瓶底零件加工方案制定與數(shù)控編程仿真含NX三維及CAD圖

瓶底零件加工方案制定與數(shù)控編程仿真含NX三維及CAD圖,瓶底,零件,加工,方案,制定,制訂,數(shù)控,編程,仿真,nx,三維,cad 一、選題依據(jù) 1、研究領域 數(shù)控技術、數(shù)控加工 2、論文（設計）工作的理論意義和應用價值 通過UG 軟件對FTT2722 零件進行三維造型設計和數(shù)控加工能大大減少設備和編程人員的工作量，免去了繁瑣的數(shù)值計算，通過仿真加工切削和刀具干涉檢查，可以確保生成的 G 代碼程序一次功，提高了工作效率。 3、目前研究的概況和發(fā)展趨勢 日益增多的復雜形狀零件和高精、高效的加工對數(shù)控編程技術提出了越來越高的要求，面向復雜形狀零件、多軸加工和加工過程優(yōu)化的數(shù)控編程技術越來越重要。同時，為適應高速加工、CIMS、并行工程和敏捷制造等先進制造技術的發(fā)展，縮短產(chǎn)品研制生產(chǎn)周期以柔性與快速地響應市場需求，數(shù)控編程技術呈現(xiàn)出進一步向集成化、智能化、自動化、易使用化和面向車間編程等方向發(fā)展的趨勢。 復雜形狀零件的加工一直是數(shù)控編程技術的主要研究內(nèi)容。對于三坐標加工，目前的編程系統(tǒng)一般能較好地完成，達到較高的穩(wěn)定性。但由于多軸加工在加工復雜形狀零件的能力、質(zhì)量和效率等諸多方面的顯著優(yōu)勢，多軸編程顯得越來越重要。但多軸加工編程較復雜，特別是由于零件形狀的復雜多變，要實現(xiàn)較通用的多坐標自動編程有較大難度。因此，目前編程系統(tǒng)中對多坐標加工的處理一般采取面向?qū)Ｓ昧慵绞健? 集成化是指數(shù)控編程系統(tǒng)與其他系統(tǒng)如計算機輔助設計系統(tǒng)、加工過程控制系 統(tǒng)、質(zhì)量控制系統(tǒng)等的集成。集成化的目的是便于各系統(tǒng)間的信息反饋和并行處理， 提高編程以至整個產(chǎn)品設計制造過程的效率與質(zhì)量。對于編程系統(tǒng)與 CAD 系統(tǒng)，目前應用較廣的以實體造型幾何數(shù)據(jù)庫為核心的集成方法，可直接從 CAD 數(shù)據(jù)庫中提取所需要的幾何信息及拓撲信息進行數(shù)控編程，但這種方式仍然需要較多的人工干 預。另一種是以產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)庫為核心的集成化方法。產(chǎn)品模型的建立采用新一代的特征造型技術，包括了產(chǎn)品的完備信息，因此有利于根據(jù)模型所包含的幾何與非幾何信息來自動確定加工方案、進給速度、主軸速度和切削深度等，是一種很理想的集成化方法。 二、論文（設計）研究的內(nèi)容 1.重點解決的問題 FTT2722 零件的數(shù)控加工工藝方案制定。選用合適的數(shù)控機床，明確合理的加工方法；刀具、夾具的設計和選擇。選擇對刀點，程序原點，確定加工路線，確定切削用量等等。 FTT2722 零件數(shù)控加工程序編制。數(shù)控機床的編程方法有手工編程和自動編程。對于復雜零件一般采用自動編程。需要進一步學習和掌握 UG、CAXA 等 CAD/CAM 計算機輔助設計、計算機輔助制造集成系統(tǒng)軟件。通過人機對話的方式完成零件的幾何建模，加工方式與加工參數(shù)的合理選擇，生成合理的刀具軌跡和數(shù)控加工程序 2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路） （1）繪制 FTT2722 零件圖并進行數(shù)控加工工藝性分析 （2）工藝處理，數(shù)控加工工藝方案制定 （3）數(shù)學處理，計算數(shù)控機床所需的輸入數(shù)據(jù)。