說明書基于PROE的玩具汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計論文

1、. . . . 畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于PROE的玩具汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計19 / 21基于PROE的玩具汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計摘要 逆向工程技術(shù)是數(shù)字化與快速響應(yīng)制造大趨勢下的一項重要技術(shù)，是CAD領(lǐng)域中的一個相對獨立的疇。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(shè)計精度，獲得較高的模型質(zhì)量，縮短設(shè)計和制造周期，具有廣闊的應(yīng)用前景，因此受到各國工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的高度重視。本文研究了逆向工程的關(guān)鍵技術(shù)，并應(yīng)用于玩具車。逆向工程的關(guān)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

2、成模型重建工作。 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(yīng)用價值。1引言 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(shè)計、產(chǎn)品、裝配、模具開發(fā)、數(shù)控加工、鈑金設(shè)計、鑄造件設(shè)計、造型設(shè)計、自動測量、機構(gòu)仿真、應(yīng)力分析、電路布線等功能模塊與一體。廣泛應(yīng)用與電子、機械、模具、工藝設(shè)計、汽車、航天、服裝等行業(yè)。是當(dāng)今世紀最為流行的CAD/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

3、統(tǒng)的全相關(guān)統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫能將設(shè)計模型變化體現(xiàn)到加工信息當(dāng)中去,利用它所提供的工具將設(shè)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(yīng)用圍比較廣，包括數(shù)控車、數(shù)控銑、加工中心等。 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(lǐng)域中，計算機輔助設(shè)計、計算機輔助制造、計算機輔助管理以與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(biāo)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

4、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(chǔ)的數(shù)控加工技術(shù)在機械制造業(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(shè)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(yīng)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.2 Pro/ENGINEER的概述 2.1 ProCAT ProCAT是選用性模塊，提供 ProENGINEER與 CATIA的雙向

5、數(shù)據(jù)交換接口，CATIA的造型可直接輸入 ProENGINEER軟件，并可加上 ProENGINEER的功能定義和參數(shù)工序，而 ProEngineer也可將其造型輸出到 CATIA軟件里。這種高度準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)交換技術(shù)令設(shè)計者得以在節(jié)省時間與設(shè)計成本的同時，擴充現(xiàn)有軟件系統(tǒng)的投資.2.2 ProCDTPro/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，亦可用中性的文件格式，經(jīng)由PROFESSIONAL CADAM輸出或

6、讀入任何運行 Pro/ENGINEER 的工作站上。Pro/CDT避免了一般通過標(biāo)準(zhǔn)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。 2.3 Pro /E建模技術(shù)和CAD功能 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(yīng)用特征技術(shù)發(fā)展起來的全參數(shù)化設(shè)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(shè)計各種復(fù)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(fù)雜的曲面設(shè)計,

7、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。 2.4 Pro/E驅(qū)動模型和CAM功能 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(shè)置完全符合工況,靈活進行機床和工件坐標(biāo)系的設(shè)置,在不同工序可以設(shè)置不同的工件坐標(biāo)系,便于工件的找正裝夾,保證加工精度。進行夾具與輔具的設(shè)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,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

8、/E具備復(fù)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(shè)置完全符合實際加工,同時進行夾具與輔具的設(shè)置,在進行實體仿真時,能夠逼真地模擬加工全過程。 2.5 Pro的系統(tǒng)特點2.5.1三維實體造型 三維實體造型可以將使用者的設(shè)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(fù)雜產(chǎn)品之間的干涉，提高效率，降低成本，便于設(shè)計人員與管理人員之間的交流。它避免了傳統(tǒng)二維

9、下的點、線、面設(shè)計的不足。三維實體模式設(shè)計形象、逼真、直觀，而二維設(shè)計需要用戶進行空間想象。 2.5.2以特征造型為基礎(chǔ) 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(shè)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。 2.5.3參數(shù)式設(shè)計 Pro/ENGINEER是一個參數(shù)化的系統(tǒng)，根據(jù)參數(shù)創(chuàng)建設(shè)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(shè)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(shè)計對象進行簡單的分析，計算出模型的體積、質(zhì)

