【正文】 年不完全統(tǒng)計(jì)，全國擁有了數(shù)控機(jī)床 12 萬臺(tái)。 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和切削仿真過程。其次，設(shè)計(jì)對可行性要求很高，有的甚至需要做出實(shí)際產(chǎn)品，這個(gè)過程困難重重。 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 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。 在模擬數(shù)控加工時(shí)，要求我們對 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)。 最后，我們之前接觸的機(jī)床大多是 3 軸加工的，對 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。 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。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。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。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。 (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。 模型飛機(jī)整體設(shè)計(jì)思路 本設(shè)計(jì)要完成的模型飛機(jī)外形如圖 、 所示，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)。 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。 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) 繪制如圖 所示的草圖，單擊 （完成）按鈕完成草繪，并繼續(xù)完成圖 所示的草圖； (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，完成如圖 的草圖。 圖 模型飛機(jī)設(shè)計(jì)及其數(shù)控加工 第 10 頁 /共 57頁 圖 圖 圖 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（如圖 ）； (3) 在邊界混合工具操控板中點(diǎn)擊 按鈕，完成如圖 所示的曲面，并繼續(xù)完成圖 、 、 、 所示的曲面； (4) 最終完成的曲面組如圖 所示。 圖 合并與實(shí)體化操作 (1) 結(jié)合【 Ctrl】鍵，在模型樹中選擇要合并的邊界混合曲面（如圖 ）； (2) 點(diǎn)擊 右工具箱的 （合并工具）按鈕，或選擇菜單欄中的【編輯】→【合并】命令，打開合并工具操控板； (3) 在合并工具操控板中單擊 （完成）按鈕，完成曲面合并，合并結(jié)果如圖 所示。 圖 圖 創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)特征 (1) 點(diǎn)擊右工具箱中的 （旋轉(zhuǎn)工具）按鈕，打開旋轉(zhuǎn)工具操控板； (2) 在旋轉(zhuǎn)工具操控板中點(diǎn)擊“放置”選項(xiàng)標(biāo)簽，打開“放置”面板，再點(diǎn)擊【定義】按鈕，打開“草繪”對話框； 模型飛機(jī)設(shè)計(jì)及其數(shù)控加工 第 15 頁 /共 57頁 圖 圖 (3) 選擇 TOP 平面為草繪平面，點(diǎn)擊【草繪】按鈕，進(jìn)入草繪模式； (4) 繪制出如圖 所示旋轉(zhuǎn)剖面，并繪制一根中心線，用以定義旋轉(zhuǎn)軸，點(diǎn)擊（完成）按鈕； (5) 因系統(tǒng)默認(rèn)的旋轉(zhuǎn)角度為 360176。 創(chuàng)建拉伸特征 創(chuàng)建拉伸特征 1 (1) 點(diǎn)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(diǎn)擊“放置”選項(xiàng)標(biāo)簽，打開【放置】面板，接著點(diǎn)擊“放置”面板中的【定義】按鈕，在彈出的“草繪”對話框中選定 TOP 平面作為草繪平面， RIGHT 平面作為“右”方向參考，選定圖 圖 模型飛機(jī)設(shè)計(jì)及其數(shù)控加工 第 16 頁 /共 57頁 圖 之后點(diǎn)擊【草繪】按鈕，進(jìn)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向上選擇 （兩側(cè)拉伸），深度框中輸入深度值為 80，其它選項(xiàng)系統(tǒng)默認(rèn)； (5) 在拉伸工具操控板中點(diǎn)擊 （完成）按鈕，創(chuàng)建的拉伸實(shí)體特征如圖 所示。 圖 創(chuàng)建拉伸特征 3 (1) 點(diǎn)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(diǎn)擊“放置”選項(xiàng)標(biāo)簽，打開【放置】面板，接著點(diǎn)擊“放置”面板中的【定義】按鈕，彈出“草繪”對話框，“放置”選項(xiàng)卡中的選項(xiàng)如圖 所示，點(diǎn)擊【草繪】按鈕，進(jìn)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為 80，其它選項(xiàng)系統(tǒng)默認(rèn)； (5) 在拉伸工具操控板中點(diǎn)擊 （完成）按鈕，創(chuàng)建的拉伸實(shí)體特征如圖 所示。 