自动编程（共12篇）
自动编程 篇1
OEM设备制造业面临的是多品种、小批量、定制化、快速响应的竞争格局,就传统的PLC(包括PAC)设备控制器部分而言,除了CPU的运算速度,如何大幅提升设计和编程效率,一直是众多控制工程师的追求目标。
基于模型的设计方法和自动化代码生成工具,或许是下一阶段控制工程师的手中利器。近日,世界领先的技术计算和基于模型的设计的软件开发商——The MathWorks发布了新产品Simulink PLC Coder,可为PLC和PAC设备生成IEC 61131结构化语句。这一进展使基于模型的设计可应用于由PLC和PAC控制的制造与发电设备的开发。
用户使用Simulink软件完成基于模型的设计,通过鼠标按钮执行后就可以转变成符合IEC 61131-3结构化文本的程序,然后使用工业自动化厂商提供的集成开发环境IDE编译下载实现。使用Simulink PLC Coder,工程师能够完成对工业控制系统自动地生成控制程序,包括回路控制、监视数采等应用。目前,已有罗克韦尔自动化的RSLogi×5000、贝加莱的Automation Studio等著名工程软件实现了与该系统的集成,通过代替手工编程,使其直接变成PLC中的可执行码,控制机械设备的运行。
在基于模型的设计方法中,整个开发流程要围绕一个所建立的系统模型中心通过模型规范提炼出可执行的要求,然后进行设计与模拟仿真、生成与执行、测试与验证。这一设计方法主要优势在于:通过一种公共设计环境,实现多学科跨团队协作;直接基于功能需求;在尽可能早的设计前期进行模拟测试;自动生成程序节省开发时间;模块化可重用组件等。
具备自动代码生成功能的基于模型的设计开发PLC/PAC和嵌入式控制应用将从设计源头大大提高机器性能,缩短机械设备制造商的产品上市时间,减少了工程师设计成本并且可重用,无论是对OEM开发商的机型开发还是设备用户的后期使用维护都具有相当重要的意义,基于模型的设计理念,笔者认为完全可以看作是建设未来数字化工厂体系架构中的重要一环。
自动编程 篇2
2014.01.08
一、课程性质和有关说明
（一）课程性质
《数控自动编程实训》是中央广播大学机械设计及自动化（专科）（数控方向）必修实践环节。该环节是以CAD/CAM软件作为实训平台，利用数控加工的基础理论和工艺知识，针对数控铣/加工中心和数控车的自动编程进行实践训练。通过本环节的学习，使学生熟练掌握CAD/CAM软件在数控自动编程中的应用。
（二）关于考核的有关说明
1．考核对象：机械设计及自动化（专科）（数控方向）的专科生。
2．考核方式：
（1）本实训考核成绩由上机考核和实训报告两部分组成，比例为8：2，上机考核以CAD/CAM软件的应用技能为主，考核时间180分钟。
（2）实训报告内容由实训目的、实训要求、实训内容、主要实训软件、典型实训作品及其工艺过程（包括零件图、工序卡、数控加工程序）、实训心得体会等组成；实训报告不少于3000字。
（3）上机考核内容及比例分配：几何造型或加工造型、加工轨迹、加工程序生成及后置处理；考核不少于三道试题，数控铣占2/3，数控车占1/3；零件应有典型性、综合性。
（4）学生必须完成平时实训作业后，才能参加上机考核，考核可以采用现场评分或者提交电子文档的方式进行评分。
3．命题依据：本考核说明是以中央电大机械设计及自动化（专科）（数控方向）“数控自动编程实训教学大纲”为依据而编制的，本考核说明是考核命题的依据。
（三）上机考核样卷
自动编程实训上机考核样卷
1、（40分）加工下题所示零件。根据图纸尺寸及技术要求，完成下列内容：
（1）完成零件的车削几何造型；（15分）
（2）根据工艺卡中的加工顺序，进行零件的轮廓粗/精加工、切槽加工和螺纹加工，生成加工轨迹；（20分）
（3）进行机床参数设置和后置处理，生成NC加工程序；（5分）
（4）将造型、加工轨迹和NC加工程序文件，以准考证号加Ta1作为文件名，保存到指定服务器上。（若不保存，本大题不得分）
2、根据下图尺寸不限方法完成零件造型，应用平面区域加工方法生成加工两个凹槽的轨迹。应用导动加工方法生成加工球面的轨迹。应用平面轮廓方法生成加工140×110×5凸台的轮廓轨迹。加工轨迹不分粗精加工，以准考证号加c为文件名将轨迹和造型保存为.mxe格式文件。（30分）
3、按照下图中的尺寸不限方法生成加工零件的造型，引用等高粗加工完成零件外形加工，应用参数线加工方法完成上表面的精加工。将完成的造型和加工轨迹，以准考证号加b为文件名保存为.mxe格式文件。（30分）
二、考核内容和要求
第一部分 数控铣和加工中心的自动编程
1．几何造型
（1）考核知识点与技能点
1）线架造型
点、线、面的生成；曲线绘制、几何变换、典型零件线架造型
2）曲面造型
曲面生成、曲面编辑、典型零件曲面造型
3）实体造型
绘制草图、轮廓特征、处理特征、阵列特征、基准面、典型零件实体造型
（2）考核要求
1）掌握点、线、面的生成方法；
2）掌握线架造型、曲面造型以及它们的几何变换；
3）掌握绘制草图、特征造型、特征处理、阵列、基准面的建立；
4）掌握典型零件的实体造型。
2．平面轮廓与平面型腔加工
（1）考核知识点与技能点
1）平面轮廓铣的概念
① 封闭轮廓、开轮廓、自交轮廓的概念
② 岛的概念
③ 拔模斜度的概念
2）刀具的选择和刀具参数的设置
3）平面和平面型腔铣削
① 行切方法
② 环切方法
4）轮廓的铣加工
① 轮廓铣削方向，即轮廓的顺、逆铣
② 轮廓铣削时的刀具偏移方向
③ 轮廓的清根铣削
5）平面轮廓和型腔铣削时的走刀路线
① 分层加工
② 轮廓铣的切入/切出
③ 余量的分配
6）典型平面轮廓和型腔零件的加工方法
（2）考核要求
1）理解平面轮廓和型腔铣的基本概念
2）掌握刀具的正确选择和刀具参数的设置
3）掌握正确的刀具铣削方向
4）掌握走刀路线的正确选择
5）掌握典型平面轮廓和型腔零件的加工轨迹生成方法。
3．曲面加工
（1）考核知识点与技能点
1）曲面加工的概念
2）曲面的各种粗加工方法
3）曲面的各种精加工方法
4）曲面加工的精度控制
① 曲面加工时的步距精度
② 曲面加工时的行距控制
5）典型曲面的加工方法
（2）考核要求
1）掌握曲面铣削的刀具参数设置
2）掌握各种粗、精的加工方法
3）掌握走刀路线的正确选择
4）掌握典型曲面零件加工轨迹的生成方法
4．孔系加工
（1）考核知识点与技能点
1）孔系加工的概念
2）孔加工刀具的参数设置
3）孔加工的走刀路线
4）孔加工的固定循环
5）典型孔系零件加工方法的综合运用
（2）考核要求
1）掌握孔加工的刀具参数设置
2）掌握孔系零件钻、扩、铰、镗的走刀路线
3）掌握孔系零件加工轨迹的生成方法
5．刀具路径的编辑与几何变换
（1）考核知识点与技能点
1）刀具路径编辑与几何变换的概念
2）刀具路径的编辑方法
3）刀具路径的参数修改
4）刀具路径编辑和参数修改的综合应用实例
（2）考核要求
1）理解刀具路径编辑与几何变换的概念
2）掌握刀具路径的编辑方法，能够实际应用。
3）掌握刀具路径的参数修改方法，能够实际应用。
6．后处理参数设置和数控程序
（1）考核知识点与技能点
1）CAM后处理模块的概念
2）后处理的参数设置
3）常用后处理宏变量的应用
（2）考核要求
1）掌握后处理的参数设置
2）掌握常用后处理的方法
7．仿真加工或实际机床演示
（1）考核知识点与技能点
1）仿真加工软件的基本运用
2）仿真加工软件的参数设置
3）仿真加工的程序运行
4）数控铣床（加工中心）的操作
5）数控系统与计算机自动编程系统的通讯
（2）考核要求
1）掌握仿真软件的使用
2）掌握数控铣床（加工中心）的基本操作
