畢業(yè)設計---基于proe的玩具汽車結(jié)構(gòu)設計

1、<p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p>　　題目：基于PROE的玩具汽車結(jié)構(gòu)設計</p><p>　　系 （部）： 數(shù) 控 工 程 系 </p><p>　　專 業(yè)： 數(shù)控設備運用與維護 </p><p>　　班 級： 數(shù) 控 3102

2、班 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學 號： </p><p>　　指導教師： </p><p>　　2013～ 2014學年第二學期</p><p>　　基于PROE的玩具汽車結(jié)構(gòu)設計

3、</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　逆向工程技術(shù)是數(shù)字化與快速響應制造大趨勢下的一項重要技術(shù)，是CAD領域中的一個相對獨立的范疇。逆向工程是一項開拓性、綜合性、實用性較強的技術(shù)，逐漸成為產(chǎn)品開發(fā)中不可或缺的一環(huán)。逆向工程能夠提高設計精度，獲得較高的模型質(zhì)量，縮短設計和制造周期，具有廣闊的應用前景，因此受到各國工業(yè)界和學術(shù)界的高度重視。本文研

4、究了逆向工程的關鍵技術(shù)，并應用于玩具車。</p><p>　　逆向工程的關鍵技術(shù)包括：數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理和模型重建。通過對數(shù)據(jù)處理方法進行研究，得到數(shù)據(jù)處理的一般流程。根據(jù)玩具車的特點，采用逆向工程方法完成模型重建工作。</p><p>　　研究表明，采用逆向工程的方法完成玩具車的模型，可以獲得較高的模型質(zhì)量，提高效率，是一種行之有效的方法，具有重要的實際意義和較高的應用價值。</p

5、><p><b>　　1引言 </b></p><p>　　PRO/E是由美國參數(shù)科技公司（PTC）開發(fā)，是一個全方位的三維產(chǎn)品開發(fā)綜合性軟件，集成了零件設計、產(chǎn)品、裝配、模具開發(fā)、數(shù)控加工、鈑金設計、鑄造件設計、造型設計、自動測量、機構(gòu)仿真、應力分析、電路布線等功能模塊與一體。廣泛應用與電子、機械、模具、工藝設計、汽車、航天、服裝等行業(yè)。是當今世紀最為流行的CAD

6、/CAM軟件之一。PRO/NC模塊能生成驅(qū)動數(shù)控機床加工PRO/E零件所必須的數(shù)據(jù)和信息，能夠生成數(shù)控加工的全過成。PRO/E系統(tǒng)的全相關統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫能將設計模型變化體現(xiàn)到加工信息當中去,利用它所提供的工具將設計模型處理成ASCII碼刀位數(shù)據(jù)文件，這些文件經(jīng)過后處理變成數(shù)據(jù)加工數(shù)據(jù)。PRO/NC生成的數(shù)控加工文件包括刀位數(shù)據(jù)文件、刀具清單、操作報告、中間模型、機床控制文件等。 PRO/NC模塊應用范圍比較廣，包括數(shù)控車、數(shù)控銑、加工中心等

7、。 </p><p>　　制造業(yè)是國民經(jīng)濟的命脈，機械制造業(yè)又是制造業(yè)中的支柱與核心。在現(xiàn)代社會生產(chǎn)領域中，計算機輔助設計、計算機輔助制造、計算機輔助管理以及將它們有機地集成起來的計算機集成制造(CIM)已經(jīng)成為現(xiàn)代企業(yè)科技進步和實現(xiàn)現(xiàn)代化的標志。用計算機輔助制造工程技術(shù)對我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行改造，是我國制造業(yè)走向世界、走向現(xiàn)代化的必由之路。在國際競爭日益激烈的今天，作為計算機輔助制造工程技術(shù)基礎的數(shù)控加工技術(shù)在機械

8、制造業(yè)中的地位顯得愈來愈重要?，F(xiàn)在很多工業(yè)發(fā)達國家的數(shù)控化率可達30%以上，數(shù)控機床已成為機械制造業(yè)的主要設備。我國從1958年開始研制和使用數(shù)控機床，至今在數(shù)控機床的品種、數(shù)量和質(zhì)量等方面得到了長足的發(fā)展。特別是在改革開放以來，我國數(shù)控機床的總擁有量有了顯著的增加。數(shù)控加工技術(shù)的應用和普通機床的數(shù)控化改造已成為.傳統(tǒng)機械制造企業(yè)提高競爭力、擺脫困境的有效途徑.</p><p>　　2 Pro/ENGINEER的

9、概述 </p><p>　　2.1 Pro／CAT </p><p>　　Pro／CAT是選用性模塊，提供 Pro／ENGINEER與 CATIA的雙向數(shù)據(jù)交換接口，CATIA的造型可直接輸入 Pro／ENGINEER軟件內(nèi)，并可加上 Pro／ENGINEER的功能定義和參數(shù)工序，而 Pro／Engineer也可將其造型輸出到 CATIA軟件里。這種高度準確的數(shù)據(jù)交換技術(shù)

10、令設計者得以在節(jié)省時間及設計成本的同時，擴充現(xiàn)有軟件系統(tǒng)的投資.</p><p>　　2.2 Pro／CDT </p><p>　　Pro/CDT是一個 Pro/ENGINEER的選件模塊，為 CADAM 2D工程圖提供 PROFESSIONALCADAM與 Pro/ENGINEER雙向數(shù)據(jù)交換直接接口。CADAM工程圖的文件可以直接讀入Pro/ENGINEER，亦可用中性的文

11、件格式，經(jīng)由PROFESSIONAL CADAM輸出或讀入任何運行 Pro/ENGINEER 的工作站上。Pro/CDT避免了一般通過標準文件格式交換信息的問題，并可使新客戶在轉(zhuǎn)入 Pro/ENGINEER后，仍可繼續(xù)享用原有的 CADAM數(shù)據(jù)庫。 </p><p>　　2.3 Pro /E建模技術(shù)和CAD功能 </p><p>　　Pro /E建模技術(shù)是曲面建模、實體建模和特征建模,

12、 Pro /E是完全應用特征技術(shù)發(fā)展起來的全參數(shù)化設計的CAD /CAM工程軟件,在CAM造型方面它提供了擠壓、旋轉(zhuǎn)、掃描、切除、打孔、倒角、拔模等多種實體造型方式。另外,還針對高級用戶提供了多種高級的造型方式,可以方便的設計各種復雜的特征模型(如圖1所示) ,還提供了紡織曲面、自由曲面等更為復雜的曲面設計,具備利用曲面生成實體模型的功能,是非常優(yōu)秀的工程軟件之一。 </p><p>　　2.4 Pro/E

13、驅(qū)動模型和CAM功能 </p><p>　　Pro /E提供了車削、銑削、鉆削等多種功能,它的CAM驅(qū)動模型有曲面驅(qū)動、實體驅(qū)動、和特征驅(qū)動,其加工環(huán)境設置完全符合工況,靈活進行機床和工件坐標系的設置,在不同工序可以設置不同的工件坐標系,便于工件的找正裝夾,保證加工精度。進行夾具及輔具的設置自動編程進行干涉和碰撞檢驗,提高程式的可靠性。同時, Pro /E采用余量模型的加工方式,加工時將毛坯和零件裝配在一起

14、,在刀具軌跡生成時,進行刀路優(yōu)化,減少空切,以提高切削效率。Pro /E提供了強大的刀位驗證、編輯修改功能。在編程修改方法, Pro /E具備復制、移動、縮放比例、旋轉(zhuǎn)(Rotate)等功能,這些在實際的自動編程非常有用在刀位驗證方面, Pro /E提供了動態(tài)模擬、實體仿真、過切檢查功能(這一點對于實用加工程式一定要做,而且100%不能過切) 。由于Pro /E的加工環(huán)境設置完全符合實際加工,同時進行夾具及輔具的設置,在進行實體仿真時,

