毕业设计(论文)开题报告王肇晖

太原工业学院 毕业设计开题报告 学 生 姓 名： 王肇晖 学 号： 092012123 系 部 ： 机械工程系 专 业 ： 机械电子工程 设 计 题 目 ： 件高速切削数控编程策略与实例研究 指导教师 : 武文革 2013 年 3 月 25 日 开题报告填写要求 1开题报告作为毕业论文答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业论文工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在系审 查后生效； 2开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见； 3 学生的“学号”要写全号（如 072074123），不能只写最后2 位或 1 位数字； 4. 有关年月日等日期的填写，应当按照国标 7408 94数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“ 2009 年 3 月 15 日”或“ 2009 5. 指导教师意见和所在系意见 用黑墨水笔工整书写，不得随便涂改或潦 草书写 。 毕 业 设 计 开 题 报 告 一 课题 研究目的及意义 ： 景 及意义 数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础 ， 是振兴传统制造业的技术支撑和发展趋势，是直接创造社会财富的主要手段，谁掌握先进制造技术，谁就能够占领市场。这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。因此，世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业 【 1】 。 20 世纪中、后期，机械加工的主要特点是 【 2】 ：不断提高机床的加工速度和精度，减少对手工技艺的依赖 ；提高成形加工、切削加工和装配的机械化和自动化程度；利用 数控机床 、 加工中心 、成组技术等，发展柔性加工系统，使中小批量、多品种生产的生产效率提高到近于大量生产的水平；研究和改进难加工的新型金属和非金属材料的成形和切削加工技术。 随着工业化水平的提高，制 造业逐渐向网络化、智能化发展，利用计算机编程来控制机床进行高速度、高精度的加工也成为当代制造业的趋势。 切削加工是当前离散机械制造业的主要工艺手段，是应用比例最高的机械加工工艺，切削加工的劳动量约占总劳动量 30 40 【 3】 。据统计，全世界工业发达国家（包括俄罗斯）在 20 世纪 90 年代中期每年用于切削加工的费用就已超过了 2500 亿美元， 美国每年消耗在切削加工方面的费用达 1000 亿美元 【 4】 。 我国每年用在切削加工方面的费用约为 320 亿元人民币，每年创造的价值约为 8000 亿元人民币。切削加工数据是衡量切削技术水 平高低的一个基本量值，对机床及 而言，是基础数据的提供者，已被中华人民共和国科学技术部科学数据共享工程技术标准（ T 2122入基础科学门类（代码 F）中的先进制造科学亚门类（代码 P）中，彰显出我国对切削加工技术及切削加工数据的重视。国际标准化组织（ 已制订了切削加工数据的计算机处理（ 3399/1准。 目前，切削加工技术已发展到 “ 高速、高效、智能、复合、环保 ” 的新阶段，出现了高速切削加工技术，为制造业开发新产品、提高加工效率和加工质量、降低 制造成本、 缩短交货周期发挥了重要的作用，带动着整体切削加工水平的全面提高，并已成为数控加工技术的共性关键技术。 由于世界各国尚未统一对高速切削速度范围的认识，通常把切削速度比常规高出 5以上的切削加工称为高速切削 【 5】 。但 高速切削的技术 又 并不单只是主轴实现高转速就可以的，因此，高速切削加工是一个复杂的系统工程，由机床、刀具、工件、加工工艺、切削过程监控及切削机理等方面形成的 【 7】 【 9】 。 高速铣削加工对数控编程系统的要求越来越高，价格昂贵的高速加工设备对软件提出了更高的安全性和有效性要求。高速切削有着 比传统切削特殊的工艺要求，除了要有高速切削机床和高速切削刀具外，具有合适的 程软件也是至关重要的。 据统计，美国波音 747 飞机的设计制造，由于应用了 术，使开发周期由原来的 9 【 10】 。 目前的 件的 主要功能包括数据输入输出、加工轨迹计算与编程、工艺参数设置、加工仿真、数控程序后处理和数据管理等 【 11】 。 常用的 件种类较多，其基本功能大同小异，并在此基础上发展出各自的特色。 利用 件，实现造型及图象自动编程。最为典型的软件是美国 C 平台的 件。它集二维绘图、三维实体造型、曲面设 计、体素拼合、数控编程、刀具路径摸拟及真实感摸拟等到功能于一身。它具有方便直 观的几何造型 供了设计零件外形所需的理想环境，其强大稳定的造型功能 可设计出复杂的曲线、曲面零件 【 14】 。 但具有强大稳定的造型功能，可设计出复杂的曲线、曲面零件，而且具有强大的曲面粗加工及灵活的曲面精加工功能。其可靠刀具路径效验功能使 模拟零件加工的整个过程，模拟中不 但能显示刀具和夹具，还能检查出刀具和夹 具与被加工零件的干涉、碰撞情况，真实反映加工过程中的实际情况，不愧为一优秀的 件。同时 系统运行环境要求较低，使用户无论是在造型设计、 床、 床或 切割等加工操作中，都能获得最佳效果 【 15】 。 其专业化及独有的高速加工策略成为高速铣削数控编程的首选。这 也 是学习和研究 速切削数控编程策略 的意义之所在。 