基于UG的臺燈罩造型與數(shù)控加工設(shè)計(jì)說明書

基于UG的臺燈罩造型與數(shù)控加工設(shè)計(jì)系（部）：專業(yè)班：姓名：學(xué)號：指導(dǎo)老師：年月日基于UG的臺燈罩造型與數(shù)控加工設(shè)計(jì)BasedontheUGlampcoverdesignandCNCmachiningdesign

目錄TOC\o"1-3"\h\u29593摘要 - 緒論本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目為：臺燈罩型芯CAD/CAM，其主要任務(wù)是了解CAD/CAM的相關(guān)理論知識，熟練操作一種CAD/CAM軟件，根據(jù)所給的相關(guān)參數(shù)，運(yùn)用CAD/CAM相關(guān)理論，基于一種CAD/CAM軟件，實(shí)現(xiàn)臺燈罩型芯的三維設(shè)計(jì)、數(shù)控加工與仿真。因此，本次設(shè)計(jì)任務(wù)將以臺燈罩型芯作為設(shè)計(jì)重點(diǎn)，著重介紹臺燈罩型芯的造型和加工。CAD/CAM技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，先后走過大型機(jī)、小型機(jī)、工作站、微機(jī)時(shí)代，每個(gè)時(shí)代都有當(dāng)時(shí)流行的CAD/CAM軟件?，F(xiàn)在，工作站和微機(jī)平臺CAD/CAM軟件已經(jīng)占據(jù)主導(dǎo)地位，并且出現(xiàn)了一批比較優(yōu)秀、比較流行的商品化軟件。下面我們將分別介紹國內(nèi)外一些流行的軟件。1、國外軟件1．unigraphics(ug)ug是unigraphicssolutions公司的拳頭產(chǎn)品。該公司首次突破傳統(tǒng)CAD/CAM模式，為用戶提供一個(gè)全面的產(chǎn)品建模系統(tǒng)。在ug中，優(yōu)越的參數(shù)化和變量化技術(shù)與傳統(tǒng)的實(shí)體、線框和表面功能結(jié)合在一起，這一結(jié)合被實(shí)踐證明是強(qiáng)有力的，并被大多數(shù)CAD/CAM軟件廠商所采用。ug最早應(yīng)用于美國麥道飛機(jī)公司。它是從二維繪圖、數(shù)控加工編程、曲面造型等功能發(fā)展起來的軟件。90年代初，美國通用汽車公司選中ug作為全公司的CAD/CAM/CAE/CIM主導(dǎo)系統(tǒng)，這進(jìn)一步推動了ug的發(fā)展。1997年10月unigraphicssolutions公司與intergraph公司簽約，合并了后者的機(jī)械CAD產(chǎn)品，將微機(jī)版的solidedge軟件統(tǒng)一到parasolid平臺上。由此形成了一個(gè)從低端到高端，兼有unix工作站版和windowsnt微機(jī)版的較完善的企業(yè)級CAD/CAM/CAE/PDM集成系統(tǒng)。2．AutocadAutocad是Autodesk公司的主導(dǎo)產(chǎn)品。Autodesk公司是世界第四大pc軟件公司。目前在CAD/CAM/CAE工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，該公司是擁有全球用戶量最多的軟件供應(yīng)商，也是全球規(guī)模最大的基于pc平臺的CAD和動畫及可視化軟件企業(yè)。autodesk公司的軟件產(chǎn)品已被廣泛地應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、影視制作、視頻游戲開發(fā)以及web網(wǎng)的數(shù)據(jù)開發(fā)等重大領(lǐng)域。Autocad是當(dāng)今最流行的二維繪圖軟件，它在二維繪圖領(lǐng)域擁有廣泛的用戶群。Autocad有強(qiáng)大的二維功能，如繪圖、編輯、剖面線和圖案繪制、尺寸標(biāo)注以及二次開發(fā)等功能，同時(shí)有部分三維功能。Autocad提供autolisp、ads、arx作為二次開發(fā)的工具。在許多實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域(如機(jī)械、建筑、電子)中，一些軟件開發(fā)商在Autocad的基礎(chǔ)上已開發(fā)出許多符合實(shí)際應(yīng)用的軟件。3.pro/engineerpro/engine系統(tǒng)是美國參數(shù)技術(shù)公司(parametrictechnologycorporation，簡稱ptc)的產(chǎn)品。ptc公司提出的單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)的概念改變了機(jī)械CAD/CAM/CAE的傳統(tǒng)觀念，這種全新的概念已成為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAM/CAE領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)。利用該概念開發(fā)出來的第三代機(jī)械CAD/CAM/CAE產(chǎn)品pro/engineer軟件能將設(shè)計(jì)至生產(chǎn)全過程集成到一起，讓所有的用戶能夠同時(shí)進(jìn)行同一產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造工作，即實(shí)現(xiàn)所謂的并行工程。pro/engineer系統(tǒng)用戶界面簡潔，概念清晰，符合工程人員的設(shè)計(jì)思想與習(xí)慣。整個(gè)系統(tǒng)建立在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫上，具有完整而統(tǒng)一的模型。pro/engineer建立在工作站上，系統(tǒng)獨(dú)立于硬件，便于移植。4.MastercamMastercam是美國CNC公司開發(fā)的基于PC平臺的CAD/CAM軟件，它具有方便直觀的幾何造型，提供了設(shè)計(jì)零件外形所需的理想環(huán)境，其強(qiáng)大穩(wěn)定的造型功能可設(shè)計(jì)出復(fù)雜的曲線、曲面零件。Mastercam具有強(qiáng)勁的曲面粗加工及靈活的曲面精加工功能，提供了多種先進(jìn)的粗加工技術(shù)，以提高零件加工的效率和質(zhì)量，還具有豐富的曲面精加工功能，可以從中選擇最好的方法，加工最復(fù)雜的零件?？煽康牡毒呗窂叫ｒ?yàn)功能可模擬零件加工的整個(gè)過程，模擬中不但能顯示刀具和夾具，還能檢查刀具和夾具與被加工零件的干涉、碰撞情況。Mastercam提供400種以上的后置處理文件以適用于各種類型的數(shù)控系統(tǒng)，其強(qiáng)項(xiàng)在于3軸數(shù)控加工，簡單易用，產(chǎn)生的NC程序簡單高效2、國內(nèi)軟件1.高華CAD高華CAD是由北京高華計(jì)算機(jī)有限公司推出的CD產(chǎn)品。該公司是由清華大學(xué)和廣東科龍(容聲)集團(tuán)聯(lián)合創(chuàng)建的一個(gè)專門從事CAD/CAM/PDM/MIS集成系統(tǒng)的研究、開發(fā)、推廣、應(yīng)用、銷售和服務(wù)的專業(yè)化高技術(shù)企業(yè)。公司與國家CAD支撐軟件工程中心緊密結(jié)合，堅(jiān)持走自主版權(quán)的民族軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展道路，以“用戶的需要就是我們的需要”為承諾，在科研成果商品化方向邁出了可喜的一步。高華CAD系列產(chǎn)品包括計(jì)算機(jī)輔助繪圖支撐系統(tǒng)ghdrafting、機(jī)械設(shè)計(jì)及繪圖系統(tǒng)ghmds、工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)ghcapp、三維幾何造型系統(tǒng)ghgems、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)ghpdms及自動數(shù)控編程系統(tǒng)ghcam。其中g(shù)hmds是基于參數(shù)化設(shè)計(jì)的CAD/CAM/CAE集成系統(tǒng)，它具有全程導(dǎo)航、圖形繪制、明細(xì)表的處理、全約束參數(shù)化設(shè)計(jì)、參數(shù)化圖素拼裝、尺寸標(biāo)注、標(biāo)準(zhǔn)件庫、圖像編輯等功能模塊。