15、能夠逼真地模擬加工全過程。 </p><p>　　2.5 Pro的系統(tǒng)特點 </p><p>　　2.5.1三維實體造型 </p><p>　　三維實體造型可以將使用者的設計概念，以最真實的模型在計算機上呈現(xiàn)出來，隨時計算出產(chǎn)品的體積、面積、質(zhì)心、重量、慣性矩等屬性，解決復雜產(chǎn)品之間的干涉，提高效率，降低成本，便于設計人員與管理人員之間的交流。它避免了傳統(tǒng)

16、二維下的點、線、面設計的不足。三維實體模式設計形象、逼真、直觀，而二維設計需要用戶進行空間想象。 </p><p>　　2.5.2以特征造型為基礎 </p><p>　　Pro/ENGINEER是一個基于特征的實體建模工具，以特征作為組成模型的基本單元，實體模型是通過特征完成設計的，即實體模型是特征的疊加。例如，可以通過使用拉伸特征生成零件主體，使用切除材料等特征形成最終的零件。 <

17、/p><p>　　2.5.3參數(shù)式設計 </p><p>　　Pro/ENGINEER是一個參數(shù)化的系統(tǒng)，根據(jù)參數(shù)創(chuàng)建設計模型，幾何形狀的大小都由尺寸參數(shù)控制，用戶在產(chǎn)品設計過程中使用的所有尺寸參數(shù)與物理參數(shù)都存在于單一的數(shù)據(jù)庫中，可以隨時修改這些參數(shù)，并可對設計對象進行簡單的分析，計算出模型的體積、質(zhì)量和慣性矩等。特征之間存在著相互依賴的關系，使得某一單獨特征的修改，會牽動其他特征的變更。用

18、戶還可以使用數(shù)學運算方式建立各特征的數(shù)學關系，使得計算機能自動計算出模型應有的形狀和固定位置。通過設置特征參數(shù)關系式來保持特征的位置，體現(xiàn)其參數(shù)化的特點。如圖1-9所示，在沒有使用關系式改變陣列數(shù)量時孔位置保持不變，使用關系式改變孔的數(shù)量后孔始終保持均勻分布。</p><p>　　3數(shù)控加工的總體戰(zhàn)略即路線 </p><p>　　3.1以科技創(chuàng)新為先導 </p><

19、;p>　　中國數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)經(jīng)過40多年的發(fā)展，從無到有，從引進消化到擁有自己獨立的自主版權(quán)，取得了相當大的進步。但回顧這幾十年的發(fā)展，可以看到我們在數(shù)控領域的進步主要還是按國外一些模式，按部就班地發(fā)展，真正創(chuàng)新的成分不多。這種局面在發(fā)展初期的起步階段，是無可非議的。但到了世界數(shù)控強手如林的今天和知識經(jīng)濟即將登上舞臺的新世紀，這一常規(guī)途徑就很難行通了。例如，在國外模擬伺服快過時時，我們開始搞模擬伺服，還沒等我們占穩(wěn)市場，技術(shù)上就已

20、經(jīng)落后了；在國外將脈沖驅(qū)動的數(shù)字式伺服打入我國市場時，我們就跟著搞這類所謂的數(shù)字伺服，但至今沒形成大的市場規(guī)模；近來國外將數(shù)字式伺服發(fā)展到用網(wǎng)絡（通過光纜等）與數(shù)控裝置連接時，我們又跟著發(fā)展此類系統(tǒng)，前途仍不樂觀。這種老是跟在別人后面走，按國外已有控制和驅(qū)動模式來開發(fā)國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，在技術(shù)上難免要滯后，再加上國外公司在我國境內(nèi)設立研究所和生產(chǎn)廠，實行就地開發(fā)、就地生產(chǎn)和就地銷售，使我們的產(chǎn)品在性能價格比上已越來越無多大優(yōu)勢，因此要進一步擴

21、大市場占有率，難度自然就很大了。 </p><p>　　為改變這種現(xiàn)狀，我們必須深刻理解和認真落實“科學技術(shù)是第一生產(chǎn)力”的偉大論斷，大力加強數(shù)控領域的科技創(chuàng)新，努力研究具有中國特色的實用的先進數(shù)控技術(shù)，逐步建立自己獨立的、先進的技術(shù)體系。在此基礎上大力發(fā)展符合中國國情的數(shù)控產(chǎn)品，從而形成從數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控功能部件到種類齊全的數(shù)控機床整機的完整的產(chǎn)業(yè)體系。這樣，才不會被國外牽著鼻子，永遠受別人的制約，才有可能用先進

22、、實用的數(shù)控產(chǎn)品去收復國內(nèi)市場，打開國際市場，使中國的數(shù)控技術(shù)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)在21世紀走在世界的前列。</p><p>　　3.2在商品化上狠下工夫 </p><p>　　近幾年我國數(shù)控產(chǎn)品雖然發(fā)展很快，但真正在市場上站住腳的卻不多。就數(shù)控系統(tǒng)而言，國產(chǎn)貨仍未真正被廣大機床廠所接受，因此出現(xiàn)國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)用于舊機床改造的例子較多，而裝備新機床的卻很少，機床廠出產(chǎn)的國產(chǎn)數(shù)控機床大多數(shù)用的都是

23、國外的系統(tǒng)。這當然不是說舊機床的數(shù)控化改造不重要，而是說明從商品的角度看，我們的數(shù)控系統(tǒng)與國外相比還存在相當大的差距。 </p><p>　　影響數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機床商品化的主要因素除技術(shù)性能和功能外，更重要的就是可靠性、穩(wěn)定性和實用性。以往，一些數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)品的研究、開發(fā)部門，所追求的往往是一些體現(xiàn)技術(shù)水平的指標（如多少通道、多少軸聯(lián)動、每分鐘多少米的進給速度等等），而對影響實用性的一些指標和一些小問題卻不太重視

24、，在產(chǎn)品的穩(wěn)定性、魯棒性、可靠性、實用性方面花的精力相對較少。從而出現(xiàn)某些產(chǎn)品鑒定時的水平都很高，甚至也獲各種大獎。但這些高指標、高性能的產(chǎn)品到用戶哪兒卻由于一些小問題而表現(xiàn)不盡人意，最后喪失了信譽，打不開市場。這說明，高指標、高性能的樣機型的產(chǎn)品離用戶真正需要的實用、可靠的商品是有相當大的距離的，將一個高指標、高性能的產(chǎn)品變?yōu)橐粋€有市場的商品還需作出大量艱苦的努力。</p><p>　　另一方面，數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控

25、機床不像家電類產(chǎn)品那樣易于大批量生產(chǎn)，應用環(huán)境也不那么簡單。數(shù)控產(chǎn)品是在生產(chǎn)環(huán)境中使用，面臨的是五花八門的工藝問題。如果開發(fā)部門對這些問題掌握得不透，就難以將產(chǎn)品設計得很完善。而且數(shù)控產(chǎn)品的某些問題在開發(fā)、試用，甚至鑒定時都難以發(fā)現(xiàn)。這就造成，同樣型號的數(shù)控機床在有的用戶那兒運行得很好，而在別的用戶那兒卻表現(xiàn)欠佳?；蛘咄瑯有吞柕臄?shù)控機床用于加工某些零件工作得很好，但用于加工其他零件時卻不盡人意。出現(xiàn)這種情況，有時是用戶操作人員的水平問題

