數(shù)控車床進給部件及網(wǎng)絡通信系統(tǒng)設計
數(shù)控車床進給部件及網(wǎng)絡通信系統(tǒng)設計,數(shù)控車床,進給,部件,網(wǎng)絡,通信,通訊,系統(tǒng),設計
基于反求工程的CAD/CAM/DNC集成技術
1 反求工程出現(xiàn)和發(fā)展的時代背景
二次大戰(zhàn)中,幾十個國家卷入戰(zhàn)禍,飽受戰(zhàn)爭創(chuàng)傷。特別是戰(zhàn)敗國,在二戰(zhàn)結(jié)束后,急于恢復和振興經(jīng)濟。日本在60年代初提出科技立國方針:“一代引進,二代國產(chǎn)化,三代改進出口,四代占領國際市場”,其中在汽車、電子、光學設備和家電等行業(yè)上最突出。為要國產(chǎn)化的改進,迫切需要對別國產(chǎn)品進行消化、吸收、改進和挖潛。這就是反求設計(Inverse Design)或反求工程(Inverse Engineering),這兩者是同一內(nèi)涵,僅是不同國家的不同提法。發(fā)展到現(xiàn)在,己成為世界各國在發(fā)展經(jīng)濟中不可缺少的手段或重要對策,反求工程的大量采用為日本的經(jīng)濟振興、進而創(chuàng)造和開發(fā)各種新產(chǎn)品奠定了良好基礎。
實際上,任何產(chǎn)品問世,包括創(chuàng)新、改進和仿制的,都蘊含著對已有科學、技術的繼承和應用借鑒。因而反求思維在工程中的應用已源遠流長,而提出這種術語并作為一門學問去研究,則是60年代初出現(xiàn)的。
市場經(jīng)濟競爭機制已滲透到各個領域,如何發(fā)展科技和經(jīng)濟,世界各國都在研究對策。從共性特征可概括為4個方面對策:(1)大力提倡創(chuàng)造性。包括新的思維方式、新原理、新理論、新方案、新結(jié)構(gòu)、新技術、新材料、新工藝、新儀器等等。對于發(fā)展一個國家的國民經(jīng)濟來說,創(chuàng)造性是永恒主題。(2)研究和應用新的設計理論、方法去改造和完善傳統(tǒng)的方法,使能既快又好地設計出新型產(chǎn)品。(3)把計算機應用廣泛地引入產(chǎn)品設計、開發(fā)的全過程(預測、決策、管理、設計制造、試驗、銷售服務等)中,以期達到這些過程的一體化、智能化和自動化。(4)研究和應用反求工程,使能在高的起點去創(chuàng)造新產(chǎn)品。
2 反求工程的含義
反求工程是綜合性很強的術語,它是以設計方法學為指導,以現(xiàn)代設計理論、方法、技術為基礎,運用各種專業(yè)人員的工程設計經(jīng)驗、知識和創(chuàng)新思維,對已有新產(chǎn)品進行解剖、深化和再創(chuàng)造,是已有設計的設計,這就是反求工程的含義,特別強調(diào)再創(chuàng)造是反求的靈魂。
2.1 正設計與反設計
傳統(tǒng)的工業(yè)產(chǎn)品開發(fā)遵循嚴謹?shù)难邪l(fā)程序,從功能的確認與規(guī)格的制定開始,來構(gòu)思產(chǎn)品的零部件需求,再由各個組件的設計、制造以及檢驗零部件組裝、檢驗全機組裝、性能測試等程序來完成。這種開發(fā)的模式即為順向工程(Forward Engineering),也叫正設計。??
