垫板凸模加工及三数控机床视化仿真的研究.doc
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1、毕业设计题目:垫板凸模加工及三数控机床视化仿真的研究系 别 机电工程系 专 业 机械设计制造及其自动化班 级 姓 名 指导教师 毕业时间 2014.06 摘要随着世界工业化发展的需要,制造业的竞争日益激烈,先进的制造技术不断出现,尤其是数控技术,在先进数控技术的引领下,工业产品的加工质量不断完善,生产周期不断缩短,数控技术已成为制造业的核心技术。在计算机技术迅猛发展的同时,数控技术也迎来了革命性的变化,计算机仿真、模拟技术已成为实际加工的前提,它省去了大量的工作量,提高了生产效率,最重要的是模拟、仿真技术将实际加工中的材料损失降到了最低,大大节约了加工成本。作者在查阅和搜索了大量与本毕业设计相
2、关资料的基础上,对数控技术,特别是其中的模拟仿真技术进行深刻的认识和研究,并在指导老师的耐心指导下,首先熟悉了CATIA V5 R20 软件,设计出此次两个零件的垫板凸模任务是根据模型设计出他它们的加工方法,利用轮廓铣对复杂曲面进行粗加工和精加工,最后,结合CATIA中设计好了的模型实例展现了VERICUT环境下数控加工仿真的全过程。关键字:数控,仿真,垫板凸模ABSTRACTWith the development of world industrialization, the manufacturing industry competition is intense, advanced m
3、anufacturing technology appears unceasingly, especially in advanced numerical control technology, numerical control technology, the machining quality of industrial products continue to improve, production cycles continue to shorten, numerical control technology has become the core technology for man
4、ufacturing industry.With the rapid development of computer technology, numerical control technology also ushered in a revolutionary change, computer simulation, simulation technology has become the premise of the actual processing, it saves a lot of workload, improves the production efficiency, the
5、most important is simulated, simulation technology will be the actual processing of material loss was reduced to the minimum, greatly saving the processing cost.Author search on the search and a lot of graduation design and the related data, the numerical control technology, especially the understan
6、ding and study of deep simulation techniques, and in guiding the teacher under the guidance of the patient, the first familiar with CATIA V5 R20 software, design plate punch task this time two parts according to the model design the processing method, the contour milling of complex curved surface is
7、 rough and fine processing, finally, combined with the model instance in CATIA to design the present NC simulation under VERICUT all over.KEYWORD:NC ,Simulation ,Plate punch目录第一章绪论61.1课题研究的意义61.2论文章节的安排7第二章 CATIA软件简介82.1CATIA常用模块92.2 CATIA V5软件的特点92.2.1重新构造的新一代体系结构92.2.2支持不同应用层次的可扩充性92.2.3与NT和UNIX硬件