復雜零件一般需要計算機輔助計算 （4）數(shù)控加工程序編制 （5）數(shù)控加工仿真 通過軟件模擬加工環(huán)境，刀具路徑與材料切除過程來檢驗并優(yōu)化數(shù)控加工程序。 （6）后置處理 生成適合于具體數(shù)控機床的數(shù)據(jù)和數(shù)控加工程序。 （7）撰寫并提交設計說明書，提交包含整個設計過程和內(nèi)容的電子文檔 3.本論文（設計）預期取得的成果 本論文（設計）預期取得的成果是最終設計的 FTT2722 零件可以完成加工仿真。本文基于 UG 軟件完成了 FTT2722 零件的實體造型、數(shù)控加工和加工仿真。該設計方法成功應用于理論教學和實訓過程中，使自己將單科學到的機械設計和數(shù)控加工等知識得到綜合訓練，有助于自己工程實踐能力的培養(yǎng) 三、論文（設計）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術路線或設計參數(shù)）； 比較法、分析法、文獻法、工廠實習實踐 2.論文（設計）進度計劃 第一周:明確選定的題目，明確開題報告規(guī)范要求 第二周：查找參考文獻，查找國內(nèi)外數(shù)控加工的有關資料，數(shù)控技術的發(fā)展史與發(fā)展趨勢， 開始撰寫開題報告 第三周：查閱資料寫開題報告第四周：自覺修改開題報告 第五周：繪制 FTT2722 零件圖并進行數(shù)控加工工藝性分析第六周：FTT2722 零件數(shù)控加工工藝方案制定 第七周：學習手工編程及自動編程相關知識，掌握 CAD/CAM 計算機輔助設計制造集成系統(tǒng)軟件，開始數(shù)控編程 第八周：完成 FTT2722 零件的幾何建模，加工方式與加工參數(shù)的合理選擇，生成合理的刀具軌跡 第九周：用仿真軟件進行數(shù)控加工仿真第十周：生成加工程序，后置處理 第十一周：數(shù)控加工程序的修改和完善，對加工仿真進行校驗第十二周：整理資料，開始寫論文 第十四周：修改論文，說明書 第十五周：提交設計畢業(yè)設計，準備答辯工作 四、需要閱讀的參考文獻 [1] 鄭峰，葛春榮。汽輪機葉片數(shù)控編程及加工過程全景仿真與優(yōu)化 [J]組合機床與數(shù)控加工技術，2013（6）:1001-2665 [2] 陳紹恒，王倩文.切削數(shù)據(jù)庫在ug 數(shù)控編程系統(tǒng)中的應用研究 [J] 北京 制造業(yè)自動化2013（5）：1009-0134 [3] 曾峰，王平.梧州數(shù)控編程刀軸矢量控制技術研究[J] 廣州 專題報道 2014（3）：0013-03 [4] 齊夢蕾.基于模型定義和分類編碼的飛機結構件的數(shù)控編程 [J] 南昌，煤炭機械，2013,34 （9）：150-152 [5] 宋靜，胡軍.砂帶磨削工藝航空發(fā)動機葉片數(shù)控加工自動編程研究 [J] 沈陽，組合機床與自動化加工并技術，2016（2）：126-127 [6] 周德釗，王霄.數(shù)據(jù)手套的數(shù)控仿真系統(tǒng)交互技術研究[D].價值工程.2014:30-31 [7] 王文龍，鐘佩思.數(shù)控機床典型加工過程仿真及能耗優(yōu)化方案研究[J] 機床與液壓.2014,42 （10）:69-71 [8] 劉華.數(shù)控加工中心仿真系統(tǒng)研究開發(fā)[J] 機械設計與制造.2013(1)113-115 [9] 馬超.虛擬現(xiàn)實數(shù)控加工仿真系統(tǒng)研究與開發(fā)[J] 組合機床與自動化加工技術.2013(6):120-123 [10] 陳誠.基于三維工藝模型的自動武器關重建數(shù)控編程技術研究.[J]遼寧.模具技術 2014 （6）：57-60 [11] 王曉輝.基于凸輪加工技術數(shù)控車床編程方法的設計與實踐.[J].價值工程，2014:30-31 [12] 張和祥.基于智能終端的數(shù)控加工仿真技術的加工與研究 [J] 機床與液壓.2014 42(10):69-71 [13] Bjarne Stroustrup. 