【正文】 當然，由于本人知識水平有限，在模型飛機設(shè)計和數(shù)控加工方面存在一些盲區(qū)，所以本次設(shè)計中難免存在一些疏忽和不正確的地方，懇請老師給予批評指正，本人不勝感激。 目前在國內(nèi)三維造型與加工市場中， Pro/E 以其參數(shù)化的設(shè)計方式一直在機械設(shè)計行業(yè)占有重要地位，該軟件的引入與應(yīng)用程度正日漸增強。 圖 模型飛機設(shè)計及其數(shù)控加工 第 48 頁 /共 57頁 圖 VERICUT 仿真加工界面 圖 加工完成后的飛機機身 模型飛機設(shè)計及其數(shù)控加工 第 49 頁 /共 57頁 4. 結(jié)論 通過一個學期的畢業(yè)設(shè)計，我對模型飛機外形設(shè)計和數(shù)控加工的相關(guān)知識有了更深一步的了解，同時也是對我大學四年所學知識的一次重大檢驗。 模型飛機設(shè)計及其數(shù)控加工 第 47 頁 /共 57頁 圖 仿真加工 (1) 仿真加工 選擇【工具】→【 CL 數(shù)據(jù)】→【材料去除模擬】命令，打開如圖 所示的菜單欄，選擇【 CL文件】，打開文件選擇對話框，選擇“ ”文件后，單擊【打開】，接著單擊【完成】命令，打開如圖 所示的 VERICUT 窗口。 模型飛機設(shè)計及其數(shù)控加工 第 42 頁 /共 57頁 圖 機床類型設(shè)置 ○ 2 程序開始與結(jié)束的設(shè)置 a． 一般屬性如圖 所示 圖 一般屬性 模型飛機設(shè)計及其數(shù)控加工 第 43 頁 /共 57頁 b． Codes/Chars 屬性設(shè)置如圖 所示 圖 Codes/Chars 設(shè)置 c． Default Prep Codes 屬性設(shè)置如圖 所示 圖 Default Prep Codes 設(shè)置 ○ 3 機床加工代碼設(shè)置 模型飛機設(shè)計及其數(shù)控加工 第 44 頁 /共 57頁 a． 準備功能代碼 (G 代碼 )設(shè)置 如圖 所示 圖 準備功能設(shè)置 b． 輔助功能 (M 代碼 )設(shè)置如圖 所示 輔助功能設(shè)置 ○ 4 刀具半徑補償?shù)?G 代碼和輸出方式的設(shè)置如圖 和圖 模型飛機設(shè)計及其數(shù)控加工 第 45 頁 /共 57頁 圖 刀具半徑補償 G 代碼設(shè)置 圖 五軸機床刀具半徑補償輸出方式 ○ 5 有關(guān)主軸的設(shè)置如同 所示 模型飛機設(shè)計及其數(shù)控加工 第 46 頁 /共 57頁 圖 圖 有關(guān)主軸的設(shè)置 (2) 生成數(shù)控加工的 NC 序列 選擇【編輯】→【 CL 數(shù)據(jù)】→【輸出】命令，系統(tǒng)彈出系統(tǒng)彈出如圖 所示的菜單選項，選擇【 NC 序列】命令，彈出如圖 所示的菜單，在“ NC序列列表”中選擇【 1：曲面銑削】，接著在彈出菜單選項中選擇【文件】命令，勾選 CL 文件、 MCD 文件和交互選項復(fù)選框后，單擊【完成】，進入保存文件對話框，在“新名稱”欄輸入“ ”，單擊【確定】后，系統(tǒng)彈出如圖 所示的后置處理菜單選項，可以使用系統(tǒng)默認選項，直接單擊【完成】命令。 指令代碼 功能 G00 快速定位 G01 直線插補 G02 順時針圓弧插補 G03 逆時針圓弧插補 G04 暫停 G54G59 工件坐標系設(shè)置 G70 英制 G71 公制 G80 循環(huán)停止 G81 鉆孔循環(huán) G82 锪孔循環(huán) G83 深鉆孔循環(huán) G84 攻絲循環(huán) G85 鏜孔循環(huán) M00 程序暫停 M01 程序選擇停止 M02 程序結(jié)束 M03 主軸順時針旋轉(zhuǎn) M04 主軸逆時針旋轉(zhuǎn) M05 主軸停轉(zhuǎn) M06 換刀 圖 3215 模型飛機設(shè)計及其數(shù)控加工 第 40 頁 /共 57頁 表 FANUC 系統(tǒng) G 和 M 指令代碼功能 了解以上 FANUC 16iM 五軸機床指令代碼后，便可在 Pro/E 上進行 NC 加工程序的后處理，選擇【應(yīng)用程序】→【 NC 后處理器】命令，打開如圖 所示的窗口，選擇【 File】→【 New】命令，在彈出的新建對話框中選擇“ Mill（銑床）”，后，單擊【 NEXT】按鈕，彈出圖 所示的對話框，在“ Machine Number(機器標識號 )”后輸入“ 60”，接著單擊【 NEXT】，在接著彈出的對話框中選擇“ System supplied default option file(選擇系統(tǒng)提供的缺省文件 )”，單擊【 NEXT】，選擇“ 10：FANUC 16M CONTROL”，單擊【 NEXT】，在“ Option File Title”后輸入“ FAUNC 16M CONTROL –PLANE”，再單擊【 FINISH】，完成機床的初始化設(shè)置。 