26、，但有時就是數(shù)控產(chǎn)品本身潛在問題的暴露。為解決這一問題，國外一些公司設立了專門機構(gòu)來測試考驗自己的產(chǎn)品，如為考驗新開發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)，廠家自己設計和從生產(chǎn)實際中收集了大量零件程序，讓數(shù)控系統(tǒng)運行各種各樣的程序，一旦發(fā)現(xiàn)問題，即立即反饋給開發(fā)部門予以解決。經(jīng)過這樣的測試考驗過程后，數(shù)控系統(tǒng)的潛在問題就大為減少。以往，我們的產(chǎn)品就很少進行這樣嚴格的全面的自我測試考驗。好些問題要等到用戶去給我們挑出來。這樣，即使一個小問題也將嚴重影響國產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)品

27、的聲譽。 </p><p>　　因此，我們應充分重視上述問題，在商品化上切實狠下工夫，將其作為數(shù)控產(chǎn)業(yè)的主干來抓，貫穿于技術(shù)研究、產(chǎn)品開發(fā)、試制、生產(chǎn)等的全過程中，從而將我們已有的技術(shù)水平較高的數(shù)控產(chǎn)品變成真正有市場的好商品。 </p><p>　　3.3將管理和營銷作為產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點 </p><p>　　經(jīng)過20來年市場風雨的沖擊，國人已越來越認識到，技術(shù)固

28、然重要，但在市場經(jīng)濟的環(huán)境下，要在激烈的全球競爭中獲勝，管理和營銷就顯得更為重要。例如，我國臺灣生產(chǎn)的數(shù)控機床不但占領了大陸市場的相當大的份額，而且還打進了美國市場。是臺灣數(shù)控機床的技術(shù)和質(zhì)量超過美國了嗎？顯然不是。那他們靠的是什么？重要的一條就是在企業(yè)管理和產(chǎn)品營銷上下了工夫。而我們長期以來把主要精力放在開發(fā)技術(shù)和提高水平上，忽視了經(jīng)營管理、市場開拓、產(chǎn)品營銷等方面的工作，結(jié)果在新技術(shù)、新產(chǎn)品開發(fā)出來以后，在產(chǎn)品質(zhì)量提高以后，企業(yè)仍然

29、處于產(chǎn)品銷售不暢的困。國內(nèi)外的經(jīng)驗說明，數(shù)控產(chǎn)品的競爭力不僅取決于技術(shù)，更取決于經(jīng)營管理能力和營銷能力。 </p><p>　　因此，從現(xiàn)在起我們應將管理和營銷作為產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點，真正擺脫計劃經(jīng)濟時代所遺留下來的思維方式和工作習慣的束縛，建立適應市場的高效、靈敏的運行機制和有效的激勵機制。通過這種機制，一方面切實加強企業(yè)管理，激發(fā)企業(yè)負責人和廣大職工的負責精神、創(chuàng)造精神和獻身精神，努力提高產(chǎn)品的競爭能力；另一方面充

30、分調(diào)動企業(yè)內(nèi)外、行業(yè)內(nèi)外一切積極因素，大力加強市場開拓力度，奮力打通營銷渠道?？梢詧孕牛羞^硬競爭力的產(chǎn)品，再加上北京開關廠那樣的“找、掙、鉆、搶”精神，我們就一定能在市場競爭中取得勝利。 </p><p>　　3.4大力加強技術(shù)支持和服務 </p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機床作為典型的高技術(shù)產(chǎn)品，對用戶的技術(shù)支持和服務是相當重要的。以前國產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)品喪失信譽的原因，除可靠性問題外

31、，另一大問題就是缺乏有力的技術(shù)支持和服務。用戶花了很多錢買的數(shù)控機床或數(shù)控系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)問題卻叫天天不應，叫地地不靈，以后誰還敢買我們的產(chǎn)品。因此，應將對用戶的技術(shù)支持和服務當成重要的日常工作來抓，使我們在市場上向縱深挺進時，有一個強大后方。因此，為了取得數(shù)控產(chǎn)品市場競爭的全面勝利，必須建立以技術(shù)支持和服務為核心的強大后方。當然，為贏得主動，后方也須主動出擊。目前，利用先進的信息技術(shù)手段（如網(wǎng)絡和多媒體），將為建立新一代立體化的技術(shù)支持

32、和服務體系開辟新的途徑。 </p><p>　　3.5發(fā)展具有中國特色的新一代 </p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)是各類數(shù)控裝備的核心，因此通過科技創(chuàng)新首先發(fā)展具有中國特色的新型數(shù)控系統(tǒng)，將是推動數(shù)控產(chǎn)業(yè)化進程的有效技術(shù)途徑。 </p><p>　　實踐證明，10年來我們所走的PC數(shù)控道路是完全正確的。PC機（包括工業(yè)PC）產(chǎn)量大、價格便宜，技術(shù)進步和性能提高很快，且

33、可靠性高（工業(yè)PC主機的MTBF已達30年。因此，以其作為數(shù)控系統(tǒng)的軟硬件平臺不但可以大幅度提高數(shù)控系統(tǒng)的性能價格比，而且還可充分利用通用微機已有軟硬件資源和分享計算機領域的最新成果，如大容量存儲器、高分辨率彩色顯示器、多媒體信息交換、聯(lián)網(wǎng)通訊等。此外，以通用微機作為數(shù)控平臺還可獲得快速的技術(shù)進步，當PC機升級換代時，數(shù)控系統(tǒng)也可相應升級換代，從而長期保持技術(shù)上的優(yōu)勢，在競爭中立于不敗之地。 </p><p>　

34、　目前，PC數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)有2種主要形式：（1）專用數(shù)控加PC前端的復合式結(jié)構(gòu)；（2）通用PC加位控卡的遞階式結(jié)構(gòu)。另外還有一種正在發(fā)展的數(shù)字化分布式結(jié)構(gòu)。其方案是將由DSP等組成的數(shù)字式伺服通過以光纜等為介質(zhì)的網(wǎng)絡與數(shù)控裝置連接起來，組成一完整的數(shù)控系統(tǒng)。這種系統(tǒng)雖然性能很好，但由于開發(fā)和生產(chǎn)成本太高，近期難以被國內(nèi)廣大用戶所接受。我們認為，上述結(jié)構(gòu)并不是符合中國國情的最好方案， 適合中國國情的應是將所有數(shù)控功能全軟件化的集成式結(jié)

35、構(gòu)，因為這種結(jié)構(gòu)的硬件規(guī)模最小，不但有利于降低系統(tǒng)成本，而且更重要的是可以有效提高系統(tǒng)的可靠性。 </p><p>　　幾十年的經(jīng)驗表明，可靠性好壞是國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)能否發(fā)展的關鍵。雖然影響數(shù)控系統(tǒng)可靠性的因素很多，但過大的硬件規(guī)模和較低的硬件制造工藝水平往往對可靠性造成最大的威脅。以往，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)在總體設計時由于種種原因的限制，不得不選用技術(shù)指標不太高的普通CPU，這樣，為完成數(shù)控的復雜功能往往需要由多個CPU來

36、組成系統(tǒng)，有時還需另加一些專用或通用硬件電路來實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的一些高實時性功能（如細插補、位置伺服控制等），從而造成系統(tǒng)硬件規(guī)模龐大。對于數(shù)控系統(tǒng)這種批量不大的產(chǎn)品，在國內(nèi)現(xiàn)有工藝條件下，很難從硬件制造的角度保證系統(tǒng)的可靠性，因而使得國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)在生產(chǎn)現(xiàn)場的表現(xiàn)不佳，對國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的形象和聲譽造成嚴重影響，使得不少用戶現(xiàn)在還心有余悸。 </p><p>　　因此，我們在開發(fā)新型數(shù)控系統(tǒng)時，應優(yōu)先選用新型高性能CPU

