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数控技术毕业论文

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2016-07-21 14:58

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  【数控技术毕业论文一】

  汽车塑料内饰件的模具设计与NC加工

  摘要

  关键词:汽车,数控机床,模具设计,NC加工,精密

  数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益,显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用,并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。

  数控技术及数控机床的广泛应用,给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。数控机床是现代加工车间最重要的装备。它的发展是信息技术(1T)与制造技术(MT)结合发展的结果。现代的CAD/CAM、FMS、CIMS、敏捷制造和智能制造技术,都是建立在数控技术之上的。掌握现代数控技术知识是现代机电类专业学生必不可少的。

  因此我们要掌握好数控加工工艺与设计。数控加工工艺与设计的内容包括选择适合的机床、刀具、夹具、走刀路线及切削用量等,还要有合理的加工方法、工艺参数等。

  随着时代的发展、社会需要和科学技术的发展,产品的竞争愈来愈激烈,更新的周期越来越短,因而要求设计者不但能根据市场的要求很快的设计出新产品,而且能在尽可能短的时间内制作出产品的样品。

  产品的材料也是很重要的部分;随着现代科技的进步和生产的快速发展,机械工业对材料性能的要求越来越高,单一的金属材料已不能满足生产发展的需要,因而各种非金属材料应运而生,特别是工程塑料,其发展特别迅猛。

  对此我设计了汽车塑料内饰件的模具设计与NC加工。介绍了数控加工工艺和数控加工的特点,加工工艺过程的概念,数控加工工艺和数控加工工艺过程的主要内容,数控加工工艺与数控编程的关系,设计方法,对此零件如何工艺分析,程序如何编辑等。利用CAD/CAM软件及G代码指令进行自动编程。

  目录

  第一章 绪论

  1.1 数控加工的特点

  1.2 数控加工工艺的概念

  1.3 数控加工工艺的主要内容

  1.4 数控编程系统的简介

  1.5 CAD/CAM系统简介

  第二章 汽车内饰件的模具设计

  2.1 设计任务

  2.2 文件准备

  2.3 模具组件设计

  2.3.1 调入模具参照模型

  2.3.2 设置收缩率

  2.3.3 设计毛坯工件

  2.3.4 设计分型面

  2.3.5 分割体积快

  2.3.6 抽取模具元件

  2.3.7 铸模

  2.4 开模演示

  第三章 总结

  3.1 心得与体会

  3.2 参考资料

  第一章 绪论

  1.1.数控加工的特点

  数控加工,也称之为NC(Numerical Control)加工,是以数值与符号构成的信息,控制机床实现自动运转。数控加工经历了半个世纪的发展已成为应用于当代各个制造领域的先进制造技术。

  数控加工的最大特征有两点:一是可以极大地提高精度,包括加工质量精度及加工时间误差精度;二是加工质量的重复性,可以稳定加工质量,保持加工零件质量的一致。也就是说加工零件的质量及加工时间是由数控程序决定而不是由机床操作人员决定的。数控加工具有如下优点:

  (1)提高生产效率;

  (2)不需熟练的机床操作人员;

  (3)提高加工精度并且保持加工质量;

  (4)可以减少工装卡具;

  (5)可以减少各工序间的周转,原来需要用多道工序完成的工件,数控加工一次装夹完

  成加工,缩短加工周期,提高生产效率;

  (6)容易进行加工过程管理;

  (7)可以减少检查工作量;

  (8)可以降低废、次品率;

  (9)便于设计变更,加工设定柔性;

  (10) 容易实现操作过程的自动化,一个人可以操作多台床;

  (11) 操作容易,极大减轻体力劳动强度

  随着制造设备的数控化率不断提高,数控加工技术在我国得到日益广泛的使用,在模具行业,掌握数控技术与否及加工过程中的数控化率的高低已成为企业是否具有竞争力的象征。数控加工技术应用的关键在于计算机辅助设计和制造(CAD/CAM)系统。

  1.2.数控加工工艺的概念

  (1) 数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的总和,应用于整个数控加工 工艺过程。数控加工工艺是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用技术, 它是人们大量数控加工实践的经验总结。

  (2)数控加工工艺过程是利用切削工具在数控机床上直接改变加工对象的

  形状、尺寸、表面位置、表面状态等,使其成为成品或半成品的过程。

  1.3.数控加工工艺的主要内容

  (1). 选择并确定进行数控加工的内容;

  (2). 对零件图纸进行数控加工的工艺分析;

  (3). 零件图形的数学处理及编程尺寸设定的确定;

  (4). 数控加工工艺方案的制定;

  (5). 工步、进给路线的确定;

  (6). 选择数控机床的类型;

  (7). 刀具、夹具、量具的选择和设计;

  (8). 切削参数的确定;

  (9). 加工程序的编写、校验与修改;

  (10). 首件试加工与现场问题处理;

  (11). 数控加工工艺技术文件的定型与归档;

  1.4.数控编程系统的简介

  (1). 数控程序

  输入数控机床,执行一个确定的加工任务的一系列指令,称为数控程序或零件程序。

  (2). 数控编程

  即把零件的工艺过程、工艺参数及其他辅助动作,按动作顺序和数控机床规定的指令、 格式,编成加工程序,再记录于控制介质即程序载体(磁盘等),输人数控装置,从而指 挥机床加工并根据加工结果加以修正的过程。

