基于proe的柴油机机架零件数控自动编程系统开发(编辑修改稿)

基于proe的柴油机机架零件数控自动编程系统开发(编辑修改稿)内容摘要：

结构设计，可选购模块为 CNC 切削加工程序。 （ 2）加拿大阿尔伯克研究有限公司 (Albacore Research Ltd.)研制的船舶建造软件 ShipConstructor。 基于 AutoCAD 和 Microsoft Access 二次开发，是一套完整的用于产品建模的软件。 包括 ShipCAM、 CADLink、 ShipReport、 NCPyros 四个模块，分别用于光顺和放样、产品建模、基于 MS Access 的数据库报告和数控切割处理等方面。 ShipCAM、 CADLink、 NCPyros 与 ShipReport 形成一个有机的整体， ShipCAM、 CADLink、NCPyros 中任何数据的变化都会引起 ShipReport 相应的更新。 国内研究的现状 国内的数控编程起步较晚，较国外的落后， 但 也 取得了一些较好的成果 ， 也自行研发了一些数控编程系统，主要情况如下： （ 1） CAD/CAM 系统共同开 发， CAM系统充分利用 CAD 模型中的数据信息，实现数据共享及双向反馈。 例如，浙江大学化工机械研究所 CAD 室 ,采用离散设计方法和 UG 软件的点、线、面造型功能，实现鞋楦模型的建立和修改 ,分析了鞋楦数控加工原理，利用 UG 的变轴铣削加工功能，由 UG/Open GRlP NC 实现自动的鞋楦数控编程 ,开发出了鞋楦 CAD/CAM 系统。 此外， 1994 年 ,广船国际股份有限公司在 TRIBON 系统 (由瑞典 KCS 公司开发的一套用于辅助船舶设计与建造的计算机软件集成系统 )的基础上 , 开发出了具有广船国际特色的 GSI－ CAD/CAM 系统 , 该系统包含的子系统 船体设计子系统 ,可使船体结构江苏科技大学 本科毕业设计（论文） 4 建模、零件生成、套料，生成切割指令以及切削仿真一次性完成 , 大大缩短了开发周期，他们就是充分利用产品在设计、加工以及仿真检验等各个模块信息的集成，使之实现数据共享，提高了系统的可行性。 （ 2）工艺模块的逐渐集成运用到 CAM 系统当中。 随着产品的多样化的发展， 特别是随着复杂零件的生产需求不断扩大，零件的加工工艺水平就成为亟待解决的问题。 一些有关 CAM系统开发的支撑技术也发展得比较快，如南京电子技术研究所 ,提出了 UG加工数据库应用的 一种实用方案 ,通过 UG内置加工数据库与刀具库存管理系统数据库的集成 ,实现数控编程系统与刀具库存管理系统的信息共享 ,为 UG CAM 系统的开发提供了有力的技术支持。 东华大学机械工程学院刘佳亮、李蓓智等开发的 基于 UG 平台二次开发的数控加工 CAPP 系统，利用 UG 提供的基本功能和二次开发工具，开发出一套基于知识库的数控加工 CAPP 系统，将加工各种零件所获得的知识，经过分析处理，保存在数据库中，运用工艺规划模块帮助缺少经验的编程人员快速生成对应加工特征的合理加工参数，缩短了零件加工的周期，提高了加工效益并 获得稳定的加工质量。 东方汽轮机厂在基于 PRO/E系统的基础上 ,开发了汽轮机汽缸数控加工 CAM系统 ,使得加工程序在系统中进行了机床、附件、刀具及工件间的干涉检查计算，从而减少了在机床上的调试程序的时间，提高了加工程序的准确性 ,同时 ,还解决了后置处理中的机床平行轴、附件转角的驱动及汽缸开挡槽加工的前后点补偿问题。 （ 3）专家系统、知识工程等带有智能学习、智能决策推理的新技术为 CAM 系统的发展注入了新的活力。 随着专家系统、知识工程以及数据库技术等相关支撑技术的发展 , CAM 系统的开发已越来越智能化 ,更多的融合 了先进制造技术的特点 , 操作简单实用 ,注重多样化的市场需求 ,逐渐形成了面向产品 ,面向客户的发展趋势。 现阶段，国内外对船用柴油机零件 Pro/E 加工系统的开发研究还处在一个的刚刚起步的阶段，因此发展空间极为广阔，发展的趋势也是越来越融合多学科知识，如知识工程、专家系统、模糊控制等前沿科学的知识。 目前存在的问题 目前，虽然在国外与国内针对复杂零件的数控加工编程的研究已取得了一定的进展，也取得了一些难能可贵的成就，但客观地讲，存在的问题也不少，主要有： 江苏科技大学 本科毕业设计（论文） 5 （ 1） CAM 系统只能从 CAD系统获取产品 底 层几何信息，无法 自动捕捉产品的几何形状信息和产品高层的功能和语义信息。 