10、量和慣性矩等。特征之間存在著相互依賴的關(guān)系，使得某一單獨特征的修改，會牽動其他特征的變更。用戶還可以使用數(shù)學(xué)運算方式建立各特征的數(shù)學(xué)關(guān)系，使得計算機能自動計算出模型應(yīng)有的形狀和固定位置。通過設(shè)置特征參數(shù)關(guān)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(guān)系式改變陣列數(shù)量時孔位置保持不變，使用關(guān)系式改變孔的數(shù)量后孔始終保持均勻分布。3數(shù)控加工的總體戰(zhàn)略即路線3.1以科技創(chuàng)新為先導(dǎo)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，取得了相當(dāng)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(lǐng)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

11、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(luò)（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設(shè)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

12、我們的產(chǎn)品在性能價格比上已越來越無多大優(yōu)勢，因此要進一步擴大市場占有率，難度自然就很大了。 為改變這種現(xiàn)狀，我們必須深刻理解和認真落實“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”的偉大論斷，大力加強數(shù)控領(lǐng)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(chǔ)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、實用的數(shù)控產(chǎn)品去收復(fù)國市場，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。3.2在商品化上狠下工夫近幾年我國數(shù)控產(chǎn)品雖然發(fā)展很

13、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)用的都是國外的系統(tǒng)。這當(dāng)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(dāng)大的差距。 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(biāo)（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(biāo)和一些小問題卻不太重視，在產(chǎn)品的穩(wěn)定性

14、、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(biāo)、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(biāo)、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(dāng)大的距離的，將一個高指標(biāo)、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。另一方面，數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機床不像家電類產(chǎn)品那樣易于大批量生產(chǎn)，應(yīng)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(shè)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

15、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。或者同樣型號的數(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，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(shè)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(shè)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

16、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)品的聲譽。 因此，我們應(yīng)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。 3.3將管理和營銷作為產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點經(jīng)過20來年市場風(fēng)雨的沖擊，國人已越來越認識到，技術(shù)固然重要，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，我國生產(chǎn)的數(shù)控機床不但占領(lǐng)了大陸市場的相當(dāng)大的份額，而且還打進了美國市場。是數(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

17、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)仍然處于產(chǎn)品銷售不暢的困。國外的經(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。 因此，從現(xiàn)在起我們應(yīng)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(xí)慣的束縛，建立適應(yīng)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(zé)人和廣大職工的負責(zé)精神、創(chuàng)造精神和獻身精神，努力提高產(chǎn)品的競爭能力；另一方面充分調(diào)動企業(yè)外、行業(yè)外一切

18、積極因素，大力加強市場開拓力度，奮力打通營銷渠道。可以堅信，有過硬競爭力的產(chǎn)品，再加上開關(guān)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。 3.4大力加強技術(shù)支持和服務(wù)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(wù)是相當(dāng)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，另一大問題就是缺乏有力的技術(shù)支持和服務(wù)。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(yīng)，叫地地不靈，以后誰還敢買我們的產(chǎn)品。因此，應(yīng)將對用戶的技術(shù)支持和服務(wù)當(dāng)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

19、以技術(shù)支持和服務(wù)為核心的強大后方。當(dāng)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(luò)和多媒體），將為建立新一代立體化的技術(shù)支持和服務(wù)體系開辟新的途徑。 3.5發(fā)展具有中國特色的新一代數(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。 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

20、源和分享計算機領(lǐng)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(dāng)PC機升級換代時，數(shù)控系統(tǒng)也可相應(yīng)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。 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(fù)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(luò)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，近期難以被國廣大用戶所接受。我們認為，上述結(jié)構(gòu)并不

21、是符合中國國情的最好方案， 適合中國國情的應(yīng)是將所有數(shù)控功能全軟件化的集成式結(jié)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。 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(guān)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(shè)計時由于種種原因的限制，不得不選用技術(shù)指標(biāo)不太高的普通CPU，這樣，為完成數(shù)控的復(fù)雜功能往往需要由多個CPU來組成系統(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

