利用ProE實現(xiàn)從設(shè)計到自動編程的NC加工論文

學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文（設(shè)計） 利用 Pro/E 實現(xiàn)從設(shè)計到自動編程的 NC 加工 學(xué)生姓名： 學(xué) 號 ： 指導(dǎo)教師： 所在學(xué)院： 工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 中國大慶 2009 年 6 月黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） I 摘 要 本文著重講述 Proe/NC 的功能，以及 Proe/NC 模擬、加工的現(xiàn)狀和應(yīng)用，詳細(xì)介紹模擬和加工的演示過程，經(jīng)過計算機(jī)的模擬加工模擬加工，生成刀具路徑，通過對刀具路徑的計算，生成數(shù)控代碼，并利用 PCIN 接口輸出數(shù)控加工程序。 關(guān)鍵詞 ：現(xiàn)狀；應(yīng)用；模擬；加工；代碼的生成； PCIN 接口。 . 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） II Absract The article important introduce function of two fire,which Proe/NC 。 It detailed introduce Proe/NCs Imitate、 Process、 Present Conitiongs、 Apply。Instead of using PCIN output order of CNC、 code of NC and The Contract of Computer and CNC. Key words: Present Conitiongs； Apply； Imitate； Process； The Code Produced of CNC； The Contract of Computer and CNC。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） III 目 錄 摘 要 . I Absract . II 前 言 . IV 1.ProE/NC 的現(xiàn)狀 . 1 1.1 ProE/NC 的現(xiàn)狀的介紹 . 1 2.ProE/NC 的應(yīng)用 . 2 2.1 設(shè)定加工規(guī)劃 . 2 2.2 設(shè)定加工參數(shù) . 2 2.3 設(shè)置退刀高度 . 2 2.4 選擇加工表面 . 2 2.5 進(jìn)行 NC 加工 . 3 2.6 檢測刀具路徑 . 3 2.7 ProE/NC 的應(yīng)用小結(jié) . 3 3.具體的研究方法以及模擬、加工的實際操作步驟 . 4 3.1 模擬功能簡單介紹 . 4 3.2 相關(guān)參數(shù)的介紹 . 4 3.2.1 與體積加工的相關(guān)參數(shù) . 4 3.3 模擬的具體操作步驟 . 5 3.3.1 對制造模型進(jìn)行設(shè)置 . 5 3.3.2 進(jìn)行機(jī)床的制造設(shè)置 . 9 3.3.3 對體積塊加工進(jìn)行設(shè)置 . 14 3.4 對加工功能的介紹 . 18 3.5 加工的實際操作 . 21 3.5.1 進(jìn)行零件底面的粗加工 . 21 3.5.2 對零件底面進(jìn)行局部加工 (精加工 ) . 24 3.5.3 加工零件的內(nèi)孔（ 25mm） . 26 3.5.4 加工零件內(nèi)孔（ 60mm） . 28 4.數(shù)控機(jī)床加工代碼的生成 . 29 5.計算機(jī)與數(shù)控機(jī)床間的通信的簡單介紹 . 32 結(jié)論 . 33 參考文獻(xiàn) . 34 致 謝 . 35 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） IV 前 言 隨著計算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展， CAD/CAM 也正經(jīng)歷著二維平面設(shè)計向三維立體設(shè)計的發(fā)展。三維 CAD 技術(shù)符合人的設(shè)計思維習(xí)慣，整個設(shè)計過程完全在三維模型上進(jìn)行，形象直觀，更易于工程與非工程人員的交流。Pro/ENGINEER 是美國 PTC 公司研制的一套由設(shè)計到制造的機(jī)械話軟件，它是當(dāng)今世 界上應(yīng)用最廣泛的高檔 CAD 軟件之一，它強(qiáng)大的功能和全參數(shù)化設(shè)計，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、航天、汽車、電子、家用電器和工程機(jī)械等行業(yè)中。該公司最新推出的野火版本，更是將三維設(shè)計軟件無論從易用性，設(shè)計的高效率及功能的實用性都推向了一個新的頂點。 相對而言，使用 Pro/ENGINEER Wildfire 較以前的版本更容易些，但是要系統(tǒng)地掌握住要功能并應(yīng)用于工程實踐是需要費(fèi)一番功夫的。實際上，學(xué)會和掌握 Pro/ENINEETR Wildfire 的中要環(huán)節(jié)是入門和應(yīng)用，進(jìn)而才能在實踐中不斷提高，最終成為使用高手。