現(xiàn)代制造技術第7章 制造自動化技術課件

4.1制造自動化技術概論4.1.1制造自動化技術的定義、內(nèi)涵最初“自動化(Automation)”是美國人D.S.Harder于1936年提出的。當時他在通用汽車公司工作，他認為在一個生產(chǎn)過程中，機器之間的零件轉(zhuǎn)移不用人去搬運就是"自動化"。這是早期制造自動化的概念。第六章制造自動化技術現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術隨著計算機的出現(xiàn)和廣泛應用，自動化的概念已擴展為用機器(包括計算機)不僅代替人的體力勞動而且還代替或輔助腦力勞動，以自動地完成特定的作業(yè)。今天，制造自動化已遠遠突破了上述傳統(tǒng)的概念，具有更加寬廣和深刻的內(nèi)涵。制造自動化的廣義內(nèi)涵至少包括以下幾點?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術(1)在形式方面，制造自動化有三個方面的含義：·

代替人的體力勞動。·

代替或輔助人的腦力勞動?！?/p>

制造系統(tǒng)中人、機及整個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、管理、控制和優(yōu)化?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

(2)在功能方面，制造自動化代替人的體力勞動或腦力勞動僅僅是制造自動化功能目標體系的一部分。制造自動化的功能目標是多方面的，已形成一個有機體系。此體系可用功能目標模型描述。功能目標模型簡稱TQCSE模型，其中T表示時間(Time)，Q表示質(zhì)量(Quality)，C表示成本(Cost)，S表示服務(Service)，E表示環(huán)境友善性(Environment)?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

(3)在范圍方面，制造自動化不僅涉及到具體的生產(chǎn)制造過程，而且涉及產(chǎn)品生命周期的所有過程。4.1.2制造自動化技術的發(fā)展歷程及進展隨著科學技術的進步，機械制造自動化技術也由最初的主要依靠機械結(jié)構加上繼電器等組成的剛性自動化機床和生產(chǎn)線發(fā)展到現(xiàn)今依靠現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術信息技術和先進的生產(chǎn)管理方法形成的高柔性化設備技術。如表4-1所示，其發(fā)展歷程及典型產(chǎn)品大致經(jīng)歷了4個階段?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術表4-1機械制造自動化發(fā)展的四個階段現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術國內(nèi)外對制造自動化技術的研究非常重視，已經(jīng)進行了大量研究，主要表現(xiàn)在以下7個方面。

1.制造系統(tǒng)中的集成技術和系統(tǒng)技術已成為制造自動化技術研究中的熱點問題；

2.更加注重研究制造自動化系統(tǒng)中人的作用的發(fā)揮；

3.單元系統(tǒng)的研究仍然占有重要的位置現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術4.制造過程的計劃和調(diào)度研究十分活躍，但實用化的成果還不多見；5.柔性制造技術的研究向著深度和廣義發(fā)展；6.適應現(xiàn)代生產(chǎn)模式的制造環(huán)境的研究正在興起；7.底層加工系統(tǒng)的智能化和集成化研究越來越活躍；現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術4.1.3制造自動化技術的關鍵技術實現(xiàn)21世紀制造自動化所涉及的關鍵技術主要有：（1）集成化技術。（2）智能化技術。（3）網(wǎng)絡技術。（4）分布式并行處理技術。（5）多學科、多功能綜合產(chǎn)品開發(fā)技術。現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術(6)虛擬現(xiàn)實技術。(7)人機環(huán)境系統(tǒng)技術。4.2自動化制造裝備4.2.1數(shù)控機床

1.CNC數(shù)控機床的組成數(shù)控機床一般由輸入/輸出設備、CNC裝置(或稱CNC單元)、伺服單元、驅(qū)動裝置(或稱執(zhí)行機構)、可編程控制器(PLC)及電氣控制裝置、輔助裝置、機床本體及測量裝置組成?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

圖4-1是數(shù)控機床的組成框圖。其中除機床本體之外的部分統(tǒng)稱為計算機數(shù)控(CNC)系統(tǒng)。圖4-1數(shù)控機床組成框圖現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術1)機床本體

CNC機床由于切削用量大、連續(xù)加工發(fā)熱量大等因素對加工精度有一定影響，加之在加工中是自動控制，不能像在普通機床上那樣由人工進行調(diào)整、補償，因而其設計要求比普通機床更嚴格，制造要求更精密，采用了許多新的加強剛性、減小熱變形、提高精度等方面的措施?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術2)CNC裝置

CNC裝置是CNC系統(tǒng)的核心，主要包括微處理器CPU、存儲器、局部總線、外圍邏輯電路以及與CNC系統(tǒng)其他組成部分聯(lián)系的接口等。數(shù)控機床的CNC系統(tǒng)完全由軟件處理數(shù)字信息，因而具有真正的柔性化，可處理邏輯電路難以處理的復雜信息，使數(shù)字控制系統(tǒng)的性能大大提高。現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術3)輸入/輸出設備

鍵盤、磁盤機等是數(shù)控機床的典型輸入設備。此外，還可以用串行通信的方式輸入數(shù)字信息。數(shù)控系統(tǒng)一般配有CRT顯示器或點陣式液晶顯示器，顯示的信息較豐富，并能顯示圖形。操作人員通過顯示器獲得必要的信息。常見數(shù)控系統(tǒng)操作面板如圖4-2所示?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術4)伺服單元伺服單元是CNC和機床本體的聯(lián)系環(huán)節(jié)，它把來自CNC裝置的微弱指令信號放大成控制驅(qū)動裝置的大功率信號。根據(jù)接收指令的不同，伺服單元有脈沖式和模擬式之分，而模擬式伺服單元按電源種類又可分為直流伺服單元和交流伺服單元?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術5)驅(qū)動裝置驅(qū)動裝置把經(jīng)放大的指令信號變?yōu)闄C械運動，通過簡單的機械連接部件驅(qū)動機床，使工作臺精確定位或按規(guī)定的軌跡作嚴格的相對運動，最后加工出圖紙所要求的零件。和伺服單元相對應，驅(qū)動裝置有步進電機、直流伺服電機和交流伺服電機等?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

伺服單元和驅(qū)動裝置可合稱為伺服驅(qū)動系統(tǒng)，它是機床工作的動力裝置。CNC裝置的指令要靠伺服驅(qū)動系統(tǒng)付諸實施，因此，伺服驅(qū)動系統(tǒng)是數(shù)控機床的重要組成部分。從某種意義上說，數(shù)控機床功能的強弱主要取決于CNC裝置，而數(shù)控機床性能的好壞主要取決于伺服驅(qū)動系統(tǒng)?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術6)可編程控制器可編程控制器(ProgrammableController，PC)是一種以微處理器為基礎的通用型自動控制裝置，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。由于最初研制這種裝置的目的是為了解決生產(chǎn)設備的邏輯及開關控制，故稱為可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController，PLC)?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術當PLC用于控制機床順序動作時，也稱之為編程機床控制器(ProgrammableMachineController，PMC)。PLC已成為數(shù)控機床不可缺少的控制裝置。CNC和PLC協(xié)調(diào)配合，共同完成對數(shù)控機床的控制。用于數(shù)控機床的PLC一般分為兩類：現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

一類是CNC的生產(chǎn)廠家為實現(xiàn)數(shù)控機床的順序控制，而將CNC和PLC綜合起來設計的PLC產(chǎn)品，稱為內(nèi)裝型(或集成型)PLC，內(nèi)裝型PLC是CNC裝置的一部分；另一類是以獨立、專業(yè)化的PLC生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品來實現(xiàn)順序控制功能，稱為獨立型(或外裝型)PLC?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術7)測量裝置測量裝置也稱反饋元件，通常安裝在機床的工作臺或絲杠上，相當于普通機床的刻度盤和人的眼睛，它把機床工作臺的實際位移轉(zhuǎn)變成電信號反饋給CNC裝置，供CNC裝置與指令值比較產(chǎn)生誤差信號，以控制機床向消除該誤差的方向移動。現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術按有無檢測裝置，CNC系統(tǒng)可分為開環(huán)與閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，而按測量裝置的安裝位置又可分為閉環(huán)與半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的控制精度取決于步進電機和絲杠的精度，閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的控制精度取決于檢測裝置的精度?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術因此，測量裝置是高性能數(shù)控機床的重要組成部分。此外，由測量裝置和顯示環(huán)節(jié)構成的數(shù)顯裝置，可以在線顯示機床移動部件的坐標值，大大提高機床工作效率和工件的加工精度。2．CNC系統(tǒng)的研究與發(fā)展目前，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展主要有如下趨勢：

