設(shè)置。 (6)切削方式選擇 （跟隨工件），其它參數(shù)如圖 3.45所示設(shè)置。 2003 級 專 科畢業(yè)設(shè) 計論文 第 17 頁 共 32 頁 圖 3.42 創(chuàng)建表面區(qū)域銑操作 圖 3.43 表面區(qū)域銑 對話框 圖 3.44 指定切削區(qū)域 圖 3.45 切削參數(shù)對話框 (7)單擊“機床”功能按鈕，彈出“機床控制”對話框，刀軸選擇“指定矢量”，如圖 3.46所示，同時彈出“矢量構(gòu)成”對話框。在“矢量構(gòu)成”對話框中，平面法向選擇 （平面法向），如圖 3.47所示。單擊“確定”完成機床控制設(shè)置。 (8)單擊 生成刀軌，如圖 3.48所示。 (9)單擊 進行對生成的刀軌進行切削仿真，選擇“ 2D動態(tài)”欄，單擊 播放按鈕進行切削仿真。切削結(jié)果如圖 3.49所示。 2003 級 專 科畢業(yè)設(shè) 計論文 第 18 頁 共 32 頁 圖 3.46“機床控制”對話框 圖 3.47 矢量構(gòu)成對話框 圖 3.48 表面區(qū)域銑刀軌軌跡 圖 3.49 表面區(qū)域銑刀軌切削仿真結(jié)果 10.創(chuàng)建精加工 FINISH_3(區(qū)域輪廓銑 )。 (1)單擊 創(chuàng)建操作按鈕，彈出創(chuàng)建操作對話框，按圖 3.50所示設(shè)置各選項，單擊 按鈕，彈出 CONTOUR_AREA 對話框。 2003 級 專 科畢業(yè)設(shè) 計論文 第 19 頁 共 32 頁 圖 3.50 創(chuàng)建區(qū)域輪廓銑操作 圖 3.51 指定切削區(qū)域 圖 3.52 區(qū)域銑削驅(qū)動方式對話框 (2)單擊幾何體中 （切削區(qū)域）功能按鈕，選擇圖 3.51所示曲面，然后單擊“確定”完成幾何體的選擇。 (3)單擊 （編輯參數(shù)）功能按鈕，彈出“區(qū)域銑削驅(qū)動方式”對話框，各參數(shù)按圖 3.52所示設(shè)置。最后單擊“確定”完成參數(shù)設(shè)置。 (4)單擊“切削”功能按鈕，設(shè)置余量為 0，其它參數(shù)按 圖 3.53所示設(shè)置。單擊“確定”完成切削參數(shù)設(shè)置。 2003 級 專 科畢業(yè)設(shè) 計論文 第 20 頁 共 32 頁 (5)單擊“進給率”功能按鈕，設(shè)置主軸速度為 4500rpm，主軸方向為 CLW。單擊“確定”完成進給率參數(shù)的設(shè)置。 (6)單擊 生成刀軌，如圖 3.54所示。 圖 3.53 設(shè)置切削參數(shù) (7)單擊 進行對生成的刀軌進行切削仿真，選擇“動態(tài)”欄，單擊 播放按鈕進行切削仿真。切削結(jié)果如圖 3.55所示。 圖 3.54 區(qū)域輪廓銑刀軌軌跡 圖 3.55 區(qū)域輪廓銑刀軌切削仿真結(jié)果 11.創(chuàng)建精加工 FINISH_4(表面區(qū)域銑 )。 (1)單擊 創(chuàng)建操作按鈕，彈出創(chuàng)建操作對話框，按圖 3.56所示設(shè)置各選項，單擊 按鈕，彈出 FACE_MILLING_AREA對話框如圖 3.57。 2003 級 專 科畢業(yè)設(shè) 計論文 第 21 頁 共 32 頁 圖 3.56 創(chuàng)建表面區(qū)域銑操作 圖 3.57 表面區(qū)域銑對話框 (2)單擊幾何體中 （切削區(qū)域）功能按鈕，選擇圖 3.58所示曲面，然后單擊“確定”完成幾何體的選擇。 (3)單擊“切削”功能按鈕 ,設(shè)置余量為 0，單擊“確定”完成切削參數(shù)設(shè)置。 (4)單擊 “進給率”功能按鈕，設(shè)置主軸速度為 1200rpm，主軸方向為 CLW。