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五轴加工中心后置处理及仿真技术研究-背景及意义
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&1.1选题背景及研究意义
&1.1.1数控加工仿真技术
在新世纪里，随着当今世界经济一体化、全球化和贸易自由化的不断发展，世界各&国都在重新审视制造业的生产方式，对制造业的发展提出了更高的要求和新的制约条件。&同时，同行业之间、跨行业之间也在不断的相互渗透，制造业面临着新的发展机遇和挑&战。因此，制造业的经营策略、经营理念也要做出调整，虚拟制造己经成为现代企业适&应市场需求、增强企业核心竞争力的关键性因素。特别是近年来，制造业实现了从卖方&市场到买方市场的巨大转变，产品消费的节奏加快，新产品从开始投放市场到完全退出&市场的时间周期由十几年缩短到2-3年，甚至更短[1]。于此同时求新求异的消费心理使&个性化趋势日益增强，批量生产的商品逐步被多样化、个性化的商品所取代，市场动态&多变迫使制造业改变自己的经营策略。即企业必须要以最短的上市时间、最低的成本、&最好的质量、最优的售后服务来满足顾客的多种需求。近十年来，各种先进的软、硬件&技术的快速发展以及对系统仿真技术、网络技术、数据库/知识库技术、综合产品设计技&术、智能技术等实用技术的深入研宄，使当今制造业正朝着精密化、柔性化、自动化、&信息化、集成化和智能化的方向发展[2]。仿真技术正是在这些发展趋势下应运而生的，&它的诞生是现代生产力和生产技术发展的必然结果。
1.1.2数控技术及虚拟数控技术
数控加工仿真是在虚拟加工环境中对真实数控加工过程建立的数学模型，它是虚拟&制造的重要组成部分。数控技术是指用数字信号对一台或几台机械设备的运行及其加工&过程进行控制的一门自动化技术，简称&&)。数控技术己经问世多&年，它是由多门基础学科组合发展起来的一门综合性的新兴学科。是现代先进制造技术&的基础和核心。数控技术的应用不仅给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为&现代工业化的象征，同时对国计民生的一些重要行业，如：汽车、医疗、、轻工等行&业的发展也起着越来越重要的作用。
虚拟数控技术是指在虚拟环境中的映射[3]，它集制造技术、计算机辅助制&造()、计算机辅助设计()、机床数控理论和计算机三维建模与仿真技术于一体，&人能够直接感知到计算机构建的虚拟环境以及三维仿真模型，在新方案设计或原有方案&更改时，在真实的数控机床制造活动之前，能够在虚拟环境中进行零件的虚拟数控加工。
虚拟数控技术按考察的不同方式可以分为两种：纯几何仿真&)和物理仿真&&)。
纯几何仿真不考虑切削力、切削参数及其它物理因素的影响，只仿真刀具和工件的&运动，以验证程序的正确性。几何仿真根据检验目的的不同又可以分为两种：
(1)&刀具中心的运动轨迹仿真
这种仿真可在后置处理之前进行，主要用于检查工艺过程中刀具形成路径的优化、&加工顺序的合理安排、刀具与被加工工件轮廓的干涉，比如铣削时，刀具半径应小于被&切轮廓的最大曲率半径等。若在后置处理后进行，则除了上述作用外，还可以检查数控&程序的正确性，模拟加工的过程，使操作者更为方便地了解和监视加工状况。
(2)&刀具、夹具、工件、机床间的运动干涉(碰撞)仿真
工艺系统由刀具、夹具、工件和机床组成。在加工时，应检查它们之间的干涉(碰撞)。&由于加工是动态过程，刀具、夹具、工件与机床之间的相对位置是不断变化的。工件几&何体从毛坯开始经过各个工序的加工，在尺寸和形状上都会发生巨大变化，因此要进行&动态仿真。这种仿真多采用三维实体模型仿真，并且要在各工艺系统各组成部分均己确&定的情况下进行，难度较大。
物理仿真是将切削整个过程中的各个物理量的变化反映到虚拟制造系统中，要提前&预测刀具振动、磨损，表面粗糙度，切削力以及加工精度等各个因素[4]。物理仿真由于&其建模难度大、切削机理相对复杂、物理量难以把握等原因，研宄还不深入。
1.1.3研究意义
基于&开发的V255后置处理器应用于V255五轴数控加工中心生成代码的后处理过程。采用专用后置处理器所生成的代码，无需二次处&理，直接在配有-5-1五轴联动开放式数控系统的V255五轴机床上应&用，加工各种复杂曲面零件，从而提高/自动编程的效率，实现数控加工过程&的自动化。并且在虚拟仿真环境中验证后置处理器生成的代码，对五轴的&仿真环境开发有积极作用。
