jj，“一 ad i s s e r t a t i o ns u b m i t t e dt og u a n g d o n gu n i v e r s i t yo f t e c h n o l o g yf o rt h ed e g r e eo fm a s t e r o fe n g i n e e r i n gs c i e n c e as t u d yo ns i m u l a t i o na n do p t i m i z a t i o no fn c m a n u f a c t u r i n go fa u t o m o b i l em o l d m a s t e rd e gr e ec a n d i d a t e ：y u a ny u p e n g sp e r v 。s o ：p r o f y a n gl u p e r v i s o r r o a n g i ns： m a y2 0 10 f a c u i t yo fm a t e r i a la n de n e r g y g u a n g d o n gu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y g u a n g z h o u ，g u a n g d o n g ，p r c h i n a ，5 1 0 0 0 36唧75 47，iiiiliy 摘要 摘要 汽車工業是我國國民經濟五大支柱產業之一，2 0 0 9 年我國成為汽車全球產銷量 第一的國家，同年國務院發布了汽車產業調整振興規劃，提出由汽車產銷大國 向汽車制造強國邁進的戰略目標。要發展民族品牌車型急需數控機床和高精密模具 等先進制造裝備的相應發展，因此研究汽車模具關鍵技術之一的數控加工仿真技術 具有重要意義。 論文應用成熟的商業化數控仿真系統v e r i c u t ，在深入研究建模仿真方法的 基礎上，建立我校z x k 3 2 b 、g - x k 5 3 2 5 、m c v 7 6 0 b p 、m c h 一5 0 0 d 、h u r c o v t x u 等機床的虛擬模型并應用u gp o s tb u i l d e r 工具開發了z x k 3 2 b 機床專用后 處理器。在前述工作基礎上，以加工轎車儀表盤模具型芯為例，對轎車模具數控加 工仿真優化技術開展了較為深入的研究并進行了真實加工，論文結論如下： ( 1 ) 基于v e r i c u t 的全過程仿真，可以方便的檢測機床碰撞干涉事故、優化 n c 代碼、縮短制造周期，有利于制造系統的集成，必將成為今后轎車模具先進制 造技術的一個重要研究方向。 ( 2 ) 目前3 軸、4 軸和5 軸機床加工質量和加工效率的對比研究較少。本文應 用v e r i c u ta u t o d i f f 加工質量檢查模塊對經3 軸、4 軸和5 軸機床加工后工件 的質量和加工效率進行分析，結果表明加工達到了設計的精度要求；此外，在加工 復雜空間曲面時，5 軸加工中心相比3 軸機床能顯著提高工件表面質量，縮短加工 時間。 ( 3 ) 利用o p t i p a t h 模塊優化加工代碼，結果表明能節省2 7 5 的加工時間，并 且達到了使加工更為平穩、減少刀具磨損、提高加工質量的目標。在z x k 3 2 b 機床 進行實際加工驗證 o p t i p m h 功能的有效性和仿真系統的可靠性，證明了優化加工 代碼對降低轎車模具加工成本有現實意義。 本文關于建模仿真方法的研究可應用于轎車模具數控加工行業，建立的虛擬機 床可用于廣東工業大學實驗室對學生進行數控操作培訓和數控編程模擬實驗。 關鍵詞：v e r i c u t ；數控加工；仿真；優化；機床 廣東工業大學碩士學位論文 a b s t r a c t t h ea u t o m o b i l ei n d u s t r yi so n eo ft h ef i v ep i l l a ri n d u s t r i e so fo u rn a t i o n a le c o n o m y i n2 0 0 9c h i n ab e c a m et h ew o r l d sn o 1 一a u t o m o t i v ep r o d u c t i o na n ds a l e sc o u n t r y , t h e s t a t ec o u n c i lh a di s s u e d ”a u t o m o b i l e i n d u s t r ya d ju s t m e n tp r o m o t i o np l a n ”i nt h es a m e y e a rw h i c hp r o p o s e dt h es t r a t e g i ct a r g e tt h a tb r i n go u rc o u n t r yt oap o w e r f u la u t o m o b i l e m a n u f a c t u r i n gn a