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Plastic Packing Materials for Food [M]. 北京:化學工業(yè)出版社, 2004. 附：文獻綜述 文獻綜述 20 世紀 50 年代，麻省理工學院（MIT）設計了一種專門用于機械零件數(shù)控加工程序編制的語言 APT。其后 MIT 組織美國各大飛機公司共同開發(fā)了 APTⅡ。到了 60 年代，在 APTⅡ的基礎上研制的 APTⅢ，已經(jīng)到了應用階段。以后又幾經(jīng)修改和充實， 發(fā)展成為 APT－Ⅳ、APT－AC 和 APT－Ⅳ/SS。 APT 能處理二維、三維銑削加工，但較難掌握。為此，在 APT 的基礎上，世界各國發(fā)展了帶有一定特色和專用性更強的 APT 衍生語言，如美國的 Compact、ADAPT， 德國的 EXAPT，日本的 HAPT、FAPT，英國的 ZCL，法國的 IFAPT，意大利的 MODAPT 和我國的 SKC-1、SKC-2、SKC-3、CAM251 以及微機上使用的 EAPT、HZAPT、MAPT 等。 APT 使數(shù)控加工編程任務從面向“匯編語言”級的數(shù)控系統(tǒng)指令代碼描述，上升到面向零件幾何元素和加工方式的高級語言級直接描述，具有程序簡練、走刀控制靈活等優(yōu)點，但 APT 也存在數(shù)控語言編程方法難以克服的缺點和不足：零件的設計與加工之間是通過工藝人員對圖紙解釋和工藝規(guī)劃來傳遞信息，對操作者要求很高，且阻礙了設計與制造的一體化；用 APT 語言描述零件模型一方面受語言描述能力的限制，同時也使 APT 系統(tǒng)幾何定義部分過于龐大，并缺少直觀的圖形顯示和驗證手段。 1972 年，美國洛克西德加里福尼亞飛機公司首先研究成功采用圖像儀輔助設計、繪圖和編制數(shù)控加工程序的一體化系統(tǒng) CADAM 系統(tǒng)，從此揭開了 CAD/CAM 一體化的序幕。1975 年，法國達索飛機公司引進 CADAM 系統(tǒng)，為已有的二維加工系統(tǒng) CALI-BRB 增加二維設計和繪圖功能，1978 年進一步擴充，開發(fā)了 CATIA 系統(tǒng)。隨著計算機處理速度的發(fā)展和圖形設備日益普及，數(shù)控編程系統(tǒng)進入 CAD/CAM 一體化時代。 目前，應用較為廣泛的數(shù)控編程系統(tǒng)有 APT－Ⅳ/SS、CADAM、CATIA、EUKLID、UG NX、INTERGRAPH、Pro/Engineering、Master CAM 等，這些系統(tǒng)的數(shù)控編程功能都比較強，且各有特色。國內(nèi)西北工業(yè)大學、華中理工大學等開發(fā)的圖形編程系統(tǒng)如 NPU／GNCP 和 Inte CAM 也具有 2.5D 零件加工和雕塑曲面多軸加工等功能，達到了實用化程度。 日益增多的復雜形狀零件和高精、高效的加工對數(shù)控編程技術提出了越來越高的要求，面向復雜形狀零件、多軸加工和加工過程優(yōu)化的數(shù)控編程技術越來越重要。同時，為適應高速加工、CIMS、并行工程和敏捷制造等先進制造技術的發(fā)展，縮短產(chǎn)品研制生產(chǎn)周期以柔性與快速地響應市場需求，數(shù)控編程技術呈現(xiàn)出進一步向集成化、智能化、自動化、易使用化和面向車間編程等方向發(fā)展的趨勢。 復雜形狀零件的加工一直是數(shù)控編程技術的主要研究內(nèi)容。對于三坐標加工，目前的編程系統(tǒng)一般能較好地完成，達到較高的穩(wěn)定性。但由于多軸加工在加工復雜形狀零件的能力、質(zhì)量和效率等諸多方面的顯著優(yōu)勢，多軸編程顯得越來越重要。但多軸加工編程較復雜，特別是由于零件形狀的復雜多變，要實現(xiàn)較通用的多坐標自動編程有較大難度。