油活塞加工工艺仿真系统开发
摘 要摘 要随着科技技术的发展，机械制造业的产品更新速度越来越快，对于机械产品的精度要求也越来越高，机械加工的零件结构更加复杂，加工材料及工具材料更加先进。随着计算机运算速度水品和测量技术的提高，使得加工设备加工精度和性能更高。随着物流行业的高速发展，厂家对于交货时间和价格更加苛刻，对产品质量要求更加严格，所以对于能够提高加工质量以及优化加工过程的工程技术需求很大。为了解决以上难题，数控加工仿真技术随着孕育而生。目前已经被深入研究和被广泛的应用。本文是采用在数控仿真应用领域非常先进的VERICUT软件来进行数控仿真系统的开发。并利用开发的系统为企业进行典型零件的加工仿真。本文将以DH80卧式加工中心为参考进行系统开发。主要内容如下:收集DH80相关的资料并进行分析。收集的资料主要用于了解机床的结构、机床的运动方式、相关的位置尺寸。利用VERICUT软件对DH80卧式加工中心进行虚拟建模。其中包括机床的运动结构模型、刀具以及刀具库模型、毛坯及夹具模型等。利用建立的仿真系统对典型零件进行虚拟仿真加工，对加工后的零件进行分析。关键字：数控仿真；数控加工；VERICUTAbstract 目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题的研究背景 1
1.2 课题的研究现状以及发展趋势 1
1.2.1国外研究的现状 3
1.2.2国内研究的现状 3
1.2.3 发展趋势 4
1.3 课题研究的目的和内容 4
1.3.1 研究目的 4
1.3.2 研究内容 5
第二章 数控加工工艺仿真系统技术开发平台介绍 6
2.1 系统开发的目的分析 6
2.1 系统功能要求 6
2.2 P100注塑腔加工仿真系统的关键技术 6
2.3 P100注塑腔加工仿真系统方案设计 7
2.3.1 系统总体架构 7
2.3.2 系统主要功能模块 8
第三章 FH800虚拟加工机床的建模 10
3.1 机床简介 10
3.2机床运动结构模型的搭建 11
3.2.1构建DH80卧式加工中心仿真环境 11
3.2.2机
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
技术 6
2.3 P100注塑腔加工仿真系统方案设计 7
2.3.1 系统总体架构 7
2.3.2 系统主要功能模块 8
第三章 FH800虚拟加工机床的建模 10
3.1 机床简介 10
3.2机床运动结构模型的搭建 11
3.2.1构建DH80卧式加工中心仿真环境 11
3.2.2机床控制系统的加载 17
3.3机床手动检查各运动轴 18
3.4保存机床文件 19
3.5刀具库的搭建 20
3.5.1数控刀具的分类 20
3.5.2数控刀具的结构 21
3.5.3刀具库的创建 21
3.5.4模型文件以及毛坯的建模 33
3.5.5数控程序的创建 33
3.5.6创建模型及毛坯 33
第四章 虚拟机床仿真 35
4.1仿真加工前的准备工作 35
4.2进行虚拟机床加工的仿真 36
4.3结果零件分析 38
4.4优化 39
4.5虚拟机床 39
致 谢 44
参 考 文 献 45
绪论
1.1 课题的研究背景
随着科技技术的不断发展以及生活质量的提升，人们对于产品的质量、品种、尺寸规格要求越来越严格和个性化。而且对于提货的时间也越来越短。使得产品的更新周期变得更短，要求更多，但产品的生产周期也跟着变短。使得新产品的开发时间直接影响到企业的市场竞争力。同时，科技技术的发展，使得计算机技术和计算机图形学得到快速的发展和广泛的应用。在需求和科技技术的支持下，虚拟制造技术得以产生。
数控仿真加工技术能够实现对生产过程中的制造部分进行有效的预测。对于制造过程中可能出现的风险和错误及时的发现和改正，并实现对制造过程的优化。使之达到最大化的降低产品的次品率，缩短加工的时间提高加工效率，减小产品的开发周期，增加企业和核心竞争能力。对于小型企业和产品更新快的企业，数控仿真技术可以为他们提供更为合理和高效的设备使用有效率，以及减少产品的开发和生产周期，对于目前不乐观经济形势和非常低的产品利润率是对企业能够更好的生存有效的技术。