ghgems5.0曾獲第二屆全國自主版權(quán)CAD支撐軟件評測第一名。2．caxa電子圖板和caxa-me制造工程師caxa電子圖板和caxa-me制造工程師軟件的開發(fā)與銷售單位是北京北航海爾軟件有限公司(原北京航空航天大學(xué)華正軟件研究所)。該公司是從事CAD/CAM/CAE軟件與工程服務(wù)的專業(yè)化公司。caxa電子圖板是一套高效、方便、智能化的通用中文設(shè)計(jì)繪圖軟件，可幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行零件圖、裝配圖、工藝圖表、平面包裝的設(shè)計(jì)，適合所有需要二維繪圖的場合，使設(shè)計(jì)人員可以把精力集中在設(shè)計(jì)構(gòu)思上，徹底甩掉圖板，滿足現(xiàn)代企業(yè)快速設(shè)計(jì)、繪圖、信息電子化的要求。caxa-me是面向機(jī)械制造業(yè)的自主開發(fā)的、中文界面、三維復(fù)雜形面CAD/CAM軟件。caxa制造工程師1.0版于1996年推出，caxa-me2.0版于1998年3月發(fā)布，caxa-me2000版也已發(fā)布。近二十年來，模具CAD/CAM/CAE技術(shù)飛速發(fā)展，成為縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期、降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量、改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的系統(tǒng)工程。它以計(jì)算機(jī)軟件的形式，為企業(yè)提供一種有效的輔助工具，使工程技術(shù)人員借助于計(jì)算機(jī)對產(chǎn)品性能、模具結(jié)構(gòu)、成形工藝、數(shù)控加工及生產(chǎn)管理進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，無疑可以有效提高模具設(shè)計(jì)和制造的水平和質(zhì)量，縮短模具的開發(fā)和設(shè)計(jì)周期。與模具行業(yè)的快速增長相對應(yīng)的是，模具行業(yè)CAD/CAM/CAE市場競爭也日益激烈。目前，CAM軟件的競爭主要在加工效率與加工質(zhì)量方面，隨著加工手段的多樣化和數(shù)控設(shè)備的快速發(fā)展，對CAM軟件的應(yīng)用范疇也提出了新的要求。CAD/CAM/CAE與模具加工形成了相互促進(jìn)的局面。在鑄造模、鍛模、級進(jìn)沖模、汽車覆蓋件模具、塑膠模具等領(lǐng)域CAD/CAM/CAE都得到廣泛的應(yīng)用。因?yàn)榇舜卧O(shè)計(jì)的是關(guān)于電話筒的外殼模具，所以，下面只對CAD/CAM在塑膠模具領(lǐng)域的應(yīng)用作重要介紹。1、模具的CAD設(shè)計(jì)與分析模具的CAD設(shè)計(jì)、分析,包括根據(jù)產(chǎn)品模型進(jìn)行模具分型面的設(shè)計(jì)、確定型腔和型芯、模具結(jié)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)、塑料充填過程分析等幾個(gè)方面。利用先進(jìn)的特征造型軟件如PRO/E、UGII等很容易地確定分型面,生成上下模腔和模芯,再進(jìn)行流道、澆口以及冷卻水管的布置等。確定了這些設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)以后,再利用模具分析軟件,如MOLDFLOW、CFLOW進(jìn)行塑料的成形過程分析。根據(jù)MOLDFOLW軟件和它的豐富的材料、工藝數(shù)據(jù)庫,通過輸入成形工藝參數(shù),可動態(tài)仿真分析塑料在注塑模腔內(nèi)的注射過程流動情況(含多澆口注射時(shí)的塑料匯流紋分析)、分析溫度壓力變化情況、分析注塑件殘余應(yīng)力等,根據(jù)分析情況來檢查模具結(jié)構(gòu)的合理性、流動狀態(tài)的合理性、產(chǎn)品的質(zhì)量問題等。比如是否存在澆注系統(tǒng)不合理,出現(xiàn)流道和澆口位置尺寸不當(dāng),無法平衡充滿型腔;是否存在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理或模具結(jié)構(gòu)不合理,出現(xiàn)產(chǎn)品充不滿(即短射現(xiàn)象);是否冷卻不均勻,影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量;是否存在注塑工藝不對,出現(xiàn)產(chǎn)品的翹曲變形等。模具通過CAD設(shè)計(jì)和分析,就可以將錯誤消除在設(shè)計(jì)階段,提高一次試模成功率。在塑料模具設(shè)計(jì)和分析這一階段應(yīng)用了許多新的電腦輔助技術(shù),如參數(shù)化技術(shù)、特征造型技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等。塑料模具中有許多標(biāo)準(zhǔn)件,如標(biāo)準(zhǔn)模架、頂出機(jī)構(gòu)、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等都可以采用基于數(shù)據(jù)庫管理的參數(shù)化特征造型設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)或建立標(biāo)準(zhǔn)件庫,這樣既可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享,又可以滿足用戶對設(shè)計(jì)的隨時(shí)修改,使模具的設(shè)計(jì)分析快速、準(zhǔn)確、高效。參數(shù)化特征造型不僅可以完整地描述產(chǎn)品的幾何圖形信息,而且可以獲得產(chǎn)品的精度、材料及裝配等信息,其所建立的產(chǎn)品模型是一種易于處理、能反映設(shè)計(jì)意圖和加工特征的模型。因此,參數(shù)化特征造型技術(shù)是模具制造過程最重要的技術(shù)之一。2、模具的CAM技術(shù)的應(yīng)用、加工仿真及制造模具的計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)技術(shù)主要應(yīng)用在數(shù)控銑削加工、線切割加工、電火花加工等方面。CAM技術(shù)尤其是在復(fù)雜模具的型腔、型芯及電極的銑削加工中起著更加重要的作用。其主要的技術(shù)特點(diǎn)包括:(1)粗、精加工刀具軌跡的優(yōu)化規(guī)劃和NC指令的產(chǎn)生,(2)刀具種類、特性和材料庫的建立,(3)切削加工工藝參數(shù)的確定,(4)普通切削和高速切削加工的特性控制,(5)過切檢查與加工表面的精度控制,(6)加工過程的電腦實(shí)體仿真切削,(7)電腦控制數(shù)控機(jī)床的DNC技術(shù)及群控技術(shù)的應(yīng)用等等。在CAM技術(shù)的應(yīng)用中特別需要CAD三維產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)。較多的專業(yè)電腦編程軟件如MASTERCAM、UNIMOD、CIMATRON等在多曲面的編程加工時(shí)對產(chǎn)品的曲面模型有較高的要求,如相鄰曲面的U、V方向的一致性、曲面與曲面的高精度擬合、曲面斜率連續(xù)變化等。在高級CAD/CAM一體化系統(tǒng)中(如UGII、PRO/E),由于利用了參數(shù)化特征造型設(shè)計(jì)和同一數(shù)據(jù)庫技術(shù),使得產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)、模具的型腔和型芯模型數(shù)據(jù)、刀具軌跡數(shù)據(jù)有著內(nèi)在的聯(lián)系,產(chǎn)品模型的修改刀具軌跡亦自動修改。模具加工實(shí)體仿真技術(shù)越來越成熟,也越來越受到人們的重視。加工實(shí)體仿真是在電腦上模仿機(jī)床的加工過程,能直觀反映加工的結(jié)果,能直接評估加工后零件的質(zhì)量,能檢查出加工的錯誤。在檢查加工后零件的質(zhì)量時(shí),可在電腦上對加工后的實(shí)體模型進(jìn)行任意的剖切,直接測量其尺寸和精度。因此,它能把錯誤消除在加工工藝編程設(shè)計(jì)階段,減少加工后的修補(bǔ)和返工,大大提高模具的制造效率和質(zhì)量。

