烟灰缸的几何造型及仿真加工毕业设计.doc
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1、 毕业设计(论文)题目:烟灰缸的几何造型及仿真加工毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名: 日 期: 指导教师签名: 日期: 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电
2、子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名: 日 期: 毕业设计(论文)鉴定表院 系 机电工程学院 专 业 机械制造与自动化 年 级 2009 级 姓 名 杨 斌 斌 题 目 烟灰缸的几何造型及仿真加工 指导教师:张 权评 语 过程得分: (占总成绩20%)是否同意参加毕业答辩 指导教师 (签字)答辩教师评 语 答辩得分: (占总成绩80%) 毕业论文总成绩 等级: 答辩组成员签字 年 月 日毕业设计(论文)任务书班 级: 2009 级机
3、械班 学生姓名 杨斌斌 学 号: 200903050164 发题日期:2011年 12月 15日 完成日期: 2012年3月日 题 目 烟灰缸的几何造型及仿真加工 1、本论文的目的、意义 1)Mastercam的发展及其在数控领域的应用 2) 了解CAD/CAM技术的一些基本操作 3)掌握零件加工数控技术及工艺分析 4)掌握Mastercam在实际加工中的应用 5)掌握论文资料调研、写作方案的拟定、撰写方法 2、学生应完成的任务 1)资料调研、确定写作方案 2)查阅相关资料 3)应用Mastercam绘制相关图形 4)对零件加工工艺分析、确定加工方案 5)应用Mastercam对图形加工编程
4、6)应用Mastercam对图形进行实体切削仿真验证 7)编制零件加工程序 8)完成论文撰写、答辩 3、论文各部分内容及时间分配:(共 20 周)第一部分 查阅与Mastercam相关的资料 ( 3周 ) 第二部分 对零件加工工艺分析 ( 4周 ) 第三部分 使用Mastercam对图形绘制和编制加工程序 ( 6周 )第四部分 根据设计资料编写设计说明书 ( 10周) 第五部分 交到老师处由老师指导修改 ( 3周 )评阅及答辩 ( 1周 )备 注 指导教师:张 权 年 月 日审 批 人: 年 月 日摘 要数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,它是集传统的机械制造技术,计算机模
5、拟及仿真加工技术,机床仿真及后置处理,机械加工工艺,装夹定位技术与夹具设计与制造技术,金属切削理论,以及毛坯制造技术等多方面的关键技术。数控技术的发展具有良好的社会和经济效益,对国家整个制造业的技术进步,进步制造业的市场竞争力有着重要的意义。数控技术是用数字或数字信号构成的程序对设备的工作过程实现自动控制的一门技术,简称数控(Numerical Control即NC)。数控技术综合运用了微电子、计算机、自动控制、精密检测、机械设计和机械制造等技术的最新成果,通过程序来实现设备运动过程和先后顺序的自动控制,位移和相对坐标的自动控制,速度、转速及各种辅助功能的自动控制。数控系统是指利用数控技术实现
6、自动控制的系统,而数控机床则是采用数控系统进行自动控制的机床。其操纵命令以数字或数字代码即指令的形式来描述,其工作过程按照指令的控制程序自动进行。数控技术是发展数控机床和先进制造技术的最关键技术,是制造业实现自动化、柔性化、集成化的基础,应用数控技术是进步制造业的产品质量和劳动生产率必不可少的重要手段。数控机床作为数控技术实施的重要装备,成为进步加工产品质量,进步加工效率的有效保证和关键。Mastercam X是美国CNC Software公司于2005年推出的新产品,是CAD/CAM与一体的最新软件,是面向机械制造行业的重要CAD/CAM软件最优秀之一,在机械、电子、模具、汽车、航空、造船等
