数字化铣削加工过程关键技术与仿真研究

论文摘要

机械制造业是国民经济的基础产业之一,它的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度。其中,数控技术及装备是发展制造业高新技术产业和尖端工业的主要技术和最基本的装备。当今,虚拟机床加工是数字化制造技术的热点和前沿课题之一。通常,在进行正式NC加工之前,我们需要检查NC代码的正确性。传统的检验方法为试切法耗时长、成本高。本论文研究的内容是利用计算机技术模拟数控机床的实际加工过程,它是CAD/CAM的一个重要部分。它能检验数控程序的正确性,检测加工过程是否有碰撞和干涉,逼真地再现了数控加工的全过程,使产品在正式加工之前发现其中的潜在问题和不足之处,并快速修正设计错误、改进设计方案。另外,利用数控仿真比以往的试切方法节省了大量的人力、物力和财力,缩短了产品的开发周期,提高了劳动生产率。因此研究数字化铣削加工仿真过程具有很大的现实价值。本文先在UG环境中建立TH5650型加工中心的数字化模型,然后通过后处理生成用于数控仿真的NC代码。接着本文应用VERICUT仿真系统对NC代码进行仿真和校验,实现了NC代码驱动的数控加工仿真以及加工过程中刀盘库的换刀,G代码的读入,超程的判断和干涉、碰撞判断等,并通过实例进行了验证。切削参数对加工效率和刀具的使用寿命影响很大。因此,本文对先前加工实例中的铣削参数进行了收集和整理,并查阅了相关的资料,进行对比确定合理的、符合一般铣削情况的切削参数。所以,本文建立了刀具轨迹优化的数学模型,并对VERICUT的优化原理进行了初步探索性地研究。通过文中的典型实例,本文展现了数控加工优化设计的全过程,调整各个工序的进给率,节省加工时间,实现NC代码的优化,提高了加工效率。本文针对数字化铣削加工过程仿真设计了零件铣削试切数据库系统,研究了适合本文数据库数据连接、交换的方法。该系统以Visual Basic6.0中的ADO控件和Microsoft SQL Server2000数据库为基础进行连接,用户可以通过该系实现与数据库的简单、快速连接,从而实现添加、修改、查询被加工零件和所用机床的信息等操作,方便了零件工艺参数的选取和管理。本课题在最后一章对全文进行了总结,阐明了通过数控仿真可以在实际加工之前不仅可以获得优化的切削加工参数,避免了从传统上依照手册或经验的保守选择,大大提高了生产效率,而且可以对加工零件的精度进行预测,给出满足加工要求的方法,设计出合理的加工工艺方案。与此同时,本文也指出了许多有待于改进的不知之处,并对今后的研究工作进行了展望。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题研究的背景
• 1.3 数控仿真技术的研究现状及前景
• 1.3.1 国外的研究现状、发展动态
• 1.3.2 国内的研究现状、发展动态
• 1.4 课题研究的内容、目的和意义
• 1.4.1 课题的主要研究内容
• 1.4.2 课题研究的目的
• 1.4.3 课题研究的意义
• 第2章 基于UG的数控机床建模
• 2.1 TH5650型立式铣镗加工中心
• 2.2 UG软件建模过程
• 2.2.1 UG软件介绍
• 2.2.2 TH5650型立式铣镗加工中心的虚拟建模
• 2.3 本章小结
• 第3章 后处理及NC程序的生成
• 3.1 概述
• 3.2 数控程序处理方式
• 3.2.1 前置处理
• 3.2.2 后置处理
• 3.2.3 UGPOST后处理
• 3.3 NC程序的生成
• 3.4 本章小结
• 第4章 TH5650型机床的数字化加工仿真
• 4.1 概述
• 4.1.1 VERICUT软件简介
• 4.1.2 VERICUT的主要功能模块
• 4.1.3 VERICUT机床加工仿真主要步骤
• 4.2 基于VERICUT的加工仿真过程
• 4.2.1 加工仿真前提条件
• 4.2.2 VERICUT工艺系统仿真环境的构建
• 4.2.3 VERICUT加工仿真实例
• 4.2.4 仿真结果报告
• 4.2.5 仿真结果的分析检测
• 4.3 本章小结
• 第5章 NC程序的优化仿真设计
• 5.1 概述
• 5.2 基于VERICUT的优化设计思想
• 5.2.1 刀具轨迹优化
• 5.2.2 切削参数优化
• 5.3 基于VERICUT的优化设计数学模型
• 5.3.1 设计变量
• 5.3.2 目标函数
• 5.3.3 约束条件
• 5.4 基于VERICUT优化设计的基本条件
• 5.5 优化结果分析总结
• 5.6 本章小结
• 第6章 零件加工试切数据库设计
• 6.1 概述
• 6.2 Visual Basic访问数据库的方案比较
• 6.2.1 Data控件
• 6.2.2 RDO （Remote Data Object）
• 6.2.3 ADO （ActiveX Data Objects）
• 6.2.4 DAO （Data Access Object）
• 6.2.5 方案选择
• 6.3 零件加工试切数据库的设计过程
• 6.3.1 需求分析
• 6.3.2 结构设计
• 6.3.3 数据库设计
• 6.3.4 界面设计
• 6.3.5 代码设计
• 6.4 本章小结
• 第7章 结论与建议
• 7.1 结论
• 7.2 展望与建议
• 参考文献
• 附录 第一道工序的部分数控代码
• 致谢