1復(fù)雜零件概述1.1國內(nèi)外數(shù)控發(fā)展概況隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革，各工業(yè)發(fā)達(dá)國家投入巨資，對現(xiàn)代制造技術(shù)進(jìn)行研究開發(fā)，提出了全新的制造模式。在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，它集微電子、計(jì)算機(jī)、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術(shù)于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點(diǎn)，對制造業(yè)實(shí)現(xiàn)柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實(shí)時(shí)動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計(jì)算機(jī)、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調(diào)節(jié)與補(bǔ)償各項(xiàng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。

長期以來，我國的數(shù)控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結(jié)構(gòu)，CNC只能作為非智能的機(jī)床運(yùn)動控制器。加工過程變量根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以固定參數(shù)形式事先設(shè)定，加工程序在實(shí)際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動編程系統(tǒng)進(jìn)行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環(huán)節(jié)，整個(gè)制造過程中CNC只是一個(gè)封閉式的開環(huán)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在復(fù)雜環(huán)境以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數(shù)，無法在現(xiàn)場環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機(jī)因素實(shí)時(shí)動態(tài)調(diào)整，更無法通過反饋控制環(huán)節(jié)隨機(jī)修正CAD/CAM中的設(shè)定量，因而影響CNC的工作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量。由此可見，傳統(tǒng)CNC系統(tǒng)的這種固定程序控制模式和封閉式體系結(jié)構(gòu)，限制了CNC向多變量智能化控制發(fā)展，已不適應(yīng)日益復(fù)雜的制造過程，因此，對數(shù)控技術(shù)實(shí)行變革勢在必行。實(shí)時(shí)系統(tǒng)通常針對相對簡單的理想環(huán)境，其作用是如何調(diào)度任務(wù)，以確保任務(wù)在規(guī)定期限內(nèi)完成。而人工智能則試圖用計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)人類的各種智能行為。科學(xué)技術(shù)發(fā)展到今天，實(shí)時(shí)系統(tǒng)和人工智能相互結(jié)合，人工智能正向著具有實(shí)時(shí)響應(yīng)的、更現(xiàn)實(shí)的領(lǐng)域發(fā)展，而實(shí)時(shí)系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加復(fù)雜的應(yīng)用發(fā)展，由此產(chǎn)生了實(shí)時(shí)智能控制這一新的領(lǐng)域。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，實(shí)時(shí)智能控制的研究和應(yīng)用正沿著幾個(gè)主要分支發(fā)展：自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制、學(xué)習(xí)控制、前饋控制等。例如在數(shù)控系統(tǒng)中配備編程專家系統(tǒng)、故障診斷專家系統(tǒng)、參數(shù)自動設(shè)定和刀具自動管理及補(bǔ)償?shù)茸赃m應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在高速加工時(shí)的綜合運(yùn)動控制中引入提前預(yù)測和預(yù)算功能、動態(tài)前饋功能，在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使數(shù)控系統(tǒng)的控制性能大大提高，從而達(dá)到最佳控制的目的。1.2數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢1.2.1性能發(fā)展方向（1）柔性化包含兩方面：數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，功能覆蓋面大，可裁剪性強(qiáng)，便于滿足不同用戶的需求；群控系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。（2）高速高精高效化速度、精度和效率是機(jī)械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時(shí)采取了改善機(jī)床動態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機(jī)床的高速高精高效化已大大提高。

（3）實(shí)時(shí)智能化早期的實(shí)時(shí)系統(tǒng)通常針對相對簡單的理想環(huán)境，其作用是如何調(diào)度任務(wù)，以確保任務(wù)在規(guī)定期限內(nèi)完成。而人工智能則試圖用計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)人類的各種智能行為。科學(xué)技術(shù)發(fā)展到今天，實(shí)時(shí)系統(tǒng)和人工智能相互結(jié)合，人工智能正向著具有實(shí)時(shí)響應(yīng)的、更現(xiàn)實(shí)的領(lǐng)域發(fā)展，而實(shí)時(shí)系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加復(fù)雜的應(yīng)用發(fā)展，由此產(chǎn)生了實(shí)時(shí)智能控制這一新的領(lǐng)域。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，實(shí)時(shí)智能控制的研究和應(yīng)用正沿著幾個(gè)主要分支發(fā)展：自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制、學(xué)習(xí)控制、前饋控制等。例如在數(shù)控系統(tǒng)中配備編程專家系統(tǒng)、故障診斷專家系統(tǒng)、參數(shù)自動設(shè)定和刀具自動管理及補(bǔ)償?shù)茸赃m應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在高速加工時(shí)的綜合運(yùn)動控制中引入提前預(yù)測和預(yù)算功能、動態(tài)前饋功能，在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使數(shù)控系統(tǒng)的控制性能大大提高，從而達(dá)到最佳控制的目的。

（4）工藝復(fù)合性和多軸化以減少工序、輔助時(shí)間為主要目的的復(fù)合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。數(shù)控機(jī)床的工藝復(fù)合化是指工件在一臺機(jī)床上一次裝夾后，通過自動換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺等各種措施，完成多工序、多表面的復(fù)合加工。數(shù)控技術(shù)軸，西門子880系統(tǒng)控制軸數(shù)可達(dá)24軸。1.2.2功能發(fā)展方向（1）科學(xué)計(jì)算可視化科學(xué)計(jì)算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，使信息交流不再局限于用文字和語言表達(dá)，而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息?？梢暬夹g(shù)與虛擬環(huán)境技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，如無圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、虛擬樣機(jī)技術(shù)等，這對縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本具有重要意義。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，可視化技術(shù)可用于CAD/CAM，如自動編程設(shè)計(jì)、參數(shù)自動設(shè)定、刀具補(bǔ)償和刀具管理數(shù)據(jù)的動態(tài)處理和顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。（2）多媒體技術(shù)應(yīng)用多媒體技術(shù)集計(jì)算機(jī)、聲像和通信技術(shù)于一體，使計(jì)算機(jī)具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)用多媒體技術(shù)可以做到信息處理綜合化、智能化，在實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備的故障診斷、生產(chǎn)過程參數(shù)監(jiān)測等方面有著重大的應(yīng)用價(jià)值。

（3）插補(bǔ)和補(bǔ)償方式多樣化多種插補(bǔ)方式如直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、圓柱插補(bǔ)、空間橢圓曲面插補(bǔ)、螺紋插補(bǔ)、極坐標(biāo)插補(bǔ)、2D+2螺旋插補(bǔ)、NANO插補(bǔ)、NURBS插補(bǔ)（非均勻有理B樣條插補(bǔ)）、樣條插補(bǔ)（A、B、C樣條）、多項(xiàng)式插補(bǔ)等。多種補(bǔ)償功能如間隙補(bǔ)償、垂直度補(bǔ)償、象限誤差補(bǔ)償、螺距和測量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償、與速度相關(guān)的前饋補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償、帶平滑接近和退出以及相反點(diǎn)計(jì)算的刀具半徑補(bǔ)償?shù)取?/p>

（4）內(nèi)裝高性能PLC數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)裝高性能PLC控制模塊，可直接用梯形圖或高級語言編程，具有直觀的在線調(diào)試和在線幫助功能。編程工具中包含用于車床銑床的標(biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序?qū)嵗?，用戶可在?biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序基礎(chǔ)上進(jìn)行編輯修改，從而方便地建立自己的應(yīng)用程序。

（5）用戶界面圖形化用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對話接口。由于不同用戶對界面的要求不同，因而開發(fā)用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計(jì)算機(jī)軟件研制中最困難的部分之一。當(dāng)前INTERNET、虛擬現(xiàn)實(shí)、科學(xué)計(jì)算可視化及多媒體等技術(shù)也對用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進(jìn)行操作，便于藍(lán)圖編程和快速編程、三維彩色立體動態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實(shí)現(xiàn)。

