毕业设计（论文）-“二七纪念塔”模型的主体设计及加工.doc

河南科技学院2009届本科毕业论文（设计）论文题目：“二七纪念塔”模型的主体设计及加工学生姓名： 张 玉 磊所在院系： 机电学院所学专业： 机电技术教育导师姓名： 王 振 宁完成时间： 2009年5月20日河南科技学院本科生毕业论文（设计）任务书题目名称: “二七纪念塔”模型的主体设计及加工学生姓名张玉磊所学专业机电技术教育班级042指导教师姓名王振宁所学专业机电一体化职称高级实验师完成期限 2009年1月20日至2009年5月20日一、论文（设计）主要内容及主要技术指标1、主要内容：CAD/CAM是表示计算机辅助设计和计算机辅助制造的专业术语，它是一种使用计算机完成某些设计和生产功能的技术。本课题主要是对二七纪念塔基本模型结构的设计和主体的数控加工，在设计和加工的过程中，通过CAXA制造工程师和CAXA数控车削软件对模型进行了设计，生成轨迹路线,生成了加工代码，然后在数控机床上进行了加工，完成模型最终造型。 2.主要技术指标：根据构思制定设计方案，通过CAXA制造工程师和CAXA数控车软件对模型进行了设计与轨迹生成，最后在数控机床上加工出各个组件，并进行组装。二、毕业论文（设计）的基本要求1 毕业设计（论文）一份：有300字左右的中英文摘要，正文后有15篇左右的参考文献，正文中要引用5篇以上文献，并注明文献出处。论文总字数在6000字以上。2 有不少于3000汉字的与本课题有关的外文翻译资料。3 毕业设计总字数在10000字以上。4. 中期检查一份；5. 成绩表一份。三、毕业论文（设计）进度安排1.2008年12月12日-12月16日，下达毕业设计任务书；寒假期间完成英文资料翻译和开题报告。2. 2009年2月15-2月27日（第1-2周），指导教师审核开题报告和设计方案。3. 2009年2月28日-4月24日（第3-10周），毕业设计单元部分设计。4. 2009年4月25-5月1日（第11周），毕业设计中期检查。5. 2009年5月2-5月22日（第12-14周），设计仿真、程序调试、线路板制作调试，整理、撰写毕业设计报告。6. 2009年5月23-6月5日（第15-16周）上交毕业设计报告，指导教师、评阅教师审查评阅设计报告，毕业设计答辩资格审查。毕业设计答辩，学生修改整理设计报告毕业论文（设计）开题报告题目名称：“二七纪念塔”模型的主体设计及加工学生姓名张玉磊专业机电技术教育班级机教042一、选题的目的意义CAD/CAM是表示计算机辅助设计和计算机辅助制造的专业术语，它是一种使用计算机完成某些设计和生产功能的技术。本课题主要是对二七纪念塔基本模型结构的设计和主体的数控加工，在设计和加工的过程中，通过CAXA制造工程师和CAXA数控车削软件对模型进行了设计，生成轨迹路线,生成了加工代码，然后在数控机床上进行了加工，完成模型最终造型。CAXA软件可以对已生成的轨迹进行仿真加工和刀具干涉检查，如有刀具干涉现象可以通过改变加工参数表中刀具干涉角度的大小来重新生成轨迹和代码，再次仿真加工，检查干涉，直至消除。排除了由于刀具干涉发生废品的可能性件采用自动编程是最合理的编程方案。它方便、准确、加工效率高，工件加工程序的编制工作全部由计算机完成，可以有效解决手工编程中出现的图形基点计算困难、无法进行刀具干涉检查、刀具走刀路线不合理的问题，这也是数控编程发展的趋势。二、国内外研究现状数控技术是实现机械制造自动化的关键,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。作为制造系统最基本的加工单元,以数控技术为核心的数控机床的生产和应用已成为衡量一个国家工业化程度和技术水平的重要标志。随着生产方式的变革和科技的发展,数控技术也发生了很大的变化,出现了一些新的发展趋势。关注这些新趋势,制定正确的对策,对促进我国数控技术的发展具有重要的战略意义。随着机械技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各发达国家投入巨资，对制造技术进行开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经等多学术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。三、主要研究内容1确定模型的结构2利用CAD/CAM软件设计二七纪念塔模型3 确定加工方案，给出加工轨迹4 加工各个组件，并进行组装四、毕业论文（设计）的研究方法或技术路线1. 采用所学过的知识及理论与实际相结合的方式来设计模型；2. 查阅大量的有关书籍和资料来来提高对数控加工的认识；3. 通过多次的加工零件的实践来制定最优化的加工方案，尽量的能从生产的实际出发来进行设计；五、主要参考文献与资料1 宛剑业.CAXA数控车教程M.北京：化学工业出版社，20052 徐宏海.数控机床刀具及其应用M.北京：化学工业出版社，20053 周旭.数控车床实用技术M.北京：国防工业出版社，20064 赵刚.数控铣削编程与加工T.北京：化学工业出版社，2007 5 谢骐. 数控车削加工工艺问题的探讨J. 机床与液压 , 2008（3）6 徐宏海.数控加工工艺M.北京：化学工业出版社，20037 杨伟群.数控工艺培训教程（数控铣）.北京.清华大学出版社，20088 杜家熙，李颖.数控编程与结构M.中国国际商务出版社，20039 鞠全勇, 禹宏云,王颖.数控技术简介J.金陵职业大学学报 200010 张超英，谢富春.