3）了解数控系统与计算机之间的通讯方法
第二部分 数控车削的自动编程
1．基本图形的构建
（1）考核知识点与技能点
1）线架造型
点、直线、圆弧、圆、公式曲线、样条线的构建方法
2）曲线编辑和几何变换的方法
曲线裁剪、过渡、平移、旋转、镜像、比例缩放
3）典型零件图形构建
（2）考核要求
1）掌握各种点和线的生成方法
2）掌握曲线的编辑和几何变换方法
3）能够进行典型零件的几何造型和加工造型
2．车削刀具的选择和参数设置
（1）考核知识点与技能点
1）根据加工部位选择选择正确的刀具
轮廓车刀的选择、切槽刀具的选择、螺纹车刀的选择和钻孔刀具的选择
2）刀具参数的设置
刀具编号、刀具长度、刀具角度、刀尖半径等
3）典型零件加工的刀具选择
（2）考核要求
1）掌握车削刀具的选择的方法，2）掌握车削刀具的参数设置
3）掌握典型零件车削刀具的组合应用
3．轮廓粗车加工
（1）考核知识点与技能点
1）内外轮廓的粗加工的方法
2）粗加工的进退刀方式
3）切削用量的选择
进给量、恒转速、恒线速度
4）典型零件的粗车实例
（2）考核要求
1）掌握内外轮廓的粗车方法；
2）掌握正确进退刀的方法；
3）掌握切削用量的正确选择；
4）掌握典型零件的粗车，生成粗车刀具轨迹。
4．轮廓精车加工
（1）考核知识点与技能点
1）内外轮廓的精加工的方法
2）精加工的进退刀方式
3）精车的切削用量选择
4）典型零件的精车实例
（2）考核要求
1）掌握内外轮廓的精车方法；
2）掌握精车的进退刀方法；
3）掌握精车切削用量的正确选择；
4）掌握典型零件的精车加工，生成精车刀具轨迹。
5．切槽加工
（1）考核知识点与技能点
1）内外切槽加工的方法
2）切槽加工的进退刀方式
3）切槽加工切削用量的选择
4）典型零件切槽加工实例
（2）考核要求
1）掌握内外切槽加工方法；
2）掌握切槽加工的进退刀方法；
3）掌握切槽加工切削用量的正确选择；
4）掌握典型零件的切槽加工，生成切槽刀具轨迹。
6．螺纹加工
（1）考核知识点与技能点
1）内外螺纹加工的方法
2）螺纹刀具的选择
3）螺纹加工的进退刀方式
4）螺纹加工切削用量的选择
5）典型零件螺纹加工实例
（2）考核要求
1）掌握内外螺纹加工方法；
2）掌握螺纹加工的进退刀方法；
3）掌握螺纹加工切削用量的正确选择；
4）掌握典型零件的螺纹加工，生成螺纹刀具轨迹。
7．钻孔加工
（1）考核知识点与技能点
1）孔加工刀具的参数设置
2）孔加工的固定循环
3）典型零件孔加工方法的综合运用
（2）考核要求
1）掌握孔加工方法
2）掌握孔加工的刀具参数设置
3）掌握零件孔加工方法，生成孔加工刀具轨迹。
8．刀具路径的编辑与几何变换
（1）考核知识点与技能点
1）刀具路径编辑与几何变换的概念、2）刀具路径的编辑方法
3）刀具路径的参数修改
4）刀具路径编辑和参数修改的综合应用实例
（2）考核要求
1）掌握刀具路径的编辑方法
2）掌握刀具路径的参数修改方法
3）能够对刀具路径进行编辑和参数修改的操作
9．后处理参数设置和数控程序
（1）考核知识点与技能点
1）CAM后处理模块的概念
2）后处理的参数设置
3）常用后处理宏变量的应用
（2）考核要求
1）掌握后处理的参数设置
2）掌握常用后处理的方法
10．仿真加工或实际机床演示
（1）考核知识点与技能点
1）仿真加工软件的基本运用
2）仿真加工软件的参数设置
3）仿真加工的程序运行
4）数控车床的操作
5）数控系统与计算机自动编程系统的通讯
（2）考核要求
1）掌握仿真软件的使用
2）掌握数控车床的基本操作方法
自动编程 篇3
关键词:铣床 自动编程 数控加工 效率
近年来,计算机的图形处理功能有了很大增强,用计算机进行交互自动编程技术日渐成熟。这种方法速度快、精度高、直观、使用简便、便于检查。
自动编程的过程,就是编程人员将工件的形状、尺寸、走刀路线、工艺参数等,按指定的格式输入到计算机内,经计算机内的自动编程软件对这些输入信息进行编译、计算、处理后,输出工件的加工程序,显示和绘制刀具轨迹图,穿出纸带孔,或将程序录入磁盘,或通过通信电缆和接口将程序直接输入到计算机数控系统中对工件进行加工的过程。
一、自动编程系统的输入方式
1.语言式自动编程系统输入方式
首先要编写一个“源程序”,描述工件加工的全过程,相应的自动编程系统(也称为数控编程语言系统),对源程序进行编译、计算、处理,最后得出加工程序。
2.图形式自动编程系统输入方式
不需要编写源程序,通过画出工件图形,采取回答问题的方式输入刀具、进给速度、主轴转速、走刀路线等信息,从而将工件加工程序编制出来。
二、自动编程系统的基本工作流程
1.准备被加工零件的几何模型
可以直接在自动编程软件内绘制零件的加工部位,建立三维的加工模型。也可以读入其他系统建立的标准形式的数据文件,再建立加工模型。
2.根据所需要的加工工艺过程生成刀具轨迹
根据具体加工要求,选择确定加工所需要的刀具、加工用的机床类型,然后根据被加工零件的加工工艺路线,选择合适的刀具轨迹生成功能,确定具体的加工工艺参数,生成加工轨迹。
3.加工轨迹的检验和编辑
用图形的方式检验加工轨迹的走刀路线是否正确、进退刀是否合理。确认加工轨迹是不是所需要的,并根据实际加工进行编辑修改。
4.后置处理,生成加工代码
根据所选定的机床类型,生成加工代码文件。
5.检验加工代码的正确性
利用代码反读功能,用图形的方式检查加工代码文件是否正确。确定后就可以使用生成的加工代码文件了。
6.数控程序的输出
将数控代码传给数控机床进行加工。
三、常用的数控编程软件
市场上常用的著名数控编程软件有PRO/E、UGII、 Gatia等工作站型CAD/CAM软件系统,具有较强的数控加工自动编程功能,能处理各种不同复杂程度的三维型面的加工。微机版的CAD/CAM软件系统有美国的MASTERCAM、SURFTCAM英国的DELCAM等,均有完善的功能和较强的后置处理环境。国内具有代表性的数控编程软件为CAXA制造工程师,从粗加工、半精加工到补加工等工艺流程的加工功能相当强大,而且操作简单,适用于数控铣削加工的计算机自动编程。
数控编程软件由前置处理程序和后置处理程序两部分组成。前置处理程序的功能是接受用户输入的信息,并对它进行编译、计算、处理,将其结果按一定的格式放置在一专门的文件中。这种文件称为刀位数据文件。后置处理程序的功能是根据刀位数据文件的内容和数控机床的具体性能,编制出符合加工要求的加工程序,并将程序输出(即穿纸带孔、录入磁盘、通信输出到数控机床)。从处理原理可将后置处理模块分为两大类:一类为通用后置处理模块,如PRO/E、UGII等。一类为专用后置处理模块,它是针对各种不同的数控系统提供不同的后置处理,如MASTERCAM、CAXA制造工程师等。
四、自动编程实例
毛坯是一块45号钢板材,厚20㎜,要求铣出工件的外轮廓。工件已经过粗加工,留精铣余量为1㎜。机床选择XKA5032A型数控立式升降台铣床,配备FANUC数控系统。刀具采用30㎜的立铣刀,利用中间82㎜空装夹工件。结合这个实例介绍数控铣削加工的计算机辅助自动编程的方法与步骤:
第一,根据尺寸,利用曲线生成工具绘制工件的平面加工轮廓;第二,设定铣刀参数;第三,设定平面轮廓加工参数位置;第四,产生刀具轨迹;第五,轨迹仿真;第六,后置设置;第七,生成G代码;第八,利用代码反读功能校核程序;第九,生成工序单;第十,若考虑到板厚20㎜,需分层加工(例分10层完成),则在步骤三平面轮廓加工参数设置中设置为顶层高度20,底层高度0,每层下降高度为2,选顶层为基准,其余步骤一致,分10层完成,程序相当于前面程序重复十次。