机械加工的发展趋势是高效率、高精度、高柔性和绿色化，切削加工的发展方向是高速切削加 工，在发达国家，它正成为切削加工的主流。 50 年来，切削技术的极大进步说明了这一点：今天切削速度高达 8000m/16】 ，材料切除率达 150 1500 超硬刀具材料硬度达 3000 8000度达 1000工精度从 10 （准）切削日益广泛应用。随切削速度提高，切削力降低大致为 25 30以上；切削温度增加逐步缓慢；加工表面粗糙度降低 1 2 级；生产效率提高，生产成本降低 【 17】 【 19】 。 高速切削技术不只是一项先进技术，它的发展和推广应用将带动整个制造业的 进步和效益的提高。在国外， 20 世纪 30 年代德国 士提出高速切削理念以来，经半个世纪的探索和研究，随数控机床和刀具技术的进步， 80 年代末和 90 年代初开始应用并快速发展到广泛应用于航空航天、汽车、模具制造业加工铝、镁合金、钢、铸铁及其合金、超级合金及碳纤维增强塑料等复合材料 【 20】 ，其中加工铸铁和铝合金最为普遍。 高速切削技术在国内起步较晚， 20 世纪 80 年代中期开始研究陶瓷刀具高速切削淬硬钢并在生产中应用 【 21】 ，其后引起对高速切削加工的普遍关注。 高速切削技术的发展经历了高速切削的理论探索阶 段、应用探索阶段、初步应用阶段、 较成熟阶段等四个阶段 【 22】 。 国外对高速切削技术非常重视， 20 世纪 80 年代以来各工业 发达国家相继投入大量人力、财力，研究开发高速切削技术及 理论和 相关技术 【 23】 【 25】 ， 现在国外高速切削技术已经广泛地运用到各个行业。同时 得到迅速的发展， 美国 件与 英国 司的 件模块； 日本 其 ； 以色列 的 件；美国 司的 件等 【 26】 。 目前国内外广泛用于高速切削的刀具材料主要有：聚晶金刚石刀具 (聚晶立方氮化硼刀具（ 陶瓷刀具、 )基硬质合金、超细晶粒硬质合金、涂层刀具、粉末冶金高速钢刀具等。硬质合金刀具切削速度 100 200m/速钢刀具在40m/内。 但在汽车、模具、航空和工程机械制造业进口了一大批数控机床和加工中心，国内也生产了一批数控机床，随着高速切削的深入研究，这些行业有的已逐步应用高速切削加工技术，并取 得很好的经济效益。 目前，切削加工技术已发展到 “ 高速、高效、智能、复合、环保 ” 的新阶段，出现了高速切削加工技术， 高速加工已成为机械制造的一种趋势， 高速切削具有 比传统多很多的优点 【 27】 ， 为制造业开发新产品、提高加工效率和加工质量、降低制造成本、缩短交货周期发挥了重要的作用，带动着整体切削加工水平的全面提高，并已成为数控加工技术的共性关键技术。 参考文献： 【 1】王爱玲 . 机床数控技术 . 高等教育出版社 【 2】 力学学科组 . 普通中等专业教育机电类规划教材 . 机械工业出版社 . 1999 【 3】 刘战强 ， 武文革 ， 万熠 . 高速切削数据库与数控编程技术 . 国防工业出版社 【 4】 D., 982 【 5】武文革，辛志杰 . 金属切削原理及刀具 . 国防工业出版社 . 2009 年 . 第十 章： 168 【 6】 周忆超高速铣削加工技术研究 2004 年 2 月 【 7】 陆海钰高速及超高速切削加工技术的发展与应用机械制造， 1998 (5): 6 8】 F of 1987， 27(2) ： 551 9】 , of 1992， 41(2) ： 637643 【 10】李梦群，庞学慧，吴伏家 . 先进制造技术 . 中国科学技术出版社 . 2005 年 . 第二章： 106 【 11】姜洪奎 张蔚波 苏树朋 等 . 数控加工行业应用实践 . 机械工业出版社 【 12】夏天 单岩 . 控编程基础教程 . 清华大学出版社 【 13】 季田，卞杜虹，刘向东 等 叶轮造型与加工支撑软件的选择及技术特性机械 技术与机床 ， 2008 年 ， 第 1 期 ： 87 14】陈章伟 . 2009 新版本 . 制造业信息化 . 2009 年 12 期 【 15】 沁云 . 动编程 . 计算机辅助设计 与制造 , 2000 年 0 【 16】 艾兴 . 高速切削加工技术的现状和发展 . 技术文章 . 2003 年 【 17】邓建军 赵军 . 数控刀具材料选用手册 . 机械工业出版社 【 18】乐兑谦 . 金属切削刀具 . 机械工业出版社 . 第二版， 2001 年 【 19】陈日 曜 . 金属切削原理 . 机械工业出版社 【 20】 威海职业学院 . 高速切削技术的探讨 . 现代制造 技术与装备 . 2008 年 04 期 【 21】 姜军生 ,王宝友 ,黄传真 . 陶瓷刀具材料的现状与发展 . 山东陶瓷 2000 年 01 期 【 22】 . in of ， 1997， 119： 664 23】 H. of J， 3(1994)： 32 24】 . A 9， (1999)： 1345 25】 速加工概况 械制造与自动化， 2002(1):4 26】 黄晓峰，葛友华，倪骁骅基于 模具高速加工编程及应用研究农 机化研究 ， 2006 年 4 月 ， 第 4 期 ： 88 27】 郭新贵，汪德才等高速切削技术及其在模具工业中的应用现代制造工程， 2001 (9):29 毕 业 设 计 开 题 报 告 二本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 本课题要 分析 件的高速切削 程的思路、方法和工艺处理等问题；熟悉软件的基本操作和常用造型指令的使用、各种刀轨形式的编程步骤、方法、参数设置及实用技巧；结合实例进行高速数控编程和模拟加工。 本课题主要研究的是和 速切削的数控编程策略优化和实例 研究 。主要采用的是模拟仿真。首先，