CAM仿真的案例
生產制造 | NCSIMUL刀路仿真技術應用解析
刀路仿真技術已經在機械加工，汽車制造，醫療設備等諸多行業領域中得到廣泛的應用，可以直觀的預測加工時刀具的切削軌跡和加工質量，優化生產和加工工作流程，保證加工和生產過程的順利進行。海克斯康工業軟件旗下的NCSIMUL軟件作為一款數控機床G代碼驗證軟件被廣大用戶熟知，但NCSIMU可以進行仿真CAM刀路您知道嗎？NCSIMUL能仿真什么CAM的刀路，仿真CAM刀路的意義何在，如何實現CAM刀路仿真接下來我們將一一解答。
01
NCSIMUL能仿真什么CAM的刀路？
NCSIMUL軟件可以用于數控機床G代碼驗證，特別是在復雜機床程序驗證方面得到客戶們的廣泛認可。然而，NCSIMUL能夠仿真CAM軟件刀路的本領卻被大家忽略了，NCSIMUL不僅可以仿真驗證機床加工使用的真實程序，它還可以在編程階段幫助工程師驗證CAM軟件的刀路文件，并且可以進一步將驗證后的刀路文件轉換為加工程序。NCSIMUL目前能支持仿真以下CAM軟件的刀路：CATIA，ESPRIT，NX，PROE，MASTERCAM, GOELAN,SURFCAM，也就是說NCSIMUL可以直接導入以上CAM軟件生成的刀路并進行仿真驗證。
02
NCSIMUL仿真CAM刀路的意義
在傳統CAM軟件中完成刀路編制后，也可以實現基于刀路仿真，然后通過后置處理生成NC代碼，再到NCSIMUL中進行基于NC代碼的仿真驗證，如果NCSIMUL仿真發現問題，還需要返回原有CAM軟件進行修改，修改完成后又是一個迭代過程，反反復復流程繁瑣。
如果直接用NCSIMUL進行刀路仿真的話，流程就會簡化不少。導入CAM刀路后，進入NCSIMUL中進行仿真，仿真完成可以直接在NCSIMUL中生成NC代碼，仿真過程中發現問題，不用返回到CAM軟件環境中修改，直接在NCSIMUL中就可以完成修改。
展開 生產制造 | NCSIMUL通用CAM仿真數據接口應用之hyperMILL
在現代數控加工領域，工藝設計與仿真驗證的深度融合已成為提升生產效率和加工安全性的核心環節。在競爭無比激烈的機加工企業，價格昂貴的高端數控機床是企業的核心資產之一，一次撞機事故將造成高端數控機床的精度不可修復，直接給企業帶來不可逆的巨大經濟損失。
海克斯康工業軟件NCSIMUL是一款專注于數控機床加工仿真及優化的軟件。通過在軟件中的虛擬機床和控制器，可直接仿真機床上使用的G代碼文件，將G代碼程序的安全問題提前發現并規避。傳統CAM編程軟件缺少G代碼層面的仿真驗證，因缺乏G代碼層面的全機床仿真造成的零件過切，零件報廢，甚至是撞機的事故比比皆是。通過CAM接口傳遞的完整仿真數據（刀具庫，毛坯產品模型，NC程序等），可極大的減少仿真環境的配置時間。NCSIMUL可精確使用G代碼模擬整個材料去除過程，提前識別過切、碰撞、干涉等潛在風險。
海克斯康工業軟件公眾號將逐篇與各位粉絲分享NCSIMUL與各大主流CAM軟件接口配置文章合集，供各位粉絲日常工作和學習參考。
NCSIMUL
hyperMILL
本次為大家分享的是hyperMILL與NCSIMUL仿真系統間的CAM接口（CAM Interface）配置及使用，實現從編程到仿真的無縫數據傳遞，節省仿真環境配置時間。
01
接口安裝
NCSIMUL Interface是NCSIMUL針對第三方CAM軟件開發的數據接口程序。在安裝NCSIMUL時，可以直接選擇安裝Interface。如下圖所示，Interface幾乎涵蓋了市場上所有主流的CAM軟件以及每個CAM軟件的多個不同版本。可以勾選自己需要安裝的CAM接口進行安裝。