(1)總線式、模塊化結(jié)構的CNC裝置：現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術采用多微處理機、多主總線體系結(jié)構，可以提高系統(tǒng)的計算能力和響應速度；模塊化有利于滿足用戶需要，構成最小至最大系統(tǒng)。(2)在PC機基礎上開發(fā)CNC裝置：充分利用通用PC機豐富的軟件資源，隨PC機硬件的升級而升級；適當配置高分辨率的彩色顯示器；通過圖像、多窗口、菜單驅(qū)動以及多媒體等方式，得到友好的人機界面?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術(3)PLC數(shù)控：PC既作為人機界面，利用其容量大、存儲能力強和通信能力強的優(yōu)點，又可進行機床控制，實現(xiàn)PC數(shù)控。(4)大容量存儲器的應用和軟件的模塊化設計，不僅豐富了數(shù)控功能，同時也加強了CNC系統(tǒng)的控制功能，使其具備通信聯(lián)網(wǎng)能力，支持多種通用和專用的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，為工廠自動化提供基礎設備?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術(5)將多種控制功能(如刀具破損檢測、物料搬運、機械手控制等)集成到數(shù)控系統(tǒng)中，使系統(tǒng)實現(xiàn)多過程、多通道控制，即具有一臺機床同時完成多個獨立加工任務或控制多臺和多種機床的能力。(6)面向車間編程技術和智能化：系統(tǒng)能提供會話編程、藍圖編程和CAD/CAM等面向車間的編程技術，實現(xiàn)二﹑三維加工過程的動態(tài)仿真，并引入在線診斷、模糊控制智能機制?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術4.2.2加工中心加工中心是一種備有刀庫并能按預定程序自動更換刀具，對工件進行多工序加工的高效數(shù)控機床。它的最大特點是工序集中，自動化程度高，可減少工件裝夾次數(shù)，避免工件多次定位所產(chǎn)生的累積誤差，節(jié)省輔助時間，實現(xiàn)高質(zhì)、高效加工?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

常見加工中心按工藝用途可分為鏜銑加工中心、車削加工中心、鉆削加工中心、攻螺紋加工中心及磨削加工中心等。加工中心按主軸在加工時的空間位置可分為立式加工中心、臥式加工中心、立臥兩用(也稱萬能、五面體、復合)加工中心。圖4-3給出了臥式加工中心和立式加工中心的外觀圖?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術1.鏜銑加工中心鏜銑加工中心可完成鏜、銑、鉆、攻螺紋等工作，它與普通數(shù)控鏜床和數(shù)控銑床的區(qū)別之處主要在于它附有刀庫和自動換刀裝置。衡量加工中心刀庫和自動換刀裝置的指標有刀具存儲量、刀具(加刀柄和刀桿等)最大尺寸與重量、換刀重復定位精度、安全性、可靠性、可擴展性、選刀方法和換刀時間等?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術加工中心的刀庫有鏈式、盤式和轉(zhuǎn)塔式等基本類型，如圖4-4所示。圖4-4加工中心刀庫的基本類型(a)轉(zhuǎn)塔式；(b)鏈式；(c)盤式現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術2．車削加工中心車削加工中心簡稱為車削中心(TurningCenter)，它是在數(shù)控車床的基礎上為擴大其工藝范圍而逐步發(fā)展起來的。車削中心目前尚無比較權威性的明確定義，但一般都認為車削中心應具有如下特征：帶刀庫和自動換刀裝置，帶動力回轉(zhuǎn)刀具，聯(lián)動軸數(shù)大于2(見圖4-7)。現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術由于有這些特征，車削中心在一次裝夾下除能完成車削加工外，還能完成鉆削、攻螺紋、銑削等加工。車削中心的工件交換裝置多采用機械手或行走式機器人。隨著機床功能的擴展，多軸、多刀架以及帶機內(nèi)工件交換器和帶棒料自動輸送裝置的車削中心在FMS中發(fā)展較快，這類車削中心也被稱為車削FMM(FlexibleManufacturingModule)。現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

如對置式雙主軸箱、雙刀架的車削中心可實現(xiàn)自動翻轉(zhuǎn)工件，在一次裝夾下完成回轉(zhuǎn)體工件的全部加工。圖4-5幾種雙臂式機械手示意圖

(a)雙機械手；(b)雙臂往復交叉式機械手；(c)雙臂端面夾緊式機械手現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術圖4-6雙臂式機械手的手爪結(jié)構示意圖(a)鉤手；(b)抱手；(c)伸縮手；(d)叉手現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術圖4-7車削中心

現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術4.2.3工業(yè)機器人

1.工業(yè)機器人的定義

“機器人”一詞出自捷克文，意為勞役或苦工。1920年，捷克斯洛伐克小說家、劇作家恰佩克在他寫的科學幻想戲劇《羅素姆萬能機器人》中第一次使用了機器人一詞，此后該詞被歐洲各國語言所吸收而成為專有名詞。現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

1987年國際標準化組織對工業(yè)機器人進行了定義：“工業(yè)機器人是一種具有自動控制操作和移動功能，能完成各種作業(yè)的可編程操作機?！?/p>

我國科學家對機器人的定義是：“機器人是一種自動化的機器，所不同的是這種機器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動化機器”?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

工業(yè)機器人(通用及專用)一般指用于機械制造業(yè)中代替人完成具有大批量、高質(zhì)量要求的工作，如汽車制造、摩托車制造、艦船制造，某些家電產(chǎn)品(電視機、電冰箱、洗衣機)、化工等行業(yè)自動化生產(chǎn)線中的點焊、弧焊、噴漆、切割、電子裝配，以及物流系統(tǒng)的搬運、包裝、碼垛等作業(yè)的機器人。圖4-8分別示出了搬運機器人、涂料機器人和焊接機器人?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術2.工業(yè)機器人的組成如圖4-9所示，工業(yè)機器人一般由執(zhí)行機構、控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)以及位置檢測機構等幾個部分組成。現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術圖4-9工業(yè)機器人的結(jié)構組成及運動方式

現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術(1)執(zhí)行機構執(zhí)行機構是一種具有和人手相似的動作功能，可在空間抓放物體或執(zhí)行其它操作的機械裝置，通常包括如下一些部件：手部：又稱抓取機構或夾持器，用于直接抓取工件或工具。此外，在手部安裝的某些專用工具，如焊槍、噴槍、電鉆、螺釘螺帽擰緊器等，可視為專用的特殊手部?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

腕部：是連接手部和手臂的部件，用以調(diào)整手部的姿態(tài)和方位。手臂：是支承手腕和手部的部件，由動力關節(jié)和連桿組成，用以承受工件或工具的負荷，改變工件或工具的空間位置，并將它們送至預定的位置。機座：包括立柱，是整個工業(yè)機器人的基礎部件，起著支承和連接的作用?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術(2)控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)是機器人的大腦，支配著機器人按規(guī)定的程序運動，并記憶人們給予的指令信息(如動作順序、運動軌跡、運動速度等)，同時按其控制系統(tǒng)的信息對執(zhí)行機構發(fā)出執(zhí)行指令。(3)驅(qū)動系統(tǒng)。驅(qū)動系統(tǒng)是按照控制系統(tǒng)發(fā)來的控制指令進行信息放大，驅(qū)動執(zhí)行機構運動的傳動裝置，常用的有液壓、氣壓、電氣和機械等四種傳動形式?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

(4)位置檢測裝置位置檢測裝置通過力、位置、觸覺、視覺等傳感器檢測機器人的運動位置和工作狀態(tài)，并隨時反饋給控制系統(tǒng)，以便使執(zhí)行機構以一定的精度達到設定的位置。3.工業(yè)機器人的分類1)按系統(tǒng)功能分類