要達(dá)到這 樣的境界所以個循序漸進(jìn)的過程。 在當(dāng)今的社會上，高效率、高精度、高質(zhì)量那樣企業(yè)才能在同行業(yè)中立于不敗之地，那么怎么樣才能讓企業(yè)蒸蒸日上呢？只有高超的技術(shù)和先進(jìn)的軟件，才能使您向上坡走。 目前稍具規(guī)模的加工企業(yè)都有加工中心等數(shù)控機(jī)床。從設(shè)計到加工的普遍程序是：設(shè)計人員先用 AutoCAD 設(shè)計二維工程樣圖，然后編程人，接著加工人員進(jìn)行加工。也就是說要經(jīng)過從設(shè)計、編程、加工三個環(huán)節(jié)。如果保證零件的正確性，這三個環(huán)節(jié)就都要保證不能出錯，我們在盡量減少出錯的可能，就是要盡量減少中間環(huán)節(jié)。減少了煩瑣的編程工作，不僅提高了 工作效率 ，而且提高拉工作的準(zhǔn)確性。 直接應(yīng)用 Pro/E 進(jìn)行工程設(shè)計幾減少拉一個中間的環(huán)節(jié)，即不需要人工編程，從三維圖直接進(jìn)入 NC 加工，自動編制刀具路徑，怎樣用 Po/E 進(jìn)行三維設(shè)計和二維設(shè)計就不多講了，本文主要介紹利用 Pro/E 實現(xiàn)從設(shè)計到 NC 加工的過程。使您進(jìn)一步的去了解它。黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） -1- 1.ProE/NC 的現(xiàn)狀 1.1 ProE/NC 的現(xiàn)狀的介紹 對目前稍具規(guī)模的加工企業(yè)都有加工中心等數(shù)控機(jī)床。從設(shè)計到加工的普遍程序是：設(shè)計人員先用 AutoCAD 設(shè)計二維工程樣圖，然后編程人，接著加工人員進(jìn)行加工。也就是說要經(jīng)過 從設(shè)計、編程、加工三個環(huán)節(jié)。如果保證零件的正確性，這三個環(huán)節(jié)就都要保證不能出錯，我們在盡量減少出錯的可能，就是要盡量減少中間環(huán)節(jié)。減少了煩瑣的編程工作，不僅提高了工作效率 ，而且提高拉工作的準(zhǔn)確性。 直接應(yīng)用 Pro/E 進(jìn)行工程設(shè)計幾減少拉一個中間的環(huán)節(jié)，即不需要人工編程，從三維圖直接進(jìn)入 NC 加工，自動編制刀具路徑，怎樣用 Po/E 進(jìn)行三維設(shè)計和二維設(shè)計就不多講了，這里主要介紹利用 Pro/E 實現(xiàn)從設(shè)計到 NC 加工的過程。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） -2- 2.ProE/NC 的應(yīng)用 用 Pro/E 進(jìn)行三 維造型并存儲，就可以進(jìn)入數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工。步驟為： 2.1 設(shè)定加工規(guī)劃 進(jìn)入 Pro/E，首先新建一個制造文件（文件 新建 制造），取出加工圖形（制造模型 裝配 參考模型）并打開。選用加工機(jī)床（ Mfg Modle Assmble Ref Modle），選定機(jī)床型號。設(shè)置加工基準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)，生成的加工程式要以加工基準(zhǔn)坐標(biāo)系為依據(jù)。當(dāng)機(jī)床設(shè)定后，會自動顯示 MACH CSYS 菜單（設(shè)定基準(zhǔn)加工坐標(biāo)系統(tǒng)），選擇基準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)后并執(zhí)行。設(shè)置加工方法， Pro/NC 有10 多種加工方法（ Machining NC Sequence Maching，出現(xiàn) MACH AUX 菜單中，選擇加工方法）。在 MACH 菜單中，加工形式分為三部分： Maching(基本加工 )、 Auxiliary（輔助加工）、 User Define（用戶自定義加工）。用戶加工有12 種形式，能加工表面、曲面、槽、孔、螺紋等。設(shè)置刀具，在 SEQ SETUP菜單中，按 Done（執(zhí)行），顯示刀具設(shè)置對話框。在對話框的高級（ Advanced）選項中，可以選長度單位（ Length_Unit）、刀具材料（ Tool_Material） ；在圖形（ Geometry）選項中，可以選刀具 名稱（ Tool_ID）刀具形式（ Tool_Type）、刀具尺寸，選擇后自動顯示刀具的簡單圖形，然后就可應(yīng)用（ Apply）。 2.2 設(shè)定加工參數(shù) 機(jī)床及加工形式選定后，還需要定義加工參數(shù)，選 Set，顯示參數(shù)樹對話。自動顯示參數(shù)內(nèi)容及數(shù)值，內(nèi)容包括切削進(jìn)給量、背吃刀量、橫向步距、工件加工預(yù)留量、刀具路徑與 X 軸的夾角、刀具路徑、主軸轉(zhuǎn)速、切削液的使用、安全高度、下刀高度、退刀高度。按 Done（執(zhí)行）后，還需要輸入五個加工參數(shù)以確定：背吃刀量、橫向步距離、切削進(jìn)給量、主軸轉(zhuǎn)速、安全高度。 