展開 直播預告 | 更快、更準、更安全：NCSIMUL 新功能升級全覽
陳世輝
海克斯康工業軟件技術應用專家
擁有10年以上CAM軟件行業工作經驗，曾就職于國內外知名CAM軟件企業。精通ESPRT軟件2-5軸，多軸多通道車銑復合，走心機機床軟件編程及后處理開發，擅長NCSIMUL技術的仿真技術的應用和復雜機床控制器的開發，在CAM和仿真產品的應用、后處理以及仿真系統的開發具備豐富的經驗。
點擊了解產品更多詳情：
NCSIMUL數控機床NC代碼驗證及優化方案
德國西門子有多牛？100年前為中國建的發電機組還在正常運轉
▲加工制造CAM仿真模型
西門子的PLM系列軟件優化了森精機（日本）的數控機床，將計算機應用于制造生產過程的過程或系統，數控的特征是由編碼在穿孔紙帶上的程序指令來控制機床，可以從刀庫中自動換刀和自動轉換工作位置，能連續完成銳、鉆、餃、攻絲等多道工序。從而將森精機（日本）的數控機床設計到制造的時間縮短一半，并且提高了發布更多新產品的能力
▲蘇-27戰斗機三維模型
▲蘇-27戰斗機三維模型
西門子NX和Teamcenter軟件，對蘇-27戰斗機的氣動布局與機動性進行了精密的整體優化，從機身、機翼甚至到小小的螺紋都數字化。
世界領先的的自動化巨頭
西門子的自動化超微電子芯片與S7-1500自動化控制系統，S7-1500自動化控制系統被稱為自動化的終極利器，自動化領域的里程碑。
數控系統是機床的核心，相當于機床的大腦。西門子、發那科等代表世界數控系統的最高水平。數控系統是根據計算機存儲器中存儲的控制程序，執行部分或全部數值控制功能，并配有接口電路和伺服驅動裝置的專用計算機系統。通過利用數字、文字和符號組成的數字指令來實現一臺或多臺機械設備動作控制，它所控制的通常是位置、角度、速度等機械量和開關量。
世界第2大醫療器械巨頭
▲西門子制造世界首臺4D螺旋CT
4D螺旋CT可實現真正的全器官掃描，超越探測器的物理寬度限制，心臟掃描檢查，凍結心血管運動，完美呈現心臟，可大覆蓋范圍下快速的亞毫秒級掃描。
展開 
NCSIMUL助力洛倫茲集團向工業4.0邁進
如今，以NCSIMUL仿真軟件為核心的數字線程對他們的成功起著至關重要的作用。
洛倫茲集團“工業4.0”方法包括：數字化、提高生產績效，投資網絡安全、加速可持續發展。
該集團的故事始于1974年，當時是一臺傳統的Misal銑床，位于法國塞納河畔的一棟房屋的地下室。七年后洛倫茲集團現任董事長創始人讓·克洛德·洛倫茲（Jean-Claude Lorentz）的兒子弗雷德里克（Frédéric）加入。隨著訂單的大量涌入，1991年，家族企業不得不搬到該鎮商業園區內500平方米的工廠。
如今，洛倫茲集團在兩個地點擁有80名員工，第二個地點距第一個地點只有幾公里，位于瓦爾德瓦茲省的博爾內爾，擁有數十臺機床，其中包括23臺5軸加工中心，16臺車床，其中13臺是多軸的，還有12臺三維測量機。
創始人對質量有著極高的要求，現在公司在航空航天和軍事分包方面有著強大的影響力，業務占公司營業額的四分之三以上。
面臨的問題
當他們仍在地下室工作時，讓·克洛德·洛倫茲（Jean-Claude Lorentz）意識到制造業的未來取決于計算機化和自動化，并于1986年投資了他的第一臺數控機床，并將其視為對質量和生產率的承諾。
弗雷德里克·洛倫茲（FrédéricLorentz）說：“由于當時是個人計算機的早期，當時像我這樣的工匠需要膽大才能購買價格超過我年收入的設備。但這是我們數字化之旅的第一步······現在，我們每年將營業額的10％至15％投資于新機器和軟件。”
數字鏈是洛倫茲集團運作的核心元素，通過CAM、仿真、加工和生產控制（MES）從CAD延伸到尺寸控制。這一切都與公司的ERP和供應鏈有關。