总之,在数控铣床加工中,采用计算机辅助自动编程技术,能收到事半功倍的效果,而且能实现实时仿真,便于检查和修改刀具轨迹,大大提高了数控铣削加工的效率。
模具数控自动编程设计技巧 篇4
如图1所示的是三角凸台注塑件产品[16], 零件材料为ABS, 材料的收缩率为5‰, 注塑件产品的厚度为2mm。三角凸台的凸模的分型面为产品的下表面, 凸模的材料为锻造铝合金6061, 凸模的尺寸设计依据产品尺寸设计, 然后将比例缩小2mm的产品厚度。至于调整材料的收缩率, 通过刀具补偿值来统一调整获得凸模尺寸, 而且与其从设计角度和制造角度相比, 在制造过程中通过调整刀具长度值要比设计容易实现。
加工坐标原点:
X:模型的中心。
Y:模型的中心。
Z:型芯的分型面。
机床坐标系设在G54。
2 工艺分析
工件材料为锻造铝合金6061, 原牌号为LD30, 是最常见的。铝合金与大部分钢材和铸铁材料相比, 具有一个明显的优点:较低的屈服强度。因此, 加工中需要的切削力较低, 可以在刀具不发生过量磨损的情况下提高切削速度和进料比。
3 工艺方案的确定
该凸模零件由多个曲面组成, 对表面粗糙度要求较高。采用球状刀加工之后有加工痕迹存在, 通过手工修模达到所需要求。因此, 留有0.1mm的加工余量, 由手工研磨到所需的粗糙度要求。
在数控加工前, 工件在普通机床上完成6个面的铣削。为确保三角凸台分型面的质量, 解决分型面在粗加工时可能受损的问题, 在分型面上留有0.1mm的磨削余量。考虑到分型面预留的磨削量, 对刀后将G54坐标中的Z值抬高0.1mm。
切削用量见数控加工工序卡片, 表1所示。
4 Solid Works凸模设计
4.1 凸模曲面设计
步骤1:选择上视图为草绘基准平面, 用草图工具栏绘制三角凸台体二维线框, 用曲面特征的拉伸凸台/基体命令工具拉伸高度为100mm, 方向向上, 角度为3度, 根据预生成的形状观察拔模方向, 如果方向不对则点击特征树下参数栏中的角度方向按钮。再同样用上视图为草绘基准平面, 用草图工具栏绘制圆半径为27.5mm, 用曲面特征的拉伸凸台/基体命令工具拉伸高度为50mm, 方向向上, 角度为3度, 根据预生成的形状观察拔模方向, 如果方向不对则点击特征树下参数栏中的角度方向按钮。
步骤2:选择上视图, 新创建一个基准面, 距离上视图为38.75mm, 方向向上, 在基准面1的草绘圆半径为6mm, 用曲面特征的拉伸凸台/基体命令工具拉伸高度为10mm, 方向向下, 角度为3度, 根据预生成的形状观察拔模方向, 如果方向不对则点击特征树下参数栏中的角度方向按钮。
步骤3:选择侧视图为草绘基准平面, 草绘一个圆弧半径为150mm的矩形封闭图, 偏距10mm。采用曲面旋转命令进行360度的旋转。
步骤4:使用曲面剪切命令修剪掉不要的部分。
步骤5:选择曲面圆角命令, 在特征树下设置参数圆角类型为:“面圆角”, 在“切线延伸”方框前打勾。分别使用圆角半径为2.5mm、1.875mm和1mm进行圆角。
4.2 凸模实体设计
步骤1:选择上视图为草绘基准平面, 用草图工具栏绘制三角凸台体二维线框, 用实体特征的拉伸凸台/基体命令工具拉伸高度为100mm, 方向向上, 角度为3度, 根据预生成的形状观察拔模方向, 如果方向不对则点击特征树下参数栏中的角度方向按钮。
步骤2:选择上视图, 新创建一个基准面, 距离上视图为38.75mm, 方向向上, 在基准面1的草绘圆半径为6mm, 用实体特征的拉伸凸台/基体命令工具拉伸高度为10mm, 方向向下, 角度为3度, 根据预生成的形状观察拔模方向, 如果方向不对则点击特征树下参数栏中的角度方向按钮。选择侧视图为草绘基准平面, 草绘一个圆弧半径为150mm的矩形封闭图。使用特征工具栏中的旋转/切除命令进行多余部分切除。
步骤3:同样用上视图为草绘基准平面, 用草图工具栏绘制圆半径为27.5mm, 用实体特征的拉伸凸台/基体命令工具拉伸高度为50mm, 方向向上, 角度为3度, 根据预生成的形状观察拔模方向, 如果方向不对则点击特征树下参数栏中的角度方向按钮。将圆弧半径为150mm的矩形封闭图偏距10mm复制一个草图, 使用特征工具栏中的旋转/切除命令进行多余部分切除。
步骤4:选择实体圆角命令, 在特征树下设置参数圆角类型为:“面圆角”, 在“切线延伸”方框前打勾。分别使用圆角半径为2.5mm、1.875mm和1mm进行圆角。
三角凸台模具的凸模设计结果如图2所示:
5 Solid Works设计技巧
在使用Solid Works进行三角凸台模具实体设计过程中, 参数的技巧设置对产品设计的高效化、高质量化起到关键性的作用: (1) 拉伸特征 (Extrude) 和圆角特征 (Fillet) 是模具设计中使用频率最高的功能, 它的主要参数设置技巧如下:拉伸特征 (Extrude) :根据成型需要正确选择“终止类型”和“拔模角度”的设置来确定模具的成型角度、方向和深度。圆角特征 (Fillet) :1) 如果遇到要进行拔模操作, 一般是先拔模再倒圆角;2) 如果是进行装饰性圆角处理则尽可能放在最后来完成;3) 如果要进行抽壳处理, 也一定要注意先后顺序。如果倒的圆角比较小则是先抽壳而后倒圆角, 如果圆角比较大则应先倒圆角而后抽壳。应视具体情况而定。
Solid Works的曲面基本特征造型功能和实体设计功能基本上是一样的, 所不同的是如缝合曲面、填充曲面、输入曲面等曲面编辑功能是它所特有的。在进行对曲面进行编辑时, 可将曲面的表面看作是一块布或一张纸, 在进行修剪或圆角时, 要选择每一个曲面, 确定哪部分是保留的, 哪部分是剪掉的, 放在相应的参数框中, 可以点击图中的曲面元素添加或在参数框中单击右键‘删除’。
摘要：现代的模具设计生产中, 通常运用SolidWorks、MasterCAM等CAD/CAM软件先进行产品的3D图形设计, 然后根据产品的特点设计模具结构, 确定模具型芯、分模面和抽芯结构等, 生成模具型芯实体图和工程图, 最后根据模具型芯的特点, 拟定数控加工工艺, 输入加工参数, 生成加工程序并输送到数控机床的控制系统进行自动化加工。这些步骤是现代化模具设计生产的过程和趋势。它使复杂模具型芯的生产简化为单个机械零件的数控自动化生产, 全部模具设计和数控加工编程过程都可以借助CAD/CAM软件在计算机上完成。它改变了传统的模具制造手段, 有效地缩短了模具制造周期, 大大提高了模具的质量、精度和生产效率。
自动编程 篇5
实 验 报 告
实验名称：数控自动编程实验
班
级：
学
号：
姓
名：
日
期：2012年6月11日
分
数：
机械工程学院 2012年6月
一、实验模型的建立
在UG软件中设计一个零件，零件的毛坯尺寸严格按照将要加工的毛坯尺寸设计。设计零件图如图1所示（该毛坯的尺寸为50mm50mm40mm）。
图1
二、自动编程
在菜单栏“开始”处选择“加工”。根据零件图可判断出是加工平面图形，选择mill_planer(两轴)。
1.创建加工坐标系及安全平面
在工具条中选择“几何视图”按钮作导航器”按钮，再选择窗口左侧资源条中的“操，导航视图为“几何视图”。双击“MCS_MILL”节点，系统弹出如图2所示的对话框。在“指定MCS,”上选择如图3所示的上表面，在“安全平面”中选择平面，点击按钮并选择上表面，其结果如图3所示。，在偏置距离中输入5，图2
图3 2.创建刀具
在工具条中选择“创建刀具”按钮，出现如图4所示界面。点击“确定”，出现如图5的界面，按照加工要求输入刀具直径（本实验取的刀具直径为8mm），如图5所示，点击“确定”，完成刀具的编辑。
图4
图5 3.创建操作。
