配合件数控加工工艺分析与仿真

.3论文的章节安排根据论文选题的要求，在近三个月的论文阶段，基于UG软件的仿真平台，在导师的认真指导下完成了大量的工作，对计算机辅助数控加工进行了深入的研究，在此基础上并对典型零件进行仿真模拟加工。这些内容在论文中都得到了反映，论文内容的章节安排如下：首先是数控加工研究的背景及其意义，以及数控加工研究所必须的软件—计算机辅助设计、计算机辅助制造（CAD/CAM）的大体情况。然后了解本课题的中心一环—数控编程的关键技术，包括数控编程的定义、内容、步骤、方法以及常用软件。接着，就开始对零件进行工艺分析，三维建模以及加工编程，加工编程需注意加工顺序，严格按照加工顺序加工零件。最后，对加工步骤进行后处理，导出程序。第二章数控编程的关键技术计算机辅助制造CAM的含义有广义和狭义之分：从广义上讲，计算机辅助制造是指利用计算机辅助完成制造过程的全部工作环节，即从原材料到产品的全部制造过程，包括直接制造过程和间接制造过程。内容涉及计算机辅助制造的环境，辅助设计和辅助制造的衔接，计算机辅助零件信息分类和编码的成组技术（GT），计算机辅助工艺设计和工艺规划（CAPP），计算机数控技术（CNC），计算机辅助工装设计，计算机辅助质量管理和质量控制，计算机辅助数控编程，计算机加工过程仿真，数控加工工艺，计算机辅助加工过程监控等。从狭义上讲，计算机辅助制造就是计算机辅助机械加工，也就是数控加工，其核心是数控编程和数控加工工艺的设计。在这一章中介绍与数控加工技术有关的内容。2.1数控程编的定义生成数控机床进行零件加工的数控程序的过程，称为数控程编（NCprogramming），有时也称为零件程编（partprogramming）。数控程编可以手工完成，即手工程编（manualprogramming），也可以由计算机辅助完成，即计算机辅助数控程编（computeraidedNCprogramming）。采用计算机辅助数控程编需要一套专用的数控编程软件，现在数控编程软件主要分为批处理命令方式为主的各种类型的APT语言和以CAD/CAM软件为基础的图形交互式自动程编如UG软件、CATIA等软件。编程方式分为手工和自动两种类型。

手工编程是指编程的各个阶段均由人工完成。利用一般的计算工具，通过各种数学方法，人工进行刀具轨迹的运算，并进行指令编制。这种方式比较简单，很容易掌握，适应性较大。适用于中等复杂程度程序、计算量不大的零件编程，对机床操作人员来讲必须掌握。对于几何形状复杂的零件需借助计算机使用规定的数控语言编写零件源程序，经过处理后生成加工程序，称为自动编程。随着数控技术的发展，先进的数控系统不仅向用户编程提供了一般的准备功能和辅助功能，而且为编程提供了扩展数控功能的手段。FANUC6M数控系统的参数编程，应用灵活，形式自由，具备计算机高级语言的表达式、逻辑运算及类似的程序流程，使加工程序简练易懂，实现普通编程难以实现的功能。

2.2数控程编研究的内容数控程编研究的内容主要有六部分工作组成:数控加工工艺分析及规划(1)加工对象的确定：通过对模型的分析，确定工件的哪些部位需要在数控机床或在数控加工中心加工。数控铣削加工的工艺适用性也是有一定限制的，对于尖角、细小的筋条部位是不适合数控铣削加工的，应使用线切割或者电火花加工。而某些部位使用普通机床有更好的经济效益（如飞机起落架的耳片部位）。(2)加工区域的规划：即对加工对象进行分析，按其形状特征、功能特征及精度、光洁度要求将加工对象分成若干个加工区域。对加工区域的合理规划，可以达到提高加工效率和加工质量的目的。(3)加工工艺路线的规划：从粗加工到半精加工、精加工、再到清根加工的加工流程规划（其中包括加工余量的分配及残留余量的在现加工）。目的是提高加工效率、控制加工表面质量，防止加工变形。2）完善零件加工模型：由于CAD造型人员更多地考虑零件设计的完整性，较少地考虑地零件模型对CAM加工的影响，因此，要根据加工对象的确定及加工区域划分对模型进行一些完善。其内容如下：(1)定义加工坐标系：加工坐标系是加工的基准，将坐标系定位在适合机床操作人员确定的位置（即找正方便的位置）。同时，最好保持模型坐标系与加工坐的统一。(2)清理隐藏对加工不产生影响的体素。(3)修补部分曲面:如钻孔的曲面，狭小的凹槽部等，必要时重新构造三维曲面（重新构造U、V参数线）。以便有利参数线曲面的刀位轨迹生成。(4)几何分析模块：其作用是分析零件的图形文件，得到图形的一些特征参数，并将这些参数传递给需要它的加工子程序，用以协助加工的自动完成。(5)增加虚面、约束面、检查面、导引面等，提高加工质量防止刀具过切。(6)构造刀路边界、裁剪边界、检查边界、构造毛坯模型，防止刀具与夹具干涉、计算加工的工时。3）加工参数的优化：加工参数的设置可视为利用UG软件进行数控程编的主要内容，它直接影响生成数控程序的质量，它是根据所输入的零件工艺过程设计的工艺文件，对各工序设定切削用量，刀具补偿，加工坐标原点（刀具起点）等，其所需原始数据均取至工艺文件，按实际所选数控机床的情况进行设置。其主要内容如下：(1)创建程序组、创建刀具组、创建几何组（指定零件、毛坯、卡具、压板等检查体）、创建方法组（设置部件余量、部件的内外公差等)(2)选择程编方法（指UG软件中的加工类型）。(3)设置切削方式及参数：即刀具轨迹的类型及相关参数（如：进退刀方式、切削用量、刀路的行间距、切深。、安全高度等）。(4)设置机械参数包括主轴转速、切削进给量、冷却液的控制等。4)刀位轨迹生成：其作用是设计刀具的运动轨迹，产生历史文件和刀位文件。根据加工工艺调用相应加工程序，自动产生加工的详细描述，这些描述及零件的图形被纪录为历史文件（类似数控APT语言的描述），同时也产生了刀位文件（二进制或ASCII格式）。加工子程序是各种加工方法的处理程序，它是对各种加工方法的具体描述，所提供的加工方法越多，软件应用的范围越广。5)刀位轨迹验证为了保证数控程序的安全性，必须对生成的刀位轨迹进行检查效验，检查刀轨是否过切或者加工不到位，同时检查是否发生与工件及夹具干涉。对检查中发现的问题，应该进行参数调整，再进行重新计算、效验，直到准确无误（可通过可视化仿真软件VERICUT来实现）。6)生成数控代码指令（后置处理）：UG软件生成的只是数控刀位源文件，还需要将刀位源文件转换成数控机床代码指令。2.3数控程编的步骤在数控程编之前，程编员应了解所用数控机床的规格、性能、CNC系统所具备的功能及程编指令格式等。编制程序时，应先对图样规定的技术特性、零件的几何形状、尺寸及工艺要求进行分析，确定加工方法和走刀路线，在进行数值计算，获得刀位数据。然后按数控机床规定的代码和程序格式，将工件的尺寸、刀位数据、加工路线、切削参数（主轴转速、进给速度、切削深度等）以及辅助功能（换刀、主轴正转、反转、冷却液开、关等）编制成加工程序，并输入数控系统，由数控系统控制数控机床自动地进行加工。[8]一般来说，数控程编过程主要包括：分析零件图样、工艺处理、数学处理、编写程序单、输入数控系统及程序检查，如图2—1所示。