开题报告_数控铣削加工过程仿真

毕业设计(论文)开题报告

学生姓名：李赢学号： 1015070124 专业：机械设计制造及其自动化

设计(论文)题目：数控铣削加工过程仿真

指导教师：张学军

2014 年3月28 日

开题报告填写要求

1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在系审查后生效；

2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；

3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10篇（不包括辞典、手册）；

4．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2002年4月26日”或“2002-04-26”。

毕业设计（论文）开题报告

二、国内外发展现状

虚拟加工过程仿真系统是虚拟制造的底层关键技术，包括几何仿真系统和物理仿真系统两大部分。几何仿真系统是将数控机床、刀具、工件和夹具组成的工艺系统当作一个刚性系统，不考虑系统的各种物理因素而建立的仿真系统，解决对加工过程直观的动态图形描述和精度检验。目前在几何仿真系统方面的研究出现了Pro/E、UG、MasterCAM等商业软件。

Pro/E是美国PTC公司开发的，采用面向对象的统一数据库和全参数化造型技术，其工业设计方案可直接读取内部的零件和装配文件。提供刀具加工路径控制和工路径的创建，支持高速加工和多轴加工，并带有多种图形文件接口。UG／CAM是将数控虚拟加工仿真模块连接起来，从车削到复杂曲面的铣削，为用户提供了一个方便实用的仿真环境．在刀具移动过程中，用户既可基于图形编辑刀具路径，对其进行扩展、缩短或修改，同时还可定制出自己的菜单和对话框。MasterCAM是美国CNC公司产品，功能主要包括二维绘图、曲线、曲面加工、曲面设汁、点位加工、二轴到五轴铣削加工、数控车削、二轴到四轴的线切割、火焰切割和激光切割。其数控加工功能提供多种走刀方法，对加工路径的选择、干涉检查、加工时的进退刀方式、多曲面加工、粗精加工、刀具管理、毛坯材料管理、走刀模拟、测量等方面具有很强的功能。

在国内，几何仿真的研究成果典型的有CAXA是北京航空航天大学开发的CAD／CAM系列软件，功能与国外的CAD／CAM软件相似，是针对数控车床、数控线切割等机床开发的CAD／CAM软件，并且其三维CAD软件是目前国内CAD市场上性能价格比最高的三维零件设计软件．其他一些专门的数控虚拟加工仿真软件有：南京数控培训中心和上海天傲科技有限公司合作开发的TNS-Vvr2．0数控仿真系统；南京宇航自动化技术研究所开发的数控仿真软件；上海宇龙软件工程有限公司开发的数控仿真软件和由广州红地技术有限公司开发的V-CNC数控虚拟加工仿真教学软件等。这些仿真软件可以让用户交互式仿真数控机床的操作，具有与真实机床运动完全相同的二维或三维的加工仿真功能，可在计算机上对加工中的机床、刀具的切削运动以及工件余量去除过程获得真实感的动态显示，并进行过切与欠切检验以及机床、夹具与刀具的碰撞检验，在计算机上实现快捷有效的零件程序检验。其中，有些仿真软件还可进行简单的切削负荷和速度优化检验。

而物理仿真系统则是考虑整个工艺系统的动态特性对实际切削过程影响而建立

的仿真系统，由于产品的可制造性与切削过程中的物理条件密切相关，通过切削过程的物理仿真系统可以模拟切削过程的动态力学特性，优化切削参数，确保获得较好的加工表面质量。通过物理仿真系统可以实现对切削过程物理方面因素的分析与预测，并可以在Windows界面上显示仿真结果，在虚拟制造研究中具有重要意义，国内外已经对其重视并开展了研究工作。

虽然加工过程的物理仿真系统软件还很不成熟，但是国内外专家在此领域已进行了大量的研究．E Usui等将金属切削过程的研究分为分析型和预测型，并指出对切削过程的研究不仅要侧重于分析切削机理，还要根据生产实际需要，在总结各种切削理论的基础上发展与开发预测型模型，减少繁重的切削试验，构建加工过程物理仿真的模型基础，以适应现代化生产的要求．其提出的预测型模型是目前物理仿真系统建模的重点。S Takata开发了一套面向智能加工过程的仿真系统，称其为实际加工过程之前的“预演"(Scenario)过程，他的系统中包括了检验刀具路径的几何仿真过程和预测切削力和加工误差的物理仿真过程。该系统可用于优化加工过程、在线自适应控制，且能对异常情况进行监测和报警。Sates等模拟正常切削状态下刀具与工件的相对振动，同时用简化的颤振模型来预测虚拟加工过程的颤振情况[4]。W J Endr 鹤针对车削加工过程建立了全面的加工过程模拟[5]，该模型综合考虑了刀具几何形状、变化的切削层参数、工件的材质及刀杆相对于工件的振动等因索，建立了车削力的动态模型和工艺系统的振动模型，同时该系统还能对工件的微观形貌进行分析。M D TSal对立铣刀的颤振预测进行仿真研究，基于刀具的几何模型建立了立铣刀瞬时切削力模型，瞬时力产生了切削振动，又由于刀具磨损和再生机理的影响，通过简化稳定性判据来预报切削颤振[6]。G M Zhmg针对镗削和断续车削，建立了瞬时切削力一相对振动一工件表面质量为主线的加工过程模型，对工件材质及再生机理等因素的分析，仿真分析加工过程中切削力、振动、加工工件表面质量等物理因素的变化规律，并建立了工件表面三维形貌分析系统,Y S Tarng对铣削动态过程进行了仿真，其系统特点是有关影响动态铣削力的参数，如轴向与径向的切削深度等皆来源于CAD／CAM工作站，应用从图形系统提取的几何参数构建铣削过程模型。加工过程中剧烈的切削振动不但会影响工件表面质量，还可能造成加工设备和刀具的损坏。切削振动的预报也是NC物理验证的一项内容．美国Northwestern University等8所大学在美国国家自然科学基金会资助下开展了AMRI-M计划的研究，主要研究虚拟机床中各种加