1畢業(yè)設(shè)計（論文）題目變角度曲面數(shù)控仿真加工專業(yè)名稱機(jī)械設(shè)計制造及其自動化班級學(xué)號088105410學(xué)生姓名傅磊指導(dǎo)教師馮占榮填表日期2012年5月20日以下填寫內(nèi)容各專業(yè)可根據(jù)具體情況進(jìn)行修改，但每個專業(yè)應(yīng)保持一致。2一選題的依據(jù)及意義：選題的依據(jù)在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，60%90%的工業(yè)產(chǎn)品需要使用模具加工，模具工業(yè)已成為工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。作為制造業(yè)基礎(chǔ)的機(jī)械行業(yè)，據(jù)國際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會預(yù)測，21世紀(jì)機(jī)械制造業(yè)的零件，其粗加工的75%和精加工的50%都將依靠模具完成。因此模具行業(yè)已成為國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)工業(yè)。隨著企業(yè)的發(fā)展，一個機(jī)械企業(yè)要想在競爭中立于不敗之地。首先這個企業(yè)要有自己的加工后臺。而此加工后臺必須有自己的模具才能不依靠其他企業(yè)而生存，所以模具的設(shè)計與開發(fā)尤為顯得重要，所以我據(jù)此寫下此論文開題報告。選題意義選擇變角度曲面數(shù)控仿真加工這個課題，使我對模具零件有了比較深的了解，使我對工藝路線的設(shè)計更加的嫻熟，進(jìn)一步加深了對零件工藝路線編寫的能力，對于CAXA制造工程師軟件繪制二維圖和三維圖更加熟練，對于仿真加工理解的更深刻，對于數(shù)控機(jī)床方面的實(shí)識有了更全面的了解，而且這次畢業(yè)設(shè)計是對我綜合能力的一次檢驗，能讓我對以前所學(xué)知識有了復(fù)習(xí)和深入，更加強(qiáng)了自己動手設(shè)計的能力，對以后遇到問題能獨(dú)立思考完成能力的培養(yǎng)。由北京北航海爾有限公司開發(fā)的CAXA制造工程師軟件具有易學(xué)易用的特點(diǎn)，靈活、強(qiáng)大的造型功能與自動編程功能可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零件的造型設(shè)計和加工代碼的生成，同時還可以通過直觀的加工仿真來檢驗加工工藝和代碼質(zhì)量。CAXA具有強(qiáng)勁的曲面粗加工及靈活的曲面精加工功能CAXA提供了多種先進(jìn)的粗加工技術(shù)，以提高零件加工的效率和質(zhì)量。CAXA還具有豐富的曲面精加工功能，可以從中選擇最好的方法，加工最復(fù)雜的零件。CAXA的多軸加工功能，為零件的加工提供了更多的靈活性。一國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻(xiàn)綜述）：摘要：隨著高新技術(shù)的發(fā)展，人們對外觀美學(xué)效果的需要，復(fù)雜曲面的應(yīng)用也越來越廣泛。但是復(fù)雜曲面的應(yīng)用在應(yīng)用方面仍然需要取決于力學(xué)特性和功能的需要和滿足人們對產(chǎn)品外形的需要。變角度復(fù)雜曲面的發(fā)展和實(shí)現(xiàn)，又取決于變角度復(fù)雜曲面的設(shè)計技術(shù)和加工技術(shù)。所以我們從3個方面分別闡述它們的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢：變角度復(fù)雜曲面設(shè)計技術(shù)，變角度復(fù)雜曲面加工技術(shù)，變角度復(fù)雜曲面加工設(shè)備。指出變角度復(fù)雜曲面設(shè)計技術(shù)，加工技術(shù)及加工設(shè)備發(fā)展存在的主要問題，對其發(fā)展趨勢進(jìn)行科學(xué)3預(yù)測。關(guān)鍵詞：變角度復(fù)雜曲面精密加工裝備現(xiàn)狀趨勢一前言隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，市場競爭日趨激烈，具有變角度復(fù)雜曲面的產(chǎn)品越來越多，廣泛應(yīng)用于模具，能源，交通，航空，航天，航海，等領(lǐng)域，變角度復(fù)雜曲面的復(fù)雜性主要體現(xiàn)在：許多邊緣學(xué)科，高科技產(chǎn)品領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品涉及的曲面造型有很高的精度要求，以達(dá)到某些數(shù)學(xué)特征的高精度為目的；現(xiàn)代社會中，人們在注重產(chǎn)品功能的同時，對產(chǎn)品的外觀造型提出了越來越高的要求，以追求美學(xué)效果或功能要求為目的。