分析零件图样编写程序单输入数控系统程序检验数控机床数学处理工艺处理 分析零件图样编写程序单输入数控系统程序检验数控机床数学处理工艺处理 床 图2-1数控编程过程2.4数控程编的方法数控程编的分类方法有多种，大致可归纳为：1)根据程编地点进行分类：办公室或车间。2)根据程编计算机进行分类：CNC内部计算机，个人计算机（PC）或工作站（workstation）等。3)根据程编软件进行分类：CNC内部编程软件，APT语言或图形交互式自动编程软件。下面探讨手工编程、APT语言自动编程和图形交互式自动编程：1、手工编程是指编制零件数控加工程序的各个步骤，即从零件图样分析、工艺处理、确定加工路线和工艺参数、几何计算、编写零件的数控加工程序清单直至程序的检验，均由人工来完成。对于点位加工和几何形状不复杂的零件，数控编程计算较简单，程序段不多，手工编程即可实现。但对轮廓形状不是由简单的直线、圆弧组成的复杂零件，计算机编写程序则相当繁琐，工作量大，容易出错，且很难校对，采用手工编程是难以完成的。因此，为了缩短生成周期，提高数控机床的利用率，有效的解决各种模具及复杂零件的加工问题，采用手工程编不能满足要求，而必须采用自动程编方法。2、APT语言自动编程APT是一种自动编程工具（AutomaticallyProgrammedTool）的简称，是一种对工件、刀具的几何形状及刀具相对于工件的运动等进行定义时所用的一种接近于英语的符号语言。把用APT语言书写的零件加工程序输入计算机，经过计算机的APT语言编程系统编译产生刀位文件（CLDATAfile），然后进行数控后置处理，生成数控系统能接受的零件数控加工程序的过程，称为APT语言自动编程。采用APT语言自动编程，由于计算机（或编程机）自动编程代替程序编制人员完成了繁琐的数值计算工作，并省去了编写程序单的工作量，因而可将程编效率提高数倍到数十倍，同时解决了手工程编中无法解决的许多复杂零件的程编难题。3、图形交互式自动编程是以待加工零件CAD模型为基础的一种集成加工工艺规划及数控程编为一体地自动编程方法。其中零件CAD模型的描述方法多种多样，适用于数控编程的主要有线框模型、表面模型和实体模型，其中以表面模型和实体模型在数控编程中应用较为广泛。2.5数控编程常用软件介绍（1）UGUnigraphics是美国UnigraphicsSolution公司开发的一套集CAD、CAM、CAE功能于一体的三维参数化软件，是当今最先进的计算机辅助设计、分析和制造的高端软件，用于航空、航天、汽车、轮船、通用机械和电子等工业领域。UG软件在CAM领域处于领先的地位，产生于美国麦道飞机公司，是飞机零件数控加工首选编程工具。UG优点：提供可靠、精确的刀具路径，能直接在曲面及实体上加工，良好的使用者界面，客户也可自行化设计界面，多样的加工方式，便于设计组合高效率的刀具路径，完整的刀具库，加工参数库管理功能，包含二轴到五轴铣削、车床铣削、线切割，大型刀具库管理，实体模拟切削，泛用型后处理器等功能，高速铣功能，CAM客户化模板。

（2）CatiaCatia是法国达索（Dassault）公司推出的产品，法制幻影系列战斗机、波音737、777的开发设计均采用Catia。CATIA据有强大的曲面造型功能，在所有的CAD三维软件位居前列，广泛应用于国内的航空航天企业、研究所，以逐步取代UG成为复杂型面设计的首选。CATIA具有较强的编程能力，可满足复杂零件的数控加工要求。目前一些领域采取CATIA设计建模，UG编程加工，二者结合，搭配使用。（3）Pro/EPro/E是美国PTC（参数技术有限公司）开发的软件，是全世界最普及的三维CAD/CAM（计算机辅助设计与制造）系统。广泛用于电子、机械、模具、工业设计和玩具等民用行业。具有零件设计、产品装配、模具开发、数控加工、造型设计等多种功能。Pro/E在我国南方地区企业中被大量使用，设计建模采用PRO-E，编程加工采用MASTERCAM和CIMATRON是目前通行的做法。

（4）Cimatron系统以色列Cimatron公司的CAD/CAM/PDM产品，是较早在微机平台上实现三维CAD/CAM全功能的系统。该系统提供了比较灵活的用户界面，优良的三维造型、工程绘图，全面的数控加工，各种通用、专用数据接口以及集成化的产品数据管理。CimatronCAD/CAM系统在国际上的模具制造业备受欢迎，国内模局制造行业也在广泛使用。（5）Mastercam美国CNC公司开发的基于PC平台的CAD/CAM软件，它具有方便直观的几何造型Mastercam提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。Mastercam具有较强的曲面粗加工及的曲面精加工的功能，曲面精加工有多种选择方式，可以满足复杂零件的曲面加工要求，同时具备多轴加工功能。由于价格低廉，性能优越，成为国内民用行业数控编程软件的首选。（6）FeatureCAM美国DELCAM公司开发的基于特征的全功能CAM软件，全新的特征概念，超强的特征识别，基于工艺知识库的材料库，刀具库，图标导航的基于工艺卡片的编程模式。全模块的软件，从2~5轴铣削，到车铣复合加工，从曲面加工到线切割加工，为车间编程提供全面解决方案。DELCAM软件后编辑功能相对来说是比较好的。近年来国内一些制造企业正在逐步引进，以满足行业发展的需求，属新兴产品。（7）CAXA制造工程师CAXA制造工程师是北京北航海尔软件有限公司推出一款全国产化的CAM产品，为国产CAM软件在国内CAM市场中占据了一席之地。作为我国制造业信息化领域自主知识产权软件优秀代表和知名品牌，CAXA已经成为我国CAD/CAM/PLM业界的领导者和主要供应商。CAXA制造工程师是一款面向二至五轴数控铣床与加工中心、具有良好工艺性能的铣削/钻削数控加工编程软件。该软件性能优越，价格适中，在国内市场颇受欢迎。（8）EdgeCAM英国Pathtrace公司出品的具有智能化的专业数控编程软件，可应用于车、铣、线切割等数控机床的编程。针对当前复杂三维曲面加工特点，EdgeCAM设计出更加便捷可靠的加工方法，目前流行于欧美制造业。英国路径公司正在进行中国市场的开发和运作，为国内的制造业的客户提供更多的选择。（9）VERICUTVERICUT美国CGTECH公司出品的一种先进的专用数控加工仿真软件。VERICUT采用了先进的三维显示及虚拟现实技术，对数控加工过程的模拟达到了极其逼真的程度。不仅能用彩色的三维图像显示出刀具切削毛坯形成零件的全过程，还能显示出刀柄、夹具,甚至机床的运行过程和虚拟的工厂环境也能被模拟出来，其效果就如同是在屏幕上观看数控机床加工零件时的录像。配合件加工的工艺分析及三维建模3.1配合件工艺分析1、本零件为一个复杂多样的箱体结构2、表面类型有凸台，凹面，形状特殊的曲面，以及具有一定形位要求的槽，并且中心存在直径为20mm的通孔。3、主要定位精度要求较高，如双凸台孔的平行度误差仅为0.05MM，孔径大小误差仅为0.018MM，双孔间距离误差仅为0.02MM，如此严格的定位，保证两个凸台的形位准确，确保了该零件在配合时的严密，同时由于和其他零件配合，所以凸台直径误差也必须保证在0.04MM，而且中心特殊曲面的上下、左右平行度误差也为0.05MM，同时尺寸误差为0.039MM。