1）在工具条中选择“创建操作”按钮，出现如图6所示界面。在“刀具”处选择“MILL”,在“几何体”处选择“WORKPIECE”，然后点击“确定”，出现如图7所示界面。
图6
图7
2）在“指定部件”处选择按钮，系统弹出如图8的“部件几何体”对话框，在视图窗口中选择零件模型，单击“确定”按钮。在“指定面边界”处选择按钮，体统弹出如图9所示界面，选择加工平面如图9所示，点击“确定”按钮。
图8
图9 3）在“指定壁铣削面”处选择按钮，体统弹出如图10所示界面，选择如图10所示的所有侧面，然后点击“确定”按钮。
4）在“切削模式”处根据需要选择“跟随部件”，如图11所示。5）在“毛坯距离”和“每一刀的深度”处根据零件要求选择恰当的数值，如图11所示。
6）在“进给和速度”处选择，根据加工要求给出“主轴转速”和“进给速度”，如图12所示。
图10
图11
图12
7）在“操作”处选择按钮，生成刀具轨迹如图13所示。
图13 4.校验刀轨。
1）在工具条中选择“校验刀轨”按钮，出现如图14所示的界面，选择“3D动态”，可自动调速，点击“播放”按钮，出现如图15所思的窗口，点击“OK”，出现如图16所示的窗口，点“确定”。
图14
图15
图16 2）模拟铣削零件如图17—图19所示。
图17
图18
图5.后处理。
1）选择窗口左侧资源条中的“操作导航器”按钮理”，系统生成如图20的界面。
2）在“设置”处选择“公制/部件”，再根据加工机床选择“后处理器”，最后点击“确定”按钮，系统自动生成加工程序。根据机床对该程序进行适当的修改并保存。，标右键选择“后处
图
三、实验中的注意事项
1.UG软件中不能输入中文；
2.加工坐标系一定要在零件的上表面，安全平面一定要在零件上表面之上；
3.程序在修改时不能在最前面留有空格，程序也不能重复，否则机床系统读取不出。
四、心得体会
自动编程 篇6
关键词：打捆机；PLC；编码器
中图分类号：TB486.3 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 08-0000-01
Automatic Control System Design and Programming&Debugging of the New Bander
Geng Yutao
(Shandong Metallurgical Design Institute Co.,Ltd.,Jinan250101,China)
Abstract:This paper introduce the element of the new bending machine,process,automation system design and the main control program.
Keywords:Bending machine;PLC;Encoder
一、前言
本新型打捆机是专门为H型钢打捆设计开发的，和平常用的钢带打捆机及线材打捆机不同，该打捆机解决了钢带打捆机及线材打捆机容易断带和咯伤等缺点。但需要开发一套自动控制系统以配合该系统自动运行，更好的发挥该系统的优势及提高生产效率。
二、自动控制系统设计及控制程序编制
该打捆机系统包括水平夹紧装置、垂直夹紧装置、左右夹紧装置及点焊系统。各装置的运行由液压驱动，完成型钢打捆。
根据该打捆机系统设备组成，该自动控制系统选用西门子S7-300 PLC（可编程控制器）实现控制功能要求。上位机监控软件选用与该自动控制系统配套的wincc软件。
（一）自动控制系统设计如图1所示
图1.自动控制系统框图
（二）现场检测元件为接近开关机编码器，功能说明如下。1.左夹紧油缸动作限位1、限位2、限位3；2.右夹紧油缸动作限位1、限位2、限位3；3.水平夹紧油缸原限位；4.垂直夹紧油缸原限位；5.下电极油缸原限位；6.水平夹紧油缸编码器；7.垂直夹紧油缸编码器。
这些限位及编码器用于检测夹紧装置运行状态，以便和不同规格的型钢捆型进行配合，使各个夹紧装置按工艺要求自动运行。
（三）在操作台面板控制按钮及指示灯描述如下。1.左夹紧油缸前进1/复位1；2.左夹紧油缸前进2/复位2；3.水平夹紧油缸前进/复位；4.垂直夹紧油缸前进/复位；5.右夹紧油缸前进1/复位1；6.右夹紧油缸前进2/复位2；7.点焊机上电极前进/复位；8.点焊机下电极前进/复位；9.打捆机手动/自动选择；10.编码器清零/自动打捆；11.手动点焊按钮；14.急停按钮；15.自动复位按钮。
手动操作时每个夹紧装置都有前进及复位按钮，为方便调试在操作台面板上绘上打捆机图形，相应的操作按钮安装于操作面板上打捆机图形上对应的位置。方便操作工手动操作。
（四）地址设置如下。1#打捆机PROFIBUS地址为2，其水平夹紧编码器地址为3，垂直夹紧编码器地址为4；2#打捆机PROFIBUS地址为5，其水平夹紧编码器地址为6，垂直夹紧编码器地址为7。地址通过编程软件STEP75.2进行设置。为便于调试及维护，该控制系统安装于现场操作台。
（五）控制程序框图如图2
图2.控制程序框图
（六）编码器的应用。编码器采用图尔克公司的编码器，该编码器的型号为5860属于PROFIBUS总线类型。编码器PROFIBUS地址设置方法如下：
图3.编码器地址拨码开关
图3为编码器地址的设置拨码开关。该编码器要把现场的数据传到PLC，编码器必须有一个地址，PLC才能辨别是从哪个编码器传来的数据并进行处理。地址应和PLC设定的编码器的地址一致。该拨码开关从左到右表示从低位到高位，由二进制数来表示十进制数，拨到上方表示为1，拨到下方表示为0。
图4.编码器总线终端拨码开关
图4为编码器位于总线终端的拨码开关，当该编码器处于最末端没有下一级的编码器和它相连接时则拨码开关S2-5/6要拨到上位。
编码器带接线端口部分的外观上可以看到几个指示灯有红的有绿的，如果红灯亮说明编码器和PLC通讯不正常，有可能编码器地址设置和在PLC中分配给该编码器的地址不一样，有可能接线有错误。如果红灯没有亮说明配置正确，能够正常交换数据。如果绿灯亮说明电源供电正常，如果没有亮说明没有电源供电。
编码器产生的数据为脉冲数，我们可以根据实际运行的已知的一定长度和脉冲数的增量相除产生比例系数，用该比例系数乘以脉冲数增量就能算出编码器测量的长度。
（七）监控画面功能。监控画面能对打捆机的运行状态进行动态显示，对型钢规格、水平编码器和垂直编码器的运行参数进行设定，并具有班产量、日产量、月产量等报表功能。
三、结束语
该系统投运后，能够实现自动打捆，在出现故障时，按复位按钮，能使各运行装置回到初始状态。满足该系统工艺要求。
数控铣床自动编程系统设计 篇7
数控机床在加工过程中, 遇到轮廓较复杂的零件时, 如果人工编写数控程序, 常常需要复杂的计算。本文在充分了解了APT自动编程系统的结构和功能的基础上, 开发出走刀路线为直线和圆弧的数控系统的前置处理程序, 能够生成反应刀具加工轨迹的刀位文件, 同时针对FANUC-6M数控铣床设计了后置处理程序, 能够生成由直线和圆弧组成的轮廓的铣削数控程序的G代码。本设计的主要优点是在编程时使用模块化设计思想, 将自动编程系统的功能模块化, 便于移植和维护。
2 自动编程系统总体设计
2.1 设计思想
数控加工自动编程系统的主要作用之一是用来进行复杂计算, 本设计即通过输入零件的APT语言源程序, 由计算机获取零件几何信息并经过一系列运算程序将其转换为标准形式, 同时获取刀具走刀路线和工艺参数, 将刀具运动轨迹及工艺参数保存到CL文件中, 再通过针对特定机床的后置处理程序将刀具轨迹生成加工该零件的数控代码。
2.2 系统总体设计
系统总体设计主要包括源程序的输入, 前置处理程序的设计, 后置处理程序的设计等内容, 其基本结构和流程如图1所示。