(1)專用機器人：在固定地點以固定程序工作的機器人?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

其結(jié)構簡單，無獨立控制系統(tǒng)，造價低廉，如附設在加工中心機床上的自動換刀機械手。

(2)通用機器人：具有獨立控制系統(tǒng)，通過改變控制程序能完成多種作業(yè)的機器人。其結(jié)構復雜，工作范圍大，定位精度高，通用性強，適用于不斷變換生產(chǎn)品種的柔性制造系統(tǒng)?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術(3)示教再現(xiàn)式機器人：具有記憶功能，在操作者的示教操作后，能按示教的順序、位置、條件與其他信息反復重現(xiàn)示教作業(yè)。(4)智能機器人：采用計算機控制，具有視覺、聽覺、觸覺等多種感覺功能和識別功能機器人，通過比較和識別，能自主作出決策和規(guī)劃，自動進行信息反饋，完成預定的動作?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術2)按驅(qū)動方式分類(1)氣壓傳動機器人：以壓縮空氣作為動力源驅(qū)動執(zhí)行機構運動的機器人，具有動作迅速、結(jié)構簡單、成本低廉的特點，適用于高速輕載、高溫和粉塵大的作業(yè)環(huán)境。(2)液壓傳動機器人：采用液壓元器件驅(qū)動，具有負載能力強、傳動平穩(wěn)、結(jié)構緊湊、動作靈敏的特點，適用于重載或低速驅(qū)動場合?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

(3)電氣傳動機器人：用交流或直流伺服電動機驅(qū)動的機器人，不需要中間轉(zhuǎn)換機構，機械結(jié)構簡單，響應速度快，控制精度高，是近年來常用的機器人傳動方式。3)按結(jié)構形式分類(1)直角坐標機器人：由三個相互正交的平移坐標軸組成(見圖4-10(a))，各個坐標軸運動獨立，具有控制簡單、定位精度高等特點?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

(2)圓坐標機器人：由支柱和一個安狀在立柱上的水平臂組成，其立柱安裝座上，水平臂可以自由伸縮，并可沿立柱上下移動。該類機器人具有一個旋轉(zhuǎn)軸和兩個平移軸(見圖4-10(b))。

(3)球坐標機器人：由回轉(zhuǎn)機座、俯仰鉸鏈和伸縮臂組成，具有兩個旋轉(zhuǎn)軸和一個平移軸(見圖4-10(c))?？缮炜s搖臂的運動結(jié)構與坦克的轉(zhuǎn)塔類似，可實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)和俯仰運動?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

(4)關節(jié)機器人：其運動類似人的手臂，由大小兩臂和立柱等機構組成。大小臂之間用鉸鏈連接形成肘關節(jié)，大臂和立柱連接形成肩關節(jié)，可實現(xiàn)三個方向的旋轉(zhuǎn)運動(見圖4-10(d))。它能抓取靠近機座的物件，也能繞過機座和目標間的障礙物去抓取物件，具有較高的運動速度和極好的靈活性，成為最通用的機器人。現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

工業(yè)機器人按臂部的運動形式分為四種。

直角坐標型的臂部可沿三個直角坐標移動；圓柱坐標型的臂部可作升降、回轉(zhuǎn)和伸縮動作；

球坐標型的臂部能回轉(zhuǎn)、俯仰和伸縮；

關節(jié)型的臂部有多個轉(zhuǎn)動關節(jié)?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術圖4-10工業(yè)機器人的基本結(jié)構形式和工作空間(a)直角坐標機器人；(b)圓坐標機器人；(c)球坐標機器人；d)關節(jié)機器人現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術工業(yè)機器人按執(zhí)行機構運動的控制機能，又可分點位型和連續(xù)軌跡型。點位型只控制執(zhí)行機構由一點到另一點的準確定位，適用于機床上下料、點焊和一般搬運、裝卸等作業(yè)；連續(xù)軌跡型可控制執(zhí)行機構按給定軌跡運動，適用于連續(xù)焊接和涂裝等作業(yè)。工業(yè)機器人按程序輸入方式區(qū)分有編程輸入型和示教輸入型兩類。現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術編程輸入型工業(yè)機器人通過穿孔卡、穿孔帶或磁帶等信息載體輸入已編好的程序。示教輸入型機器人的示教方法有兩種：一種由操作者手動操作控制器(示教操縱盒)，如圖4-11所示，將指令信號傳給驅(qū)動系統(tǒng)，使執(zhí)行機構按要求的動作順序和運動軌跡操演一遍；另一種由操作者直接控制執(zhí)行機構，按要求的動作順序和運動軌跡操演一遍?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術4.工業(yè)機器人的性能特征工業(yè)機器人的性能特征影響著機器人的工作效率和可靠性。在設計和選用機器人時應考慮如下幾個性能指標：

(1)自由度。自由度是衡量機器人技術水平的主要指標。所謂自由度，是指運動件相對于固定坐標系所具有的獨立運動?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

每個自由度需要一個伺服軸進行驅(qū)動，因而自由度數(shù)越高，機器人可以完成的動作越復雜，通用性越強，應用范圍也越廣，但相應地帶來的技術困難也越大。一般情況下，通用工業(yè)機器人有3～6個自由度。(2)工作空間。工作空間是指機器人應用手爪進行工作的空間范圍。機器人的工作空間取決于機器人的結(jié)構形式和每個關節(jié)的運動范圍?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術圖4-10中分別畫出了各類機器人的工作空間，其中直角坐標機器人的工作空間是一個矩形空間，圓柱坐標機器人的工作空間是一圓柱體，而球坐標機器人的工作空間是一個球體。(3)提取重力。機器人提取的重力是反映其負載能力的一個參數(shù)，根據(jù)提取重力的不同，可將機器人大致分為：①微型機器人，提取重力在10N以下；現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

②小型機器人，提取重力為10～50N；

③中型機器人，提取重力為50～300N；

④大型機器人，提取重力為300～500N；

⑤重型機器人，提取重力在500N以上。目前實際應用機器人一般為中、小型機器人?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

(4)運動速度。運動速度影響機器人的工作效率，它與機器人所提取的重力和位置精度均有密切的關系。運動速度高，機器人所承受的動載荷增大，必將在加減速時承受較大的慣性力，影響機器人的工作平穩(wěn)性和位置精度。就目前的技術水平而言，通用機器人的最大直線運動速度大多在1000mm/s以下?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

(5)位置精度。位置精度是衡量機器人工作質(zhì)量的又一技術指標。位置精度的高低取決于位置控制方式以及機器人運動部件本身的精度和剛度，此外還與提取重力和運動速度等因素有密切的關系。現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術5.工業(yè)機器人的機械結(jié)構

1)工業(yè)機器人的手部結(jié)構工業(yè)機器人的手部是直接用于抓取和握緊(或吸附)工件或夾緊專用工具進行操作的部件。它安裝在機器人手臂的前端，具有模仿人手動作的功能?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

由于被握持工件的形狀、尺寸、質(zhì)量、材料性能以及表面形狀不同，故工業(yè)機器人的手部結(jié)構多種多樣，大部分手部結(jié)構都是根據(jù)特定的工作要求而專門設計的，它們不僅結(jié)構形式不完全相同，其工作原理也并不一樣。如按握持工件的原理分，機器人的手部可大致分為夾持式和吸附式兩大類?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

夾持式手部是利用夾鉗的開閉來夾緊和抓取工件的，按其結(jié)構又分為兩指或多指、回轉(zhuǎn)和平移、外夾和內(nèi)撐等多種形式。吸附式手部又分為氣吸式和磁吸式：氣吸式手部利用真空吸力及負壓吸力吸持工件，它適用于抓取薄片工件，通常吸盤由橡膠或塑料制成；磁吸式手部利用電磁鐵和永久磁鐵的磁場力吸取具有磁性物質(zhì)的小五金工件?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

除此之外，在機器人腕部可直接安裝被視為特殊手部的專用工具，如焊槍、噴槍、電動扳手、電鉆等?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術2)手臂的機械結(jié)構手臂是機器人機械結(jié)構的重要部件，它具有前后伸縮、上下升降、左右擺動或左右回轉(zhuǎn)等運動功能。機器人手臂由大臂和小臂組成，小臂只完成伸縮運動，大臂完成回轉(zhuǎn)、升降或上下擺動運動。機器人的大臂與機座連在一起，小臂前端裝有手腕和手部。若沒有手腕，可在手臂前端直接安裝手部?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