而另外一面，零件内外表面的圆心误差为0.05MM，半径误差为0.054MM。同时本零件要求未标注尺寸按GB/T-1804M执行加工以及尖角倒钝。而配合完成则要求装配完成后，保证装配尺寸MM，合装完好后加工两侧沟槽，并保证其相关尺寸及公差要求。4、工序间合理安排时效处理。本零件结构复杂，壁厚不均匀，铸造残留内应力大。为消除内应力，减少本零件在使用过程中的变形以保持精度稳定，铸造后一般需进行时效处理。3.2配合件的三维模型建立1、执行工具栏【文件】“新建”按钮，在新建对话框中输入零件名称“fagai”,单击“确定”按钮。2、选择X-Y面，进入草图中，在其中绘制图形（如图3-1，图3-2，图3-3，图3-4所示），绘制完成后点击完成草图。图3-1草绘图3-2草绘图3-3草绘图3-4草绘3、对图3-2图3-3图3-4进行拉伸，图3-2拉伸-11mm图3-3，图3-4拉伸-17mm（如图3-5所示）图3-5拉伸4、画出一根长19mm并由原点向Z负半轴的直线，然后以（x:0y:0z:81）为圆心100mm为半径画圆，并且在图1两圆之间画出一条两圆的切线（如图3-6所示）.在直线两头画出两条向Z轴负方向的直线，连接两条直线和圆弧的交点（如图3-7所示），然后使用修剪指令，得到图形（如图3-8所示）,对其使用拉伸命令，拉伸范围为-35mm-35mm对图1也使用拉伸命令，拉伸方法为片体，拉伸距离为20mm用片体对拉伸体进行切割（图3-9所示）图3-6草绘图3-7草绘图3-8剪切图3-9切割体图3-10草绘5、对图2进行拉伸，拉伸距离为15mm，并在Z轴15mm处建立一个基准面，以基准面为草图平面，画出图形（如图3-10所示）,对图形进行拉伸，拉伸长度为-15mm，然后使用求差指令如（图3-11所示）图3-11求差图3-12切割球面6、以(x:0y:0z:-10)为球心，直径为52mm画球，并在Z轴为0处，12处建立两个基准面，用基准面对球体进行切割，如图3-12所示.、对图1进行拉伸，拉伸长度为13.698mm，然后使用求和指令对整个零件进行求和，并在其中打出一个直径为20mm两个直径为10mm的孔，并按照图纸上所示，对零件进行倒圆角，倒边角。8、以两边凸台面为草图面画出图形（如图3-13所示）,并对其进行拉伸后使用求差指令（如图3-14所示）.图3-13草绘图3-14求差配合件模型绘制完毕第四章配合件仿真加工的编程4.1分析部件(1)分析部件(2)定义几何体(3)创建刀具(4)指定通用的工序参数测量长度和宽度了解总体部件大小使您可以确定安全距离及避让参数。(1)在菜单条中选择分析→测量距离。(2)从类型列表中选择距离。测量高度(1)在菜单条中选择分析→测量距离。(2)从类型列表选择投影距离加工顺序：按先面后孔、先主后次顺序加工。由于本零件需要与其他零件配合，并且是以平面为基准，先加工平面，不仅为加工精度较高的孔提供稳定可靠地精基准，并且还符合基准重合原则，有利于提高加工精度。同时，由于配合件上的孔大都分布在相关平面上，先加工平面，将凹凸不平的表面切除，可减少钻孔时引偏和刀具崩刃等现象的发生，对刀和调准也较方便。加工平面或孔时，应贯彻先主后次原则，即先加工主要平面和主要孔。这是因为加工其他平面或孔时，先以加工好的主要平面或主要孔作为精基准，装夹可靠，调整各表面的加工余量较方便，有利于提高各表面的加工精度；同时由于主要平面或主要孔精度要求高，加工难度大，先加工如果出现废品，不至于浪费其他表面的加工工时。4.2设置加工环境打开零件图，单击开始图标，选择“加工”选项，设置加工环境(如图4-1所示)。图4-1设置加工环境4.3配合件数控加工仿真4.3.1设置加工方法（1）单击“加工方法视图”图标，操作导航器自动显示加工方法视图（如图4-2所示），双击“mill-rough”选项，弹出“铣削方法”对话框（如图4-3所示）设置部件余量为0.35，其他为默认值。图4-2加工方法 图4-3铣削方法（2）重复上面的步骤，设置“mill-semi-finish”的部件余量为0.18，设置“mill-finish”的部件余量为0。4.3.2定义加工坐标系单击创建几何体，建立工件加工坐标系。4-4建立工件坐标系4.3.3定义几何体（1）单击“几何试图”图标，操作导航器显示几何视图。双击“workpiece”，弹出工件对话框(如图4-4所示)，单击图标，单击图标，弹出如对话框，确定完成设置。图4-5部件几何体4.3.4创建刀具单击“创建刀具”图标，弹出相应的对话框，设置参数(如图4-5所示)，确定后弹出相应刀具参数设置对话框，设置参数(如图4-6所示)。图4-6创建刀具 图4-7刀具参数然后在对工序进行编程时创建其余的刀具。4.3.5创建操作1（1）单击“创建工序”图标，弹出相应对话框。在其中找到型腔铣命令，设置完成之后点击确定退出设置。弹出对话框(如图4-8所示)。图4-8型腔铣（2）单击切削参数按钮，在“策略”选项下，设置参数(如图4-9所示)。余量中将底部余量设置为0.15，确定返回。（3）单击非切削移动按钮，设置参数(如图4-10所示)。 图4-9策略设置 图4-10非切削移动（4）单击进给和速度按钮，设置主轴速度为2200，进给率为500，进刀为500，点击确定返回。（5）生成刀轨，并确认刀轨，确定返回(如图4-11所示)。图4-11刀轨生成4.3.6创建操作2单击“创建工序”图标，弹出相应对话框。在其中找到固定轮廓铣命令，并创建刀具(如图4-12所示)，设置完成之后点击确定退出设置。弹出对话框，在固定轮廓铣中选择几何体workpiece并将切削区域指定为零件上表面半球处，并选择驱动方法为曲面，选择曲面为上表面半球处（如图4-13所示）。并生刀路和仿真(如图4-14所示)图4-12刀具设置图4-13固定轮廓铣图4-14刀轨生成4.3.7创建操作3单击“创建工序”图标，弹出相应对话框。在其中找到实体轮廓3D命令，设置完成之后点击确定退出设置。弹出对话框，几何体选择workpiece指定壁选择零件外表面(如图4-15所示)。并生刀路和仿真(如图4-16所示)。图4-15实体轮廓3D图4-16刀轨生成4.3.8创建操作4单击“创建工序”图标，弹出相应对话框。在其中找到面铣削区域命令，设置完成之后点击确定退出设置。弹出对话框，几何体选择workpiece指定切削区域选择下表面(如图4-17所示)。并生刀路和仿真(如图4-18所示)。图4-17面铣削区域图4-18生成刀轨4.3.9创建操作5单击“创建工序”图标，弹出相应对话框。在其中找到可变轮廓线命令，并创建刀具（如图4-19所示）设置完成之后点击确定退出设置。弹出对话框，几何体选择workpiece指定切削区域选择下表面中特殊平面(如图4-20所示)。并生刀路和仿真(如图4-21所示)。图4-19创建刀具图4-20可变轮廓铣图4-21生成刀轨4.3.10创建操作6单击“创建工序”图标，弹出相应对话框。