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1、-范文最新推荐-1 / 32UG 发动机叶盘五轴虚拟数控加工仿真摘要： 本论文主要以传统叶盘五轴数控加工的后置处理、加工仿真和优化为核心内容，结合数控加工过程中的外延内容如加工工艺和 UG 等技术，对整体叶盘的五轴数控加工进行较为全面的研究。本文研究了叶盘榫槽的加工工艺，分析了叶盘加工工艺的难点和提出了叶盘加工的工艺规划，包括工艺阶段的划分、毛坯的选择、刀具的确定、夹具的选择等。在 UG 系统中完成了后置处理以及机床建模的过程，并将刀位轨迹文件转换成加工用的 NC 代码。在Vericut 系统中创建了 Fidia HS664 虚拟五轴数控机床和刀库及程序，利用其仿真模块对零件加工过程进行动态仿
2、真演示，解决数控加工过程中遇到的各种问题，如刀具走刀路径、过切和残留等，保证了数控程序的正确性，并在系统中对零件进行了加工质量检查与刀具轨迹优化，实现了完全的虚拟加工。4523关键词： UG; Vericut;叶盘；数控加工；加工仿真Virtual Simulation for Five-axis NC Machining of Engine DiskAbstract: The integral five-axis NC machining grooves of blisk post-processing, processing simulation and optimization is t
3、aken as the core content and the extension content is combined in CNC machining process, such as technics, UG and so on. Besides, a comprehensive study on the five-axis CNC machining of the integral blisk is made in this paper.In this paper, the processing technology of blisk is researched, the diff
4、icult and technical requirements of processing technology are analysed, a process planning of blisk machining which includes the division of processing stages, the choice of blank, tool fixture and so on is put forward. post-processing and machine modeling process are completed, and tool path files
5、into the processing of NC code in UG system.A virtual machine Fidia HS664 -范文最新推荐-3 / 32,tool library and processing procedures are set up in VERICUT system, machining process simulation module is used for dynamic simulation demo to solve the various problems encountered in the CNC machining process
6、, tool path, cut and residue to ensure the correctness of the NC program. And the processing quality inspection and tool path of the parts in the system is optimized, then a complete virtual processing is achieved. 4.2 数控加工仿真系统 Vericut 软件简介 214.2.1 Vericut 系统简介 214.2.2 Vericut 系统主要功能 224.2.3 Vericut
7、 机床加工仿真过程 234.3 建立 FIDIA HS664 五轴立式高速加工中心 25 4.3.1 机床建模的关键概念 254.3.2 虚拟机床构建流程 274.3.3 UG 中建立主要的 STL 模型 294.3.4 建立机床组件树 304.4 机床刀具库的建立 324.4.1 Vericut 系统刀具库概述 324.4.2 Vericut 刀具库的建立流程 324.4.3 刀具库的创建过程 334.4.4 简单夹具的创建 364.5 虚拟机床的仿真加工 374.5.1 仿真加工前的准备工作 37-范文最新推荐-5 / 32第 5 章 总结及展望 455.1 总结 455.2 展望 45致