圖 切削定義設(shè)置 (5) 屏幕演示 完成所有加工序列的創(chuàng)建后，在模型樹中的 上單擊右鍵，選擇【播放路徑】命令，等待命令處理完后，在彈出的對話框中單擊【開始】按鈕，則在工作區(qū)間進行屏幕演示，并出現(xiàn)刀具路徑，如圖 所示。 確定好以上參數(shù)后，其它參數(shù)系統(tǒng)默認，最終的主要加工參數(shù)設(shè)置如表 所示。切削進給的增加可以提高加工效率，在加工表面粗糙度要求低時，可選擇得大些，但是最大進給速度要受到設(shè)備剛度和進給系統(tǒng)性能等因素的限制。 為刀具或工件直徑 (mm)，因本設(shè)計的 NC 加工為精加工，須高切削速度，根據(jù)表 可取切削速度 =200m/min，再根據(jù)刀具直徑，計算出主軸轉(zhuǎn)速 為 12738r/min，可取主軸速率為 12020r/min。 ○ 2 主軸速率的選擇 主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度 來選定。經(jīng)濟型數(shù)控加工中，一般切削寬度的取值范圍為： L=(0． ． 8)d。常見切削參數(shù)的選擇見表 。不同刀具加工不同工件材料時，加工參數(shù)會有很大差異，目前尚無完整的加工數(shù)據(jù)，可根據(jù)實際選用的刀具和加工對象參考刀具廠商提供的加工參數(shù)選擇。球頭銑刀的有效直徑計算公式： 圖 銑刀有效直徑 銑刀實際參與切削部分的最大線速度定義為有效線速度。而本設(shè)計的待加工面基本為凸形曲面，且存在較小的曲度，故本設(shè)計的刀具選擇球形立銑刀。 模型飛機毛胚的精加工 (1) 創(chuàng)建曲面銑削 單擊工具欄中的 （曲面銑削）按鈕，或選擇【步驟】→【曲面銑削】命令，在彈出的系統(tǒng)菜單中選擇“ 5 軸”，之后單擊【完成】，系統(tǒng)彈出圖 所示的菜單選項，在“序列設(shè)置”下的復(fù)選框中選擇刀具、參數(shù)、曲面、定義切削，接著單擊【完成】，進行刀具設(shè)置和加工參數(shù)設(shè)置后進入如圖 所示的曲面拾取菜單，選擇模型后單擊【完成】，進入曲面拾取模式，結(jié)合【 Ctrl】鍵，選取如圖 所示的曲面，完成后彈出切削定義對話框，設(shè)置好后單擊確定，完成曲面銑削的創(chuàng)建。 (3) 刀具的設(shè)置 此次加工是對毛胚的粗加工，參照工件的尺寸，可選擇直徑為 5mm 的端銑刀，其它詳細設(shè)置如圖 圖 刀具設(shè)置 (4) 加工參數(shù)設(shè)置 對于毛胚的粗加工而言，在滿足加工要求的條件下，跨度和步長深度可稍微取大點，以提高加工效率，此次加工的主要參數(shù)設(shè)置如表 ，其它選擇系統(tǒng)默認。 (1) 創(chuàng)建切削體積塊 在工具欄中單擊 （銑削體積塊工具）按鈕，進入體積塊創(chuàng)建模式，選擇工具欄中的 （拉伸工具），創(chuàng)建好實體后，工具欄中的【裁剪】命令被激活，選擇【裁剪】命令，再在模型樹中選擇工件后單擊 （完成）按鈕，完成體積塊的創(chuàng)建，創(chuàng)建的體積塊如圖 所示。 (3) 退刀面的設(shè)置 在操作設(shè)置對話框一般選項卡退刀欄中曲面后點擊 按鈕，系統(tǒng)彈出退刀設(shè)置對話框，“類型”選擇圓柱，“參照”選擇 NC_CSO:F9(坐標系 )，“方向”選擇 X 方向，“值”輸入 150，完成后的退刀設(shè)置如圖 所示。 圖 工件毛胚模型 制造設(shè)置 (1) 機床設(shè)置 選擇【步驟】→【操作】命令，打開操作設(shè)置對話框。 在裝配參照模型操控 板中單擊“放置”，打開“放置”選項卡，接著在“約束類型”中選擇“缺省”，其它選項系統(tǒng)默認，之后單擊 （完成）按鈕，創(chuàng)建后的工件如圖 所示。 