在其中找到孔命令，并创建刀具(如图4-22所示)设置完成之后点击确定退出设置。弹出对话框，几何体选择workpiece指定孔选择两边凸台上的两孔，指定顶面选择上表面，指定底面选择下表面，设置最小安全距离为50mm(如图4-23所示)。并生刀路和仿真(如图4-24所示)图4-22刀具创建图4-23钻图4-24生成刀轨4.3.11创建操作7单击“创建工序”图标，弹出相应对话框。在其中找到孔命令，并创建刀具(如图4-25所示)设置完成之后点击确定退出设置。弹出对话框，几何体选择workpiece指定孔选择中央的通孔，指定顶面选择上表面，指定底面选择下表面，设置最小安全距离为50mm(如图4-26)。并生刀路和仿真(如图4-27所示)图4-25创建刀具图4-26孔图4-27生成刀轨4.3.12创建操作8单击“创建工序”图标，弹出相应对话框。在其中找到实体轮廓3D命令，创建刀具(如图4-28所示)并弹出对话框，几何体选择workpiece指定孔选择两边的槽(如图4-29所示),在刀轴中选择指定平面-YC平面，并生刀路和仿真(如图4-30所示).图4-28刀具创建图4-29实体轮廓3D图4-30刀轨创建4.4详细加工步骤根据以上全部过程可得出本零件全部具体加工过程，算上上表面加工，上表面中特殊曲面加工，零件外轮廓加工，下表面加工，下表面特殊曲面加工，双凸台孔加工，中央通孔加工，双槽加工总计十步（如图4-31所示）图4-31详细加工步骤4.5配合件加工模型的输出图4-32上表面的输出图4-33下表面的输出第五章后处理及程序输出5.1后处理在“PROGRAM”上右键弹出菜单，选择“后处理”选项，弹出后处理器，在其中选择后处理文件。在处理方式中上下表面分别选择WIREEIM4AXTS和MILL3AXIS方式处理，指定存放位置，确认输出，生成G代码，至此，加工完成。如图5-15-2所示。图5-1上表面后处理图5-2下表面后处理5.2程序输出由于生成的程序太多，在此只截取部分程序：N0010G00G90X-.9729Y-.9573U0.0V0.0N0020G01X-.9816Y-.9192N0030X-1.0069Y-.889N0040X-1.0426Y-.8725N0050X-1.082Y-.8729N0060X-1.1174Y-.8901N0070X-1.142Y-.9208N0080X-1.1511Y-.9591N0090X-1.143Y-.9976N0100X-1.1191Y-1.0289N0110X-1.0842Y-1.047N0120X-1.0448Y-1.0484N0130X-1.0087Y-1.0328N0140X-.9827Y-1.0032N0150X-.9718Y-.9654N0160X-.9782Y-.9266N0170X-1.0006Y-.8942N0180X-1.0347Y-.8745N0190X-1.074Y-.8714N0200X-1.1108Y-.8853N0210X-1.1381Y-.9136N0220X-1.1506Y-.9509N0230X-1.146Y-.99N0240X-1.1251Y-1.0234N0250X-1.0919Y-1.0446N0260X-1.0529Y-1.0495N0270X-1.0155Y-1.0373N0280X-.9869Y-1.0102N0290X-.9727Y-.9735N0300X-.9755Y-.9342N0310X-.9957Y-.9008N0320G02X-1.0874Y-.7876I-.9957J-.9008N0330X-1.1145Y-.8103I.6843J-.7876N0340G03X-.9231Y-1.023I-1.1145J-.8103N0350G02X-.8923Y-1.0033I-.4502J.6699N0360X-.9957Y-.9008I-.8923J-1.0033N0370G01X-.9227Y-.8347N0380G02X-1.0708Y-.6337I-.9227J-.8347N0390X-1.249Y-.7872I.7009J-.6337N0400G03X-.9271Y-1.149I-1.249J-.7872N0410G02X-.7069Y-1.024I-.4542J.5439N0420X-.9227Y-.8347I-.7069J-1.024N0430G01X-.8497Y-.7687N0440G02X-1.0542Y-.4491I-.8497J-.7687N0450X-1.3835Y-.7522I.7175J-.4491N0460G03X-.9203Y-1.2779I-1.3835J-.7522N0470G02X-.4721Y-1.0827I-.4474J.415N0480G01X-.3752N0490G02X-.8497Y-.7687I-.3752J-1.0827N0500G01X-.7767Y-.7027N0510G02X-1.0366Y-.1501I-.7767J-.7027N0520G01X-1.0375Y-.1436N0530G02X-1.518Y-.7037I.7342J-.1436N0540G03X-.8999Y-1.4106I-1.518J-.7037N0550G02X-.4722Y-1.1811I-.427J.2823N0560G01X.3752N0570Y-1.0827N0580X.4724N0590G02X.6742Y-1.117I0.0J.6102N0600G01X.7067Y-1.0241N0610X.8921Y-1.0035N0620G02X.9229Y-1.0232I.4197J.6894N0630G03X1.1145Y-.8103I.9229J-1.0232N0640G02X1.0874Y-.7876I-.6572J-.8103N0650X.8921Y-1.0035I1.0874J-.7876N0660G01X.7067Y-1.0241N0670G02X.9269Y-1.1492I.2343J.6688N0680G03X1.249Y-.7872I.9269J-1.1492N0690G02X1.0708Y-.6337I-.5227J-.7872N0700X.7067Y-1.0241I1.0708J-.6337N0710G01X.6742Y-1.117N0720G02X.92Y-1.2781I.2018J.5759N0730G03X1.3835Y-.7522I.92J-1.2781N0740G02X1.0542Y-.4491I-.3882J-.7522N0750X.3752Y-1.0827I1.0542J-.4491N0760G01Y-1.1811N0770X.4724N0780G02X.8995Y-1.4109I0.0J.5118N0790G03X1.518Y-.7037I.8995J-1.4109N0800G02X1.0375Y-.1436I-.2537J-.7037第六章总结与展望6.1论文总结本次毕业设计是配合件零件的数控工艺规程的编制、及加工模拟仿真，通过对配合件的三维设计，开始对UG7.5三维设计软件的熟悉程度和从中学习到的东西是以前所不能比拟的，例如工程图的设计和数控加工仿真是以前实践比较少的部分，经过这次课程设计，有了更加全面的运用。