(1) 窗体设计
打开VB6.0, 选择“新建”菜单下的“标准EXE”, 然后单击“打开”按钮, 新建一个标准EXE程序。选择“工程”菜单中的“添加MDI窗体”命令, 命名为“数控加工自动编程系统设计”, 然后选择“工程”菜单中的“属性”命令, 弹出“工程属性”对话框, 在“启动对象”的下拉表中选择刚才创建的MDI窗体为启动对象, 设置完毕后单击“确定”按钮, 退出属性设置。
再创建一个新的普通窗体, 然后将它的MDIChild属性设置为True, 取名为frmDocument, 用来存取APT源程序、CL文件、NC程序等。在这个窗体上添加一个RichTextBox控件, 用以显示文档。
(2) 结构设计
为了使程序结构清晰, 采用模块化的设计方法。这样将系统中具有相同功能的程序制成软件模块, 具有功能独立、易移植、易组装及易扩充的特点, 开发新数控系统时, 就可选取所需的软件功能模块进行组合或扩充。选择“工程”菜单中的“添加模块”命令, 添加一个模块。将程序代码按照功能划分为不同的模块, 主要模块划分如下:
通用模块, 用以存放程序中用到的全局变量;通用子程序模块, 用以存放一些通用的子程序, 例如查找几何定义语句中“=”位置的子程序, 查找“;”子程序等;数学处理模块, 用以存放有关数学处理的子程序, 例如直线与圆相交求交点, 求两直线相交点坐标值等;点的几何定义语句处理模块;直线的几何定义语句处理模块;圆的几何定义语句处理模块;运动语句处理模块;工艺参数语句处理模块;后置处理模块。
2.3 零件图信息的输入方式
对于零件图信息的输入, 需要考虑其几何信息的输入以及加工路线和工艺参数的输入, 本编程系统采用APT源程序作为零件图信息的输入方式。APT语言使用类似英语语言来描述, 非常接近人们常用语言的形式, 便于记忆、编写, 而且完全能够完成系统要求。
3 结论
基于UG自动编程的带轮加工 篇8
关键词：UG,数控车床,自动编程
随着二十一世纪的发展, 数控加工技术已得到广泛应用, 如数控铣削、镗削、车削、线切割、电火花加工等。数控设备为精密复杂零件的加工提供了基本条件, 但要达到预期的加工效果, 编制高质量的数控程序是必不可少的, 对于一些复杂的零件, 手工编程效率低, 往往需要借助于CAM软件编制加工程序, 本文讨论了基于UG自动编程的数控车削加工方法, UG的数控车模块包含钻孔、铰孔, 车外圆、内孔来缩短编程人员的编程时间, 降低生产成本, 提高工作效率。
1 UG NX软件简介
UG (Unigraphics NX) 是Siemens PLM Software公司出品的一个产品工程解决方案, 它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段。UG NX加工基础模块提供联接UG所有加工模块的基础框架, 它为UG NX所有加工模块提供一个相同的、界面友好的图形化窗口环境, 用户可以在图形方式下观测刀具沿轨迹运动的情况并可对其进行图形化修改:如对刀具轨迹进行延伸、缩短或修改等。该模块交互界面可按用户需求进行灵活的用户化修改和剪裁, 并可定义标准化刀具库、加工工艺参数样板库使初加工、半精加工、精加工等操作常用参数标准化, 以减少使用培训时间并优化加工工艺。UG软件所有模块都可在实体模型上直接生成加工程序, 并保持与实体模型全相关。
2 带轮的车削工艺分析
图1所示是带轮的零件图, 工件材料为45钢调质, 毛抷尺寸为Ø65mm×35mm的棒料。该零件包含车外圆带轮曹、内孔等操作, 该零件的带轮槽充分体现了UG数控车在编程方面的优越性。其加工工艺简述如下。
工序1:采用手动车削车外圆夹持位Φ63mm×20mm。
工序2:夹φ63mm×20mm车端面及内孔φ40undefined、φ17undefined。
工步1:粗车端面;工步2:精车端面;工步3:粗车内孔φ40undefined、φ17undefined至φ39.5、φ16.5;工步4:精车内孔至φ40undefined、φ17undefined至φ39.5、φ16.5;工步4:精车内孔至φ40undefined、φ17undefined。
工序3:采用手动车削粗精车端面并保证32±0.05;
工序4:车工装心轴;
工序5:把工件串在心轴上, 用螺帽压紧, 粗精车带轮槽至尺寸。
3 创建工序5 (车带轮槽) 的刀轨
3.1 建立零件三维模型
首先在建模草图模块的方式下绘制工件的二维图形, 后在特征建模模块使用回转指令建立三维模型。
3.2 加工环境初始化
在UG模块中, 选择加工模块, 打开加工环境, 在“CAM会话配置”中选择[lathe], 在“要创建的CAM设置”中选[turning], 单击确定进入加工环境。
3.3 创建工件坐标系
在操作导航器空白处点击右键, 选择几何视图。
3.4
双击MCS_SPINDLE坐标, 指定MCS (编程坐标系)
3.5 创建刀具组
创建刀具组主要用来选择刀具, 加工该带轮槽选择35°外圆车刀:①选择[类型]为[turning] (车削) ;②选择[刀具子类型]为[OD_55_L_1] (55°外圆刀) ;③选择[父本组]为[GENERIC_MACHINE];④ISO刀片形状选择[V菱形35], 刀尖半径0.4, 方向角度72.5;⑤跟踪P值[P8]。
3.6 创建几何体及毛坯
选择操作导航器坐标系子目录, 双击WORKPIECE指定部件, 双击下层子目录TURNING_WORKPIECE指定毛坯边界, 选择管材, 选择安装位置, 输入尺寸。
3.7 创建操作粗加工外圆和槽
菜单命令[插入]/[操作], 弹出[创建操作]对话框, 在该操作中, 主要完成如下内容:设置切削方式;选择切削策略;设置切削深度;设置切削参数;设置非切削移动;设置进给和速度;机床控制;最后生成粗加工轨迹, 还可以进行三维动画演示以验证刀路轨 (如图2) 。
3.8 创建操作精加工外轮廓
精加工外形轮廓与粗加工的大部分方法方式是一样的, 只是一些切削用量和余量等需要修改。
3.9 后处理生成程序
CAM的最终目的是生成一个数控机床可以识别的代码程序, UG/POST是UG软件自身提供的一个后置处理程序, 可将产生的刀具路径转换成指定的机床控制系统所能识别的加工指令, 凸轮零件生成的程序清单。
4 结束语
数控自动编程实验项目设计与实例 篇9
1 课程群的分类
机械工程及自动化专业是我校机械工程学院的骨干专业之一。目前的培养计划是按模块划分, 如:通识模块、基础模块、专业基础模块和专业方向模块等。教师在授课中各负其责, 认真教给学生关于本课程的知识。但是, 学生在学完四年的大学课程后, 各模块间课程是如何衔接的, 如何能够将一年级到四年级所学的课程综合运用起来, 心中不是很清楚。学生也不会在各门课程的学系过程中去思考课程之间的联系, 如何使学生在学习各门课程的过程中做到有的放矢。我们按课程群将基础课程、专业基础课程和专业课程分组, 每个课程群中至少设置两个综合性的试验项目, 通过完成综合性试验项目, 学生就能把课程群中的各门课程所讲知识串联起来。如将机械工程及自动化专业的课程分为机械设计课程群、机械制造课程群和电子电气课程群等。机械设计课程群包含机械原理、机械设计、工程材料和互换性与测量技术基础等课程;机械制造课程群包含机械制图、计算机辅助绘图、机械制造技术基础、数控技术等课程;电子电气课程群包含电工电子技术、微机原理及应用、液压与气动和机电传动等课程。
2 数控自动编程综合实验