??? 逆向工程(Reverse Engineering)通常以專案方式執(zhí)行某一模型的仿制工作。往往一件仿制的產(chǎn)品沒有原始設計圖文件,而是委托單位交付一件樣品或模型,由制作單位復制出來。傳統(tǒng)的復制方法是用立體雕刻機或靠模銑床制作出1:1等比例的模具,再進行批量生產(chǎn)。這種模擬式(Analog type)的復制方式無法建立標注有工件尺寸的圖文件,也無法做任何外形修改,因此已漸漸為新型字化的逆向工程系統(tǒng)所取代。
鉗工修配
傳統(tǒng)的反求工程的具體過程為:實物或主模型→工藝主模型(仿形靠模) →仿形加工→鉗工修配。
實物或主模型
工藝主模型(仿形靠模)
仿形加工
圖1 正設計過程示意圖
在反求工程的CAD/CAM/DNC集成環(huán)境中,硬件配備主要有穩(wěn)定的局域網(wǎng)、三坐標測量儀、裝有CAD/CAM軟件的計算機、DNC服務器以及數(shù)控加工設備等。其支撐軟件可采用PRO/E、Solid Works或Master CAM。其一體化流程圖見圖1。
圖 2 基于反求工程的CAD/CAM/DNC一體化流程圖
如果說正設計的關鍵要解答“怎么做?”,即設計任務提出后,怎樣實現(xiàn)和達到預定目標,那么反求的關鍵要解答“為什么要這樣做?”,即已知目標后,要探索和掌握這種目標的設計者是如何一步一步實現(xiàn)的,反求別人腦袋里是怎樣想、怎樣做的,要摸清設計意圖、所用技術、關鍵和設計理論與方法。從這個意義上說,正設計是主動的創(chuàng)造,而反求是先被動后主動的創(chuàng)造,別有一番難度。故反求并非正設計的簡單逆過程,因為一個先進成熟的產(chǎn)品,凝集著設計者的智慧和技術,要去吃透、消化,包含很多復雜內(nèi)容。往往吃透別人的技術比自己創(chuàng)造還難,這是因為:(1)先進產(chǎn)品中總有“絕招”、“訣竅”和關鍵技術,我們并不掌握;(2)別人的思維不會告訴你,要想“鉆進別人腦袋里去挖出來”,要花艱苦勞動。多年來我國測繪仿制的產(chǎn)品,大多數(shù)達不到原產(chǎn)品的水平,涉及原因、內(nèi)容和技術是多方面的,正說明發(fā)展反求工程的研究和應用是多么重要。
2.2 反求工程的系統(tǒng)
隨著計算機輔助幾何設計的理論和技術的發(fā)展,以及cad/cae/cam集成系統(tǒng)的開發(fā)和商業(yè)化,產(chǎn)品實物或模型首先通過掃描以及各種先進的數(shù)據(jù)處理手段獲得產(chǎn)品的幾何信息,然后充分利用cad/cam技術快速、準確地建立產(chǎn)品的數(shù)學集合模型,經(jīng)過適當?shù)墓こ谭治龊蚦am編程,就可數(shù)控加工出產(chǎn)品模型,最后制成產(chǎn)品,實現(xiàn)從產(chǎn)品(樣件)——再設計——產(chǎn)品(批量)的制造過程。這種實物測量反求技術廣泛應用于產(chǎn)品改型,模具設計等生產(chǎn)活動中;特別是對于具有復雜曲面外形的產(chǎn)品,如汽車、摩托車的復雜外形,也是消化、吸收先進技術進而改造和開發(fā)各種新產(chǎn)品的重要手段,據(jù)此構(gòu)成了反求工程的主要思想。
相對于傳統(tǒng)的產(chǎn)品設計流程即所謂的正向工程而提出的。正向工 程是泛指按常規(guī)的從概念設計到具體模型再到成品的生產(chǎn)制造過程。而反求工程是從現(xiàn)有的模型(產(chǎn)品樣件、實物模型等)經(jīng)過一定的手段轉(zhuǎn)化為概念和工程設計模型,如利用三維坐標測量機的測量數(shù)據(jù)對產(chǎn)品進行數(shù)學模型重構(gòu),或者直接將這些離散數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成nc程序進行數(shù)控加工而獲取成品的過程。反求工程的設計流程和環(huán)境如圖3和圖4所示。
外形修飾
數(shù)據(jù)處理
樣品
3 D
輪廓測量
C A D
曲面建構(gòu)
CAM產(chǎn)生的NC文檔
模具加工
逐層產(chǎn)生的STL文件
R.P.快速成型
模具成型
產(chǎn)品復制
圖3反求工程設計流程
圖 4 基于逆向工程的CAD/CAM/DNC一體化環(huán)境
2.3 反求工程的系統(tǒng)組成
反求工程首先必須使用精密的測量系統(tǒng)將樣品輪廓三維尺寸快速測量出來,
然后再以取得的各點數(shù)據(jù)做曲面處理及加工成型。故建立一套完整的反求工程系
統(tǒng),需要有下列配備:
(1)測量探頭
有接觸式(觸發(fā)探頭、掃描探頭)和非接觸式(激光位移探頭、激光干涉儀探
頭、線結(jié)構(gòu)光及ccd掃描探頭、面結(jié)構(gòu)光及ccd掃描探頭)兩種。
(2)測量機
有三維坐標測量機、多軸專用機、多軸關節(jié)機械臂及激光追蹤站等
(3)點群數(shù)據(jù)處理軟件
