基于MasterCAM和Vericut虚拟数控加工技术的研究

论文摘要

作为装备制造业的核心,机床工业的发展一直关系国家的经济与安全。虚拟机床是虚拟制造技术的热点研究课题之一。虚拟加工技术是指数控机床在虚拟环境中的映射,集制造技术、机床数控理论、CAD、CAM和建模与仿真技术于一体。以数控加工仿真为主要内容的虚拟机床技术可以在计算机上解决实际加工遇到的各种问题,提高编程速度、缩短开发周期、降低生产成本、提高产品质量,得到了广泛实际应用。另外,职业中专院校担负着对专业技术人才的培养重任,但是,目前广大职业中专院校存在学生数量大,机床设备数量少等限制条件,学生只能轮流上机床操作,效率低,且初学者易出现机床碰撞,损坏机器。为此本文通过运用CAD/CAM软件MasterCAM和专业数控仿真软件Vericut,对数控铣床进行了虚拟机床的技术研究,以期通过虚拟加工教学来缓解教学资源紧缺情况,节省实习成本,极大的保障实习的安全性。首先,对数控机床加工仿真关键技术进行了研究。包括数控仿真原理、虚拟数控机床的功能配置、干涉检查、机床运动参数设置等。同时对刀具系统、毛坯和夹具系统模块进行了建模,创建了基于ACE-V500型数控机床的虚拟加工系统平台。其次,利用MasterCAM软件的CAD模块对加工零件及毛坯进行直接建模,同时在CAM模块中完成数控编程工作,然后运用后处理模块生成可被机床直接执行的G/M代码；运用Vericut创建数控机床系统文件、加工机床和刀具文件,实现数控加工过程仿真,并进行刀具轨迹优化和加工质量检验,实现完全的虚拟加工过程,保证数控程序的正确性。最后将几何仿真与物理因素（切削力）相结合进行了初步探索,证明开发的虚拟机床加工平台是成功的,将MasterCAM和Vericut相结合进行虚拟机床技术研究也是一种切实有效的方法。

论文目录

• 目录
• CONTENTS
• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 虚拟制造
• 1.2.1 虚拟制造的定义及分类
• 1.2.2 虚拟制造核心技术
• 1.2.3 虚拟制造技术的应用
• 1.3 虚拟机床技术研究现状
• 1.4 课题的研究目的和意义及内容
• 1.4.1 研究目的和意义
• 1.4.2 研究内容
• 1.4.3 论文总体框架
• 1.5 本章小结
• 第2章 虚拟数控加工技术
• 2.1 MASTERCAM软件的介绍
• 2.2 VERICUT介绍
• 2.2.1 Vericut软件系统
• 2.2.2 Vericut软件功能模块
• 2.3 虚拟数控加工过程
• 2.3.1 MasterCAM与Vericut的结合
• 2.3.2 Vericut与MasterCAM虚拟数控加工仿真对比
• 2.3.3 虚拟加工制造过程
• 2.4 虚拟机床在教学中的应用
• 2.5 本章小结
• 第3章 虚拟数控机床的构建
• 3.1 机床建模的关键概念
• 3.2 虚拟机床构建流程
• 3.3 机床几何模型构建
• 3.4 本章小结
• 第4章 MASTERCAM数控程序的生成
• 4.1 数控加工基础知识
• 4.1.1 数控刀具的分类
• 4.1.2 刀具材料与工件材料的匹配
• 4.1.3 刀具选择
• 4.2 零件建模与工艺分析
• 4.2.1 零件建模
• 4.2.2 刀路轨迹的创建
• 4.3 仿真结果与后处理
• 4.3.1 模拟数控加工
• 4.3.2 NC程序的生成
• 4.4 本章小结
• 第5章 VERICUT虚拟仿真加工的实现
• 5.1 仿真过程的实现
• 5.1.1 仿真的主要内容
• 5.1.2 机床几何模型建立
• 5.1.3 机床基础功能的设置
• 5.1.4 机床控制系统和数控程序
• 5.1.5 刀具构建和加工模型
• 5.2 数控程序的检查
• 5.3 加工质量的检查
• 5.3.1 加工尺寸测量
• 5.3.2 过切与欠切的检查
• 5.3.3 Vericut比较测定器
• 5.3.4 Vericut检查功能
• 5.4 切削结果的优化
• 5.5 物理仿真
• 5.6 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 附录A 槽加工工序的部分数控程序
• 攻读硕士期间所发表的论文
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表