模型飛機(jī)設(shè)計(jì)及其數(shù)控加工 第 19 頁 /共 57頁 圖 圖 圖 駕駛艙及其它部位設(shè)計(jì) (1) 點(diǎn)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(diǎn)擊“放置”選項(xiàng)標(biāo)簽，打開【放置】面板，接著點(diǎn)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(diǎn)擊【草繪】按鈕，進(jìn)入草繪模式； (3) 繪制如圖 所示的截面，單擊 （完成）按鈕； 圖 (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(xiàng)系統(tǒng)默認(rèn)，在拉伸工 模型飛機(jī)設(shè)計(jì)及其數(shù)控加工 第 20 頁 /共 57頁 圖 圖 具操控板中點(diǎn)擊 （完成）按鈕； (5) 繪制如圖 所示草圖，并進(jìn)行邊界混合特征，完成后的特征如圖 所示； (6) 繼續(xù)完成如圖 、 、 的邊界混合特征。 完成以上建模特征后，飛機(jī)機(jī)身的整體圖如圖 圖 飛機(jī)整體特征 圖 圖 模型飛機(jī)設(shè)計(jì)及其數(shù)控加工 第 21 頁 /共 57頁 圖 241 模型飛機(jī)機(jī)翼設(shè)計(jì) 新建零件文件 (1) 在工具欄中單擊 （創(chuàng)建新對象）按鈕，或在菜單欄中選擇【文件】→【新建】命令，打開“新建對話框”； (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。 創(chuàng)建拉伸特征 1 (1) 點(diǎn)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(diǎn)擊“放置”選項(xiàng)標(biāo)簽，打開【放置】面板，接著點(diǎn)擊“放置”面板中的【定義】按鈕，在彈出的“草繪”對話框中選定 TOP 平面作為草繪平面， RIGHT 平面作為“右”方向參考，選定之后點(diǎn)擊【草繪】按鈕，進(jìn)入草繪模式； 模型飛機(jī)設(shè)計(jì)及其數(shù)控加工 第 22 頁 /共 57頁 (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深度框中輸入深度值為 2，其它選項(xiàng)系統(tǒng)默認(rèn)； (5) 在拉伸工具操控板中點(diǎn)擊 （完成）按鈕，創(chuàng)建的拉伸實(shí)體特征如圖 所示。 鴨翼與尾翼的創(chuàng)建 利用拉伸特征與圓角特征創(chuàng)建創(chuàng)建鴨翼（圖 ）與尾翼（圖 ） 圖 247 圖 248 圖 249 圖 2410 模型飛機(jī)設(shè)計(jì)及其數(shù)控加工 第 25 頁 /共 57頁 模型飛機(jī)各組件的組裝 (1) 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”； (2) 在“類型”選項(xiàng)組中選擇“組件”按鈕，在“子類型”選項(xiàng)組中選擇“設(shè)計(jì)”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)”對話框中，選擇 mmns_part_solid 模板，點(diǎn)擊【確定】按鈕，進(jìn)入組件設(shè)計(jì)界面； (4) 點(diǎn)擊 （添加元件）按鈕，打開文件對話框，選擇“ ”，接著點(diǎn)擊【打開】按鈕，進(jìn)入組件工具操控板，在“位置”選項(xiàng)中選擇“缺省”放置，接著點(diǎn)擊 （完成）按鈕； (5) 點(diǎn)擊 （添加元件）按鈕，打開文件對話框，選擇“ ”，接著點(diǎn)擊【打開】按鈕，進(jìn)入組件工具操控板，在“放置”選項(xiàng)卡中 ，其與上機(jī)身的約束關(guān)系如圖 和圖 所示； (6) 繼續(xù)步驟五的操作，直至把所有組件都組裝好，最終組裝好的模型飛機(jī)如圖 和圖 所示。需要更換加工對象時(shí)，只需要重新編寫程序代碼，輸入機(jī)床，即可讓數(shù)控裝置代替人的大腦和雙手的大部分功能來控制加工，從而制造出任意復(fù)雜的零件。 圖 數(shù)控機(jī)床加工原理框圖 數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)一般都能按照數(shù)字程序指令來控制機(jī)床實(shí)現(xiàn)主軸自動(dòng)啟停、換向和變速，能自動(dòng)控制進(jìn)給速度、方向和加工路線，進(jìn)行加工，也能選擇刀具并根據(jù)刀具尺寸調(diào)整吃刀量及行走軌跡，可以完成加工中所需要的各種輔助動(dòng)作。數(shù)控加工的最大特點(diǎn)是用穿孔帶 (或磁帶 )控制機(jī)床進(jìn)行自動(dòng)加工。因此數(shù)控機(jī)床多用于飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)制造部門，但所用數(shù)控機(jī)床又有所區(qū)別，在飛機(jī)制造中以采用連續(xù)控制的大型數(shù)控銑床為主，而在發(fā)動(dòng)機(jī)制造中既采用連續(xù)控制的數(shù)控機(jī)床，也采用點(diǎn)位控制的數(shù)控機(jī)床，總的來說，數(shù)控加工具有以下特點(diǎn)： 零件 圖紙 工藝分析 數(shù)值計(jì)算 程序清單 控制介質(zhì) 程 序 校 核 數(shù)控裝置 輸入裝置 輸出裝置 伺服機(jī)構(gòu) 工 作 臺(tái) 毛胚 工件 模型飛機(jī)設(shè)計(jì)及其數(shù)控加工 第 28 頁 /共 57頁 (1)自動(dòng)化程度高，且具有