典型零件的數(shù)控編程及加工仿真

第一章緒論1.1課題研究的背景及意義數(shù)控機(jī)床是按照記錄在載體上的信息指令自動(dòng)進(jìn)行加工的，當(dāng)加工對(duì)象改變時(shí)只需要重新編制數(shù)控加工程序，而無需對(duì)機(jī)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(jī)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(gè)國(guó)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(jī)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(jī)械加工手段相比數(shù)控加工技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：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(jì)算機(jī)控制，所以零件的互換性強(qiáng)，加工的速度快。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(dòng)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。有利于加工復(fù)雜形狀的零件數(shù)控機(jī)床能同時(shí)控制多個(gè)坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，可以加工其他機(jī)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(shí)體零件。4）勞動(dòng)強(qiáng)度低由于采用了自動(dòng)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(jī)床工作時(shí)，只需要監(jiān)視設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。所以勞動(dòng)強(qiáng)度很低。5）適應(yīng)能力強(qiáng)數(shù)控加工系統(tǒng)就象計(jì)算機(jī)一樣，可以通過調(diào)整部分參數(shù)達(dá)到修改或改變其運(yùn)作方式，因此加工的范圍可以得到很大的擴(kuò)展。而本文所要研究的內(nèi)容就是在UG軟件平臺(tái)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(jì)算機(jī)模擬五坐標(biāo)機(jī)床實(shí)際加工過程，達(dá)到對(duì)數(shù)控加工程序驗(yàn)證、切削過程優(yōu)化和加工結(jié)果預(yù)測(cè)的目的。1.2CAD/CAM簡(jiǎn)介1.2.1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)指工程技術(shù)人員以計(jì)算機(jī)為輔助工具來完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的各項(xiàng)工作，如草圖繪制、零件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)、工程分析等，并達(dá)到提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)指在工藝人員借助于計(jì)算機(jī)，根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段給出的信息和產(chǎn)品制造工藝要求，交互地或自動(dòng)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(jì)等。1.2.3計(jì)算機(jī)輔助制造計(jì)算機(jī)輔助制造有廣義和狹義兩種定義。廣義CAM是指借助計(jì)算機(jī)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(xiàng)活動(dòng)，包括工藝過程設(shè)計(jì)（CAPP)、工裝設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控加工編程、生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃、制造過程控制、質(zhì)量檢測(cè)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1-1CAD/CAM系統(tǒng)工作過程隨著計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)自動(dòng)控制、自動(dòng)檢驗(yàn)及精密機(jī)器等高科技術(shù)的產(chǎn)物。數(shù)控加工仿真是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬實(shí)際的機(jī)床加工過程，它驗(yàn)證數(shù)控加工程序的可靠性和預(yù)測(cè)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(shí)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(duì)加工典型零件采用更加形象、經(jīng)濟(jì)、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(shí)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(jì)主要是通過AUTOCAD軟件繪制零件圖，并用UG軟件對(duì)零件進(jìn)行三維實(shí)體建模，然后對(duì)零件進(jìn)行工藝分析，在確定了加工工藝之后，用UG軟件對(duì)零件進(jìn)行數(shù)控仿真加工和計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程。第二章數(shù)控編程的關(guān)鍵技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助制造CAM的含義有廣義和狹義之分：從廣義上講，計(jì)算機(jī)輔助制造是指利用計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)輔助制造的環(huán)境，輔助設(shè)計(jì)和輔助制造的銜接，計(jì)算機(jī)輔助零件信息分類和編碼的成組技術(shù)（GT），計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)和工藝規(guī)劃（CAPP），計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)（CNC），計(jì)算機(jī)輔助工裝設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量管理和質(zhì)量控制，計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控編程，計(jì)算機(jī)加工過程仿真，數(shù)控加工工藝，計(jì)算機(jī)輔助加工過程監(jiān)控等。從狹義上講，計(jì)算機(jī)輔助制造就是計(jì)算機(jī)輔助機(jī)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(jì)。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(jī)床進(jìn)行零件加工的數(shù)控程序的過程，稱為數(shù)控編程（NCprogramming），有時(shí)也稱為零件編程（partprogramming）。數(shù)控編程可以手工完成，即手工編程（manualprogramming），也可以由計(jì)算機(jī)輔助完成，即計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控編程（computeraidedNCprogramming）。采用計(jì)算機(jī)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(dòng)程編如UG軟件、CATIA等軟件。編程方式分為手工和自動(dòng)兩種類型。