相对以往的课程设计，这次毕业设计是对之前绘图基础、软件熟知运用程度的一种提升。通过配合件的数控编程及加工工艺仿真，我对机械零件的设计、工艺、数控仿真方面也有了更深的了解。虽然起初对于零件基于UG的数控仿真并不熟悉，对零件的工艺分析也有很多迷茫，期间遇到种种问题，但在指导老师的孜孜不倦的指导下，我学到了很多自己没有发掘的知识。课余时间通过在图书馆查找资料，来让自己不断地学习UG7.5软件的应用，同时顺利完成了毕业设计的课题并补充了很多专业知识。本文主要做了以下工作：1、对本课题的背景和研究意义，以及本课题不得不提及的模块-计算机辅助设计（CAD）产生了兴趣，通过网上阅读和书本知识，也对数控加工和计算机辅助设计（CAD）的具体意义有所了解，有了这些基础知识，对本课题的研究也正式开始了。2、数控编程作为本课题中一个很大的模块，不得不去对进行了解，通过网上一些资料，了解了数控编程的定义、研究内容、步骤、方法以及常用软件。而在所有常用软件中，结合软件特点和自身所长，选择了UG。3、选好软件之后，开始结合零件图对配合件进行工艺分析。对本零件的工艺有所了解之后，就开始了对本零件的绘制。经过零件图的绘制，对本零件有了更加深刻的了解，已经明白所有加工本零件的注意部分。我开始对零件进行加工，由上表面到外轮廓到下表面到孔的顺序，一步一步完成了对本零件的加工。最后，通过后处理，得出加工程序。说实话，虽然这次毕业设计已经完成，但也也暴露了自己专业基础知识掌握的不牢，创新设计理论知识不够丰富，缺乏综合应用专业知识的能力，对材料性能的不够了解等问题，总的来说，这次实践是对自己大学四年所学的一次大检验，使我知道自己的知识还很浅薄，还有很多需要提高的地方，虽然即将踏入社会，但是自己的所学之路还很长，以后更应该在工作中学习，努力使自己成为一个对社会有所贡献的人。6.2后续展望毕业设计虽然在一个阶段上取得了一些成果，但是在此过程中，自己感觉到还是有许多不足之处，针对自己的毕业设计，我人认为还有以下工作需要进一步完善。1.在数控加工中，影响加工的各个因素是至关重要的，应该更深一步的了解各个因素的具体内涵，以便在以后的工作和学习中运用自如。2.UG软件加工模块中的参数较多，因时间的关系，很多参数了解很肤浅，这些参数的物理意义非常重要，应在今后的工作中花大力气掌握。3.今后要更关注CAD\CAM的新发展趋势：如：虚拟装制造、敏捷制造、绿色制造等。参考文献[1]韩鸿鸾荣维芝.《数控机床加工程序的编制》.北京：机械工业出版社.2002.12[2]朱焕池.《机械制造工艺学》.北京：机械工业出版社.2003.4[3]刘治映.《毕业设计（论文）写作导论》.长沙：中南大学出版社.2006.6[4]徐宏海.《数控加工工艺》.北京：化学工业出版社.2003.11[5]焦小明.《机械加工技术》.北京：机械工业出版社.2005.7[6]赵长明刘文菊.《数控加工工艺及设备》.北京：高等教育出版社.2003.10.[7]龚桂义.《机械设计课程设计图册》（第三版).高等教育出版社.2010.4[8]二代龙震工作室.Pro/ENGINEERwildfire5.0基础设计.清华大学出版社,2008.[9]施平.机械工程专业英语教程.第二版.电子工业出版社.[10]薛顺源.机床夹具设计.机械工业出版社，2001.[11]肖继德，陈宁平.机床夹具设计.机械工业出版社，2002.[12]张世昌.机械制造技术基础.天津大学出版社，2002.[13]刘建亭.机械制造基础.机械工业出版社，2001.[14]庄万玉，丁杰雄.制造技术.国防工业出版社，2005.致谢首先感谢母校，是她给我一个难得的学习机会，让我在即将毕业之际也学到了很多知识，经过这几个月的紧张的毕业设计，使我在理论和动手能力上都有了进一步的提高。其次我的毕业设计主要在李郁老师指导下完成的,让我对所学的知识进行系统性的回顾,并根据写作要求查阅有关资料。在设计过程中李郁老师无微不至的关心与耐心指导，才使我的毕业设计得以顺利的进展完成。在李郁导师帮助下我解决了很多以前解决不了的问题,在此我向您表示衷心的感谢！经过这次设计，提高了我很多能力，比如动手能力、查阅资料的能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等。在这期间凝结了很多人的心血，在此我表示衷心的感谢。没有他们的帮助，我将无法顺利完成这次设计。

另外在设计期间李郁老师帮助我收集文献资料，理清设计思路，指导设计方法，提出有效的改进方案。导师渊博的知识、严谨的教风、诲人不倦的态度和学术上精益求精的精神都使我受益终生！最后，由衷地感谢各位老师在百忙之中对本设计论文进行审阅，提出宝贵意见，这些意见和建议都将给我极大的帮助，并有利于我以后的工作和学习。同时，也感谢我们这组设计的成员在这次设计中给予我的帮助！还有在写论文的过程中参考了大量的参考文献，也向给位作者表示衷心的感谢！毕业设计小结毕业设计是大学本科四年学习的最后任务。在整个毕业设计过程中我学到了很多知识。首先是自己的知识不够全面，要把毕业设计做好就必须懂得多查阅资料多向老师同学们请教，他们给我的建议给了我很大的帮助。其次毕业设计培养了我发现问题以及解决问题的能力，克服眼高手低的毛病。就像在毕业设计过程中，刚开始自己觉得问题很简单，但是通过自己耐心的去做才发现其中的问题和难点。只有慢慢的深入研究和探索才能得到解决。最后毕业设计也使我感受到了同学间互帮互助那种深厚的感情。毕业设计不仅仅是对大学所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程。在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起讨论，听听不同的看法有利于我们更好的理解知识，掌握知识，所以在这里非常感谢帮助过我的同学朋友。总之，不管如何学会的也好，问懂得也罢。的确觉得困难比较多，万事开头难，刚刚开始不知道如何入手。通过努力终于做完了有种如释重负的感觉。此外，我还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现其实只懂了皮毛，所以我认为只有到真正会用的时候才是真正的学会了。在此要特别感谢我的指导老师李郁导师对我悉心的指导，感谢老师您给我的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的益处。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的不太好，但是在设计过程中所学到的东西却是我在这次毕业设计中的最大收获和财富，使我受益颇多。一篇好的论文是通过不断修改增删才整理出来的，在撰写论文过程中我结合老师和同学的意见对论文不断的修改。