t i o n d e v e l o p i n g n a t i o n a lb r a n dv e h i c l e t y p eu r g e n t l y n e e d s c o r r e s p o n d i n gd e v e l o p m e n to fa d v a n c e dm a n u f a c t u r ee q u i p m e n ts u c ha sn cm a c h i n e t o o la n dh i g hp r e c i s i o nm o l da n ds oo n t h e r e f o r es t u d yo ns i m u l a t i o na n do p t i m i z a t i o n o fn c m a n u f a c t u r i n go fa u t o m o b i l em o l di si m p o r t a n t t h i ss t u d yw a sc a r r i e do u ta b o v e t h eb a c k g r o u n d t h i st h e s i su s e st h ew o r l d sm o s ta d v a n c e dm a c h i n i n gs i m u l a t i o ns y s t e mv e r i c u t t oc r e a t et o o ll i b r a r ya n dv i r t u a lm o d e lo fz x k - 3 2 bm i l l i n gm a c h i n e ，g - x k 5 3 2 5m i l h n g m a c h i n e ，l e a d w e l lm c v - 7 6 0 b pm a c h i n i n gc e n t e r , l e a d w e l lm c h 5 0 0 d m a c h i n i n gc e n t e ra n dh u r c ov t x uf i v e a x i sm a c h i n i n gc e n t e r z x k 3 2 bm a c h i n e s p e c i f i cp o s t - p r o c e s s o rw a sd e v e l o p e db yu gp o s tb u i l d e r o nt h i sb a s i s ，t a k ep r o c e s s i n g t h ed a s h b o a r dm o l dc o r ea st h ee x a m p l e ，c a r r y i n go u tr e s e a r c ho ns i m u l a t i o na n d o p t i m i z a t i o nt e c h n i q u e so fv e h i c l em o l dn cm a n u f a c t u r ea n dc o n d u c t i n gr e a lm a c h i n i n g o f d a s h b o a r dm o l dc o r e p r o p o s ef o l l o w i n gv i e w p o i n t s ： ( 1 ) t h em a c h i n i n gs i m u l a t i o ns y s t e mb a s e do nv e r i c u tc a ne a s i l yd e t e c tt o o l c o l l i s i o na c c i d e n t sa n do p t i m i z en c p r o g r a m ，i m p r o v i n gp r o c e s s i n ge f f i c i e n c y , s h o r t e n m a n u f a c t u r i n gc y c l e ，w i l lb e c o m ea ni m p o r t a n tr e s e a r c hd i r e c t i o no fa d v a n c e dt e c h n i q u e o fv e h i c l em o l dm a n u f a c t u r ea n dp r o m o t et h ed e v e l o p m e n to fc h i n a sm a n u f a c t u r i n g i n d u s t r y ( 2 ) a tp r e s e n tt h ec o m p a r a t i v es t u d yo n3a x i s ，4a x i sa n d5a x i sm a c h i n i n gq u a l i t y a n dm a c h i n i n ge f f i c i e n c yi sf e w