手工編程是指編程的各個(gè)階段均由人工完成。利用一般的計(jì)算工具，通過各種數(shù)學(xué)方法，人工進(jìn)行刀具軌跡的運(yùn)算，并進(jìn)行指令編制。這種方式比較簡(jiǎn)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(jì)算量不大的零件編程，對(duì)機(jī)床操作人員來講必須掌握。對(duì)于幾何形狀復(fù)雜的零件需借助計(jì)算機(jī)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(dòng)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(kuò)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(jì)算機(jī)高級(jí)語言的表達(dá)式、邏輯運(yùn)算及類似的程序流程，使加工程序簡(jiǎn)練易懂，實(shí)現(xiàn)普通編程難以實(shí)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(duì)象的確定：通過對(duì)模型的分析，確定工件的哪些部位需要在數(shù)控機(jī)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(duì)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(jī)床有更好的經(jīng)濟(jì)效益（如飛機(jī)起落架的耳片部位）。(2)加工區(qū)域的規(guī)劃：即對(duì)加工對(duì)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(duì)象分成若干個(gè)加工區(qū)域。對(duì)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(jì)的完整性，較少地考慮地零件模型對(duì)CAM加工的影響，因此，要根據(jù)加工對(duì)象的確定及加工區(qū)域劃分對(duì)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(jī)床操作人員確定的位置（即找正方便的位置）。同時(shí)，最好保持模型坐標(biāo)系與加工坐的統(tǒng)一。(2)清理隱藏對(duì)加工不產(chǎn)生影響的體素。(3)修補(bǔ)部分曲面:如鉆孔的曲面，狹小的凹槽部等，必要時(shí)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(dòng)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(jì)算加工的工時(shí)。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(jì)的工藝文件，對(duì)各工序設(shè)定切削用量，刀具補(bǔ)償，加工坐標(biāo)原點(diǎn)（刀具起點(diǎn)）等，其所需原始數(shù)據(jù)均取至工藝文件，按實(shí)際所選數(shù)控機(jī)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(jī)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(jì)刀具的運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(shí)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(duì)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(yàn)證為了保證數(shù)控程序的安全性，必須對(duì)生成的刀位軌跡進(jìn)行檢查效驗(yàn)，檢查刀軌是否過切或者加工不到位，同時(shí)檢查是否發(fā)生與工件及夾具干涉。對(duì)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(jì)算、效驗(yàn)，直到準(zhǔn)確無誤（可通過可視化仿真軟件VERICUT來實(shí)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(jī)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(jī)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(shí)，應(yīng)先對(duì)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(jì)算，獲得刀位數(shù)據(jù)。然后按數(shù)控機(jī)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(jī)床自動(dòng)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(yàn)數(shù)控機(jī)床數(shù)學(xué)處理工藝處理 分析零件圖樣編寫程序單輸入數(shù)控系統(tǒng)程序檢驗(yàn)數(shù)控機(jī)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(diǎn)進(jìn)行分類：辦公室或車間。2)根據(jù)編程計(jì)算機(jī)進(jìn)行分類：CNC內(nèi)部計(jì)算機(jī)，個(gè)人計(jì)算機(jī)（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(dòng)編程軟件。下面探討手工編程、APT語言自動(dòng)編程和圖形交互式自動(dòng)編程：1.手工編程是指編制零件數(shù)控加工程序的各個(gè)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(jì)算、編寫零件的數(shù)控加工程序清單直至程序的檢驗(yàn)，均由人工來完成。對(duì)于點(diǎn)位加工和幾何形狀不復(fù)雜的零件，數(shù)控編程計(jì)算較簡(jiǎn)單，程序段不多，手工編程即可實(shí)現(xiàn)。但對(duì)輪廓形狀不是由簡(jiǎn)單的直線、圓弧組成的復(fù)雜零件，計(jì)算機(jī)編寫程序則相當(dāng)繁瑣，工作量大，容易出錯(cuò)，且很難校對(duì)，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(jī)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(dòng)程編方法。2.APT語言自動(dòng)編程APT是一種自動(dòng)編程工具（AutomaticallyProgrammedTool）的簡(jiǎn)稱，是一種對(duì)工件、刀具的幾何形狀及刀具相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)等進(jìn)行定義時(shí)所用的一種接近于英語的符號(hào)語言。把用APT語言書寫的零件加工程序輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)過計(jì)算機(jī)的APT語言編程系統(tǒng)編譯產(chǎn)生刀位文件（CLDATAfile），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(dòng)編程。采用APT語言自動(dòng)編程，由于計(jì)算機(jī)（或編程機(jī)）自動(dòng)編程代替程序編制人員完成了繁瑣的數(shù)值計(jì)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(shí)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(dòng)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(dòng)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(shí)體模型，其中以表面模型和實(shí)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(guó)UnigraphicsSolution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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、分析和制造的高端軟件，用于航空、航天、汽車、輪船、通用機(jī)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(guó)麥道飛機(jī)公司，是飛機(jī)零件數(shù)控加工首選編程工具。UG優(yōu)點(diǎn)：提供可靠、精確的刀具路徑；能直接在曲面及實(shí)體上加工；良好的使用者界面，客戶也可自行化設(shè)計(jì)界面；多樣的加工方式，便于設(shè)計(jì)組合高效率的刀具路徑；具有完整的刀具庫(kù)；加工參數(shù)庫(kù)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(kù)管理；實(shí)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(guó)達(dá)索（Dassault）公司推出的產(chǎn)品，法制幻影系列戰(zhàn)斗機(jī)、波音737、777的開發(fā)設(shè)計(jì)均采用Catia。CATIA據(jù)有強(qiáng)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(guó)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(jì)的首選。CATIA具有較強(qiáng)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(jì)建模，UG編程加工，二者結(jié)合，搭配使用。