  数控加工机床与编程技术两者的发展是紧密相关的。数控加工机床的性能提升推动了编程技术的发展,而编程手段的提高也促进了数控加工机床的发展,二者相互依赖。现代数控技术下在向高精度、高效率、高柔性和智能化方向发展,而编程方式也越来越丰富。

  1.5.CAD/CAM系统

  20世纪90年代以前,市场上销售的CAD/CAM软件基本上为国外的软件系统。90年代以后国内在CAD/CAM技术研究和软件开发方面进行了卓有成效的工作,尤其是在以PC机动性平台的软件系统。其功能已能与国外同类软件相当,并在操作性、本地化服务方面具有优势。一个好的数控编程系统,已经不是一种仅仅是绘图,做轨迹,出加工代码,他还是一种先进的加工工艺的综合,先进加工经验的记录,继承,和发展。

  第二章 模具设计

  2.1 设计任务

  本章以图2-1所示的汽车内饰件三维产品零件为参照模型,介绍其模具的设计过程。

  图2-1 内饰件参照模型

  2.2 文件准备

  在进行模具设计前首先为该模具建立一个专用的文件夹,并将【源文件】文件夹下的“nsj.prt”文件(内饰件的拼音缩写)复制到该文件夹下,同时将该文件夹设置为当前的工作目录,这样一来,在模具设计过程中产生的文件一一存入该文件夹下,使整个设计过程产生的文件一目了然,具体操作过程按以下步骤进行。

  (1)建立模具专用文件夹。

  在用户计算机D盘的根据目录下建立一个名为【nsjmjsj】的文件夹(内饰

  件模具设计的拼音缩写),建立的文件夹如图2-2所示。

  (2)复制相关文件到模具专用文件夹中。

  模具专用文件夹【nsjmjsj】建好后,将光盘中【源文件】文件夹下的“nsj.prt”文件复制到该文件夹下,如图2-3所示。

  图2-2 建立【nsjmjsj】 图2-3 复制‚nsj.prt‛文件

  (3)设置工作目录。

  启动Pro/ENGINEER Wildfire 4.0软件系统,执行如图2-4所示【文件】/

  【设置工作目录】菜单命令。

  图2-4 设置工作目录

  系统弹出如图2-5所示【选取工作目录】对话框,选择【nsjmjsj】文件夹,单击确定按钮,系统将【nsjmjsj】文件夹设置为当前的工作目录。

  图2-5 选择【nsjmjsj】文件夹

  2.3 模具组件设计

  模具组件设计是整个模具设计中的主体部分,它包括参照模型的布局、收缩率的设置、毛坯工件的设计、分型面的设计、分割体积块及抽取模具元件等几大部分。

  2.3.1 调入模具参照模型

  1.选择菜单栏中的【文件】/【新建】命令建立新的文件,系统弹出如图2-6所示【新建】对话框,在【类型】栏选择【制造】模块,在【子类型】栏选择【模具型腔】模块,在【名称】输入栏输入文件名‚nsj‛,并取消【使用缺省模板】复选框,单击确定按钮。

  2.系统弹出如图2-7所示【新文件选项】对话框,在【模板】栏选择公制模具设计模板‚mmns_mfg_mold‛,单击确定按钮。

  图2-6 新建对话框 图2-7 选择公制模板

  3.系统启动模具设计模块,如图2-8所示并在界面顶部显示当前模具文件为‚NSJ‛。

  图2-8 模具设计模块界面

  4.选择如图2-9所示菜单管理器中的【模具模型】/【定位参照零件】命令。

  图2-9 定位参照模型 5.系统弹出如图2-10所示【打开】对话框(系统自动定位在前面设置的当前工作目录E: sjmjsj下),选择文件‚nsj.prt‛,单击

  按钮。

  图2-10 选择参照模型文件

  6.系统会弹出如图2-11所示的【创建参照模型】和【布局】对话框,

  选择‚按参照合并‛,点击确定按钮。此时【布局】对话框中的‚参照模型起点与定向‛命令呈可选状态,单击该命令。

  图2-11 接受默认参照模型并设定布局

  7.此时系统会弹出如图2-12所示的【菜单管理器】对话框,单击该对话框中的‚动态‛命令,则弹出如图2-13所示的【参照模型方向】对话框。单击中的 ‚移动到点‛命令,则【参照模型方向】对话框变为如图2-14所示,此时,单击该对话框中的‚模型中心‛命令,再单击‚旋转‛命令,则【参照模型方向】对话框又变为如图2-15所示,单击‚轴‘Y’‛命令,接着在数值文本框中输入数字‚27.511‛.单击确定。

  图2-12 选择坐标系类型

  图2-13 图

  2-14

  图2-15

  8.如图2-16所示,单击【布局】对话框中的‚确定‛按钮,则弹出

  【菜单管理器】对话框,单击‚完成/返回‛命令。

  图2-16

  9.如图2-17所示的,成功定位参考模型‚nsj‛。

  图2-17 成功定位参照模型

  2.3.2 设置收缩率

  1.