另外也可在制造參數(shù)（ MFG_PARAMS）菜單中，并執(zhí)行（ Done）后也能出現(xiàn)信息窗，顯示以上五個參數(shù)。兩種方法認(rèn)選一種，都能達(dá)到同樣的目的。如果使用更詳細(xì)的加工參數(shù)，可以按參數(shù)樹（ Param Tree）對話框右上角的高級（ Avanced）按鈕，就能顯示內(nèi)容更詳細(xì)的參數(shù)樹對話框。 2.3 設(shè)置退刀高度 當(dāng)輸入完成一上五個參數(shù)后，系統(tǒng)自動顯示退刀選擇對話框。在對話框中選取退刀面 /曲面（ Retract Plane/Surface），用鼠標(biāo)選坐標(biāo)系統(tǒng)。在退刀選擇對話框中，選擇創(chuàng)建平面（ Create Plane）按鈕，顯示數(shù)據(jù)平面（ ATUM _PLANE）菜單。根據(jù)提示選擇退刀方向，確定退刀平面，并設(shè)置退刀高度。 2.4 選擇加工表面 完成退刀面的構(gòu)建后，系統(tǒng)自動進(jìn)入制造菜單，選 Modle_Done 顯示選擇黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） -3- 加工面的菜單，用鼠標(biāo)選取加工面，按 Done Sel 就完成了加工面的選擇。 2.5 進(jìn)行 NC 加工 在 NC SEQUUENCE（ NC 加工）菜單中，選 Play path_Done（執(zhí)行刀具路徑 執(zhí)行），系統(tǒng)會自動生成刀具路徑。在 NC SEQUENCE（ NC 程式）菜單中，選 Customize，能顯示刀具運(yùn)動對話框和詳細(xì)的加工程式，在刀具運(yùn)動對話框中，顯 示刀具的運(yùn)動參數(shù)并能進(jìn)行參數(shù)修改。 2.6 檢測刀具路徑 在執(zhí)行刀具路徑菜單中（ PLAY PATH） ,刀具可以在工件造型上模擬加工（ NC CHECk RUN），就可判斷加工路徑是否符合要求、是否合理、然后再在機(jī)床上進(jìn)行實際 NC 加工。最后存儲（ Save）刀具路徑，在實際加工時再取出（ Restore）。 2.7 ProE/NC 的應(yīng)用小結(jié) 其實，能進(jìn)行三維造型設(shè)計的專用軟件很多，市場上已有一些專門餓三維設(shè)計軟件，主要有 Soli Edge、 Pro/E、 UG 等，能夠?qū)崿F(xiàn)從設(shè)計到加工的無圖紙化操作。但在與數(shù)控機(jī)床的鏈接方 面，即在 CAD/CAM 方面， Pro/E 做的很好，優(yōu)勢也很明顯。需要指出的一點是，與 目前的“先用 AutoCAD 進(jìn)行圖樣設(shè)計，然后再人工編程，再數(shù)控加工”這一過程相比，它的缺點是價格相對較貴及對設(shè)備的要求較高，另外使用者必須經(jīng)過專門的培訓(xùn)過程，且培訓(xùn)時間較長等原因，在工程設(shè)計方面還不可能像 AutoCAD 一樣廣泛的應(yīng)用。但是隨著時代的進(jìn)步，隨著 Pro/E 的不斷完善和發(fā)展，伴隨著 Pro/E 工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域的巨大優(yōu)勢，它的使用會越來越普遍。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） -4- 3.具體的研究方法以及模擬、加工的實際操作步驟 3.1 模擬功能簡單介紹 所謂并行工程是指設(shè)計工程師在進(jìn)行產(chǎn)品三維零件設(shè)計時就考慮產(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，預(yù)先發(fā)現(xiàn)設(shè)計過程的錯誤。在初步確立產(chǎn)品的三維模型后，設(shè)計、制造及輔助分析部門的多位工程師同時進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計、工程詳圖設(shè)計、性能輔助分析及數(shù)控機(jī)床加工指令的編程，而且每一個工程師對產(chǎn)品所做的修改可自動反映到其他工程師那里，大大縮短設(shè)計、數(shù)控編程的時間。要實現(xiàn)以上要求，軟件系統(tǒng)必須建立于單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化實體特征造型的基礎(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)品時制造精度低、周期長的軟點，使設(shè)計、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)計工程師需要研究他們的設(shè)計將如何在現(xiàn)實世界中運(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)計是一種昂貴、耗時的方法，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，從而延長了產(chǎn)品的設(shè)計和分析的周期，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。 