1.2.3體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展（1）模塊化硬件模塊化易于實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)不同的功能需求，將基本模塊，如CPU、存儲器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標(biāo)準(zhǔn)的系列化產(chǎn)品，通過積木方式進(jìn)行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。（2）集成化采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規(guī)?？删幊碳呻娐稦PGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運(yùn)行速度。應(yīng)用FPD平板顯示技術(shù)，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)超大尺寸顯示，成為和CRT抗衡的新興顯示技術(shù)，是21世紀(jì)顯示技術(shù)的主流。應(yīng)用先進(jìn)封裝和互連技術(shù)，將半導(dǎo)體和表面安裝技術(shù)融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長度和數(shù)量來降低產(chǎn)品價(jià)格，改進(jìn)性能，減小組件尺寸，提高系統(tǒng)的可靠性。（3）通用型開放式閉環(huán)控制模式采用通用計(jì)算機(jī)組成總線式、模塊化、開放式、嵌入式體系結(jié)構(gòu)，便于裁剪、擴(kuò)展和升級，可組成不同檔次、不同類型、不同集成程度的數(shù)控系統(tǒng)。閉環(huán)控制模式是針對傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)僅有的專用型單機(jī)封閉式開環(huán)控制模式提出的。由于制造過程是一個(gè)具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復(fù)雜過程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，因此，要實(shí)現(xiàn)加工過程的多目標(biāo)優(yōu)化，必須采用多變量的閉環(huán)控制，在實(shí)時(shí)加工過程中動態(tài)調(diào)整加工過程變量。加工過程中采用開放式通用型實(shí)時(shí)動態(tài)全閉環(huán)控制模式，易于將計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動態(tài)數(shù)據(jù)管理及動態(tài)刀具補(bǔ)償、動態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，構(gòu)成嚴(yán)密的制造過程閉環(huán)控制體系，從而實(shí)現(xiàn)集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。（4）網(wǎng)絡(luò)化機(jī)床聯(lián)網(wǎng)可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和無人化操作。通過機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，可在任何一臺機(jī)床上對其它機(jī)床進(jìn)行編程、設(shè)定、操作、運(yùn)行，不同機(jī)床的畫面可同時(shí)顯示在每一臺機(jī)床的屏幕上。1.3智能化新一代數(shù)控系統(tǒng)當(dāng)前開發(fā)研究適應(yīng)于復(fù)雜制造過程的、具有閉環(huán)控制體系結(jié)構(gòu)的、智能化新一代數(shù)控系統(tǒng)已成為可能。智能化新一代數(shù)控系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動態(tài)數(shù)據(jù)管理及動態(tài)刀具補(bǔ)償、動態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，形成嚴(yán)密的制造過程閉環(huán)控制體系。數(shù)控銑床銑削零件，是理論知識和實(shí)踐的課題。它主要的意義是讓我們了解數(shù)控技術(shù)，了解數(shù)控技術(shù)給我們生活帶來的方便，給我國的傳統(tǒng)工藝帶來的巨大的改變。同過去的傳統(tǒng)加工相比，數(shù)控不僅加工自動化程度高，在數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)，除了手工裝卸工件外，全部加工過程都是由機(jī)床自動完成。而且，數(shù)控加工精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。數(shù)控加工尺寸精度通常在0.005-0.1MM之間。數(shù)控加工對象比較廣泛，生產(chǎn)的效率也比較高：一方面自動化程度高，在一次裝夾中能完成較多表面，省去了劃線，多次裝夾，檢測等工序；例如凸輪零件在加工過程中，先把刀對好，再利用數(shù)控編程技術(shù)使加工深度逐漸的加深，這樣既能不損壞刀具，又能達(dá)到加工要求。這樣就提高了效率。數(shù)控技術(shù)生產(chǎn)的效率.質(zhì)量是先進(jìn)技術(shù)的主題。21世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適用控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅(qū)動性能及使用鏈接方便的智能化，如智能化的自動編程，自動化的人機(jī)界面等；還有智能診斷.智能監(jiān)控方面的內(nèi)容，方便系統(tǒng)的診斷和維修等。為了充分發(fā)揮數(shù)控加工優(yōu)勢，數(shù)控加工正在向工序集中.更高速高效率.更高精度.更高可靠性及更完善的功能方向發(fā)展。

2臺燈罩型芯三維造型2.1臺燈罩型芯三維造型方法利用草圖命令、直線命令及圓弧命令等繪制臺燈罩線框架；利用牽引曲面命令、掃描曲面命令及曲面倒圓角命令由線框架對臺燈罩型芯整體造型[4]。2.2臺燈罩型芯三維造型過程1.2.1繪制線架構(gòu)三維幾何圖形線架構(gòu)繪制的關(guān)鍵主要是規(guī)劃好圖層、選擇正確的構(gòu)圖面、設(shè)置正確的構(gòu)圖面深度，如圖1-1，臺燈罩型芯的具體尺寸見附錄一。第一步：畫草圖圖1-1臺三維燈罩型芯線框架第二步：回轉(zhuǎn)第三步：拉伸第四步：畫草圖第五步:畫草圖第六步：掃掠第七步：環(huán)形陣列