本课题是由苏月机械公司委托江苏科技大学开发的数控加工仿真系统，该企业主要从事高精度机械加工行业。其主要涉及机床零配件、模具、非标准件的加工等方面。其产品有加工精度高，结构较复杂，多单批次生产及产品更新频率高等特点，所以该企业生产设备比较昂贵，对人员技术要求高。由于企业规模小，技术工人不足，造成企业生产效率不高，且出现程序错误的风险高，易造成非常大的设备及经济损失。目前也是出于企业发展的瓶颈，急需能够优化程序并能够验证程序的正确性的复杂零件虚拟加工仿真系统。本系统的开发对于提高该企业的生产效率非常有效以及最大化降低由于程序错误引起损失的概率。
1.2 课题的研究现状以及发展趋势
在1952年由美国的帕森斯（Parsons）公司和麻省理工学院合作研制成功世界上第一台三坐标数控机床，开启了数控加工技术的先河，随后数控技术得到了飞快的发展。其主要发展过程道目前主要有三个阶段：
数控语言自动编程 美国麻省理工学院在50年代设计的APT （Automatically Programmed Tool）语言，到60年代的APTⅡ、APTⅢ，70年代的APTⅣ、APTAC（Advanced Contouring）、和APTⅣ/SS（Sculptured Surface），以及后来发展的APT衍生语言（如美国的ADAPT，德国的EXAPT，日本的HAPT、FAPT，英国的IFAPT，意大利的 MOAPT 等）都属于数控语言自动编程。作为第一代数控语言自动编程，不可避免带有许多的问题，其主要问题是：零件的设计与加工之间是通过工艺人员对图样解释和工艺规划来传递数据，阻碍了设计与制造的一体化，且容易出错；数控编程语言缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀位轨迹的验证手段。
图形自动编程系统 在20世纪70年代计算机技术的发展，体积进一步减小，产生微型处理机。科研人员开发了能够将编程语言中的信息处理成为计算机显示屏上的直观图形的编程系统，实现人机对话式的程序编制工作。早期的编程系统有1972年美国洛克希德加利福尼亚飞机公司开发的CADAM系统和1978年法国达索飞机公司开发的CATIA系统，这些软件功能包括三维设计、分析和数控程序一体化等功能。这些软件发展到目前，已成为应用最广泛的CAD/CAM集成软件之一。
CAD/CAM集成数控编程系统 从20世纪80年代以后，数控编程软件快速发展，各种不同的CAD/CAM集成数控编程系统如雨后春笋般发展起来，如Euclid、Master CAM、Surf CAM、Pro/Engineering、Cimatron 等，从90年代中期以后更向着集成化、智能化、网络化、并行化和虚拟化方向发展。
随着数控编程越来越复杂，异地离线数控编程，使得数控程序的错误率也越来越高，使得程序不能快速用于加工，必须进行试切，造成时间浪费。在这种背景下，数控加工仿真技术也随着出现。
数控加工仿真技术的发展除了较早的数控加工几何仿真技术属于非常成熟的阶段，有非常成功的软件产生外，对于能够实现加工过程中的碰撞干涉检测
第一章 绪论 1
1.1 课题的研究背景 1
1.2 课题的研究现状以及发展趋势 1
1.2.1国外研究的现状 3
1.2.2国内研究的现状 3
1.2.3 发展趋势 4
1.3 课题研究的目的和内容 4
1.3.1 研究目的 4
1.3.2 研究内容 5
第二章 数控加工工艺仿真系统技术开发平台介绍 6
2.1 系统开发的目的分析 6
2.1 系统功能要求 6
2.2 P100注塑腔加工仿真系统的关键技术 6
2.3 P100注塑腔加工仿真系统方案设计 7
2.3.1 系统总体架构 7
2.3.2 系统主要功能模块 8
第三章 FH800虚拟加工机床的建模 10
3.1 机床简介 10
3.2机床运动结构模型的搭建 11
3.2.1构建DH80卧式加工中心仿真环境 11
3.2.2机
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
技术 6
2.3 P100注塑腔加工仿真系统方案设计 7
2.3.1 系统总体架构 7
2.3.2 系统主要功能模块 8
第三章 FH800虚拟加工机床的建模 10
3.1 机床简介 10
3.2机床运动结构模型的搭建 11
3.2.1构建DH80卧式加工中心仿真环境 11
3.2.2机床控制系统的加载 17
3.3机床手动检查各运动轴 18
3.4保存机床文件 19
3.5刀具库的搭建 20
3.5.1数控刀具的分类 20
3.5.2数控刀具的结构 21
3.5.3刀具库的创建 21
3.5.4模型文件以及毛坯的建模 33
3.5.5数控程序的创建 33
3.5.6创建模型及毛坯 33