解決方案
NCSIMUL系統的三個模塊：NCSIMUL Machine，NCSIMUL Tool和NCSIMUL DNC。
展開 設計模具UG和PROE相比，誰更強大？
UG在制造加工領域有著得天獨厚的優勢，其CAM強大的功能在制作加工程式方面非常突出，特別是刀路計算、加工模擬以及后處理。在模具設計領域，UG的功能和PROE基本上平分秋色，但是UG在出工程圖方面略有些不足，導出dwg圖檔易出現多余線條，需要經過二次修改，浪費不少精力。
PROE在傳統機械設計、家電設計以及模具設計方面，有明顯的優勢。首先，建模采用參數化設計，無論多么復雜的幾何模型，都可以分解成有限數量的構成特征。其次，單一的數據庫管理使得如組裝工程圖有任何變動時，也完全同樣反應在整個三維模型上，非常智能。PROE在出工程圖和裝配領域要勝于UG，出工程圖線條和CAD所差無幾。
根據綜合而列出來幾項對比
建模能力：UG在直接建模和參數化建模方面都有很強的能力，適合于復雜產品的設計和建模。它提供了全面的草圖繪制工具，可以方便地創建和修改復雜的三維模型。而PROE則以參數化建模著稱，其基于特征的建模方式能夠大大簡化復雜模型的設計過程。對于模具設計來說，UG和PROE的建模能力都很強大，能夠滿足各種復雜模具的設計需求。
零件庫和裝配體管理：UG具有強大的標準件庫和裝配體管理能力，能夠方便地添加標準件、組件以及進行裝配體的管理和更新。而PROE也提供了類似的組件庫和裝配體管理功能，但相對于UG來說，其功能略顯簡單。
加工仿真和CAM編程：UG在CAM加工編程方面具有很強的能力，特別是針對復雜的加工過程，如五軸加工、車削等。它提供了強大的加工仿真功能，可以在加工前對刀路進行模擬和優化。而PROE也支持CAM加工編程和仿真，但其在五軸加工等方面的功能相對較弱。
模具設計功能：UG和PROE都提供了全面的模具設計功能，包括分型面設計、模芯設計、澆注系統設計等。這些功能對于模具設計來說都非常關鍵。
展開 生產制造 | NCSIMUL自動化批量仿真無需值守全天無休
自動化批量仿真
無需值守 全天無休
NCSMIUL
海克斯康工業軟件NCSIMUL是一款專注于數控機床加工仿真及優化的軟件，通過軟件中的虛擬機床和控制器，可直接仿真機床上使用的G代碼文件，將G代碼程序的安全問題提前發現并規避。但是，針對大型零件，譬如航空結構件，葉輪葉盤，模具等產品零件，在做G代碼仿真時，一直存在仿真速度慢、耗時久、計算機性能占用高等等問題，非常影響使用人員的工作效率，用戶體驗感差。
NCSIMUL Automation自動化模塊主要用于多個項目的隊列式批量仿真，操作者可以使用CAM接口，將仿真項目逐一導出，如果不使用CAM接口，也可以單獨創建仿真環境。利用NCSIMUL Automation自動化模塊，在下班時間，或者利用一臺空閑電腦，設定仿真隊列，可讓NCSIMUL自動完成多個項目的仿真，仿真后的項目自動保存，并出具相應的仿真結果報告，極大提升操作人員的工作效率。
1.NCSIMUL Automation
安裝
NCSIMUL Automation并不是隨著主程序默認安裝，需要單獨安裝。以NCSIMUL2024.1為例，在NCSIMUL安裝包中，首先找到“NCSIMUL Automation 2024.1 Setup.exe”安裝包，直接選擇“NEXT”直到安裝路徑選擇界面，這里推薦勾選“Install the automation server on this computer”，然后點擊“NEXT”，完成Automation自動化模塊的安裝。