手臂是支持手指和手腕部分的機構，它不僅承受被抓取工件的物重，而且承受手部、手腕和手臂自身的重量。它的結(jié)構性能、工作范圍、承載能力和動作精度直接影響機器人的工作性能。因此，必須根據(jù)機器人的抓取物重、運動方式、自由度數(shù)和運動速度等要求來設計選擇手臂的結(jié)構形式。現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術機器人手臂有不同的結(jié)構形式和驅(qū)動方法。常見的驅(qū)動方式有氣壓驅(qū)動、液壓驅(qū)動、電力驅(qū)動以及復合驅(qū)動方式等。常用的運動形式和傳動機構有：(1)直線運動機構包括直線運動液(氣)壓缸、絲桿螺母機構、直線電動機、鏈傳動、直線液(氣)壓缸加齒輪齒條機構、絲桿螺母加花鍵導向機構等?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

(2)回轉(zhuǎn)運動機構包括葉片式擺動液(氣)壓缸、直線液(氣)壓缸加齒輪齒條機構、回轉(zhuǎn)液(氣)壓缸加行星機構、直線液(氣)壓缸加鏈條鏈輪機構、擺動直線液(氣)壓缸加擺桿機構等。3)手腕的機械結(jié)構手腕是連接手部和手臂的部件，起著調(diào)整和改變手部方位的作用(見圖4-13)?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術然而不是所有的機器人都有手腕部分。手腕的設置增加了手臂的負荷，影響機器人的抓取能力和慣性矩。在設計機器人手腕時應考慮如下的兩個原則：

(1)凡是能由臂部完成的動作，盡量不選取腕部，以使機器人結(jié)構簡單、制造方便，降低成本且減輕重量，改善機器人的動力學性能?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術(2)在不得不使用手腕時，應使腕部的結(jié)構在保證動作要求下盡量簡單、緊湊和小巧。機器人手腕的設計首先應確定所要求的運動和動作。手腕動作一般是在手臂動作確定之后，根據(jù)工件的上下料要求進行確定的。手臂完成不了的動作由手腕來完成，或同時考慮和分配手臂、手腕共同擔負的動作?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

手腕的機械結(jié)構是根據(jù)它的運動要求來確定的。對于手腕的回轉(zhuǎn)運動，多采用回轉(zhuǎn)液(氣)壓缸或直線液(氣)壓缸加齒條的結(jié)構形式。6.工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)1)機器人控制系統(tǒng)的組成機器人控制系統(tǒng)的組成如圖4-14所示。

(1)控制計算機：控制系統(tǒng)的調(diào)度指揮機構，一般為微型機，微處理器有32位、64位等，如奔騰系列CPU以及其他類型的CPU?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

(2)示教盒：設定示教機器人的工作軌跡和參數(shù)以及所有人機交互操作，擁有自己獨立的CPU及存儲單元，與主計算機之間以串行通信方式實現(xiàn)信息交互。(3)操作面板：由各種操作按鍵、狀態(tài)指示燈構成，只完成基本操作功能。(4)存儲設備：存儲機器人工作程序的外圍存儲器，分為硬盤和軟盤兩大類?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術(5)數(shù)字和模擬量輸入輸出：各種狀態(tài)和控制命令的輸入或輸出設備。(6)打印機接口：記錄需要輸出的各種信息。(7)傳感器接口：用于信息的自動檢測，實現(xiàn)機器人柔性控制，一般為力覺、觸覺和視覺傳感器。

(8)軸控制器：完成機器人各關節(jié)位置、速度和加速度的控制。現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術(9)輔助控制設備：用于配合機器人工作的輔助控制設備，如手爪變位器等。(10)通信接口：實現(xiàn)機器人和其他設備的信息交換，一般分為串行接口和并行接口。(11)網(wǎng)絡接口：通過網(wǎng)絡連接實現(xiàn)更多擴展功能。2)機器人的編程語言及其分類描述機器人運動的語言叫做機器人語言(RobotLanguage)?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術以機器人語言為線索，利用機器人語言對機器人編程，可實現(xiàn)對機器人及其周邊裝置的控制。機器人是一種在人與機器人之間記錄信號或交換信息的程序語言。從不同的方面考慮，機器人語言有多種分類方法，通常人們根據(jù)作業(yè)描述水平將其分為三級?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

(1)動作級。動作級語言以機器人的運動作為描述的中心，由一系列命令組成，一般一個命令對應一個動作，語言簡單，易于編程，其缺點是不能進行復雜的數(shù)學運算。

(2)對象級。對象級語言是以描寫操作物之間的關系為中心的語言。現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

(3)任務級。任務級語言是比較高級的機器人語言，這類語言允許使用者對工作任務要求達到的目標直接下命令，不需要規(guī)定機器人所做的每一個動作的細節(jié)，只要按某種原則給出最初的環(huán)境模型和最終的工作狀態(tài)，機器人即可自動進行推理計算，最后生成機器人的動作?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術7．工業(yè)機器人的應用1)在摩托車行業(yè)中的應用海南新大洲摩托車廠用4臺弧焊機器人工作站完成新大洲50系列摩托車的車架焊接。該生產(chǎn)線自1998年3月投入運行以來，運行良好，性能穩(wěn)定。南京金城機械有限公司在其125-7D車架的生產(chǎn)線上使用了7臺機器人用于焊接和切割，提高了產(chǎn)品的一致性?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術2)在電子、家電行業(yè)中的應用機器人的應用改變了韻聲集團八音琴全靠手工裝配的歷史，提高了企業(yè)形象，積累了經(jīng)驗，培養(yǎng)了人才，為企業(yè)的下一步發(fā)展打下了基礎。3)在石化行業(yè)中的應用哈工大博實公司自主開發(fā)的“自動包裝機器人碼垛生產(chǎn)線”應用于大慶石化公司10萬噸/年聚丙烯生產(chǎn)裝置，全線實現(xiàn)了自動運行，現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

動作平穩(wěn)可靠，運行速度快，稱重精度高，縫口位置準確，碼垛垛形整齊。4)在采礦業(yè)中的應用采礦業(yè)是一種勞動條件相當惡劣的生產(chǎn)行業(yè)，根據(jù)井下作業(yè)的特殊條件和特點，機器人主要應用在以下幾個方面：(1)特殊煤層采掘機器人目前，一般煤礦都用綜合機械化采煤機采煤，但對于薄煤層這類特殊情況，現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術運用綜合機械化采煤機采煤就很不方便，有時甚至是不可能的，而人工采煤作業(yè)又十分艱苦和危險，但如果舍棄薄煤層，又會造成資源的極大浪費。因此，采用遙控機器人進行特殊煤層的采掘是最佳的方法。這種采掘機器人應該能拿起各種工具，比如高速轉(zhuǎn)機、電動機和其它采爆器械等，并且能操作這些工具。這種機器人的肩部應裝有強光源和視覺傳感器，這樣能及時將采區(qū)前方的情況傳現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術送給操作人員。

(2)鑿巖機器人。這種機器人可以利用傳感器來確定巷道的上緣，這樣就可以自動瞄準巷道縫，然后把鉆頭按規(guī)定的間隔布置好，鉆孔過程用微機控制，隨時根據(jù)巖石硬度調(diào)整鉆頭的轉(zhuǎn)速、力的大小以及鉆孔的形狀，這樣可以大大提高生產(chǎn)率，人只要在安全的地方監(jiān)視整個作業(yè)過程就行了?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

(3)井下噴漿機器人。井下噴漿作業(yè)是一項繁重且危害人體健康的作業(yè)，目前這種作業(yè)主要由人操作機械裝置來完成，缺陷很多。采用噴漿機器人不僅可以提高噴涂質(zhì)量，也可以將人從惡劣和繁重的作業(yè)環(huán)境中解放出來。

(4)瓦斯、地壓檢測機器人。瓦斯和沖擊地壓是井下作業(yè)中的兩個不安全的自然因素，一旦發(fā)生突然事故，則相當危險，現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術后果十分嚴重。瓦斯和沖擊地壓在形成突發(fā)事故之前都會表現(xiàn)出種種跡象，如巖石破裂等。采用帶有專用新型傳感器的移動式機器人連續(xù)監(jiān)視采礦狀態(tài)，可以及早發(fā)現(xiàn)突發(fā)事故的先兆，采取相應的預防措施。此外，在食品工業(yè)、核工業(yè)等行業(yè)中也已經(jīng)開始廣泛使用機器人來代替一些手工作業(yè)?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術4.3CAD/CAPP/CAM—

體化技術4.3.1CAD/CAM基本概念從計算機科學的角度看，設計與制造過程是有關產(chǎn)品的信息產(chǎn)生、處理、交換和管理的過程。CAD/CAM技術不是傳統(tǒng)設計、制造流程方法的簡單映像，也不會局限于在個別步驟或環(huán)節(jié)中部分使用計算機作為工具，它將計算機科學與工程領域的專業(yè)技術以及人的現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

