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一、 選題的依據(jù)及意義：
本次設(shè)計(jì)是四年大學(xué)所學(xué)基礎(chǔ)課程的一次綜合設(shè)計(jì)，我們要全面綜合的運(yùn)用四年來我們所學(xué)習(xí)的機(jī)械專業(yè)方面的知識來進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)。此次設(shè)計(jì)也是我們走向崗位的最后一次設(shè)計(jì)。
本次設(shè)計(jì)的主要目的：
（1） 運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)及有關(guān)課程（機(jī)械設(shè)計(jì)、互換性與測量技術(shù)、工程材料與熱處理、金屬切削與刀具等）的知識，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐中學(xué)到的知識，獨(dú)立地分析和解決工藝問題，初步具備設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜程度零件的工藝規(guī)程的能力。
（2） 熟練正確的調(diào)查研究的方法，收集國內(nèi)外有關(guān)資料，掌握正確的設(shè)計(jì)思想，方法和手段。熟悉并能夠熟練地運(yùn)用相關(guān)工藝手冊、設(shè)計(jì)手冊、標(biāo)準(zhǔn)、圖標(biāo)等技術(shù)資料的能力。
（3） 進(jìn)一步的熟悉運(yùn)算，三維軟件，仿真軟件等的運(yùn)用。
二、 國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文件綜述）
（一）、本課題背景知識
1．?dāng)?shù)控加工技術(shù)的發(fā)展歷程
1949年美國Parson公司與麻省理工學(xué)院開始合作，歷時(shí)三年研制出能進(jìn)行三軸控制的數(shù)控銑床樣機(jī)，取名“Numerical Control”。
1953年麻省理工學(xué)院開發(fā)出只需確定零件輪廓、指定切削路線，即可生成NC程序的自動(dòng)編程語言。
1959年美國Keaney&Trecker公司開發(fā)成功了帶刀庫，能自動(dòng)進(jìn)行刀具交換，一次裝夾中即能進(jìn)行銑、鉆、鏜、攻絲等多種加工功能的數(shù)控機(jī)床，這就是數(shù)控機(jī)床的新種類——加工中心。
1968年英國首次將多臺數(shù)控機(jī)床、無人化搬運(yùn)小車和自動(dòng)倉庫在計(jì)算機(jī)控制下連接成自動(dòng)加工系統(tǒng)，這就是柔性制造系統(tǒng)FMS。
1974年微處理器開始用于機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)中，從此CNC(計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng))軟線數(shù)控技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展得以快速發(fā)展。
1976年美國Lockhead公司開始使用圖像編程。利用CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))繪出加工零件的模型，在顯示器上“指點(diǎn)”被加工的部位，輸入所需的工藝參數(shù)，即可由計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算刀具路徑，模擬加工狀態(tài)，獲得NC程序。
DNC(直接數(shù)控)技術(shù)始于20世紀(jì)60年代末期。它是使用一臺通用計(jì)算機(jī)，直接控制和管理一群數(shù)控機(jī)床及數(shù)控加工中心，進(jìn)行多品種、多工序的自動(dòng)加工。DNC群控技術(shù)是
FMS柔性制造技術(shù)的基礎(chǔ)，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床上的DNC接口就是機(jī)床數(shù)控裝置與通用計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送及通訊控制用的，也是數(shù)控機(jī)床之間實(shí)現(xiàn)通訊用的接口。隨著DNC數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床已成為無人控制工廠的基本組成單元。
20世紀(jì)90年代，出現(xiàn)了包括市場預(yù)測、生產(chǎn)決策、產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造和銷售等全過程均由計(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，基于PC-NC的智能數(shù)控系統(tǒng)開始得到發(fā)展，它打破了原數(shù)控廠家各自為政的封閉式專用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式，提供開放式基礎(chǔ)，使升級換代變得非常容易。充分利用現(xiàn)有PC機(jī)的軟硬件資源，使遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程檢測診斷能夠得以實(shí)現(xiàn)。
我國雖然早在1958年就開始研制數(shù)控機(jī)床，但由于歷史原因，一直沒有取得實(shí)質(zhì)性成果。20世紀(jì)70年代初期，曾掀起研制數(shù)控機(jī)床的熱潮，但當(dāng)時(shí)是采用分立元件，性能不穩(wěn)定，可靠性差。1980年北京機(jī)床研究所引進(jìn)日本FANUC5、7、3、6數(shù)控系統(tǒng)，上海機(jī)床研究所引進(jìn)美國GE公司的MTC－1數(shù)控系統(tǒng)，遼寧精密儀器廠引進(jìn)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)，航天部706所研制出MNC864數(shù)控系統(tǒng)?！鞍宋濉逼陂g國家又組織近百個(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)”，從而為數(shù)控技術(shù)產(chǎn)業(yè)化建立了基礎(chǔ)。20世紀(jì)90年代末，華中數(shù)控自主開發(fā)出基于PC-NC的HNC數(shù)控系統(tǒng)，達(dá)到了國際先進(jìn)水平，加大了我國數(shù)控機(jī)床在國際上的競爭力度。