（3）Pro/E

Pro/E是美國(guó)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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造）系統(tǒng)。廣泛用于電子、機(jī)械、模具、工業(yè)設(shè)計(jì)和玩具等民用行業(yè)。具有零件設(shè)計(jì)、產(chǎn)品裝配、模具開發(fā)、數(shù)控加工、造型設(shè)計(jì)等多種功能。Pro/E在我國(guó)南方地區(qū)企業(yè)中被大量使用，設(shè)計(jì)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(jī)平臺(tái)上實(shí)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(guó)際上的模具制造業(yè)備受歡迎，國(guó)內(nèi)模局制造行業(yè)也在廣泛使用。

（5）Mastercam

美國(guó)CNC公司開發(fā)的基于PC平臺(tái)的CAD/CAM軟件，它具有方便直觀的幾何造型Mastercam提供了設(shè)計(jì)零件外形所需的理想環(huán)境，其強(qiáng)大穩(wěn)定的造型功能可設(shè)計(jì)出復(fù)雜的曲線、曲面零件。Mastercam具有較強(qiáng)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(shí)具備多軸加工功能。由于價(jià)格低廉，性能優(yōu)越，成為國(guó)內(nèi)民用行業(yè)數(shù)控編程軟件的首選。

（6）FeatureCAM

美國(guó)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(qiáng)的特征識(shí)別，基于工藝知識(shí)庫(kù)的材料庫(kù)，刀具庫(kù)，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(duì)來說是比較好的。近年來國(guó)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(guó)產(chǎn)化的CAM產(chǎn)品，為國(guó)產(chǎn)CAM軟件在國(guó)內(nèi)CAM市場(chǎng)中占據(jù)了一席之地。作為我國(guó)制造業(yè)信息化領(lǐng)域自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)軟件優(yōu)秀代表和知名品牌，CAXA已經(jīng)成為我國(guó)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(jià)格適中，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)頗受歡迎。

（8）EdgeCAM

英國(guó)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(jī)床的編程。針對(duì)當(dāng)前復(fù)雜三維曲面加工特點(diǎn)，EdgeCAM設(shè)計(jì)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(guó)路徑公司正在進(jìn)行中國(guó)市場(chǎng)的開發(fā)和運(yùn)作，為國(guó)內(nèi)的制造業(yè)的客戶提供更多的選擇。