因此，目前編程系統(tǒng)中對多坐標加工的處理一般采取面向?qū)Ｓ昧慵绞健? 集成化是指數(shù)控編程系統(tǒng)與其他系統(tǒng)如計算機輔助設計系統(tǒng)、加工過程控制系 統(tǒng)、質(zhì)量控制系統(tǒng)等的集成。集成化的目的是便于各系統(tǒng)間的信息反饋和并行處理， 提高編程以至整個產(chǎn)品設計制造過程的效率與質(zhì)量。對于編程系統(tǒng)與 CAD 系統(tǒng)，目前應用較廣的以實體造型幾何數(shù)據(jù)庫為核心的集成方法，可直接從 CAD 數(shù)據(jù)庫中提取所需要的幾何信息及拓撲信息進行數(shù)控編程，但這種方式仍然需要較多的人工干 預。另一種是以產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)庫為核心的集成化方法。產(chǎn)品模型的建立采用新一代的 特征造型技術，包括了產(chǎn)品的完備信息，因此有利于根據(jù)模型所包含的幾何與非幾何信息來自動確定加工方案、進給速度、主軸速度和切削深度等，是一種很理想的集成化方法。 機床向高速化方向發(fā)展，可充分發(fā)揮現(xiàn)代刀具材料的性能，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且還可提高零件的表面加工質(zhì)量和精度。超高速加工技術對制造業(yè)實現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低成本生產(chǎn)有廣泛的適用性。 新一代數(shù)控機床（含加工中心）只有通過高速化大幅度縮短切削工時才可能進一步提高其生產(chǎn)率。超高速加工特別是超高速銑削與新一代高速數(shù)控機床特別是高速加工中心的開發(fā)應用緊密相關。90 年代以來，歐、美、日各國爭相開發(fā)應用新一代高速數(shù)控機床，加快機床高速化發(fā)展步伐。高速主軸單元（電主軸，轉(zhuǎn)速 15000－ 100000r/min）、高速且高加/減速度的進給運動部件（快移速度 60~120m/min，切削進給速度高達 60m/min）、高性能數(shù)控和伺服系統(tǒng)以及數(shù)控工具系統(tǒng)都出現(xiàn)了新的突破，達到了新的技術水平。隨著超高速切削機理、超硬耐磨長壽命刀具材料和磨料磨具，大功率高速電主軸、高加/減速度直線電機驅(qū)動進給部件以及高性能控制系統(tǒng)（含監(jiān)控系統(tǒng)）和防護裝置等一系列技術領域中關鍵技術的解決，應不失時機地開發(fā)應用新一代高速數(shù)控機床。 依靠快速、準確的數(shù)字量傳遞技術對高性能的機床執(zhí)行部件進行高精密度、高響應速度的實時處理，由于采用了新型刀具，車削和銑削的切削速度已達到5000 米~8000 米/分以上；主軸轉(zhuǎn)數(shù)在 30000 轉(zhuǎn)/分(有的高達 10 萬轉(zhuǎn)/分)以上；工作臺的移動速度： （進給速度），在分辨率為 1 微米時，在 100 米/分（有的到 200 米/分）以上，在分辨率為 0.1 微米時，在 24 米/分以上；自動換刀速度在 1 秒以內(nèi)；小線段插補進給速度達到 12 米/分。根據(jù)高效率、大批量生產(chǎn)需求和電子驅(qū)動技術的飛速發(fā)展，高速直線電機的推廣應用，開發(fā)出一批高速、高效的高速響應的數(shù)控機床以滿足汽車、農(nóng)機等行業(yè)的需求。還由于新產(chǎn)品更新?lián)Q代周期加快，模具、航空、軍事等工業(yè)的加工零件不但復雜而且品種增多。 從精密加工發(fā)展到超精密加工（特高精度加工），是世界各工業(yè)強國致力發(fā)展的方向。其精度從微米級到亞微米級，乃至納米級（<10nm），其應用范圍日趨廣泛。