第八步：倒圓角臺燈罩型芯圖：

3臺燈罩三維造型3.1、臺燈罩產(chǎn)品圖建模方法:第一步：抽取臺燈罩型芯曲面等特征第二步：加厚該片體2.5mm

4臺燈罩凸模設(shè)計(jì)4.1臺燈罩凸模設(shè)計(jì)方法及工藝分析4.1.1臺燈罩凸模設(shè)計(jì)的方法根據(jù)零件圖尺寸繪制三維圖4.1.2臺燈罩凸模工藝分析1.零件分析如圖2-1所示的臺燈罩型芯,成型部分的外形為弧面、臺階面和圓弧面，分型面為曲面。臺燈罩凸模加工的材料為石蠟。用UG完成此模型曲面造型。2．加工坐標(biāo)原點(diǎn)X：取模型的中心；Y：取模型的中心；Z：取頂面所在的平面。工藝分析加工方法的選擇原則是保證加工表面的精度和表面粗糙度的要求，由于獲得同一級精度及表面粗糙度的加工方法一般有許多，因而在實(shí)際選擇時(shí)，要結(jié)合零件的形狀、尺寸大小和形位公差等要求全面考慮。通過以上數(shù)據(jù)分析，考慮加工的效率和加工的經(jīng)濟(jì)性，最理想的加工方式為銑削考慮該零件為大量加工，故加工設(shè)備采用數(shù)控車床。根據(jù)加工零件的外形和材料等條件，選用（數(shù)控銑床型號）數(shù)控機(jī)床。（1）技術(shù)要求零件基本要求不高，兩個(gè)平面要求表面粗糙度為3.2，孔0.018為IT7級銑削加工能達(dá)到要求。此為最高要求。（2）毛坯選擇毛坯選擇鍛件一般鍛鋼的力學(xué)性能較好。同時(shí)又節(jié)省材料。刀具需要加工的也少。對于刀具來說也是很合理的。（3）定位基準(zhǔn)的選擇選擇一個(gè)平面精加工后作為精基準(zhǔn)。工裝就能夠很好地定位?；Q定位y方向，螺釘定位x方向。（4）零件預(yù)備加工零件毛坯可能在運(yùn)輸或其他原因使其產(chǎn)生一些變形，對于變形大的我們應(yīng)該矯正如果矯正不了的就不能加工。以免做無用功。（5）熱處理工序鑄、鍛件毛坯在粗加工前應(yīng)根據(jù)材質(zhì)和技術(shù)要求正火或退火處理，以消除應(yīng)力，改善組織和切削性能。性能要求較高的毛坯在粗加工后、精加工前應(yīng)安排調(diào)質(zhì)處理，一提高零件的綜合機(jī)械性能；對于硬度和耐磨性要求不高的零件，調(diào)質(zhì)也常作為最終熱處理。相對運(yùn)動的表面需在精加工前或后進(jìn)行表面淬火處理或進(jìn)行化學(xué)熱處理，以提高耐磨性。（6）加工工序劃分一般可按下類方法進(jìn)行：①刀具集中分序法就是按所用刀具劃分工序，用同一把刀具加工完零件上所有可以完成部位。再用第二把刀、第三把完成他們可以完成的其他部位。這樣可以減少換刀次數(shù)，壓縮空程時(shí)間，減少不必要的定位誤差。②以加工部位分序法對于加工類容很多的零件，可按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)將加工部分分成幾個(gè)部分，如內(nèi)形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工簡單幾何形狀，在加工復(fù)雜的幾何形狀；先加工精度較低的部位，再加工精度較高的部位。③以粗、精加工分序法對于易發(fā)生加工變形的零件，由于粗加工后可能發(fā)生的變形而需要進(jìn)行校形，故一般來說凡要進(jìn)行粗、精加工的都要將工序分開。綜上所述，在劃分工序時(shí)，一定要視零件的結(jié)構(gòu)和工藝性，機(jī)床的功能，零件數(shù)控加工內(nèi)容的多少，安裝次數(shù)及本單位生產(chǎn)組織狀況靈活掌握。另建議采用工序集中的原則還是采用工序分散的原則，要根據(jù)實(shí)際情況來確定，但一定力求合理。（7）在加工時(shí)，加工順序的安排應(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和毛坯狀況，以及定位夾緊的需要來考慮，重點(diǎn)是零件的剛性不被破壞。順序一般應(yīng)按下列原則進(jìn)行：①上道工序的加工不能影響下道工序的定位于加緊，中間穿插有通用機(jī)床加工工序的也要綜合考慮。②先進(jìn)行內(nèi)形、內(nèi)腔加工工序，后進(jìn)行外形加工工序。③以相同定位、夾緊方式或同一把刀加工的工序最好連接進(jìn)行，以減少重復(fù)定位次數(shù)，換刀次數(shù)與挪動壓板次數(shù)。④在同一次安裝中進(jìn)行的多道工序，應(yīng)先安排對工件剛性破壞小的工序。在數(shù)控床上粗車、半精車分別用一個(gè)加工程序控制。工件調(diào)頭裝夾由程序中的M00或M01指令控制程序暫停，裝夾后按“循環(huán)啟動”繼續(xù)加工。數(shù)控切削用量即切削參數(shù)包括主軸轉(zhuǎn)速、銑削深度與寬度、進(jìn)給量、行距、殘留高度、層高等。對于不同的加工方法，需要選擇不同的切削用量。切削用量是加工過程中重要的組成部分，合理選擇切削用量的原則是：粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本；半精加工和精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。切削用量的因素包括：（1）機(jī)床機(jī)床剛性、最大轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度等；（2）刀具刀具長度、刃長、刀具刃口、刀具材料、刀具齒數(shù)、刀具直徑等；（3）工件毛坯材質(zhì)、熱處理性能等；（4）裝夾方式壓板、臺鉗、托盤等；（5）冷卻情況油冷、水冷、氣冷等。當(dāng)進(jìn)行數(shù)控編程時(shí)編程人員必須確定每道工序的切削用量并以指令的形式寫入程序中。切削用量的選擇原則是：保證零件加工精度和表面粗糙度充分發(fā)揮刀具切削性能保證合理的刀具耐用度。并充分發(fā)揮機(jī)床的性能最大限度地提高生產(chǎn)率降低成本。在數(shù)控機(jī)床上加工零件，工序可以比較集中，一次裝夾應(yīng)盡可能完成全部工序。常用工序劃分原則有：（1）保證精度原則。數(shù)控加工要求工序應(yīng)盡可能集中，通常粗、精加工在一次裝夾下完成，為減少熱變形和切削力變形對工件的形狀、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影響，應(yīng)將粗、精加工分開進(jìn)行。此時(shí)可用不同的機(jī)床或不同的刀具進(jìn)行加工，通常在一次安裝中，不允許將零件的某一部分表面加工完畢后，再加工零件的其他表面。對軸類或盤類零件，將待加工面先粗加工，留少量余量再精加工，以保證表面質(zhì)量要求。對軸上有孔、螺紋加工的工件，應(yīng)先加工表面而后加工孔、螺紋。（2）提高生產(chǎn)效率的原則。在數(shù)控加工中，為減少換刀次數(shù)，節(jié)省換刀時(shí)間，應(yīng)在需用同一把刀加工的加工部位全部完成后，再換另一把刀來加工其他部位。同時(shí)應(yīng)盡量減少空行程，當(dāng)用同一把刀加工工件的多個(gè)部位時(shí)，應(yīng)以最短的路線到達(dá)各加工部位。按照上述劃分原則，綜合本零件的工藝性，裝夾一次為一個(gè)工序，換一次刀為一個(gè)工步。故加工此零件劃分兩個(gè)工序，加工左端為第一道工序，有5個(gè)工步；調(diào)頭后加工為第二道工序，有7個(gè)工步。（8）走刀路線和對刀點(diǎn)的選擇走刀路線包括切削加工軌跡，刀具運(yùn)動切削起始點(diǎn)，刀具切入，切出并返回切削起始點(diǎn)或?qū)Φ饵c(diǎn)等非切削空行程軌跡。由于半精加工和精加工的走刀路線是沿其零件輪廓順序進(jìn)行的，所以確定走刀路線主要在于規(guī)劃好粗加工及空行程的走刀路線。合理的確定對刀點(diǎn)，對刀點(diǎn)可以設(shè)在被加工零件上，但注意對刀點(diǎn)必須是基準(zhǔn)位或已加工精加工過的部位，有時(shí)在第一道工序后對刀點(diǎn)被加工損壞，會導(dǎo)致第二道工序和之后的對刀點(diǎn)無從查找，因此在第一道工序?qū)Φ稌r(shí)注意要在與定位基準(zhǔn)有相對固定尺寸關(guān)系的地方設(shè)立一個(gè)相對對刀位置，這樣可以根據(jù)他們之間的相對位置關(guān)系找回原對刀點(diǎn)。這個(gè)相對對刀位置通常設(shè)在機(jī)床工作臺或夾具上。（1）由于該臺燈罩凸模有較大的加工余量，所以首先要進(jìn)行粗加工。根據(jù)工件尺寸大小，粗加工選用直徑為16mm的平刀加工。根據(jù)刀具參數(shù)計(jì)算得到主軸轉(zhuǎn)速為2000r/min，進(jìn)給率為1200mm/min，每次切深為2.0mm。（2）進(jìn)行粗加工后，在局部區(qū)域還存在較大的加工余量，為保證精加工的加工質(zhì)量，對該凸模進(jìn)行半精加工，以使零件的周邊保留均勻的加工余量。半精加工使用直徑為10mm，每層切深取0.50mm。主軸轉(zhuǎn)速為2000r/min，機(jī)床進(jìn)給率為1000mm/min。（3）再對該凸模外形進(jìn)行半精加工，切去半精加工余留下的殘料，保證零件的表面質(zhì)量。使用的是直徑為8mm的球刀，主軸轉(zhuǎn)速為2000r/min，進(jìn)給率為1000mm/min。（4）在半精加工后，臺燈罩型芯凸模還留有余量，所以采用曲面輪廓銑削方法。使用直徑為4mm的平刀，設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速為2000r/min，機(jī)床進(jìn)給率為1000mm/min。如表3-1所示各工步的內(nèi)容、加工方式、刀具、進(jìn)給、轉(zhuǎn)速等機(jī)械參數(shù)。表3-1電話筒下蓋凸模加工工序序列加工內(nèi)容加工方式刀具轉(zhuǎn)速/(r/min)進(jìn)給/（mm/min）1整體粗加工型腔銑Φ16平刀200012002二次開粗型腔銑削Φ10球刀200010003成型面半精加工曲面輪廓銑Φ8球刀200010004成型面精加工曲面輪廓銑Φ4球刀200010004.2臺燈罩型芯凸模的設(shè)計(jì)過程4.2.1臺燈罩型芯凸模的設(shè)計(jì)過程我們利用生產(chǎn)的型芯凸模文件來規(guī)劃臺燈罩型芯凸模加工刀具路徑，主要包括：加工坯料及對刀點(diǎn)的確定、型腔銑粗加工刀具路徑、型腔銑二次粗加工刀具路徑、曲面半精加工刀具路徑及曲面精加工刀具路徑等內(nèi)容。=1\*GB2⑴加工坯料及對刀點(diǎn)的確定。利用UG6.0系統(tǒng)提供的邊界命令確定加工幾何圖形所需要的坯料尺寸，再將圖形頂面中心移到系統(tǒng)坐標(biāo)原點(diǎn)，便于加工時(shí)以圖形頂面中心對刀。=2\*GB2⑵規(guī)劃型腔銑加工刀具路徑（預(yù)留量0.5）。目的是粗切除大部分的工件材料。主要包括：刀具的選擇、刀具參數(shù)的設(shè)定、加工參數(shù)（安全高度、下刀位置、下刀方式、切削方式、切削量等）的設(shè)定。打開臺燈罩型芯凸模文件，點(diǎn)擊型腔銑粗加工命令，選擇所有曲面為加工曲面，選擇全部曲面作為加工對象是最安全的一種加工對象選擇方法，它可以保證不會因漏選而產(chǎn)生過切或者干涉的現(xiàn)象。在型腔銑削粗加工對話框里進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，第一號刀具為Φ16的平刀，主軸轉(zhuǎn)速為2000r/min，進(jìn)給率為1200mm/min。曲面參數(shù)里安全高度設(shè)為10.0mm，參考高度為20.0mm，進(jìn)給下刀位置為3.0mm，因?yàn)樽詈笤跀?shù)控機(jī)床上加工時(shí)，用的材料是石蠟，所以，在設(shè)計(jì)下刀量時(shí)可大一些，每次切深量為2.0mm，采用等距環(huán)切。=3\*GB2⑶型腔銑粗加工實(shí)體加工模擬。在模擬之前，先要對工件參數(shù)的設(shè)定，x方向0mm，y方向0mm，z方向34.0mm。利用UG6.0系統(tǒng)提供的實(shí)體加工模擬功能，對工件進(jìn)行實(shí)體粗加工模擬，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)粗加工中存在的問題，以便對不合理的粗加工參數(shù)加以改進(jìn)。注意，加工模擬完后將結(jié)果保存，以便后面的加工步驟能直接從保存的加工模擬結(jié)果中繼續(xù)進(jìn)行模擬加工，以節(jié)省后續(xù)的模擬時(shí)間。=4\*GB2⑷規(guī)劃型腔銑粗加工刀具路徑。其目的是清除曲面挖槽粗加工后再凸模表面余留下的不均勻殘料，為精加工做準(zhǔn)備。點(diǎn)擊曲面等高外形粗加工命令，選擇所有曲面為加工曲面，進(jìn)行加工邊界確定后，在曲面等高外形粗加工對話框里進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，第二號刀具為Φ10的球刀，主軸轉(zhuǎn)速為2000r/min，進(jìn)給率1000mm/min，每次切深為2.0mm。參數(shù)設(shè)定完成后，開始對該步驟進(jìn)行加工模擬，并保存該文件。=5\*GB2⑸規(guī)劃曲面輪廓半精加工刀具路徑，目的是清除曲面等高外形粗加工后在凸模表面余留下的殘料。點(diǎn)擊曲面平行精加工命令，選擇所有曲面為加工曲面，在曲面平行精加工對話框中進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)，第三號刀具為Φ8的球刀，主軸轉(zhuǎn)速為2000r/min，進(jìn)給率為1000mm/min。對其進(jìn)行加工模擬，保存該文件。=6\*GB2⑹規(guī)劃曲面輪廓銑削精加工刀具路徑，目的是清除曲面平行精加工后在曲面?zhèn)让娌课挥嗔粝碌臍埩?。點(diǎn)擊曲面輪廓精加工命令，選擇所有曲面為加工曲面，第四號刀具為Φ4的平刀，主軸轉(zhuǎn)速為2000r/min，進(jìn)給率為1000mm/min。對該步驟進(jìn)行模擬，得到的效果圖如圖2-1。圖2-1臺燈罩型芯凸模