進行噪聲濾除、細線化、曲線建構(gòu)、曲面建構(gòu)、曲面修改、內(nèi)插值補點等。
(4)cad/cam軟件
一般pc級或工作站級cad/cam。
(5)cnc工具機
執(zhí)行原型制作或模具制作。
2.4 反求工程中的技術難題
要執(zhí)行反求工程項目,需要對產(chǎn)品的特征和制作流程有充分地了解。許多產(chǎn)
品是自由曲面組成,對模型上的凹槽、開口或其他特征須做精確的辨識,以完成模型的建構(gòu)。如何將各點的數(shù)據(jù)正確無誤的處理建構(gòu)出有用的曲線、曲面,需要有經(jīng)驗豐富的工程師。此外,反求工程技術還包括測量技術上的難題。
逆向工程技術及應用涉及到下列問題:
(1)要準確及快速地將工件數(shù)據(jù)取得:
(2)要確實將數(shù)據(jù)建構(gòu)成曲面及應用外形;
(3)要與各種cad/cam及cae結(jié)合;
(4)要節(jié)省產(chǎn)品制造成本,提高產(chǎn)品競爭力。
2.5 反求工程的過程
反求工程過程一般分為5個階段:
(1)零件原型的數(shù)字化,通常采用三維坐標測量機cmm(coordinate measuring machine)或激光掃描等測量裝置來獲取零件原型表面的三維坐標值。
(2)從測量數(shù)據(jù)中提取零件原型的幾何特征,按測量數(shù)據(jù)的幾何屬性對其進行分割,采用幾何特征匹配與識別的方法來獲取零件原型所具有的設計與加工特征。
(3)原型cad模型的重建,將分割后的三維數(shù)據(jù)在cad系統(tǒng)中分別做表面模型的擬合,并通過個表面的求交與拼接獲取零件原型表面cad模型。
(4)重建cad模型的檢驗與修正,采用根據(jù)獲取的cad模型重新測量和加工出樣品的方法來檢驗重建cad模型是否滿足精度或其它試驗性能指標的要求,對不滿足要求的重復以上過程,直至達到零件的設計要求。
(5)在建立模具全數(shù)字化三維模型的基礎上,實現(xiàn)模具型腔的數(shù)控加工。
3 基于cad/cam/dnc下的反求工程
采用先進的設計思想和設計手段,在計算機網(wǎng)絡及cad /cam技術的支持下,可建立基于反求工程的模具cad/cam/dnc集成化環(huán)境,如下圖。在建立模具全數(shù)字化三維的基礎上,可以快速實現(xiàn)產(chǎn)品的再設計。
圖3.1 基于反求工程的模具cad/cam/dnc集成化環(huán)境
3.1 環(huán)境配置
硬件環(huán)境由3o臺nt工作站,3臺數(shù)控加工中心,1臺三坐標測量機組成模具設計與數(shù)控加工環(huán)境局域網(wǎng)。利用nt工作站對模具進行三維實體(曲面)造型、模具裝配模擬檢查、實體加工仿真模擬、數(shù)控加工到位文件生成和nc后處理。3臺cam工作站用于對加工中心和數(shù)控機床的控制,以計算機直接數(shù)控(dnc)的方式控制機床的在線加工。
支撐軟件采用美國pi'c公司的pro/e2001,利用pro/e2001強大的造型功能,準確完整地表達和描述模具的復雜曲面和實體模型,然后進行加工切削仿真,檢查加工中的過切現(xiàn)象和加工刀位的合理性,從而取代實際試切,降低成本,節(jié)約加工工時。
3.2 應用過程
在模具cad/cam/dnc一體化集成環(huán)境的支持下,進行復雜模具計算機輔助設計與數(shù)控加工(cad/cam/dnc)的基本過程如下:
(1)根據(jù)加工模具的結(jié)構(gòu)形狀及設計要求,利用pm/e軟件的三維造型(實體和曲面)設計建立完整、準確的模具三維實體(曲面)模型。
(2)在模具三維主摸型的基礎上,利用pm/e軟件的加工模塊擬定模具加工工藝(粗、精加工),選擇相應的加工參數(shù)及有關選向。
(3)生成模具數(shù)控加工的刀位文件。
(4)利用pm/e軟件進行數(shù)控加工的實體加工仿真模擬,檢查刀位文件的合理性及有效性,以代替實際試切過程。
(5)根據(jù)具體加工機床進行刀位文件的后處理,生成該機床的數(shù)控加工指令(加工代碼)。
(6)將模具的數(shù)控加工代碼,采用dnc方式,控制數(shù)控機床(加工中心)的在線加工。
4 實例
由于汽車覆蓋件大都是空間結(jié)構(gòu)、形狀復雜,從而決定了在沖壓成形中的變形復雜性、變形規(guī)律不易掌握、出現(xiàn)的質(zhì)量問題也比較多。模具設計中不能向軸對稱零件那樣可以較容易地計算出主要工藝參數(shù),模具參數(shù)等· 。但是由于汽車覆蓋件多數(shù)是一次拉深成形的,利用反求工程可以解決模具設計中的一系列的問題。下面以汽車覆蓋件的模具設計為例,描述基于反求工程的模具cad/cam/dnc的一體化過程。
在模型表面數(shù)字化中,采用以3dfamily公司生產(chǎn)的lsh600激光掃描測量系統(tǒng)測量。采集模型表面或特征線的坐標值,把采集的數(shù)據(jù)存入計算機中 根據(jù)模