單擊“確定”完成進給率參數(shù)的設(shè)置。 圖 3.58 指定切削區(qū)域 (5)單擊 生成刀軌，如圖 3.59所示。 (6)單擊 進行對生成的刀軌進行切削仿真， 選擇“動態(tài)”欄，單擊 播放按鈕進行切削仿真。切削結(jié)果如圖 3.60所示。 2003 級 專 科畢業(yè)設(shè) 計論文 第 22 頁 共 32 頁 圖 3.59 表面區(qū)域銑刀軌軌跡 圖 3.60 表面區(qū)域銑刀軌切削仿真結(jié)果 12 12.UGPOST后處理。 選取操作導(dǎo)航工具程序視圖中的程序節(jié)點，選擇 Manufacturing Operation工具條中的 圖標(biāo)彈出“ CLS 格式”對話框，在機床表中指定“ CLSF_STANDARD” ,指定輸出單位為公制 ,指定相應(yīng)的存放目錄，設(shè)定刀軌文件名與程序名相一致，單擊 OK按鈕輸入刀軌文件。生成的刀軌文件 部分 如下： TOOL PATH/CAVITY_MILL,TOOL,D16 TLDATA/MILL,16.0000,0.0000,75.0000,0.0000,0.0000 MSYS/0.0000,0.0000,60.0000,1.0000000,0.0000000,0.0000000,0.0000000,1.0000000,0.0000000 $ centerline data PAINT/PATH PAINT/SPEED,10 LOAD/TOOL,1 SPINDL/RPM,1200,CLW SET/ADJUST,1 PAINT/COLOR,186 RAPID . . 2003 級 專 科畢業(yè)設(shè) 計論文 第 23 頁 共 32 頁 4 加工仿真 4.1 Vericut 軟件功能 概述 VERICUT 在仿真 、驗證和分析 NC 程序時 , 能夠檢測出問題自動報警 , 并統(tǒng)計出錯誤的數(shù)量及發(fā)生位置。 VERICUT 的三維仿真分析功能完全與車間實際加工一樣 , 對于保證 NC 程序精確性、降低勞動強度及提高生產(chǎn)效率具有現(xiàn)實意義。在數(shù)控加工中 , 影響零件制造精度的因素較多 , 其中 NC 程序的好壞優(yōu)劣起著重要的作用。因此如何以更優(yōu)的 NC 程序投入到零件生產(chǎn)中 , 也成為研究的一個重點。 NC 程序中包含的切削參數(shù)主要有主軸轉(zhuǎn)速、切削進給率、切入進給率、切深及切削寬度等 , 這些參數(shù)是否合理對于 NC 程序的好壞起著決定性作用。對 NC 程 序的優(yōu)化主要是針對上述參數(shù)的優(yōu)化 , 如果進行手工優(yōu)化將是十分繁瑣的勞動 , 而把虛擬制造技術(shù)用于 NC 程序優(yōu)化 , 將使該項工作變得十分簡單 , 并且可以反復(fù)優(yōu)化 , 直到獲得滿意的結(jié)果。仿真系統(tǒng)在仿真 NC 程序時 , 系統(tǒng)能夠計算刀具在任何時刻的切削量 , 因此利用這個前提條件 , 主要在兩方面對 NC程序進行自動優(yōu)化 , 即維持恒定的每齒切削碎片厚度和維持恒定的切削體積。維持恒定的每齒切削碎片厚度或切削體積 , 或兩者均維持恒定 , 可以改善切削條件和工件表面切削質(zhì)量 , 提高效率及延長刀具壽命 , 避免切削振動影響加工精度。通 過自定義一些優(yōu)化設(shè)置 , 結(jié)合系統(tǒng)本身所具有的關(guān)于切削條件的專家知識 , 在仿真過程中控制系統(tǒng) , 使其對 NC 程序進行自動優(yōu)化。如結(jié)合現(xiàn)實系統(tǒng)自身的功能定義最大進給率、最大主軸轉(zhuǎn)速、預(yù)期切削深度及切削寬度等 , 系統(tǒng)就會在仿真 NC 程序的同時 , 計算任一時刻刀具切削量 , 并在維持切削碎片厚度或切削體積不變的前提下 , 自動賦予每一程序段合適的進給率和主軸轉(zhuǎn)速 , 從而完成 NC 程序的自動優(yōu)化。