據(jù)1997年不完全統(tǒng)計(jì)，全國共擁有數(shù)控機(jī)床12萬臺。目前，我國數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)有100多家，年產(chǎn)量增加到1萬多臺，品種滿足率達(dá)80%，并在有些企業(yè)實(shí)施了FMS和CIMS工程，數(shù)控機(jī)床及其加工技術(shù)進(jìn)入了實(shí)用階段。
2．?dāng)?shù)控加工技術(shù)的發(fā)展方向
現(xiàn)代數(shù)控加工正在向高速化、高精度化、高柔性化、高一體化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化等方向發(fā)展。
1) 高速切削
受高生產(chǎn)率的驅(qū)使，高速化已是現(xiàn)代機(jī)床技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。高速切削可通過高速運(yùn)算技術(shù)、快速插補(bǔ)運(yùn)算技術(shù)、超高速通信技術(shù)和高速主軸等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。
高主軸轉(zhuǎn)速可減少切削力，減小切削深度，有利于克服機(jī)床振動(dòng)，傳入零件中的熱量大大減低，排屑加快，熱變形減小，加工精度和表面質(zhì)量得到顯著改善。因此，經(jīng)高速加工的工件一般不需要精加工。
2) 高精度控制
高精度化一直是數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展追求的目標(biāo)。它包括機(jī)床制造的幾何精度和機(jī)床使用的加工精度控制兩方面。
提高機(jī)床的加工精度，一般是通過減少數(shù)控系統(tǒng)誤差，提高數(shù)控機(jī)床基礎(chǔ)大件結(jié)構(gòu)特性和熱穩(wěn)定性，采用補(bǔ)償技術(shù)和輔助措施來達(dá)到的。目前精整加工精度已提高到0.1 μm，并進(jìn)入了亞微米級，不久超精度加工將進(jìn)入納米時(shí)代。(加工精度達(dá)0.01 μm)
3) 高柔性化
柔性是指機(jī)床適應(yīng)加工對象變化的能力。目前，在進(jìn)一步提高單機(jī)柔性自動(dòng)化加工的同時(shí)，正努力向單元柔性和系統(tǒng)柔性化發(fā)展。
數(shù)控系統(tǒng)在21世紀(jì)將具有最大限度的柔性，能實(shí)現(xiàn)多種用途。具體是指具有開放性體系結(jié)構(gòu)，通過重構(gòu)和編輯，視需要系統(tǒng)的組成可大可小；功能可專用也可通用，功能價(jià)格比可調(diào)；可以集成用戶的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，形成專家系統(tǒng)。
4) 高一體化
CNC系統(tǒng)與加工過程作為一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)機(jī)電光聲綜合控制，測量造型、加工一體化，加工、實(shí)時(shí)檢測與修正一體化，機(jī)床主機(jī)設(shè)計(jì)與數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)一體化。
5) 網(wǎng)絡(luò)化
實(shí)現(xiàn)多種通訊協(xié)議，既滿足單機(jī)需要，又能滿足FMS(柔性制造系統(tǒng))、CIMS(計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng))對基層設(shè)備的要求。配置網(wǎng)絡(luò)接口，通過Internet可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制加工，進(jìn)行遠(yuǎn)程檢測和診斷，使維修變得簡單。建立分布式網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)，可便于形成“全球制造”。
6) 智能化
21世紀(jì)的CNC系統(tǒng)將是一個(gè)高度智能化的系統(tǒng)。具體是指系統(tǒng)應(yīng)在局部或全部實(shí)現(xiàn)加工過程的自適應(yīng)、自診斷和自調(diào)整；多媒體人機(jī)接口使用戶操作簡單，智能編程使編程更加直觀，可使用自然語言編程；加工數(shù)據(jù)的自生成及智能數(shù)據(jù)庫；智能監(jiān)控；采用專家系統(tǒng)以降低對操作者的要求等。
三、研究內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案：
本設(shè)計(jì)的研究重點(diǎn)是：
1根據(jù)零件實(shí)物或模型在CAD/CAM軟件中進(jìn)行數(shù)字化三維設(shè)計(jì)。
2編制零件的數(shù)控加工工藝。
3.生成零件的NC加工程序，進(jìn)行仿真加工。
4.研究零件的加工誤差檢測方法。
實(shí)驗(yàn)方案：
1.生產(chǎn)類型的確定
2.選擇毛坯、確定毛坯尺寸、確定毛坯圖
3.工藝路線擬定
4選擇加工設(shè)備及刀具、夾具、量具
5.確定切削用量及基本時(shí)間
四、目標(biāo)、主要特設(shè)及工作進(jìn)度
1 搜集資料寫開題報(bào)告，英文翻譯。 第1周～第2周
2 零件的三維建模。 第3周～第5周
3 加工工藝設(shè)計(jì)，加工程序編制 第6周～第8周
4.加工誤差檢測方法研究。 第9周～第14周5.撰寫畢業(yè)論文。 第15周～第16周
6.答辯準(zhǔn)備及畢業(yè)答辯 第17周
五、參考文獻(xiàn)
[1] 張冶，洪雪. Unigraphics NX三維工程設(shè)計(jì)與渲染教程.北京：清華大學(xué)出版社，2004.
[2] 曾向陽，謝國明. UG NX基礎(chǔ)及應(yīng)用教程（建模、裝配、制圖）. 北京：電子工業(yè)出版社， 2003.
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[4] 宋曉華等.基于UG參數(shù)化的產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)，CAD/CAM與制造業(yè)信息化，2003.4
[5] L.Qiang. A Distributive and Collaborative Concurrent Product Design System Through the. WWW/Internet. Advanced Manufacturing Technology(2001)17.