t h i st h e s i su s e sa u t o d i f fm o d u l ep r o v i d e di n v e r i c u tt oa n a l y s i sa n di n s p e c tt h ep r o c e s s i n gq u a l i t yo fw o r kp i e c eb ys o l i da n d s u r f a c ec o m p a r i s o nm e t h o d c o m p a r e dt h eq u a l i t yo fw o r kp i e c ea n dt h e p r o c e s s i n g e f f i c i e n c ya f t e r3 - a x i s ，4a x i sa n d5 - a x i sm a c h i n i n g t h er e s u l ts h o w st h a tt h ep r o c e s s i n g h a sa c h i e v e dt h ed e s i g no f p r e c i s i o n i na d d i t i o n ，i nt h ep r o c e s s i n go fc o m p l e xs p a t i a l i i a b s t r a c t s u r f a c e ，t h e5 - a x i sm a c h i n i n gc e n t e rc a l ls i g n i f i c a n t l yi m p r o v et h es u r f a c eq u a l i t ya n d r e d u c ep r o c e s s i n gt i m ec o m p a r e dw i t h3 - a x i sm a c h i n et 0 0 1 ( 3 ) u s eo p t i p a t hm o d u l et oo p t i m i z et o o lp a t h t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o w t h a t b yo p t i m i z i n gn cp r o g r a mc a ns a v e2 7 5 o fp r o c e s s i n gt i m ea n di m p r o v e t h eq u a l i t yo f w o r kp i e c ew h i c hh a sp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c eo fr e d u c i n gp r o c e s s i n gc o s to fv e h i c l em o l d t h e nu p l o a dt h eo p t i m i z e dn cp r o g r a mt oz x k - 32 bm a c h i n et o o lt od ot h er e a l m a c h i n i n gt e s tt ov e r i f yt h er e l i a b i l i t yo fv e r i c u ts i m u l a t i o ns y s t e m t h er e s e a r c ho nm o d e l i n ga n ds i m u l a t i o ni nt h i st h e s i sc a nb ea p p l i e dt ov e h i c l e m o l dc n cm a c h i n i n gi n d u s t r y t h em a c h i n et o o l s b u i l ti nt h i sa r t i c l ec a nb eu s e df o r c n cp r o g r a m m i n gt r a i n i n gf o rt h es t u d e n t so fg u a n g d o n gu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y k e y w o r d s ：v e r i c u t ；n cm a n u f a c t u r e ；s i m u l a t i o n ；o p t i m i z a t i o n ；m a c h i n et o o l i i i 廣東工業大學碩士學位論文 目錄 摘曇娶i a b s t r a c t ，i i 第一章緒論1 1 1 選題背景與意義1 1 2 國內外研究技術發展現狀和趨勢2 1 2 1 數控機床的發展現狀和趨勢2 1 2 2 數控仿真技術的研究現狀及發展趨勢3 1 3 本論文的主要研究工作3 第二章數控加工理論與v e r i c u t 數控加工仿真系統5 2 1 數控加工數學擬合方法5 2 2 