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)計工程師無需建立原型，就可以研究設(shè)計產(chǎn)品的機(jī)械性能。這樣就使工程人員評估、了解并盡早改善他們設(shè)計的功能表現(xiàn)變得容易，以縮短推出市場時間并減少開發(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。 3.2 相關(guān)參數(shù)的介紹 3.2.1 與體積加工的相關(guān)參數(shù) 切割進(jìn)給 ： 設(shè)置加工過程中的切削進(jìn)速度，單位為 mm/min. 步長深度 ： 設(shè)置分層切削中，每一層的切削深度，單位為 mm。 跨 度 ： 設(shè)置相鄰兩條刀具軌跡間的重疊部分，通常取刀具直徑的一半，單位通常為 mm. PROF_STOCK_ALLOW:用于設(shè)置側(cè)向表面的加工余量。 允許未加工毛坯 ： 用于設(shè)置粗加工余量。 允許的低部線框 ： 用于設(shè)置低部的加工余量。 切割角 ： 用于設(shè)置刀具路徑與 X 軸 夾角。 掃描類型 ： 用于設(shè)置加工區(qū)域的軌跡結(jié)構(gòu)，主要類型有： 類型 1：刀具連續(xù)走刀，遇到突出部分，自動抬刀。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） -5- 類型 2：刀具連續(xù)走刀，遇到突出部分，刀具環(huán)繞走刀，不抬刀。 類型 3.：刀具連續(xù)走刀，遇到突出部分，刀具分區(qū)進(jìn)行加工。 類型螺旋 ：刀具螺旋走刀，主要包括 類型 1 方向 ，刀具向走刀加工方式，適用于精加工，遇到突出部分自動抬刀； 類型 1 連接 ，刀具單向加工方式，下一刀的起始點與前一刀的起始點相同，橫向運(yùn)動到下一刀的加工位置開始加工。 粗糙選項 ： 控制體積加工中的輪廓加工方式，主要包括以下幾項： 只有粗糙 ： 不包含組成體積塊餓輪廓加工。 粗糙輪廓 ： 先加工體積塊，再加工組成體積的輪廓。 配置 &粗糙 ： 先加工組成體積快的輪廓，再加工體積塊。 配置一只 ： 只加工組成體積塊的輪廓。 轉(zhuǎn)軸速率 ： 設(shè)置主軸的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，單位通常為 r/min. COOLANT_OPTION:切削液和冷卻液的設(shè)置。 間隙 _距離 ： 設(shè)置退刀的安全高度單位為 mm，通常取安全高度為 35mm。 首先先設(shè)計一個發(fā)蘭盤零件（尺寸如圖 3-1 所示）然后利用 Pro/E 制造進(jìn)行第一把火即模擬。具體尺寸見下圖。 圖 3-1 零件設(shè)計圖 3.3 模擬的具體操作步驟 3.3.1 對制造模型進(jìn)行設(shè)置 新建制造文件，將已經(jīng)設(shè)置好的零件打開作為參考模型裝配到加工文件中去，裝配好后的畫面如圖 3-2 所示 ， 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） -6- 圖 3-2 裝配到加工文件中的參考模型 建立銑削用的工件，為 NC 檢測 觀看銑削仿真效果做準(zhǔn)備。 選擇菜單 制造模型 創(chuàng)建 工件 ，如圖 3-3 所示。 圖 3-3 創(chuàng)建工件 定義創(chuàng)建的工件屬性是一個拉伸實體。如圖 3-4 所示，并在隨后出現(xiàn)的操控板中選擇放置 草繪按鈕，選擇如圖 3-5 所示的兩個平面分別作為草繪平面和草繪方向參考平面。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） -7- 圖 3-4 定義工件屬性 圖 3-5 選擇草繪和參考平面 進(jìn)入草繪平面后選擇 NC_ASM_TOP 和 NC_ASM_RIGHT 作為草繪參照，如圖3-6 所示。 圖 3-6 選擇草繪參照 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） -8- 選擇 通過邊創(chuàng)建圖元 中的 按鈕，在隨后出現(xiàn)的對話 框中選擇 環(huán) ，如圖 3-7 所示，并在圖元中選擇被導(dǎo)入模型的最外邊框，如圖 3-8 所示。 圖 3-7 圖 3-8 草繪工件外輪廓 單擊右方工具欄中 的 確定 按鈕，出 現(xiàn)預(yù)覽視圖，如圖 3-9 示。 圖 3-9 預(yù)覽視圖 創(chuàng)建出來的工件拉伸方向和需要的并不一定一致，則需要進(jìn)一步的調(diào)整。選擇拉伸屬性為 拉伸到面 中的 按鈕，并選擇模型的上表面作為拉伸邊的界面，如圖 3-10 所示 圖 3-10 選擇拉伸邊界面 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） -9- 在操控板上選擇 確定 按鈕，工件創(chuàng)建完成，呈綠色顯示，如圖 3-11 所示。 圖 3-11 工件創(chuàng)建完成后 為了不影響以后的設(shè)置坐標(biāo)系的操作，在創(chuàng)建工件后需要先將他隱藏起來，在左方的模型樹里右鍵 1.prt，并選擇最后一項內(nèi)容 隱藏 ，綠色的工件便從視圖中消失，模型樹里的 1.prt也變?yōu)楹谏?3.3.2 進(jìn)行機(jī)床的制造設(shè)置 在圖 12 左 方的對話框的菜單管理器選擇 制造設(shè)置 ，打開操作設(shè)置對話框如圖 3-12 右 方所示。 