8、平台的独立性92.2.4专用知识的捕捉和重复使用92.2.5给现存客户平稳升级102.3 CATIA 软件的竞争优势10第三章 数控编程的工艺处理11第四章 垫板凸模加工方法的研究144.1引入零件及进入加工模块154.2零件定义操作164.2.1机床的设置184.2.2定义坐标系194.2.3定义加工目标零件194.2.4定义毛坯零件204.2.5定义安全平面214.3零件区域粗加工(Roughing)214.3.1几何参数定义224.3.2刀具参数定义234.3.3刀具路径定义244.3.4仿真254.4外形切削(Profile Contouring)254.4.1几何参数的定义264.4
9、.2刀具参数的定义274.4.3刀具路径的定义284.4.4仿真294.5孔钻(Drilling)304.5.1几何参数的定义304.5.2刀具参数的定义314.5.3刀具路径的定义324.5.4仿真334.6面加工(Facing)334.6.1几何参数的定义334.6.2刀具参数的定义344.6.3刀具路径的定义344.6.4仿真354.7等高加工(ZLevel)和(Pocketing)364.7.1几何参数定义364.7.2刀具参数定义374.7.3刀具路径定义374.7.4仿真394.8扫描粗加工(Sweep roughing)404.8.1几何参数的定义404.8.2刀具参数的定义40
10、4.8.3刀具路径的定义414.8.4仿真424.9扫描加工(Sweeping )424.9.1几何参数的定义434.9.2刀具参数的定义434.9.3刀具路径的定义444.9.4仿真454.10点到点加工(Point to Point)464.10.1刀具参数的定义464.10.2刀具路径的定义474.10.3仿真474.11外形切削 (Profile Contouring)484.11.1几何参数的定义494.11.2刀具参数的定义494.11.3刀具路径的定义504.11.4仿真504.12仿真51第五章VERICUT仿真加工过程525.1VERICUT仿真技术的概述525.2VERIC
11、UT模块545.3 数控加工仿真技术的操作步骤575.3.1 建立机床模型:575.3.2 选择机床控制系统:575.3.3 添加毛坯实体:575.3.4 建立加工坐标系:585.3.5导入已在CATIA 上导出的NC代码595.4 加工仿真的验证:62第六章 总结与展望666.1论文总结666.2后续展望67致谢72参考文献73毕业设计小结74第一章绪论1.1课题研究的意义数控加工是一种用计算机来控制的机床,用来控制机床的计算机不管是专用还是通用计算机都统称为数控系统。它是解决零件多变、批量小、形状复杂、精度高等问题和实现高效化和自动化加工的有效途径。从总体来看,数控机床加工与传统机床加工相
12、比具有的优点有:1)、适应性强适应性即柔性,指数控机床随生产对象变化而变化的适应能力。在数控机床上改变加工零件时,只需要重新编制程序,输入新的程序后就能实现对新零件的加工,这就为复杂结构零件的单件、小批量生产提供了极大的方便。适应性强是数控机床得以生产和迅速发展的主要原因。2)、精度高,质量稳定数控机床是按数字形式给出的指令进行加工的,一般情况下工作过程不需要人工干预,这就消除了操作者人为生产的误差,在设计制造数控机床是,采取了许多措施,使数控机床的机械部分达到了较高的精度和刚度。3)、生产效率高由于数控机床结构钢性好,因此允许进行大切削用量的强力切削,这就提高了数控机床的切削效率,节省了机动
13、时间。数控机床的移动部件空行程运动速度快,工件装夹时间短,刀具可自动更换,辅助时间比一般机床大为减少。4)、能实现复杂运动普通机床难以实现或根本无法实现轨迹为三次以上的曲面运动,而数控机床则可实现几乎是任意轨迹的运动和加工任何形状的空间曲面,适应于复杂异形零件的加工。5)、良好的经济效益数控机床虽然设备昂贵,加工是分摊到每个零件上的设备折旧费较高,但在单件、小批量生产的情况下,使用数控机床加工可减少调整、加工和检验时间,节省直接生产费用。而且加工零件不用制作家具,节省了工艺装备费用。6)、有利于生产管理的现代化数控机床使用数字信息与标准代码处理、传递信息,特别是在数控机床上上使用计算机控制,为
14、计算机辅助设计、制造以及管理一体化奠定了基础。本文所要的研究内容就是基于CATIA软件平台上,通过计算机模拟实际加工过程,达到对数控加工过程的优化和加工结果预测的目的。1.2论文章节的安排根据本科生毕业论文的选题要求,作者在近三个月的论文写作阶段,基于CATIA V5系列软件和VERICUT 仿真软件平台,在论文指导老师耐心的指导下完成了大量的研究和写作工作,在此基础上对复杂曲面加工方法进行设定,并在软件平台下进行仿真模拟加工。这些内容在以下论文章节中都有详细说明,论文内容的章节安排如下: 绪论 CATIA软件的主要功能介绍 数控加工关键技术的研究 连接板凹模加工方法的研究 总结与展望第二章
15、CATIA软件简介CATIA(Computer-graphics Aided Three-dimensional Interactive Application)是法国Dassault公司于1975年起开始发展的一套完整的3D CAD/CAM/CAE一体化软件。它的内容涵盖了产品从概念设计、工业设计、三维建模、分析计算、动态模拟与仿真、工程图的生成到生产加工成产品的全过程,其中还包括了大量的电缆和管道布线、各种模具设计与分析、人机交换等实用模块。CATIA不但能够保证企业内部设计部分之间的协同设计功能,而且还可以提供企业整个集成的设计流程和端对端的解决方案。CATIA大量用于航空航天、汽车/摩
