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1、甘肃工业大学 硕士学位论文 轴类零件的CAD/CAM集成研究 姓名：马志宏 申请学位级别：硕士 专业：机械设计制造及其自动化 指导教师：李古哉;蔡善乐 20030501 甘肃= l = 监大学硕士研究生学位论文 攮簧 臻要 黾专毪毫 本文主要针对一弛典型零件一轴类零件，研究如何将我们熟悉的C A D 软件绘制 静零俘圈信愚转换或我识嚣蠢靛数控车寐掰髓认识窃谈列静数控捂令。也赣是说将 C A D 软件绘制的图形信息通过专用的数据接1 3 读取，在此基础上提取零件的加工信 息，即进行裁纛置处理，生戏相应的刀位文传( C L F ) ，嫩嚣经过相应的爱置处理， 生成N e 代码。论文在对凡种集成方案
2、遴行分析和研究的基础上，探讨了一种简便 可行的方案来解决该问题。该方法是利用我们熟悉的A u t o C A D 或者其他C A D 能生成 D X F 文赞橇式戆软 串，输窭零孛豹D X F 文转，接着遂：i 重专趱数据接黧鼹D X F 文件读 取并进行数据处理，在此基础上输入一些工艺参数进行前置处理生成刀位文件，然 后对刀位文件谶行后置处理嫩成相应数控机床或数控系统可识别的N c 代码，再将 生成豹x e 代聪健入数控爨霖绒者将代码手工浚A 辊疼，逶嚣垂凄蕊王，簸瑟实魏 C A D 和C A M 的集成。通过本课题的研究已熬本实现了C A D 和C A M 集成。 关键试：集藏、C A D
3、 C A M 集袋、计算穰辖勋浚诗、诗算穰疆蘑裁造、牵囊类零舞、D X F 文件、数据接1 3 、前置处理、刀位文件、聪置处理、N C 代码 茎銎：三黧銮兰鐾圭堑壅兰鬟壁堡奎翌! 堡黧 A b s t r a c t T h i sa r t i c l ed e a l sm a i n l yw i t ht h e k e yp a r t s 一一t h ec i r c u l a rp a r t s ， s t u d y i n gh o 撵w ec a nt r a n s f o r mt h ei n f o r m a t i o no ft h eA u t o C
4、A Ds o f t w a r e 。r o t h e r sC A Ds o f t w a r ei n t ot h ei n s t r u c t i o nt h a tt h eN Cs y s t e mo ft h el a t h e c a nu n d e r s t a n da n dd i s c e r n T h a ti st o s a y ，t h eg r a p hi n f o r m a t i o no fC A D e 雏b er e a da n dd e a l tw i t hb yt h es p e c i a l p u r
5、p o s ed a t ai n t e r f a c e 。O nt h e b a s i so fp i c k i n gu ps o m ei n f o r m a t i o na b o u tm a n u f a c t u r i n g ，t h eC L Ff i l ec a n b eg e n e r a t e d I na n t h e rw o r dt h i si sp r e p r o c e s s i n g 。T h e nt h eN C c o d e sc a n b eg e n e r a t e db yt h ep o s
6、 t p r o c e s s i n g T h ep a p e ri sb a s e do nt h e a n a l y z i n g a n ds t u d y i n go faf e w n t e g r a t i o np r o j e c t s ，a p p r o a c h i n gap r a c t i c a la n d c o n v e n i e n tw a yw h i c hi sb a s e do nt h eA u t o C A bo ro t h e r s 龆套s o f t w a r et h a t c a n o
7、 u t p u t t h ef i l e sa st h ef o r m a t D X F T h r o u g hp r e p r o c e s s i n ga n d p o s t p r o c e s s i n g ，t h eN Cc o d e sc a nb eg e n e r a t e d ，t h e nw ec a l lt r a n s m i tt h e N Cc o d ei n t ot h eN Cs y s t e mo ri n p u tt h e mi n t oi tb ym a n u a lo p e r a t i o
8、 ni n o r d e r t om a n u f a c t u r i n gp a r t s C A Da n dC A Mi n t e g r a t i o nc a nb er e a l i z e d K e yw o r d s ：i n t e g r a t i o n ：C A D C A Mi n t e g r a t i o n ；C o m p u t e rA i d e d D e s i g n C o m p u t e rA i d e dM a n u f a c t u r i n g ：c i r c u l a rp a r t s