圖 3-12 機(jī)床設(shè)置 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） -10- 使用默認(rèn)的操作名稱，選擇 NC 機(jī) 床 后的 按鈕，打開 機(jī)床設(shè)置 對話框，（如圖 3-13 所示），在 切削刀具 選項卡中進(jìn)行切削 刀具的參數(shù)設(shè)置。 圖 3-13 機(jī)床設(shè)計對話框 單擊 按鈕開始進(jìn)行刀具的設(shè)置。 打開 幾何 選項卡，如圖 3-14 所示。 圖 3-14 輸入 切割刀具直徑 為“ 5mm” 長度 為“ 5mm” 角半徑 為“ 2.5mm”其他設(shè)置使用默認(rèn)設(shè)置；單擊 刀具窗口 觀看刀具的預(yù)覽窗口，我門可以看到在設(shè)置了角半徑后的刀具是一把園球銑刀，如圖 3-15 方所示。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） -11- 圖 3-15 退出刀具預(yù)覽窗口。單擊 確定 按鈕，確定對刀具的設(shè)置，單擊 應(yīng)用 按鈕選擇對這把刀具設(shè)置。刀具設(shè)置好后，退到 操作設(shè)置 的主 菜單，選擇 一般 選項卡中 的 加工零點 后的 按鈕，開始進(jìn)行機(jī)床坐標(biāo)系零點的設(shè)置。系統(tǒng)打開菜單管理器，選擇創(chuàng)建（如圖 3-16 所示），在視圖內(nèi)選擇需要加工的零件。選擇完畢后，如圖 3-17 所示零件呈現(xiàn)紅色顯示并出現(xiàn) 坐標(biāo)系 對話框。 圖 3-16 創(chuàng)建加工零點 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） -12- 圖 3-17 選中后的零件 選擇模型的上表面、 FRONT、 RIGHT 作為坐標(biāo)系原點的參照。（選擇三個平面的時候一定要按住 Ctrl 鍵）如圖 3-18 所 示 圖 3-18 需要選擇的面 參照定義完后，坐標(biāo)系的具體位置也由三個互相垂直的平面而得，系統(tǒng)彈出 坐標(biāo)系 對話框，通過它給系 統(tǒng)確定 X、 Y、 Z 軸的具體方向，如圖 3-19 所示 。 圖 3-19 坐標(biāo)系對話框 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） -13- 打開 坐標(biāo)系 對話框中的 定向 選項卡，將坐標(biāo)系原 X 軸改為 Z 軸，確定好 X 軸的正方向后單擊 確定 按鈕，機(jī)床加工坐標(biāo)系設(shè)定完畢，如圖3-20 所 示。 圖 3-20 坐標(biāo)系定向選項卡 機(jī)床坐標(biāo)系設(shè)置完后退出，在 操作設(shè)置 的主菜單，單擊 退刀曲面 后的 按鈕，開始進(jìn)行加工退刀面的設(shè)置，系統(tǒng)彈出 退刀選取 菜單，選擇 沿Z 軸 ，在 輸入 Z 深度 下方的文本框中輸入“ 20”，如圖 3-21 所示。 圖 3-21 設(shè)置退刀面 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） -14- 單擊 下方的 預(yù)覽 按鈕，可以 預(yù)覽到如圖 3-22 所 示的加工退刀平面。 圖 3-22 預(yù)覽加工退刀平面 在 操作設(shè)置 中單擊 確定 按鈕，確認(rèn)完成加工操作設(shè)置并存盤。 3.3.3 對體積塊加工進(jìn)行設(shè)置 選擇 輔助加工 菜單中 體積塊 命令，然后單擊 完成 命令，系統(tǒng)顯示序列設(shè)置 菜單。由于切削刀具，坐標(biāo)系，退刀面在操作設(shè)置中已經(jīng)設(shè)置完成，因此選擇其中的 參數(shù) 和 體積塊 兩項，單擊 完成 命令，系統(tǒng)顯示 制造參數(shù) 菜單。 選擇 制造參數(shù) 菜單中的 設(shè)置 命令，然后單擊完成。如圖 3-23 所示。 圖 3-23 體積塊銑削和參數(shù)設(shè)置 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） -15- 系統(tǒng)彈出 參數(shù)樹 設(shè)置菜單，按照圖 3-24 所示完成基本參數(shù)的設(shè)置。 圖 3-24 參數(shù)樹 完成后在 制造參數(shù) 里單擊 完成 ， 定義體積塊 對話框出現(xiàn)，選擇創(chuàng)建體積塊，如圖 3-25 所示。 圖 3-25 創(chuàng)建體積塊 在 Pro/ENGINEER 下部的對話框給切削體積塊輸入一個名字，如圖 3-26所示。 圖 3-26 命名體積塊 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） -16- 在 創(chuàng)建體積塊 中單擊 草繪 拉伸 實體 來創(chuàng)建體積塊，如圖3-27 所示。 圖 3-27 定義體積塊的屬性 在 屬性 對話框下選擇 單側(cè) 拉伸，并選擇一個草繪面和草繪參考面，如圖 3-28 所示。 圖 3-28 選擇草繪面和草繪參照面 系統(tǒng)進(jìn)入草繪器模式，在草繪器里指定兩個草繪平面相垂直的面作為草繪的線型參考，如圖 3-29 所示。