2.NCSIMUL Automation
應用
在NCSIMUL主界面，點擊“自動化”功能按鈕，在彈出的功能頁面中，點擊“服務器信息”按鈕來連接自動化服務器。
連接成功后，彈出的“自動化服務信息”窗口，點擊“確定”退出。
展開 歐特克Netfabb 2019.01新功能有哪些？
3、綜合性能分析
使用內置的Autodesk Nastran仿真測試優化設計的性能。
4、優化引擎
自動驗證和優化晶格和外觀元素，以滿足負載要求并減輕重量。
5、選擇性空間結構(3S)
使用標準或自定義結構填充實體卷，為零件創建獨特的材料屬性。
三、機器集成
1、集成打印引擎
從最流行的增材制造機器中進行選擇，為您的工藝配置Netfabb工作空間。
2、協同多頭3D打印
智能地在單個打印機上一致工作的多個打印頭之間分配刀具路徑。
3、機器制造商的解決方案
Netfabb與一系列OEM合作，為特定機器創建集成打印體驗。
四、混合制造
1、近凈形狀規劃
使用PowerShape技術為金屬增材制造工藝規劃和建模近凈形狀。
2、導出到PowerMill
將近凈形狀直接導出到PowerMill，以生成用于后處理的CNC刀具路徑。
歐特克公司面向智能制造的完整產品組合包括Fusion 360、Inventor、FeatureCAM、PowerMill、PartMaker（現在納入了FeatureCAM）、PowerShape、PowerInspect、Netfabb等眾多業界技術領先產品，廣泛涵蓋了計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）、仿真、增材制造、復合材料、機器人制造等諸多功能模塊。不僅能夠為不同規模的制造商提供模塊化和可擴展的綜合制造解決方案，將設計與制造無縫對接，而且該產品組合的云連接功能可以使用戶體驗到更為緊密的制造流程，進而加速產品開發流程縮短開發時間。
展開 基于隱形飛機噴氣式發動機雙S彎噴管的纖維纏繞工藝
在設計雙S彎噴管時，必須提前通過工藝設計仿真工具（CAD/CAM）創建準確的纖維放置和纏繞軌跡。然而，對于非軸對稱的纏繞仿真，是相當困難的。
Cadfil 有幾種不同的纏繞非標準幾何形狀的設計策略。因為雙S彎噴管是一個復雜的管道（可變截面的多彎曲管），所以使用了基于相對彎曲脊柱生成的螺旋路徑的方法。這類似于相對軸線為直線的普通圓管的纏繞螺旋線。
關鍵詞：非軸對稱繞組仿真、纖維纏繞工藝仿真
在現代戰爭中，戰斗機、轟炸機和無人作戰飛行器 (UCAV) 的隱身技術是通過確保空中優勢來決定戰爭勝負的重要因素。隱身是指一種避免被敵方雷達和紅外探測器探測到的技術。在紅外（IR）信號檢測的情況下，飛機本身的熱量，尤其是高溫的發動機和后機身發出的熱量輻射量最大。
由于必須設計飛機發動機噴嘴以實現紅外信號抑制，因此應用了S形噴嘴（雙S彎噴管），以使發動機的高溫部分不可見。此外，采用大縱橫比的出口形狀來降低廢氣羽流溫度的紅外特征（圖 1）。多層復合材料需滿足發動機排氣噴嘴的功能和結構要求。
圖1 (a) UCAV進氣管（綠色）和排氣噴嘴（橙色）的3D草圖 (b) 3種不同幾何形狀的排氣噴嘴
(c) 應用不同噴嘴后的紅外特征模擬結果
噴嘴的最內層由碳纖維增強碳化硅 (C-SiC) 復合材料制成，具有出色的熱穩定性和耐腐蝕性。最外層由碳纖維增強塑料 (CFRP) 組成，這是一種輕質材料，可保持結構強度以抵抗軸向推力和內部壓力。最后，為了粘合和絕緣，在C-SiC和CFRP材料之間使用了陶瓷材料。
采用纖維纏繞技術的非軸對稱形狀