（9）VERICUTVERICUT

美國(guó)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(shí)技術(shù)，對(duì)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(jī)床的運(yùn)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(jī)床加工零件時(shí)的錄像。第三章三維建模及工藝規(guī)劃零件圖3.1創(chuàng)建零件模型執(zhí)行工具欄【文件】“新建”按鈕→【新建】，在新建對(duì)話框中輸入零件名稱“model1”,單擊“確定”按鈕。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草繪截面對(duì)草繪出的攔截面進(jìn)行拉伸，拉伸長(zhǎng)度為為20、11、17。（如圖3-5所示）圖3-5拉伸對(duì)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上表面圖形建立一個(gè)圓心（00-42）直徑80的球，然后在Z為-12的位置建立一個(gè)基準(zhǔn)面，在基準(zhǔn)面草繪（如圖3-9所示），并用基準(zhǔn)面對(duì)球進(jìn)行切割（如圖3-10所示）然后對(duì)圖3-9進(jìn)行片體拉伸，并用片體對(duì)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切割在Z為-18處建立一個(gè)基準(zhǔn)面，同時(shí)在基準(zhǔn)面上繪制草圖（如圖3-12，圖3-13所示，然后對(duì)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(duì)原圖形進(jìn)行打孔，并對(duì)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打孔在-12的基準(zhǔn)面上繪制草圖（如圖3-18所示），并對(duì)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求差畫兩個(gè)圓心分別為（050-35）（0-50-35）半徑為25的圓然后對(duì)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(duì)典型零件的制造過程進(jìn)行合理的規(guī)劃，包括對(duì)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(shí)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(cè)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(kù)。(2)制作此零件數(shù)控半精加工的三維實(shí)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(cè)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(kù)。(3)制作此零件數(shù)控精加工的三維實(shí)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(cè)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(kù)。2）整體結(jié)構(gòu)件數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)采集對(duì)不同軟件平臺(tái)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(shí)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(diǎn)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(shí)間。N0560X-42.4749Y13.4705N0570G3X-42.4406Y-13.5068I42.3863J-13.4348N0580G1X-20.2224Y-35.724N0590G2X-18.5796Y-37.1971I-13.1788J-16.3499N0600G1X-13.364Y-42.3815N0610G3X-5.477Y-44.1012I13.3923J42.4762N0620X13.4387Y-42.3387I5.448J43.9162N0630G1X18.552Y-37.2246N0640G2X20.2217Y-35.7245I14.8492J-14.8492N0650G1X40.3808Y-15.5647N0660X34.0167Y-9.2008N0670X34.4621Y-8.7554N0680G3X34.4367Y8.7828I-34.4326J8.7191N0690G1X34.0329Y9.1866N0700G2X34.4339Y4.9198I-66.1522J-8.3705N0710X34.0167Y-9.2008I-71.0406J-4.9673N0720G1X36.138Y-11.3221N0730X37.1549Y-10.3053N0740G3X37.1262Y10.336I-37.1254J10.269N0750G1X29.0936Y18.3681N0760G2X31.4404Y4.7228I-61.213J-17.552N0770X29.1045Y-18.3559I-68.047J-4.7704N0780G1X36.138Y-11.3221N0790X38.2594Y-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。不僅降低了實(shí)際試切的成本，提高了加工的安全性，同時(shí)，縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，提高了機(jī)床的利用率和生產(chǎn)效率，從而可以大大地提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。本文主要做了以下工作:1.總結(jié)了虛擬數(shù)控加工的基礎(chǔ)技術(shù)，分析了各基礎(chǔ)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)。2.總結(jié)了虛擬數(shù)控加工中產(chǎn)品的建模方法，采用UG對(duì)具有自由曲面特征的模型進(jìn)行建模。分析了數(shù)控加工工藝的制定原則，并結(jié)合所建模型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與實(shí)際加工經(jīng)驗(yàn)，為其制定了合理的加工工藝，選擇了合理的切削參數(shù)。