利用ProE實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)到自動(dòng)編程的NC加工開題報(bào)告

1 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )開題報(bào)告 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 設(shè)計(jì) (論文 )題目： Pro/e 零件設(shè)計(jì)到自動(dòng)編程的 NC 加工 指導(dǎo)教師： 2009 年 3 月 25 日 2 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告 文 獻(xiàn) 綜 述 Pro/NC 模塊模擬加工的地位 ： 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ CAD）技術(shù)是近年來工程技術(shù)領(lǐng)域中發(fā)展最迅速、最引人注目的一項(xiàng)高級(jí)技術(shù)，它已成為工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。 它對(duì)加速工程和產(chǎn)品的開發(fā)、縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、增強(qiáng)企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力與創(chuàng)新能力發(fā)揮著重要作用。它的應(yīng)用及發(fā)展正引起一場(chǎng)產(chǎn)品工程設(shè)計(jì)與制造深刻的技術(shù)革命，并對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、企業(yè)結(jié)構(gòu)、管理結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式以及人才知識(shí)結(jié)構(gòu)方面帶來巨大影響。作為 CAD 技術(shù)的主要載體， CAD 方面的應(yīng)用軟件就顯得越來越重要。 目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的 CAD 軟件空前豐富，不僅有質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的國(guó)產(chǎn)軟件，還有一些短小精干、為某個(gè)行業(yè)而專門設(shè)計(jì)的行業(yè)性 CAD 軟件，更有許多在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)領(lǐng)域馳騁多年的老牌國(guó)外軟件提供商 的經(jīng)典之作，它不僅為中國(guó)的用戶帶來了很多新進(jìn)的設(shè)計(jì)思想和理念，而且為國(guó)內(nèi)的 CAD 產(chǎn)業(yè)提供了與世界同步發(fā)展的機(jī)會(huì)。 Pro/NC 模塊的模擬加工的功能： Pro/Engineer 系統(tǒng)就是美國(guó) PTC 公司的系列產(chǎn)品，它以其參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)等概念聞名于 CAD 界，并且改變了機(jī)械 CAD/CAE/CAM 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/CAE/CAM 領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)。 Pro/Engineer 軟件能將從三維實(shí)體模型建立到三維實(shí)體零件加工再到設(shè)計(jì)產(chǎn)品的有限元分析的全部過程集成到一起，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。目前， CAD 軟件的這種發(fā)展趨勢(shì)非常明顯，無(wú)論是概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、工程分析還是數(shù)字仿真， CAD 軟件在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各個(gè)重要環(huán)節(jié)都提供了越來越強(qiáng)大的功能模塊，這也符合了“產(chǎn)品至上”的發(fā)展趨勢(shì)，各軟件提供商將向著為客戶提供“產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)整體解決方案”的方向努力。 3 參考文獻(xiàn) : 1田緒東 .Pro/ENGINEER2.0 三維機(jī)械設(shè)計(jì) M.北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,2005. 2徐錦康 ,周國(guó)民 ,劉極峰 .機(jī)械設(shè)計(jì) M.北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,1997. 