论文总字数：12752字

摘 要

如今制造业中，一般机床生产效率低，对于创新产品的生产周期很长，还容易发生材料的浪费和撞道现象。因此虚拟仿真逐渐走进了人们的视野中。

本次毕业设计的课题是四轴加工中心虚拟加工仿真平台构建与实现。主要是三维立体图的构建，然后确定机床的逻辑运动关系，并将逻辑运动关系和相对应的机床模块建立联系，接着将机床模块文件添加至虚拟加工仿真软件vericut里，并利用MDI进行机床运动关系的验证。运用建立的虚拟机床，来进行典型零件的加工仿真，验证建立的虚拟机床的正确性，针对存在的问题进行纠正。

关键词：虚拟仿真；逻辑运动关系；机床模块

Construction and Realization of Virtual Machining Simulation Platform for Four - axis Machining Center

Abstract

Now the manufacturing industry, the general machine tool production efficiency is low, for the innovative product production cycle is very long, but also prone to material waste and trailing phenomenon. So virtual simulation gradually into the people"s vision.

The graduation project is the construction of four-axis machining center virtual processing simulation platform and implementation. Mainly the construction of three-dimensional map, and then determine the logical relationship between the machine movement. The logical movement relationship and the corresponding machine module to establish contact, and then add the machine tool module to the virtual processing simulation software vericut. The use of MDI machine movement relationship Validation. Using the establishment of the virtual machine, to carry out the typical parts of the processing simulation to verify the correctness of the establishment of the virtual machine, for the existence of the problem to correct.

Key words:Virtual Simulation;Logical Movement Relationship; Machine Module

目 录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1 课题研究背景及意义 1

1.2 数控加工技术简介 1

1.3 虚拟仿真技术简介 1

1.4 课题研究内容 2

第二章 虚拟仿真平台介绍 3

2.1 VERUICUT软件介绍 3

2.1.1 VERICUT软件的具体概述 3

2.1.2 VERICUT的功能特点 4

2.2 UG介绍 4

2.2.1 UG软件的概述 4

2.2.2 UG软件功能 4

第三章 四轴加工中心虚拟仿真平台构建 6

3.1 四轴加工中心简介 6

3.1.1 四轴加工中心的概念 6

3.1.2 四轴加工中心的结构组成 6

3.1.3 四轴加工中心的设计参数 6

3.2 模型构建 6

3.2.1 床身的构建 7

3.2.2 主轴的构建 15

3.2.3 X轴的构建 18

3.2.4 Y轴的构建 19

3.2.5 A轴的构建 21

3.3 虚拟加工环境构建 24

3.3.1 机床逻辑运动关系的构建 24

3.3.2 添加四轴加工中心三维模型 30

3.3.3 设定参数 33

3.4 刀库建模 34

第四章 虚拟加工仿真 36

4.1 构建前期工作 36

4.2 仿真加工 40

第五章 总结 43

致谢 44

参考文献 45

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

国民经济产业中的基础产业是机械制造业,而国民经济各部门的发展也一直被它的发展所影响,同时也影响到国家民生和国防力量,因此,各个国家发展的首要位置都是机械制造业。而数控机床是机床制造业重要基础装备，因此它的发展一直备受人们关注。

近年来我国机床制造业既面临着制造装备发展的良机，也遭遇到市场竞争的压力。从技术层面上来讲，解决机床制造业持续发展的一个关键将是加速推进数控技术。但传统的机械加工存在撞刀，生产效率低，成本高，安全防护不足等一些缺点。为了在实际生产和教学中降低成本以及避免生产事故，虚拟仿真平台软件的使用恰好可以解决普通数控机床在实作训练过程中所产生的投入大、消耗多、成本高等问题。

本次课题使用的是VERITCUT软件，它是目前主流的数控虚拟仿真平台软件，能够很好地模拟出真实的机床运动关系，解决实际生产中存在的诸多问题，对于提升生产效率、保证生产的安全性、可靠性具有很好的现实意义。

1.2 数控加工技术简介

数控加工是指控制系统发出指令,使刀具作符合要求的各种运动，并以数字和字母形式表示工件的形状和尺寸等技术要求，以及加工工艺要求。它泛指在数控机床上进行零件加工的工艺过程。

用计算机来控制的机床成为数控机床。统称为数控系统的是控制机床的计算机，其中包括专用计算机和通用计算机。受控于数控系统发出的指令的，是数控机床的运动和辅助动作。而数控系统的指令是由程序员根据工件的材质、加工要求、机床的特性和系统所规定的指令格式（数控语言或符号）进行编制的。数控系统根据程序指令向伺服装置和其它功能部件发出运行或终断信息来控制机床的各种运动。当零件加工完成时，机床便会自动停止。任何一种数控机床，只有在数控系统接收指令的情况下才能工作。机床的受控动作大致包括机床的起动、停止；主轴的启停、旋转方向和转速的变换；进给运动的方向、速度、方式；刀具的选择、长度和半径的补偿；刀具的更换，冷却液的开起、关闭等等。

1.3 虚拟仿真技术简介

虚拟仿真就是用一个虚拟的系统模仿另一个真实系统的技术，又称虚拟现实技术或模拟技术。从微观上来说，虚拟仿真是指20世纪40年代伴随着计算机技术的发展而逐步形成的一类试验研究的新技术；从宏观上来说，虚拟仿真则是在人类认识自然界客观规律的历程中一直被有效地使用着的技术。由于计算机技术的发展，仿真技术逐步自成体系，正在发展成为人类认识、改造和创造客观世界的一项通用性、战略性技术。

1.4 课题研究内容

本课题主要是利用VERICUT软件构建一个能够反映真实四轴加工中心实际加工的虚拟仿真环境。首先，我们要构建一个与实际机床相匹配的虚拟机床模型，考虑到现实机床的结构复杂性以及虚拟仿真的实际要求，我们分析发现，在构建虚拟机床时并不需要保证虚拟机床模型和现实机床在结构上完全一致，只要保证其关键尺寸的准确性就能满足仿真要求。

其次，构建机床模型后还要保证仿真软件中各个模型模块相对应的机床逻辑运动关系，这就需要在仿真软件中建立与现实机床完全一致的逻辑运动关系。只要满足了结构和逻辑运动关系两个条件就能借助该软件准确反映现实机床的实际加工过程。

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