37、（如高主頻的Pentium II、Pentium III等）作為系統(tǒng)的運算和控制核心，并盡量用軟件來實現(xiàn)數(shù)控的所有功能。這樣，可大幅度減小系統(tǒng)硬件的規(guī)模。此外，還應在軟件設計、電源設計、接插件設計與選用、接地與屏蔽設計和施工等方面采用強抗擾高可靠性設計與制造技術(shù)，從而全面提高系統(tǒng)的可靠性。 </p><p>　　由于一個新型高性能CPU可以代替數(shù)十個普通CPU（如80286、80386等），因此，在基于高性能CP

38、U的PC平臺上不僅可以完成數(shù)控系統(tǒng)的基本功能（如信息處理、刀補計算、插補計算、加減速控制等）和開關量控制功能（內(nèi)裝PLC），而且還可以完成伺服控制功能。這樣，以前由DSP完成的數(shù)字化伺服控制功能（如位置控制、速度控制、矢量變換控制等）均可由PC中的CPU完成，從而實現(xiàn)內(nèi)裝式伺服控制，這不僅有效縮小了數(shù)控部分的硬件規(guī)模，而且還大幅度縮小了伺服控制部分硬件規(guī)模。 </p><p>　　這種具有內(nèi)裝PLC和內(nèi)裝伺服控制

39、的全軟件化集成式數(shù)控系統(tǒng)，其硬件規(guī)模將達到最小化，整個數(shù)控系統(tǒng)除一個PC平臺外，剩下的只有驅(qū)動機床運動的功率接口和反饋接口。這既有效提高了系統(tǒng)可靠性，又消除了信息傳遞瓶頸，提高了系統(tǒng)性能，同時還可顯著降低系統(tǒng)成本，使系統(tǒng)（包括電機）售價將可降至現(xiàn)有數(shù)控系統(tǒng)的一半左右。顯然，這種高性能、高可靠性、低成本的新型數(shù)控系統(tǒng)將具有極強的競爭力，有望為開創(chuàng)中國數(shù)控的新局面作出貢獻。 </p><p>　　此外，集成化PC數(shù)控

40、系統(tǒng)還有一大優(yōu)點，就是容易實現(xiàn)開放式結(jié)構(gòu)。這是因為，這種系統(tǒng)的硬件本身已經(jīng)是完全開放的，構(gòu)成開放式數(shù)控系統(tǒng)的工作完全在軟件上，只要制定好標準和協(xié)議，從信息處理、軌跡插補、加減速控制、開關量控制到伺服控制都可以實現(xiàn)開放，從而可大大方便用戶的使用。 </p><p>　　3.6推進數(shù)控功能部件的專業(yè)化生產(chǎn) </p><p>　　解決數(shù)控系統(tǒng)問題后，如何實現(xiàn)數(shù)控機床的模塊化設計與制造便是我

41、國機床制造企業(yè)快速響應市場需求，在競爭中獲勝的另一關鍵。要實現(xiàn)數(shù)控機床的模塊化設計制造，必須解決數(shù)控機床功能部件的專業(yè)化生產(chǎn)問題。目前我國在這方面離實際需求還有相當大的差距。因此，在今后的若干年內(nèi)，我們必須大力促進數(shù)控機床功能部件的開發(fā)和專業(yè)化生產(chǎn)。其要點如下： </p><p>　　新型永磁電主軸單元 電主軸已成為國際市場上最熱門的數(shù)控機床功能部件。但目前這類產(chǎn)品幾乎都為感應異步型，存在以下突出問題：①轉(zhuǎn)子上存

42、在繞組，有大電流流過，因此轉(zhuǎn)子發(fā)熱嚴重，直接影響主軸精度；②低速出力小且轉(zhuǎn)矩脈動大，難以滿足寬范圍切削要求；③效率和功率因素低，不僅電機體積和重量大而且要求逆變器容量大、耗能多；④控制系統(tǒng)復雜、成本高。 </p><p>　　因此，利用我國稀土永磁材料的優(yōu)勢，開發(fā)新型大功率、高效率、寬調(diào)速范圍永磁同步型交流電主軸單元，將可有效解決現(xiàn)有電主軸存在的問題，形成具有中國特色的新一代電主軸產(chǎn)品。由于永磁電主軸的機械結(jié)構(gòu)和

43、控制系統(tǒng)都較感應異步型電主軸簡單，因此易于進行專業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。當然，這還要攻克主軸支承（陶瓷軸承、流體動靜壓軸承、磁懸浮軸承）技術(shù)、高精度高速動平衡技術(shù)、高速驅(qū)動、檢測與控制技術(shù)、高可靠性安全保證技術(shù)等關鍵技術(shù)。 </p><p>　　(2)廉價的高性能伺服系統(tǒng) 目前，一套進給交流伺服系統(tǒng)（驅(qū)動器+電機）的價格一般都在萬元以上，主軸伺服系統(tǒng)的價格高達數(shù)萬元，已成為降低國產(chǎn)數(shù)控機床成本的一大障礙。因此，應配合新型

44、集成化國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，大力開發(fā)廉價的高性能內(nèi)裝式伺服系統(tǒng)。由于內(nèi)裝式伺服的硬件部分只有電機和功率接口，充分利用我國的永磁資源優(yōu)勢，通過專業(yè)化生產(chǎn)可以把電機的造價降下來，而采用智能化的IPM模塊作為功率接口也很便宜，因此將內(nèi)裝式進給伺服的價格控制在數(shù)千元以內(nèi)，將內(nèi)裝式主軸伺服的價格控制在2萬元以內(nèi)，將是完全可能的。 </p><p>　　直線交流伺服系統(tǒng) 直線交流伺服系統(tǒng)是下一世紀數(shù)控機床不可缺少的功能部件，目

45、前我國還沒有成熟產(chǎn)品，因此應加強研究、開發(fā)和推廣應用。考慮到常規(guī)機床的防磁問題較難解決，而并聯(lián)機床的防磁相對容易，因此可為常規(guī)結(jié)構(gòu)機床開發(fā)感應異步型直線電機，為并聯(lián)結(jié)構(gòu)機床開發(fā)永磁同步型直線電機，從而揚長避短，構(gòu)成符合實際應用要求的新型高速高精度進給系統(tǒng)。在此基礎上，可進一步開發(fā)將驅(qū)動與支承合二為一的磁懸浮工作臺。 </p><p>　　零傳動數(shù)控轉(zhuǎn)臺與擺頭 數(shù)控轉(zhuǎn)臺與擺頭是多坐標數(shù)控機床的關鍵部件，傳統(tǒng)的采用高

46、精度蝸桿蝸輪等傳動的轉(zhuǎn)臺與擺頭不僅制造難度大、成本高，而且難以達到高速加工所需的速度和精度，因而必須另辟蹊徑開發(fā)新型零傳動（無機械傳動鏈）數(shù)控轉(zhuǎn)臺和擺頭，以促進我國高速高精度多坐標數(shù)控機床的發(fā)展。 </p><p>　　高速高精度檢測裝置 高速高精度是下世紀數(shù)控機床發(fā)展的主題，這不但需要高性能的控制和驅(qū)動，同時還需要高品質(zhì)的檢測環(huán)節(jié)，因此應在現(xiàn)有技術(shù)基礎上，進一步開發(fā)0.1 μm以上精度的高速(60 m/min以

