特种机械零件三维工艺设计与数控加工仿真
毕业论文 关键词 工艺规程 数控加工 数控仿真
Title The process planning design and NC machining simulation of special machinery parts
Abstract This paper mainly aimed at a typical parts of special machinery, and designing the process planning.By analyzing the material,size,tolerance and other requirements of the parts,we conduct 3D solid model using UG 8.0 modeling function. Then we choose and determine the machine model,the cutting tool type, size by referring to mechanical design manual.In the UG processing module, we build each step 3D model and input machining parameters to the processing environment according to the design of process planning. then the tool path is validated with numerical simulation function of UG to see whether it's correct and reasonable.If not,the processing parameters will be modified to meet the requirements.Finally,process plannig will be decided,and NC program will be generated through post-processing of UG.
Keywords Process planning NC machinig Machining Simulation
目 次
1 绪论 ……1
1.1 课题研究背景1
1.3 国内外发展现状1
1.4 数控加工工艺概述…2
1.5 研 究 方 法 3
2 典型零件的三维工序的几何建模……4
2.1 UG 概述4
2.2 机头体三维工序模型的几何建模简述4
2.3 枪机三维工序模型的几何建模简述 11
2.4 机框体三维工序模型的几何建模简述…16
3 机头体三维工艺建模 22
3.1 工艺规程选择 22
3.2 主要加工参数及工艺刀轨 22
4 枪机三维工艺建模…43
4.1 工艺规程选择43
4.2 主要加工参数及工艺刀轨…43
5 机框体三维工艺建模65
5.1 工艺规程选择……65
5.2 主要加工参数及工艺刀轨66
6 数控加工仿真84
7 后处理及数控代码的生成 88
致谢 90
参考文献91
1 绪论 1.1 课题研究背景 在零件的批量生产之前，需要先进行单个零件的生产，来验证工艺规程是否合理，正确。不管是人工检验还是零件试切，都会增加企业人力、时间、资金的投入。计算机数控仿真作为一个新的技术介入到数控程序检验中，简单直观便于缩短产品周期、降低成本、提高产品质量[1]。利用这种技术，工程师们可以很方便地模拟数控加工的过程,并检验数控加工程序是否可靠、同时能预测实际零件的切削加工[2]。 本文主要是针对特种机械零件，先规划零件的工艺规程，然后利用UG 软件对每个工序进行对应的建模，最后在 CAM模块数控加工过程进行数控仿真，导出数控程序。 1.2 国内外研究现状 在国内，主要集中与几何仿真的局部相关技术研究。高校联手研发的加工过程仿真器HIVIPS 和由哈尔滨工业大学研发的三维动态图形仿真器NCMPS，通过建立实体模型，用程序驱动机床运动 [3]。 在国外，美国Maryland 大学研发了虚拟数控机床仿真器，韩国Turbo－TEK公司开发出虚拟数控铣床加工环境。在数控技术持续发展的今天，陆续出现一批优秀的应用软件，如：UG、Master CAM、Virtual CNC、Cimatron 及VERICUT 等[4]。 1.3 国内外发展现状 数控加工仿真在数控加工中占有更大的比重，它的未来的发展方向亦受到关注。在数控加工仿真发展阶段需要解决的问题： 1）建立全方位加工精度的质量仿真模型和加工过程的仿真预测模型； 2）如何利用现有技术让数控加工仿真更智能，物理仿真模型更加可靠； 3）建立关于数控加工的切削试验参数库。让数据共享，减少重复劳动。 4）有机集成几何仿真和物理仿真，建立一个虚拟加工仿真系统环境。[5~7] 1.4 数控加工工艺概述 （1） 加工工艺简述 三维数控工艺设计含有计算机辅助工艺过程设计（CAPP）和数控加工工序设计（MPP），通过有机结合，为加工仿真打下基础。直接调出三维数控工艺设计的结果使用，可以有效减少加工过程仿真中建模过程[8]。CAPP 系统一出现，就承载着对自动化和智能化的强烈追求。随着这一技术的发展，CAPP系统的技术研究慢慢从面向零件，到面向产品规划[9] 。在CAPP系统中融入了人工智能和专家系统，推进 CAPP专家系统向着智能化发展[10]。 （2） 数控加工工艺流程 一般数控加工工艺的设计流程： 1）分析零件图纸； 2）确定数控加工内容； 3）拟定加工工艺过程； 4）合理选择定位基准，设计夹具； 5）选择刀具，对刀点以及换刀点； 6）根据零件结构选择每步工序，确定加工路线； 7）选择切削用量，确定工艺规程。 （3） 数控加工工艺的选择原则 1）定位基准的选择： 粗基准的选择原则：(1)选择重要表面为粗基准；(2)选择不加工表面为粗基准； （3)选择加工余量最小的面为粗基准；(4)选择质量高的表面为粗基准；(5)一个尺寸方向粗基准一般使用一次。 精基准的选择原则：(1)基准重合原则；(2)基准统一原则；(3)自为基准原则；(4)互为基准原则；(5)定位稳定原则。 2）加工顺序 在安排加工顺序时注意的原则。 （1）基准先行原则； （2）先粗后精原则； （3）先主要面后次要面； （4）先面后孔原则； （5）刀具调用次数最少原则； （6）走刀路线最短原则。 3）工序的划分考虑因素： （1）按所用刀具； （2）按粗、精加工划分； （3）按加工部位划分工序。