數(shù)控加工詳細(xì)步驟：進(jìn)入U(xiǎn)G加工環(huán)境進(jìn)入CAM設(shè)定加工原點(diǎn)：指定安全平面：指定部件幾何體指定毛坯幾何體創(chuàng)建刀具刀具參數(shù)為：進(jìn)入型腔銑生成程序模擬刀軌后處理第一個(gè)程序編寫和模擬完成，其余的方法相同。最后得到后處理文件為：

5臺燈罩的凸模數(shù)控仿真及加工5.1凸模數(shù)控仿真過程5.1.1凸模NC代碼生成利用UG6.0系統(tǒng)的后處理功能，將臺燈罩型芯所規(guī)劃的刀具路徑所生成的NCI刀具路徑文件轉(zhuǎn)換成能被數(shù)控機(jī)床所使用的NC代碼。完成這一步后，為了能在機(jī)床上正常加工及檢查的方便，我們還需對NC代碼文件進(jìn)行修改，首先，用記事本打開NC文件，修改的內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：將開頭的文件名號O0000改為Oxxxx,不要全部是0，因?yàn)檫@樣在將NC程序傳輸時(shí)，不會被保存；凡是有括號的內(nèi)容全部刪掉；通過搜索命令，搜索含有G91的指令，將G91改為G49；同樣用搜索出M8和A0，將它們刪掉，并保存文件。4.1.2型芯數(shù)控仿真過程在對臺燈罩型芯進(jìn)行機(jī)床加工之前，我們必須先對其數(shù)控仿真實(shí)驗(yàn)，以確保能有效安全的完成加工任務(wù)。數(shù)控仿真是用的斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件，斯沃?jǐn)?shù)控仿真系統(tǒng)是由南京斯沃軟件開發(fā)技術(shù)有限公司開發(fā)的產(chǎn)品，能對發(fā)那科(FANUC)、西門子(SINUMERIK)、三菱(MITSUBISHI)、西班牙發(fā)格(FAGOR)、美國哈斯(HAAS)、PA、廣州數(shù)控(GSK)、華中世紀(jì)星(HNC)、北京凱恩帝(KND)、大連大森(DASEN)、南京華興(WA)、江蘇仁和(RENHE)、南京四開、天津三英、成都廣泰（GREAT）數(shù)控車銑、巨森數(shù)控JNC及加工中心進(jìn)行仿真，是結(jié)合機(jī)床廠家實(shí)際加工制造經(jīng)驗(yàn)與高校教學(xué)訓(xùn)練一體所開發(fā)的國內(nèi)第一款自動免費(fèi)下載更新的數(shù)控仿真軟件。通過該軟件可以使學(xué)生達(dá)到實(shí)物操作訓(xùn)練的目的，又可大大減少昂貴的設(shè)備投入。下面將介紹一下對臺燈罩型芯數(shù)控仿真的過程。打開斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件，選擇FANUC0iM；在菜單欄中點(diǎn)擊機(jī)床操作、參數(shù)設(shè)定、機(jī)床參數(shù)，將顯示精度調(diào)到最高；在機(jī)床操作面板上，按下急停按鈕，打開程序保護(hù)，點(diǎn)擊PROG，新建一個(gè)文件名，點(diǎn)擊菜單欄上的文件，打開要導(dǎo)入的凸模的NC程序；刀具設(shè)置，將加工型芯所用到的刀具按先后順序添加到刀具庫中；工件設(shè)置，對毛坯大小、工件原點(diǎn)、加工高度以及裝夾方式的設(shè)定；以上設(shè)定好后，點(diǎn)擊控制面板上的auto，再按循環(huán)啟動，仿真開始，經(jīng)過接近兩個(gè)小時(shí)的仿真，效果如圖3-1。仿真過程：打開斯沃仿真軟件：1）設(shè)置夾具和毛坯

2）對刀首先對X軸用第一把刀直徑為16的銑刀左邊靠毛坯輸入X-47測量再對Y軸同X軸最后對Z軸用銑刀直接靠上平面Z0測量其他幾把刀同理刀具對好后調(diào)入程序：O0020生成刀軌：同理其他幾個(gè)程序也是這樣：