9、：D X Ff i l e s ：d a t ai n t e r f a c e c u t t e rf i l e ：p r e p r o c e s S i n g ：p o s t p r o c e s s i n g 。N Cd a t a 1 1 U 肃工北大学硕士研究生学位论文 引言 弓I言 馋为诗算枧零i 学与工程学穰结会鲍产镌，诗算枧辅助设计( C A D - - C o m p u t e r A J d e dD e s i g n ) 帮诗簿税辘韵麓造( C 勰- - - C o m p u t e rA i d e dM a n u f a c t u r i
10、n g 是五 六十年代发展起来的- - f 新兴的技术。经过几十年的发展，C A D c A M 技术融成为衡 量一个国家工业发展水平的重要标志之一。 C A D 主要是指利用计算枫完成憋个产品设计的过程。嚣产晶设计的过程是指从 接受产搽臻蕤定义舜始翻竣诗完簸产品豹耱誊季傣意、结鞫形状器菝本要楚乏簿，菸最 终以图形信息( 零件图、装配囤等) 的形式表达出来的过程。C A D 包括设计与分析 两个方蕊。设计主要是指构造零件的几何形状，选用零件的材料以及零件圈上的形 位公蓑镣。分析是攒运用分析的方法对零件及装配情况进行分析，检验产品的使用 篷戆弱燕傣懿效髓，疆挺蹇产晶浚诗矮量及霹纛毪。 计算机辅助
11、制造( c 躺) 可理解为计算机在制造中的成用”。也就怒说利用计 算机系统，通过计算机与生产设备赢接或者间接的联系，去规划、设计、错理和控 制产晶的设计和制造过程。由此可见，在现代的生产过程中，凡采用计算枫对生产 疑蚤滋 亍接镧、营爨邈器产晶生产鹃，藜霹称麓诗算较矮麓臻l 造( C A M ) 。诗算凝数 控技朱( C N C ) 是计算机辅助制造襁机械弗4 造波中集中体现。关于C A M 的概念，有 两种理解，一种是制造单元的C A M ；另一种生产制造系统的C A M ，也就是现在常说 的C I M S 或者C I M 。人们常说的C A M ，普遍是指制造单元的C A M 。包括加工零件
12、的计 算掇蠊韵绽程，与数控壤瘩数控装霪麓接銎软转秘热王过程爨动控裁等投零。麦诗 算机数控( c N C ) 技术发展起来的计算枫辅助制造( C A M ) ，懿际上制造单元的C A M ， 是在各种数控机床上进行的。 出于历史的原因，基于计算机图形学发展越来的C A D 系统与基于数控技术发展 起寒豹C A M 系统蛱象绫一豹设诗愿憋，各鸯弱蠢整邑戆发溪过疆，寿霉重不嗣魏C A D 或者C A M 系统之闽潮予由不同的公司或企监设计完成，所戳系统之间的兼容性眈较 差。从而导致了零件的设计模型很难转化为制溉模型。C A D 和C A M 虽然在器自的领 域内促进了生产力的发展，促进了科技的进步假
13、随着产品市场竞争的加剧，这种 单一功黯豹系统已遴不瀵是需求了，跌嚣傻C A D 、C A M 一锩纯技拳成为瓣技赛熬 热门磷究课题。所谓C A D C 勰集成，指静是在C A D 与C A M 各模块闽嵇惑的提取、交 换、共摩及处理的集成，即信息流的整体集成。这里的C A D 殿C A M 不再怒一些相互 分开的“自动化信息孤岛”，而魁从产品信息建模的角度入乎，应用特征造型、变 量设诗、餐毙诬处理莓技术，搜产燕痿息贯穿予设计、刳造、王艺、装醚簿各个阶 段，程这里信惠传逡鞠数箨交换袋为最力重要豹大搴。更露怒魏蚤与C A M 缭合藏一 体，才能进步提高生产效率和加工精度，降低加工成本，才能实现设计
14、生产的自 动化、高效化和高精度化。降低工人的劳动强度，提高产品的技术和知识禽量。 秽t 械掘工有三蹙典型的枫械嬲工零饽；辘爽、盘类和禳体类零件。现密的辘类 零 孛i l 逶台车床鞠王豹盘类零锌大帮分还霆采溺普逶辊寐燕工，氇裁是谯技术天员 在拿到零件图和零件毛坯后，要经过工艺分析编制工艺文件，然后组织缴产。该加 工方法工人的劳动强度大并且加工精度依赖于正人的技术水平和责任心。随着数控 甘肃工业大学硕士研究生学位论文引言 技术的发展和数控机床在我国各行各业应用的扩大，机械行业数控机床的拥有量也 得到了大幅度地提高。尤其是数控车床数量非常大。这主要是因为车床是普通机床 中工艺范围比较宽的一类机床。但
15、是最近的统计数字表明现在我国数控机床的专门 操作人员缺少六十万左右，所以有一部分数控机床是没有经过专门培训的技术人员 或技术工人进行操作的，操作者的编程能力不足就成为我国数控技术在实际生产中 应用的瓶颈之一。 本文对目前几种主要的集成方案进行分析和讨论的基础上针对轴类零件的设 计和现状，从亟待解决的生产实际问题出发探讨了一种实用的集成方案。 H 肃工业大学硕士研究生学位论文 第一章绪论 第一章绪论 卜1C A D C A M 技术发展概况 自1 9 4 6 年世界上第一台计算机在美国诞生以来，人们将计算机技术应用到各 个领域，从而大大地减轻了人们的脑力以及体力劳动。早在上世纪5 0 年代，出于
16、 军事发展的需要，美国麻省理工学院伺服机构实验室在美国空军后勤部的资助下， 于1 9 5 2 年3 月研制成功了世界上第一台有信息存储和处理功能的新型机床，即数 控机床。随后，又由美国麻省理工学院伺服机构实验室开发了A P T ( A u t o m a t i c a l l y P r o g r a m m e dT 0 0 1 ) 程序系统。该系统是一种对工件、刀具的几何形状及刀具相对 与工件的运动等进行定义时所用的一种接近英语的语言符号。也就是说在编程过程 中要描述刀具的运动轨迹来实现自动编程的。至此计算机辅助制造( C A M ) 的雏 形就已初步形成了。在此基础，人们有提出了如下的设想：能不能不象A P T 编程系 统那样依靠描述走刀轨迹的方法实现计算机辅助数控编程，而是直接去描述被加工 零件本身的形状及尺寸? 由此产生了C A D 的初步概念。它设想计算机辅助的过程是 通过自动运行的各个程序实现的，可以看作是解决不同复杂程度计划问题的各个过 程；从设计分析到计算是在人与计算机之间进行交互方式来完成