型制造的需要,對測得模型進行噪聲處理,多視圖拼合,比例縮放、鏡像、旋轉(zhuǎn)、平移等處理,基于最小二乘法進行數(shù)據(jù)的光順,壓縮不必要的數(shù)據(jù)點一以減少后期計算量 。將處理后的3d點數(shù)據(jù)以qitech格式輸出。為了滿足pro/e的數(shù)據(jù)格式,必須在文件開頭加入open are length、begin section以及每開始處加入begin curve,生成pro/e能夠識別的.-hl數(shù)據(jù)式。
pro/e軟件的scan tool模塊有線的控制點移動(control y)、擬合(composite)、斷裂(split)、組合(merge)、投影(projected)等功能,可去除特征曲線的壞點,并對特征曲線進行光順處理,從而可以保證曲面的光順性,生成如圖所示的車門外板零件圖。
圖4.1 車門外板 圖4.2 凸模 圖4.3 凹模
基于反求工程技術.在計算機網(wǎng)絡和CAD/CAM集成技術的支持下,建立模具CAD/CAM/DNC集成化環(huán)境,不但縮短了模具的設計制造周期,而且大大地降低了模具的生產(chǎn)成本,保證了模具的加工質(zhì)量,提高了數(shù)控設備利用率,實現(xiàn)了模具的快速制造。同時為進一步實施分散化網(wǎng)絡制造奠定了堅實的基礎。
摘要:本論文介紹了數(shù)控系統(tǒng)技術及其DNC通信技術的應用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,了解了數(shù)控車床典型的結(jié)構(gòu)設計和進給部件的特點。本論文著重對數(shù)控車床的進給系統(tǒng)進行了方案的論證、結(jié)構(gòu)的比較和分析,并設計完成了EX-106數(shù)控車床的進給系統(tǒng)及其零部件,且對主要的進給軸和零部件進行了強度和剛度的校核、使用壽命的計算和零部件精度的分析。論文對數(shù)控系統(tǒng)的DNC通信系統(tǒng)進行了硬件和軟件的方案比較、分析,并完成了數(shù)控系統(tǒng)的DNC通信系統(tǒng)的硬件和軟件的設計,并對實驗的結(jié)果進行了分析。論文還介紹了基于反求工程的CAD/CAM/DNC集成技術,詳細敘述了反求工程含義和流程,敘述了CAD/CAM/DNC反求工程相對于傳統(tǒng)反求工程優(yōu)勢,完成了反求工程實例圖解。
關鍵詞:數(shù)控系統(tǒng) DNC通信系統(tǒng) EX-106 進給部件 反求工程
Abstract: This thesis introduced a number to control system technique and its DNC correspondence technical of applied present condition and development trend, understand number control the structure design of lather typical model and enter to the characteristics of parts. This thesis emphasizes the comparison of[with] argument, structure that the logarithms controlled lather to enter to carry on a project to the system and analyzes, and designed to complete EX-106 number control lather to enter zero parties to the system and it, and to entered mainly to carry on strength to the stalk and zero parties with just pit, the calculation of the service life and the analysis of the zero parts accuracy in the school of degree. The thesis logarithms controls the project comparison that the DNC correspondence system of system carried on hardware and software, analytical, and completed a number to control the correspondence hardware of the system and the design of the software of the DNC of system, and to experiment of