計(jì)算機(jī)輔助制造考試筆記整理

1、計(jì)算機(jī)輔助制造筆記整理筆記：CAD完成后需要提交圖紙、一份說明書。設(shè)計(jì)思想、交互表達(dá)，了解過程、思路；滿足零件的功能、強(qiáng)度、剛度、結(jié)構(gòu)、尺寸參數(shù)。CAD模型工藝設(shè)計(jì)（完成后得到工藝卡片）編程第1節(jié) 計(jì)算機(jī)輔助制造概念1、 計(jì)算機(jī)輔助制造的基本概念1、 產(chǎn)品制造的過程市場需求分析：銷售、規(guī)劃部門可行性報(bào)告；設(shè)計(jì)CAD（概念設(shè)計(jì)、基本設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)）：設(shè)計(jì)部門設(shè)計(jì)模型（圖）；生產(chǎn)準(zhǔn)備CAPP（工藝規(guī)劃、工程設(shè)計(jì)、作業(yè)計(jì)劃）：工藝部門工藝文件；工藝文件車間：數(shù)控代碼零件加工；生產(chǎn)CAM（零件加工、裝配、性能檢驗(yàn)）；產(chǎn)品。 （設(shè)計(jì)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、生產(chǎn)）統(tǒng)稱為CAD/CAM一體化。二、計(jì)算機(jī)輔助制造相關(guān)的英

2、文縮寫（1）CAD：Computer-Aided Design，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（2）CAPP：Computer-Aided process planning 計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程通過向計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)自動(dòng)輸出零件的工藝路線和工序內(nèi)容等工藝文件的過程。（3） 狹義CAM：Computer-Aided Machining，計(jì)算機(jī)輔助加工（4） 廣義CAM：Computer-Aided Manufacturing，計(jì)算機(jī)輔助制造，是指利用計(jì)算機(jī)輔助完成從原材料到產(chǎn)品的全部制造過程，其中包括直接制造過程和間接制造過程。（5） MC

3、：Manufacturing center，加工中心。（6） FMS：柔性制造系統(tǒng)。（7） CIMS：計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)。本課程的內(nèi)容只限于狹義CAM。三、數(shù)控機(jī)床的基本組成（1）控制介質(zhì)；（2）數(shù)控系統(tǒng)；（3）伺服系統(tǒng)；（4）強(qiáng)電控制柜；（5）各類輔助裝置組成；（6）機(jī)床本體。程序載體輸入裝置數(shù)控裝置伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)床本體 車、進(jìn)給、 反饋測試裝置 檢測裝置旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)四、數(shù)控加工的特點(diǎn)與普通機(jī)床相比，數(shù)控最大的優(yōu)點(diǎn)在于可以加工復(fù)雜曲面。具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1） 比普通機(jī)床加工精度高，且精度不受零件形狀復(fù)雜程度的影響；（2） 可以加工非常復(fù)雜的型面；（3） 質(zhì)量穩(wěn)定、降低廢品率（消除了人工操作不可克服的誤

4、差）；（4） 機(jī)床自動(dòng)優(yōu)化程度高，生產(chǎn)效率高，經(jīng)濟(jì)效益好（除了用手工裝卸工件外，全部加工過程都由機(jī)床完后；加工過程中省去了劃線、多次裝夾、定位、檢測等工序；加工中心可以一次裝夾后，實(shí)現(xiàn)多道工序的連續(xù)完成）；（5） 減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，操作簡單；（6） 生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間短，當(dāng)產(chǎn)品更換時(shí)，不需要重新調(diào)整機(jī)床，只要更換一個(gè)新的控制介質(zhì)；（7） 易于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化，是實(shí)現(xiàn)FMS（柔性制造系統(tǒng)），CIMS（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）等現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)；（8） 具有故障診斷和監(jiān)控能力。與普通機(jī)床相比較，具有以下缺點(diǎn)：（1） 造價(jià)較高，初期投入大；（2） 調(diào)試和維修比較復(fù)雜，需要專門的