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ISBN/ISSN&:&978-7-122-19691-0
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加工工艺的研究背景谁知道啊？
09-12-25 &
您好１课题名称数控铣床及加工中心产品设计２选题理由 制造技术是各国经济竞争的重要支柱之一，经济的成功在很大程度上得益于先进的制造技术，而机床是机械制造技术重要的载体，它标志着一个国家的生产能力和技术水平。机床工业是国民经济的一个重要先行部门，担负这为国民经济各部门提供现代化技术装备的任务，以1994年为例，全世界基础的消费额达261.7亿美元。其中美国的消费额56亿美元、中国33.6亿美元。所以，在我国国民经济建设中，机床工业起着重要的作用。然而在机械制造业中，大批大量生产时采用专用机床、组合机床、专用自动线等并配以相应的工装，这些设备的初期投资费用大、生产准备时间长，并且不适应产品的更新换代。单件小批生产时，由于产品多变而不宜采用专用机床，特别是在国防、航空、航天和深潜的部门，其零件的精度要求非常高，几何形状也日趋复杂，且改型频繁，生产周期短，这就要求迅速适应不同零件的加工。书空机床就是在这样的背景下产生和发展起来的一种新型自动化机床，它较好的解决了小批量、品种多变化、形状复杂和精度高的零件的自动化加工问题。随着计算机技术，特别是微型计算机技术的发展及其在数控机床上的应用，机床数控技术正从普通数控向计算机数控发展。一个国家数控机床的拥有量（相对值），标志着这个国家机械制造业的现代化程度。数控铣床和加工中心因其特有的加工方式及其加工范围广在数控机床中占有重大的比例，因此研究《数控铣床及加工中心产品设计》具有重大意义。３国内外研究现状当今世界，工业发达国家对机床工业高度重视，竞相发展机电一体化、高质量、高精、高效、自动化先进机床，以加速工业和国民经济的发展。长期以来，欧、美、亚在国际市场上相互展开激烈竞争，已形成一条无形战线，特别是随微电子、计算机技术的进步，数控机床在20世纪80年代以後加速发展，各方用户提出更多需求，早已成为四大国际机床展上各国机床制造商竞相展示先进技术、争夺用户、扩大市场的焦点。中国加入WTO后，正式参与世界市场激烈竞争，今後如何加强机床工业实力、加速数控机床产业发展，实是紧迫而又艰巨的任务。 数控机床出现至今的50年，随科技、特别是微电子、计算机技术的进步而不断发展。美、德、日三国是当今世上在数控机床科研、设计、制造和使用上，技术最先进、经验最多的国家。例如：在１９世纪初时是１mm级，到２０世纪初时提高到了０.０１mm级．而近３０年来，普通机械加工的精度已从０.０1mm提高到０.００５mm级，精密加工的精度已从１um级提高到０.０２um级，超精密加工的精度已从０.～０.０１um级进入纳米级．在表面粗糙度方面，日本用萤光碳素泡沫抛光剂和细微SiO2粉末抛光工作，成功获得了小于０.０００５um的表面粗糙度．过去们只注意表面粗糙度、波度和纹理等表面特征，忽视了表面之下０.３８mm范围内的内部效应，即次表面效应对零件可靠性的影响．这方面尚需深入研究，采取相应措施，方能提高产品的质量和使用寿命及可靠性．中国於1958年研制出第一台数控机床，发展过程大致可分为两大阶段。在年间为第一阶段，从1979年至今为第二阶段。第一阶段中对数控机床特点、发展条件缺乏认识，在人员素质差、基础薄弱、配套件不过关的情况下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、终因表现欠佳，无法用於生产而停顿。主要存在的问题是盲目性大，缺乏实事求是的科学精神。在第二阶段从日、德、美、西班牙先後引进数控系统技术，从日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奥、韩国、台湾省共11国(地区)引进数控机床先进技术和合作、合资生产，解决了可靠性、稳定性问题，数控机床开始正式生产和使用，并逐步向前发展。在20余年间，数控机床的设计和制造技术有较大提高，主要表现在三大方面：培训一批设计、制造、使用和维护的人才；通过合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距；通过利用国外先进元部件、数控系统配套，开始能自行设计及制造高速、高性能、五面或五轴联动加工的数控机床，供应国内市场的需求，但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展，基本上处於从仿制走向自行开发阶段，与日本数控机床的水平差距很大。