【正文】 機(jī)床已成為了無人控制工廠的基本組成單元。 20世紀(jì)90年代，出現(xiàn)了包括市場(chǎng)預(yù)測(cè)、生產(chǎn)決策、產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造和銷售等全過程均是由計(jì)算機(jī)集成管理和控制的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS。其中，數(shù)控是其基本控制單元。 20世紀(jì)90年代，它打破了原數(shù)控廠家封閉式專用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式，提供了開放式基礎(chǔ)，使升級(jí)換代變得較為容易。充分利用了現(xiàn)有PC機(jī)的軟硬件資源，使遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程檢測(cè)診斷能夠得到實(shí)現(xiàn)。 我國雖早在1958年就開始研制數(shù)控機(jī)床，但是由于種種原因，研究一直沒有取得實(shí)質(zhì)性成果。20世紀(jì)70年代初期，我國曾掀起研制數(shù)控機(jī)床的熱潮，但那時(shí)是采用分立元件，性能不穩(wěn)定及可靠性差。1980年北京機(jī)床研究所引進(jìn)了日本FANUC6數(shù)控系統(tǒng)，上海機(jī)床研究所引進(jìn)了美國GE公司的MTC－1數(shù)控系統(tǒng)，遼寧精密儀器廠引進(jìn)了美國Bendix公司的Dynapth LTD10數(shù)控系統(tǒng)。在引進(jìn)、消化、吸收國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，北京機(jī)床研究所又開發(fā)出BS03經(jīng)濟(jì)型數(shù)控和BS04全功能數(shù)控系統(tǒng)系統(tǒng)，我國航天部706所研制出了MNC864數(shù)控系統(tǒng)。“八五”期間國家又組織了近百個(gè)單位進(jìn)行以發(fā)展自主版權(quán)為目標(biāo)的“數(shù)控技術(shù)攻關(guān)”，為數(shù)控技術(shù)產(chǎn)業(yè)化建立了基礎(chǔ)。20世紀(jì)90年代末，這達(dá)到了國際先進(jìn)水平，增加了我國數(shù)控機(jī)床在國際上的知名度。 據(jù)1997年不完全統(tǒng)計(jì)，全國擁有了數(shù)控機(jī)床12萬臺(tái)。目前，我國數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)企業(yè)有100多家，數(shù)控機(jī)床的年產(chǎn)量增加到1萬多臺(tái)，品種滿足率達(dá)到了80%，同時(shí)在有些企業(yè)實(shí)施了FMS和CIMS工程，我國數(shù)控機(jī)床及其加工技術(shù)進(jìn)入了實(shí)用階段。 設(shè)計(jì)、研究采用的方法本設(shè)計(jì)主要采用Pro/Engineer進(jìn)行復(fù)雜曲面類零件的設(shè)計(jì),繪出模型飛機(jī)的三維外形圖，并采用Pro/Engineer提供的體積塊加工、局部銑削、曲面銑削、輪廓加工、刻模加工、孔加工等方法進(jìn)行加工編程以及實(shí)現(xiàn)整個(gè)加工過程的過切檢測(cè)和切削仿真過程。 設(shè)計(jì)的重點(diǎn)與難點(diǎn)畢業(yè)設(shè)計(jì)作為大學(xué)本科教育的最后實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，所以難度必定勝于以往的一些設(shè)計(jì)，因?yàn)檫@個(gè)設(shè)計(jì)的選題涉到的知識(shí)面相當(dāng)?shù)膹V闊，從理論學(xué)習(xí)到實(shí)踐，還包括一些輔助軟件的學(xué)習(xí)。其次，設(shè)計(jì)對(duì)可行性要求很高，有的甚至需要做出實(shí)際產(chǎn)品，這個(gè)過程困難重重。所以，我認(rèn)為畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們從理論校園到社會(huì)運(yùn)用的一個(gè)過渡階段，是對(duì)我們四年來所學(xué)知識(shí)的一次綜合性檢驗(yàn)，是對(duì)我們所學(xué)知識(shí)的掌握與應(yīng)用程度的考驗(yàn)。 