4.1Catia中的数控几何仿真

    Catia作为Dassualt公司推出的大型CAD造型软件以被人们所熟知，它不仅包括了强大的CAD造型功能，也包含了强大的CAM功能和基本的CAE功能。在它的CAM功能中，可以进行数控加工的几何可视化仿真。

    Catia中的可视化仿真是在G/M代码生成之前，仅限于对刀具与工件间是否发生碰撞，以及所设定的路径是否能够进行准确完全的加工进行检验。

    其具体过程如下：在确定需加工的工件与加工参数和确定刀具参数后生成刀具轨迹，通过这个轨迹对工件进行切削，将切削过程的工件减少的状况经可视化处理后反馈给用户。

    在这个过程中，工件固定，而刀具相对于工件移动，当刀具与工件相交时，从工件中减去相交的部分。这个过程只考虑到了刀具与工件的局部干涉，而当刀具的非切削部分与工件碰撞时则不会显示。且工件固定而刀具移动有时并不符合实际的加工状况，也没有将机床与刀具或工件的碰撞考虑进去。故这个仿真过程只是一个大概的初步的仿真过程。

    4.2Visual NC中的数控几何仿真

    Dassualt的Delmia中的Visual NC模块提供了一个全面的具体的几何仿真过程，将机床的实际状况考虑了进去，并使用符合所用机床的G/M代码进行控制，真正的实现了几何上的所见即所得。

    在Visual NC中，使用的是B-rep模型，将物体用几何信息与拓扑信息描述。使用这种模型进行切削仿真时的复杂度为n或n2，刀具与工件切削的过程可以看作几何信息与拓扑信息的重新运算。在模型的建立时，只产生点，线，面，多边形等简单的简单的元素，可以降低模型的复杂程度。另一方面，它在建立模型时提供了近似精度的选择。如：在建立圆的模型时，它会询问构成圆的顶点数，用户可以通过设置这个选项来控制所出图形与真实圆的相似程度（设置３个顶点为三角形，４个为正方形，当点的数目足够大时，就可以近似表现一个圆）。

    其仿真过程的第一部是机床模型的建立，因为在Visual NC中将机床的实际情况考虑到数控加工过程中，所以需要建立机床模型。机床模型可以通过其自带的CAD功能建立，也可以由其他系统中生成导入，必须注意的时，导入的文件在Visual NC中为一个整体，仍需进一步进行关联的设置。机床模型分为两个大的部分，固定部分与运动部分。一般来说，在模型的建立时，需要将机床的各个运动部分分开，但是固定部分可以作为一个整体。在运动部分的建立时应该注意其原点的X,Y,Z方向，因为这将是它的运动控制方向和同机床其他部分关联时的方向。在模型建立后应该对各运动部分进行运动关联，设置它的运动方向和在MIMIC语言中的轴的序号，并设置各个部分在其进给方向上可以运动的最大范围。
第二步需要设置工件、刀具和夹具，工件、刀具和夹具都可由实体转变而成，刀具中又细分为切削部分和刀柄部分，一般刀具由这两部分组成，只有切削部分与工件相交才会进行切削。在工件刀具和夹具都设置好后需要对各部分的碰撞进行设置。一般来说，将机床与工件、刀具和夹具的全部进行碰撞检测即可，当发生碰撞时，碰撞部分会被加亮。

    在系统的几何外型都设置完毕后，需要对机床的控制进行设置，其设置的语言为MIMIC语言，它通过控制机床的运动状态和运动属性等因素来控制机床的移动，在使用适当的MIMIC语言后，虚拟机床对所给G/M代码的反应程度应当与实际相同。

    在全部设置完毕后可以导入数控代码对其进行加工仿真，仿真过程中，可以对工件的切削过程，刀具的运动情况，是否发生干涉，机床是否超出运动范围等状况进行检测，并可以在得到结果后对工件进行测量，以检验工件加工后所得的尺寸是否符合加工的要求（不含工件的误差）。

    从整体上看，Visual NC对数控加工的几何仿真已经做到了比较完善的地步，在几何仿真所希望得到的数据及效果都已经被考虑进去，加入了机床的设置使的系统具有更大的适应性。且在显示速度方面也能满足实时显示的要求。

    5.总结

    数控加工的仿真是现代化制造中的一个重要过程，它为实际的生产过程提供了可靠的依据和质量的保证。在对几何仿真的过程中，研究主要集中在运算的效率与显示精度的综合最优化中。在对物理仿真的过程并没有过于完善的研究，商用软件中的仿真也并没有专门的模块，只是有限元的运用。对物理仿真的研究还有很大的空间。