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1、盘类零件加工工艺优化与仿真摘 要本课题重点包括三个方面的内容：常见盘类零件的数控加工工艺总结、盘类零件CAD/CAM仿真、以及在此基础上进行优化。在掌握了数控工艺的基本知识、能够熟练使用仿真软件且具备较强的分析优化能力的基础上完成对典型盘类零件的加工仿真与优化等一系列流程。本文仿真部分使用的软件为UG。首先在UG上进行典型盘类零件的建模。选择零件为一盘盖类零件，它基本包括盘类零件的所有工艺内容及特征。成功建模后分析工件的结构特点，进而选择合适的刀具、加工顺序、加工路线及切削用量等，在UG上加载并形成数控代码，完成最终的仿真。在优化部分使用软件为VERICUT，它可以继承UG软件的仿真内容，然后
2、对刀具轨迹参数等内容进行修正，实现加工效率的最大化、加工质量的最优化，并最终给出优化结果，它可以作为操作人员进行实体加工的参考。关键词 盘类零件 数控加工 UG VERICUT全套图纸加扣 3012250582Process Planning and Optimization for plate partsABSTRACTThe focus of this project includes three aspects: the summary of CNC machining processes for common disk parts, CAD / CAM simulation of di
3、sk parts, and optimization on this basis. In the master of the basic knowledge of CNC technology, skilled use of simulation software and have a strong analytical and optimization capabilities to complete the typical disk parts processing simulation and optimization of a series of processes.The simul
4、ation software used in this article is UG. First, creating a typical disk part on UG. Select the part as a cover part, which basically includes the disk parts of all the process content and characteristics. After successful creating the model, analyze the structural characteristics of the workpiece,
5、 and then select the appropriate tool, the processing sequence, the processing route and the cutting amount. Then load and form the NC code on the UG to complete the final simulation. The optimization software used in this article is VERICUT, it can inherit the simulation of UG software content, and
6、 then modify the tool track parameters and other content to achieve the maximum processing efficiency, processing quality optimization, and ultimately give the optimization results. It can be used as a reference for the operator to perform physical processing.KEY WORDS disc parts nc machining ug ver
7、icut 目 录第一章 绪论11.1 选题背景和意义11.2 盘类零件介绍21.3 研究的内容及问题31.3.1 研究的基本内容31.3.2 拟解决的主要问题31.4 仿真软件介绍31.4.1 UG NX简介31.4.2 VERICUT简介41.5 本章小结4第二章 典型盘类零件的构造52.1 盘类零件结构分析52.2 UG上零件模型的构造52.3 本章小结7第三章 盘类零件的加工工艺分析83.1 零件工艺分析83.2 零件的毛坯选择83.3 装夹方案的选择93.3.1 定位基准的选择93.3.2 夹具的选择93.4 加工刀具的选择93.5 加工顺序的确定103.6 加工路线的确定103.6.
8、1 顺铣和逆铣的选择113.6.2 铣削外轮廓的加工路线113.6.3 铣削内轮廓的加工路线113.6.4 铣削内腔的加工路线113.7 铣削用量的确定123.8 本章小结15第四章 盘类零件数控加工在UG上的实现164.1 UG数控加工仿真的一般步骤164.1.1 创建加工环境164.1.2 创建刀具164.1.3 创建几何体174.1.4 创建加工坐标系174.1.5 创建工序184.1.6 生成后处理代码184.2 UG加工盘类零件主要方式194.2.1 型腔铣194.2.2 标准钻孔214.3 本章小结23第五章 使用VERICUT进行仿真优化245.1 VERICUT优化原理及简介2