超精密加工主要包括超精密切削（車、銑）、超精密磨削、超精密研磨拋光以及超精密特種加工（三束加工及微細電火花加工、微細電解加工和各種復合加工等）。隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，對超精密加工技術不斷提出了新的要求。新材料及新零件的出現(xiàn)，更高精度要求的提出等都需要超精密加工工藝，發(fā)展新型超精密加工機床，完善現(xiàn)代超精密加工技術，以適應現(xiàn)代科技的發(fā)展。 隨著社會的發(fā)展，包裝在現(xiàn)代社會中的作用已越來越不可忽視，包裝的種類和數(shù)量都 在日益增多。現(xiàn)在，用戶對包裝的數(shù)量和質(zhì)量都提出了更高的要求，因此采用傳統(tǒng)的制作方式來加工包裝容器，已遠遠不能滿足用戶的需求了。上世紀 70 年代初， 隨著計算機的發(fā)展，CAD/CAM(Computer Aided Design/Manufacturing)技術應用到了包裝行業(yè)中，基本滿足了人們對包裝的需求[1][2]。但是進入上世紀 80 年代后，隨著經(jīng)濟的發(fā)展以及包裝企業(yè)的不斷壯大，人們對包裝 CAD 系統(tǒng)提出了更高的要求。隨著計算機技術的發(fā)展，計算機也逐步進入包裝設計生產(chǎn)的各個領域，已經(jīng)全面改變了傳統(tǒng)的設計工作方式，提供了高效、可靠、全新的設計手段和方法，甚至對設計思維、分析方式產(chǎn)生了深刻的影響。CAD 技術已成為現(xiàn)代包裝設計中通行的和基本的工具、手段和方法，成為包裝設計人員必須掌握的技術之一。 許多學者都認為，引進電子技術是工業(yè)的一次革命，而工業(yè)的另一次革命則是引入了 CAD/CAM 技術。CAD 技術的應用已經(jīng)由初期幫助設計人員甩開圖板、計算尺提高 設計效率的工具發(fā)展到具備設計、計算、分析、模擬、數(shù)據(jù)管理等多種功能的高質(zhì)、高效一體化技術，甚至一直延伸到試驗、制造、工程管理等方面，全面徹底地改變了所涉及領域的工作狀況和方式，成為現(xiàn)代設計基本和必需的手段、方法和工作方式。 1972 年 10 月，國際信息處理聯(lián)合會(International Federation for Information Processing)給 CAD 下了這樣一個定義：CAD 是一種技術，其中人與機器結合為一個問題的求解組，緊密結合，各取所長，從而使其工作優(yōu)于每一方，并為應用多學科的方法的綜合性協(xié)作提供了可能[1]。該定義突出了“人機配合，取長補短”這一基本性質(zhì)。由于 CAD/CAM 技術把人和機器各自的優(yōu)點結合了起來，使 CAD/CAM 具有應用范圍廣、直觀、優(yōu)質(zhì)、高效的特點，這些優(yōu)點已在國內(nèi)外許多應用實例中得到了驗證。 計算機輔助設計技術是隨著計算機硬件、軟件技術及其外圍輔助設備的發(fā)展而發(fā)展起來的，其發(fā)展過程大致可以分為四個階段。上世紀 50~60 年代，計算機主要用于科學計算，為之配制的圖形設備僅具有輸出功能，CAD 技術處在被動式的圖形處理階段。1962 年美國 MIT 林肯實驗室的 I.E.Sutherland 發(fā)表了“Sketchpad 人機通訊的圖形系統(tǒng)”的博士論文。首次提出了計算機圖形學、交互技術、分層存儲的數(shù)據(jù)結構等新思想，從而為 CAD 技術的發(fā)展和應用打下了理論基礎。到了上世紀 70~80 年代，CAD 技術進入了廣泛使用的時期，開始從大中型企業(yè)向小企業(yè)擴展；從發(fā)達國家向發(fā)展中國家擴展；從用于產(chǎn)品設計發(fā)展到用于工程設計。CAD 技術到了標準化、集成化、智能化的發(fā)展時期則是在 80 年代中后期以后。當前，CAD 技術已廣泛應用于包括我們包裝行業(yè)的諸多行業(yè)中，如機械、電子、出版、建筑、圖像等。 