  选择菜单管理器中的【收缩】命令,系统提示选择要设置收缩率的

  参考模型,选择设计区中的参考模型,再选择如图2-18所示菜单管理器中的【按尺寸】命令,取消【更改设计零件尺寸】复选框,输入收缩比例为‚0.005‛,按‚Enter‛键确认,单击

  果)。

  按钮(提示:输入收缩率后一定要按Enter键确认,否则会产生不正确的结

  图2-18 设置收缩率

  2.选择菜单管理器中的【收缩信息】命令,系统弹出如图2-19所示的收缩信息显示窗口,显示收缩模型名称、所采用的收缩公式以及收缩因子等信息。

  图2-19 显示收缩信息

  3.单击收缩信息窗口中的按钮,关闭收缩信息显示窗口,选择菜单管理器中的【完成/返回】命令,结束收缩率设置。

  2.3.3 设计毛坯工件

  1.选择如图2-20所示菜单管理器中的【模具模型】/【创建】/【工件】/【手动】命令,手动创建毛坯工件。

  图2-20 手动创建毛坯工件

  2.系统弹出如图2-21所示的【元件创建】对话框,在【名称】栏输入毛坯工件名称‚workpiece‛,单击按钮。

  3.系统弹出如图2-22所示的【创建选项】对话框,选择【创建特征】选项,单击按钮。

  图2-21 输入毛坯工件名称 图2-22 选择创建特征选项

  4.选择如图2-23所示菜单管理器中的【实体】/【加材料】/【拉伸】/【实体】/【完成】命令,以拉伸方式创建毛坯工件。

  图2-23 选择拉伸命令创建毛坯工件

  5.在如图2-24所示拉伸特

  征操作栏选择【放置】命令,单击

  按钮。

  6.系统弹出【草绘】提示对话框,提示选择拉伸剖面草绘平面,选择如图2-25所示MOLD_FRONT基准面为草绘平面,单击‚草绘‛按钮。

  图2-25 选择草绘平面

  7.系统弹出如图2-26所示【参照】对话框,点击区域中的MOLD_RIGHT和MAIN_PARTING_PLN为草绘参照。点击‚关闭‛按钮,关闭【参照】对话框。

  图2-26 选择草绘参照

  珠海市欧亚技工学校毕业设计(论文)

  8.

  如图2-27所示,点击草绘工具栏的

  具栏中的剖面确定按钮命令,草绘如图所示的矩形剖面(该矩形一定要将零件的轮廓包涵在其内)。点击单击绘图工,结束剖面绘制。

  图2-27 草绘矩形

  9.如图2-28所示,在拉伸特征操作栏中,选择往两方面拉伸按钮

  ,输入拉伸高度‚120‛,按Enter键确认,点击按钮。

  图2-28 定义拉伸选项

  10.选择菜单管理器中的【完成/返回】命令,结束毛坯工件的创建。毛坯创建结果如图2-29所示。

  图2-29 产生毛坯工件

  2.3.4 设计分型面

  1.在设计分型面前,先将毛坯工件临时遮蔽起来,便于后面复制参照模型的曲面,如图2-30所示,在模型树列表中的NSJ_WRK.PRT组件上单击鼠标右键,在弹出的快捷菜单中选择【遮蔽】命令。

  2.将模型以‚无隐藏线‛形式显示,则模型显示如图2-31所示。

  图2-30 遮蔽毛坯工件 图2-31 遮蔽毛坯工件后的显示结果

  3.选择如图2-32菜单栏【插入】/【模型几何】/【分型曲面】命令。

  图2-32 选择分型曲面命令

  4.如图2-33所示,选择该表面(图中着色面)为种子面。

  图2-33 选择种子面

  5.按住Shift+Ctrl键不放,选择边界曲面,边界面包括两个等大的 ‚灯笼‛形型腔内表面(如图2-34所示着色面)、五个通孔内表面(如图2-35所示着色面)以及种子面所对应的下表面和四周面(如图2-36所示着色面)。