因此，進(jìn)一步提高變角度復(fù)雜曲面的設(shè)計和加工水平成了國外競相研究的焦點(diǎn)。二主題1變角度復(fù)雜曲面設(shè)計與加工技術(shù)的發(fā)展1.1變角度復(fù)雜曲面造型設(shè)計的發(fā)展及現(xiàn)狀變角度復(fù)雜曲面造型技術(shù)是計算機(jī)輔助設(shè)計和計算機(jī)圖形學(xué)中最為活躍，同時也是最為關(guān)鍵的學(xué)科分支之一，它隨著CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展而不斷完善，漸趨成熟。它主要研究在計算機(jī)圖像系統(tǒng)的環(huán)境下對曲面的表示，設(shè)計，顯示和分析，源于飛機(jī)，船舶的外形放樣工藝。從研究領(lǐng)域來看，變角度曲面造型技術(shù)已從傳統(tǒng)的曲面表示，曲面求交和曲面拼接，擴(kuò)充到曲面變形，曲面簡化，曲面重建，曲面等距性。此外，隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和需要，其他學(xué)科的技術(shù)方法被引進(jìn)到計算機(jī)圖形學(xué)中來，形成一種融合的趨勢，出現(xiàn)了許多新造型方法的研究：如基于物理模型優(yōu)化的曲面造型方法、基于力密度方法的曲線曲面的造型方法等。1.2變角度復(fù)雜曲面反求技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀反求技術(shù),也稱逆向技術(shù)、反向技術(shù),是指用一定的測量手段對實(shí)物或模型進(jìn)行測量,根據(jù)測量數(shù)據(jù)通過三維幾何建模方法重構(gòu)實(shí)物的CAD模型的過程,是一個從樣品生成產(chǎn)品數(shù)字化信息模型,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)及生產(chǎn)的全過程。隨著計算機(jī)、數(shù)控和激光測量技術(shù)的飛速發(fā)展，反求技術(shù)不再是對己有產(chǎn)品進(jìn)行簡單的“復(fù)4制”，其內(nèi)涵與外延都發(fā)生了深刻變化，成為家電、汽車、玩具、輕工、建筑、醫(yī)療、航空、航天、兵器等行業(yè)最重要的產(chǎn)品設(shè)計方法之一，是工程技術(shù)人員通過實(shí)物樣件、圖樣等快速獲取工程設(shè)計概念和設(shè)計模型的重要手段。復(fù)雜曲面反求技術(shù)是20世紀(jì)80年代初分別由美國明尼蘇達(dá)采礦制造公司、日本名古屋工業(yè)研究所以及美國思博明儀器設(shè)備有限公司提出并研制開發(fā)成功的。目前，已有一些高等學(xué)校和企業(yè)正致力于這方面的研究。如浙江大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、西安交通大學(xué)、清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、華中科技大學(xué)等先后開展了復(fù)雜曲面反求工程CAD問題的研究。1.3光學(xué)自由變角度曲面加工技術(shù)的發(fā)展加工高精度變角度復(fù)雜曲面光學(xué)零件代表了超精密加工技術(shù)的最高水平。由于對光學(xué)自由曲面零件的形狀精度要求達(dá)到微米、亞微米級，表面粗糙度達(dá)到納米、亞納米級，必然使得光學(xué)自由曲面加工的復(fù)雜程度遠(yuǎn)比傳統(tǒng)球面和非球面要高得多。但是，由于光學(xué)自由變角度復(fù)雜曲面零件在工業(yè)上應(yīng)用廣泛，使得其成為復(fù)雜曲面加工技術(shù)的重要研究領(lǐng)域。由于曲面光學(xué)零件屬于難加工的硬脆材料，且自由曲面有較大的曲率變化和多變的曲率中心，該領(lǐng)域除了采用超精密磨削、研磨及拋光技術(shù)外，還多采用計算機(jī)控制光學(xué)表面成形等技術(shù)實(shí)現(xiàn)光學(xué)自由曲面的加工。