7、行业中有着广泛的作用。Mastercam X主要分为两个部分:一部分主要是绘制二维和三维图形,任何一零件在加工前必须绘制图形,绘了二维或三维图形;另一个是利用CAM部分中各种曲面的精加工方法,生成NCI文件,是数控机床能接受,然后传送给数控加工中心选取合适的刀具进行加工。关键词:数控技术;Mastercam;CAD/CAM 目 录第1章 绪论11.1数控加工的概述11.1.1 数控加工的概念11.1.2 数控机床的组成与原理11.1.3 数控机床的分类与加工步骤21.1.4 数控技术的现状与发展方向41.2 Mastercam 简介6第2章 零件的几何造型及建模82.1实体建模简介82.2烟灰
8、缸的几何造型及建模9第3章 零件仿真加工143.1 曲面加工简介143.2曲面粗加工153.3 曲面精加工253.4实体验证及程序生成29第4章 斯沃仿真324.1简单了解数控铣床的面板324.2程序的传入及实现虚拟加工操作34结 论35致 谢36参考文献37第1章 绪论本章主要介绍数控加工的概念、组成、加工对象以及加工步骤,数控机床的组成,数控技术的现状及发展方向;Mastercam的基本情况和功能模块。1.1数控加工的概述1.1.1 数控加工的概念数控(Numerical Control , NC)是采用数字化信息对机床的运动及其加工过程进行控制的方法。数控机床是应用数控技术对加工过程进行
9、控制的机床。数控加工是采用数控机床加工零件的方法。1.1.2 数控机床的组成与原理数控机床是由输入输出设备、数控设备、伺服系统和机床本体等部分组成,其结构框图如1.1所示。输入输出设备 数控装置 伺服系统 机床本体 反馈装置图 1.1 数控机床的组成伺服系统的主要作用是根据控制系统发出的控制信号驱动执行元件运动。伺服系统由驱动装置和执行元件组成,其中常用的执行元件有步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机3种。机床主体是加工运动的实际部件,包括主运动部件、进给运动部件(如工作台、刀架)和支撑部件(如床身、立柱)等。有些数控机床还配备了特殊的部件,如刀库、自动换刀装置和托盘自动交换装置等。数控机床本
10、体结构与传统机床相比有很大的变化,普遍采用了滚珠丝杠、滚动导轨,传动效率更高。由于减少了齿轮的使用数量,使传动系统更为简单。大多数数控机床还具有位置检测装置,用于检测实际的位移量。伺服系统中的位移比较环节就是对控制位移量与实际位移量进行比较,根据比较的差值,调整控制信号,适时控制机床的运动位置。 1.1.3 数控机床的分类与加工步骤数控机床的分类方法有多种,如果从数控机床应用的角度分类,可分为数控车床、数控铣床、多轴数控铣床和加工中心等。1.数控铣床典型的立式数控铣床如图1.3所示。其中主轴带动刀具旋转,且主轴箱可上下移动(Z轴),工作台可沿横向和纵向移动(X、Y轴)。二轴联动的数控铣床可以加
11、工复杂的内外型轮廓和简单的型腔;具有复杂曲面的零件可以在三轴联动的数控铣床上加工。图1.3 典型的立式数控铣床结构2.多轴数控铣床如果使数控铣床的工作台和主轴箱实现围绕X、Y、Z坐标轴旋转的运动(分别为A、B、C轴),则就成了多轴(四、五坐标联动)数控铣床。如图l.4所示的A向和B向的转动进给就构成了五轴数控铣床,它可以加工更为复杂的空间曲面。 图1.4 典型的多轴数控铣床结构3.加工中心如果给数控铣床配上刀库和自动换刀装置就构成了加工中心,如 图1.5所示为立式加工中心。加工中心的刀库可以存放数十把工具,由自动换刀装置进行调用和更换。工件在加工中心上的一次装夹可完成多项加工内容,生产效率与数
12、控铣床相比大大提高。有些高端加工中心,不仅具有回转刀库,还具有交换托盘,当一个工件正在加工时,可以在交换托盘内装夹下一个工件。当前一个工件加工完毕,下一个将要加工的工件会自动移动到工作台上,从而节约了由于工件装夹而用机床的时间,提高了机床的有效加工时间。图1.5 立式加工中心的结构1.1.4 数控技术的现状与发展方向1数控技术的现状 20世纪人类社会最伟大的科技成果是计算机的发明与应用,计算机及控制技术在机械制造设备中的应用是世纪内制造业发展的最重大的技术进步。自从1952年美国第1台数控铣床问世至今已经历了50多个年头。数控设备包括:车、铣、加工中心、镗、磨、冲压、电加工以及各类专用机床,形