8、谢 47参考文献 48第 1 章 绪论1.1 数控加工技术数字控制（Numerical Control）技术，简称数控（NC）技术，是一种利用数字脉冲信号进行控制的自动控制技术。采用了数控技术的控制系统称为数控系统，而配置了数控系统的机床称为数控机床。1948年，美国 PARSONS 公司在研制加工直升机叶片轮廓时，首先提出了数控机床的设想。后来，麻省理工学院（MIT ）在此基础上，于 1952 年 3 月，成功的研制出世界上第一台数控机床。它的诞生为机械制造业的发展揭开了崭新的篇章。进入 70 年代，数控技术成为 CAD/CAM 技术的一部分，并推动了 CAD/CAM 技术的一体化发展，并逐
9、步形成了计算机集成制造系统（CIMS）的概念。1.3.2 课题的主要研究工作（1）对数控加工仿真系统 Vericut 软件进行深入的研究与学习，掌握其各个模块的功能与使用方法。（2）利用 Vericut 软件建立一个虚拟五轴机床，要求不仅具有与真实机床相近的组成结构，而且各轴能够进行联动，具有仿真加工的功能。（3）利用 CAM 软件 UG 进行典型零件的建模与数控加工刀具轨迹的生成，并将其以 G 代码的格式输出。-范文最新推荐-7 / 32（4）利用 Vericut 中建立的虚拟机床并调入生成的加工程序进行典型零件的仿真加工，对刀具轨迹进行验证，观察加工过程中刀具与机床间有无干涉、碰撞等错误现
10、象发生，对程序进行反复修改与调试以保证其正确性。（5）利用 Vericut 的刀具轨迹优化功能对调试完的加工程序进行优化，对比优化前后的效果，以达到缩短加工时间、提高加工质量的目的。本课题在数控仿真领域中的特殊性在于能够构建出虚拟的机床，并且在仿真加工过程中不仅能显示刀具与零件相接触进行切削部分，还能够同时在另一视图中展现出整个机床及其各轴的运动情况，这样能够更好的观察刀具是否会与机床发生碰撞干涉，对机床整体运动形态的表现就与观察真实加工时的机床完全一样。这是其它数控仿真系统所不具有的优点。同时利用本系统还对加工完毕的零件进行了加工质量检查和刀具轨迹优化，实现了完全意义上的虚拟制造。通过完成这
11、些工作，可以验证采用基于数控加工仿真系统Vericut 软件和 UG 相结合，来进行数控加工的仿真校验及优化是行之有效的办法。第 2 章 叶盘的结构分析与工艺规划2.1 叶盘的加工流程叶盘由复杂的雕塑曲面构成，其数控加工属于复杂曲面数控加工，需要采用五轴联动数控加工技术才能完成。目前，国内只有少数几家公司掌握了该技术，并绝对保密。叶盘的制造工艺方法在不同的公司都有一些独到之处，但就总的工艺流程来讲基本一致，其工艺流程如图 2-1 所示： 图 2-3 叶盘毛坯2.3.3 叶盘加工刀具的选择-范文最新推荐-9 / 32在数控机床上加工叶盘必须采用数控刀具，数控刀具从切削刃形状和组合的不同可分为：平
12、底立铣刀、球头铣刀、环形铣刀、锥铣刀，端铣刀等。如图 2-4所示：图 2-4 各类铣刀铣刀类型应与被加工工件尺寸和表面形状相适应。加工较大的平面时应选择面铣刀；加工凸台、凹槽及平面零件轮廓应选择立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔可选用玉米铣刀；曲面加工常采用球头铣刀，但加工曲面较为平坦的部位应采用环形铣刀；加工空间曲面、模具型腔或凸模成形表面等多采用模具铣刀；加工封闭的键槽选择键槽铣刀。但了解到插铣法更适合加工本课题的零件，以下为插铣法的优点：可减小工件变形；可降低作用于铣床的径向切削力，这意味着轴系已磨损的主轴仍可用于插铣加工而不会影响工件加工质量；刀具悬伸长度较大，这对于工件凹槽或表面的铣削加
13、工十分有利；能实现对高温合金材料(如 Inconel)的切槽加工。插铣法非常适合模具型腔的粗加工，并被推荐用于航空零部件的高效加工。其中一个特殊用途就是在三轴或四轴铣床上插铣加工涡轮叶片，这种加工通常需要在专用机床上进行。本文粗加工选用直径 8mm 插铣刀具，精加工选用直径 12mm 槽铣刀，具体参数如表2-5 所示。刀具如图 2-6 所示。表 2-5 叶盘加工刀具表编号类型直径切削刃长度刀具长度用途T01 插铣刀 121950 榫槽粗加工T02 槽铣刀 14650 榫槽精加工 1 下料/-范文最新推荐-11 / 322 装夹/3 叶盘榫槽粗加工 T1518000/4 叶盘榫槽精加工 T161
14、8000/2.4 本章小结本章以一般数控加工过程为主线，对叶盘的五轴联动数控铣削加工工艺方案进行了分析、规划。首先分析了榫槽的结构工艺性，然后针对数控加工工艺规划的一般步骤，对叶盘的数控加工进行了阶段划分，对毛坯材料、工艺基础及夹具、铣削用刀具等进行了分析，同时拟定了叶盘初步加工工艺方案。第 3 章 五坐标数控机床后置处理3.1 概述UG 编程产生的刀位位置源文件(CLSF)，并不能直接用来控制数控机床进行数控加工，必须根据机床运动结构及控制指令格式，将 CAM 软件生成的刀位轨迹转化为适合数控系统加工的 NC 程序，即后置处理(post processing)，然而五轴联动数控机床的结构千差万别，运动的方式也非常复杂。后置处理的实现形式一般有两种，一为