5、維修技術(shù)人員；（3） 對(duì)編程人員的技術(shù)水平要求較高。五、數(shù)控加工的適用范圍數(shù)控機(jī)床的技術(shù)含量高，生產(chǎn)成本高，使用和維修都有一定難度，若從性價(jià)比考慮，數(shù)控機(jī)床一般要考慮如下加工情況：1. 零件批量；2. 加工零件的輪廓要求高；3. 試制階段；4. 關(guān)鍵零件；5. 周期短；6. 多工序零件；7. 精度及表面粗糙度要求高；8. 用普通機(jī)床加工需要昂貴工裝設(shè)備。在軍工、航空航天、汽車等領(lǐng)域應(yīng)用較早。六、數(shù)控加工的發(fā)展歷程1、20世紀(jì)40年代末,John parsons and Frank stulen parsons corporation,(Traverse city,Michigan)提出了數(shù)控加

6、工思想。（特拉弗斯城.密西根）2、1951年4月，美國空軍和MIT伺服實(shí)驗(yàn)室簽協(xié)議，研發(fā)數(shù)控機(jī)床。3、1952年3月，第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床在MIT問世。成為世界機(jī)械工業(yè)史上一件劃時(shí)代的事件，推動(dòng)了自動(dòng)化的發(fā)展。當(dāng)時(shí)控制程序是記錄在紙帶上的字符和數(shù)字，故稱數(shù)字控制機(jī)床。4、1955年，研制APT自動(dòng)編程工具語言，實(shí)現(xiàn)NC程序編程的自動(dòng)化，第一臺(tái)商業(yè)數(shù)控機(jī)床在美國全國機(jī)床展覽會(huì)上展出。5、1958年，美國卡尼-特雷克公司（Keaney and Trecher co.）研制了第一臺(tái)加工中心（MC）。MC（Manufacturing Center）：加工中心是具有刀庫和自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床。它在數(shù)控臥式鏜

7、銑床的基礎(chǔ)上增加了自動(dòng)換到裝置，從而實(shí)現(xiàn)了共見一次裝夾后即可進(jìn)行銑削、鉆削、鏜削、鉸削和攻絲等多種工序的集中加工。因而大大減少了工件裝夾時(shí)間，測量和機(jī)床調(diào)整等輔助工序時(shí)間，對(duì)加工形狀比較復(fù)雜，精度要求較高，品種更換頻繁的零件具有良好的經(jīng)濟(jì)效果。6、1967年，英國Nollin co.研制了第一臺(tái)柔性制造系統(tǒng)（FMS）（David Williamson）。FMS(Flexible Manufacturing system)：柔性制造系統(tǒng)是由統(tǒng)一的信息控制系統(tǒng)，物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)和一組數(shù)字控制加工設(shè)備組成，能適應(yīng)加工對(duì)象變換的自動(dòng)化機(jī)械制造系統(tǒng)。七、數(shù)控機(jī)床的發(fā)展小結(jié)半個(gè)世紀(jì)以來，數(shù)控技術(shù)得到了迅猛的發(fā)

8、展，加工精度和生產(chǎn)效率不斷提高。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展至今已經(jīng)歷了兩個(gè)階段和六代。隨核心部件的變化：階段一：NC（Number Control）硬件式數(shù)控機(jī)床1952年的第一代電子管數(shù)控機(jī)床1959年的第二代晶體管數(shù)控機(jī)床1965年的第三代集成電路數(shù)控機(jī)床階段二：CNC（Computer Number Control）軟件式數(shù)控機(jī)床1970年的第四代小型計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床1974年的第五代微型計(jì)算機(jī)（微處理器）數(shù)控系統(tǒng)1990年的第六代基于PC（PC機(jī)）的數(shù)控機(jī)床筆記：數(shù)字電路和模擬電路的區(qū)別模擬電路由電阻、電感、電容等組成，控制信號(hào)為電流、電壓和相位；由計(jì)數(shù)器、除法器、計(jì)算機(jī)等組成數(shù)字電路，它只有一個(gè)信