22、大。對于數(shù)控系統(tǒng)這種批量不大的產(chǎn)品，在國現(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。 因此，我們在開發(fā)新型數(shù)控系統(tǒng)時，應(yīng)優(yōu)先選用新型高性能CPU（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(yīng)在軟件設(shè)計、電源設(shè)計、接插件設(shè)計與選用、接地與屏蔽設(shè)計和施工等方面采用強抗擾高可靠性設(shè)計與制造技術(shù)，從而全面提高系統(tǒng)的可靠性。 由于一個新型高性能CPU可以代替數(shù)十個普通C

23、PU（如80286、80386等），因此，在基于高性能CPU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(guān)量控制功能（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)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。 這種具有裝PLC和裝伺服控制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

24、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。 此外，集成化PC數(shù)控系統(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(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，從信息處理、軌跡插補、加減速控制、開關(guān)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。 3.6推進數(shù)控功能部件的專業(yè)化生產(chǎn)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(shè)計與制造便是我國機床制造企業(yè)快速響應(yīng)

25、市場需求，在競爭中獲勝的另一關(guān)鍵。要實現(xiàn)數(shù)控機床的模塊化設(shè)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(dāng)大的差距。因此，在今后的若干年，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： (1) 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(yīng)異步型，存在以下突出問題：轉(zhuǎn)子上存在繞組，有大電流流過，因此轉(zhuǎn)子發(fā)熱嚴重，直接影響主軸精度；低速出力小且轉(zhuǎn)矩脈動大，難以滿足寬圍切削要求；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；控制系統(tǒng)復(fù)雜、成本高。 因此，利用我國稀土永磁材料的

26、優(yōu)勢，開發(fā)新型大功率、高效率、寬調(diào)速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)和控制系統(tǒng)都較感應(yīng)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(dāng)然，這還要攻克主軸支承（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(guān)鍵技術(shù)。 (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(yīng)配合新型集成化國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，大力開發(fā)廉價的高性能裝

27、式伺服系統(tǒng)。由于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，因此將裝式進給伺服的價格控制在數(shù)千元以，將裝式主軸伺服的價格控制在2萬元以，將是完全可能的。 (3) 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，目前我國還沒有成熟產(chǎn)品，因此應(yīng)加強研究、開發(fā)和推廣應(yīng)用?？紤]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(yīng)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(yīng)用要求的新型高速高精度進給系統(tǒng)。在

28、此基礎(chǔ)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。 (4) 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(biāo)數(shù)控機床的關(guān)鍵部件，傳統(tǒng)的采用高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(biāo)數(shù)控機床的發(fā)展。 (5) 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(yīng)在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上，進一步開發(fā)0.1 m以上精度的高速(60 m/min以上)線位移傳感器和100萬脈沖/r的角位移傳感器，此類技

29、術(shù)國外對我國是封鎖的11。 4 基于Pro / ENGINEER 的數(shù)控加工應(yīng)用研究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(shè)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、編程特點與其實現(xiàn)等不盡一樣,鑒于此,本文主要結(jié)合本人實踐,對 Pro / E軟件在實體建模、程式自動編制與在加工中心制造中的應(yīng)用進行一些探討。 4. 1

30、Pro /E建模技術(shù)和 CAD 功能 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(yīng)用特征技術(shù)發(fā)展起來的全參數(shù)化設(shè)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(shè)計各種復(fù)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(fù)雜的曲面設(shè)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。 4. 2 Pro / E驅(qū)動模型和CAM 功能 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

31、曲面驅(qū)動、實體驅(qū)動、和特征驅(qū)動 ,其加工環(huán)境設(shè)置完全符合工況 ,靈活進行機床和工件坐標(biāo)系的設(shè)置 ,在不同工序可以設(shè)置不同的工件坐標(biāo)系,便于工件的找正裝夾 ,保證加工精度。進行夾具與輔具的設(shè)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 ,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(fù)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)

32、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Pro/ E通過刀位編輯生成的刀據(jù)路線 Pro/ E的加工路線與實體仿真 環(huán)境設(shè)置完全符合實際加工 , 同時進行夾具與輔具的設(shè)置 ,在進行實體仿真時,能夠逼真地模擬加工全過程 43數(shù)控自動編程加工系統(tǒng)的實現(xiàn)與程式編制理論4.3.1系統(tǒng)組成 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 精機制造 ;工裝刀具與輔具等。 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。 通信方式:采用 R -