智慧和經(jīng)驗以現(xiàn)代的科學方法為指導結(jié)合起來，在設計、制造的全過程中各盡所長，盡可能地利用計算機系統(tǒng)來完成那些重復性高、勞動量大、計算復雜以及單純靠人工難以完成的工作，輔助而非代替工程技術人員完成整個過程，以獲得最佳效果。而廣義的CAD/CAM集成系統(tǒng)還應包括生產(chǎn)規(guī)劃、管理、質(zhì)量控制等方面的功能?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術4.3.2計算機輔助工藝設計CAPP技術

1．CAPP基本概念

CAPP的開發(fā)、研制是從20世紀60年代末開始的，在制造自動化領域，CAPP的發(fā)展是最遲的。世界上最早研究CAPP的國家是挪威，始于1969年，并于1969年正式推出世界上第一個CAPP系統(tǒng)AUTOPROS；1973年正式推出商品化的AUTOPROS系統(tǒng)?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

在CAPP發(fā)展史上，具有里程碑意義的是CAM-I于1976年推出的CAM-I‘sAutomatedProcessPlanning系統(tǒng)，取每個單詞的首字母，稱其為CAPP系統(tǒng)。目前對CAPP這個縮寫雖然還有不同的解釋，但把CAPP稱為計算機輔助工藝過程設計已經(jīng)成為公認的釋義。

CAPP(ComputerAidedProcessPlanning，計算機輔助工藝過程設計)的作用是利用計算機來進行零件加工工藝過程的制定，現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

把毛坯加工成工程圖紙上所要求的零件。它是通過向計算機輸入被加工零件的幾何信息(形狀、尺寸等)和工藝信息(材料、熱處理、批量等)，由計算機自動輸出零件的工藝路線和工序內(nèi)容等工藝文件的過程。由于計算機集成制造系統(tǒng)(ComputerIntegratedManufacturingSystem，CIMS)的出現(xiàn)，CAPP上與計算機輔助設計(ComputerAidedDesign，CAD)相接，現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

下與計算機輔助制造(ComputerAidedManufacturing，CAM)相連，是連接設計與制造之間的橋梁。設計信息只能通過工藝設計才能生成制造信息，設計只能通過工藝設計才能實現(xiàn)功能和信息的集成。由此可見，CAPP在實現(xiàn)生產(chǎn)自動化中具有重要地位。

傳統(tǒng)上，工藝設計應由具有豐富生產(chǎn)經(jīng)驗的工程師負責。作為一個好的工藝設計工程師現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術，必須具有豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗，熟知企業(yè)內(nèi)各種設備的使用情況，熟知企業(yè)內(nèi)的各種生產(chǎn)工藝方法，熟知企業(yè)內(nèi)各種與生產(chǎn)加工有關的規(guī)范，熟知與生產(chǎn)管理有關的各種規(guī)章制度，能與有關各方保持友好協(xié)作。

傳統(tǒng)的工藝設計都是由人工進行的，這就不可避免地存在以下一些缺點：現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術(1)對工藝設計人員要求高。(2)工作量大，效率低下。(3)無法利用CAD的圖形和數(shù)據(jù)。(4)難以保證數(shù)據(jù)的準確性。(5)信息不能共享。現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術2．CAPP的功能(1)接受輸入或生成零件圖上的幾何及拓撲信息、工藝信息和測量信息；(2)檢索標準工藝文件；(3)選擇加工方法；(4)安排加工路線；(5)選擇機床、刀具、夾具等；(6)選擇切削用量；現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術(7)計算切削參數(shù)、加工時間和監(jiān)工費用等；(8)進行工藝流程的優(yōu)化及多工序、單工序切削用量的優(yōu)化；(9)確定工序尺寸和公差，選擇毛坯等；(10)繪制工序圖；(11)產(chǎn)生刀具運動軌跡，自動進行NC編程；(12)模擬加工過程，顯示刀具的運動軌跡。現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術3．CAPP的結(jié)構組成

CAPP系統(tǒng)的構成與其開發(fā)環(huán)境、產(chǎn)品對象、規(guī)模大小有關。圖4-15所示的系統(tǒng)結(jié)構是根據(jù)CAD/CAPP/CAM集成的要求而擬定的，其基本模塊如下：

(1)控制模塊：協(xié)調(diào)各模塊的運行，實現(xiàn)人機之間的信息交流，控制零件信息的獲取方式。現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術(2)零件信息獲取模塊：零件信息輸入可以有下列幾種方式：人工交互輸入，從CAD系統(tǒng)直接獲取，來自集成環(huán)境下統(tǒng)一的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型。(3)工藝過程設計模塊：進行加工工藝過程的決策，生成工藝過程卡。(4)工序決策模塊：生成工序卡?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術(5)工步?jīng)Q策模塊：生成工步卡并提供形成NC指令所需的刀位文件。(6)NC加工指令生成模塊：根據(jù)刀位文件生成控制數(shù)控機床的NC加工指令。(7)輸出模塊：可輸出工藝過程卡、工序和工步卡、工序圖等各類文檔，并可利用編輯工具對現(xiàn)有文件進行修改后得到所需的工藝文件?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術(8)加工過程動態(tài)仿真模塊：可檢查工藝過程及NC指令的正確性?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術圖4-15CAPP系統(tǒng)的構成現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術4．CAPP的基礎技術

(1)成組技術。我國CAPP系統(tǒng)的開發(fā)與成組技術密切相關，早期開發(fā)的CAPP系統(tǒng)一般是以GT為基礎的變異CAPP系統(tǒng)。

(2)零件信息的描述與獲取。CAPP與CAD、CAM一樣，其單元技術都是按照自己的特點而各自發(fā)展的。因此，即使在集成化、智能化的CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)中，零件信息的生成與獲取也是一項關鍵問題。現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

(3)工藝設計決策機制其核心為特征型面加工方法的選擇，零件加工工序及工步的安排及組合，故其主要的決策內(nèi)容如下：①工藝流程決策；②工序決策；③工步?jīng)Q策；④工藝參數(shù)決策。為保證工藝設計達到全局最優(yōu)化，系統(tǒng)把這些內(nèi)容集成在一起，進行綜合分析、動態(tài)優(yōu)化、交叉設計?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

(4)工藝知識的獲取及表示工藝設計隨設計人員、資源條件、技術水平、工藝習慣而變。要使工藝設計在企業(yè)內(nèi)得到廣泛而有效的應用，就應總結(jié)出適應本企業(yè)零件加工的典型工藝及工藝決策方法，按所開發(fā)CAPP系統(tǒng)的要求，用不同的形式表達這些經(jīng)驗及決策邏輯?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術5)工序圖及其他文檔的自動生成。(6)NC加工指令的自動生成及加工過程動態(tài)仿真。(7)工藝數(shù)據(jù)庫的建立。5．CAPP系統(tǒng)的類型(1)派生式CAPP系統(tǒng)(又稱為變異型CAPP系統(tǒng))。派生式CAPP系統(tǒng)建立在成組技術(GT)的基礎上，其基本原理是零件的相似性，即相似零件有相似的工藝規(guī)程?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

一個新零件的工藝規(guī)程是通過檢索系統(tǒng)中已有的相似零件的工藝規(guī)程并加以篩選或編輯而成的。計算機內(nèi)存儲的是一些標準工藝過程和標準工序。從設計角度看，這種設計方法與常規(guī)工藝設計的類比設計相同，即用計算機模擬人工設計的方式，其繼承和應用的是標準工藝?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術(2)創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)的工藝規(guī)程是根據(jù)程序中所反映的決策邏輯和制造工程數(shù)據(jù)信息生成的，這些信息主要是有關各種加工方法的加工能力和對象、各種設備及刀具的適用范圍等一系列基本知識。工藝決策中的各種決策邏輯存入相對獨立的工藝知識庫中，供主程序調(diào)用?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術向創(chuàng)成式系統(tǒng)輸入待加工零件的信息后，系統(tǒng)能自動生成各種工藝規(guī)程文件，用戶不需或略加修改即可。創(chuàng)成式系統(tǒng)不需要派生法中的樣板工藝文件，在創(chuàng)成系統(tǒng)中只有決策邏輯與規(guī)則，系統(tǒng)必須讀取零件的全面信息，在此基礎上按照程序所規(guī)定的邏輯規(guī)則自動生成工藝文件?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術(3)綜合式CAPP系統(tǒng)(又稱半創(chuàng)成型CAPP系統(tǒng))。綜合式CAPP系統(tǒng)是將派生式、創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)與人工智能結(jié)合在一起綜合而成的，沿用以派生式CAPP系統(tǒng)為主的“檢索-編輯”原理，當零件不能歸入系統(tǒng)已存在的零件族時，則轉(zhuǎn)向創(chuàng)成式工藝規(guī)程設計，現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