設(shè)計(jì)的重點(diǎn)本設(shè)計(jì)主要采用Pro/E進(jìn)行三維建模和模擬數(shù)控加工，而且飛機(jī)外形的各個(gè)面都是曲面，因此要求用Pro/E進(jìn)行曲面建模與設(shè)計(jì)，并且在模擬數(shù)控加工時(shí)須采用5軸數(shù)控機(jī)床，采用曲面銑削功能，所以對(duì)Pro/E的熟悉與掌握程度要求較高，尤其是Pro/E的三維建模與曲面銑削模塊。因本設(shè)計(jì)是面向社會(huì)化的，因此可行性也是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，在實(shí)際數(shù)控加工過程中，我們必須考慮過切性，因此，在Pro/E的數(shù)控模擬中，我們必須進(jìn)行過切檢查，以保證實(shí)際加工過程中不會(huì)出現(xiàn)損壞刀具或機(jī)床的故障。在模擬數(shù)控加工時(shí)，要求我們對(duì)5軸數(shù)控加工機(jī)床有一定的了解，以便我們?nèi)绾芜x擇機(jī)床和數(shù)控加工程序的后處理 設(shè)計(jì)的難點(diǎn)首先，本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是模型飛機(jī)，此前我們很少接觸這方便的內(nèi)容，所以須得參考大量資料和書籍，整理繪出有關(guān)飛機(jī)的尺寸與結(jié)構(gòu)圖，再通過Pro/E繪出各個(gè)部件，再加以裝配，我想這是此次設(shè)計(jì)的最大難點(diǎn)。其次，本設(shè)計(jì)主要采用Pro/E繪圖的方法分別繪出飛機(jī)給個(gè)部件的結(jié)構(gòu)尺寸圖和三維圖，然后通過Pro/E的模擬加工模塊，生成飛機(jī)各個(gè)部件的數(shù)控加工程序代碼，并進(jìn)行模擬數(shù)控加工。最后，我們之前接觸的機(jī)床大多是3軸加工的，對(duì)5軸機(jī)床的了解存在盲區(qū)，因此在最后的模擬數(shù)控加工時(shí)難免遇到各種問題，比如：機(jī)床型號(hào)的選擇、刀具的選擇、Pro/E中NC序列的后處理和G代碼的后續(xù)處理等。2. Pro/E與模型飛機(jī)外形設(shè)計(jì) Pro/E軟件概述與特點(diǎn) Pro/E軟件的概述Pro/Engineer操作軟件是美國參數(shù)技術(shù)公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。Pro/Engineer軟件以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，Pro/Engineer作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣，是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，特別是在國內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域占據(jù)重要位置。 Pro/E第一個(gè)提出了參數(shù)化設(shè)計(jì)的概念，并且采用了單一數(shù)據(jù)庫來解決特征的相關(guān)性問題。另外，它采用模塊化方式，用戶可以根據(jù)自身的需要進(jìn)行選擇，而不必安裝所有模塊，以分別進(jìn)行草圖繪制、零件制作、裝配設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進(jìn)行選擇使用。 Pre/E軟件的特點(diǎn) (1)單一數(shù)據(jù)庫 Pro/E是建立在統(tǒng)一基層的數(shù)據(jù)庫上，而一些傳統(tǒng)的CAD/CAM系統(tǒng)是建立在多個(gè)數(shù)據(jù)庫上，用Pro/E進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，在整個(gè)過程中任何一處發(fā)生任何變動(dòng)，都可反映到整個(gè)設(shè)計(jì)過程的相關(guān)環(huán)節(jié)上。這種獨(dú)特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與工程設(shè)計(jì)的完整結(jié)合，使得產(chǎn)品的設(shè)計(jì)更方便、更優(yōu)化、更高質(zhì)、成本更低。 (2)基于特征的參數(shù)化建模 參數(shù)化設(shè)計(jì)是一種使用重要幾何參數(shù)快速構(gòu)造和修改幾何模型的造型方法。參數(shù)化建模通過調(diào)整幾何參數(shù)來修改和控制幾何圖形，從而自動(dòng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的精確造型，這些幾何參數(shù)包括模型定型、定位尺寸等。