9、45.2 VERICUT仿真优化过程245.3 本章小结28第六章 总结29参考文献31致 谢32II北京邮电大学本科毕业设计（论文）第一章 绪论绪论部分主要介绍了一些背景相关的内容，包括课题的背景及意义、盘类零件的介绍、仿真和优化软件的介绍等，概括性地阐述了研究的基本内容和主要问题，为后面的具体叙述做好了铺垫。1.1 选题背景和意义现代机械加工制造技术发展迅速，各种加工设备不断升级完善，向着更快速更准确更智能的方向发展。在众多加工设备之中，数控机床扮演着重要的角色。这是一种装有程序控制系统的高度自动化机床，具有加工柔性高、精度高、可靠性高、适应性强、加工质量稳定、利于生产管理现代化等特点。其
10、生产率和自动化程度均超过传统机床，能够较好地解决精密、复杂、多品种的零件加工问题。例如，数控机床在加工轴类、盘类零件等回转类工件时就有着非常高的效率，因而熟练使用数控机床并理解其内在机理对于现代工程师来说尤为重要。随着制造设备的自动化水平不断进步，数字化加工技术得到了广泛的关注与应用，并逐渐替代了传统普通机械加工。它使全球的制造业都发生了根本性变化，可以说，数控技术的水平及普及程度已成为衡量一个国家或企业工业现代化水准及核心竞争力的重要标准1。在国际市场上，美国、德国、日本等国家控制着中高端数控系统的市场。国外的大型数控系统制造商有西门子（Siemens）、发那科（FANUC）、海德汉（HEI
11、DENHAIN）、三菱电机(Mitsubishi Electric)等。对于这些大型厂商来说，它们的数控机床功能已不仅仅局限于简单加工，而且还拥有着独立解决问题的能力，即向机器人的方向发展。随着人工智能技术研究的不断深入，数控系统的智能化程度也在不断提升。例如：使用自适应控制技术的数控系统可以检测到加工过程中的重要信息，继而自动修改系统中的相关参数，优化系统的运行状态；使用先进的伺服控制技术，伺服系统可以自动识别由切削力引起的振动，继而产生反向作用力以消除振动2。总而言之，国外的数控技术十分先进，不断向着高速化、高精度化、高可靠性、智能化的方向发展。反观国内，得益于市场需求旺盛，机械制造行业发
12、展迅速，外商投资企业增长速度加快，近几年来我国机床发展势不可挡。然而，虽然我国的数控机床近年来在产品种类、质量产量、技术水平上都取得了很大进步，但数控系统的技术水平与国际一流水平的差距仍然很明显，差异仍存，问题仍存。我国数控系统基本占领了低端数控系统市场，经济型数控系统占较大比重。在中高端市场的开发上则稍显不足。在中高档及大型数控机床的研究开发上，超过70%的设备和部件均依赖进口，进口数控系统垄断的格局并未得到较大改观。总结起来就是我国数控系统始终处于低档膨胀迅速、中档进展缓慢、高档依赖进口的局面。造成这种局面的原因是多元化的，一方面我国在技术集成与应用方面的能力较差，很多技术急于从国外引进，
13、却并未完全消化。对相关技术规范和标准的研究制定相对滞后。另一方面，我国缺少完善的专业人员技术培训体系，高素质专家人才极度缺乏，经营管理水平和市场营销水平也不高。同时，自主创新能力的缺失、知识产权保护意识的缺乏更是制约了国内数控机床产业的发展。针对此现象，相关从业人员应认清形势，承认不足，发展技术，自强不息，如此一来才能逐渐缩小与国际一流技术水平之间的差距。首先是加强技术创新。通过进口，我国确实获得了一些国外先进技术，却忽视了对基础性技术，如结构与精度、可靠性分析的研究。唯有在获得技术的同时不断进行优化，提升自主创新能力才能实现最终的超越。同时制造商们应当着眼于提升整体工艺与制造水平，提升相关功
14、能部件的性能，以实现软硬件良好配合，达到理想状态。例如研发高性能的直线电机和电主轴；研发自动检测系统、高速防护和工具系统等。最后，最为关键的是加强对专业人员的培养。无论是熟悉机床操作、懂得维护懂编程的操作人员，还是熟悉机床机械结构及系统硬件知识、掌握CAD/CAM软件使用技巧的中级人才，亦或是精通机床结构设计，能够进行产品开发和技术创新的高素质专家，无不需要通过专业培训来习得高级从业技巧。唯有加大人才培养力度才能支撑起新时代数控机床的发展。数控加工技术应用的一大关键就在于计算机辅助设计与制造CAD/CAM技术。时下，计算机软硬件的飞速发展使得计算机的图形处理功能日益增强，利用CAD/CAM技术
15、进行模拟仿真的自动编程技术逐渐成为主流。这种方法精度高、速度快、便于操作、使用简单。与传统的手工编程方法相比，利用CAD/CAM技术可以轻松处理形状复杂工序繁多的零件。例如盘类零件，它在机械加工中十分普遍，加工工艺复杂，难以控制精度。如若摒弃数控仿真技术，使用手工编程方法，不光进行复杂的计算十分低效，精度还无法保证，错误不断。也正是为了避免这些状况的发生，CAD/CAM技术在工业领域得到了广泛应用并逐渐普及，成为现代工业制造的一大关键技术。1.2 盘类零件介绍盘类零件是机械加工中十分常见的一类零件，它的应用范围非常广泛，例如：夹具上的导向套、气缸套；支撑传动轴的各种轴承；齿轮、法兰盘、各类盘状接头等等。盘类零件主要起到支撑、连接、导向、传动的作用。它的主体一般为回转体或其他平板型，主要由端面、外圆、内孔等工艺内容组成，一般来说厚度方向的尺寸要小于其他两个方向的尺寸。绝大部分盘类零件的主要表面都是圆柱型的，它们有着较高的形
