车削加工仿真技术的应用大学论文.docx

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车削加工仿真技术的应用大学论文

摘要

数控机床已越来越多的应用于现代制造业并发挥出普通机床无法比拟的优势，以其精度高、效率高、能适应小批量多品种复杂零件的加工等优点，在机械加工中得到日益广泛的应用,机械加工过程仿真在制造中占有重要地位，它通过对机床—工件—刀具构成的工艺系统中的各种加工信息的有效预测与优化，为实际加工过程的智能化实现创造了有利条件，同时它也是研究加工过程的重要手段。

仿真技术是数控研究领域中的一个重要部分。

随着仿真技术研究的不断深入和拓展，仿真系统作为数控机床设计和研究的经济、可靠、灵活方便的工具，发挥着越来越重要的作用,它对于零件的加工精度要求以及合理选择参数工艺等具有非常重要的意义。

本文首先介绍了数控技术及仿真技术在国内外的发展状况，让我们了解到我国的数控技术及仿真技术同世界先进水平之间的差距。

其次，对本课题使用的软件Pro/E及仿真进行了简单说明，介绍了它们的一些基本功能及其使用方法，使读者能够对Pro/E软件有所了解。

论文的后半部分则讲解了本课题的主要内容，即利用Pro/E建立简单的轴类零件实体模型，然后在Pro/E中对其进行加工过程仿真,然后通过输入不同的加工参数以及不同的加工路径选择最合理的加工方案。

本文的研究工作对数控机床加工零件选择最优方案具有一定的指导意义。

运用本文的研究方法，可以有效提高零件的加工效率。

关键词:

数控车削；仿真；Pro/e.

Abstract

NCmachinetoolhasbeenmoreandmoreusedinmodernmanufacturingindustryandplayoutthegeneralmachinetoolsincomparableadvantages,withitshighprecision,highefficiency,abletoadapttomanyvarietiesofsmallbatchmachiningofcomplexpartsandotheradvantages,inthemachineryprocessingiswidelyapplied.Machiningprocesssimulationinmanufacturingoccupiesanimportantposition,itthroughthemachineandworkpieceandtoolofprocesssysteminavarietyofprocessinginformationeffectivepredictionandOptimizationfortheactualmachiningprocess,therealizationofintelligentcreatedfavorableconditions,atthesametimeitisalsotheimportantmeanstostudytheprocessingprocess.

SimulationofNCtechnologyisanimportantresearchfieldofpart.Alongwiththesimulationtechnologyresearchisunceasinglythoroughandthedevelopment,simulationsystemforNCmachinetooldesignandresearchasaneconomic,reliable,flexibleandconvenienttool,isplayinganincreasinglyimportantrole,itisthemachiningaccuracyofpartsrequirementsandreasonableparameterselectionprocesshasveryimportantsignificance.

Thispaperfirstintroducesthenumericalcontroltechnologyandsimulationtechnologydevelopmentathomeandabroad,letusunderstandChina'sCNCtechnologyandsimulationtechnologywiththeadvancedworldlevelgapbetween.Secondly,onthesubjectofusingsoftwarePro/EandSimulationforasimpledescription,introducessomeoftheirbasicfunctionandusingmethodthereof,sothatreaderscanunderstandthePro/Esoftware.Thesecondpartistoexplainthemaincontentofthesubject,namelytheuseofPro/Etobuildsimpleshaftpartssolidmodel,thenthePro/Eonthemachiningprocesssimulation,andthenthroughtheimportationofdifferentmachiningparametersanddifferentprocessingpathtoselectthemostreasonableprocessingplan.

Inthispaper,theresearchworkontheCNCmachiningpartstochoosetheoptimalschemehascertainguidingsignificance.Usingtheresearchmethodofthispaper,caneffectivelyimprovethemachiningefficiency.

Keyword:

NCmachining,simulation,Pro/e.