數控加工仿真技術6 2 3 切削參數優化數學模型6 2 4v e r i c u t 系統簡介7 2 5v e r i c u t 系統組成模塊8 2 6v e r i c u t 系統的主要特點9 2 6 1c n c 機床仿真和驗證9 2 6 2n c 程序優化9 2 6 3 良好的開放性9 2 7 本章小結1 0 第三章仿真加工平臺的構建1l 3 1 廣東工業大學z x k 3 2 b 數控銑床建模o 1 1 3 2g s k 9 8 3 m 數控系統分析與開發1 9 3 3z x k 3 2 b 機床后處理器開發一2 4 3 3 1 后處理器簡介2 4 3 3 2z x k 一3 2 b 機床后處理器開發過程2 6 3 3 3z x k 一3 2 b 機床后處理器的安裝及驗證2 9 3 4 刀具庫的創建3 0 3 5 廣東工業大學g - x k 5 3 2 5 機床建模3 2 i v 目錄 3 6 廣東工業大學l e a d w e l lm c v - 7 6 0 b p 機床建模3 4 3 7 廣東工業大學l e a d w e l lm c h 5 0 0 d 機床建模3 6 3 8h u r c ov t x u 五軸加工中心建模3 8 3 9 本章小結4 0 第四章v e r i c u t 仿真加工的實現及數據分析4 2 4 1 仿真加工結果分析j 一4 2 4 1 1u g c a m 系統4 2 4 1 2 加工工藝方案的制定原則4 4 4 1 3z x k 3 2 b 機床仿真加工一4 5 4 1 4g - x k 5 3 2 5 機床仿真加工5 0 4 1 5l e a d w e l lm c v - 7 6 0 b p 機床仿真加工一5 1 4 1 6l e a d w e l lm c h 5 0 0 d 機床仿真加工5 1 4 1 7h u r c ov t x u 機床仿真加工5 2 4 1 8 仿真加工結果分析5 4 4 2 o p t i p a t h 優化對比與分析5 9 4 2 1 o p t i p a t h 程序優化原理5 9 4 2 2o p t i p a t h 程序優化方法6 0 4 2 3o p t i p a t h 程序優化過程與結果6 l 4 3 虛擬加工與實際加工數據對比6 3 4 4 本章小結6 4 ： 結論與展望- 6 6 參考文獻6 8 攻讀學位期間發表的學術論文7 2 獨創性聲明7 3 致 射7 4 v 廣東工業大學碩士學位論文 c o n t e n t a b s t r a c t ( c h i n e s e ) i a b s t r a c t ( e n g l i s h ) i i c h a p t e r 1i n t r o d u c t i o n 1 1 1b a c k g r o u n da n ds i g n i f i c a n c e so ft h i st h e s i s 1 1 2d o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a lr e s e a r c hs t a t u sa n dt r e n d so ft h i ss u b j e c t 2 1 2 1p r e s e n ts i t u a t i o na n dd e v e l o p m e n tt r e n d so f n cm a c h i n et o o l 2 1 2 2r e s e a r c h s t a t u sa n dt r e n d so f n cm a n u f a c t u r es i m u l a t i o n 3 1 3m a i n _ r e s e a r c hw o r ko ft h i st h e s i s 3 c h a p t e r2c n cm a c h i n i n gt h e o r ya n dv e r i c u ts i m u l a t i o ns y s t e m 5 2 1m a t h e m a t i c sf i t t i n gm e t h o do fn c m a c h i n i n g 5 2 2n c m a c h i n i n gs i m u l a t i o nt e c h n o l o g y 6 2 3m a t h e m a t i c a lo p t i m i z a t i o nm o d e lo f c u t t i n g 6 2 4v e r i c u t i n t r o d u c t i o n 7 2 5v e r i c u ts y s t e mc o m p o s e dm o d u l e s 8 2 6m a i nf e a t u r e so fv e r i c u t 9 2 6 1s i m u l a t i o na n dv e r i f i c a t i o n 9 2 6 2n c p r o g r a mo p t