47、上)線位移傳感器和100萬脈沖/r的角位移傳感器，此類技術(shù)國外對我國是封鎖的[11]。 </p><p>　　4 基于Pro / ENGINEER 的數(shù)控加工應用研究 </p><p>　　計算機輔助制造技術(shù)CAM越來越成為加工需求的熱點,數(shù)控編程是目前系統(tǒng)中最能明顯發(fā)揮效 益的環(huán)節(jié)之一 , 在其實現(xiàn)設計加工自動化,提高加工精度和質(zhì)量,縮短產(chǎn)品研制周期,提高制造柔性等方面發(fā)揮著極其重

48、要的作用。NC程式的自動編制可利用商品化的具有 CAM 功能的軟件,如 Pro / Engineer、UG 、MasterCAM 等。但不同的軟件編程能力、編程方法、編程特點及其實現(xiàn)等不盡相同,鑒于此,本文主要結(jié)合本人實踐,對 Pro / E軟件在實體建模、程式自動編制及在加工中心制造中的應用進行一些探討。 </p><p>　　4. 1 Pro /E建模技術(shù)和 CAD 功能 </p>

49、<p>　　Pro / E建模技術(shù)是曲面建模、實體建模和特征建模 , Pro / E 是完全應用特征技術(shù)發(fā)展起來的全參數(shù)化設計的 CAD /CAM 工程軟件 ,在 CAM 造型方面它提供了擠壓、旋轉(zhuǎn)、掃描、切除、打孔、倒角、拔模等多種實體造型方式。另外 ,還針對高級用戶提供了多種高級的造型方式 ,可以方便的設計各種復雜的特征模型,還提供了紡織曲面、自由曲面等駕駛室模型 為復雜的曲面設計 ,具備利用曲面生成實體模型的功能,是非常

50、優(yōu)秀的工 程軟件之一。 </p><p>　　4. 2 Pro / E驅(qū)動模型和CAM 功能 </p><p>　　Pro / E提供了車削、銑削、鉆削等多種功能,它的 CAM 驅(qū)動模型有曲面驅(qū)動、實體驅(qū)動、和特征驅(qū)動 ,其加工環(huán)境設置完全符合工況 ,靈活進行機床和工件坐標系的設置 ,在不同工序可以設置不同的工件坐標系,便于工件的找正裝夾 ,保證加工精度。進行夾具及輔具的設置自

51、動編程進行干涉和碰撞檢 驗 ,提高程式的可靠性。同時, Pro / E采用余量模型的加工方式 ,加工時將毛坯和零件裝配在一起 ,在刀 具軌跡生成時,進行刀路優(yōu)化 ,減少空切 ,以提高切削效率。Pro / E提供了強大的刀位驗 證、編輯修改功能。在編程修改 方法 , Pro / E具備復制、移動、縮放 比例、旋轉(zhuǎn) Rotate 等功能,這些 在實際的自動編程非常有用。在刀位驗證方面 Pro / E提供了動態(tài)模擬、實體仿 真、過切檢查

52、功能 這一點對于實 用加工程式一定要做 ,而且 100% 不能過切 。由于 Pro / E 的加工Pro/ E通過刀位編輯生成的刀據(jù)路線 Pro/ E的加工路線及實體仿真 環(huán)境設置完全符合實際加工 , 同時進行夾具及輔具的設置 ,在進行實體仿真時,能夠逼真地模擬加工全過程 </p><p>　　4．3數(shù)控自動編程加工系統(tǒng)的實現(xiàn)及程式編制理論</p><p>　　4.3.1系統(tǒng)組成 <

53、;/p><p>　　系統(tǒng)的主要硬件構(gòu)成:計算機:奔 III以上;通信模塊;三軸加工中心 臺灣精機制造 ;工裝刀具及輔具等。</p><p>　　系統(tǒng)的主要軟件構(gòu)成:W indow sN T操作系統(tǒng); Pro / E工程軟件;U ltraedit文本編輯等。</p><p>　　通信方式:采用 R - 232通信 ,將計算機自動生成的程式傳入數(shù)控裝置 ,如果微機與加

54、工中心較遠 ,也可采用無線傳輸實現(xiàn) ,無論前者還是后者 ,關鍵都是要保證程式的不失真?zhèn)鬏?,這一點至關重要。 </p><p>　　4.3.2數(shù)控自動編程加工系統(tǒng)的程式編制原理 </p><p>　　CAM 編程是當前最先進的數(shù)控加工編程方法 ,其主要原理如下: </p><p>　　●實體建模 ,也就是加工模型的來源 ,可直接建模零件設計產(chǎn)品,可零件建模后模具設計

55、模型,也可導入其他軟件的零件模型。 </p><p>　　●切削工藝規(guī)劃 ,主要是基于數(shù)控的工藝分析 ,并與 NC程式自動編制相結(jié)合 ,與傳統(tǒng)的工藝分析有別。 </p><p>　　●走刀軌跡生成 ,可視化刀具的模擬加工軌跡 ,合理化刀具路徑。 </p><p>　　●加工仿真 ,模擬數(shù)控機床的實際加工環(huán)境 ,觀察有無碰刀等情形。 </p><p

56、>　　●后置處理 ,生成 NC程式 ,一般計算機先生成刀位文件 ,要驅(qū)動加工中心進行實際切削,必須轉(zhuǎn)換為 NC 程式文件 ,這就是所謂的后置處理 ,有通用和專用兩種方法 ,這里選用專用法蘭克系統(tǒng)作后置處理。 </p><p>　　●NC程序聯(lián)機傳送到數(shù)控裝置 ,這主要是計算機與加工中心的通信問題 ,必須保證程式的無實真 傳輸 ,方可進行實際切削加工零件或組件。 </p><p>　　

57、4.4 高級汽車音像一前面板模具凹模的電極數(shù)控加工 </p><p>　　4.4.1電極數(shù)控加工工藝分析 </p><p>　　電極的材料是純銅 ,上表面是一柱曲面 ,四周側(cè)面有拔模斜度 ,其余棱邊均有倒圓角 ,對表面光潔度極高,在普通機床上光潔度和曲面加工難以實現(xiàn) ,因此 ,選用數(shù)控自動編程加工。粗加工可在普通銑床加工 ,精加工數(shù)控程式加工 ,上表面及倒角選用直徑 24mm 的球形刀,側(cè)

58、面選用斜度銑刀,從底面對電極固定,裝夾固定在機床工作臺上 ,然后 ,確定工件坐標系并將此時的機械坐標保存到數(shù)控裝置等。 </p><p>　　4.4.2數(shù)控自動編程加工 </p><p>　　首先 ,進入 Pro /NC加工模塊 ,進行加工的設定工作 ,主要包括創(chuàng)建制造模型,選定所用的加工機床 ,設定工件坐標系 要與機床數(shù)控裝置設定一致 ,選擇加工方法及工藝參數(shù)設定,然后顯示走刀軌跡及實

59、物仿真 ,最后修改加工參數(shù)直至符合要求 ,完成加工的設定工作。 </p><p>　　其次,后置處理生成數(shù)控程式 ,其過程是先生成刀位文件 ,然后選用法蘭克系統(tǒng)后置處理生成 NC程式,并與刀位文件同名 ,接著在超級編輯中,打開 NC文件進行編輯 ,符合加工用程式 ,一般修改文件頭尾即可。 </p><p>　　最后 ,將程式傳輸?shù)綌?shù)控裝置進行程式預演 ,確認無誤后 ,驅(qū)動加工中心進

60、行實際加工為電極實際加工好后的模型。由于該系統(tǒng)涉及到加工中心、Pro / E軟件的實體建模和加工模塊、G程式編制、數(shù)控工藝規(guī)劃等很多問題 ,這里只是舉一簡單工程實例 ,不可能面面俱到,然而 ,實際加工應用中不管加工模型多么復雜其原理及過程是類似的。 </p><p>　　通過上述對數(shù)控自動編程加工系統(tǒng)的工程應用分析 ,可知 Pro / E 的CAD 及 CAM 軟件在實體建模、 </p>