對于簡單的軸對稱噴嘴結構（圓柱形/圓形噴嘴），可以使用纖維纏繞工藝，這比其他復合材料預成型工藝更便宜。另一方面，對于具有急彎的非圓柱形的飛機組件，使用纖維纏繞工藝是極具挑戰的。
展開 基于隱形飛機噴氣式發動機雙S彎噴管的纖維纏繞工藝
在設計雙S彎噴管時，必須提前通過工藝設計仿真工具（CAD/CAM）創建準確的纖維放置和纏繞軌跡。然而，對于非軸對稱的纏繞仿真，是相當困難的。
Cadfil 有幾種不同的纏繞非標準幾何形狀的設計策略。因為雙S彎噴管是一個復雜的管道（可變截面的多彎曲管），所以使用了基于相對彎曲脊柱生成的螺旋路徑的方法。這類似于相對軸線為直線的普通圓管的纏繞螺旋線。
關鍵詞：非軸對稱繞組仿真、纖維纏繞工藝仿真
基于隱形飛機噴氣式發動機雙S彎噴管的纖維纏繞工藝
在現代戰爭中，戰斗機、轟炸機和無人作戰飛行器 (UCAV) 的隱身技術是通過確保空中優勢來決定戰爭勝負的重要因素。隱身是指一種避免被敵方雷達和紅外探測器探測到的技術。在紅外（IR）信號檢測的情況下，飛機本身的熱量，尤其是高溫的發動機和后機身發出的熱量輻射量最大。
由于必須設計飛機發動機噴嘴以實現紅外信號抑制，因此應用了S形噴嘴（雙S彎噴管），以使發動機的高溫部分不可見。此外，采用大縱橫比的出口形狀來降低廢氣羽流溫度的紅外特征（圖 1）。多層復合材料需滿足發動機排氣噴嘴的功能和結構要求。
圖1 (a) UCAV進氣管（綠色）和排氣噴嘴（橙色）的3D草圖 (b) 3種不同幾何形狀的排氣噴嘴
(c) 應用不同噴嘴后的紅外特征模擬結果
噴嘴的最內層由碳纖維增強碳化硅 (C-SiC) 復合材料制成，具有出色的熱穩定性和耐腐蝕性。最外層由碳纖維增強塑料 (CFRP) 組成，這是一種輕質材料，可保持結構強度以抵抗軸向推力和內部壓力。最后，為了粘合和絕緣，在C-SiC和CFRP材料之間使用了陶瓷材料。
采用纖維纏繞技術的非軸對稱形狀
對于簡單的軸對稱噴嘴結構（圓柱形/圓形噴嘴），可以使用纖維纏繞工藝，這比其他復合材料預成型工藝更便宜。
展開 浩瀚的CAD/CAM軟件 2021
其它的CAD/CAM軟件，如SolidCam, Cimitron,CATIA等的NC功能各有千秋，但其基本內容大同小異，沒有本質區別。
2.4 常用CAM軟件NC生成方法的主要問題
按照傳統的CAD/CAM軟件的工作流，CAM軟件通常對CAD文件進行CAM轉換。以建模的點、線、面、或實體為驅動體，生成加工刀軌，并經后置處理，NC代碼CNC機床，在整個CAD /CAM及CNC系統有幾方面的問題：
1. CAM軟件只能從CAD文件獲取產品的底層幾何信息，無法自動完成產品圖素向特征化提取。因此，整個CAM過程必須在經驗豐富的工程師的參與下完成。如：CAM工程師必須選擇加工對象（點、線、面或實體）、制造條件（裝夾、干涉和碰撞等）、刀具、加工參數（切削方向、切深、進給量、進給速度等）。整個操作自動化程度較低。
2.在生成的刀軌中，同樣也只包含底層的幾何信息（直線和圓弧的幾何定位信息），以及少量的過程控制內容（如進給率、主軸轉速、換刀等）。因此，車間生產無法準確解決設計要求（如公差、表面光潔度等），也無法有效及時反饋NC程序的實際修改參數。
3. 各個模塊之間數據不統一，各模塊相對獨立。如NC文件只記錄刀軌而不反饋加工工藝參數，仿真模擬只記錄刀軌的干涉與碰撞，而不反饋發生干涉和碰撞的具體相關信息。
4.CAM軟件是一個單向的系統。CAD與CAM之間沒有可以互通的產品數據模型，即使是在集成CAD/CAM軟件，信息共享也是單向的和單一的。CAM端不能充分利用CAD有關全部信息，尤其CAM特征信息，同樣CAD端也無法獲取CAM產生的工藝信息。
3 數控仿真技術
數控機床加工零件是靠數控指令程序控制完成的。