33、 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(guān)鍵都是要保證程式的不失真?zhèn)鬏?,這一點至關(guān)重要。 4.3.2數(shù)控自動編程加工系統(tǒng)的程式編制原理 CAM 編程是當(dāng)前最先進的數(shù)控加工編程方法 ,其主要原理如下: 實體建模 ,也就是加工模型的來源 ,可直接建模零件設(shè)計產(chǎn)品,可零件建模后模具設(shè)計模型,也可導(dǎo)入其他軟件的零件模型。 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。 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。 加工仿真 ,模擬數(shù)控機床的實際加工環(huán)

34、境 ,觀察有無碰刀等情形。 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。 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。 4.4 高級汽車音像一前面板模具凹模的電極數(shù)控加工4.4.1電極數(shù)控加工工藝分析電極的材料是純銅 ,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

35、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 ,上表面與倒角選用直徑 24mm 的球形刀,側(cè)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(biāo)系并將此時的機械坐標(biāo)保存到數(shù)控裝置等。 4.4.2數(shù)控自動編程加工首先 ,進入 Pro /NC加工模塊 ,進行加工的設(shè)定工作 ,主要包括創(chuàng)建制造模型,選定所用的加工機床 ,設(shè)定工件坐標(biāo)系 要與機床數(shù)控裝置設(shè)定一致 ,選擇加工方法與工藝參數(shù)設(shè)定,然后顯示走刀軌跡與實物仿真 ,最后修改加工參數(shù)直至符合要求 ,完成加工的設(shè)定工作。 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

36、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。 最后 ,將程式傳輸?shù)綌?shù)控裝置進行程式預(yù)演 ,確認無誤后 ,驅(qū)動加工中心進行實際加工為電極實際加工好后的模型。由于該系統(tǒng)涉與到加工中心、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(yīng)用中不管加工模型多么復(fù)雜其原理與過程是類似的。 通過上述對數(shù)控自動編程加工系統(tǒng)的工程應(yīng)用分析 ,可知 Pro / E 的CAD 與 CAM 軟件在實體建模、 數(shù)控自動編程與模擬仿真等方面綜合性能較好 ,甚至可實

37、現(xiàn)無圖紙制造 ,可縮短復(fù)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(yīng)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(fù)雜零件與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。 應(yīng)用技巧 工作路徑的設(shè)置 Pro/ENGINEER的工作路徑的設(shè)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(shè)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(yīng)的Trail文件都保存在此文件夾中，給文件

38、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(shè)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(shè)置的路徑與文件夾作為工作路徑后，確定就可以了。 Config文件的正確應(yīng)用 Config文件是Pro/ENGINEER的系統(tǒng)配置文件，幾乎可以滿足對Pro/ENGINEER的所有要求，不僅在進行產(chǎn)品設(shè)計過程需要用到，在進行加工過程設(shè)計時也有非常重要的參數(shù)設(shè)置。通過這些設(shè)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(shè)置的參數(shù)。 （1） Mfg_auto_ref_prt_as_chk_srf：選擇yes或 n

39、o，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。 （2）Mfg_info_location：選擇top_left，bottom_right，用來設(shè)置“制造信息”對話框的位置。 （3）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(shè)置數(shù)字位數(shù)。 （4）Nccheck_type：包括：vericut（缺?。甘褂肅GTech公司提供的Vericut；Nccheck，使用Pro/NC-CHECK。 工件坐標(biāo)系選擇技巧 機床坐標(biāo)系是機床上固有的坐標(biāo)系，都設(shè)有固定的坐標(biāo)原點。在實際

40、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(biāo)系。應(yīng)用軟件進行程序設(shè)計時的坐標(biāo)系就是實際加工時的工件坐標(biāo)系。工件坐標(biāo)系的合理確定，對數(shù)控編程與加工時的工件找正都很重要。為提高零件加工精度，程序原點應(yīng)盡量選在零件的設(shè)計基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)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(biāo)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。 刀具切入和切出工件