61、<p>　　數(shù)控自動編程及模擬仿真等方面綜合性能較好 ,甚至可實現(xiàn)無圖紙制造 ,可縮短復雜零件的建模和制造周期 ,提高數(shù)控機床的編程和加工效率 ,并且該系統(tǒng)在某公司自組建兩年來 ,應用效果很好 ,尤其在模具加工中解決了以往手工編程無法解決的復雜零件及模具的許多曲面加工 ,使加工中心在制造過程中發(fā)揮了更大的作用。 </p><p><b>　　應用技巧 </b><

62、/p><p><b>　　工作路徑的設置 </b></p><p>　　Pro/ENGINEER的工作路徑的設置是很重要的，因為Pro/ENGINEER缺省的啟動路徑是在 Pro/ENGINEER安裝路徑下的BIN文件夾，該文件夾存儲Pro/ENGINEER最重要的各種命令。如果不設置工作路徑，隨著工作的進行，會直接把零件文件、裝配文件、加工文件和相應的Trail文件都保

63、存在此文件夾中，給文件的管理帶來很大的麻煩，所以一定要建立自己的工作目錄，并且能做到文件的分類存放，統(tǒng)一管理。工作路徑設置的方法是：在文件目錄下選擇工作路徑目錄，然后選擇需要設置的路徑及文件夾作為工作路徑后，確定就可以了。 </p><p>　　Config文件的正確應用 </p><p>　　Config文件是Pro/ENGINEER的系統(tǒng)配置文件，幾乎可以滿足對Pro/ENGINEER

64、的所有要求，不僅在進行產(chǎn)品設計過程需要用到，在進行加工過程設計時也有非常重要的參數(shù)設置。通過這些設置，可以把Pro/ENGINEER定制為所需的工作環(huán)境。下面是在加工過程中經(jīng)常需要設置的參數(shù)。 </p><p>　　Mfg_auto_ref_prt_as_chk_srf：選擇yes或 no，在3、4和5軸“輪廓”和“常規(guī)”銑削序列中，缺省情況下選取整個參照零件作為檢查曲面，用于計算這些序列的“NC序列”刀具路徑。

65、 </p><p>　?。?）Mfg_info_location：選擇top_left，bottom_right，用來設置“制造信息”對話框的位置。 </p><p>　?。?）Mfg_xyz_num_digits：缺省值為10，在CL數(shù)據(jù)文件中，為x、y、z數(shù)據(jù)點設置數(shù)字位數(shù)。 </p><p>　?。?）Nccheck_type：包括：vericut（缺?。?，指

66、使用CGTech公司提供的Vericut；Nccheck，使用Pro/NC-CHECK。 </p><p>　　工件坐標系選擇技巧 </p><p>　　機床坐標系是機床上固有的坐標系，都設有固定的坐標原點。在實際加工中，通常會選擇工件上的一點作為數(shù)控程序原點，并以此為原點建立一個工件坐標系。應用軟件進行程序設計時的坐標系就是實際加工時的工件坐標系。工件坐標系的合理確定，對數(shù)控編程及加工時

67、的工件找正都很重要。為提高零件加工精度，程序原點應盡量選在零件的設計基準和工藝基準上，如對于以孔定位的工件，以孔的中心為程序原點就比較合適。程序原點也可以選在兩垂直平面的交線上，這樣不論是用銑刀還是用測頭都可以很容易找到交線的位置。對于幾何形狀不規(guī)則的產(chǎn)品，要根據(jù)產(chǎn)品的具體情況來選擇工件坐標系。通常都要遵守以下原則：在機床上容易找正、編程方便、對刀誤差小、加工時檢查方便、可靠和所引起的加工誤差小等。 </p><p&

68、gt;　　刀具切入和切出工件的路徑設計 </p><p>　　應用腔體類、軌跡類加工方式，如不作特殊設計，刀具會按照系統(tǒng)計算的位置進行刀具的切入和切出，但有時這個位置并不是程序設計人員需要的。例如，對于薄壁產(chǎn)品的銑削加工，為減少刀具的軸向切削力，防止工件變形，一般首先會在工件落刀位置打孔，軸向進刀時，要求刀具從落刀孔位置軸向進刀，側(cè)刃銑削，以減小切削力，防止工件變形。在刀具路徑優(yōu)化功能中可以對刀具切入和切出位置做

69、具體設計，這個功能可以應用于整個腔體加工，也可在指定的工件層或者位置進行刀具切入和切出設計。實際應用的方法有三種 ：新建或者選擇基準點作為刀具軸向切入和切出的位置，這個點可以投影到垂直于安全面的所有加工層上 ；新建或者選擇基準軸線進行刀具的切入和切出位置設計，這個軸線可以是工件上的，也可以是毛坯上的，必須垂直于安全面，同樣刀具軸向的切入切出都是沿軸線的位置 ；用草繪工具，在加工坐標系的XY平面上進行刀具切入和切出的軌跡設計。可以應用Pr

70、o/ENGINEER軟件的草繪功能對刀具切入切出產(chǎn)品的路徑進行設計，可使刀具沿零件輪廓法向垂直切入或者使刀具沿零件輪廓切向切入，并可以控制刀具切入切出的延伸距離。 </p><p><b>　　切削深度控制 </b></p><p>　　在加工腔體類的零件，特別是型腔深度尺寸比較大時，刀具切深的控制非常重要。隨著加工過程的進行，刀具懸深尺寸逐漸增大，對切削深度的要求也

71、會不斷變化，參數(shù)表中的Step-Depth參數(shù)被定義為加工中刀具的層切削深度，適用于整個腔體加工，但在某些有特殊要求的零件，考慮加工效率和加工性能，使用同樣切深卻不一定適用。在加工過程優(yōu)化設計中，可以對刀具的切削深度進行控制。 </p><p>　　Upto Depth:每層按切削深度加工至設定的深度。 </p><p>　?。?）From－To Depth:在一個特定的深度范圍內(nèi)分層加工

72、。 </p><p>　?。?） Slice/Slice:按照每層設定的層深生成刀具運動軌跡，需要設置每層的加工深度。 </p><p><b>　　切削速度的控制 </b></p><p>　　在切削加工過程中，在刀具切入、切出、圓弧走刀、直線走刀等情況下需要設置不同的切削速度，在高級參數(shù)表設置里可以根據(jù)不同的加工部位設置不同的切削參數(shù)。 &

73、lt;/p><p>　　Cut-Feed :切削加工進給速度。 </p><p>　?。?）Retract-Feed :刀具返回安全面的速度。 </p><p>　　（3）Free-Feed :快速進給速度，如果不設定的話，該速度應用機床默認的缺省值。 </p><p>　?。?）Arc-Feed :圓弧加工進給速度。 </p>&

74、lt;p>　　如果加工一個工件時刀具軌跡既有直線又有圓弧，往往對直線加工和圓弧加工設定不同的切削速度。為提高加工效率，通常也會設定刀具返回安全面的速度。 </p><p>　　軌跡加工時的刀具路徑優(yōu)化設計 </p><p>　　Pro/ENGINEER的軌跡加工方式給程序設計人員很大的自由度，可根據(jù)不同的加工產(chǎn)品進行刀具加工軌跡的設計。以下是加工軌跡設計的4種方式。 </p&g