9、號(hào)：脈沖信號(hào)（0、1，計(jì)個(gè)數(shù)）。八、我國數(shù)控加工的應(yīng)用情況圖形文物工藝文物計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助編程數(shù)控代碼 數(shù)控加工產(chǎn)品 計(jì)算機(jī)輔助加工Pro.E、UG、Solidworks、CATIA等軟件都具有CAD/CAM功能，在三維設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，可對(duì)加工模型經(jīng)過一系列設(shè)計(jì)加工參數(shù)設(shè)置，生成零件的加工走刀軌跡和數(shù)控加工代碼，將該數(shù)控代碼輸入數(shù)控系統(tǒng)中加工出所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品零件。九、數(shù)控加工的發(fā)展趨勢數(shù)控技術(shù)是提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率必不可少的物質(zhì)手段。（東芝事件）數(shù)控技術(shù)的水平和普及程度是國家戰(zhàn)略技術(shù)和體現(xiàn)國家綜合國力水平重要標(biāo)志。專家的預(yù)言：二十一世紀(jì)機(jī)械制造業(yè)的競爭，其實(shí)質(zhì)是數(shù)

10、控技術(shù)的競爭。主要發(fā)展趨勢：（1） 高精度化（2） 加工高速度化（3） 柔性化（4） 智能化第二講、三維圖形設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（CATIA應(yīng)用基礎(chǔ)）一、CAD系統(tǒng)的應(yīng)用軟件分類 （三）三維軟件（PC機(jī)）（一）Autodesk Soliderworks（美國Theorem）Auto CAD（二維） Solidedge（美國EDS）MDT （四）國產(chǎn)軟件（PC、三維）Invetor 井目CAD（華中科大開目公司）（二）三維設(shè)計(jì)（工作站） InterCAD（華科天喻公司）Pro.E（美國PTC） 北航CAXA（背景數(shù)碼大方公司）I-Dears（美國SDRC）UG NX（美國EDS）CATIA（法達(dá)索），PC版

11、已出二、三維零件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（一）進(jìn)入零件設(shè)計(jì)平臺(tái)（界面）1.作圖區(qū)2.菜單區(qū)3.工具區(qū)4.信息區(qū)（二）零件設(shè)計(jì)基本步驟1.分析設(shè)計(jì)對(duì)象2.確定設(shè)計(jì)流程3.草圖設(shè)計(jì)4.三維圖形設(shè)計(jì)2-1節(jié)數(shù)控機(jī)床組成和工作原理1.數(shù)控機(jī)床組成2.數(shù)控加工的工作原理 數(shù)控機(jī)床是用數(shù)字化的信息來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的，將與加工零件有關(guān)的信息工件與刀具相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡的尺寸參數(shù)，切削用量以及各種輔助操作等加工信息用規(guī)定的文字、數(shù)字和符號(hào)組成的代碼，按一定的格式編寫成加工程序單，將加工程序通過控制介質(zhì)輸入到數(shù)控裝置，經(jīng)過數(shù)控裝置的處理、運(yùn)算，按各坐標(biāo)軸的分量送到各軸的驅(qū)動(dòng)電路，經(jīng)過轉(zhuǎn)換、放大進(jìn)行伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)各軸運(yùn)動(dòng)，并通過測

12、量反饋系統(tǒng)進(jìn)行反饋控制，使刀具、工件以及其它輔助裝置嚴(yán)格按程序規(guī)定的順序、軌跡和參數(shù)有條不紊的工作，從而加工出所需要的零件。加工信息加工程序單驅(qū)動(dòng)指令處理運(yùn)算加工零件 CAPP 編程 輸入裝置 數(shù)控裝置 機(jī)床第2-1節(jié)數(shù)控機(jī)床組成和工作原理小結(jié)1. 數(shù)控機(jī)床的組成（1） 控制介質(zhì)（2） 數(shù)控系統(tǒng)（3） 伺服系統(tǒng)（4） 強(qiáng)電控制柜（5） 各類輔助裝置組成（6） 機(jī)床本體 伺服驅(qū)動(dòng) 車運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)程序載體輸入裝置數(shù)控裝置反饋調(diào)試裝置機(jī)床本體 動(dòng)、輔助操作等 檢測裝置2.數(shù)控機(jī)床的工作原理（1）將與加工零件有關(guān)的加工信息用規(guī)定的文字、數(shù)字和符號(hào)組成的代碼、按統(tǒng)一的格式編寫成加工程序單。（2）將加工程