不同于CAD設(shè)計(jì)以圖形線條為設(shè)計(jì)元素，Pro/E以參數(shù)為設(shè)計(jì)元素，從構(gòu)建特征入手，建立零件數(shù)字化模塊，參數(shù)化技術(shù)以約束為核心，優(yōu)點(diǎn)主要有：a． 對(duì)設(shè)計(jì)人員的初始設(shè)計(jì)要求低，提高了設(shè)計(jì)的柔性；b． 便于系列化設(shè)計(jì)，同種規(guī)格的零件，不同尺寸系列可在一次設(shè)計(jì)成型后通過修改尺寸得到，節(jié)省了大量的重復(fù)設(shè)計(jì)時(shí)間，簡便快捷，為數(shù)字化制造建立了基礎(chǔ)；c． 便于隨時(shí)編輯、修改，滿足反復(fù)設(shè)計(jì)要求。(3)完全相關(guān)行相關(guān)性是指所有的Pro/E功能都相互關(guān)聯(lián)，用戶在產(chǎn)品開發(fā)和設(shè)計(jì)過程中的任一環(huán)節(jié)進(jìn)行的修改都將影響到整個(gè)設(shè)計(jì)，同時(shí)自動(dòng)的將模型裝配、平面工程圖、模型加工數(shù)據(jù)等工程文檔進(jìn)行更新。(4)工程數(shù)據(jù)在利用三維實(shí)體造型將三維實(shí)體模型用于機(jī)械產(chǎn)品的CAD/CAE/CAM過程，用戶可隨時(shí)計(jì)算出產(chǎn)品的質(zhì)量、體積、慣性矩等相關(guān)的物理量、幾何量，可迅速了解產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，掌握產(chǎn)品的信息，減少人為計(jì)算時(shí)間。 模型飛機(jī)整體設(shè)計(jì)思路、在該模型飛機(jī)設(shè)計(jì)中，只要求設(shè)計(jì)飛機(jī)的基本整體外觀效果，而不用涉及機(jī)體發(fā)動(dòng)機(jī)部件和內(nèi)部一些配件的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)主要用Pro/E分別構(gòu)建模型飛機(jī)的機(jī)翼、機(jī)身等，然后利用Pro/E的組裝功能，組裝成一個(gè)完整的模型飛機(jī)，再把飛機(jī)上的一些部位細(xì)化，如：圓角、倒角等。在該設(shè)計(jì)中，將綜合應(yīng)用到拉伸工具、旋轉(zhuǎn)工具、邊界混合工具、倒圓角工具、實(shí)體化工具、基準(zhǔn)平面工具、基準(zhǔn)點(diǎn)工具、偏移工具和鏡像工具等。 模型飛機(jī)機(jī)身設(shè)計(jì) 新建零件文件(1) 在工具欄中單擊（創(chuàng)建新對(duì)象）按鈕，或者在菜單欄中選擇【文件】→【新建】命令，打開“新建對(duì)話框”；(2) 在“類型”選項(xiàng)組中選擇“零件”按鈕，在“子類型”選項(xiàng)組中選擇“實(shí)體”按鈕；在“名稱”文本框中輸入 “”,將“使用缺省模板”復(fù)選框取消選擇，然后點(diǎn)擊【確定】按鈕；(3) 在彈出的“新文件選項(xiàng)”對(duì)話框中，選擇mmns_part_solid模板，點(diǎn)擊【確定】按鈕，進(jìn)入零件設(shè)計(jì)界面。 建立草繪(1) 選擇要作為草繪平面的TOP基準(zhǔn)面，接著在右工具箱中點(diǎn)擊（草繪工具）按鈕，彈出“草繪”對(duì)話框；(2) 接受以RIGHT基準(zhǔn)平面作為“右”方向參考，點(diǎn)擊【草繪】按鈕或者單擊鼠標(biāo)中鍵，進(jìn)入草繪；(3) ，單擊（完成）按鈕完成草繪，；(4) 點(diǎn)擊右工具箱的(基準(zhǔn)平面工具)，或者選擇【插入】→【模型基準(zhǔn)】→【平面】命令，以RIGHT 面為基準(zhǔn)面，向右偏移350插入平面“DTM1”；(5) 以DTM1為草繪平面，以TOP基準(zhǔn)平面作為“左”方向參考。、。圖 圖 圖 創(chuàng)建曲面組(1) 點(diǎn)擊右工具箱的(邊界混合工具)按鈕，或選擇菜單欄中的【插入】→【邊界混合】命令，打開邊界混合工具操控板；(2) 結(jié)合【Ctrl】鍵，選擇要進(jìn)行混合的邊界（）；(3) 在邊界混合工具操控板中點(diǎn)擊按鈕，；(4) 。 鏡像操作(1) 結(jié)合【Ctrl】鍵，在模型樹中選擇要鏡像零件的名稱（），從而選中該模型的所有特征，單擊右工具箱的（鏡像工具）按鈕，或選擇菜單欄中的【編輯】→【鏡像】命令，打開鏡像工具操控板；(2) 選擇TOP基準(zhǔn)平面作為鏡像參考平面；(3) 在鏡像平面工具操控板中單擊（完成）按鈕。 合并與