在机械制造课程群中, 我们设置两个综合性实验项目, 其一为数控自动编程实验项目。如图1所示, 将不标注任何尺寸的泵体二维CAD图给一组学生 (2~3名) , 同时给学生讲清楚该零件的具体用途以及该零件的安装方式和工作方式。让学生根据零件的功能要求和所学的知识完成以下任务:
(1) 标注尺寸及公差, 根据零件的具体应用及装配关系, 结合所学互换性与测量技术课程, 重点搞清楚公差的设计问题;
(2) 运用Solid Works软件绘制零件的3D图[1];
(3) 运用数控技术课程中所学的专业知识完成该零件的数控加工工艺分析 (包含机床选择、装夹方案、工艺路线和选择刀具等) ;
(4) 运用Cimatron E7.0软件, 完成数控加工仿真过程并最后自动生成数控加工程序[2]。
2.1 零件3D造型
在二维CAD图的基础上, 结合数控加工时零件坐标系的选择原则之一[3]:圆周对称的零件, 以对称中心点为X坐标轴和Y坐标轴的原点, 以工件的上表面为Z坐标轴的原点。用Solid Works软件建立如图2所示的零件3D模型。
2.2 数控加工仿真与自动编程
在零件3D模型的基础上, 应用Cimatron E7.0软件进行泵体的数控仿真加工并最终用软件生成该零件的数控加工程序。具体过程如下:
2.2.1 数控工艺分析
根据学校现有数控加工设备, 选择SV48立式加工中心加工该零件, 以零件的底面为定位基准, 用专用夹具夹紧固定。用直径为10mm的立铣刀先进行外轮廓的成型粗加工, 再进行双耳的粗加工、外轮廓的精加工等。
2.2.2 软件中加工流程设置
进入Cimatron E软件, 调入模型并设置零件编程原点, 如图2中坐标系所示。之后, 根据上步确定的工艺过程, 在软件中设置工件的加工过程, 如图3所示。
2.2.3 加工仿真
在完成软件加工过程设置的基础上, 可以对每一步进行加工过程进行模拟并显示刀具轨迹, 也可以连续模拟全部的加工过程并显示全部的刀具轨迹, 如图4所示。
2.2.4 自动生成加工程序
在模拟加工无误的基础上, 可以进行最后一步, 生成零件的加工程序。设置好输出数控代码文件的名称、格式和保存位置, 即可输出加工程序。可以输出每一步的加工程序, 也可以输出全部的加工程序。图5所示为输出全部加工程序的一部分。
3 零件的实际加工
最后, 用SV48立式加工中心加工该零件, 选用Φ110×60mm的铝质棒料作为毛坯, 用专用夹具将毛坯固定并加紧在工作台上。
3.1 加工前的准备工作
首先, 将毛坯固定在工作台上后, 用巡边仪测量出工件坐标系原点在机床坐标系中的坐标值 (机械坐标值) 并记录, 用以确定工件在机床中的位置。其次, 用对刀仪测量出加工该零件所用刀具的直径值和长度值, 用以确定程序中刀具半径和长度的补偿值。
3.2 数控程序的修正
由Cimatron E软件自动生成的数控程序还不能够直接用来加工零件, 需要根据加工时的实际情况, 对自动生成的程序进行修订。如零件在数控机床的的实际位置, 加工时实际所用刀具的长度和直径等参数。将自动生成的程序拷贝到加工中心的存储装置中, 并根据上一步测量的结果, 修订程序中相应的参数, 为零件的实际加工做好准备工作。
3.3 零件加工
最后, 用SV48立式加工中心对零件进行实际加工, 如图6所示。
4 结论
将机械工程及自动化专业的课程按照课程内容的衔接关系和课程性质进行课程群分类, 并设置综合性试验。通过实验, 学生既能完成试验规定的各项内容, 又能了解相关课程之间的关系, 试验教学质量明显提高。
参考文献
[1]叶修梓, 陈超祥.Solidworks高级零件教程[M].北京:机械工业出版社, 2009.
[2]王卫兵.Cimatron E6.0数控编程实用教程[M].北京:清华大学出版社, 2006.
自动编程 篇10
CAD/CAM技术是在数控机床广泛应用的基础上发展起来的,一般大型的CAD软件如PRO/E,I-DEAS,UGΙΙ等均集成CAM,该系统已成为一体化的CAD/CAM系统,以内部统一的数据格式直接从CAD系统获取产品的几何信息,利用图形实体数据生成数控加工代码,通过通信接口传输到数控机床系统。一般的零件设计都先用Auto CAD进行图形绘制,对直接使用Auto CAD进行数控编程有着重要的意义。另外,在加工时的加工参数还需要用户输入,对于加工参数的选择,一般根据不同的加工要求来选择合理的加工参数。随着各种新加工材料的不断涌现,以及数控加工机床、加工中心和柔性制造系统的广泛应用,此时将机械加工技术与先进的数据库技术结合,通过对数据库的查询和维护来有效提高工件加工质量和生产效率,根据此方向我们建立了数控自动编程系统。
2 数控自动编程系统的建立
2.1 数控自动编程系统总体设计
本系统是基于Auto CAD2007,以VBA语言为应用工具,通过对Auto CAD2007内部的Active X自动化对象模型进行处理,从而实现对Auto CAD2007内部二次开发[1]。并且本系统采用模块化结构设计,并将系统分为前置处理模块、数据库系统模块、数据检索系统模块、数控代码生成模块等。系统框架结构见图1。
2.1.1 前置处理模块
该模块通过Object ARX Ac Db Object类提供的成员函数打开数据库,通过选择集对数据库进行筛选,获得所需要的图形数据库中的二维几何图形实体信息[2,3]。
2.1.2 数据库系统模块
数据库系统包含6个子模块,即背吃刀量、粗加工进给量、精加工进给量、主轴转速、切削液、精加工余量[4]。对每个子模块,分别考虑各自对应的影响因素(见第68页表1),从而建立每个子模块的数据库;每个子模块下的数据库是相互独立的,互不影响,从而便于查询数据库。
2.1.3 数据库检索模块
对于数据库的检索控制,是根据之前的前置处理模块所得到的零件几何信息和之后的工艺干预处理的信息,结合用户提供的信息建立起来的[5]。由于加工参数的数据库数据多为报表型,用一般的多变量检索方法有一定的难度,因此通过采用控制相对变量的方法来进行检索[6]。方法关键在于:对于多种因素的影响,在考虑其中一个影响因素时,其他变量可以看作常量,按此方法进行处理每一个影响因素。对于检索出的数据以模块级的变量方式存储,以便于下一个参数的检索及其数据的输出。
2.1.4 数控代码生成模块
数控代码生成模块是本系统的核心模块,为实现自动编程控制,首先根据前置模块所得到的零件几何信息和数据库检索模块所得到的加工参数信息,结合两者,从而形成数控代码[7]。数控代码生成模块框架见图2。
3 结束语
笔者主要研究了数控自动编程系统在应用中的优势。一是由于基于计算机内部系统的自动识别控制对零件进行自动编程,因此从根源上消除了人工误差,提高了编程的效率和质量,这与传统编程系统由于编程人员因素而导致人工误差相比,有了很大的进步[8]。二是由于计算机系统控制的精密性,因此使得由数控自动编程系统加工的零件精度更高,更加符合精密性的要求,同时也降低了成本,符合现代制造业柔性制造的理念,有助于制造业的飞速发展。
摘要：AutoCAD作为目前主流的绘图软件广泛应用于很多领域,其强大的功能为数控自动编程提供了基础。该系统的建立主要基于VBA与AutoCAD系统中ActiveX自动化对象模型两者之间的结合,从而对AutoCAD进行内部二次开发,即以ActiveX自动化对象模型为基础建立了前置处理模块;利用Access建立加工参数数据库系统和数据库检索系统,并建立了数控自动编程系统,使AutoCAD具备一定的CAM功能,达到改善现有数控车床自动编程环境的目的。
关键词：数控加工,自动编,AutoCAD二次开发
参考文献
[1]王永辉,胡青泥,李红彩.AutoCAD二次开发方法的研究[J].计算机系统应用,2007(3):95-96.