  图2-34 ‚灯笼‛形型腔内表面

  图2-35 五个通孔内表面

  图2-36 种子面所对应的下表面和四周面

  6.松开Shift+Ctrl键,结束分型面的选取,分型面选取结果如图2-37所示。

  图2-37 选取的分型曲面

  7.依次单击工具栏的复制按钮分型面成功创建。

  和粘贴按钮,如图2-38所示,

  图2-38 分型面的产生

  8.如图2-39所示,在曲面复制操作栏中,单击‚选项‛按钮,选择

  【排除曲面并填充孔】选项。

  图2-39

  9.按住Ctrl键, 依次选取要填充的孔,分别为图2-34中的两个等

  大的‚灯笼‛形的孔和图2-35中的五个通孔。单击

  的分型面如图2-40所示。

  按钮,复制

  图2-40 复制的分型面

  10.选择如图2-41所示模型树中的参照模型,单击鼠标右键,在弹出的快捷菜单中选择【遮蔽】命令,将参照模型遮蔽起来。

  图2-41 遮蔽参照模型

  11.选择如图2-42所示模型树中的毛坯工件,单击鼠标右键,在弹出的快捷菜单中选择【取消遮蔽】命令,重新显示毛坯工件。如图

  2-43所示。

  图2-42取消毛坯工件遮蔽 图2-43重新显示毛坯工件

  12.接下来将复制好的分型面延伸至毛坯工件。如图2-44所示,以分型面的一条曲边(红色)为例,介绍‚延伸做法‛。

  图2-44 以此为例延伸曲面

  13.如图2-45所示,选取该条边的任意一条线段,选择如图2-46所示菜单栏【编辑】/【延伸】命令。

  图2-45 选取拉伸对象 图2-46单击延伸命令

  14.如图2-47所示,在延伸特征操作栏中单击延伸到面

  图2-48所示面(着红色面)为目标面。

  ,单击如

  图2-47 延伸特征选项 图2-48 选择目标面

  15.如图2-49所示,单击延伸特征选项中的‚参照‛按钮,单击按钮,弹出如图2-50所示的【链】对话框。

  图2-49 选取延伸选项 图2-50 【链】对话框

  16.如图2-51所示,依次选取其余的各条线段,将其添加到【链】对话框中。单击按钮。完成链的选取。单击按钮,如图2-52所示,完成边的延伸。

  图2-51 添加其余各条线段 图2-52 延伸结果展示

  17.以同样的方法完成其余

  三条边的延伸。得到如图

  2-53 所示的延伸后的分型

  面。

  2.3.5 分割体积块

  1.如图2-54所示,选择菜单栏中的【编辑】/【分割】命令,然后选择如图2-55所示菜单管理器中的【两个体积块】/【所有工件】/图2-53 延伸得到的分型面

  【完成】命令。

  图2-54 选择分割命令 图2-55 选择分割模具体积块命

  令

  2.选择如图2-56所示分型面(着色面)为模具体积块分割面。

  图2-56 选择分型面

  3.单击如图2-57所示【选取】对话框中的按钮,再单击【分割】

  对话框中的按钮,结束分型面的选择。

  图2-57 结束分型面的选择

  4.系统高亮显示毛坯工件的下半部分,并弹出如图2-58所示体积块名称输入对话框,输入后模名称‚B‛(即B板),单击

  被分割的型腔体积块如图2-59所示,单击

  按钮。

  按钮,

  图2-58 输入后模名称 图2-59 着色显示体积块

  5.系统高亮显示毛坯工件的上半部分,并弹出如图2-60所示体积块名称输入对话框,输入前模名称‚A‛(即A板,型芯板),单击

  按钮,被分割的型腔体积块如图2-61所示(旋转视图后的效果),单击按钮,结束分割操作。

  。

  图2-60 输入前模名称 图2-61 着色显示体积块

  2.3.6 抽取模具元件

  1.选择如图2-62所示菜单管理器中的【模具元件】/【抽取】命令。

  图2-62选择抽取模具元件命令

  2.系统弹出如图2-63所示【创建模具元件】对话框,单击选取全部体积块按钮 ,再单击按钮。

  图2-63 选取全部体积块

  3.选择菜单管理器中的【完成/返回】命令,结束抽取模具元件。

  4.模型树中同时产生抽取的模具元件零件,如图2-64所示。

  型腔板型芯板

  图2-64 产生模具元件零件

  2.3.7 铸模

  1.铸模就是指,当模具设计完成后,利用Pro/ENGINEER系统能进行注射模拟的功能,将模具型腔形成的空间填充塑料材料,以模拟浇

  注完成的产品模型。

  2.选择如图2-65所示菜单管理器中的【铸模】/【创建】命令。

  3.在如图2-66所示提示区输入铸模零件名称‚moiding‛,单击钮。

  按

  图2-65 选择铸模命令 图2-66 输入铸模零件名称

  4.模型树中同时新增铸模零件‚MOLDING.PRT‛,如图2-67所示。

  5.按住Ctrl键,选择如图2-68所示的模型树中的A板和B板,单击鼠标右键,在弹出的快捷菜单中选择【遮蔽】命令,将A板B板两个零件临时隐藏起来。

  图2-67 新增铸模零件 图2-68 遮蔽A板和B板

  6.铸模完成的产品模型,如图2-69所示。

  5.按住Ctrl键,选择如图2-70所示的模型树中的A板和B板两个零件,单击鼠标右键,在弹出的快捷菜单中选择【取消遮蔽】命令,重新显示A板B板两个零件。

  图2-69 铸模模型 图2-70 取消遮蔽A板和B板

  2.4 开模演示

  铸模完成后,利用PRO/ENGINEER系统的开模功能模拟模具的开闭,以便更清晰地观看模具型腔、型芯及滑块的结构。

  (1)在开模前先隐藏参考零件、分型面和毛坯工件,然后选择如图2-71所示的菜单管理器中的【模具进料孔】/【定义间距】/【定义移动】命令,进行开模模拟。

  图2-71 选择开模命令

  (2)系统会提示选择要移动的零件,选择如图2-72所示的“A板”为移动零件,单击如图2-73所示的顶面为移动方向参照。

  图2-72 选择移动零件 图2-73 选择方向参照

  (3)在如图2-74所示提示区输入移动距离为“80”,单击按钮。

  图2-74 输入移动距离

  (4)选择菜单管理器中的【完成】命令,零件成功向上移动,同理,将“B

  板”以同样的方法向下移动(在图2-74中输入“-80”即可),最后得到的开模图如图2-75所示。

  图2-75 开模演示

  (7)如图2-85所示,选择【编辑】/【实体化】命令,单击

  电极的实体化,点击创建完成。结果如图2-86所示。

  按钮,完成

  第三章 总结

  时光飞逝,三年的大学课程伴随着毕业设计的完成也落下了帷幕,与中学相比,大学不但让我在知识上有了新的提高,更多的是思想上的进步,是以学习为中心,多方面、多层次的不断提升自己。

  4.1 心得与体会

  本次课题贯穿本专业所学到的理论知识与实践操作技术,毕业设计有实践

  性,综合性,探索性,应用性等特点,本次选题的目的是数控专业教学体系中构成数控技术专业知识及专业技能的重要组成部分,是运用CAD/CAM技术的一次综合练习。传统的模具设计是采用普通机床应用系统方法分析和研究产品生产的问题和需求。