75、t;<p>　　草繪刀具加工軌跡 。 </p><p>　　（2）選擇曲面的邊作為刀具軌跡。 </p><p>　　（3）選擇或者草繪曲線作為刀具軌跡。 </p><p>　　（4）選擇曲面作為刀具加工軌跡。 對于幾段不連續(xù)的軌跡加工，可以在刀具路徑優(yōu)化的菜單下，通過插入方式將不連續(xù)的加工過程連接起來，不再進行切削過程的重復設計，使加工過程設計更為簡捷

76、。具體做法是：在刀具路徑優(yōu)化菜單下，分段插入新的刀具軌跡路徑，并且在軌跡加工方式下可以對刀具的運動方向、刀具半徑的偏置方向進行控制，并可根據(jù)加工產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)要求進行刀具的深度方向偏置。 </p><p>　　A. Pro /E 五坐標數(shù)控銑削刀具軌跡策略 </p><p>　　Pro/E 系統(tǒng)提供的數(shù)控加工編程軌跡策略方式非常多, 包括數(shù)控車削加工中心編程、五坐標數(shù)控銑削加工編程、四軸聯(lián)動數(shù)

77、控線切割加工編程等多種方式。其Gpost 后處理包可解決多個數(shù)控系統(tǒng)的后處理程序, 包括Heidenhain、Fanuc、FIDIA、Siemens、Century、Charmilles等多種數(shù)控系統(tǒng)。同時用戶也可以非常方便地定制開發(fā)自己的后處理程序, 以提高數(shù)控編程的效率和程序質(zhì)量。Pro /E 的機床仿真加工提供與仿真軟件Vericut直接嵌入式鏈接, 提高多坐標數(shù)控機床加工程序的質(zhì)量, 以方便用戶檢查多坐標機床加工時的干涉碰撞、超

78、程檢查、過切等異常情況。為Pro/E 提供的五坐標數(shù)控銑削加工編程的刀具軌跡示意圖。由于其基于完全參數(shù)化設計, 因此數(shù)控編程時, 其刀具軌跡做到與幾何模型及時關聯(lián), 大大地方便了數(shù)控編程人員的刀具軌跡設計工作。</p><p>　　B. Pro/E 后處理程序開發(fā)模式</p><p>　　Pro /E 系統(tǒng)提供的Gpost 后處理程序開發(fā)模式結(jié)構(gòu)流程。其中CL File 刀位文件為該CAD

79、 /CAM系統(tǒng)生成的刀位軌跡文件。Option File 文件為機床控制文件和機床數(shù)控加工數(shù)據(jù)文件, 如機床的坐標系統(tǒng)及各坐標軸的運動配置、主軸功能、刀具準備、補償功能及輔助功能等方面的數(shù)控程序語句段的地址字符及其輸出控制, 它所提供的為通用的機床數(shù)控系統(tǒng)的基本配置,與FIL File 文件共同構(gòu)成后處理系統(tǒng)來完成特定數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)配置, 達到使生成的數(shù)控程序機床能夠完全正確地進行產(chǎn)品的加工。 </p><p&g

80、t;　　FIL File 文件是機床與數(shù)控系統(tǒng)接口文件( 企業(yè)級數(shù)控系統(tǒng)接口文件) , 主要針對相應的數(shù)控機床格式及數(shù)控程序文件內(nèi)容輸出方面的控制, 使其滿足工廠的數(shù)控機床的正確配置。它是正確配置程序輸出的重點, 也是難度最大的, 它的源代碼采用的是宏程序形式, 采用條件組合邏輯、循環(huán)、跳轉(zhuǎn)等判斷方式, 根據(jù)實際需要來編寫相關代碼, 因此編寫時需要軟件開發(fā)的基本知識。</p><p>　　用戶進行自己的數(shù)控系統(tǒng)開

81、發(fā)時, 主要了解FIL 的邏輯控制程序能力、FIL 的語法結(jié)構(gòu)、CL 刀位文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、Postprocessors 后處理的工作模式。通過FIL 語言進行程序開發(fā), 用戶可以添加、刪除、修改CL 刀位文件中的數(shù)據(jù)內(nèi)容, 后處理輸出為機床加工的代碼、修改程序關鍵字、調(diào)用其他宏程序用戶子程序等。同時后處理中的運動分析, 尤其是進退刀及線性回轉(zhuǎn)軸的超程、干涉處理, 都可以幫助用戶針對相應的機床進行定制。如FIDIA DR218 和FIDI

82、A KR214 等, 其主軸頭上的C 軸為±200°連續(xù), 當超程時, 必須回抽刀具矢量軸后,機床重新調(diào)整刀具矢量進行加工。 </p><p>　　C. 后處理Gpost 設置流程 </p><p>　　五坐標后處理程序開發(fā)的主要內(nèi)容包括機床種類、機床坐標軸配置、程序輸出格式轉(zhuǎn)換、機床坐標系統(tǒng)變換及程序輸出等。Gpost 提供的標準運動配置的多坐標類型有四軸轉(zhuǎn)臺( 4

83、- Axis Rotary Table) 、四軸擺頭( 4- Axis Rotary Head) 、五軸轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)與擺動( 5 - AxisDual Rotary Table) 、五軸轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)與擺頭( 5 - Axis RotaryTable /Rotary Head) 、五軸擺頭回轉(zhuǎn)與擺動( 5 - AxisDual Rotary Head or Nutator) 、車削中心( 1 - Rotary /1 -Radial Axis) 等

84、。在FIL 文件中用參數(shù)IROTYP 2089 來控制, 其值的范圍為0 ～6, 其取值對應方式分別對應上述幾種形式。同時用戶可以對非標準運動配置的五坐標機床進行定制, 通過坐標平移和旋轉(zhuǎn)方式來實現(xiàn)其程序轉(zhuǎn)換, 如主軸復合擺動的五坐標機床DMU200P /DMU125P 和工作臺復合擺動回轉(zhuǎn)的五坐標機床DMU50P等。 </p><p>　　應用Gpost 提供通用后置處理器導向模板,在完成數(shù)控系統(tǒng)和機床類型設置

85、后, 經(jīng)過相應的細節(jié)設定和部分接口程序的開發(fā)后, 便可定制用戶自己的專用后置處理器。通用后置處理器根據(jù)外界輸入的信息, 調(diào)用其內(nèi)部數(shù)據(jù)庫模型, 經(jīng)判斷、排列、組合后,生成用戶要求的專用后置處理器。當通用后置處理器提供的數(shù)據(jù)模型不能全部滿足用戶的要求或者用戶需要優(yōu)化處理NC 程序時, 則應用開發(fā)軟件修改數(shù)據(jù)庫模型。這就需要開發(fā)人員掌握CAM 模塊的使用方法, 掌握刀具路徑文件的格式, 并具備軟件開發(fā)和加工工藝方面的經(jīng)驗。 </p&g

86、t;<p>　　為完善用戶專用數(shù)控機床系統(tǒng)的后置處理程序開發(fā), 使其自動生成的NC 程序不再需要人工做修改, 可對CAM模塊的加工環(huán)境參數(shù)進行特定的設置, 并用Gpost 模塊的開發(fā)語言進行宏程序編制, 建立此類機床的數(shù)據(jù)模型。為優(yōu)化生成的NC 程序, 用宏程序修改通用后置處理器內(nèi)部數(shù)據(jù)輸出結(jié)構(gòu)。如: NC 程序中用到的所有工件坐標系與機床坐標系的數(shù)值關系, 可在NC程序開頭自動設置, 數(shù)控機床可直接辯識, 不需手工輸入。