3朱新云 ,顧寄南 .基于 Pro/E 三維模型的參數(shù)化設(shè)計(jì) J. 4林清安。 PRO/ENGINEER 零件設(shè)計(jì) M。北京：北京大學(xué)出版社， 2001. 5趙春章。 PRO/ENGINEER 中文機(jī)械零件設(shè)計(jì)教程 M。北京：海洋出版社。 2004. 6孫江宏 劉博。 PRO/ENGINEER Wildfire 高級(jí)應(yīng)用講解 M。北京：中國(guó)水利水電出版社， 2006. 7毛君，劉丹，孫華艷；基于 PRO/E 的內(nèi)齒輪三維參數(shù)化造型設(shè)計(jì) J，煤礦機(jī)械； 2007年 05 期， 89-90. 8劉浩，程培元 ；逆向工程設(shè)計(jì) J，鍛壓機(jī)械， 2002 年 05 期， 59-60. 9 PRO/ENGINEER 零件設(shè)計(jì)進(jìn)階篇 上 林清安編著 . 10PRO/E Wildfire 3.0 機(jī)械設(shè)計(jì)典型實(shí)例 作者：郝安林，王偉平，王詠梅編著 . 11機(jī)床數(shù)控技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社 李郝林編著 . 12李世國(guó)；三維模型的參數(shù)化設(shè)計(jì)策略及程序設(shè)計(jì)技術(shù) J；機(jī)械； 2000 年第 6 期 . 13董黎敏 ,袁旭 ,鄭清春 ,郭津津 ,史津平 ； 基于 Pro/Toolkit二次開發(fā)的機(jī)械零件參數(shù)化設(shè)計(jì) J； 組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù) ； 2004 年 01 期 . 14沈浩； PRO/E 二次開發(fā)在組件自動(dòng)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 J，陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào)； 2005年 05 期； 102-105. 15何世松，賈穎蓮；基于 PRO/E 的零件系列化實(shí)際的研究 J；中國(guó)科技信息； 2007年一期 . 4 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告 本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑） 研究方法： 在 P T C 最近推出的 P r o /ENGINEER Wildfire 野火版 2.0 中，模擬和加工模塊得到了進(jìn)一步的加強(qiáng)，在某些方面甚至可以與專業(yè)的 CAE 或 CAM 軟件媲美，從而使 CAD 軟件系統(tǒng)真正成為提高編程和處理復(fù)雜加工作業(yè)效率，改善工作質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率和利潤(rùn)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)高度自動(dòng)化設(shè)計(jì)及加工的利器。 第一把火：模擬 所謂并行工程是指設(shè)計(jì)工程師在進(jìn)行產(chǎn)品三維零件設(shè)計(jì)時(shí)就考慮產(chǎn)品的成型工藝、影響產(chǎn)品壽命的因素，并進(jìn)行模擬檢查、仿真、校對(duì)，預(yù)先發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程的錯(cuò)誤。在初步確立產(chǎn)品的三維模型后，設(shè)計(jì)、制造及輔助分析部門的多位工程師同時(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工程詳圖設(shè)計(jì)、性能輔助分析及數(shù)控機(jī)床加工指令的編程，而且每一個(gè)工程師對(duì)產(chǎn)品所做的修改可自動(dòng)反映到其他工程師那里，大大 縮短設(shè)計(jì)、數(shù)控編程的時(shí)間。要實(shí)現(xiàn)以上要求，軟件系統(tǒng)必須建立于單一數(shù)據(jù)庫(kù)、參數(shù)化實(shí)體特征造型的基礎(chǔ)上，而這正是Pro/ENGINEER 系統(tǒng)的特色，它規(guī)避了 CAD、 CAE、 CAM 單元技術(shù)制造產(chǎn)品時(shí)制造精度低、周期長(zhǎng)的軟點(diǎn)，使設(shè)計(jì)、模擬、加工真正有機(jī)的結(jié)合在一起。 為了開發(fā)出優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，設(shè)計(jì)工程師需要研究他們的設(shè)計(jì)將如何在現(xiàn)實(shí)世界中運(yùn)作，這就需要由 CAD 軟件的模擬模塊來解決。