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15款：3D打印性能利器，3D優化軟件(收藏)
享受自由設計、創造獨特或個性化的產品
設計多孔結構可控制產品密度
通過輕量化設計節省材料、縮短打印時間并降低打印成本
改變和優化空氣動力學、聲學和緩沖性能，或增加抓力
巧妙使用紋理結構，避免人工繁重的后處理工作
強大的外部鏈接功能，鏈接多種仿真工具
通過 Materialise 3-matic 進行設計
直接在STL格式下修改設計
將STL轉換回CAD
生成紋理、圖案或孔洞
創建輕量化、隨形或多孔結構
可光順拓撲優化后粗糙的零件表面，為仿真（FEA）和打印做準備
nTopology
由于可以創建出與自然相仿的更優質3D結構，生成設計這種全新的設計方式正在迅速改變許多行業開發新產品的方式。
美國nTopology的生成設計軟件Element結合了CAD、CAM和仿真等多項現有技術，是一個基于功能的工程應用，能創建出復雜且優化的結構。
你可以將某個金屬工具的通用3D模型導入Element，然后選擇其整體或部分進行優化，還可以在此基礎上選擇采用網格結構。之后，Element便會給出一個生成、手動和基于仿真的設計工具的組合，讓用戶根據需求隨意改動和操縱結果。
Autodesk Netfabb
Netfabb除了基本性能上有所提高還添加了許多新功能，比如設計優化、創建方針和打印機準備 — 值得注意的是，這一切都能在一個單獨的環境內實現，而這個環境還能與許多第三方工具兼容，其中就包括Autodesk自己的軟件。
展開 產品設計的重要性與面向產品總體質量的綜合設計法（三）
可視化設計或局部的虛擬設計制造（VDM）
虛擬設計制造是信息時代設計制造技術發展的重要標志，它利用在計算機上形成的虛擬模型和仿真環境，我們這里提出的可視化設計是局部的虛擬設計，即裝配可視化（虛擬裝配）與工作過程的可視化。通過虛擬裝配，對產品的設計可行性、可制造性、可裝配性等進行綜合評價和檢驗。基于產品虛擬裝配的裝配模型是新興的虛擬產品開發研究中的重要內容，近年來引起了人們的廣泛關注。如美國波音公司的波音777客機的開發完全是在計算機上實現的，全部在虛擬的環境下進行；英國Teenomatix技術有限公司開發的計算機輔助生產工程（CAPE）產品涉及到設計、優化、制造可行性評價等技術。總的來看，我國虛擬設計制造技術的研究剛剛起步，多數是在原先的CAD/CAM及仿真技術的基礎上進行。系統的、全面的虛擬制造技術的研究尚未開展。目前仍停留在國外理論的消化與國內環境的結合上。可以看出，以裝配過程為核心的產品數據管理技術、智能化裝配與檢驗技術、綜合分析與評價技術等，以及開發自主知識產權的軟件，將是今后一段時間人們研究的熱點和發展方向。
隨著信息技術的發展，機械產品的虛擬設計與制造技術已引起了人們的普遍重視，得到了迅速發展。由于該種技術完全是在虛擬的環境下，對產品的系統功能、可制造性、可裝配性等進行綜合檢驗和評價，從而使得新產品開發周期短、風險小、投資少、見效快。基于產品虛擬裝配的裝配模型是新興的虛擬產品開發研究中的重要內容，近年來已成為人們研究的熱點，工業發達國家，如美、英、德等國家率先成立了相應的研究機構或中心，推出了一些實用性較強的虛擬設計制造平臺，如華盛頓州立大學開發的虛擬裝配設計環境(VADE)允許對系統進行計劃、評估和改變。我國在這方面的研究雖然起步較晚，但發展較快，如西飛公司開發了數字化產品設計制造系統；上海交大開發了分布式虛擬制造系統的框架體系。
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