[2]刘辉,谈沛,贺俊雄.基于AutoCAD的数控自动编程系统的研制[J].控制与检测,2008(10):68-70.
[3]罗忠诚,黄良沛.图形化数控车床编程系统的研究与开发[J].机床与液压,2006(2):31-32.
[4]胡贤金,杨冰,孔莉,等.切削数据库的最新研究进展[J].工具技术,2011(45):27-31.
[5]王荣兴.MasterCAM在数控车床自动编程中的应用[J].煤矿机械,2005(1):23-24.
[6]沈大林,张伦.Access数据库管理与开发案例教程[M].第2版.北京:中国铁道出版社,2009:81.
[7]邓集波,洪帆.基于任务的访问控制模型[J].软件学报,2003,14(1):76-82.
自动编程 篇11
【摘要】本系统主要研究C语言编程题目中“编译运行结果对比”、“编译错误原因恢复与评阅”、“得分点分割正则动态测试”三种手段，将研究内容运用到自动阅卷系统中，实现对编程题目的自动评分，并实现基于J2EE技术的具有在线考试、自动评分等功能的C语言编程题目自动阅卷考试系统，提高阅卷的准确度的同时能够节省大量的人力物力财力。
【关键词】C语言；编程题；自动评分
随着计算机技术的发展以及互联网的普及，办公自动化已无处不在。作为一门基础课程，C语言考试应用系统也给批阅试卷的工作人员带来了很大的工作量，自上世纪六十年代起，国内外就陆续出现了许多关于语言类课程考试的软件系统，虽然很多已具有基本的随机答卷、上机考试及自动评阅等功能，但只针对客观题，因自然语言的刻画、人工智能、模式识别等核心技术发展缓慢，制约了编程题目阅卷系统研究发展。所以，本系统针对C语言编程题目进行整体规划，致力于做出更精确的C语言编程题自动阅卷的方法，填补自动阅卷软件开发空白，减少人工操作的资源浪费。
1.系统运行环境
智能C语言考试系统、自动评分系统的运行环境是根据我校现有的教学机房的硬件环境（每个机房有70台学生机和一台教师机）规划的，教师端和学生端都采用window 7操作系统，每个机房都采用校园公共网络提供的局域网，运用Myeclipse开发环境、MySQL数据库建立一套具有在线考试、自动评分等功能的C语言编程题目自动阅卷系统，并辅以AJAX技术，确定了用FreeMarker表现层技术增强用户与系统间的交互，加快系统运行效率，同时，尽可能细化评分点，增加准确性。
2.系统运行模式的选择
系统采用B/S三层架构模式，系统的用户可通过Internet网络，客户端不需要手动安装软件，只要有浏览器就可以对系统进行访问和一般操作，本次对阅卷系统主要分析了的C语言编程题目评分功能，充分考虑到系统对灵活性和准确性的要求，并保证安全性的前提下，本系统采用B/S结构以达到轻客户端需求。
3.系统研究内容
通过研究C语言程序结构，从编译原理角度设计评价模型，通过内部运行编译器对比动态运行结果，并且本课题创造性提出利用关键字对比、控制结构判断和正则表达式匹配三种静态测试技术作为结果比对方案的补充，既保证了程序判断的正确性，又确保了相对公正性。
编译结果对比要实现程序内部对C语言编译器的动态调用技术，通过比对测试结果和标准答案进行评分，对于不能编译部分，研究关键字库建立、控制结构规范化和正则表达式建立的具体方案。
其中重点研究C语言编程题目评分标准的两个方面：一是如何检验运行结果的正确性，二是如何评价程序代码包含的分点。
为突出本系统对主观题的评分机制，在试题主观题程序可运行以及不可运行的情况下分别给出了相应的评分策略，以此来一步步细化评分机制。
4.评分核心模块设计
详细设计自动阅卷系统中的关键技术——程序题评分。系统首先采用动态测试技术，编译运行待评价程序，和标准答案进行对比给出分数；需要数值型输入参数的程序，通过均匀分布随机数给出随机输入；需要字符型输入参数的程序，首先在数据库中保存预选文字段，然后随机选取其中的一部分给出随机输入。对于编译运行报错的程序代码，课题会采取错误恢复技术，通过编译信息给出的错误位置尝试以标准答案修复代码，从而给出扣分点。最后对于不能编译运行的代码片段，系统提出关键字对比、控制结构标准化和提取、正则表达式规则匹配相结合的静态测试方法，加入权重处理，分析得分点给出更全面客观的评分结果。
通过对软件模式的对比和分层架构模型的研究，系统拟采用B/S结构，方便用户在线答题和管理操作；在具体实现技术方面，拟采用J2EE技术和SSH开源框架——利用Java语言提供的公开接口开发调用C语言编译器模块和正则表达式匹配模块，利用MySQL数据库完成题库和答案库的建立和开发工作，利用Ajax技术提高系统的整体响应速率，利用FreeMarker表现层技术增强用户与系统之间的交互。
建立计算机矫正机制和完善的评价方案，并对试题多次进行人工阅卷与机器阅卷的对比测试。
5.数据库设计
因需要评测本系统自动阅卷功能和人工阅卷的准确度，给出测评结果，并对仍存在的问题和不足提出进一步改进方案；特别是对系统不能正常评分的特殊题目，建立特例题库，以便在今后的工作进行研究并从中提出新的解决方案。
考生提交试卷首先由c语言编译器自动编译后生成可执行文件并运行输出结果，进行评阅步骤校验结果时，通过试题编号（id）调用试题表数据，对比答案进行准确性校对，调用纠错参考库数据，比对出错原因并根据错因扣除相应分数，通过模糊匹配替代出错关键字，迭代匹配错因至无错，若迭代五次还未改正视为崩溃性错误，不可弥补，判定本段分数为零崩溃性错误，不可弥补，判定本段分数为零，通过题目编号获取相应评分关键点库，通过正则表达式匹配得分点，通过得分点数量给出相应分数，完成试卷评阅。
当程序不能正常编译运行时，系统判定进入系统纠错，系统自动运行修复性算法，代码中个别关键字错误，为此我们把c语言中所有的关键字整理出来，建立关键字库，对错误的关键字进行模糊匹配，通过字符的顺序、相同字符的数量、键盘键位的keycode尽可能的匹配出相似度最高的的关键字替换错误的关键字。
纠错主要是语句拼写错误，我们分了下面三种情况：
1）测试用例由测试输入数据和与之对应的预期输出结果组成，人们常用白盒法和黑盒法设计测试用例，其中白盒法主要是为了检查是否有数据结构或外部数据库访问错误等，对比通过单元测试的模块或组件、编程规范、集成测试来检查测试的准确性。
通过正误判断匹配正误判断表进行结果判定，判定结果是否符合题目，若是则给分，否则进行结果范围判断及结果属性判断，比对结果是否适用本题范围，并进行分数评估。
2）本表主要有三个主要信息id、name、keyword。分别用来存储错误的id、错误的名称、题目中的关键字。Id的数据类型为int（整型），name的数据类型为varchar（字符型），keyword的数据类型为varchar（字符型），id需要主键非空自增，name与keyword非空。通过建立本数据库表可以实现对错误信息的收集归类，同时可以实现判断系统中出现的错误的功能。
定位捕捉错误点，抛出错误原因并与数据库进行比对，并根据错因给予相应分数，运用模糊匹配寻找替代关键词，进行替代继续检查错误，若连续替代五次后仍然不能进行下一步骤视为程序崩溃行错误，不可弥补，判定本段分数为零。
3）正则表达式，又称正规表示法、常规表示法（英语：RegularExpression，在代码中常简写为regex、regexp或RE），正则表达式使用单个字符串来描述、匹配一系列符合某个句法规则的字符串，在本字段里，正则表达式通常被用来检索、替换那些符合模式的程序段，进行分步得分。
本数据库包含关键字类库，通过正则表达式匹配关键词多寡，大概率的确定了答题者的思路范围及答题思路的正确与否，给以步骤分，极大的提高了批卷的人性化，拉近了机器阅卷与人工阅卷的阅卷水平，更有说明行的体现了机器阅卷更好的使用性。
C语言考试系统已普遍在各高校使用，对于客观题方面，有了相对完善公平的系统，但是在自动评分方面，还有很多不足之处，有待改善，本系统就是针对这一空白区域，设计公平而相对更准确的算法，主要对C语言考试系统中的编程题部分进行得分点分割，对考生的程序一步步细致分析，做到该得分的地方给考生相应的分数，这样避免了某一点小错误导致的大幅度扣分的不公平性，同时，将系统应用到学生的日常学习中后，能够更好地检验教师的教学成果，查找教学过程中需要注意的地方，对于学生，也能够更好地发现自己的错误，及时改正，这样，在学习的过程中，在保证公平的前提下，培养学生注意细节的习惯，最重要的是，应用到高校的二级C语言考试后，能够更好的给考生更公平更合理的考试成绩，同时也使得阅卷更加节约、方便、快捷，这也顺应了如今社会计算机行业的飞速发展，提高办公自动化的程度及效率。
参考文献
[1]K.A.Redish，W.F.Smyth.Pragram style analysis：a natural by-product of prograrn compilation[J].Cornnnunications of the ACM，1986.（3）：126-133.
