1.3数控建模仿真工具的介绍

数控加工仿真是计算机辅助设计与制造技术的重要的一环,是利用计算机来模拟实际的机床加工过程,验证加工程序的可靠性和预测机床运动的有力工具。

数控加工仿真技术是在计算机技术诞生时提出来的,目的是以虚拟环境进行工艺代码的验证。研究的意义包括两部分,其一在于重要的机床部件,传统的实物验证法虽然更加贴近生产实际,可是极有可能损坏机床部件,数控机床安装有十分精密的装置,如果发生碰撞或者干涉就会对机床以及机床部件比如运动轴、刀具、床身造成破坏;其二在于重要的工件,工件毛坯是非常珍贵的财富,如果代码有误,就极有可能对毛坯造成破坏,尤其是关键工序,一个孔的加工失误就会导致全盘工艺的失败。所以,建模仿真的真正意义在于避免破坏数控机床和加工工件,其功能也是围绕着两点而不断升级和优化的。数控建模仿真软件在当今有着丰富的种类和功能,但其核心就是利用三维引擎进行建模,配合逻辑代码模拟机床的动作。其中PRO/E和UG就是其中的代表,在刚刚问世的时候,这些软件就有强大的建模功能,其初衷是对飞机螺旋桨的曲面进行三维描述,配套于刚刚用在生产线上的数控机床,两者的相辅相成为航空工业的生产设计注入了全新的活力。现在,计算机数控仿真方法已经有了很大的提升,很多软件都具有大量接口可用于二次开发,比如利用OpenGL和VC++组合开发出来的仿真工具就是个很好的例子。本文采用的VERICUT软件作为数控建模仿真软件的佼佼者,经历了市场的淘汰和删选成功脱颖而出,虽然VERICUT本身自带的建模软件十分简单,但是可以和PRO/E进行串联,精简版的VERICUT甚至可以集成在PRO/E当中,使得该软件成为了最佳的数控建模仿真软件之一。

 “VERICUT软件最早是基于Sun工作站的Unix操作系统。后来发展到PC,以及HP、IBM、DEC的工作站等平台。现在,几乎所有的客户都是在PC上使用VERICUT。CGTECH从数控代码的验证软件开始发展,后来开发出数控代码的仿真、优化软件,最近五年来,又开始进军复合材料制造和仿真领域,开发了支持复合材料中纤维铺放工艺的制造和仿真软件。现代的飞机上大量应用钣金加上纤维材料,例如碳纤维。五年前,我们的典型客户之一,波音公司邀请我们参与波音787飞机的研制项目,开发针对复合材料的制造和仿真技术。经过五年时间,复合材料制造与仿真已成为CGTECH的核心业务之一。CGTECH发展的前十五年主要是针对切除材料的加工工艺,而近五年来,我们开始发展添加材料的加工工艺。对于碳纤维等复合材料,我们的软件不仅能够进行仿真,还可以直接进行纤维铺放的编程。复合材料的制造与仿真,成为CGTECH发展新的增长点。”

                                    —CGTECH公司创始人 Jon Prun

 第二章 柴油机机身加工工艺分析

2.1机体加工工艺原理

机体是柴油机上的重要零部件,其加工质量直接关系到柴油机的可靠性和使用寿命,其加工效率则影响到柴油机的制造周期及成本。对于柴油机,机体结构复杂,精度要求高。机体需加工的平面达十多个、孔数达几百个。且油底壳结合面、高压油泵面、汽缸孔、顶杆孔及贯穿机体全长的多档主轴孔、凸轮轴孔等孔系的尺寸精度、形状和位置精度均有较高要求。因此,对高速柴油机机体加工工艺技术的优化研究显得尤为重要。

柴油机机体也算是一种箱体类零件,箱体零件加工表面主要有工作孔系,工作平面和其他次要表面。以下是确定表面加工方法。

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