因此，整个 CAM 过程必须在 资深 CNC 工程师 的参与下， 根据数控加工工艺， 通过 大量的 图形交互 式操作设置数控编程所需的加工工艺参数， 如选择加工对象（点、线、面或实体）、 确定 约束条件（装夹、干涉和碰撞）、 选取数控加工 刀具、 确定 加工参数（切削方向、切深、 主轴转速 、进给速度）等。 （ 2） CAM 系统各个模块之间的产品数据不统一，各模块相对独立。 如刀具定位文件只记录刀具轨迹而不记录相应的加工工艺参数，三维动态仿真只记录刀具轨迹的干涉与碰撞，而不记录与其发生干涉和碰撞的加 工对象及相关的加工工艺参数。 （ 3） CAM 系统是一个独立的系统 ， CAD 系统与 CAM 系统之间没有统一的产品数据模型，即使是在一体化的集成 CAD/CAM 系统中，信息的共享也只是单向和单一的。 CAM 系统不能充分理解和利用 CAD 系统有关产品的全部信息，尤其是与加工有关的特征信息，同样 CAD 系统也无法获取 CAM 系统产生的加工数据信息。 （ 4）自动化程度低。 主要原因在于 CAM模块没充分利用 CAPP 已经获得的加工信息，而人工地根据工艺卡片来进行加工设计。 （ 5） 对工程设计人员要求高。 他不但需要掌握加工的知识，而且对 CAD 和 CAPP 也要非常熟悉。 发展趋势 随着计算机技术和数控技术的迅速发展，针对复杂零件的数控加工编程的研究正朝着简便化、集成化、智能化的方向发展。 （ 1）简便化：利用计算机软件技术提供的直观可视化的操作方法以及相应的二次开发技术， CAM 系统的发展越来越符合企业定制化的需求，越来越具有针对性，复杂零件的数控编程的操作过程也更加简化，创建数控加工程序只需简单的几步。 （ 2）集成化：当前，针对 CAD/CAPP/CAM 一体化技术的研究正处于一个飞速发展的时期， CAD、 CAPP 与 CAM 的集成为 CAM系统的 发展带来了新的活力。 （ 3）智能化：知识工程技术的发展，无疑为 CAM 系统的发展带来了新的变革，它是将人工智能（知识库、规则知识、逻辑推理等）与 CAD/CAM 系统（几何特征、参数化驱动、装配、 WAVE、 CAE、 CAM 等）有机地结合起来 ,使其应用对象从几何造型、分析、制造延伸扩展到工程设计领域，形成了工程设计与 CAD/CAM 系统的无缝连接。 江苏科技大学 本科毕业设计（论文） 6 课题研究的 内容 和实用价值 本课题旨在研究基于 Pro/E 平台 CAM 系统的开发。 目前 Pro/E 已在我国制造业中得到广泛的应用， 它的一个最大特点，是把 CAD 造型与 CAM 加工刀 具路径及 NC 代码程序的生成集中在一起，实现从零件外形设计到刀具的选择、刀具路径生成、加工模拟及最后生成 NC 加工程序，这对于做产品设计和制造的人员来说是一个理想的工具， 但它在一些特殊的零件设计、 NC 加工程序设计环节，操作复杂、繁琐，特别是 NC 加工，由于用到相当多的各种类型刀具，需要人工方式输入大 量的相应参数，工作量相当大，从而影响了软件的使用效率，阻碍了软件的推广。 通过 Pro/E 里的开发工具 Pro/TOOLKIT 和Visual C++ 语言的结合运用，编写应用程序模块，扩展 Pro/E 的功能。 在 Pro/E 中加入交互性菜单，通过菜单来访问外部 数据 库资源，实现刀具参数 和切削参数 的自动调用，达到 NC 加工二次开发的目的 ，将大大减轻操作人员的工作强度，提高 NC 编程的效率。 本章小结 本章阐述了关于船用柴油机复杂零件 CAM 系统开发这一课题的研究背景、研究现状、研究价值、和发展趋势，本章的内容是开展本课题研究的基础工作，对后续工作的开展具有重要的意义。 江苏科技大学 本科毕业设计（论文） 7 第二章 系统总体方案设计 开发的需求 分析 功能需求 基于 Pro/E平台的船用柴油机复杂零件 CAM系统就是为了解决企业制造船用柴油机复杂零件所 遇到的各种问题而开发的，因此，本文在广泛调研的基础上，根据企业的具体情况，总结出本 CAM 系统的需求如下： （ 1）满足创建数控加工程序的便捷性，即相比在通用的 Pro/E 系统中创建数控加工程序而言，此 CAM 系统能最大限度的降低操作的复杂性，体现简单、易于操作的特点。 （ 2）在创建数控加工操作的过程中，要大大减少许多的重复性的劳动，例如，要尽量避免对相似加工特征的切削参数 和刀具参数 的重复性输入。 （ 3）数控加工工艺管理的科学性。 包括工艺流程的管理、加工设备（机床、刀具、夹具、量具、附件）的管理以及后置处理器的管理 ，这些都要体现科学性的要求，使之管理起来方便、稳定性好。 （ 4）走刀轨迹满足生产要求，即生成的刀具轨迹符合企业的实际要求，并体现出刀轨的优化。 （ 5）根据企业实际生产情况和数控机床的特点，定制相应的数控加工后置处理器，使生成的数控代码满足企业的要求。 性能需求 （ 1）稳定性 稳定性是系统运行的关键，良好的稳定性是系统运行的保障。 系统的运行中，不会因不明原因而导致出乎意料的结果。 （ 2）完善的版本管理体制。 Pro/E 系统升级后，如有 Pro/ 升级到 Pro/ ，该系统 也 应具有随 Pro/E 系统升级而升级的功能，以适应不同 Pro/E 版本的需要，保证其在 Pro/E 平台上正常运行。 （ 3）可扩展性 江苏科技大学 本科毕业设计（论文） 8 该系统应具有良好的开放性，当有需求提升时，使用户能在原有系统的基础上进行功能扩展，满足更高要求的需要。 CAM 系统体系结构 通用 Pro/E CAM 系统的功能分析 系统的开发是在 Pro/E 上经二次开发而成的，因此，对通用 Pro/E 软件加工模块中加工流程的研究对构建本课题的 CAM 系统具有非常重要的借鉴意义，通用 Pro/E 软件的加工流程如图 所示 [2]： 设 计 产 品 规 划 制 造 模 型 规 划 工 件设 置 制 造 数 据设 置 夹 具 规 划选 择 加 工 机 床设 置 刀 具 数 据操 作 设 置设 置 N C 序 列创 建 刀 具 轨 迹数 据 文 件后 处 理 程 序驱 动 机 床加 工 仿 真 图 Pro/NC 数控加工流程图 由图中可以看出， Pro/E 能够模拟数控加工的全过程，其一般流程为： （ 1） 创建制造模型，包括创建或者获取设计模型以及工件规划。 （ 2） 设置制造数据，包括选择加工机床、设置夹具和刀具。 （ 3） 操作设置（如进给速度、进给量和机床主轴转速等）。 （ 4） 设置 NC 序列，进行加工仿真。 （ 5） 创建 CL 数据文件。 （ 6） 利用后处理器生成 NC 代码。 江苏科技大学 本科毕业设计（论文） 9 柴油机机架零件 CAM 系统的构建原理与方法 首先，柴油机 机架 零件 CAM 系统作为一个软件系统而言，其开发应当遵循软 件工程的方法和原则，也就是说，该系统的开发应当遵循相应的软件开发流程，符合一个软件系统开发的规范及要求。 根据软件工程的思想，开发本系统应达到以下要求： （ 1）正确性，满足用户的需求，如功能需求、性能需求等，并使生成的最终结果满足企业的要求，在本系统中则要求生成正确的刀轨。 （ 2）可靠性，具有能够防止因概念、设计和结构等方面的不完善而造成的系统失效，具有挽回因操作不当造成软件系统失效的能力。 （ 3）可维护性，便于对软件增加新功能、改进性能、修改错误、移植等。 （ 4）可重用性，软件易于被再次使用。 （ 5） 可追踪性，对软件进行正向和反向追踪的能力。 （ 6）可移植性，从一个环境搬迁到另一个环境。 （ 7）可互操作性，多个软件要素相互通讯协同完成任务能力。 （ 8）有效性，充分利用计算机的时间和空间资源。 其次，柴油机 机架 零件 CAM 系统的构建应考虑 机架 零件的加工特性与柴油机企业的实际情况，结合企业工作人员的操作习惯、知识经验水平等情况，使开发出的柴油机 机架 零件 CAM 系统能最大限度的满足企业对 机架 零件加工制造的使用要求。 因此，构建柴油机 机架 零件的基本原则是：遵守软件工程原则；反映柴油机 机架 零件的特性；充分利用 Pro/E 平台的特性；考虑企业的实际情况。 本系统的开发将采用模块化的思想进行设计与开发，所谓的模块化设计思想，就是把软件划分为一组具有相对独立功能的部件，每个部件称为一个模块，当把所有的模块组装一起时，便可获得满足用户需求的软件系统。 在模块化设计思想中，系统中的各个模块是通过接口互相联系的，对于一个软件系统来说，所分成的模块越多，虽然单个模块的功能较简单，也比较容易实现，但是接口越多，则接口的开销就越大，花在接口开发上的时间和成本也就越大。 所以，系统分成的模块数量的多少，应该综合考虑，权衡利弊。 江苏科。