以前，人們使用的物理原型設(shè)計(jì)是一種昂貴、耗時(shí)的方法，而常用的替代方法 傳統(tǒng)的數(shù)字分析，則高度依賴于受過培訓(xùn)的專家，來獲得正確結(jié)果，從而延 長(zhǎng)了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和分析的周期，增加了材料的消耗或成本，產(chǎn)品的可靠性也很難得到保證。值得慶幸的是，目前 CAD 軟件的模擬模塊均克服了這些缺點(diǎn)。Pro/ENGINEER 的模擬模塊在其預(yù)定環(huán)境中的運(yùn)作 不是專家的設(shè)計(jì)工程師無(wú)需建立原型，就可以研究設(shè)計(jì)產(chǎn)品的機(jī)械性能。這樣就使工程人員評(píng)估、了解并盡早改善他們?cè)O(shè)計(jì)的功能表現(xiàn)變得容易，以縮短推出市場(chǎng)時(shí)間并減少開發(fā)費(fèi)用。另外，模擬模塊與其他 Pro/ENGINEER 解決方案配合，可以使外形、配合性以及功能等從一開始就能正確地發(fā)展。 讓我們先來看看最新的 P r o /ENGINEER Wildfire 野火版 2.0 版中的模擬模塊在外觀和功能上的一些改變： 最引人注目的首先是模擬用戶界面的改進(jìn)，指定模型類型這一典型的先期任務(wù)現(xiàn)已 5 移到了一個(gè)對(duì)話框中，使此 Pro/ENGINEER 的兩把火：模擬、加工換新顏 Pro/ENGINEER Wildfire2.0 模擬、加工模塊功能 操作比以前版本更簡(jiǎn)單（如圖 1 所示）； 圖 1 打開指定模型類型對(duì)話框 其次， Pro/ENGINEER Wildfire 野火版 2.0 中的菜單管理器也脫離了用戶界面，這意味著 Pro/ENGINEER 窗口可占 用整個(gè)桌面，使命令訪問變得更直接、更簡(jiǎn)單（如圖 2 所示）； 圖 2 Pro/ENGINEER Wildfire野火版 2.0中菜單管理器 另外，在選取功能方面的改進(jìn)包括選取對(duì)象操作參照以及選取操作的簡(jiǎn)化，用戶可以方便的創(chuàng)建約束條件（如圖 3 所示）； 圖 3 在 Pro/ENGINEERWildfire野火版 2.0中創(chuàng)建約束 6 最后，如果用戶想更改工作模式，例如切換到 FEM 模式，只需編輯模型類型即可（如圖 4 所示）。 圖 4 切換到 FEM 模式 有了這些改進(jìn)，在 P r o / E N G INEER Wildfire 野火版 2.0 中建模和分析這兩種任務(wù)之間的切換變得迅速而緊湊，設(shè)計(jì)者可以在繼續(xù)進(jìn)行分析之前調(diào)整幾何形狀。在以前的 Pro/ENGINEER 版本中，組件功能是單獨(dú)的應(yīng)用程序，現(xiàn)在， Pro/ENGINEER Wildfire野火版 2.0 中集成了組件功能，使整個(gè)系統(tǒng)具備了強(qiáng)大的機(jī)械設(shè)計(jì)能力。設(shè)計(jì)者無(wú)需離開組件界面，即可利用其余的自由度動(dòng)態(tài)拖動(dòng)元件，展示組件的實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況（如圖 5所示）。在元件放置期間，可以自由拖動(dòng)元件，以便檢查干涉或方便快捷地為要放置的零件定位。組件中加入運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)后，就能在設(shè)計(jì)中引入機(jī)械動(dòng)力 學(xué)來模擬真實(shí)條件，創(chuàng)建凸輪、滑輪和齒輪，并應(yīng)用由重力和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)等施加的實(shí)際力。 圖 5 在組件界面動(dòng)態(tài)拖動(dòng)元件 在模擬功能上， Pro/ENGINEERWildfire 野火版 2.0 通過緊固件連接提高了建立和運(yùn)行分析的效率。設(shè)計(jì)者可以在實(shí)體和殼中指定貫穿螺栓連接，并在實(shí)體中指定螺釘或封閉螺栓連接，還可以定義簡(jiǎn)單或高級(jí)緊固件。我們知道簡(jiǎn)單緊固件的剛度取決于材料與螺栓直徑，而高級(jí)緊固件在剛度確定方面則有較大的靈活性，可以使用材料與直徑、彈 7 簧剛度性能或預(yù)加負(fù)荷力來指定其剛度。 我們以螺釘緊固件的定義為例。設(shè)計(jì)者只 需在兩個(gè)待連接的零件上選取孔的邊，然后接受缺省值即可定義螺釘?shù)木o固件。在圖 6 中我們可以看到模型上的相應(yīng)螺栓連接，還可以看到該螺栓連接作為新連接顯示在模型樹中。求解此模型后，用戶可以查看創(chuàng)建的缺省緊固件測(cè)量，它會(huì)報(bào)告螺栓剪切力和拉力，或報(bào)告結(jié)果的條紋圖（如圖 7 所示）。最后，用戶將會(huì)看到螺釘緊固件如何將負(fù)荷從軸承蓋傳入發(fā)動(dòng)機(jī)缸體。 圖 6 定義螺釘?shù)木o固件 圖 7 緊固件測(cè)量結(jié)果的條紋圖 如何模擬機(jī)械產(chǎn)品的實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況，是 CAD 軟件中模擬模塊最關(guān)注的問題，由于動(dòng)態(tài)分析直接 影響產(chǎn)品質(zhì)量，所以該功能的優(yōu)劣也會(huì)影響到 C A D 系統(tǒng)的成敗。 