13、序通過控制介質(zhì)輸入到數(shù)控裝置。（3）經(jīng)過數(shù)控裝置的處理、運(yùn)算、轉(zhuǎn)換、放大后，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)帶動(dòng)各軸運(yùn)動(dòng)，并通過測量反饋系統(tǒng)進(jìn)行反饋控制，使機(jī)床嚴(yán)格按程序規(guī)定的順序、軌跡和采納數(shù)有條不紊地進(jìn)行加工，從而加工出所需要的零件。第2-2節(jié)數(shù)控加工機(jī)床分類筆記：數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床最大不同的關(guān)鍵部分是數(shù)控系統(tǒng)。1.按工藝分類（1）金屬切削類（2）成型類數(shù)控加工機(jī)床 A.數(shù)控折彎機(jī) B.數(shù)控彎管機(jī) C.數(shù)控壓力機(jī)（3）特種加工數(shù)控加工機(jī)床A.線切割機(jī)B.電火花加工C.火焰切割2.按照聯(lián)動(dòng)坐標(biāo)軸數(shù)分類輪廓控制數(shù)控機(jī)床按所控制的聯(lián)動(dòng)坐標(biāo)軸數(shù)，輪廓控制數(shù)控機(jī)床又可分為以下幾種形式：（1）2軸（2）2.5軸（3）3軸

14、（4）4軸（5）5軸例一、四軸聯(lián)動(dòng) 即同時(shí)控制x、y、z三個(gè)直線坐標(biāo)軸與某一旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)，同時(shí)控制x、y、z三個(gè)直線坐標(biāo)軸與一個(gè)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸（B軸）聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床。例二、五軸聯(lián)動(dòng)除了控制x、y、z三個(gè)直線坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)外，還同時(shí)控制圍繞這三個(gè)直線坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的A、B、C坐標(biāo)軸中的兩個(gè)坐標(biāo)軸，即形成同時(shí)控制5個(gè)軸聯(lián)動(dòng)。3.按照刀具運(yùn)動(dòng)軌跡分類（1）點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床 1）點(diǎn)位控制只要求控制機(jī)床的移動(dòng)部件，從某一個(gè)位置移動(dòng)到另一位置的準(zhǔn)確定位，對(duì)于兩位置之間的運(yùn)動(dòng)軌跡不做嚴(yán)格要求。在移動(dòng)過程中刀具不進(jìn)行切削加工。 2）為了實(shí)現(xiàn)既快又準(zhǔn)的定位，常采用先快速移動(dòng)，然后慢速趨近定位點(diǎn)位的方法來保證定位精度。3

15、）主要有數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床、數(shù)控鏜床、數(shù)控電焊機(jī)等。（2）直線控制數(shù)控機(jī)床1）直線控制數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)是除了控制點(diǎn)與點(diǎn)之間的準(zhǔn)確定位外，還要保證兩點(diǎn)之間移動(dòng)的軌跡是一條與機(jī)床坐標(biāo)軸平行的直線。2）對(duì)移動(dòng)的速度也要進(jìn)行控制，因?yàn)檫@類數(shù)控機(jī)床在兩點(diǎn)之間移動(dòng)時(shí)要進(jìn)行切削加工。（3）輪廓控制數(shù)控機(jī)床1）輪廓控制能夠?qū)蓚€(gè)或兩個(gè)以上的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的位移及速度進(jìn)行連續(xù)相關(guān)的控制。因而可以進(jìn)行曲線或曲面的加工。2）具有輪廓控制功能的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心等。4.按照伺服控制方式分類（1）伺服控制與反饋系統(tǒng)A.伺服控制是實(shí)現(xiàn)被控制對(duì)象按我們的意愿作出復(fù)雜動(dòng)作的控制；B.反饋控制是根據(jù)被控制對(duì)象反饋回

16、來的控制。（2） 伺服控制的分類 A.開環(huán)控制：不帶反饋控制，只控制輸出，不計(jì)后果。 B.閉環(huán)控制：帶反饋控制，信號(hào)正向通路和反饋通路構(gòu)成閉合回路，數(shù)控裝置會(huì)根據(jù)后果對(duì)輸出進(jìn)行調(diào)整，位置檢測器安裝在工作臺(tái)上。C.半開環(huán)控制：帶反饋控制，工作原理和閉環(huán)控制系統(tǒng)相似，只是位置檢測器不是安裝在工作臺(tái)上，而是安裝在伺服電動(dòng)機(jī)的軸上，只檢測電機(jī)的位置，而不檢測工作臺(tái)的實(shí)際位置。第2-2節(jié) 數(shù)控加工機(jī)床分類小結(jié)1. 按照加工工藝方式分類 2.按刀具運(yùn)動(dòng)軌跡分類（1）金屬切削數(shù)控加工機(jī)床 （1）點(diǎn)位控制A.數(shù)控車床 （2）點(diǎn)位直線控制B.數(shù)控銑床 （3）輪廓控制數(shù)控機(jī)床C.加工中心 3.按照坐標(biāo)軸可以聯(lián)動(dòng)的