在彈出的“新文件選項”對話框中，選擇 mmns_mfg_nc 模板，點擊【確定】按鈕，進入 Pro/E NC 模塊。 創(chuàng)建工藝文件 (1)新建 NC 文件 在工具欄中單擊 （創(chuàng)建新對象）按鈕，或者在菜單欄中選擇【文件】→【新建】命令，打開“新建對話框”。首先，利用 Pro/E 的零件設(shè)計模塊將工件的幾何圖形繪制到計算機中形成圖形文件，然后調(diào)用 Pro/E NC 加工模塊進行刀具路徑處理，由計算機自動對零件加工軌跡進行計算和數(shù)學處理，從而生成刀具路徑文件，然后經(jīng)過相應(yīng)的后置處理自動生成數(shù)控加工對應(yīng)的 G 代碼，并在計算機上動態(tài)模擬刀具的加工軌跡，其流程圖如圖 。 (5) 易于建立與計算機間的通信聯(lián)絡(luò)，容易實現(xiàn)群控 由于數(shù)控機床采用數(shù)字化控制信息，方便與計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)進行連接，形成了 CAD/CAM 一體化系統(tǒng)，并且可以建立各機床間的聯(lián)系，容易實現(xiàn)群控。 (3) 柔性化高，加工能力強 傳統(tǒng)的通用機床，雖然柔性好，但效率低下；而傳統(tǒng)的專用機床，雖然效率很高，但 對零件的適應(yīng)性很差，剛性大，柔性差，加工能力弱。 (2) 加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定 數(shù)控加工尺寸精度控制在 ～ mm 之間，并且不受零件復(fù)雜程度的影響。若配合自動裝卸的裝置，則是組成無人工廠的基本單元。由于飛機和 發(fā)動機零件具有不同的特點：飛機的零構(gòu)件尺寸大、曲面形狀復(fù)雜；發(fā)動機零構(gòu)件尺寸小、要求精度高。 數(shù)控加工的特點 數(shù)控機床一開始就定位于具有復(fù)雜型面的飛機零件作為加工對象，立足于解決普通加工方法難以加工的問題。其數(shù)控加工的原理如圖 所示。 圖 模型飛機設(shè)計及其數(shù)控加工 第 26 頁 /共 57頁 圖 圖 圖 模型飛機設(shè)計及其數(shù)控加工 第 27 頁 /共 57頁 3. 模型飛機數(shù)控編程及模擬加工 數(shù)控加工的原理及特點 數(shù)控加工的原理 采用數(shù)控機床進行加工零件，只需要將零件圖形和工藝參數(shù)、加工步驟等信息通過數(shù)字信息的形式，編寫程序代碼輸入到機床控制系統(tǒng)中，再由其進行運算處理后轉(zhuǎn)為驅(qū)動伺服機構(gòu)的指令信號，從而控制機床各部件的協(xié)調(diào)動作，自動地加工出零件來。 圖 創(chuàng)建邊界混合特征 (1) 點擊右工具箱的 (邊界混合工具 )，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，選擇要進行混合的邊界（如圖 ）； (3) 在邊界混合工具操控板中點擊 按鈕，并繼續(xù)完成圖 所示的曲面 . (4) 結(jié)合【 Ctrl】鍵，在模型樹中選定剛創(chuàng)建的曲面，進行合并與實體化操作，完成后的實體特征如圖 . 圖 242 模型飛機設(shè)計及其數(shù)控加工 第 23 頁 /共 57頁 圖 圖 圖 模型飛機設(shè)計及其數(shù)控加工 第 24 頁 /共 57頁 創(chuàng)建拉伸特征 2 (1) 點擊 右工具箱的 （拉伸工具）按鈕，打開拉伸工具操控板； (2) 在拉伸工具操控板中點擊“放置”選項標簽，打開【放置】面板，接著點擊“放置”面板中的【定義】按鈕，在彈出的“草繪”對話框中選定 FRONT 平面作為草繪平面， RIGHT 平面作為“右”方向參考，點擊【草繪】按鈕，進入草繪模式； (3) 繪制如圖 所示的截面，單擊 （完成）按鈕； (4) 在拉伸工具操控板中的拉伸方式上選擇 （移除材料），深度框中輸入深度值大于 50，其它選項系統(tǒng)默認，在拉伸工具操控板中點擊（完成）按鈕； (5) 完成的機翼外形如圖 所示。 草繪 (1) 選擇要作為草繪平面的FRONT 基準面，接著在右工具箱中點擊 （草繪工具）按鈕，彈出“草繪”對話框； (2) 接受以 RIGHT 基準平面作為“右”方向參考，點擊【草