  现代模具体类的数控加工设计理论已经不拘泥于系统论的理论基础,开始强调产品尺寸精度,工艺严格性,从而更加有利于学生注重数控编程及操作的创新精神和实践能力。随着毕业设计做完,也将意味我的大学生活即将结束,但在这段时间里面我觉得自己是努力并快乐的。在繁忙的的日子里面,曾经为解决技术上的问题,而去翻我所学专业的书籍。经过这段时间我真正体会了很多,也感到了很多。

  在两年的大学生活里,我觉得大多数人对本专业的认识还是不够,在大二上学期初,学院曾为我们组织了一次在天航集团一个月的实习,但由于当时所学知识涉及本专业知识不多,更多的是冲床。所看到的东西与本专业很难联系起来,所以对本专业掌握并不是很理想。

  为了更深入的理解并掌握大学的专业知识,加强专业技能。我选择的毕业设计课程是:汽车塑料内饰件产品的模具设计,以及利用CAD/CAM技术对所设计出的模具进行NC加工。通过次此的思考与分析,需要对刀具的材料、切削参数、机床类型、加工工艺数控编程等多方面的问题给予考虑,这些方面的知识都需要我们去复习以前的知识,在对以前学的知识进行初步系统回顾之后,大脑形成一初步的印象。各专业课之间相关联的知识也能很好的理解。

  这次毕业设计,给我最大的体会就是熟练的操作技能来源于我们对专业知识掌握的熟练程度。比如,我们想加快编程程度,除了对各编程指令的熟练掌握之外,还需要你掌握零件工艺方面的知识,对于夹具的选择,切削参数的设定我们必须十分清楚。

  在上机操作时,我们只有练习各功能键的作用,在编程时才得心应手。因此,我总结出一个结论“理论是指导实践的基础,只有不断在实践中总结验,并对先前的理论进行消化和创新,自己的水平会很快的提高”

  本毕业的选题、设计内容、及设计的形成是在袁野老师的悉心指导下完成的。在毕业论文的完成过程中倾注了老师大量的心血,因此,在论文完成之际,特向我尊敬的老师表示衷心的感谢。

  设计期间,我亦是非常感谢袁野老师的认真指导,在论文的设计过程中。

  他给了我许多宝贵的经验和好的加工方法。给我讲解了一些工艺上的问题和要注意的事项,让我在做论文时思路更加清晰。

  通过此次设计使我掌握了科学研究的基本方法和思路,为今后的工作打下了基础,在以后的日子我将会继续保持这份做学问的态度和热情.

  4.2 参考资料

  【1】机械制图 朱强 人民邮电出版社 2009.5

  【2】数控加工工艺 赵长旭 西安电子科技大学出版社2006.1

  【3】数控机床及其应用 李善术 机械工业出版社2001.5

  【4】数控加工编程与操作 顾京 高等教育出版社2008.6

  【5】数控编程 邹新宇 清华大学出版社2006.6

  【6】模具设计实例精讲 何满才 人民邮电出版社2008.8

  【7】Pro/E3.0实用教程 巫修海 胡如夫 郭建等 人民邮电出版社2007.11

  【数控技术毕业论文二】

  普通机床的数控化改造

  1.数控编程与其发展

  数控编程是目前CAD/CAPP/CAM系统中最能明显发挥效益的环节之一,其在实现设计加工自动化、提高加工精度和加工质量、缩短产品研制周期等方面发挥着重要作用。在诸如航空工业、汽车工业等领域有着大量的应用。由于生产实际的强烈需求,国内外都对数控编程技术进行了广泛的研究,并取得了丰硕成果。下面就对数控编程及其发展作一些介绍。

  1.1数控编程的基本概念 数控编程是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。它的主要任务是计算加工走刀中的刀位点(cutterlocationpoint简称CL点)。刀位点一般取为刀具轴线与刀具表面的交点,多轴加工中还要给出刀轴矢量。

  1.2数控编程技术的发展概况

  为了解决数控加工中的程序编制问题,50年代,MIT设计了一种专门用于机械零件数控加工程序编制的语言,称为APT(AutomaticallyProgrammedTool)。其后,APT几经发展,形成了诸如APTII、APTIII、APT(算法改进,增加多坐标曲面加工编程功能) APTAC(Advancedcontouring),APT/SS(SculpturedSurface)等先进版。

  采用APT语言编制数控程序具有程序简炼,走刀控制灵活等优点,使数控加工编程从面向机床指令的“汇编语言”级,上升到面向几何元素.APT仍有许多不便之处:采用语言定义零件几何形状,难以描述复杂的几何形状,缺乏几何直观性;缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段;难以和CAD数据库和CAPP系统有效连接;不容易作到高度的自动化,集成化。

  针对APT语言的缺点,1978年,法国达索飞机公司开始开发集三维设计、分析、NC加工一体化的系统,称为为CATIA。随后很快出现了象EUCLID,UGII,INTERGRAPH,Pro/Engineering,MasterCAM及NPU/GNCP等系统,这些系统都有效的解决了几何造型、零件几何形状的显示,交互设计、修改及刀具轨迹生成,走刀过程的仿真显示、验证等问题,推动了CAD和CAM向一体化方向发展。

  到了80年代,在CAD/CAM一体化概念的基础上,逐步形成了计算机集成制造系统(CIMS)及并行工程(CE)的概念。目前,为了适应CIMS及CE发展的需要,数控编程系统正向集成化和智能化方向发展。