或在工藝編輯時引入創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)的決策邏輯原理。這種CAPP方式將變異型與創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)結(jié)合起來(如工序設計用變異型系統(tǒng)的設計方法，工步設計用創(chuàng)成式系統(tǒng)的設計方法)，具有兩種系統(tǒng)的優(yōu)點，克服了它們的部分缺點，因此應用十分廣泛。我國自行開發(fā)的CAPP系統(tǒng)多采用這種類型。現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

(4)交互型CAPP

它以人機對話的方式完成工藝規(guī)程的設計，實際上是按“變異型＋創(chuàng)成式＋人工干預”方式開發(fā)的一種系統(tǒng)，它將一些經(jīng)驗性強，模糊難定的問題留給設計人員去完成，這就簡化了系統(tǒng)的開發(fā)難度，使其更靈活、方便，但系統(tǒng)的運行效率低且對人的依賴性較大?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

(5)智能型CAPP。它是將人工智能技術應用在CAPP系統(tǒng)中形成的CAPP專家系統(tǒng)。智能型CAPP與創(chuàng)成式系統(tǒng)的不同性在于：創(chuàng)成式CAPP采用邏輯算術規(guī)則進行決策，而智能型CAPP則以推理加知識的專家系統(tǒng)技術來解決工藝設計中經(jīng)驗性強、模糊和不確定的若干問題，它更加完善和方便，是CAPP的發(fā)展方向，也是當今國內(nèi)外研究的熱點之一?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術目前，國內(nèi)商品化的CAPP系統(tǒng)可分為以下幾種：(1)使用Word、Excel、AutoCAD或再開發(fā)的CAPP系統(tǒng)。此類CAPP系統(tǒng)所生成的工藝文件是以文本文件的形式存在的，無法生成工藝數(shù)據(jù)，更談不上工藝數(shù)據(jù)的管理。(2)常規(guī)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，使用Form、Report或在AutoCAD上繪制工藝卡片的CAPP系統(tǒng)。此類CAPP系統(tǒng)所生成的工藝卡片是由程序設計生成的，工藝卡片的填寫無法實現(xiàn)所見現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

即所得，如果企業(yè)的卡片形式需要更新的話，就需要更改原程序。

(3)注重卡片的生成，但工藝數(shù)據(jù)的管理功能較弱的CAPP系統(tǒng)。此類CAPP系統(tǒng)的工藝數(shù)據(jù)是分散在各個工藝卡片當中的，很難做到對工藝數(shù)據(jù)的集中管理?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

(4)采用“所見即所得”的交互式填表方式＋工藝數(shù)據(jù)管理、集成的綜合式CAPP系統(tǒng)。此類系統(tǒng)的填表方式更符合工藝設計人員的工作習慣，便于與企業(yè)的PDM系統(tǒng)集成，管理產(chǎn)品的工藝數(shù)據(jù)，并為MRPⅡ、MIS等系統(tǒng)提供有效的生產(chǎn)和管理用工藝數(shù)據(jù)?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術6．成組技術

1)零件分類編碼系統(tǒng)零件的分類編碼系統(tǒng)是用數(shù)字和字母對零件特征進行標識和描述的一套特定的規(guī)則和依據(jù)。目前，國內(nèi)外已有100多種編碼系統(tǒng)在工業(yè)中使用。每個工業(yè)部門可以根據(jù)本企業(yè)的產(chǎn)品特點選擇其中一種，或在某種編碼系統(tǒng)基礎上加以改進，以適應本單位的要求?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術一個較好的零件分類編碼系統(tǒng)應滿足如下的要求：

(1)各特征代碼應有明確含義，不能含糊不清和相互混淆。(2)系統(tǒng)的信息容量與特征項目足夠，應能覆蓋企業(yè)內(nèi)所有產(chǎn)品零件的有關特征信息，并留有余地，滿足產(chǎn)品更新和工藝技術發(fā)展的需要?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術(3)系統(tǒng)所描述的特征應盡量具有永久性，不致因產(chǎn)品更換或生產(chǎn)條件變化而變得不適用。(4)能滿足企業(yè)內(nèi)各有關部門的要求。(5)結(jié)構緊湊，便于掌握使用，并能適合于計算機處理。OPITZ編碼系統(tǒng)是由德國OPITZ教授提出的，是世界上最早的一種適用于設計和工藝的多功能系統(tǒng)?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

其基本結(jié)構如圖4-16所示。該系統(tǒng)分為主碼和輔碼，用9位數(shù)字碼表示。前5位為主碼，主要用來描述零件的基本形狀元素，其中第Ⅰ位是零件類別碼，用來區(qū)分回轉(zhuǎn)體零件與非回轉(zhuǎn)體零件兩大類；第Ⅱ～Ⅵ位是針對類別碼所確定的零件形狀及加工碼，分別描述外部和內(nèi)部形狀及要素、平面加工和輔助加工?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術圖4-16OPITZ系統(tǒng)的基本結(jié)構

現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

系統(tǒng)的第Ⅶ～Ⅹ位是輔助碼，表示零件的主要尺寸、材料及熱處理性質(zhì)、毛坯形狀和精度要求。2)零件的分類成組方法所謂零件的分類成組，是指按照一定的相似準則，將產(chǎn)品中品種繁多的零件歸并成為幾個具有相似特征的零件族，這是成組技術的核心?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術零件分類成組的方法很多，但大致可分為編碼分類法和生產(chǎn)流程分析法兩大類。

(1)編碼分類法根據(jù)編碼系統(tǒng)編制的零件代碼代表了零件一定的特征。因此，利用零件代碼就能方便地找到相同或相似特征的零件，形成零件族。原則上講，代碼完全相同的零件便可組成一個零件族?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

但這樣做會使得零件族數(shù)很多，而每個族內(nèi)零件種類數(shù)都不多，達不到擴大批量、提高效率的目的。為此，應適當放寬相似性程度，做到合理分類。目前，常用的編碼分類方法有：①特征碼位法此法以對某種目的影響最大的碼位作為特征碼位來劃分零件族?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術例如：零件的形狀、尺寸、材質(zhì)等特征對制造工藝影響較大，在采用OPITZ系統(tǒng)時，將第Ⅰ、Ⅱ、Ⅵ、Ⅶ碼位作為特征碼位。特征碼位相同，不論其他碼位如何，都認為屬同一零件族。

②碼域法此法將分類編碼系統(tǒng)中各碼位數(shù)值規(guī)定一個范圍作為零件分組的依據(jù)?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

③特征位碼域法該法是由特征碼位法與碼域法結(jié)合而成的一種分組方法，選取若干特征性較強的碼位，并在這些碼位上規(guī)定允許的特征項數(shù)據(jù)的變化范圍，來作為分組的依據(jù)。(2)生產(chǎn)流程分析法零件的分類編碼系統(tǒng)一般是以零件的結(jié)構開頭和幾何特征為依據(jù)建立的，對于零件加工現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術工藝信息它不可能描述得非常精細，采用編碼分類成組方法來劃分零件族，不能很好地將之與加工工藝和加工設備聯(lián)系起來。而生產(chǎn)流程分析法是以生產(chǎn)過程或以加工工藝過程為主要依據(jù)的零件分類成組方式，它通過相似的物料流找出相似的零件集合，并以生產(chǎn)實施或設備的對應關系來確定零件族，同時也能得到加工該族零件的生產(chǎn)工藝流程現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術和設備組。生產(chǎn)流程分析通常包含如下4方面內(nèi)容：①工廠流程分析—建立車間與零件的對應關系；②車間流程分析—建立制造單元與零件的對應關系；③單元流程分析—建立加工設備與零件的對應關系；④單臺設備流程分析—建立工藝裝備與零件的對應關系。根據(jù)這些對應關系，編制出各類關系中最佳的作現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術業(yè)順序，找出各個設備組與零件族。