目录

摘要I

AbstractII

目录III

第一章绪论1

1.1选题的背景和意义1

1.2仿真技术1

1.2.1仿真技术的概念和原理1

1.2.2国内数控加工仿真技术的发展状况2

1.2.3国外数控加工仿真技术的发展状况2

1.2.4数控加工仿真技术的发展趋势4

1.4本课题研究的问题和采用的研究手段5

1.4.1研究的问题5

1.4.2采用的研究手段5

第二章软件介绍6

2.1Pro/ENGINEER软件介绍6

2.1.1Pro/ENGINEER的基本概念7

2.1.2建模方法7

2.1.3基准平面8

2.1.4草绘基础8

2.1.5基本特征10

2.1.6零件装配11

2.2Pro/E加工过程仿真介绍11

2.3本章小结17

第三章Pro/E建立简单轴模型18

3.1细长轴建模步骤18

3.2阶梯轴建模步骤19

第四章Pro/E进行车削加工过程仿真21

4.1建立制造文件21

4.2装配工件22

4.3建立工件初始模型23

4.4设定基准坐标系25

4.5制造基础设置26

4.6表面车削加工28

结论31

致谢32

参考文献33

附录36

第一章绪论

1.1选题的背景和意义

车削加工过程是一个复杂的工艺过程，加工质量与刀具形状、刀具磨损、切削流动、温度分布有密切的关系。

随着计算机技术的发展，利用数值仿真的方法，对车削过程进行仿真。

为合理的选择参数工艺中的车削速度，背吃刀量及进给率提供预测。

对车刀几何结构（前角后角和断削槽等）进行优化设计，但目前大多数的有限元素分析基本还是二维模型分析，而实际切削过程是三维空间内进行的，这样就限制了二维数值模拟的结果，对实际加工的预测有影响。

为了使数值模拟的结果更加符合实际，对加工过程进行三维模型模拟是很有必要的[1]。

金属零件的加工方式可以分为塑性加工、热成形或压力成形加工、机械加工、高能加工、电及化学加工等几大类。

上述各种加工方法中机械制造过程所占比重最大，用途最广是的是机械加工中的切削加工和磨削加工，而车削加工是分析各种切削方法的基础。

对车削加工进行具体分析，对加工过程中材料参数工艺中的车削速度、背吃刀量及进给率；对车刀几何结构（前角、后角和断削槽等）进行分析是研究加工技术的重要方法，是实现加工高精度、自动化、提高金属切除率的重要手段，是制定加工工艺的主要依据。

车削过程的分析对车削加工进行模拟是三维的，在以前大部分的模拟是二维的，忽略了在Z方向的力，虽然在分析正交切削来说精度是足够了但在斜倾角切削时就不再适合了。

实际切削加工中的大多数情况属于斜角切削方式。

基于有限元分析软件ADAMS,对高速车削加工进行仿真研究。

通过实例分析了解车削的加工过程中切削力大小、切削温度及应力变的分布情况。

该仿真结果对车削加工过程中工艺效果的预测和优化具有现实的指导意义[2]。

1.2仿真技术

1.2.1仿真技术的概念和原理

计算机仿真技术是以多种学科和理论为基础，以计算机及其相应的软件为工具，通过虚拟试验的方法来分析和解决问题的一门综合性技术，伴随着计算机的发展而形成的一门学科。

它的研究起源于20世纪70年代，但由于受计算机软硬件水平的影响，很难得到广泛应用。

它一般设计和构造一个客观世界某一系统的数理逻辑模型，并借助计算机对该模型进行实验的过程。

根据仿真过程中所采用计算机类型的不同，计算机仿真大致经历了模拟机仿真、模拟－数字混合机仿真和数字机仿真三个大的阶段。

20世纪50年代计算机仿真主要采用模拟机；60年代后串行处理数字机逐渐应用到仿真之中，但难以满足航天、化工等大规模复杂系统对仿真时限的要求；到了70年代模拟－数字混合机曾一度应用于飞行仿真、卫星仿真和核反应堆仿真等众多高技术研究领域；80年代后由于并行处理技术的发展，数字机才最终成为计算机仿真的主流。

现在，计算机仿真技术已经在机械制造、航空航天、交通运输、船舶工程、经济管理、工程建设、军事模拟以及医疗卫生等领域得到了广泛的应用[3]。

1.2.2国内数控加工仿真技术的发展状况

国内的主流数控加工仿真软件有上海宇龙软件工程有限公司开发的宇龙数控加工仿真系统、南京宇航自动化技术研究所开发的YHCNC宇航数控车铣模拟仿真教学软件、北京斐克科技有限责任公司开发的VNUC数控加工仿真软件。

宇龙开发的数控加工仿真系统目前在国内的职业技术培训学校获得了广泛的使用，取得了较好的效果。

软件可以支持二轴和三轴的动态加工仿真，兼容国内的主流数控系统如fanuc数控铣床和数控车床，siemens数控铣床和数控车床，PA系统等[4]。

　　　　YHCNC宇航数控车铣模拟仿真教学软件是结合机床厂家实际加工制造经验与高校（含职业技术学院、中等专业学校、技工学校和职业学校）教学训练一体所开发的，也具有一定的用户群。

该软件支持的机床和数控系统较多，软件可以支持二轴和三轴的动态加工仿真，但核心仿真算法不是太稳定。

VNUC数控加工仿真软件是唯一通过国家权威部门鉴定并推广使用的数控加工仿真软件，