16、托车行业、机械、电子、家电与3C产业及NC加工等各方面。由于其功能强大而完美,CATIA已经几乎成为3D CAD/CAM领域的一面旗帜和争相遵从的标准,特别是在航空航天、汽车及摩托车领域,CATIA一直居于统治地位。功能强大的CATIA软件是由大量的功能模块组成的。图2-1 CATIA模块图2.1CATIA常用模块在CATIA V5 R20中共有13个模组,分别是:基础结构、机械设计、形状、分析与模拟、AEC工厂、加工、数字化装配、设备与系统、制造的数字化处理、加工模拟、人机工程学设计与分析、知识工程模块和ENOVIA V5 VPM(图3.2.1),各个模组里又有一个到几十个不同的模块。认识C
17、ATIA中的模块,可以快速的了解它的主要功能,下面将介绍CATIA V5 R20中的一些主要模组。2.2 CATIA V5软件的特点2.2.1重新构造的新一代体系结构为确保CATIA产品系列的发展,CATIA V5新的体系结构突破传统的设计技术,采用了新一代的技术和标准,可快速地适应企业的业务发展需求,使客户具有更大的竞争优势。2.2.2支持不同应用层次的可扩充性CATIA V5对于开发过程、功能和硬件平台可以进行灵活的搭配组合,可为产品开发链中的每个专业成员配置最合理的解决方案。允许任意配置的解决方案可满足从最小的供货商到最大的跨国公司的需要。2.2.3与NT和UNIX硬件平台的独立性CAT
18、IA V5是在Windows NT平台和UNIX平台上开发完成的,并在所有所支持的硬件平台上具有统一的数据、功能、版本发放日期、操作环境和应用支持。CATIA V5在Windows平台的应用可使设计师更加简便地同办公应用系统共享数据;而UNIX平台上NT风格的用户界面,可使用户在UNIX平台上高效地处理复杂的工作。2.2.4专用知识的捕捉和重复使用CATIA V5结合了显式知识规则的优点,可在设计过程中交互式捕捉设计意图,定义产品的性能和变化。隐式的经验知识变成了显式的专用知识,提高了设计的自动化程度,降低了设计错误的风险。2.2.5给现存客户平稳升级CATIA V4和V5具有兼容性,两个系统
19、可并行使用。对于现有的CATIA V4用户,V5能引领他们迈向NT世界。对于新的CATIA V5客户,可充分利用CATIA V4成熟的后续应用产品,组成一个完整的产品开发环境。2.3 CATIA 软件的竞争优势CATIA的竞争对手包括UG NX,Pro/E,Topsolid,Cimatron。其中NX和Pro/E与CATIA可谓三分天下。目前CATIA在设计与工程软件中占有最多的市场份额。这来源于其如此强大的客户来源和军工背景。与其竞争对手相比,CATIA的优势在于赏心悦目的界面,易用而强大的功能,在汽车、航空航天、造船等专用行业强大的功能支持等,IT老大IBM的全球销售合作。还有很重要的一点
20、,就是来自CATIA母公司,达索系统Dassault Systemes其他兄弟软件的支持:1 Delmia,强大的生产线规划和管理软件,配合Catia完成制造可行性分析和实施;2 Enovia,强大的数据管理和设计支持系统3 Smarteam,强大的PLM软件,与UGS Team Center并列为PLM最成功的软件,PLM的鼻祖。4 VPM,设计数据共享平台,跨国公司各设计中心可使用此软件进行数据和信息状态共享5 Solidworks,三维工程软件在全球中端市场的统治者,被达索公司收购后,成为打击其他中端软件的招牌武器,并且有效的支持高端软件CATIA在中低端市场的渗透6 Abaqus,最强
21、大的FEM软件之一,优势是非线性、动态、隐式计算,成为可以有效解决汽车与航空航天领域复杂问题的有效工具。第三章 数控编程的工艺处理1.认真分析零件图纸,明确加工内容和技术要求2.制定加工方案,选择加工机床类型3.确定零件的装夹方式 4.确定加工坐标系原点 5.走刀路线的选择 6.刀具的选择 7.确定加工用量 加工用量包括切削深度和宽度、主轴转速、进给速度等1)切削深度的确定主要根据机床、工件和刀具的刚度决定。机床、工件和刀具的刚度越好,切深可越大若机床、工件、刀具的刚性允许,如果能一次切完,可留0.20.5mm余量再精加工一次,以提高零件的光洁度和精度。若刚性不允许,切削宽度、深度越大,则切削
22、力、残余应力、振动越大,加工表面光洁度、精度越低。2)切削宽度:加工时每相邻两刀之间的距离L,又称为行距。图3-1 切宽示意图粗加工切削宽度由刀具、机床、零件的刚性决定;精加工可根据零件的粗糙度计算确定。(要降低表面粗糙度,可缩小行距,但加工效率降低;因此在保证行距不变的前提下,应选择较大半径的刀具,可明显降低残留高度。)(3)转速(S)的确定:如果有切削参数库,可直接查切削参数库;否则,根据实际经验,并配合刀具厂家提供的刀具切削线速度vc (m/min) 查表计算来确定。刀具厂商根据被切削材料、刀具材料、切削深度、切削宽度等建立了刀具切削线速度 vc(m/min)查询表。主轴转速n (r/m
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- 关 键 词:
- 垫板 加工 数控机床 仿真 研究
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