17、軸數(shù)分類（2）成型類數(shù)控加工機(jī)床 （1）2軸A.數(shù)控折彎機(jī) （2）2.5軸B.數(shù)控彎管機(jī) （3）3軸C.數(shù)控壓力機(jī) （4）4軸（3）特種加工數(shù)控加工機(jī)床 （5）5軸A.線切割機(jī) 4.按有伺服與反饋控制分類B.電火花加工 （1）開環(huán)控制C.火焰切割 （2）閉環(huán)控制D.激光切割 （3）半閉環(huán)控制第2-3節(jié) 數(shù)控加工機(jī)床評(píng)價(jià)第三講 數(shù)控加工編程第3-1節(jié)數(shù)控機(jī)床方法分類1、 數(shù)控機(jī)床的工作原理加工信息加工程序單驅(qū)動(dòng)指令處理運(yùn)算加工零件 CAPP 編程 輸入裝置 數(shù)控裝置 機(jī)床二、數(shù)控編程方法分類1.手動(dòng)編程：有熟悉數(shù)控代碼和編程規(guī)則，而且必須具備機(jī)械加工工藝知識(shí)和數(shù)值計(jì)算能力的編程人員手工編程。2.

18、自動(dòng)編程：運(yùn)行專業(yè)編程軟件（如ATP），將零件的加工信息用較簡便的方式輸入計(jì)算機(jī)，由專用編程軟件自動(dòng)完成編程，自動(dòng)打印出加工程序代碼和制備控制介質(zhì)。3.CAD/CAM自動(dòng)編程（圖形化交互式）：在CAD/CAM系統(tǒng)中，通過圖形化完成對(duì)加工信息的確定，經(jīng)過模擬加工檢測后自動(dòng)產(chǎn)生加工程序代碼，完成編程。第3-2節(jié) 數(shù)控加工程序的組成一、數(shù)控加工程序的組成 一個(gè)完整的數(shù)控加工程序由程序開始部分（程序號(hào)）、若干個(gè)程序段、程序結(jié)束部分組成。即：數(shù)控加工程序=程序段+程序結(jié)束部分。一個(gè)程序段由程序段號(hào)和若干個(gè)程序字組成。即：程序段=程序段號(hào)+程序字。一個(gè)程序字由地址符和數(shù)字組成。即：程序字=地址符+數(shù)字。第

19、4講 數(shù)控加工系統(tǒng)的坐標(biāo)系統(tǒng)一、數(shù)控機(jī)床相對(duì)運(yùn)動(dòng)的規(guī)定數(shù)控機(jī)床的加工動(dòng)作主要分刀具的動(dòng)作和工件的動(dòng)作兩部分，在確定機(jī)床坐標(biāo)系的方向時(shí)，始終認(rèn)為工件靜止，而刀具是運(yùn)動(dòng)的。這樣編程人員在不考慮機(jī)床上工件與刀具具體運(yùn)動(dòng)的情況下，就可以依據(jù)零件圖樣，確定機(jī)床的加工過程。2、 機(jī)床坐標(biāo)系的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床坐標(biāo)系中X、Y、Z坐標(biāo)軸的相互關(guān)系由右手笛卡爾直角坐標(biāo)系決定。（1） 伸出右手的大拇指，食指和中指，并互為90°。大拇指代表X坐標(biāo)，食指代表Y坐標(biāo)，中指代表Z坐標(biāo)。（2） 大拇指的指向?yàn)閄軸的正方向，食指的指向?yàn)閅軸正方向，中指的指向?yàn)閆軸正方向。（3） 圍繞X、Y、Z坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)分別用A、B、C表示，根據(jù)右手螺旋定則，大拇指的指向?yàn)閄、Y、Z坐標(biāo)中任意軸的正向，則其余四指的旋轉(zhuǎn)方向即為