同时也增加了自己的很多见解，更加丰富了论文的内容。在毕业设计过程中，我们发扬踏踏实实，实事求是，严谨治学，勇于探索的精神，对我以后的学习和工作必定受益终生。通过这次的设计，使我更加清楚地了解了自己，毕业设计的作用是难以用言语形容的，虽然在设计中，由于自身的能力问题，设计中有失误之处，但我相信经历是最好的学习方式，随着时间和经历的增多我会更加成熟起来的。由于本人的编写能力和水平有限，在编写过程中难免有疏忽和疏漏的地方，存在许多问题以及不妥之处，敬请老师给予批评和指正。附录CAD零件图1张毕业设计（论文）英文资料翻译附录1外文原文VisualizationofPLCProgramsusingXMLAbstract:DuetothegrowingcomplexityofPLCprogramsthereisanincreasinginterestintheapplicationofformalmethodsinthisarea.Formalmethodsallowrigidprovingofsystempropertiesinverificationandvalidation.OnewaytoapplyformalmethodsistoutilizeaformaldesignapproachinPLCprogramming.However,forexistingsoftwarethathastobeoptimized,changed,orportedtonewsystems.ThereistheneedforanapproachthatcanstartfromagivenPLCprogram.Therefore,formalizationofPLCprogramsisatopicofcurrentresearch.Thepaperoutlinesare-engineeringapproachbasedontheformalizationofPLCprograms.ThetransformationintoavendorindependentformatandthevisualizationofthestructureofPLCprogramsisidentifiedasanimportantintermediatestepinthisprocess.ItisshownhowXMLandcorrespondingtechnologiescanbeusedfortheformalizationandvisualizationofanexistingPLCprogram.I.INTRODUCTIONProgrammableLogicControllers(PLCs)areaspecialtypeofcomputersthatareusedinindustrialandsafetycriticalapplications.ThepurposeofaPLCistocontrolaparticularprocess,oracollectionofprocesses,byproducingelectricalcontrolsignalsinresponsetoelectricalprocess-relatedinputssignals.ThesystemscontrolledbyPLCsvarytremendously,withapplicationsinmanufacturing,chemicalprocesscontrol,machining,transportation,powerdistribution,andmanyotherfields.Automationapplicationscanrangeincomplexityfromasimplepaneltooperatethelightsandmotorizedwindowshadesinaconferenceroomtocompletelyautomatedmanufacturinglines.Withthewideningoftheirapplicationhorizon，PLCprogramsarebeingsubjecttoincreasedcomplexityandhighqualitydemandsespeciallyforsafety-criticalapplications.ThegrowingcomplexityoftheapplicationswithinthecomplianceoflimiteddevelopmenttimeaswellasthereusabilityofexistingsoftwareorPLCmodulesrequiresaformalapproachtobedeveloped[I].Ensuringthehighqualitydemandsrequiresverificationandvalidationproceduresaswellasanalysisandsimulationofexistingsystemstobecarriedout[2].OneoftheimportantfieldsfortheformalizationofPLCprogramsthathavebeengrowingupinrecenttimeisReverse-engineering[3].ReverseEngineeringisaprocessofevaluatingsomethingtounderstandhowitworksinordertoduplicateorenhanceit.WhilethereuseofPLCcodesisbeingestablishedasatoolforcombatingthecomplexityofPLCprograms,ReverseEngineeringissupposedtoreceiveincreasedimportanceinthecomingyearsespeciallyifexitinghardwarehastobereplacedbynewhardwarewithdifferentprogrammingenvironmentsVisualizationofexistingPLCprogramsisanimportantintermediatestepofReverseEngineering.ThepaperprovidesanapproachtowardsthevisualizationofPLCprogramsusingXMLwhichisanimportantapproachfortheorientationandbetterunderstandingforengineersworkingwithPLCprograms.Thepaperisstructuredasfollows.First,ashortintroductiontoPLCsandthecorrespondingprogrammingtechniquesaccordingtotheIEC61131-3standardisgiven.InSectionⅢanapproachforRe-engineeringbasedonformalizationofPLCprogramsisintroduced.ThetransformationofthePLCcodeintoavendorindependentformatisidentifiedasanimportantfirststepinthisprocess.XMLandcorrespondingtechnologiessuchasXSLandXSLTthatcanbeusedinthistransformationarepresentedinSectionIV.SectionVpresentstheapplicationofXMLforthevisualizationofPLCprogramsandillustratestheapproachwithanexample.ThefinalSectionsummarizestheresultsandgivesanoutlookonfutureworkinthisongoingproject.ⅡPLCANDIEC61131Sinceitsinceptionintheearly‘70sthePLCreceivedincreasingattentionduetoitssuccessinfulfillingtheobjectiveofreplacinghard-wiredcontrolequipmentsatmachines.Eventuallyitgrewupasadistinctfieldofapplication,researchanddevelopment,mainlyforControlEngineering.IEC61131isthefirstrealendeavourtostandardizePLCprogramminglanguagesforindustrialautomation.InI993theInternationalElectrotechnicalCommission[4]publishedtheIEC61131IntemationalStandardforProgrammableControllers.BeforethestandardizationPLCprogramminglanguageswerebeingdevelopedasproprietaryprogramminglanguagesusabletoPLCsofaspecialvendor.Butinordertoenhancecompatibility,opennessandinteroperabilityamongdifferentproductsaswellastopromotethedevelopmentoftoolsandmethodologieswithrespecttoafixedsetofnotationstheIEC61131standardevolved.Thethirdpartofthisstandarddefinesasuitoffiveprogramminglanguages:InstructionList(IL)isalow-leveltextuallanguagewithastructuresimilartoassembler.OriginatedinEuropeILisconsideredtobethePLClanguageinwhichallotherIEC61131-3languagescanbetranslated.LadderDiagram(LO)isagraphicallanguagethathasitsrootsintheUSA.LDsconformtoaprogrammingstyleborrowedfromelectronicandelectricalcircuitsforimplementingcontrollogics.StructuredText(STJ)isaverypowerfulhigh-levellanguage.STborrowsitssyntaxfromPascal,augmentingitwithsomefeaturesfromAda.STcontainsalltheessentialelementsofamodemprogramminglanguage.FunctionBlockDiagram(FBD)isagraphicallanguageanditisverycommontotheprocessindustry.Inthislanguagecontrollersaremodelledassignalanddataflowsthroughfunctionblocks.FBDtransformstextualprogrammingintoconnectingfunctionblocksandthusimprovesmodularityandsoftwarereuse.SequentialFunctionChart(SFC)isagraphicallanguage.SFCelementsaredefinedforstructuringtheorganizationofprogrammablecontrollerprograms.OneproblemwithIEC61131-3isthatthereisnostandardizedformatfortheprojectinformationinaPLCprogrammingtool.Atthemomentthereareonlyvendorspecificformats.Thisisalsoonereasonfortherestrictionofformalizationapproachestosingleprogramsoralgorithms.However,recentlythePLCusers’organizationPLCopen(see)startedaTechnicalCommitteetodefineanXMLbasedformatforprojectsaccordingtoIEC61131-3.ThisnewformatwilleasetheaccessofformalizationtoolstoallrelevantinformationofaPLCproject.Ⅲ.RE-ENGINEERINGAPPROACHThepresentedapproachtowardsre-engineering(cf.Fig.1)isbasedupontheconceptionthatXMLcanbeusedasamediuminwhichPLCcodeswillbetransformed.Thistransformationofferstheadvantageofobtainingavendorindependentspecificationcode.