41、的路徑設(shè)計 應(yīng)用腔體類、軌跡類加工方式，如不作特殊設(shè)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(shè)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具體設(shè)計，這個功能可以應(yīng)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(shè)計。實際應(yīng)用的方法有三種 ：新建或者選擇基準(zhǔn)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(zhǔn)軸線進行

42、刀具的切入和切出位置設(shè)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(biāo)系的XY平面上進行刀具切入和切出的軌跡設(shè)計?？梢詰?yīng)用Pro/ENGINEER軟件的草繪功能對刀具切入切出產(chǎn)品的路徑進行設(shè)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。 切削深度控制 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

43、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(shè)計中，可以對刀具的切削深度進行控制。 （1） Upto Depth:每層按切削深度加工至設(shè)定的深度。 （2）FromTo Depth:在一個特定的深度圍分層加工。 （3） Slice/Slice:按照每層設(shè)定的層深生成刀具運動軌跡，需要設(shè)置每層的加工深度。 切削速度的控制 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(shè)置不同的切削速度，在高級參數(shù)表設(shè)置里可以根據(jù)不同的加工部位設(shè)置不同的切削參數(shù)。 （1） Cut-Feed :切削加工進給速度。 （2）Retract-F

44、eed :刀具返回安全面的速度。 （3）Free-Feed :快速進給速度，如果不設(shè)定的話，該速度應(yīng)用機床默認的缺省值。 （4）Arc-Feed :圓弧加工進給速度。 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(shè)定不同的切削速度。為提高加工效率，通常也會設(shè)定刀具返回安全面的速度。 軌跡加工時的刀具路徑優(yōu)化設(shè)計 Pro/ENGINEER的軌跡加工方式給程序設(shè)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(shè)計。以下是加工軌跡設(shè)計的4種方式。 （1） 草繪刀具加工軌跡 。 （2）選擇曲面的邊作為刀具軌跡。 （3）選擇或者草繪曲線作為刀具軌跡。 （4）選擇曲面作為

45、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(fù)設(shè)計，使加工過程設(shè)計更為簡捷。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。 A. Pro /E 五坐標(biāo)數(shù)控銑削刀具軌跡策略 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(biāo)數(shù)控銑削加工編程、四軸聯(lián)動數(shù)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He

46、idenhain、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, 提高多坐標(biāo)數(shù)控機床加工程序的質(zhì)量, 以方便用戶檢查多坐標(biāo)機床加工時的干涉碰撞、超程檢查、過切等異常情況。為Pro/E 提供的五坐標(biāo)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(shè)計, 因此數(shù)控編程時, 其刀具軌跡做到與幾何模型與時關(guān)聯(lián), 大方便了數(shù)控編程人員的刀具軌跡設(shè)計工作。B. Pro/E 后處理程序開發(fā)模式Pro /E

47、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 /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(biāo)系統(tǒng)與各坐標(biāo)軸的運動配置、主軸功能、刀具準(zhǔn)備、補償功能與輔助功能等方面的數(shù)控程序語句段的地址字符與其輸出控制, 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。 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(yīng)的數(shù)控機床格式與數(shù)

48、控程序文件容輸出方面的控制, 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(guān)代碼, 因此編寫時需要軟件開發(fā)的基本知識。 用戶進行自己的數(shù)控系統(tǒng)開發(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)容, 后處理輸出為機床加工的代碼、修改程序關(guān)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

49、是進退刀與線性回轉(zhuǎn)軸的超程、干涉處理, 都可以幫助用戶針對相應(yīng)的機床進行定制。如FIDIA DR218 和FIDIA KR214 等, 其主軸頭上的C 軸為±200°連續(xù), 當(dāng)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。 C. 后處理Gpost 設(shè)置流程 五坐標(biāo)后處理程序開發(fā)的主要容包括機床種類、機床坐標(biāo)軸配置、程序輸出格式轉(zhuǎn)換、機床坐標(biāo)系統(tǒng)變換與程序輸出等。Gpost 提供的標(biāo)準(zhǔn)運動配置的多坐標(biāo)類型有四軸轉(zhuǎn)臺( 4 - Axis Rotary Table) 、四軸擺頭( 4- Axis Rotary Head) 、五軸轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)與擺動( 5 - AxisD