以下分別為四個(gè)程序仿真的導(dǎo)軌和效果圖模擬仿真O0020模擬仿真O0021

模擬仿真O0022模擬仿真O0023圖3-1臺燈罩凸模數(shù)控仿真

5.2型芯的數(shù)控加工過程5.2.1型芯的加工過程我選用的加工設(shè)備是學(xué)校數(shù)控實(shí)訓(xùn)基地的加工中心，有自動換刀功能。加工步驟如下：1．打開機(jī)床和電腦，將機(jī)床的急停按鈕旋開，回參考點(diǎn)，選好所需要的刀具Φ16的平刀、和Φ10平刀、Φ8的球刀和Φ4的球刀，將刀具按刀號安放到刀庫上；2．將石蠟毛坯裝夾到工作臺上，同時(shí)運(yùn)用主軸編碼器對刀，將所的刀長補(bǔ)償值輸入到機(jī)床中；3.調(diào)整好機(jī)床上的電腦，準(zhǔn)備接受來自PC機(jī)上傳輸過來的凸模NC程序。在PC機(jī)上打開傳輸軟件，將NC程序打開，在軟件里設(shè)置控制方式為BOTH（雙向控制），這樣加工過程中，若有問題出現(xiàn)，機(jī)床和PC機(jī)都能進(jìn)行控制，完成這些后，點(diǎn)擊發(fā)送，機(jī)床那邊就開始接受程序；4.接受完成后，按下機(jī)床控制面板上的循環(huán)啟動按鈕，開始加工。凹模的加工過程設(shè)置和凸模一樣。完成凸模和凹模的數(shù)控加工，差不多用掉了三個(gè)多小時(shí)，實(shí)體見加工后的石蠟?zāi)Ｐ秃拖旅娴恼掌５毒邏勖c切削用量有密切的關(guān)系。在制定切削用量時(shí)，應(yīng)首先選擇合理的刀具壽命，而合理的刀具壽命則應(yīng)根據(jù)優(yōu)化的目標(biāo)而定。一般分最高生產(chǎn)率刀具壽命和最低成本刀具壽命兩種，前者根據(jù)單件工時(shí)最少的目標(biāo)確定，后者根據(jù)工序成本最低的目標(biāo)確定。選擇刀具壽命時(shí)可考慮如下幾點(diǎn)根據(jù)道具復(fù)雜程度、制造和磨刀成本來選擇。復(fù)雜和精度高的刀具壽命應(yīng)選的比單刃刀具高些。對于機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具，由于換到時(shí)間短，為了充分發(fā)揮其切削性能，提高生產(chǎn)效率，刀具壽命可選的低些，一般取15-30min對于裝刀、換刀和調(diào)刀比較復(fù)雜的多刀機(jī)床、組合機(jī)床與自動化加工刀具，刀具壽命應(yīng)選的高些，尤其保證刀具可靠性。車間內(nèi)某一工序的生產(chǎn)率限制了整個(gè)車間的生產(chǎn)率的提高時(shí)，該工序的刀具壽命要選的低些，當(dāng)某工序單位時(shí)間內(nèi)所分擔(dān)到的全廠開支較大時(shí)，刀具壽命也應(yīng)選的低些。大件精加工時(shí)，為保證至少完成一次走刀，避免切削時(shí)中途換刀，刀具壽命應(yīng)按零件精度和表面粗糙度來定。與普通機(jī)床加工方法相比，數(shù)控加工對刀具提出了更高的要求，不僅需要剛性好、精度高，而求要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高斷和排性能同時(shí)要求安裝和調(diào)整方便，這樣來滿足數(shù)控機(jī)床高效率的要求。數(shù)控機(jī)床上所選用的道具常采用適應(yīng)高速切削的刀具材料（如高速鋼、超細(xì)粒質(zhì)硬質(zhì)合金）并使用可轉(zhuǎn)位刀片。數(shù)控機(jī)床上用的刀具應(yīng)滿足安裝調(diào)整方便、剛性好、精度高、耐用度好等要求。對刀具的基本要求：（1）銑刀剛性要好。銑刀剛性要好的目的有二：一是為提高生產(chǎn)效率而采用大切削用量的需要；二是為適應(yīng)數(shù)控銑床加工過程中難以調(diào)整切削用量的特點(diǎn)；（2）銑刀的耐用度要高。尤其是當(dāng)一把銑刀加工的內(nèi)容很多時(shí)，如刀具不耐用而磨損較快，不僅會影響零件的表面質(zhì)量與加工精度，而且會增加換刀引起的調(diào)刀與對刀次數(shù)，也會使工作表面留下因?qū)Φ墩`差而形成的接刀臺階。除上述兩點(diǎn)之外，銑刀切削刃的幾何角度參數(shù)的選擇及排屑性能等也非常重要。切削用刀具材料應(yīng)具備的性能有：（1）高速鋼比工具鋼硬，用于低速或不連續(xù)切削，刀具壽命較長；（2）高性能高速鋼強(qiáng)韌、抗邊緣磨損性強(qiáng)，用于可粗切或精切任何材料，包括鋼、不銹鋼、非鐵和非金屬材料，切削速度可比高速鋼高，強(qiáng)度和韌性較粉末冶金好；（3）粉末冶金高速鋼良好的抗熱性和抗碎片磨損，用于切削鋼、高溫合金、不銹鋼、鋁、碳鋼及合金鋼和其他不易加工的材料，切削速度可比高性能高速鋼高15%；（4）硬質(zhì)合金耐磨損、耐熱，用于可鍛鑄鐵、碳鋼、合金鋼、不銹鋼、鋁合金的精加工，壽命比一般工具鋼高10-20倍；（5）陶瓷高硬度、耐熱沖擊性好，用于高速粗加工，鑄鐵和鋼的精加工，也適合加有色金屬和非金屬材料不適合加工鋁、鎂、鈦及其合金，還可用于高速加工；（6）立方氮化硼超強(qiáng)硬度、耐磨性好，用于硬度大于450HBW材料的高速切削，刀具壽命長，可實(shí)現(xiàn)超精表面加工；（7）聚晶金剛石超強(qiáng)硬度、耐磨性好，用于粗切和精切鋁等有色金屬和非金屬材料，刀具壽命長，可實(shí)現(xiàn)超精表面加工。為了刀具和工件的溫度，不僅要減少切削熱的產(chǎn)生，而且要改善散熱條件，使用切削液可以有效的降低溫度還可以防止切削層金屬的變形。減少切削與刀具前面的摩擦和工件與刀具后面的摩擦，現(xiàn)有冷卻液分為：水溶液、乳化液和切削油三大類。根據(jù)零件材料和刀具材料分析，為了得到較高的表面質(zhì)量和精度，并且減少水與鋁的化學(xué)反應(yīng)。所以選取10％乳化液效果較好。冷卻液表3-5如下所示：表3-5冷卻液主要成分及作用冷卻液名稱主要成分主要作用水溶液水、防銹添加劑冷卻乳化液水、油、乳化悸冷卻、潤滑、防銹切削油礦物油、動植物油、極壓油添加劑或油性潤滑5.2.2數(shù)控加工過程中出現(xiàn)的問題在數(shù)控加工過程，出現(xiàn)了一些問題，我把它們歸納如下：1.設(shè)計(jì)臺燈罩型芯加工路徑時(shí)，毛坯放置的X和Y的方向與機(jī)床的裝夾方向不一致，這樣會導(dǎo)致在加工過程中，X和Y的坐標(biāo)與NC程序里相背而加工出錯誤的模型；2．設(shè)計(jì)臺燈罩型芯加工路徑所用的刀具編號不嚴(yán)謹(jǐn)，用同一把刀加工不同路徑時(shí)，應(yīng)該編為一把刀，使用相同的刀長補(bǔ)償；3.因?yàn)檫@次機(jī)床加工使用的毛坯是石蠟，所以為了提高加工效率，在設(shè)計(jì)下刀量時(shí)，將粗加工中的1.0mm改為2mm，精加工不變，保證加工質(zhì)量，這樣做使粗加工的時(shí)間提前了半個(gè)小時(shí)完成；4.使用刀具上也做了一些修改，因?yàn)橐紤]到數(shù)控基地刀具種類的有限，所以在整個(gè)加工過程中，只使用了平刀和球刀。加工過程中考慮到了刀具長度和加工零件的深度的關(guān)系，對使用的刀具做了重新的選擇，以滿足加工的需要。5.在數(shù)控銑床用刀具加工零件側(cè)面時(shí)，刀具有一個(gè)半徑，為了加工該側(cè)面，刀具中心路徑沿工件以半徑偏移，此半徑偏移即為刀具徑補(bǔ)正。由直線、圓弧等組成的零件形狀，在實(shí)際加工時(shí)，如果刀具半徑的過大，往往會造成過切。刀具的過度切削稱為“干涉”，預(yù)先干涉檢查能檢查刀具是否過度切削，可避免加工中的不必要的麻煩，從而提高加工效率，減少浪費(fèi)。(1)向量的引入為了方便干涉檢查的討論，首先在零件的關(guān)鍵點(diǎn)作出向量，然后作出刀具中心路徑，并標(biāo)出方向?？梢詫⒌毒叩闹行牡穆窂脚c程序路徑方向進(jìn)行比較，從兩者的區(qū)別中判斷是否干涉。在此，僅僅討論直線-直線、直線-圓弧的零件外形加工的干涉問題。其中的V1，V2，V3，V4為刀具的中心路徑在A，B兩段圓弧連接點(diǎn)即關(guān)鍵點(diǎn)處的向量。干涉判斷的條件干涉判斷的條件:刀具的路徑方向與程序的路徑不同(90°以上，270°以下)。刀具在加工零件的形狀時(shí)，其路徑與加工方向相反，產(chǎn)生干涉。(3)干涉的預(yù)先處理當(dāng)?shù)毒邚窖a(bǔ)正對程序的單節(jié)A，B，C執(zhí)行時(shí)，A，B間產(chǎn)生多個(gè)向量(V1，V2，V3，V4)，在B，C間產(chǎn)生多個(gè)向量(V5，V6，V7，V8)。首先從最近的兩個(gè)向量開始檢查是否干涉，如果干涉，進(jìn)行干涉處理，然后對其后最靠近的兩兩向量進(jìn)行干涉處理。如果在檢查中，所檢查的兩兩向量均干涉，則數(shù)控系統(tǒng)自動將干涉消去，刀具會產(chǎn)生直線移動。干涉檢查、干涉處理如下:V4及V5間—干涉—消去V3及V6間—干涉--消去V2及V7間—干涉—消去V1及V8間—干涉—消去將所有的干涉消去后，刀具從V1-V8間作直線移動。在確定裝夾方案時(shí)，只需根據(jù)已選定的加工表面和定位基準(zhǔn)確定工件的定位夾緊方式，并選擇合適的夾具。（1）專用夾具：一般在產(chǎn)品相對穩(wěn)定、批量較大的生產(chǎn)中采用各種專用夾具，可獲得較高的生產(chǎn)率和加工精度。除大批量生產(chǎn)之外，中小批量生產(chǎn)中也需要采用一些專用夾具，但在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)要進(jìn)行具體的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析；（2）組合夾具：組合夾具是一種模塊化的夾具。標(biāo)準(zhǔn)的模塊元件具有較高的精度和賴磨性，可組裝成各種夾具。夾具用完可拆卸，清洗后可留、待組裝新的夾具。由于使用組合夾具可縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，元件能重復(fù)多次使用并具有減少專用夾具數(shù)量等優(yōu)點(diǎn)；（3）通用夾具：已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的可加工一定范圍內(nèi)不同工件的夾具，稱為通用夾具。其尺寸、結(jié)構(gòu)已經(jīng)規(guī)范化，而且具有一定的通用性，這類夾具適應(yīng)性強(qiáng)，可用于一定形狀和尺寸范圍內(nèi)的各種工件，價(jià)格便宜。其缺點(diǎn)是夾具精度不高，生產(chǎn)效率也比較低，較難裝夾。一般適用于單件小批量生產(chǎn)中。選擇裝夾方法的要點(diǎn)：（1）盡可能的選擇箱體的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為精基準(zhǔn)；粗基準(zhǔn)的選擇要保證重要表面的加工余量均勻，使不加工表面的尺寸、位置符合圖紙的要求，且便于裝夾；（2）銑床高速強(qiáng)力切削時(shí)，定位基準(zhǔn)要有足夠的接觸面積和分布面積，以承受大的切削力且定位移動可靠；（3）夾具本身要以銑床工作臺上的基準(zhǔn)槽或基準(zhǔn)孔來定位并安裝到機(jī)床上，這可確保零件的工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系固定的尺寸關(guān)系，這是和普通機(jī)床的一個(gè)重要區(qū)別。（4）多種插補(bǔ)方式如直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、圓柱插補(bǔ)、空間橢圓曲面插補(bǔ)、螺紋插補(bǔ)、極坐標(biāo)插補(bǔ)、2D+2螺旋插補(bǔ)、NANO插補(bǔ)、NURBS插補(bǔ)（非均勻有理B樣條插補(bǔ)）、樣條插補(bǔ)（A、B、C樣條）、多項(xiàng)式插補(bǔ)等。多種補(bǔ)償功能如間隙補(bǔ)償、垂直度補(bǔ)償、象限誤差補(bǔ)償、螺距和測量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償、與速度相關(guān)的前饋補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償、帶平滑接近和退出以及相反點(diǎn)計(jì)算的刀具半徑補(bǔ)償?shù)取?/p>