i m i z a t i o n 9 2 6 3p r o p e r t yo f d e v e l o p m e n t 9 2 7s u m m a r y 10 c h a p t e r3s i m u l a t i o np l a t f o r mc o n s t r u c t i o n 11 3 1z x k - 3 2 bn c m i l l i n gm a c h i n em o d e l i n g 11 3 2a n a l y s i sa n dd e v e l o p m e n to fg s k 9 8 3 mc n c s y s t e m 1 9 3 3d e v e l o p m e n to f z x k 一3 2 bp o s t p r o c e s s o r 2 4 3 3 1i n t r o d u c t i o no f p o s t p r o c e s s o r 2 4 3 3 2d e v e l o p m e n tp r o c e s so f z x k - 3 2 b p o s t p r o c e s s o r 2 6 3 3 3i n s t a l l a t i o na n dv a l i d a t i o no f z x k 一3 2 bp o s t p r o c e s s o r 2 9 3 4c r e a t i o no f t o o ll i b r a r y 3 0 c o n t e n t 3 5g x k 5 3 2 5n cm i l l i n gm a c h i n em o d e l i n g 3 2 3 6l e a d w e l lm c v - 7 6 0 b pm a c h i n i n gc e n t e rm o d e l i n g 3 4 3 7l e a d w e l lm c h 5 0 0 dm a c h i n i n gc e n t e rm o d e l i n g 3 6 3 8h u r c ov t x um a c h i n i n gc e n t e rm o d e l i n g 3 8 3 9s u m m a r y 4 0 c h a p t e r4i m p l e m e n t a t i o no fv e r i c u t s i m u l a t i o na n dd a t aa n a l y s i s 4 2 4 1s i m u l a t i o nr e s u l ta n a l y s i s 4 2 4 1 1u g c a ms y s t e m 4 2 4 1 2p r i n c i p l e so fm a k i n gp r o c e s s i n gc r a f t 4 4 4 1 3t h em a c h i n i n gs i m u l a t i o no fz x k - 3 2 bm a c h i n et o o l 4 5 4 1 4t h em a c h i n i n gs i m u l a t i o no fg x k 5 3 2 5m a c h i n et o o l 5 0 4 1 5t h em a c h i n i n gs i m u l a t i o no fl e a d w e l lm c v - 7 6 0 b pm a c h i n ec e n t r e 5 1 4 1 6t h em a c h i n i n gs i m u l a t i o no fl e a d w e l lm c h - 5 0 0 dm a c h i n ec e n t r e 5 1 4 1 7t h em a c h i n i n gs i m u l a t i o no fh u r c ov t x um a c h i n ec e n t r e 5 2 4 1 8s i m u l a t i o nr e s u l ta n a l y s i s 5 4 4 2o p t i p a t ho p t i m i z a t i o nc o m p a r i s o na n da n a l y s i s 5 9 4 2 1o p t i p a t ho p t i m i z a t i o nt h e o r y 。