基于MBD数控编程与仿真.docx

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1、基于MBD的数控编程与仿真1数控编程与仿真技术应用系统应用架构在工艺PDM/CAPP、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1所示，通过打通Vericut仿真优化系统与PDM/CAPP工艺系

2、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1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*．NC文件，系统将UG/CAM产生的*．PＲT文件和*．NC文件保存到PDM中。其中，*．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Veric

3、ut进行仿真，也可以将UG/CAM产生*．PＲT的零件、毛坯、工装、刀具、坐标系、装夹方式和*．NC文件接收到Vericut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。

4、(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。其中:(1)加工资源库包括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

5、统统一管理。2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2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2数控加工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

6、削的材料量，通过重新计算进给速度或主轴转速，以满足最小加工时间的目标函数及最大机床功率等约束条件的要求，从而产生一个优化的刀具轨迹文件。优化后的刀具轨迹并不改变刀具原有加工路线，它可以根据给定的模型和用户设定的一组优化参数，根据切削条件，确定各个工步的最佳进给速度或主轴转速，并创建新的刀具轨迹，最大限度的提高去料切削率，从而提高零件加工效率，缩短加工时间。2．3加工资源库建设加工资源库由NC程序库、机床模型库、控制系统库、刀具库、夹具库、加工参数库组成。其中NC程序库在PDM/CAPP系统中已经完成初步框架设计。2．3．1建立Vericut机床模型建立动力学机床模型就是用3D数字模型再现虚拟的

7、数控机床本体，并用相应的软件模拟各种控制系统，实现虚拟环境的机床运动。机床模型创建流程包括:收集机床数据、创建部件结构树、创建部件模型、设置加工行程、系统调试，如果机床模型与实际机床结构有差异，修改相应模型。2．3.2建立Vericut控制文件Vericut软件本身携带丰富的控制文件，用来模拟不同机床控制系统，以适应各个机床不同的运动代码定义，这些控制文件基本上涵盖了目前主流机床厂商的标准机床的控