carried on analysis as a result. The thesis still introduced according to anti- to the integration technique of the CAD/CAM/DNC of engineering, described in detail anti- to engineering meaning and process, described CAD/CAM/DNC anti-to engineering opposite in tradition anti- to engineering advantage, complete anti- to engineering a solid example an illustrated manual table.
Key Words: Numerical control system. Correspondence system of DNC.
EX-106. Enter to the parts. Anti-to engineering
目 錄
摘要 ……………………………………………………………
引言 ………………………………………………………………
1數(shù)控技術及網(wǎng)絡通信的應用………………………………………
1.1 數(shù)控技術發(fā)展現(xiàn)狀 …………………………………………
1.2 現(xiàn)代網(wǎng)絡技術…………………………………………………
1.3 數(shù)控技術在網(wǎng)絡總的應用……………………………………
2 數(shù)控車床的進給系統(tǒng) ……………………………………………
2.1 數(shù)控機床進給傳動的特點 ………………………………
2.2 電動機進給系統(tǒng) …………………………………………
2.3 數(shù)控車床的X軸進給運動及傳動裝置 …………………
2.4 數(shù)控車床的Z軸進給運動及傳動裝置 …………………
3 EX-106數(shù)控車床進給部件設計………………………………
3.1 進給軸的方案……………………………………………
3.2 進給軸尺寸設計 ………………………………………
3.3 聯(lián)軸器和軸承的選取 …………………………………
3.4 進給軸及其零部件的校核 …………………………
4 數(shù)控機床的DNC網(wǎng)絡通信系統(tǒng) ………………………………
4.1數(shù)控機床的DNC網(wǎng)絡通信系統(tǒng)方案……………………
4.2 DNC通信系統(tǒng)的硬件設計分析 ………………………
4.3 DNC通信系統(tǒng)的軟件設計分析 ………………………
5 基于反求工程的CAD/CAM/DNC集成技術 ……………………
5.1 反求工程簡介 ……………………………………………
5.2 反求工程的系統(tǒng)組成……………………………………
5.3 基于CAD/CAM/DNC的反求工程……………………………
5.4 反求工程實例 ……………………………………………
參考文獻 …………………………………………………………
致謝 ………………………………………………………………………
收藏
編號:2363272
類型:共享資源
大?。?span id="mzebxcnn0" class="font-tahoma">2.36MB
格式:RAR
上傳時間:2019-11-21
15
積分
- 關 鍵 詞:
-
數(shù)控車床
進給
部件
網(wǎng)絡
通信
通訊
系統(tǒng)
設計
- 資源描述:
-
數(shù)控車床進給部件及網(wǎng)絡通信系統(tǒng)設計,數(shù)控車床,進給,部件,網(wǎng)絡,通信,通訊,系統(tǒng),設計
展開閱讀全文
- 溫馨提示:
1: 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
2: 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
3.本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
4. 未經(jīng)權益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
5. 裝配圖網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責。
6. 下載文件中如有侵權或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
裝配圖網(wǎng)所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網(wǎng)友學習交流,未經(jīng)上傳用戶書面授權,請勿作他用。