50、ual 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。在FIL 文件中用參數(shù)IROTYP 2089 來控制, 其值的圍為0 6, 其取值對應(yīng)方式分別對應(yīng)上述幾種形式。同時用戶可以對非標(biāo)準(zhǔn)運動配置的五坐標(biāo)機床進行定制, 通過坐標(biāo)平移和旋轉(zhuǎn)方式來實現(xiàn)其程序轉(zhuǎn)換, 如主軸復(fù)合擺動的五坐標(biāo)機床DMU200P /DMU125P 和工作臺復(fù)合擺動回轉(zhuǎn)的五坐標(biāo)機床

51、DMU50P等。 應(yīng)用Gpost 提供通用后置處理器導(dǎo)向模板,在完成數(shù)控系統(tǒng)和機床類型設(shè)置后, 經(jīng)過相應(yīng)的細節(jié)設(shè)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(dāng)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(yīng)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。 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

52、改, 可對CAM模塊的加工環(huán)境參數(shù)進行特定的設(shè)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(biāo)系與機床坐標(biāo)系的數(shù)值關(guān)系, 可在NC程序開頭自動設(shè)置, 數(shù)控機床可直接辯識, 不需手工輸入。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。D. FIL ( Factory Inter face Language) 宏程序開發(fā)基礎(chǔ)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

53、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, 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與應(yīng)用程序調(diào)用功能。 ( 1) 主關(guān)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(guān)鍵字與其所的參數(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(yīng)的意義如注釋所述。在FIL 語言中“CIMFIL/ON,CUTTER 與CIMFIL/ON, 6, 6” 表示一樣的功能。 CIMF IL /ON, CUTTER ( CIMFIL/ ON, 6 , 6

54、 ) ( 刀具信息) CIMF IL /ON, FROM ( CIMFIL / ON, 5, 3) ( 起刀點信息) CIMFIL/ ON, GOTO ( CIMFIL /ON, 5, 5) ( 直線插補) CIMFIL/ ON, CIRCLE ( CIMFIL /ON, 3) ( 圓弧插補) CIMFIL /ON, MULTAX ( CIMFIL/ ON, 9) ( 多坐標(biāo)聯(lián)動激活) CIMFIL/ AT, SP INDL, DATA, RPM ( 主軸信息) SPINDL /200 , RPM, CLW, RANGE, 1 CIMFIL/ AT, LOADTL, DATA, ADJUST,

55、 DATA,LENGTH ( 加載刀具信息) LOADTL /1, ADJUST, 11, LENGTH, 1. 5 CIMFIL/ AT, CUTCOM, LEFT ( 刀具補償) CUTCOM /LEFT, 2 , XYPLAN / /XY ( 平面刀具左補償) ( 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, 使用主關(guān)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(yīng)的功能函數(shù)對相應(yīng)的關(guān)鍵字與其對應(yīng)的信息進行處理, 用戶即可

56、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)分別為其功能號與參數(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(guān)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(biāo)點信息、功能信息等09、10、12、13、20、21 ; 設(shè)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(shè)置相應(yīng)數(shù)控機

57、床的程序代碼輸出。* * * * * * * F R O M S E C T I O N * * * * * CIMFIL/ ON, 5, 3 ( 捕捉FROM 指令) FRX = POSTF( 7, 6) ( 得到X 坐標(biāo)值) FRY = POSTF( 7, 7) ( 得到Y(jié)坐標(biāo)值) FRZ = POSTF( 7 , 8) ( 得到Z 坐標(biāo)值) DMY = POSTF( 2, 1 , 1867 , 1) ( 啟動POST) DMY = POSTF( 13) ( 執(zhí)行當(dāng)前刀位記錄) DMY = POSTF( 2, 1 , 1867 , 0) ( 關(guān)閉POST) SET/ START, XAXIS, FRX, YAXIS, FRY, ZAXIS, FRZ ( 輸出G92) DMY = POSTF( 2, 3, 130, FRX) ( 設(shè)置GOHOME X = FROMX) DMY = POSTF ( 2, 3, 131, FRY) ( 設(shè)置GOHOME Y =FROM Y) DMY = POSTF(