  在集成化方面,以开发STEP(StandardfortheExchangeofProductModelData)标准的参数化特征造型系统为主,目前已进行了大量卓有成效的工作,是国内外开发的热点;在智能化方面,工作刚刚开始,还有待我们去努力INA 开式冲压滚针轴承 HN2020 FAG 止推轴承座 BND3234-H-C-T-AF-S TSPW25- INA液压杆端轴承 GIHRK80-DO QJ244-N2-MPA-C3 FAG 止推轴承座BND3080-Z-T-BL-S KWE15-G3-V4 NUP312-E-TVP2 FAG 球面滚子轴承22214-E1 INA 滚针和保持架组件 K40X45X13 中国机械工程市场上海世邦机器超前发展模式带动矿山行业新走向机械工程城镇中国投资推动多点支持工程机械再迎发展良机东盟我市印尼厦门厦工全系列产品赴印尼参展剑指东盟市场瑞安市公司零部件瑞安中建零部件通过ISO/TS16949:2009体系认证机床沈阳中国企业沈阳机床真相:一场深刻的变革已在内部酝酿今年钢材新产品目标龙工首季产品销量全面急增 涨价逾2%缸体柱塞磨损间隙汽车起重机用75泵的修复沥青磨削工艺磨盘剪切机和磨机在改性沥青成套设备中的应用.

  2.人工智能的发展和应用

  近年来,随着计算机技术的迅猛发展和日益广泛的应用,自然地会提出人类智力活动能不能由计算机来实现的问题。几十年来,人们一向把计算机当作是只能以极快地、熟练地、准确地运算数字的机器。

  但是在当今世界要解决的问题并不完全是数值计算,像语言的理解和翻译、图形和声音的识别、决策管理等都不属于数值计算,特别像医疗诊断要有专门的特有的经验和知识的医师才能作出正确的诊断。这就要求计算机能从“数据处理”扩展到还能“知识处理”的范畴。计算机能力范畴的转化是导至“人工智能”快速发展的重要因素。

  2.1人工智能的定义

  著名的美国斯坦福大学人工智能研究中心尼尔逊教授对人工智能下了这样一个定义:“人工智能是关于知识的学科――怎样表示知识以及怎样获得知识并使用知识的科学。”而另一个美国麻省理工学院的温斯顿教授认为:“人工智能就是研究如何使计算机去做过去只有人才能做的智能工作。”

  这些说法反映了人工智能学科的基本思想和基本内容。即人工智能是研究人类智能活动的规律,构造具有一定智能的人工系统,研究如何让计算机去完成以往需要人的智力才能胜任的工作,也就是研究如何应用计算机的软硬件来模拟人类某些智能行为的基本理论、方法和技术。

  人工智能(Artificial Intelligence,简称AI)是计算机学科的一个分支,二十世纪七十年代以来被称为世界三大尖端技术之一(空间技术、能源技术、人工智能)。也被认为是二十一世纪(基因工程、纳米科学、人工智能)三大尖端技术之一。这是因为近三十年来它获得了迅速的发展,在很多学科领域都获得了广泛应用,并取得了丰硕的成果,人工智能已逐步成为一个独立的分支,无论在理论和实践上都已自成一个系统。

  人工智能是研究使计算机来模拟人的某些思维过程和智能行为(如学习、推理、思考、规划等)的学科,主要包括计算机实现智能的原理、制造类似于人脑智能的计算机,使计算机能实现更高层次的应用。人工智能将涉及到计算机科学、心理学、哲学和语言学等学科。

  可以说几乎是自然科学和社会科学的所有学科,其范围已远远超出了计算机科学的范畴,人工智能与思维科学的关系是实践和理论的关系,人工智能是处于思维科学的技术应用层次,是它的一个应用分支。从思维观点看,人工智能不仅限于逻辑思维,要考虑形象思维、灵感思维才能促进人工智能的突破性的发展,数学常被认为是多种学科的基础科学,数学也进入语

  言、思维领域,人工智能学科也必须借用数学工具,数学不仅在标准逻辑、模糊数学等范围发挥作用,数学进入人工智能学科,它们将互相促进而更快地发展。 从实用观点来看,人工智能是一门知识工程学:以知识为对象,研究知识的获取、知识的表示方法和知识的使用。

  2.2计算机与智能

  通常我们用计算机,不仅要告诉计算机,要做什么,还必须详细地、正确地告诉计算机怎么做。也就是说,人们要根据任务的要求,以适当的计算机语言,编制针对该任务的应用程序,才能应用计算机完成此项任务。这样实际上是在人完全控制计算机完成的,是谈不上计算机有“智能”。

  大家都知道,世界国际象棋棋王卡斯帕罗夫与美国IBM公司的RS/6000(深蓝)计算机系统于1997年5月11日进行了六局“人机大战”,结果“深蓝”以3.5比2.5的总比分获胜。比赛结束了给人们留下了深刻的思考;下棋要获胜要求选手要有很强的思维能力、记忆能力、丰富的下棋经验,还得及时作出反映,迅速进行有效的处理,否则一着出错满皆输,这显然是个“智能”问题。

  尽管开发“深蓝”计算机的IBM专家也认为它离智能计算机还相差甚远,但它以高速的并行的计算能力(2r108步/秒棋的计算速度)。实现了人类智力的计算机上的部分模拟。 从字面上看,“人工智能”就是用人工的方法在计算机上实现人的智能,或者说是人们使计算机具有类似于人的智能。