結(jié)論在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，重點(diǎn)在于臺燈罩型芯的刀具路徑設(shè)計(jì)，以及數(shù)控實(shí)體加工，刀具路徑的設(shè)計(jì)決定了模具在加工時(shí)的效率和質(zhì)量。雖然沒有遇到太大的困難，但這終究是建立在理論上的，如果不將其用到實(shí)際的加工中去的話，也就不會發(fā)現(xiàn)在設(shè)計(jì)中所存在的問題。我在論文中也提到關(guān)于數(shù)控加工中出現(xiàn)的問題，這些基本上都涉及到實(shí)際加工中要求的在保證質(zhì)量的同時(shí)，要盡可能提高加工效率，例如，在考慮到是石蠟作為毛坯時(shí)，對于粗加工，我們加大了下刀量，經(jīng)此一項(xiàng)改進(jìn)，就節(jié)省了至少半個(gè)多小時(shí)的加工量，同時(shí)也減少了機(jī)床的磨損，既省時(shí)，又省力，何樂而不為！在數(shù)控銑削加工中經(jīng)常遇到的零件。使用UG和CAD等設(shè)計(jì)軟件，使我再一次的熟悉了這兩門工具，本設(shè)計(jì)論文中采用含螺紋零件進(jìn)行編程設(shè)計(jì)，在螺紋銑削編程中要注意，數(shù)控銑床主軸上必須安裝有脈沖編碼器測定主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速，主軸的轉(zhuǎn)速必須保持不變，有螺紋、倒角、圓弧、孔、槽等。數(shù)控加工的基本編程方法時(shí)用點(diǎn)定位指令編寫接近或離開工件等空行程軌跡，要用插補(bǔ)指令編寫工件輪廓的切削進(jìn)給軌跡。從開始到畢業(yè)設(shè)計(jì)完成，每一步對我們來說都是新的嘗試和挑戰(zhàn)，在做這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中使我學(xué)到很多，我感到無論做什么事情都要用心去做，才會使自己更快的成長。我相信，通過這次的實(shí)踐，我對數(shù)控加工能更一步了解，并能使我在以后的加工過程中避免很多不必要的錯誤，有能力加工出更復(fù)雜的零件，精度更高的產(chǎn)品。通過這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)使我對數(shù)控的興趣更加濃厚。學(xué)習(xí)了很多知識。其次，我們可能會注意在整個(gè)刀具路徑設(shè)計(jì)的過程中，用到最多的一種加工方式是型腔銑粗加工，它是一種等高方式的加工。在數(shù)控加工應(yīng)用最廣泛，實(shí)際加工中80%以上粗加工都是應(yīng)用挖槽粗加工完成的，其特征是刀具路徑在同一高度內(nèi)完成一層切削，遇到曲面或?qū)嶓w時(shí)將繞過。下降一個(gè)高度進(jìn)行下一層的切削，系統(tǒng)按照零件在不同的深度的截面形狀計(jì)算各層的刀具軌跡[8]。所以，我認(rèn)為在這點(diǎn)上我們不得不重視型腔銑削粗加工的在刀具路徑設(shè)計(jì)過程中的重要性。還有一點(diǎn)我所認(rèn)為的是，并不是所有生成的NC程序都能很好的運(yùn)用到加工中去，你不得不要考慮到，有沒有運(yùn)用到刀長補(bǔ)償，刀具的長度與加工零件的深度的關(guān)系，有沒有使用換刀指令，換刀是不是一定要回參考點(diǎn)等一些問題，只有考慮全面了，才能在實(shí)體加工時(shí)，少出現(xiàn)錯誤。最后，我想說，這個(gè)課題的最大亮點(diǎn)是臺燈罩里的曲面設(shè)計(jì)，流暢的曲面設(shè)計(jì)外形已經(jīng)成為現(xiàn)代產(chǎn)品發(fā)展的趨向，在現(xiàn)代CAD應(yīng)用軟件中，對3D曲面建模的精確描述和靈活操作能力已經(jīng)是評定三維CAD輔助設(shè)計(jì)功能是否強(qiáng)大的重要標(biāo)志。傳統(tǒng)意義上的實(shí)體造型技術(shù)仍然局限于創(chuàng)建規(guī)則或少數(shù)不規(guī)則的曲面形體，對于復(fù)雜的不規(guī)則曲面形體不能夠完美表達(dá)，這就需要利用曲面設(shè)計(jì)功能的輔助來獲得更完整的設(shè)計(jì)效果，然后通過CAM等軟件工具加工和創(chuàng)建出不同的產(chǎn)品，以滿足現(xiàn)代社會和市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要，正因?yàn)槿绱?，曲面設(shè)計(jì)在三維造型設(shè)計(jì)中占據(jù)重要的永恒的地位。

致謝致謝:我要特別感謝我的指導(dǎo)老師。是他們在我畢業(yè)的最后關(guān)頭給了我們巨大的幫助與鼓勵,使我能夠順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，