存在的主要问题包括：缺乏象日本“机电法”、“机信法”那样的指引；严重缺乏各方面专家人才和熟练技术工人；缺少深入系统的科研工作；元部件和数控系统不配套；企业和专业间缺乏合作，基本上孤军作战，虽然厂多人众，但形成不了合力。４研究内容：1. 按图纸要求制定真确的工艺方案2. 选择合理的刀具和切削工艺参数3. 编写数控加工程序５研究方法：首先阅读大量相关文献资料,教材及新闻背景资料,包括机械制造的原理及方法，质量管理应用,数控机床现有技术水准,国际水平探讨方面的书籍,报刊.以了解可靠性的内容,质量管理的概况和数控机床领域的基本知识体系.然后通过调研,进一步了解企业现状及需求.接下来进行分析与设计.确定数据来源的真实准确.再进行系统设计　　由于现有设备所采用的是分析设计方法,因此可以首先对原有设备进行适当的测试与调试,然后使用快速原型方法来提高加工质量,等得到企业有效的反馈信息后再可以考虑用统计分析法和棕合法进行接下去的再分析,再设计６进展按排：　 １准备阶段（１２月１５日～１２月３０日）．搜集有关资料，准备参考资料　　　２完成开题报告及论文大纲交老师批阅（１月１日～１月１５日）　　　３依据论文大纲完成论文一稿交老师批阅（１月１６日～３月１０日）　　　４完成论文二稿交老师批阅（３月１１日～４月１０日）　　　５完成三稿（４月１１日～４月３０日）　　　６完成相关论文简介、答辩提纲，准备答辩阶段（５月１日～５月１０日）　　　７毕业设计答辩阶段（５月中旬）７主要参考资料：１周昌治，杨忠鉴，赵之渊，陈广凌，机械制造工艺学，，重庆大学出版社出版，２００６年１２月第６次印刷，　２张丽华，马立克，数控编程与加工技术，大连理工大学出版社，２００６年７月第２版4. 杨建明，数控加工工艺与编程，北京理工大学出版社，2007年4月第3次印刷5. 吕天玉，宫波，公差配合与测量技术，大连理工大学出版社，2006年7月第3次印刷6. 高波，机械制造基础，大连理工大学出版社，2006年8月第1次印刷7. 黄鹤汀，王芙蓉，金属切削机床（上册），机械工业出版社，2006年7月第1版?第10次印刷8成果形式:以论文的形式完成
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１课题名称数控铣床及加工中心产品设计２选题理由 制造技术是各国经济竞争的重要支柱之一，经济的成功在很大程度上得益于先进的制造技术，而机床是机械制造技术重要的载体，它标志着一个国家的生产能力和技术水平。机床工业是国民经济的一个重要先行部门，担负这为国民经济各部门提供现代化技术装备的任务，以1994年为例，全世界基础的消费额达261.7亿美元。其中美国的消费额56亿美元、中国33.6亿美元。所以，在我国国民经济建设中，机床工业起着重要的作用。然而在机械制造业中，大批大量生产时采用专用机床、组合机床、专用自动线等并配以相应的工装，这些设备的初期投资费用大、生产准备时间长，并且不适应产品的更新换代。单件小批生产时，由于产品多变而不宜采用专用机床，特别是在国防、航空、航天和深潜的部门，其零件的精度要求非常高，几何形状也日趋复杂，且改型频繁，生产周期短，这就要求迅速适应不同零件的加工。书空机床就是在这样的背景下产生和发展起来的一种新型自动化机床，它较好的解决了小批量、品种多变化、形状复杂和精度高的零件的自动化加工问题。随着计算机技术，特别是微型计算机技术的发展及其在数控机床上的应用，机床数控技术正从普通数控向计算机数控发展。一个国家数控机床的拥有量（相对值），标志着这个国家机械制造业的现代化程度。数控铣床和加工中心因其特有的加工方式及其加工范围广在数控机床中占有重大的比例，因此研究《数控铣床及加工中心产品设计》具有重大意义。３国内外研究现状当今世界，工业发达国家对机床工业高度重视，竞相发展机电一体化、高质量、高精、高效、自动化先进机床，以加速工业和国民经济的发展。长期以来，欧、美、亚在国际市场上相互展开激烈竞争，已形成一条无形战线，特别是随微电子、计算机技术的进步，数控机床在20世纪80年代以後加速发展，各方用户提出更多需求，早已成为四大国际机床展上各国机床制造商竞相展示先进技术、争夺用户、扩大市场的焦点。中国加入WTO后，正式参与世界市场激烈竞争，今後如何加强机床工业实力、加速数控机床产业发展，实是紧迫而又艰巨的任务。 