  2.3智能与知识

  在20世纪70年代以后,在许多国家都相继开展了人工智能的研究,由于当时对实现机器智能理解得过于容易和片面,认为只要一些推理的定律加上强大的计算机就能有专家的水平和超人的能力。

  这样,虽然也获得一定成果,但问题也跟着出现了,例如机器翻译当时人们往往认为只要用一部双向词典及词法知识,就能实现两种语言文字的互译,其实完全不是这么一回事,例如,把英语句子“Time flies like an arrow”(光阴似箭)翻译成日语,然后再译回英语,竟然成为“苍蝇喜欢箭”;当把英语“The spirit is willing but the flesh is weak”(心有余而力不足)译成俄语后,再译回来竟变成“The wine is good but the meat is spoiled”(酒是好的但肉已变质)。

  在其它方面也都遇到这样或者那样的困难。这时,本来对人工智能抱怀疑态度的人提出指责,甚至把人工智能说成是 “骗局”、“庸人自扰”,有些国家还削减人工智能的研究经费,一时人工智能的研究进入了低潮。

  然而,人工智能研究的先驱者们没有放弃,而是经过认真的反思、总结经验和教训,认识到人的智能表现在人能学习知识,有了知识,能了解、运用已有的知识。正向思维科学所说“智能的核心是思维,人的一切智慧或智能都来自大脑思维活动,人类的一切知识都是人们思维的产物。”“一个系统之所以有智能是因为它具有可运用的知识。”

  要让计算机“聪明”起来,首先要解决计算机如何学会一些必要知识,以及如何运用学到的知识问题。只是对一般事物的思维规律进行探索是不可能解决较高层次问题的。人工智能研究的开展应当改变为以知识为中心来进行。

  自从人工智能转向以知识为中心进行研究以来,以专家知识为基础开发的专家系统在许多领域里获得成功,例如:地矿勘探专家系统(PROSPECTOR)拥有 15种矿藏知识,能根据岩石标本及地质勘探数据对矿产资源进行估计和预测,能对矿床分布、储藏量、品位、开采价值等进行推断,制定合理的开采方案,成功地找到了超亿美元的钼矿。

  又如专家系统(MYCIN)能识别51种病菌,正确使用23种抗菌素,可协助医生诊断、治疗细菌感染性血液病,为患者提供最佳处方,成功地处理了数百个病例。

  它还通过以下的测试:在互相隔离的情况下,用MYCIN系统和九位斯坦福大学医学院医生,分别对十名不清楚感染源的患者进行诊断和处方,由八位专家进行评判,结果是MYCIN和三位医生所开出的处方对症有效;而在是否对其它可能的病原体也有效而且用药又不过量方面,MYCIN 则胜过了九位医生。显示出较高的水平。

  专家系统的成功,充分表明知识是智能的基础,人工智能的研究必须以知识为中心来进行。由于知识的表示、利用、获取等的研究都取得较大的进展。因而,人工智能的研究得以解决了许多理论和技术上问题。

  2.4人工智能研究的目标

  1950年英国数学家图灵(A.M.Turing,1912—1954)发表了”计算机与智能”的论文中提出著名的“图灵测试”,形象地提出人工智能应该达到的智能标准;图灵在这篇论文中认为“不要问一个机器是否能思维,而是要看它能否通过以下的测试;让人和机器分别位于两个房间,他们只可通话,不能互相看见。

  通过对话,如果人的一方不能区分对方是人还是机器,那么就可以认为那台机器达到了人类智能的水平。图灵为此特地设计了被称为“图灵梦想”的对话。在这段对话中“询问者”代表人,“智者”代表机器,并且假定他们都读过狄更斯(C.Dickens)的著名小说《匹克威克外传》,对话内容如下:

  询问者:在14行诗的首行是“你如同夏日”,你不觉得“春日”更好吗? 智者:它不合韵。

  询问者:“冬日”如何?它可完全合韵的。

  智者:它确是合韵,但没有人愿意被比作“冬日”。

  询问者:你不是说过匹克威克先生让你想起圣诞节吗?

  智者:是的。

  询问者:圣诞节是冬天的一个日子,我想匹克威克先生对这个比喻不会介意吧。 智者:我认为您不够严谨,“冬日”指的是一般冬天的日子,而不是某个特别的日子,如圣诞节。

  从上面的对话可以看出,能满足这样的要求,要求计算机不仅能模拟而且可以延伸、扩展人的智能,达到甚至超过人类智能的水平,在目前是难以达到的,它是人工智能研究的根本目标。

  人工智能研究的近期目标;是使现有的计算机不仅能做一般的数值计算及非数值信息的数据处理,而且能运用知识处理问题,能模拟人类的部分智能行为。按照这一目标,根据现行的计算机的特点研究实现智能的有关理论、技术和方法,建立相应的智能系统。例如目前研究开发的专家系统,机器翻译系统、模式识别系统、机器学习系统、机器人等。

  2.5人工智能的研究领域

  目前,人工智能的研究是与具体领域相结合进行的。基本上有如下领域; 专家系统,专家系统是依靠人类专家已有的知识建立起来的知识系统,目前专家系统是人工智能研究中开展较早、最活跃、成效最多的领域,广泛应用于医疗诊断、地质勘探、石油化工、军事、文化教育等各方面。它是在特定的领域内具有相应的知识和经验的程序系统,它应用人工智能技术、模拟人类专家解决问题时的思维过程,来求解领域内的各种问题,达到或接近专家的水平。