第四章 虚拟机床仿真 35
4.1仿真加工前的准备工作 35
4.2进行虚拟机床加工的仿真 36
4.3结果零件分析 38
4.4优化 39
4.5虚拟机床 39
致 谢 44
参 考 文 献 45
绪论
1.1 课题的研究背景
随着科技技术的不断发展以及生活质量的提升，人们对于产品的质量、品种、尺寸规格要求越来越严格和个性化。而且对于提货的时间也越来越短。使得产品的更新周期变得更短，要求更多，但产品的生产周期也跟着变短。使得新产品的开发时间直接影响到企业的市场竞争力。同时，科技技术的发展，使得计算机技术和计算机图形学得到快速的发展和广泛的应用。在需求和科技技术的支持下，虚拟制造技术得以产生。
数控仿真加工技术能够实现对生产过程中的制造部分进行有效的预测。对于制造过程中可能出现的风险和错误及时的发现和改正，并实现对制造过程的优化。使之达到最大化的降低产品的次品率，缩短加工的时间提高加工效率，减小产品的开发周期，增加企业和核心竞争能力。对于小型企业和产品更新快的企业，数控仿真技术可以为他们提供更为合理和高效的设备使用有效率，以及减少产品的开发和生产周期，对于目前不乐观经济形势和非常低的产品利润率是对企业能够更好的生存有效的技术。
本课题是由苏月机械公司委托江苏科技大学开发的数控加工仿真系统，该企业主要从事高精度机械加工行业。其主要涉及机床零配件、模具、非标准件的加工等方面。其产品有加工精度高，结构较复杂，多单批次生产及产品更新频率高等特点，所以该企业生产设备比较昂贵，对人员技术要求高。由于企业规模小，技术工人不足，造成企业生产效率不高，且出现程序错误的风险高，易造成非常大的设备及经济损失。目前也是出于企业发展的瓶颈，急需能够优化程序并能够验证程序的正确性的复杂零件虚拟加工仿真系统。本系统的开发对于提高该企业的生产效率非常有效以及最大化降低由于程序错误引起损失的概率。
1.2 课题的研究现状以及发展趋势
在1952年由美国的帕森斯（Parsons）公司和麻省理工学院合作研制成功世界上第一台三坐标数控机床，开启了数控加工技术的先河，随后数控技术得到了飞快的发展。其主要发展过程道目前主要有三个阶段：
数控语言自动编程 美国麻省理工学院在50年代设计的APT （Automatically Programmed Tool）语言，到60年代的APTⅡ、APTⅢ，70年代的APTⅣ、APTAC（Advanced Contouring）、和APTⅣ/SS（Sculptured Surface），以及后来发展的APT衍生语言（如美国的ADAPT，德国的EXAPT，日本的HAPT、FAPT，英国的IFAPT，意大利的 MOAPT 等）都属于数控语言自动编程。作为第一代数控语言自动编程，不可避免带有许多的问题，其主要问题是：零件的设计与加工之间是通过工艺人员对图样解释和工艺规划来传递数据，阻碍了设计与制造的一体化，且容易出错；数控编程语言缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀位轨迹的验证手段。
图形自动编程系统 在20世纪70年代计算机技术的发展，体积进一步减小，产生微型处理机。科研人员开发了能够将编程语言中的信息处理成为计算机显示屏上的直观图形的编程系统，实现人机对话式的程序编制工作。早期的编程系统有1972年美国洛克希德加利福尼亚飞机公司开发的CADAM系统和1978年法国达索飞机公司开发的CATIA系统，这些软件功能包括三维设计、分析和数控程序一体化等功能。这些软件发展到目前，已成为应用最广泛的CAD/CAM集成软件之一。
CAD/CAM集成数控编程系统 从20世纪80年代以后，数控编程软件快速发展，各种不同的CAD/CAM集成数控编程系统如雨后春笋般发展起来，如Euclid、Master CAM、Surf CAM、Pro/Engineering、Cimatron 等，从90年代中期以后更向着集成化、智能化、网络化、并行化和虚拟化方向发展。
随着数控编程越来越复杂，异地离线数控编程，使得数控程序的错误率也越来越高，使得程序不能快速用于加工，必须进行试切，造成时间浪费。在这种背景下，数控加工仿真技术也随着出现。
数控加工仿真技术的发展除了较早的数控加工几何仿真技术属于非常成熟的阶段，有非常成功的软件产生外，对于能够实现加工过程中的碰撞干涉检测
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