数控机床出现至今的50年，随科技、特别是微电子、计算机技术的进步而不断发展。美、德、日三国是当今世上在数控机床科研、设计、制造和使用上，技术最先进、经验最多的国家。例如：在１９世纪初时是１mm级，到２０世纪初时提高到了０.０１mm级．而近３０年来，普通机械加工的精度已从０.０1mm提高到０.００５mm级，精密加工的精度已从１um级提高到０.０２um级，超精密加工的精度已从０.～０.０１um级进入纳米级．在表面粗糙度方面，日本用萤光碳素泡沫抛光剂和细微SiO2粉末抛光工作，成功获得了小于０.０００５um的表面粗糙度．过去们只注意表面粗糙度、波度和纹理等表面特征，忽视了表面之下０.３８mm范围内的内部效应，即次表面效应对零件可靠性的影响．这方面尚需深入研究，采取相应措施，方能提高产品的质量和使用寿命及可靠性．中国於1958年研制出第一台数控机床，发展过程大致可分为两大阶段。在年间为第一阶段，从1979年至今为第二阶段。第一阶段中对数控机床特点、发展条件缺乏认识，在人员素质差、基础薄弱、配套件不过关的情况下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、终因表现欠佳，无法用於生产而停顿。主要存在的问题是盲目性大，缺乏实事求是的科学精神。在第二阶段从日、德、美、西班牙先後引进数控系统技术，从日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奥、韩国、台湾省共11国(地区)引进数控机床先进技术和合作、合资生产，解决了可靠性、稳定性问题，数控机床开始正式生产和使用，并逐步向前发展。在20余年间，数控机床的设计和制造技术有较大提高，主要表现在三大方面：培训一批设计、制造、使用和维护的人才；通过合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距；通过利用国外先进元部件、数控系统配套，开始能自行设计及制造高速、高性能、五面或五轴联动加工的数控机床，供应国内市场的需求，但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展，基本上处於从仿制走向自行开发阶段，与日本数控机床的水平差距很大。存在的主要问题包括：缺乏象日本“机电法”、“机信法”那样的指引；严重缺乏各方面专家人才和熟练技术工人；缺少深入系统的科研工作；元部件和数控系统不配套；企业和专业间缺乏合作，基本上孤军作战，虽然厂多人众，但形成不了合力。４研究内容：1. 按图纸要求制定真确的工艺方案2. 选择合理的刀具和切削工艺参数3. 编写数控加工程序５研究方法：首先阅读大量相关文献资料,教材及新闻背景资料,包括机械制造的原理及方法，质量管理应用,数控机床现有技术水准,国际水平探讨方面的书籍,报刊.以了解可靠性的内容,质量管理的概况和数控机床领域的基本知识体系.然后通过调研,进一步了解企业现状及需求.接下来进行分析与设计.确定数据来源的真实准确.再进行系统设计　　由于现有设备所采用的是分析设计方法,因此可以首先对原有设备进行适当的测试与调试,然后使用快速原型方法来提高加工质量,等得到企业有效的反馈信息后再可以考虑用统计分析法和棕合法进行接下去的再分析,再设计６进展按排：　 １准备阶段（１２月１５日～１２月３０日）．搜集有关资料，准备参考资料　　　２完成开题报告及论文大纲交老师批阅（１月１日～１月１５日）　　　３依据论文大纲完成论文一稿交老师批阅（１月１６日～３月１０日）　　　４完成论文二稿交老师批阅（３月１１日～４月１０日）　　　５完成三稿（４月１１日～４月３０日）　　　６完成相关论文简介、答辩提纲，准备答辩阶段（５月１日～５月１０日）　　　７毕业设计答辩阶段（５月中旬）７主要参考资料：１周昌治，杨忠鉴，赵之渊，陈广凌，机械制造工艺学，，重庆大学出版社出版，２００６年１２月第６次印刷，　２张丽华，马立克，数控编程与加工技术，大连理工大学出版社，２００６年７月第２版4. 杨建明，数控加工工艺与编程，北京理工大学出版社，2007年4月第3次印刷5. 吕天玉，宫波，公差配合与测量技术，大连理工大学出版社，2006年7月第3次印刷6. 高波，机械制造基础，大连理工大学出版社，2006年8月第1次印刷7. 黄鹤汀，王芙蓉，金属切削机床（上册），机械工业出版社，2006年7月第1版?第10次印刷8成果形式:以论文的形式完成
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