基于UG和VERICUT的数控加工仿真研究与应用

　　1 鼠标零件的建模及刀轨的生成

　　1.1 零件的建模

　　(1)鼠标曲面总体设计思路首先构建出鼠标主体底部的截面，通过拉伸形成主体实体，再单独构建好一个自由曲面，进行补片操作后构建成鼠标实体模型的基本外形。

　　(2)曲面构建思路鼠标实体模型的顶面为一个独立的自由曲面，由前后、左右4条边缘线界定了其空间位置.中间曲面的凹出程度需要用另外的空间来约束其形状.显然构建的控制曲线越多形状被限制得越多。首先构建前后、左右4条曲线，再合理地构建2个方向的控制曲线.利用6条空间曲线，采用“通过曲线网格”构面功能构建顶面。构建的鼠标实体模型如图l所示：

　　图1 鼠标的实体模型

　　1.2零件工艺方案设计

　　根据上述创建好的鼠标实体模型各个形面形状，尺寸特点以及粗精加工分开的原则，结合UG提供的加工类型确定鼠标的工艺方案如表l所示：

　　表1 鼠标加工的工艺方案

　1.3零件刀具轨迹的生成

　　根据创建好的零件和毛坯以及确定的加工工艺方案。分别创建刀具、创建几何体、创建方法和创建操作。在鼠标的加工中创建了6把刀具分别进行粗加工、半精加工和精加工。创建的工件几何体如图1所示。毛坯几何体采用UG提供的自动块。在创建操作中具体的加工方法、加工内容和所使用的刀具如表l所示.在创建操作过程中根据零件的几何形状选用型腔铣加工鼠标曲面去除大部分余量.还包括设置切削方式和用户参数、定义几何体和控制点.设置进退刀方式、指定避让几何体和切削参数等.设定参数之后生成刀位轨迹，生成的粗加工和精加工的刀位轨迹如图2所示：

　　图2 鼠标的租精加工刀位轨迹图

　　生成的刀位轨迹为后续的刀具路径的验证和机床运动进行全面的仿真奠定了基础.在机床仿真之前.首先在UG中进行刀路验证。在刀路验证过程中.刀具按照生成的NC代码依次完成加工操作并动态显示工件材料的去除过程。

　　2数控机床仿真环境的建立

　　2.1 建立机床仿真模型

　　建立仿真模型是实现整个仿真过程的核心.因为只有进行仿真分析之后才能对设计的零件进行预测和评价并提出修改和改进方案来细化和精确化初步设计过程。

　　用VERICUT建立机床模型是机床结构在计算机上的映射。在计算机上显示机床的结构外形.也可以通过组件树建立其依附关系.在计算机上建立虚拟的机床本体，控制系统和刀具库。调用在UG中生成的NC代码驱动.就可以在计算机上看到和真实加工一样的效果。

　　(1)建立机床组件树和机床实体模型

　　打开VERICUT单击Component Tree依次添加Base、Z轴、Spindle、Tool、y轴、X轴、夹具和毛坯，形成组件树(略)。然后依次添加机床的几何模型.VERICUT中提供简单的几何模型可以直接进行尺寸设定后装配使用.对于复杂的几何模型可以在UG、Pro/E或CAXA等软件中创建好模型之后导入VERICUT中装配成机床。在机床的创建中使用VERICUT提供简单的几何模型依次装配成机床(略)，机床模型建立之后进行机床的简单设置，可以用MDI手动按钮输入坐标查看机床的运行情况。

　　(2)建立机床刀具库

　　VERICUT刀具库包含刀具的切削部分、刀杆和刀具的夹持部分.这些信息以.ds格式储存在刀具库中。在鼠标的加工中创建了6把刀具进行加工。在VERICUT中输入刀具尺寸即可建立仿真加工中的刀具。建市的6把刀具如图3所示：

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　　图3 加工中的刀具库

　　(3)建立控制系统

　　在这里直接选用VERICUT数据库中提供的控制系统，选用ab_7320数控文件。

　　(4)调入加工程序

　　点击NC program控件后.调入在UG中生成的NC程序.就可进行仿真加工。在加工之前还要进行必要的G—CMe设置.使得刀具正好落在零件切削的起始位置。验证设置是否正确的标准是安装好刀具之后，输入Xo 、Yo、Zo之后刀尖必须落在加工的原点，也就是毛坯上表面的中心。设置完成之后加工仿真过程在工件视图和机床工件视图分别如图4所示。零件加工完成之后，调入设计模型与加工好的零件进行比较，整个程序的加工过程较为顺利，尺寸和表面光洁度较为理想，加工的零件各项尺寸均符合要求。

　　图4 加工仿翼过程

　　VERICUT的仿真验证模块是一个功能强大的仿真验证专用模块.用于模拟刀具路径以及整个数控机床的切削过程.它可以建立与实际生产加工中的数控机床完全一致的精确模型.以使模拟仿真结果完全符合实际情况。VERICUT仿真模块对加工进行交互模拟。演示材料按照数控刀轨数据去除的过程.即开始模型的的三维仿真加工过程.观察刀具轨迹的准确性，以使模拟仿真的结果完全符合实际情况。

　　3结语

　　使用UG和VERICUT相结合的方法应用在数控加工当中.由于程序是在UG中自动生成.可以大大节省计算的工作量.缩短新产品的工艺准备时间，也可避免手工编程的出错率。而VERICUT软件很好地验证了UG中生成的NC代码.机床加工效果逼真，可以对VERICUT模型中的几何参数.加工信息进行测量以及对设计模型与VERICUT仿真加工模型数据比较.以保证最后生成的NC代码能在实际的机床上安全、快速、可靠地运行。