5 9 4 2 2o p t i p a t ho p t i m i z a t i o nm e t h o d 6 0 4 2 3p r o c e s sa n dr e s u l to fo p t i p a t ho p t i m i z a t i o n 6 1 4 3v i r t u a la n dr e a lm a c h i n i n gd a t ac o m p a r i s o n 6 3 4 4s u m m a r y 6 4 c o n c l u s i o n sa n de x p e c t a t i o n 6 6 r e f e r e n c e s 6 8 p u b l i s h e dp a p e rd u r i n gd e g r e es t u d y 7 2 d e c l a r a t i o n 7 3 a c k n o w l e d g e m e n t 7 4 v i i 第一章緒論 第一章緒論 1 1 選題背景與意義 汽車工業是我國國民經濟五大支柱產業之一，2 0 0 9 年在面臨嚴峻的國際金融危 機的困難形勢下，我國汽車的產、銷量卻雙雙以4 0 以上的增幅逆勢而上，以產、 銷量超過1 0 0 0 萬輛的硬指標成為汽車全球產銷量第一的國家1 1 1 。同年國務院發布了 汽車產業調整振興規劃，提出汽車工業形成自主創新、自主開發的能力，最終 實現行業“由大轉強 的戰略目標i z 。我國汽車裝備取得了長足的進步，但與發達 國家相比仍有很大差距。隨著汽車工業競爭日趨激烈，汽車換型時間不斷縮短，要 想在競爭中取勝、發展自主創新汽車產品技術、打造民族品牌車型，急需數控機床 和高精密模具等先進制造裝備的相應發展。目前國內新建汽車生產企業中，設備投 資占全部建設投資的6 5 - 7 5 ，其中制造技術先進的企業，進口設備投資己占全 部設備投資的8 0 以上【3 】。制造技術水平直接決定了汽車生產企業在市場競爭中的 生存與發展，因此研究汽車工業關鍵制造技術之一的數控加工仿真技術對探索中國 汽車的自主品牌的創建與發展壯大之路就顯得尤為重要。 隨著科學技術的發展，各種先進技術正逐漸應用于制造系統中，其中2 0 世紀中 期數控技術和數控機床的發展給機械制造業帶來了革命性的變化。數控加工具有加 工柔性好、加工精度高、生產率高、減輕操作者勞動強度、改善勞動條件的特點， 有利于生產管理的現代化以及經濟效益的提高【4 】。數控機床是一種高度機電一體化 的產品，適用于加工批量小、結構較復雜、精度要求較高的零件、需要頻繁改型的 零件、需要縮短生產周期的急需零件嘲。數控加工技術是現代自動化、柔性化及數 字化生產加工技術的基礎與關鍵技術，它的發展和運用，開創了制造業的新時代。 因此，數控技術的水平、擁有量和普及程度，已經成為衡量一個國家綜合國力和工 業現代化水平的重要標志。 另一方面，隨著計算機硬件和可視化技術的發展，計算機仿真技術在制造系統 中得到廣泛的應用。數控加工仿真是c a d c a m 系統的一項關鍵技術1 6 。現代制造業 中產品形狀越來越復雜，精度要求也越來越高，傳統的加工設備和制造方法己難于 適應這種多樣化的復雜形狀零件的高效高質量加工要求，如果在實際切削前，用戶 可以利用仿真軟件在計算機上進行模擬加工零件，就可以消除程序中的錯誤，避免 廣東工業大學碩士學位論文 發生真實的碰撞【7 】。因此數控加工仿真系統是檢驗設計、加工過程是否正確的重要 途徑。當n c 代碼在計算機上進行了仿真并修正了程序之后，利用計算機軟件對n c 程序進行優化，每一步切削分別設置適當的進給速度，能夠大量縮短加工時間，并 改善操作的連續性和提高加工質量i s 。采用仿真加工和代碼優化技術，將仿真軟件 嵌入到制造系統中，使其成為實際加工的支撐環境，對于制造業具有重要的意義。 1 2 國內外研究技術發展現狀和趨勢 1 2 1 數控機床的發展現狀和趨勢 計算機數字控制技術( c o m p u t e rn u m e r i c a lc o n t r 0 1 ) 是利用數字信號進行控制 的自動控制技術。1 9 4 8 年美國p a r s o n s 公司在加工直升機葉片輪廓時，首先提出了 數控機床的設想。麻省理工學院在此基礎上于1 9 5 2 年成功地研制出世界上第一臺數 控機床。7 0 年代數控技術成為c a d c a m 技術的一部分，推動了c a d c a m 技術的一 體化發展，并逐步形成了計算機集成制造系統( c i m s ) 的概念，數控技術的產生給 機械制造業帶來了革命性的變化，標志著制造業領域中計算機控制時代的開始，是 現代制造技術的基礎，具有重要的實際意義和深遠的影響。 我國數控技術的發展起步于2 0 世紀五十年代。“十五”期間，國家科技部將數 控機床列為制造業信息化工程的三大重點之一，在8 6 3 計劃和科技攻關計劃中分別安 排了“精密制造與數控關鍵技術應用與示范 和“數控關鍵技術與裝備產業化支撐 技術及應用”等項目。現已取得重要的階段性成果。目前我國己基本掌握了多軸坐 標聯動技術，復合加工技術的研究也取得很大成績，自主研制的五軸聯動車銑復合 中心、五軸五面加工中心、雙主軸車削中心等關鍵設備均己實現商品化【。】。進入2 l 世紀，隨著制造業對數控機床的大量需求以及計算機技術和現代設計技術的飛速進 步，數控機床的應用范圍還在不斷擴大，并且不斷發展以適應生產加工的需要。數 控機床正向著高速化、高精化、復合化、智能化、開放化、網絡化、綠色化的趨勢 發展 1 0 j ，生產制造技術逐漸由傳統立式綜合加工機和車床提升為臥式綜合加工、5 軸加工以及復合化多軸機床類的高性能、高附加值產品，其中的并聯運動機床被認 為是具有革命性的機床設計的突破，代表了2 1 世紀機床發展的方向】。 