P r o / E N G I N E E R Wildfire 野火版 2.0 利用“機(jī)械動(dòng)態(tài)”（或 MDO）很好的解決了這個(gè)方面的問題。用戶可以在產(chǎn)品上施加重量、重力以及外加負(fù)荷作用所產(chǎn)生的影響，并計(jì)算機(jī)構(gòu)零件在運(yùn)動(dòng)過程中受到的力、加速度和速度，建立彈簧和阻尼器模型，以及模擬沖擊和碰撞，通過回放結(jié)果，用戶可以清晰地得到諸干涉區(qū)域、運(yùn)動(dòng)包絡(luò)、負(fù)荷與接觸點(diǎn)的圖形表示 8 等重要?jiǎng)討B(tài)特性。 第二把火：加工 近幾年，隨著計(jì)算機(jī)和數(shù)控技術(shù)的飛速發(fā)展， CAD/CAM 已逐漸進(jìn)入實(shí)用化階段，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、機(jī)械、模具制造、家電、玩具等行業(yè)。特別是數(shù)控機(jī)床的普遍使用，使得 CAD/CAM 技術(shù)成為企業(yè)實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化設(shè)計(jì)及加工的有效手段之一。 隨著 CAD/CAE/CAM 一體化的進(jìn)程，在 CAD 軟件中集成的加工模塊也越來越強(qiáng)大，足以進(jìn)行快速編程和處理很多復(fù)雜的加工作業(yè)，并有助于改善制造車間的工作質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率和利潤(rùn)。一般， CAD 的加工模塊應(yīng)能提供一種交互式編程并產(chǎn)生加工軌跡的方法，它包括加工規(guī)劃、刀具設(shè)定、工藝參數(shù)設(shè)置等內(nèi)容。加工模塊功能檢測(cè)應(yīng)注意以下幾方面 ： (1)建立二維和三維刀具路徑的難易程度； (2)加工方法的多樣性； (3)刀具路徑是否易于編輯和修改； (4)是否有刀具和材料數(shù)據(jù)庫(kù)，使系統(tǒng)能自動(dòng)生成進(jìn)給速度和主軸轉(zhuǎn)速； (5)有無(wú)內(nèi)置的防碰撞和防過切功能； (6)能否手動(dòng)超調(diào)任何機(jī)加工缺省值 (如進(jìn)給速度，主軸轉(zhuǎn)速等 )； (7)能否對(duì)加工過程進(jìn)行模擬和估算加工時(shí)間。 由于 Pro/ENGINEER 采用面向?qū)ο蟮慕y(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)和全參數(shù)化造型技術(shù)，為三維實(shí)體造型提供了一個(gè)優(yōu)良的平臺(tái)。其工業(yè)設(shè)計(jì)方案可以直接讀取內(nèi)部的零件和裝配文件，當(dāng)原始造型被修改后，具有自動(dòng)更新 的功能，通過建立幾何外形，產(chǎn)生模具的模芯和腔體，產(chǎn)生精加工零件和完善的模具裝配文件。 P r o /ENGINEER 還提供了最佳加工路徑控制和智能化加工路徑創(chuàng)建，允許 NC 編程人員控制整體的加工路徑直到最細(xì)節(jié)的部分。Pro/ENGINEER 還支持高速加工和多軸加工，帶有多種圖形文件接口。 Pro/ENGINEER Wildfire 野火版 2.0 是供制造業(yè)使用的最高版本。從模具制造到生產(chǎn)加工，所有人都會(huì)從新的制造過程（ Manufacturing Process）管理器中受益。這一全新的圖形用戶界面使用戶能輕而 易舉地獲得 NC 過程信息以及所有制造信息（如圖 8所示）。在這個(gè)可定制的先進(jìn)界面中，可以執(zhí)行許多操作。可以根據(jù)草圖或 XML 模板建立 NC 路徑（刀路軌跡）、可以逐個(gè)或者一起修改路徑、可以使用簡(jiǎn)單的“拖放”操作來重新調(diào)整路徑、可以合并以優(yōu)化路徑、可以復(fù)制和粘貼路徑，可以計(jì)算路徑時(shí)間、可以歸檔和仿真路徑。全新的圖形用戶界面、起始制造零件定義功能以及可以直接操作制造 9 模型樹上的功能等特點(diǎn)，可以提高 NC 編程人員的效率，使他們能把精力集中在優(yōu)化零件制造過程上。 圖 8 制造過程管理器 Pro/ENGINEER Wildfire 野火版 2.0 還有許多與制造相關(guān)的新功能可以幫助用戶計(jì)劃生產(chǎn)過程。使用它，制造部門的用戶可以充分利用先進(jìn)的繪圖功能，該功能通過移去標(biāo)準(zhǔn)工具和整體工具的線路，提供了遮擋加工仿真。 Pro/ENGINEER Wildfire 野火版 2.0 提供了模具制造者的專用功能，它能直接輸入、操作和加工 STL（標(biāo)準(zhǔn)模板庫(kù)）數(shù)據(jù)和新的拋光刀路軌跡，它能一次快速完成深淺不同的加工。對(duì)于有機(jī)形狀，模型可與坯件模型一起載入、裝配，并直接使用粗加工、重新粗加工和精加工刀具路徑進(jìn)行加工。在“ VERICUT for