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） -17- 圖 3-29 選擇草繪參照 在草繪器里使用 通過邊創(chuàng)建圖元 中的 按 鈕，在系統(tǒng)彈出的 類型 菜單里選擇 環(huán) ，草繪視圖里選擇圖形的外輪廓作為體積塊的外輪廓線，如圖3-30 所示，單擊 確定 ，完成體積塊外輪廓的繪制。 圖 3-30 草繪體積塊和外輪廓線 在彈出 的菜單管理器里選擇拉伸 至曲面 ，并選擇零件的表面作為拉伸的參考，如圖 3-31 所示。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） -18- 圖 3-31 選擇拉伸的邊界面 在拉伸屬性欄里單擊 確定 按鈕，完成體積塊的創(chuàng)建后單擊線框按鈕，使用線框圖觀察體積塊。 在右方的引導(dǎo)式菜單中單擊 裁剪 進(jìn)行體積塊和模型間的裁剪操作，如圖3-32 所示。 圖 3-32 裁剪體積塊 系統(tǒng)提示選擇進(jìn)行裁剪的實體，單擊導(dǎo)如模型，然后單擊 完成 /返回 3.4 對加工功能的介紹 近幾年，隨著計算機(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)實現(xiàn)高度自動化設(shè)計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。一般， CAD 的加工模塊應(yīng)能提供一種交黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） -19- 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，使系統(tǒng)能自動生成進(jìn)給速度和主軸轉(zhuǎn)速； (5)有無內(nèi)置的防碰撞和防過切功能； (6)能否手動超調(diào)任何機(jī)加工缺省值 (如進(jìn)給速度，主軸轉(zhuǎn)速等 )； (7)能否對加工過程進(jìn)行模擬和估算加工時間。 由于 Pro/ENGINEER 采用面向?qū)ο蟮慕y(tǒng)一數(shù)據(jù)庫和全參數(shù)化造型技術(shù)，為三維實體造型提供了一個優(yōu)良的平臺。其工業(yè)設(shè)計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 4.0 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 3-33 所示）。在這個可定制的先進(jìn)界面中，可以執(zhí)行許多操作?？梢愿鶕?jù)草圖或 XML 模板建立 NC 路徑（刀路軌跡）、可以逐個或者一起修改路徑、可以使用簡單的“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，可以計算路徑時間、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模型樹上的功能等特點，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 3-33 制造過程管理器 Pro/ENGINEER Wildfire 野火版 4.0還有許多與制 造相關(guān)的新功能可以幫黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） -20- 助用戶計劃生產(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 4.0 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）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 Pro/ENGINEER”中，粗加工過程的可視 化充分展示了高速加工策略和“額外層切面”計算的優(yōu)點，可最大程度地降低進(jìn)行額外重新粗加工的幾率（如圖3-34 所示）。 STL 加工還可用于工程化零件，例如電池的外殼。精加工也使用了類似此“ S 形連接”連續(xù)螺旋銑削的高速加工方法。如果用戶想快速生成機(jī)械加工原型，而又不想在原型最終完成之前在重新造型小平面數(shù)據(jù)上浪費(fèi)時間，此功能特別有用。 圖 3-34 可視化的粗加工工程 另外， Pro/ENGINEER Wildfire 野火版 4.0 還提供了獨特的生產(chǎn)加工新功能，支持多端工具以及直角頂端等特殊配件。 從以上介紹的 P r o / E N G I N E E RWildfire 野火版 4.0 的模擬及加工功能中我們不難看出， PTC 公司在拓展產(chǎn)品功能、提高軟件可用性上所做的努力。 采用面向?qū)ο蟮慕y(tǒng)一數(shù)據(jù)庫和參數(shù)化造型技術(shù)的 Pro/ENGINEER Wildfire野火版 4.0，不僅具備優(yōu)秀的概念設(shè)計、基礎(chǔ)設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計的功能，同時更為產(chǎn)品的模擬和制造流程提供了優(yōu)良的平臺，相信它將會為用戶的設(shè)計、生產(chǎn)過程帶來翻天覆地的變化。