4.3.3CAM技術1．數(shù)控加工與編程數(shù)控機床是數(shù)字控制機床的簡稱。數(shù)控機床的運動參數(shù)和各種動作是由機床配置的數(shù)控系統(tǒng)以數(shù)字量的形式進行控制的。這些動作和運動參數(shù)是由零件的加工程序詳細規(guī)定好的。現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

數(shù)控加工是指利用數(shù)控機床或計算機代替人工操縱機床自動選擇加工工具，生成加工路徑，消除加工干涉，配置加工驅(qū)動等，從而完成零件的加工。為了在數(shù)控機床上進行加工，首先必須根據(jù)零件圖樣得到一個控制紙帶。數(shù)控零件加工程序的編制是數(shù)控加工的基礎，程序編制的好壞將直接影響到數(shù)控機床的加工質(zhì)量和經(jīng)濟效益?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

國內(nèi)外數(shù)控加工統(tǒng)計表明：造成數(shù)控加工設備空閑大約有20％～30％的情況是編程不當造成的，因此理想的加工程序不僅應保證加工出符合設計要求的合格零件，同時應能使數(shù)控機床的功能得到合理的應用及充分的發(fā)揮，且能安全高效地工作。

用普通機床加工零件，事先需要根據(jù)生產(chǎn)計劃和零件圖紙的要求編制工藝規(guī)程，現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

其中包括確定工藝路線、選擇加工機床、設計零件裝夾方式、計算工序尺寸和規(guī)定切削用量等。應用數(shù)控機床加工時，大體也要經(jīng)歷這些步驟，這時的工作流程可以簡略地用圖4-17表示。圖4-17數(shù)控編程的步驟

現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術圖中數(shù)控編程的內(nèi)容與步驟如下：(1)分析零件圖樣，進行工藝處理。(2)數(shù)學處理。(3)編寫零件加工程序。(4)控制介質(zhì)及輸入程序。(5)程序校核及試切?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術2．數(shù)控編程的方法

1)手工編程手工編程從分析零件、制定工藝規(guī)程、計算刀具運動軌跡、編寫零件加工程序單、制作控制介質(zhì)直到程序校核，整個過程都是由人工完成的。數(shù)控加工程序應按固定的格式編寫，一般按下列順序書寫，即N×××G××XYZRF×××S××T××M××CR?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

其中N×××為程序號；

G××為準備功能，用地址G后面的2位數(shù)值代碼來表示一個指令方式的準備功能地址，如G41表示刀具偏左；X、Y、Z表示要移動的軸，字母后注有方向(可省略)及移動量，單位為mm；R及其后數(shù)值為圓弧插補參數(shù)；現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術F×××為刀具每分鐘進給量，如F1為1mm/min；S、T、M為主軸功能、刀具功能和輔助功能，用S和其后的數(shù)值表示主軸每分鐘的轉(zhuǎn)速，刀具功能是由T后的兩位數(shù)字表示的，至于哪個代碼對應于什么刀具，則由機床廠家來決定，地址M后指定的兩位數(shù)用于送出BCD兩位代碼信號和脈沖選通信號，現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術以便控制機床的開/關，如M02表示主程序結(jié)束，M03表示主軸啟動；CR表示程序段結(jié)束，一般用分號“；”表示。例如在數(shù)控鏜床上鉆一個如圖4-18所示的孔的程序為N001G81X－70F600T01；N002Z174R148F110S880；N003G80X0Y0；N004M02；現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術圖4-18手工編程實例現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術2)自動編程由于手工編程既煩瑣又枯燥，并影響和限制了NC機床的發(fā)展和應用，因而在NC機床出現(xiàn)不久，人們就開始了對自動編程方法的研究。自動編程就是指利用計算機編制數(shù)控加工程序，因而又稱為計算機輔助編程。現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

自動編程具有編程速度快、周期短、質(zhì)量高、使用方便等一系列優(yōu)點，與手工編程相比，可提高編程效率數(shù)倍乃至數(shù)十倍。零件越是復雜，自動編程的技術經(jīng)濟效果越是顯著，特別是它能編制用手工編程無法完成的程序。自動編程根據(jù)編程信息輸入與計算機對信息處理方式的不同，主要有如下三種：現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

(1)數(shù)控語言自動編程。數(shù)控語言自動編程就是利用計算機以專門的數(shù)控編程語言編寫零件的源程序來實現(xiàn)自動編制零件數(shù)控加工程序。編程人員選用合適的數(shù)控語言來描述零件圖樣上的幾何形狀及刀具相對零件運動的軌跡、順序和其他工藝參數(shù)等，所編制的程序稱為零件的源程序。將編好的源程序全部輸入給計算機進行處理，得到可以用于數(shù)控加工的NC指令?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

(2)計算機輔助圖形自動編程。編程人員不需要懂任何數(shù)控編程語言，其工作主要是對零件圖樣進行工藝分析，確定構圖方案后，利用自動編程軟件本身的自動繪圖功能，在CRT顯示器上以人機對話的方式構建出零件幾何圖形，然后利用軟件的CAM功能制作出NC加工程序。這種自動編程主要是以人機交互方式進行的，所以又稱為圖形交互式自動編程?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術(3)CAD/CAM集成編程。在CAD/CAM集成環(huán)境中，數(shù)控加工程序的生成直接提取了CAD的零件信息和CAPP的工藝設計結(jié)果，自動生成刀位文件，經(jīng)過后置處理，刀位文件轉(zhuǎn)換成NC加工程序。集成環(huán)境下NC自動編程系統(tǒng)如圖4-19所示。這種編程過程達到了很高的自動化水平，生成的NC程序可以人工由鍵盤輸入數(shù)控系統(tǒng)，或通過串行通信線路傳輸至數(shù)控系統(tǒng)?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術圖4-19集成環(huán)境下NC自動編程系統(tǒng)現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術3．數(shù)控語言自動編程技術1)數(shù)控語言自動編程過程數(shù)控加工程序編制過程如圖4-20所示，可分為源程序編制和目標程序編制兩個階段。(1)源程序編制。源程序是使用專門的數(shù)控語言(如APT、FAPT、EXAPT、EAPT等)所指定的方式寫出所需加工零件的形狀、尺寸，加工該工件的刀具的動作，指定的切削條件，現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術圖4-20數(shù)控加工程序編制過程現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

機床的輔助功能等內(nèi)容的程序。零件程序語言一般都是公開的，編程人員按照一定自動編程系統(tǒng)的說明書就能編寫出零件源程序。若在計算機集成制造系統(tǒng)中，零件圖可由計算機輔助設計輸入，零件工藝過程可由計算機輔助工藝過程設計輸入，則可自動編制用數(shù)控語言表示的源程序。現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術(2)目標程序編制。零件源程序并不能被數(shù)控系統(tǒng)所識別，因此不能直接控制機床。零件源程序編好后，要輸入給計算機，由編譯程序(數(shù)控軟件)翻譯成機器語言，通過前置處理和后置處理，輸出機床數(shù)控系統(tǒng)所需的加工程序，稱之為目標程序或結(jié)果程序。目標程序是用國際標準化組織頒布的數(shù)控代碼來編寫的，通常所說的數(shù)控程序就是指目標程序?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

手工編程時，可直接編制目標程序，但工作量大，易出錯。自動編程時，可以手工編制源程序，再通過計算機從源程序自動產(chǎn)生目標程序，這樣做簡單方便，工作量大為減小。編譯程序是針對加工對象事先編好存放在計算機中的系統(tǒng)軟件，包括前置處理程序和后置處理程序兩大模塊，大多是用高級語言(FORTRAN)開發(fā)的。現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術前置處理程序?qū)υ闯绦蛑斜硎玖慵膸缀涡畔?、刀具運動軌跡語句等進行編譯，得到刀具位置數(shù)據(jù)文件。由于這部分處理不涉及具體NC機床的指令形式和輔助功能，因此具有通用性；后置處理程序?qū)⒌毒呶恢脭?shù)據(jù)再編譯成特定的機床數(shù)控指令，因為不同的機床功能不同，所以后置處理程序是不通用的?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

由此可見，經(jīng)過數(shù)控程序系統(tǒng)處理后輸出的程序才是控制NC機床的零件加工程序。整個NC自動編程的過程如圖4-20所示。從圖4-20中可見，為實現(xiàn)自動編程，數(shù)控自動編程語言和數(shù)控程序系統(tǒng)是兩個重要的組成部分?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術2)數(shù)控語言及源程序的編寫