優(yōu)化后的 NC 程序優(yōu)點是可以延長刀具壽命 , 使工件具有較高的表面質(zhì)量 , 提高切削效率。 4.2 墻壁開關(guān)造型 銑削 仿真 1.打開 VERICUT 軟件 ,進入 VERICUT界面 ,點擊 “ 文件 ” ，在文件的下拉菜單中點擊 “ 屬性 ” ，出現(xiàn)屬性對話框，如圖 4.1所示，點擊 “ 一般 ” ，在缺省單位中選擇 “ 公制 ” ，單擊 “ 應(yīng)用 ” ，再單擊 “ 確定 ” 。 2003 級 專 科畢業(yè)設(shè) 計論文 第 24 頁 共 32 頁 圖 4.1屬性對話框 圖 4.2運動參數(shù)對話框 2.點擊設(shè)置，在下拉菜單中單擊“運動”，出現(xiàn)對話框如圖 4.2 所示，在 stop at max errors,stop at max warnings 欄中打勾，這樣在仿真過程中如果有錯誤就可以及時的發(fā) 現(xiàn)。 3.單擊“文件”，在下拉菜單中選擇“所建用戶文件”，出現(xiàn)如圖 4.3所示的對話框，單擊“是”，出現(xiàn)如圖 4.4所示的對話框，選擇 F盤 VC文件夾，命名為 VERICATM USER并保存。 圖 4.3是否保存對話框 圖 4.4保存對話框 4.單擊“模型”，在其下拉菜單中選擇模型，出現(xiàn)如圖 4.5所示 對話框，在其長、2003 級 專 科畢業(yè)設(shè) 計論文 第 25 頁 共 32 頁 寬、高中分別輸入 100,100,50選擇 block，單擊 “ 添加 出現(xiàn)如圖 4.6所示長方體。 圖 4.5建立毛坯 圖 4.6毛坯 5.單擊設(shè)置，在其下拉菜單中選擇坐標(biāo)系統(tǒng)，并單擊，在其子菜單中選擇 CX，在位置中輸入 50、 50、 50，坐標(biāo)系名稱一欄中點擊“新建”，出現(xiàn)名為 csy1,如圖 4.7所示，單擊 “ 應(yīng)用 ” ， “ 確定 ” 。 圖 4.7 確定坐標(biāo)系 6.單擊“設(shè)置 ” “刀具管理器”，出現(xiàn)對話框如圖 4.8所示，單擊“添加 ” “ 新建刀具” “ 銑刀 ” ,右擊 ,在出現(xiàn)的菜單中選擇刀具，出現(xiàn)如圖 4.9所示。選中第一把刀，在其直徑中輸入 16，高度為 70，刀長 35，刀桿直徑 為 16，同理定義 2號刀 銑刀，直徑為 2，高度為 70，刀長為 35，刀桿直徑 為 2。 3號刀為球刀，選中第二把球頭 銑 刀，直徑為 4，高度為 70，刀長為 35，刀桿直徑 為 4，單擊文件保存，選擇 F盤VC文件夾，文件名 為 tls，單擊保存，關(guān)閉此對話框，如圖 4.10 所示，選擇“是”。 2003 級 專 科畢業(yè)設(shè) 計論文 第 26 頁 共 32 頁 圖 4.8 建立刀具 圖 4.9建立刀具參數(shù) 圖 4.10是否保存對話框 2003 級 專 科畢業(yè)設(shè) 計論文 第 27 頁 共 32 頁 7.單擊“設(shè)置”在下拉菜單中選擇“刀具軌跡”，出現(xiàn)對話框，如圖 4.11所示，在 TOOLPATH TYBE 一欄中選擇 UGCLS，在 tool charge by 中選擇 tool number 單擊添加，出現(xiàn)對話框如圖 4.12，選擇 D盤，出現(xiàn) CLS文件，選中 CLS 文件并確定， 將tool path origin 改為 csys1，單擊 “ 應(yīng)用 ”并“ 確定 ” 。 圖 4.11 保存刀具軌跡 圖 4.12保存刀具軌跡 8.界面如圖 4.13所示，點擊右下角按鈕則開始放映從開始加工到最后結(jié)束的加工畫面，