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） -21- 3.5 加工的實際操作 3.5.1 進(jìn)行零件底面的粗加工 （續(xù)）定義完成體積塊加工后，在 NC 序列 中選擇 演示軌跡 屏幕演示 如圖 3-35 所示，進(jìn)行體積塊銑削加工的屏幕演示。 圖 3-35 使用屏幕演示 系統(tǒng)彈出 播放路徑 對話框，單擊 按鈕， Pro/ENGINEER 開始進(jìn)行模擬走刀，如圖 3-36 所示。 圖 3-36 播放路徑對話框 圖 3-37 為屏幕演示圖，其中的紅色顯示了刀具的走刀路徑，黃色為銑刀。 圖 3-38 為平面演示圖 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） -22- 選擇 演示路徑 下的 NC 檢測 ，可以利用 Pro/ENGINEER 內(nèi)置的一個仿真軟件 VERICUT 進(jìn)行銑削圖形仿真，如圖 3-39 所示。使用 NC 檢測 之前需要將開始創(chuàng)建的工件 1 取消隱藏。 圖 3-39 進(jìn)行 NC 檢測 使用右下方的操作面板來觀看銑削效果仿真，銑削前的工件如圖 3-40 所示。 圖 3-40 加工前的零件 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） -23- 通過銑削體積塊進(jìn)行許加工后的仿真效果如圖 41 所示。 如圖 3-41 所示 單擊 完成序列 ，完成體積塊加工的設(shè)置并存盤，如圖 3-42 所示。 圖 3-42 完成體積加工序列 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） -24- 3.5.2 對零件底面進(jìn)行局部加工 (精加工 ) 該加工方法是對先前 NC 工序殘留的 材料進(jìn)行清理，清楚工件轉(zhuǎn)角上的殘屑余料，減少工件的粗糙程度。該方法 要使用略小一號的刀具，但是不能比原來的刀具的直徑小太多，轉(zhuǎn)速可以提高，進(jìn)刀也可以加快，以便進(jìn)一步提高工件的加工質(zhì)量。局部銑床可用于角部的精加工。 從新打開已經(jīng)做好的加工文件，這是一個已經(jīng)設(shè)置好了體積塊銑削各項加工參數(shù)和制造設(shè)置的模型。 選擇 加工 -菜單中的 NC 序列 命令，然后單擊 新序列 命令，系統(tǒng)顯示輔助加工 菜單，從中選擇 局部銑削 -完成 ，在出現(xiàn)局部加工選項中選擇NC 序列 -完成 ，隨后出現(xiàn)的 選取特征 菜單下選擇 NC 序列 ，在 NC 序列列表 中選擇已經(jīng)創(chuàng)建好的體積塊銑削序列，如圖 3-43 所示。 圖 3-43 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） -25- 隨后出現(xiàn)的 序列設(shè)置 菜單中設(shè)置句不銑削參數(shù)，但是由于局部銑削要求、刀具直徑要比粗加工的體積塊銑削要小，所以同時選擇刀具選項。單擊 完成 ，然后參照圖 3-44 進(jìn)行刀具外形的設(shè)置（注意須另外定義個一個刀具的名稱） 圖 3-44 單擊刀具菜單中的 確定 后，在 制造參數(shù) 菜單中選擇 設(shè)置 ，彈出 參數(shù)樹 設(shè)置菜單，參照圖 3-45 設(shè)置好參數(shù)后，在菜單中選擇完成。 圖 3-45 進(jìn)行制造設(shè)置 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） -26- 加工參數(shù)設(shè)置好后，在 NC 序列 中使用 演示軌跡 -屏幕 演示 來模擬銑刀走到的路徑，如圖 3-46 所示 圖 3-46NC 序列設(shè)置 單擊 完成序列 ，完全存盤退出。 3.5.3 加工零件的內(nèi)孔（ 25mm） 從新打開已經(jīng)做好的加工文件，這是一個已經(jīng)設(shè)置好了體積塊銑削各項加工參數(shù)和制造設(shè)置的模型。選擇 加工 -菜單中的 NC 序列 命令，然后單擊 新序列 命令，系統(tǒng)顯示 輔助加工 菜單，從中選擇 孔加工 -完成 ，在出現(xiàn)孔加工選項中選擇 深 -完成 ，如圖 3-47 所示。 圖 47 鉆孔 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） -27- 隨后出現(xiàn)的 序列設(shè)置 菜單下選擇 刀具 、 參數(shù) 、 孔 、 起始 、 終止 等參數(shù) ，在 刀具設(shè)定 菜單 新建一個文件 .對其刀具進(jìn)行設(shè)置后單擊 完成 ，如圖 3-48 所示。 圖 3-48 對刀具進(jìn)行設(shè)置 在出項的 編輯序列打孔 菜單中對其進(jìn)行設(shè)置。如圖 3-49 所示。 圖 3-49 編輯序列打孔設(shè)置 在談出的 孔集 菜單，在軸選項卡中單擊添加，選擇兩個孔中心的軸。之后再選則選項卡中的 深度 -盲孔 ，之后分別對起始曲面和終止曲 面進(jìn)行設(shè)置，在起始曲面選擇工件上表面，終止曲面設(shè)置 Z 深度為 50。之后選擇 直徑 -添加 選擇 25mm。選取下一個選項卡 曲面 ，選擇孔的內(nèi)面和工件上表黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） -28- 面。單擊 確定 -完成 /返回 ，在彈出的定義起始點和終止點進(jìn)行選擇。