(EvenifthePLCopensucceedsindefiningastandardizedformatforPLCapplications,therewillremainalotofexistingprogramsthatdonotconformtothisstandard.)Basedonthiscodeastep-wisetransformationtoaformalmodel(automata)isplanned.Thismodelcanthenbeusedforanalysis,simulation,formalverificationandvalidation,andfinallyforthere-implementationoftheoptimizedalgorithmonthesameoranotherPLC.Sincere-engineeringofcompleteprogramswill,inmostcases,beonlyasemi-automaticprocess,intermediatevisualizationofthecodeisanimportantpoint.Atdifferentstagesoftheprocessdifferentaspectsofthecodeand/orformalmodelhavetobevisualizedinawaythatadesignercanguidethefurtherwork.XMLwithitspowerfulvisualizationandtransformationtoolsisanidealtoolforsolvingthistask.IV.XMLASATOOLFORVISUALIZATIONXML(extensibleMarkupLanguage)isasimpleandflexiblemeta-language,i.e，alanguagefordescribingotherlanguages.TailoredbytheWorldWideWebConsortium(W3C)asadialectofSGML[S],XMLremovestwoconstraintswhichwereholdingbackWebdevelopments[6].Thedependenceonasingle,inflexibledocumenttype(HTML)whichwasbeingmuchabusedfortasksitwasneverdesignedforononeside;andthecomplexityoffullSGML,whosesyntaxallowsmanypowerfulbuthard-to-programoptionsontheotherside.WhileHTMLdescribeshowdatashouldbepresented,XMLdescribesthedataitself.Anumberofindustriesandscientificdisciplines-medicalrecordsandnewspaperpublishingamongthem-arealreadyusingXMLtoexchangeinformationacrossplatformsandapplications.XMLcanbetailoredtodescribevirtuallyanykindofinformationinaformthattherecipientoftheinformationcanuseinavarietyofways.Itisspecificallydesignedtosupportinformationexchangebetweensystemsthatusefundamentallydifferentformsofdatarepresentation,asforexamplebetweenCADandschedulingapplications.UsingXMLwithitspowerfulparsersandinherentrobustnessintermsofsyntacticandsemanticgrammarismoreadvantageousthantheconventionalmethodofusingalexicalanalyzerandavalidatingparser(cf.Fig.2,[7]).Theconventionalmethodofanalysisofprogramcoderequiresascanner(lexicalanalyser)whichgeneratesasetofterminalsymbols(tokens)followedbyaparserthatchecksthegrammaticalstructureofthecodeandgeneratesanobjectnet.Intheobjectnettheinternalstructureoftheprogramisrepresentedbyidentifiedobjectsandtherelationsbetweenthem.Boththescannerandtheparsertobeusedinthismethodaredocumentorientedwhichimpliesthatanalysisofdifferenttypesofdocumentsrequiresrewritingthegeneratedcodeforthescannerandtheparser.Anexampleofanapplicationofthismethodcanbefoundin[8].ThemostpromisingaspectofusingXMLinsteadisthatXMLanditscomplementaryapplicationsfortransformationsarestandardizedsoastoprovidemaximumflexibilitytoitsuser.TheXMLbasedmethodisadvantageous,sincethelexicalspecificationisaninvariantcomponentofXML;thereforethewell-formednessisindependentfromtherespectiveindividualapplication.Hence,anXML-Parseralsocantransferwell-shapedXMLdocumentsinanabstractrepresentationcalledDocumentObjectModel(DOM)withoutusingagrammar.DOMisanapplicationprogramminginterface(APII)forvalidHTMLandwell-formedXMLdocuments.Itdefinesthelo