87、如工作臺回轉(zhuǎn)前, 主軸頭退回最遠, 換刀前輸出刀具名稱等。</p><p>　　D. FIL ( Factory Inter face Language) 宏程序開發(fā)基礎</p><p>　　FIL 宏程序是Gpost 提供的專業(yè)后處理程序開發(fā)語言包, 尤其適合用戶進行定制開發(fā)。通過FIL 宏程序來提供完善的數(shù)控機床系統(tǒng)的后處理程序, 包括宏程序完成的基本功能如添加、刪除或修改刀位文件功能

88、, 控制后處理代碼輸出功能, 添加或修改APT 功能, 讀寫或合并文件控制功能及應用程序調(diào)用功能。 </p><p>　　( 1) 主關鍵字“CIMFIL/ON, major_ word” 在FIL 語言中, 所有的刀位文件記錄都以“CIMFIL/ON”主關鍵字及其所鏈接的參數(shù)來決定后處理程序如何對刀位源文件的記錄進行處理。如下所示的部分代碼, 其相對應的意義如注釋所述。在FIL 語言中“CIMFIL/ON,CU

89、TTER 與CIMFIL/ON, 6, 6” 表示相同的功能。</p><p>　　CIMF IL /ON, CUTTER ( CIMFIL/ ON, 6 , 6 ) ( 刀具信息) </p><p>　　CIMF IL /ON, FROM ( CIMFIL / ON, 5, 3) ( 起刀點信息) </p><p>　　CIMFIL/ ON, GOTO (

90、CIMFIL /ON, 5, 5) ( 直線插補) </p><p>　　CIMFIL/ ON, CIRCLE ( CIMFIL /ON, 3) ( 圓弧插補) </p><p>　　CIMFIL /ON, MULTAX ( CIMFIL/ ON, 9) ( 多坐標聯(lián)動激活) </p><p>　　CIMFIL/ AT, SP INDL, DATA, RPM

91、( 主軸信息) </p><p>　　SPINDL /200 , RPM, CLW, RANGE, 1 </p><p>　　CIMFIL/ AT, LOADTL, DATA, ADJUST, DATA,LENGTH ( 加載刀具信息) </p><p>　　LOADTL /1, ADJUST, 11, LENGTH, 1. 5 </p>&l

92、t;p>　　CIMFIL/ AT, CUTCOM, LEFT ( 刀具補償) </p><p>　　CUTCOM /LEFT, 2 , XYPLAN / /XY ( 平面內(nèi)刀具左補償) </p><p>　　( 2) “rslt = POSTF ( function _ type, arg1, arg2,arg3, argn) ” 程序POSTF 等系列函數(shù)為FIL 語言開發(fā)的基本

93、, 使用主關鍵字“CIMFIL/ON” 識別刀位文件中所需要定位的信息后, 再通過POSTF 相應的功能函數(shù)對相應的關鍵字及其對應的信息進行處理, 用戶即可完成自己產(chǎn)品數(shù)控機床加工其系統(tǒng)所需要的特殊要求。POSTF 系列函數(shù)的參數(shù)分別為其功能號及參數(shù), 不同功能號用戶實現(xiàn)不同的處理功能, 如功能號05、06、07、08、28、29 是實現(xiàn)得到刀位數(shù)據(jù)信息, 或識別刀位文件中的關鍵字信息; 加載控制操作刀位文件中的數(shù)據(jù)信息, 如坐標點信息

94、、功能信息等09、10、12、13、20、21 ; 設置操作common 變量值01、02、03、04、19、22、23、25 ; 定位刀位文件信息14、15、26; 調(diào)試刀位文件后處理程序24、27。如下所述分別為數(shù)控編程時數(shù)控機床加工時進刀動作的后處理FIL 程序, 從中可以看出, 用戶可以很容易設置相應數(shù)控機床的程序代碼輸出。* * * * * * * F R O M S E</p><p>　　CIMFI

95、L/ ON, 5, 3 ( 捕捉FROM 指令) </p><p>　　FRX = POSTF( 7, 6) ( 得到X 坐標值) </p><p>　　FRY = POSTF( 7, 7) ( 得到Y(jié)坐標值) </p><p>　　FRZ = POSTF( 7 , 8) ( 得到Z 坐標值) </p><p>　　DMY = P

96、OSTF( 2, 1 , 1867 , 1) ( 啟動POST) </p><p>　　DMY = POSTF( 13) ( 執(zhí)行當前刀位記錄) </p><p>　　DMY = POSTF( 2, 1 , 1867 , 0) ( 關閉POST) </p><p>　　SET/ START, XAXIS, FRX, YAXIS, FRY, ZAXIS,

97、FRZ ( 輸出G92) </p><p>　　DMY = POSTF( 2, 3, 130, FRX) ( 設置GOHOME X = FROMX) </p><p>　　DMY = POSTF ( 2, 3, 131, FRY) ( 設置GOHOME Y =FROM Y) </p><p>　　DMY = POSTF( 2 , 3, 132, FRZ)

98、 ( 設置GOHOME Z = FROMZ) </p><p>　　CIMF IL /OFF </p><p><b>　　E. 應用實例 </b></p><p>　　利用Pro/E 系統(tǒng)所提供的CAM 數(shù)控編程及其基于NCGpost 的后處理程序開發(fā)模塊, 針對FIDIA DR218 六坐標高速銑削機床, 其在加工某葉輪零件時,該FID

99、IA DR218 六坐標機床的運動配置可以分解為主軸旋轉(zhuǎn)擺動X、Y、Z、B、C 結(jié)構(gòu)形式和主軸擺動工作臺旋轉(zhuǎn)的X、Y、Z、B、W的結(jié)構(gòu)形式， </p><p>　　N1 G17 ( yelun . prt_for_ptc) </p><p><b>　　N2 G96 </b></p><p>　　N3 T16 M6 </p&

100、gt;<p>　　N4 S15000 M3 </p><p>　　N5 G0 X - 251. 869 Y - 0. 04 C + 87. 746 B89. 581 </p><p>　　N6 G0 Z33. 5 </p><p>　　N7 G1 X - 251. 876 Z32. 5 F1200 </p><p&g

101、t;　　N8 G1 X - 251. 842 Y - 0. 044 Z32. 5 B89. 583 </p><p>　　N9 G1 X - 251. 808 Y - 0. 048 Z32. 5 C + 87. 747 B89. 585 </p><p>　　N10 G1 X - 251. 774 Y - 0. 052 Z32. 499 C + 87. 748 B89. 587

102、</p><p><b>　　?? </b></p><p>　　N2480 G1 X72. 537 Y - 0. 011 Z127. 491 C - 56. 215 B21. 977 </p><p>　　N2481 G1 X72. 529 Y - 0. 011 Z127. 512 C - 56. 205 B21. 974 </p

103、><p><b>　　? ? </b></p><p>　　N2243 G1 Z228. 0 </p><p>　　N2244 M02 </p><p>　　Pro /E 系統(tǒng)提供的基于參數(shù)化設計思想和五坐標數(shù)控銑削編程功能是比較強大的, 同時系統(tǒng)提供的Gpost后處理程序開發(fā)模塊使得用戶可以非常方便地定制開發(fā)專用的

104、數(shù)控系統(tǒng)后處理程序, 隨著五坐標高速銑削加工的應用越來越廣泛, FIDIA. S. P. A 公司的FIDIA KR214 /FIDIA DR218 六坐標高速銑削加工中心作為其五坐標高速銑削加工中心的典型代表, 在五坐標加工類似于葉輪等回轉(zhuǎn)體或者具有對稱特性的產(chǎn)品時具有非常大的優(yōu)勢, FIDIA 數(shù)控系統(tǒng)及其RTCP 功能和刀具軸矢量補償簡化了數(shù)控編程后處理程序的開發(fā)和簡化了機床的操作編程、提高了產(chǎn)品的質(zhì)量的同時縮短了制造周期 <