國內(nèi)外學(xué)者對各種硬脆材料的磨削機(jī)理、加工工藝、加工設(shè)備、磨削力、磨削熱、砂輪磨損等問題進(jìn)行了廣泛而深入的研究，相繼研發(fā)出了高速磨削、緩進(jìn)給磨削、鏡面磨削、恒壓力磨削和延性域磨削等高效磨削工藝，對光學(xué)自由曲面加工需要多軸聯(lián)動的超精密數(shù)控機(jī)床，例如，美國摩爾公司的超精密五軸數(shù)控車床Nanotech500FG，Precitech公司的Freeform700A超精密五軸機(jī)床等采用單點(diǎn)金剛石車削或銑削等加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)自由曲面的加工。2.變角度復(fù)雜曲面加工設(shè)備的發(fā)展和現(xiàn)狀近年來，變角度復(fù)雜曲面零件的加工技術(shù)由于多軸聯(lián)動數(shù)控加工中心的應(yīng)用得到了突破。國外多軸數(shù)控切削技術(shù)發(fā)展很快，CNC機(jī)床已經(jīng)從三軸發(fā)展到十軸。日本研制的五面加工機(jī)床采用復(fù)合主軸頭，可實(shí)現(xiàn)4個垂直平面、任意角度的傾斜面和倒錐孔的加工。德國德馬吉公司生產(chǎn)的DMUVoution系列加工中心可由CNC系統(tǒng)控制、CAD/CAM直接或間接控制，在一次裝夾下完成五面加工。另外，隨著數(shù)字化光電技術(shù)的高速發(fā)展，精密多軸曲面磨床的技術(shù)性能得到改善。瑞士的羅諾曼迪克有限公司研5究開發(fā)的高精度NC600Xplus六軸工具磨削中心配裝了光學(xué)裝夾，每個磨削砂輪的位置在機(jī)床上都可以在線測量。近年來，我國在多軸數(shù)控機(jī)床的研制方面也取得了很大的發(fā)展。沈陽機(jī)床廠研制生產(chǎn)的GMB25505x龍門式五軸鏜銑加工中心應(yīng)用于大型葉輪等復(fù)雜曲面高速、精密加工。濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)有限公司研制生產(chǎn)的XKV2740型五軸聯(lián)動定梁龍門(雙龍門)移動數(shù)控鏜銑床，可以完成對多種葉片、螺旋槳、金屬模具等大型復(fù)雜曲面的精密加工。北京機(jī)電院與東方汽輪機(jī)廠聯(lián)合開發(fā)了五軸聯(lián)動大型葉片加工中心，可一次裝夾完成60MW汽輪機(jī)首末級葉片的加工。齊齊哈爾二機(jī)床廠、清華大學(xué)和哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司聯(lián)合研制了新型龍門式五軸聯(lián)動混合機(jī)床，實(shí)現(xiàn)了三維立體曲面的高速切削，成功加工出三峽工程左岸水輪發(fā)電機(jī)組特大型水泵葉片。3國內(nèi)存在的問題進(jìn)入21世紀(jì)以來，復(fù)雜曲面加工技術(shù)領(lǐng)域作為機(jī)械制造的重要組成部分,在我國雖然已經(jīng)取得了長足的進(jìn)展,但是與國際先進(jìn)水平仍然存在很大差距，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。（1）高檔多軸數(shù)控機(jī)床主要依賴與進(jìn)口。復(fù)雜零件變角度曲面結(jié)構(gòu)的多樣化，復(fù)雜化以及高精度化需要依靠多軸數(shù)控切削加工來實(shí)現(xiàn)。我國對多軸數(shù)控機(jī)床的研究與起步較晚，雖然已經(jīng)開發(fā)了一些多軸數(shù)控機(jī)床，但在質(zhì)量，功能和性能等方面還有待提高，其中一些關(guān)鍵零部件，特別是支承系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，在線檢測系統(tǒng)主要還依賴進(jìn)口。（2）變角度復(fù)雜曲面數(shù)控加工軟件有待進(jìn)一步開發(fā)。近年來雖然在變角度復(fù)雜曲面建模和切削加工方面的研究取得了一定的成果，但在變角度復(fù)雜曲面數(shù)控切削軟件方面仍需要努力，有的機(jī)床公司雖然開發(fā)了多軸數(shù)控機(jī)床，但在開發(fā)數(shù)控加工軟件方面顯得力量不夠，數(shù)控加工軟件問題沒有徹底解決，使得整機(jī)的應(yīng)用受到了嚴(yán)重影響，針對工具研究較多，但很少從多軸聯(lián)動變角度復(fù)雜曲面形狀加工路徑生成的角度去研究問題。（3）變角度復(fù)雜曲面檢測技術(shù)及儀器設(shè)備及研究有待加強(qiáng)。變角度復(fù)雜曲面的加工雖然是按照零件設(shè)計中所描述的結(jié)構(gòu)特征及結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行的，