3.研究了基于UG的數(shù)控自動(dòng)編程。結(jié)合前文的工藝分析和模型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，生成了各個(gè)工序的刀位軌跡，并獲得了刀位文件。利用FANUC通用后置處理器對(duì)刀位文件進(jìn)行后置處理，得到了適合機(jī)床的G代碼文件?？偨Y(jié)全文得出以下結(jié)論：1.通過構(gòu)建集建模、加工、仿真、優(yōu)化為一體的虛擬數(shù)控加工鏈，模擬實(shí)際加工過程，實(shí)現(xiàn)完全意義上的虛擬制造，是檢驗(yàn)數(shù)控程序的合理性的一種有效的手段。這也是本文的特色所在。2.本文充分發(fā)揮UG的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行數(shù)控加工的仿真與優(yōu)化是一種可行的辦法。對(duì)實(shí)際生產(chǎn)有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義。也為新產(chǎn)品，新機(jī)床的開發(fā)提供了一種得力的工具。6.2后續(xù)展望畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然在一個(gè)階段上取得了一些成果，但是在此過程中，自己感覺到還是有許多不足之處，針對(duì)自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我人認(rèn)為還有以下工作需要進(jìn)一步完善。1.在數(shù)控加工中，影響加工的各個(gè)因素是至關(guān)重要的，應(yīng)該更深一步的了解各個(gè)因素的具體內(nèi)涵，以便在以后的工作和學(xué)習(xí)中運(yùn)用自如。2.UG軟件加工模塊中的參數(shù)較多，因時(shí)間的關(guān)系，很多參數(shù)了解很膚淺，這些參數(shù)的物理意義非常重要，應(yīng)在今后的工作中花大力氣掌握。3.今后要更關(guān)注CAD\CAM的新發(fā)展趨勢(shì)：如：虛擬裝制造、敏捷制造、綠色制造等。參考文獻(xiàn)[1]劉治映《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）寫作導(dǎo)論》.長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社.2006.6[2]徐偉楊永《計(jì)算機(jī)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(guó)防工業(yè)出版社.2009.1[4]趙長(zhǎng)明《數(shù)控加工工藝及設(shè)備》.北京：高等教育出版社.2003.10.[5]麓山文化《UG7從入門到精通》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社2012,2[6]朱煥池《機(jī)械制造工藝學(xué)》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2003.4[7]李提仁《數(shù)控加工與編程技術(shù)》.北京：北京大學(xué)出版社.2012.7[8]焦小明《機(jī)械加工技術(shù)》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2005.7[9]龔桂義《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圖冊(cè)》（第三版).高等教育出版社.2010.[10]薛順源《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》.機(jī)械工業(yè)出版社，2001.[11]肖繼德陳寧平《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》.機(jī)械工業(yè)出版社，2002.[12]張世昌《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》.天津大學(xué)出版社，2002.[13]劉建亭《機(jī)械制造基礎(chǔ)》.機(jī)械工業(yè)出版社，2001.[14]莊萬玉丁杰雄《制造技術(shù)》.國(guó)防工業(yè)出版社，2005.[15]韓鴻鸞榮維芝《數(shù)控機(jī)床加工程序的編制》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2002.12[16]周湛學(xué)《機(jī)電工人識(shí)圖及實(shí)例詳解》.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2011.12[17]施平《機(jī)械工程專業(yè)英語教程》.第二版.電子工業(yè)出版社.致謝首先感謝母校，是她給我一個(gè)難得的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，讓我在即將畢業(yè)之際也學(xué)到了很多知識(shí)，經(jīng)過這幾個(gè)月的緊張的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我在理論和動(dòng)手能力上都有了進(jìn)一步的提高。其次我的畢業(yè)設(shè)計(jì)主要在李郁老師指導(dǎo)下完成的,讓我對(duì)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)性的回顧,并根據(jù)寫作要求查閱有關(guān)資料。在設(shè)計(jì)過程中李郁老師無微不至的關(guān)心與耐心指導(dǎo)，才使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)得以順利的進(jìn)展完成。在李郁導(dǎo)師幫助下我解決了很多以前解決不了的問題,在此我向您表示衷心的感謝！經(jīng)過這次設(shè)計(jì)，提高了我很多能力，比如動(dòng)手能力、查閱資料的能力、分析問題的能力、合作精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)等。在這期間凝結(jié)了很多人的心血，在此我表示衷心的感謝。沒有他們的幫助，我將無法順利完成這次設(shè)計(jì)。

另外在設(shè)計(jì)期間李郁老師幫助我收集文獻(xiàn)資料，理清設(shè)計(jì)思路，指導(dǎo)設(shè)計(jì)方法，提出有效的改進(jìn)方案。導(dǎo)師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕田L(fēng)