2 第一章緒論 1 2 2 數控仿真技術的研究現狀及發展趨勢 仿真技術是基于虛擬模型的試驗科學，具有安全、經濟、高效、可控、便于觀 測、無破壞性、可多次重復等顯著的優點。八十年代初以來得到了迅速發展的數控 加工過程計算機圖形仿真技術，是利用計算機圖形技術與產品的數控加工技術相結 合，通過動畫的形式形象而直觀地模擬數控加工的實際過程，并對零件加工精度進 行分析評價的技術 1 2 1 。傳統上為檢查數控程序的正確性，防止干涉和碰撞的發生， 常采用刀具軌跡顯示法和機床試切法對數控程序進行校驗。這些方法對于大型復雜 工件來說，是極為繁雜的，而且調試周期長，成本高。而借助于虛擬現實技術和仿 真技術，將機床、加工零件毛胚、夾具及刀具的幾何模型進行快速布爾運算，最后 采用真實感圖形顯示技術，把加工過程中各模型動態地顯示出來，以模擬零件的實 際加工過程1 1 3 】。其特點是仿真過程的真實感較強，基本上達到了試切等傳統走刀軌 跡的驗證效果，大大提高了數控機床的有效工時和使用壽命。目前，在數控加工仿 真中，兩個并行發展的研究領域是切削過程物理仿真和切削加工幾何仿真。幾何仿 真主要用于驗證n c 程序的正確性，即可檢驗n c 程序控制的刀位軌跡是否符合加工 要求，有無過切或欠切，又可檢驗干涉和碰撞，避免了耗時、費力的試切過程1 。 幾何仿真的研究是最為成熟的，目前有大量成熟的軟件上市，如法國達索公司的 c a t i a 、英國d e l c a m 公司的p o w e r m i l l 、還有美國的c g t e c h 公司的仿真軟件v e r i c u t 以及p r o e ，u g 等專業級的應用軟件 15 1 。國內在這一方面也做了不少的工作，如哈 爾濱工業大學f m s 研究中心研制的并通過專家鑒定的數控加工過程三維動態圖形仿 真器n c m p s 、清華大學和華中理工大學合作研制的加工過程仿真器h m p s 、上海宇 龍軟件工程有限公司開發的數控加工仿真系統等 1 6 1 ，國內對于數控加工仿真的研究 主要在具體應用對象方面，在具體的技術實現上也主要是應用o p e n g l 顯示動畫技 術，也有很少是應用部分c a d c a m 系統的仿真模塊實現的，所以我國現階段主要 研究開發面向工程化、實用化的軟件1 1 7 1 。 1 3 本論文的主要研究工作 ( 1 ) 應用目前世界上最先進的數控模擬仿真系統v e r i c u t ，針對廣東工業大 學z x k 3 2 b 銑床、g x k 5 3 2 5 銑床、廣東工業大學工程訓練中心l e a d w e l l m c v 7 6 0 b p 加工中心、l e a d w e l lm c h 5 0 0 d 加工中心和h u r c ov t x u 五軸加 工中心等機床在計算機環境下進行了虛擬建模和刀具庫的創建。 廣東_ y - , _ l k 大學碩士學位論文 ( 2 ) 應用v e r i c u t 系統中提供的數控系統開發工具對g s k 9 8 3 m 數控系統進 行了分析與開發；應用u gp o s tb u i l d e r 工具開發了z x k 3 2 b 機床專用后處理器。 ( 3 ) 以加工轎車儀表盤模具型芯為例，應用u g c a m 系統進行工藝分析和生 成刀具軌跡，接下來在v e r i c u t 系統里完成z x k 3 2 b 銑床、g - x k 5 3 2 5 銑床、 l e a d w e l lm c v 7 6 0 b p 加工中心、l e a d w e l lm c h 5 0 0 d 加工中心和h u r c o v t x u 五軸加工中心的仿真加工。 ( 4 ) 應用v e r i c u t 中提供的加工質量檢查模塊( a u t o d i f f 模塊) 以體檢 查和面檢查的方式對加工后工件的表面質量進行分析。對比了經3 軸、4 軸機床和5 軸加工中心加工后工件的質量和加工效率。 ( 5 ) 應用o p t i p a t h 優化模塊優化加工代碼以達到節省2 7 一5 的加工時間，并且 使加工更為平穩、減少刀具磨損、延長機床壽命、提高工件加工質量的目的。應用 經過仿真檢驗后的數控程序輸入到z x k 3 2 b 機床進行實際加工，對虛擬加工與實際 加工數據進行對比，驗證仿真系統的可靠性。 4 第二章數控加工理論與v e r i c u t 數控加工仿真系統 第二章數控士j o - f 理論與v e r ic u t 數控加工仿真系統 2 1 數控加工數學擬合方法 數控加工中，對于一些形狀簡單的零件，比如由直線、圓、橢圓、漸開線、雙 曲線等構成的規則形體，可以用數學表達式表達出來，而對于一些由復雜曲面構成 的不規則形體，比如航天航空器輪廓曲面、汽輪機葉片、復雜模具自由曲面等，則 無法用數學解析式精確表達。遇到這種非規則曲線的加工問題時，非圓曲線通常給 出一系列的坐標點加以表達，這就需要對列表曲線加以擬合【1 8 】。曲線擬合有多種計 算方法，如直線逼近、三次樣條函數擬合、圓弧樣條函數擬合、非均勻有理b 樣條 ( n u r b s ) 和雙圓弧逼近擬合等。 2 2 數控加工仿真技術 數