  2.6机器学习

  要使计算机具有知识一般有两种方法;一种是由知识工程师将有关的知识归纳、整理,并且表示为计算机可以接受、处理的方式输入计算机。另一种是使计算机本身有获得知识的能力,它可以学习人类已有的知识,并且在实践过程中不总结、完善,这种方式称为机器学习。

  机器学习的研究,主要在以下三个方面进行:一是研究人类学习的机理、人脑思维的过程;和机器学习的方法;以及建立针对具体任务的学习系统。

  机器学习的研究是在信息科学、脑科学、神经心理学、逻辑学、模糊数学等多种学科基础上的。依赖于这些学科而共同发展。目前已经取得很大的进展,但还没有能完全解决问题。

  2.7模式识别

  模式识别是研究如何使机器具有感知能力,主要研究视觉模式和听觉模式的识别。如识别物体、地形、图象、字体(如签字)等。在日常生活各方面以及军事上都有广大的用途。近年来迅速发展起来应用模糊数学模式、人工神经网络模式的方法逐渐取代传统的用统计模式和结构模式的识别方法。 特别神经网络方法在模式识别中取得较大进展。

  2.8理解自然语言

  计算机如能“听懂”人的语言(如汉语、英语等),便可以直接用口语操作计算机,这将给人们带极大的便利。计算机理解自然语言的研究有以下三个目标:一是计算机能正确理解人类的自然语言输入的信息,并能正确答复(或响应)输入的信息。二是计算机对输入的信息能产生相应的摘要,而且复述输入的内容。三是计算机能把输入的自然语言翻译成要求的另一种语言,如将汉语译成英语或将英语译成汉语等。目前,研究计算机进行文字或语言的自动翻译,人们作了大量的尝试,还没有找到最佳的方法,有待于更进一步深入探索。

  2.9机器人学

  机器人是一种能模拟人的行为的机械,对它的研究经历了三代的发展过程: 第一代(程序控制)机器人:这种机器人一般是按以下二种方式“学会”工作的;一种是由设计师预先按工作流程编写好程序存贮在机器人的内部存储器,在程序控制下工作。另一种是被称为“示教—再现”方式,这种方式是在机器人第一次执行任务之前,由技术人员引导机器人操作,机器人将整个操作过程一步一步地记

  录下来,每一步操作都表示为指令。示教结束后,机器人按指令顺序完成工作(即再现)。如任务或环境有了改变,要重新进行程序设计。这种机器人能尽心尽责的在机床、熔炉、焊机、生产线上工作。日前商品化、实用化的机器人大都属于这一类。

  这种机器人最大的缺点是它只能刻板地按程序完成工作,环境稍有变化(如加工物品略有倾斜)就会出问题,甚至发生危险,这是由于它没有感觉功能,在日本曾发生过机器人把现场的一个工人抓起来塞到刀具下面的情况。

  第二代(自适应)机器人:这种机器人配备有相应的感觉传感器(如视觉、听觉、触觉传感器等),能取得作业环境、操作对象等简单的信息,并由机器人体内的计算机进行分析、处理,控制机器人的动作。虽然第二代机器人具有一些初级的智能,但还需要技术人员协调工作。目前已经有了一些商品化的产品。

  第三代(智能)机器人:智能机器人具有类似于人的智能,它装备了高灵敏度的传感器,因而具有超过一般人的视觉、听觉、嗅觉、触觉的能力,能对感知的信息进行分析,控制自己的行为,处理环境发生的变化,完成交给的各种复杂、困难的任务。而且有自我学习、归纳、总结、提高已掌握知识的能力。目前研制的智能机器人大都只具有部分的智能,和真正的意义上的智能机器人,还差得很远。

  2.10智能决策支持系统

  决策支持系统是属于管理科学的范畴,它与“知识—智能”有着极其密切的关系。在80年代以来专家系统在许多方面取得成功,将人工智能中特别是智能和知识处理技术应用于决策支持系统,扩大了决策支持系统的应用范围,提高了系统解决问题的能力,这就成为智能决策支持系统。

  2.11人工神经网络

  人工神经网络是在研究人脑的奥秘中得到启发,试图用大量的处理单元(人工神经元、处理元件、电子元件等)模仿人脑神经系统工程结构和工作机理。 在人工神经网络中,信息的处理是由神经元之间的相互作用来实现的,知识与信息的存储表现为网络元件互连间分布式的物理联系,网络的学习和识别取决于和神经元连接权值的动态演化过程。

  多年来,人工神经网络的研究取得了较大的进展,成为具有一种独特风格的信息处理学科。当然目前的研究还只是一些简单的人工神经网络模型。要建立起一套完整的理论和技术系统,需要作出更多努力和探讨。然而人工神经网络已经成为人工智能中极其重要的一个研究领域。

  3.全文总结

  人类经过五千的发展进入了基于知识的“知识经济”。人类社会空前地高速发展。知识是智能的基础,知识只有转化为智能才能发挥作用,知识无限的积累,智能也就将在人类社会起越来越大的作用,更有人提出:知识经济的进一步发展将是“智能经济”。

  “智能经济”是基于“广义智能”的经济,“广义智能”包含:人的智能、人工智能以及人和智能机器相结合的“集成智能”。可以想象基于广义智能的“智能经济”将比基于知识的“知识经济”将具有更高的智能水平,更高更快发展速度。

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