[2]Yasuhiro Ajiro，KazunoriUeda.Kima：An Automated Error Correction System for Concurrent Logic Progrrams.Automated Software Engineering 2002.9（2）：67-94.
[3]王甜甜，基于语义相似度的编程题自动评分方法的研究，哈尔滨工业大学硕士论文，2001；1-52.
[4]李永浩，居于程序理解的编程题自动评分系统愤愤研究与应用，哈尔滨工业大学硕士论文，2001：1-60
[5]王华东.刘国柱.基于局域网下C语言考试系统的设计与实现[J].计算机与信息技术，2006.
轴类零件的数控自动编程系统研究 篇12
随着计算机数控技术的发展, 国内外许多商业化的CADCAM软件都能实现针对零件三维模型的自动编程, 但这些软件价格昂贵, 又需要长时间的专门学习才能熟练掌握, 对于造型相对简单、结构复杂程度较低的轴类零件来讲, 使用的意义并不是很大。中小企业常常要面对小批量甚至单件零件的数控加工, 而手动编程效率低下且出错率高, 并不能完全适合灵活多变的加工过程。这就需要一种操作简单、能够直接通过轴类零件二维模型直接生成NC程序的自动编程软件, 方便工程人员使用。
2 系统总体设计
本文所述的轴类零件自动编程系统通过调用自行开发的零件基本特征二维图形库生成零件图形。在分析零件各部分几何参数和加工信息的基础上使用人机交互输入加工工艺参数的方式生成刀位轨迹, 由系统自动生成数控加工程序。
系统结构如图1所示, 主要由参数化图形绘制模块、工艺数据库、工艺信息人机交互模块、NC代码生成模块、数据文件管理模块等五部分构成。
3 各模块的结构及其功能
3.1 参数化图形绘制模块
本模块主要通过调用二维图形库中的图形数据文件并给定其几何参数生成轴类零件二维图形。通过对典型轴类零件进行分析, 可将轴类零件分解为表1所示的几个最基本特征类型。生成零件图形时可以直接调用二维图形库中的基本特征, 通过分段叠加的方式依次输入各部分参数, 最终形成二维图形。为了简化图形生成过程, 对于一些具有固定特征组合的轴类零件, 可以事先建立不同特征组合的零件模型, 通过修改参数的方式得到准确的零件图形。
根据数控车床的特点, 在输入轴类零件图形时, 要指定各部分特征在数控车床主轴Z轴方向上的定位坐标, 这样就可以方便的解决零件在叠加时的结构衔接问题。
3.2 工艺数据库模块
用于存储机床、夹具、刀具、工件材料、切削参数等信息。由于轴类零件加工机床和夹具选择较为单一, 所以本模块主要由刀具参数库和切削参数库两部分组成。
在数控车削轴类零件时, 可以按照其加工工艺特点将车削工艺过程分解为外圆车削、端面车削、螺纹车削和切槽切断等基本工步, 每个工步具有共同的加工对象表面、刀具、切削速度和进给量等参数, 这就为系统设置工艺路线提供了基础。在绘制零件二维图形时, 为不同的特征预设加工工艺参数。零件图形绘制完成后, 通过系统自带的工序合并功能, 将具有同类加工参数的工艺过程合并为同一个工步 (区分粗加工和精加工) , 提供给后置处理模块使用。
3.3 工艺信息人机交互模块
通过人机交互输入过程, 用户可以对已经输入完成并显示在系统界面上的工艺信息进行校对检查, 并由系统提供修改、添加和删除相关数据的功能。
3.4 刀位轨迹和NC代码的自动生成模块
自动生成刀位轨迹的核心问题是准确判断零件的轮廓。在本系统中, 基于二维图形的参数化绘制过程, 可在系统中预设各个特征的边界线 (包括直线和圆弧) 为零件初始外轮廓线, 此时读取输入的几何参数值并记录外轮廓上各个特征点的X、Z坐标。由于各个基本特征二维图形中平行于X轴方向的轮廓线均为直线 (其实质为平面的投影) , 所以只记录沿Z方向轮廓线的特征点和几何参数, 如表2所示为圆柱特征的轮廓线定位坐标数据。
同理, 对于其他构成零件轮廓的基本特征都可以列出其轮廓线上的特征点坐标, 经系统判断并自动剔除叠加后坐标段重合的轮廓部分 (主要是X方向的各条轮廓线的重合部分) , 就可以判断零件的实际加工轮廓。
在此基础上, 由系统对已处理完成的零件外轮廓和通过工艺数据库提供的刀具信息、切削用量参数如起刀点、背吃刀量、切削余量、换刀点、退刀点等来计算刀具运动轨迹上的各个特征节点数据, 最终生成刀位轨迹文件。
通过已经生成的刀位轨迹文件, 经系统后置处理可以方便的生成零件NC程序:通过对刀位轨迹进行逐段“翻译”, 根据不同加工位置特征生成对应的G代码, 根据对应位置已记录的刀具轨迹定位点插入坐标数据, 根据当前机床加工状态生成F、S、T代码和开、关切削液启停机床等辅助功能指令, 最终生成完整的数控加工程序。NC代码自动生成的具体实现过程如图2所示。本模块带有数控指令语法检查和刀具轨迹模拟功能, 可以主动的发现程序中存在的语法错误和刀具加工干涉情况并进行提示。
3.5 数据文件管理模块
本模块主要是用来管理和编辑系统输出的程序文件。通过人机交互的方式查看、修改、存储和传递生成的NC程序, 便于用户对程序进行检查和修改。
结语
本系统通过用户熟悉的零件基本特征生成轴类零件二位图形, 使用方便;使用人机交互参数检查减少了出错率;能够自动分析刀具轨迹生成NC程序, 方便了计算机和数控机床联机加工, 能够满足常用轴类零件数控车削编程的需要。
摘要：通过调用自行开发的轴类零件基本特征二维图形库生成零件图形, 在分析零件加工工艺过程的基础上设定各个工步的加工工艺参数, 由系统自动判断零件轮廓生成刀具轨迹文件, 经过后置处理自动生成数控加工程序。
关键词：轴类零件,数控加工,图形,自动编程
参考文献
[1]王芳, 王琨琦.特征技术在数控图形自动编程系统中的应用[J].西安工业学院学报, 2001, 21 (4) :322.
[2]李华志.数控加工工艺与装备[M].北京:清华大学出版社, 2005.