未來,CAD 技術的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在 CAD 系統(tǒng)的高度網(wǎng)絡化、集成化和智能化。 2 具體來說，CAD 技術的發(fā)展趨勢有以下幾個方面： （1）把不同地理位置、不同機種、不同運行環(huán)境的 CAD 系統(tǒng)以網(wǎng)絡的形式連接起來，已經(jīng)成為現(xiàn)代 CAD 發(fā)展的必然趨勢，也是現(xiàn)代 CAD 系統(tǒng)的基本構成模式和特征。CAD 系統(tǒng)的網(wǎng)絡化可以實現(xiàn)高效的協(xié)同化工作。 （2）二維繪圖與三維實體建模一體化，基于特征的參數(shù)化設計軟件應當是 CAD 系統(tǒng)的主要功能要求。同時要求 CAD 與 CAPP（計算機輔助工藝過程設計，computer aided process planning）、CAM、CAE 信息集成，提供符合標準的產(chǎn)品信息模型。 （3）基于 Windows/Objects/Web 的技術解決方案是當前 CAD 軟件的一個重要特點，也就是要求 CAD 軟件能在網(wǎng)絡環(huán)境下支持協(xié)同設計、異地設計和信息共享。 （4）支持并運行設計的產(chǎn)品數(shù)字管理一體化集成。 （5）CAD 系統(tǒng)的智能化、可視化和標準化。 數(shù)控加工技術是 20 世紀 40 年代后期為適應加工復雜外形零件而發(fā)展起來的一種自動化加工技術，其研究起源于飛機制造業(yè)。1947 年，美國帕森斯（Parsons) 公司為了精確地制作直升機機翼、槳葉和飛機框架，提出了用數(shù)字信息來控制機床自動加工外形復雜零件的設想，他們利用電子計算機對機翼加工路徑進行數(shù)據(jù)處理，并考慮到刀具直徑對加工路徑的影響，使得加工精度達到±0.0015 英寸（0.0381mm）， 這在當時的水平來看是相當高的。1949 年美國空軍為了能在短時間內(nèi)制造出經(jīng)常變更設計的火箭零件，與帕森斯公司和麻省理工學院（MIT）伺服機構研究所合作，于 1952 年研制成功世界上第一臺數(shù)控機床——三坐標立式銑床，可控制銑刀進行連續(xù)空間曲面的加工，揭開了數(shù)控加工技術的序幕。 數(shù)控加工是采用數(shù)字信息對零件加工過程進行定義，并控制機床進行自動運行的一種自動化加工方法，它具有以下幾個方面的特點： （1）具有復雜形狀加工能力。復雜形狀零件在飛機、汽車、造船、模具、動力 設備和國防軍工等制造部門具有重要地位，其加工質(zhì)量直接影響整機產(chǎn)品的性能。數(shù)控加工運動的任意可控性使其能完成普通加工方法難以完成或者無法進行的復雜型 面加工。 （2）高質(zhì)量。數(shù)控加工是用數(shù)字程序控制實現(xiàn)自動加工，排除了人為誤差因素， 且加工誤差還可以由數(shù)控系統(tǒng)通過軟件技術進行補償校正。因此，采用數(shù)控加工可以提高零件加工精度和產(chǎn)品質(zhì)量。 （3）高效率。與采用普通機床加工相比，采用數(shù)控加工一般可提高生產(chǎn)率 2～3 倍。在加工復雜零件時生產(chǎn)率可提高十幾倍甚至幾十倍。特別是五面體加工中心和柔 審核意見 指導教師評閱意見(對選題情況、研究內(nèi)容、工作安排、文獻綜述等方面進行評閱) 該畢業(yè)設計選題來源于企業(yè)的實際生產(chǎn)，符合機械專業(yè)培養(yǎng)目標要求，具有一定的應用價值。該同學對畢業(yè)設計任務基本明確，工作安排基本合理，開題報告符合基本規(guī)范要求。 同意開題！ 簽字：張仲偉 日期：2017-01-03 教研室主任意見 同意 簽字：李吉 日期：2017-01-07 學院教學指導委員會意見 同意開題 簽字：賈衛(wèi)平 日期：2017-01-14 公章：機械工程學院