特种机械零件三维工艺设计与数控加工仿真

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毕业论文

1 绪论 ……1

1.1 课题研究背景1

1.2 国内外研究现状 …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。