13、成庞大的数控制造设备家族,每年全世界的产量有10-20万台,产值上百亿美元。世界制造业在20世纪末的十几年中经历了几次反复,曾一度几乎快成为夕阳工业,所以美国人首先提出了要振兴现代制造业。90年代的全世界数控机床制造业都经过重大改组。如美国、德国等几大制造商都经过较大变动,从90年代初开始已出现明显的回升,在全世界制造业形成新的技术更新浪潮。我国数控机床制造业在80年代曾有过高速发展的阶段,许多机床厂从传统产品实现向数控化产品的转型。但总的来说,技术水平不高,质量不佳,所以在90年代初期面临国家经济由计划性经济向市场经济转移调整,经历了几年最困难的萧条时期,那时生产能力降到50,库存超过4个月
14、。从1995年“九五”以后国家从扩大内需启动机床市场,加强限制进口数控设备的审批,投资重点支持关键数控系统、设备、技术攻关,对数控设备生产起到了很大的促进作用,尤其是在1999年以后,国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金,使数控设备制造市场一派繁荣。当今世界工业国家数控机床的拥有量反映了这个国家的经济能力和国防实力。目前我国是全世界机床拥有量最多的国家,但我们的机床数控化率仅达到1.9左右,这与西方工业国家一般能达到20的差距太大。日本不到80万台的机床却有近10倍于我国的制造能力。数控化率低,已有数控机床利用率、开动率低,这是发展我国21世纪制造业必须首先解决的最主要问题。2数控
15、技术的发展趋势近十年数控机床为适应加工技术发展,在以下几个技术领域都有巨大进步。(1).高速化与高精度化要实现数控机床高速化,首先要使计算机系统读入加工指令数据后能高速处理并计算出伺服电动机的移动量,并要求伺服系统能快速地做出使数控机床在极短的空行程内由零加速到高速度和在高行程速度下保持高定位精度,必须具有高加速度、高精度的位置检测系统和伺服系统。此外,必须实现主轴、进给系统、刀具交换系统、托盘交换系统等各种关键部分的高速化。因此需要重新考虑设备的全部特性,即从机床的基础部件到刀架等。数控机床的加工精度的提高,一般通过减少数控系统的误差和采用补偿技术来达到。在减少CNC系统控制误差方面,通常采
16、用的是提高数控系统的分辨率,以微小程序段实现连续进给,使CNC控制单位精细化,提高位置检测精度,以及在位置伺服系统中采用前馈控制与非线性控制等方法。在采用补偿技术方面,除采用齿隙补偿,丝杠螺距误差补偿和刀具补偿等技术外,设备的热变形误差补偿技术和空间误差的综合补偿技术已成为世界范围的研究课题。(2).智能化在数控机床工作过程中,有很多变量直接或间接影响加工效果,如工件毛坯余量不均匀、材料硬度不一致、刀具磨损或破损、工件变形、化学亲和力、润滑和切削液等因素。这些变量是事先难以预测的,编制加工程序时往往凭经验数据,而实际加工时,难以用最佳参数进行切削。现代数控机床采用了自适应控制技术,它能根据切削
17、条件变化而自动调整并保持最优工作状态,从而使得经济效果好,加工精度和表面质量高。另外,在现代数控机床上装有各种类型的监控、检测装置,对工件及刀具进行监测,并监视加工全过程。一旦发现工件尺寸超差、刀具磨损破损,便立即报警,并补偿或调换刀具。(3).高可靠性现代数控机床的可靠性是在设计阶段就开始进行,即预先确定可靠性指标,在生产过程中模拟实际工作条件进行检测并采取各种提高可靠性的措施予以保证。通常采用的可靠性技术有:冗余技术、故障诊断技术,自动检错、纠错技术,系统恢复技术,软件可靠性技术。采取以下措施提高系统的可靠性:提高元器件和系统的可靠性、采用抗干扰技术、使数控系统模块化、通用化和标准化、提高
18、自诊断及保护功能。1.2 Mastercam 简介Mastercam软件是美国CNC Software, INC开发的基于PC平台上集设计和制造的CAD/CAM一体化系统,是最经济有效率的全方位的软件系统。它集二维绘图、三维实体造型、曲面设计、体素拼合、数控编程、刀具路径模拟及真实感模拟等功能于一身。它具有方便直观的几何造型Mastercam提供了设计零件外形所需要的理想环境,其强大稳定的造型功能可设计出复杂的曲线、曲面零件。Mastercam 9.0以上版本还有支持中文环境,而且价位适中,对广大中小企业来说是理想的选择,是经济有效的全方位软件系统,是工业界及学校广泛采用的CAD/CAM系统。
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