(1)APT語言系統(tǒng)的特點：用APT語言編寫的零件源程序接近英語自然語言，具有和英語相類似的詞匯，書寫方法也類同英語習慣，容易為編程人員掌握；APT軟件豐富，處理能力強，適用范圍廣，包括點位直線加工、兩坐標曲線加工直至五坐標空間曲面加工等，有上千種后置處理程序；現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術APT編程可靠性高，系統(tǒng)有很強的診斷功能，源程序錯誤可由計算機自行檢查出來。

(2)書寫零件源程序的步驟下面以銑削圖4-21所示零件為例，說明應用APT語言編寫零件源程序的書寫格式和步驟。通過這個例子的分析，可以對數(shù)控語言自動編程有一個大致的了解。書寫零件源程序的一般步驟如下?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術圖4-21加工零件圖

現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術①

通過分析零件圖樣，明確待加工零件的特征以及加工要求。本例中待加工零件的特征是由直線構成。②選擇編程坐標系。選擇編程坐標系要考慮編程方便，所有幾何元素都必須在所選的坐標系中定義。③給需要定義的幾何元素用不同的標識符命名并標在圖上，例如圖4-21中Ll、L2、L3、L4等表示直線?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

④選擇公差、刀具以及起刀點和退刀點的位置并確定走刀路線。在書寫刀具運動語句前應把工藝參數(shù)寫在程序里，而且要位于切削運動語句的前面，本例中為CUTTER/10，TOLER/0.0，SPINDL/2000，CW，F(xiàn)EDRAT/2500。

⑤依照一定的先后順序，寫出各幾何元素的定義語句，如L1=LINE/P1，P2。注意幾何元素的名字一定要在使用前預先定義，如P1=POINT/15，5；P2=POINT/4，40?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

⑥按加工路線逐段寫出刀具運動語句。在運動語句中用到的幾何元素名字、宏指令名字和加工方法名字等都應預先定義。在書寫刀具運動語句時首先要寫起刀點語句FROM/SETPT，按圖4-22所示的走刀路線圖，逐條寫出刀具運動語句。現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

⑦進行相應的后置處理并填入其他語句，如刀具回至起始點GOTO/SETPT語句，機床停止STOP語句，零件源程序結(jié)束FINI語句。源程序?qū)懲旰筮€要進行全面檢查，注意格式是否正確，語句及其中的字是否有遺漏，確認無誤后才能輸入到計算機中進行處理。本例的源程序如下：現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術源程序

注釋PARTNOPLATE

初始化語句，說明加工工件號是PLATEMACHIN/UNI

后處理語句，說明機床控制系統(tǒng)的型號SETPT=POINT/－10，－1

刀具起始點的坐標P1=POINT/15，5

由坐標值X、Y定義P1等點的幾何定義語句P2=POINT/4，40P3=POINT/76，40現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術P4=POINT/65，5L1=LINE/P1，P2

過P1和P2點定義直線L1L2=LINE/P2，P3L3=LINE/P3，P4L4=LINE/P4，P1現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術CUTTER/10

銑刀直徑10mmTOLER/0.01

加工容差0.01mmSPINDL/2000，CW

主軸正傳，轉(zhuǎn)速2000r/minFEDRAT/2500

進給量為2500mm/minFROM/SETPT

定義刀具起始點現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術GO/TO，L1，TO，L4

刀具從起始點開始以最短距離走到與L1、L4相切為止GOLFT/L1，PAST，L2

刀具到達L1時，相對前一運動的前進方向，向左沿L1運動直到走過L2為止GORGT/L2，PAST，L3GORGT/L3，PAST，L4GORGT/L4，PAST，L1現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術GOTO/SETPT刀具回到起始點STOP機床停止FINI零件源程序結(jié)束現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術從上述編程實例可以看出，源程序中包括以下三種語句：幾何語句，表示零件幾何形狀的語句。它規(guī)定了定義點、線、圓、平面、圓柱、圓錐、球等幾何體素的表達式。運動語句，描述刀具運動軌跡和順序的語句。輔助語句，說明工藝參數(shù)、加工容差的語句。注意要先進行幾何定義，然后編寫刀具運動語句。現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術在幾何定義過程中，如果要引用某幾何元素，則此元素必須已事先定義好。現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術4．圖形交互自動編程技術1)編程原理利用CAD軟件的圖形編輯功能，將零件圖繪制到計算機上，其幾何形狀數(shù)據(jù)儲存在數(shù)據(jù)庫中。然后調(diào)用數(shù)控編程模塊，通過人機對話的方式選刀具、走刀路徑以及工藝參數(shù)之后，計算機便可自動進行必要的數(shù)學處理并編制出數(shù)控加工程序，同時在計算機屏幕上動態(tài)地顯示出刀具的加工軌跡?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

這種方法的優(yōu)點是零件的幾何數(shù)據(jù)已經(jīng)在CAD中建立，省去了像APT自動編程時人工編寫零件源程序這樣的工作，避免了數(shù)據(jù)重復輸入引起的錯誤。此外，零件能在各種角度下進行屏幕顯示、放大，還可以顯示刀具的運動軌跡，用剖切面來檢查加工情況以便檢查程序中的錯誤。采用交互式數(shù)控編程比用高級語言自動編程大大提高了數(shù)控編程的效率，對降低成本、縮短生產(chǎn)周期有明顯效果。現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術2)系統(tǒng)組成目前，計算機輔助圖形自動編程軟件的種類很多，如日本的FAPT、荷蘭的MITURN等系統(tǒng)。這些軟件一般由用戶界面、運行控制、數(shù)據(jù)庫管理、幾何造型、刀具軌跡生成、刀具軌跡編輯、刀位驗證、計算機圖形顯示及后置處理等部分組成，如圖4-23所示?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術計算機輔助圖形自動編程系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫是整個模塊的基礎；用戶界面提供給用戶一個良好的運行環(huán)境；運行控制模塊支持用戶界面所有的輸入方式到各功能模塊之間的接口；幾何造型完成零件幾何圖形的構建，并在計算機內(nèi)自動形成零件圖形的數(shù)據(jù)文件；計算機圖形顯示包括各種曲面的顯示、NC加工特征單元的顯示、刀具軌跡顯示、加工過程動態(tài)仿真顯示等；現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

刀具軌跡生成模塊根據(jù)所選用的刀具及加工方式進行刀位計算，生成數(shù)控加工刀位軌跡；刀具軌跡編輯根據(jù)加工單元的約束條件，對刀具軌跡進行裁剪、編輯和修改；刀位驗證用于檢驗刀具軌跡的正確性，也用于檢驗刀具是否與加工單元的約束面發(fā)生干涉和碰撞，檢驗刀具是否啃切加工表面；后置處理用于生成零件加工程序的G代碼、進給速度、主軸轉(zhuǎn)速等?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術3)編程步驟使用計算機輔助圖形自動編程軟件不需要編制零件加工的源程序，用戶界面友好，使用方便、直觀。其編程步驟如下：

(1)零件圖樣及加工工藝分析。這是數(shù)控編程的基礎，目前該項工作仍主要靠人進行，包括分析零件的加工部位，確定有關工件的裝夾位置、工件坐標系、刀具尺寸、加工路線及加工工藝參數(shù)等?，F(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術(2)

幾何造型采用交互圖形技術在屏幕上設計零件，將所得的零件幾何形狀顯示在屏幕上，由編程人員用標記的方法指定要加工的幾何要素或表面。(3)刀具軌跡的形成。先定義刀具的初始位置(對刀點)，然后選擇某種走刀路線，系統(tǒng)就能自動確定刀具的加工軌跡，并在屏幕上動態(tài)顯示；若有錯誤，可隨時修改。最后得到刀位數(shù)據(jù)文件或APT程序。現(xiàn)代制造技術第7章制造自動化技術

(4)生成NC代碼。編程人員根據(jù)具體數(shù)控機床指令代碼及程序的格式，先編輯好后置處理文件，則上述刀位文件或APT程序經(jīng)后置處理器就可生成數(shù)控機床控制器所需的代碼。代碼可存在磁帶或磁盤上，提供給有讀帶裝置或有磁盤驅(qū)動器的機床控制系統(tǒng)使用。對于有標準通用接口的機床控制系統(tǒng)，可以和計算機直接聯(lián)機，由計算機將代碼程序直接送給機床控制系統(tǒng)。