基于MBD的数控编程与仿真分析

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1、第4期卫青延，等：基于MBD的数控编程与仿真分析59的是美国cGTech公司的Vericut软件，运行界面如图1所示。图1Vericut软件运行界面美国波音公司、欧洲空客公司等厂商在进行飞机、汽车的复杂产品数控加工之前都必须进行Nc程序的数控仿真。国内航空主机及发动机生产厂在引进数控机床进行复杂件加工的同时，也引进Vericut软件。通过对Vericut软件真应用，数控程序的正确性有很大的提高。1数控编程与仿真技术应用系统应用架构针对复杂零件尺寸要求高、加工工序长，机床种类多的特点，结合MBD技术在数控编程及仿真的应用，提出了复杂零件基于MBD的加工仿真系统

2、的要求，取消了传统设计(CAD)一工艺(cAPP)一编程(cAM)一仿真(Vericut)直接使用二维图之间数据转换和重复建模，改进数控加工流程，完善干涉检查和程序优化，打通PDM、cAPP、CAM、Vericut之间的数据通道，对加工仿真资源进行统一管理，实现工艺设计、加工仿真和加工验证一体化。在工艺PDwcAPP、cAM基础上，梳理数控加工流程，完善机床模型库、控制系统库、刀具库、夹具库、加工参数库，打通基于PDM的uG∥cAM系统、Vericut仿真优化系统、DNc加工验证系统的数据通道，确定基于Vericut的干涉检查和程序优化流程，建立数控加工仿真

3、的应用环境，解决数控加工仿真资源的分散管理的问题；实现工艺设计、程序编制、仿真优化、试切验证的一体化，减少制造准备时间，提高数控加工效率。加工仿真系统建设方案由应用层、协同层和数据层三部分组成，其框架如图2所示，通过打通Vericut仿真优化系统与PDwcAPP工艺系统、DNC系统、uG／cAM编程系统的信息集成，创建在PDM下的机床模型库、控制系统库、刀具库、夹具库、加工参数库，在工艺应用环境中实现工艺设计、程序编制、仿真优化、试切验证的一体化。图2加工仿真系统框架1．1应用层应用层的主要功能是为每个工艺设计人员提供综合设计环境。(1)系统对设计进行身份认

4、证，系统为工艺人员提供Nc设计仿真软件和相关数据。(2)工艺设计人员利用uG／cAM进行NC程序编制，生成Nc程序的术．Nc文件，系统将UG／cAM产生的术．PRT文件和术．NC文件保存到PDM中。其中，半．PRT文件包含零件、毛坯、工装、刀具、坐标系和装夹方式。(3)工艺设计人员可以单独使用Vericut进行仿真，也可以将uG／cAM产生木．PRT的零件、毛坯、工装、刀具、坐标系、装夹方式和术．NC文件接收到Ve—cut系统。同时Vericut仿真优化需要的机床模型和控制系统模型从加工资源库调出，经过Vericut仿真优化系统验证和优化的Nc沈阳航空航天大

5、学学报第30卷程序保存到PDM中。(4)工艺设计人员可以将Vericut仿真优化的NC程序和加工仿真可视化文件传递到DNC系统中，用以实现现场加工的NC程序传递／接收和现场NC版本控制，之后通过现场加工验证的NC程序和加工参数由工艺人员整理保存到PDM中。1．2协同层协同层的主要功能是将CAPP工序信息传递到UG／CAM编程系统，该编程系统可以借用CAD产品模型。(1)负责UG／CAM编程系统、Vericut优化系统和DNC试切系统的数据传递和控制。(2)负责UG／CAM编程和Vericut仿真优化时，对加工资源库中模型的调用。(3)负责加工仿真流程的定义和

6、技术状态控制。1．3数据层数据层的主要功能是对加工资源库进行管理，实现对NC程序在编制、仿真和验证过程中数据的分类管理，以及加工知识的积累和重用。其工艺编制NC程序编制三维工序模型、_●刀具、夹具、基准、工装模型毛坯、工序模型中：‘(1)加T资源库包括NC程序库、机床模型库、控制系统库、刀具库、夹具库、加工参数库。(2)NC程序库、刀具库、夹具库中的模型按UG／CAM使用方式创建；机床模型库、控制系统库、加工参数库按Vericut仿真优化使用方式创建。(3)加工资源库由PDM系统统一管理。2关键业务流程2．1数控加工流程传统数控加工流程是在CAM编程后经过多

7、次的现场试切来完成，没有第三方软件仿真验证。结合仿真软件应用的进展情况，在科研产品试制过程中建立一套以提高机床效率为目的的技术流程显得尤为重要。在新的数控加工流程中(如图3所示)，增加了仿真优化验证，并对验证后的NC程序、机床模型、控制系统模型、刀具模型、夹具模型、加工参数模型等利用PDM进行统一管理。图3数控】!jn-r流程通过这样一套完整的工作流程，能够有效缩短无效占机时间，降低试切废品率，同时为提高产品质量及提高生产率提供行之有效的科学工具。2．2NC程序仿真基于Vericut的NC程序仿真与优化，是指基于切削条件和切削的材料量，通过重新计算进给速度或

8、主轴转速，以满足最小加工时问的目标函数及最大机床功率