（注意在選擇前在 AMD2 面上做兩個不同的點 PONT0、 PONT1）。上述如圖 3-50 所示。 對軸進(jìn)行選擇 圖 3-50 所示對孔集進(jìn)行設(shè)置 進(jìn)行模擬仿真，這就不再敘述拉，可以參照上面的講解。存盤后退出。 3.5.4 加工零件內(nèi)孔（ 60mm） 此加工過程 和步驟同小孔方法一樣，按照上述加工小孔的方法對大孔進(jìn)行精加工。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） -29- 4.數(shù)控機(jī)床加工代碼的生成 生成數(shù)控機(jī)床加工代碼的步驟如下： 打開剛剛制造好的零件，這是一個已經(jīng)設(shè)置好體積塊銑削 NC 序列的文件，文件打開如圖 4-1 所示。 圖 4-1 打開銑削模型文件 在 菜單管理器 中選擇 CL 輸出 NC 序列 ，為系統(tǒng)輸出機(jī)床控制文件選擇一個 NC 序列 ，如圖 4-2 所示。 圖 4-2 選出 NC 序列 在 軌跡 菜單中選擇 文件 ，并保存輸出類型為 CL 文件 、 MCD 文件 和 交互 ，在彈出的 保存副本 的對話框中選擇保存的文件夾和文件名稱，如圖 4-3 所示。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） -30- 圖 4-3 單擊 完成 ，系統(tǒng)給出拉 后置處理選項 ，選擇 全部 和 跟蹤 ，最后單擊 完成 。系統(tǒng)顯示 PPlist（后置處理列表）菜單，從中選擇一種生成后置處理文件的數(shù)控系統(tǒng)格式， Pro/ENGINEER 在后臺生成所需格式的 NC 代碼文件，如圖 4-4 所示。 如圖 4-4 后置處理菜單 最后為 NC 序列輸出的機(jī)床控制文件給出一個程序名稱，如圖 3-5 所示。 如 圖 4-5 所示 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） -31- Pro/ENGINEER 在選定的文件夾內(nèi)生成機(jī)床控制文件。 將 seq0001.tap 的后綴改成“ .txt”并打開，機(jī)床的機(jī)器代碼如圖 3-6所示。 如圖 4-6 所示 的方法分別生成零件上述是對零件粗加工后，經(jīng)過計算機(jī)的計算刀具的走刀路徑生成的數(shù)控代碼。下面用同樣底面精加工，和三個內(nèi)孔加工的代碼。分別如圖 4-7、 4-8、 4-9 所示。 圖 4-7 底面精加工序列 圖 4-8 小孔加工序列 圖 4-9 大孔加工序 列 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） -32- 5.計算機(jī)與數(shù)控機(jī)床間的通信的簡單介紹 計算機(jī)和數(shù)控機(jī)床間可以通過專用的傳輸軟件進(jìn)行機(jī)床控制文件的傳輸，PCIN 是專門用于計算和機(jī)床間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鬏斳浖?，其?shù)據(jù)傳輸通信參數(shù)設(shè)置。 數(shù)控機(jī)床接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備工作完成后，將 PCIN 中的光標(biāo)移動到 ATA-OUT菜單下，輸入文件的盤符和文件名，將文本文檔（ .txt）文件從所在盤直接傳輸?shù)綌?shù)控機(jī)床上。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） -33- 結(jié)論 1.主要是基于 Proe 為計算機(jī)輔助工具進(jìn)行機(jī)械加工。這樣在生產(chǎn)過程中不僅 提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，擴(kuò)大品種， 降低成本和消耗，穩(wěn)定生產(chǎn)工藝，使用計算機(jī) 數(shù)控機(jī)床 已經(jīng)成為必要。生產(chǎn)上采用 NC 以后，可以大幅度提高產(chǎn)量、質(zhì)量，有效的優(yōu)化全生產(chǎn)線生產(chǎn)過程，對于迅速提高經(jīng)濟(jì)效益起到立桿見影的效果。 2.用 Pro/E 進(jìn)行零件設(shè)計、 NC 加工 。使用 Pro/E 進(jìn)行開發(fā)設(shè)計，比使用其他軟件快幾倍，并能將三維視圖轉(zhuǎn)換為工程圖。使用 Pro/E，對于任何復(fù)雜的零件，只要能繪出三維圖，就能使三維圖進(jìn)入 NC 加工就能自動編制刀具路徑，并在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行加工，減少了煩瑣的編程工作。 3.利用 Proe 實現(xiàn)模擬仿真的過程，可以很方便快捷的去時間零件的建 模。有住于在進(jìn)行零件的設(shè)計。 4. 能夠?qū)崿F(xiàn)從設(shè)計到加工的無圖紙化操作。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） -34- 參考文獻(xiàn) 1董麗華 Pro/ENGINEER 產(chǎn)品設(shè)計到制造 .北京：電子工業(yè)出版社。 2004.9 2趙德永、劉學(xué)江、