数控编程技术M.北京：化学工业出版社，200411 李斌主编.数控加工技术M.北京：高等教育出版社，200112 徐嘉元.机械加工工艺手册M.北京：机械工业出版社，199013 邓爱国.数控工艺员考试指南.北京：清华大学出版社，200814 蔡复之等. 实用数控加工技术M. 北京：兵器工业出版社, 199515 贺曙新，张恩第，文少波.数控加工工艺M.北京化学出版社，200116 廖效果等. 数控技术M. 武汉：湖北科学技术出版社,2000六、指导教师审批意见2009年 月 日 河南科技学院本科生毕业论文（设计）课题审核表院（系）名称机电学院专业名称机电技术教育指导教师姓名王振宁课题名称“二七纪念塔”模型的主体设计及加工课题来源 学院老师布置的论文立题理由和所具备的条件1. 数控技术是实现机械制造自动化的关键,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。作为制造系统最基本的加工单元,以数控技术为核心的数控机床的生产和应用已成为衡量一个国家工业化程度和技术水平的重要标志。随着生产方式的变革和科技的发展,数控技术也发生了很大的变化,出现了一些新的发展趋势。关注这些新趋势,制定正确的对策,对促进我国数控技术的发展具有重要的战略意义。 2. 在大学所学习的理论知识的指导下，利用学校提供的各种计算机软件进行结构设计，而且在通过老师的帮助下，利用学校提供的数控机床进行实体加工，然后进行“二七纪念塔”模型的结构装配；同时完成毕业设计的所有内容。3. 学校有相关的设计资料和设计软件，有数控机床等加工设备。教研室审批意见教研室主任签字： 年 月 日毕业论文（设计）工作领导小组审批意见组长签字： 年 月 日注：本表存院（系）备查。河南科技学院本科毕业论文（设计）中期进展情况检查表学生姓名张 玉 磊班级机教042指导教师王 振 宁论文（设计）题目“二七纪念塔”模型的主体设计及加工目前已完成任务1、 外文资料翻译；2、 毕业论文所需资料的全面汇总；3、 毕业论文初稿的撰写；是否符合任务书要求进度：符合尚需完成的任务1、 毕业论文初稿前后内容的连贯和衔接；2、 论文表达更深层次的分析与研究；3、 毕业论文相关图片的绘制与选择。能否按期完成论文（设计）：能存在问题和解决办法存在问题由于水平和条件有限，对论文更深层次的分析与探讨还有一定的困难。拟采取的办法到图书馆查阅更多与论文内容相关的资料与文献；向指导教师咨询与请教。指导教师签 字日期 年 月 日教学院长（系主任）意 见 签字： 年 月 日摘 要CAD/CAM是表示计算机辅助设计和计算机辅助制造的专业术语，它是一种使用计算机完成某些设计和生产功能的技术。本课题主要是对二七纪念塔基本模型结构的设计和主体的数控加工，在设计和加工的过程中，通过CAXA制造工程师和CAXA数控车削软件对模型进行了设计，生成轨迹路线,生成了加工代码，然后在数控机床上进行了加工，完成模型最终造型。关键词：实体模型,结构,设计,CAD/CAM,数控加工AbstractCAD/CAM is a term which means computer-aided and computer-aided manufacturing .it is the technology concerned with the use of digital computers to perform certain functions in design and production . In the course of the design and CNC Machining , through CAXA manufacturing engineers and CAXA turning the model set up for the design, trajectory generation route ,generated a processing code, and then processed on CNC machine tools to complete the final design model. Keywords：Solid model, Structure, Design, CAD/CAM, CNC Machining目 录1 绪论12 设计要求13 实体模型的基本设计13.1 侧墙23.2 顶面23.3 五角厅33.4 塔檐43.5 栅栏44 CAXA 制造工程师自动编程及加工参数设置54.1 平面轮廓加工54.1.1 图形的绘制54.1.2 平面轮廓加工参数设置54.1.3 生成加工轨迹104.1.4 后置处理114.1.5 生成G代码124.1.6 校核G代码134.1.7 生成工序单144.1.8 轨迹仿真144.2 平面区域加工144.2.1 图形的绘制144.2.2 平面区域加工参数的设置154.2.3 生成加工轨迹174.2.4 后置处理174.2.5 生成G代码184.2.6 校核G代码194.2.7 生成工序单194.2.8 轨迹仿真205 CAXA 数控车自动编程及加工参数设置205.1 图形的绘制205.2 粗车参数的设置215.3 粗车轮廓轨迹的生成225.4 精车参数的设置235.5 粗车轮廓轨迹的生成235.6 后置处理245.7 生成G代码245.8 轨迹仿真256 数控机床的操作步骤256.1 Fanuc系列的加工中心256.2 Fanuc系列的车床266.3 Lunan系列的铣床267 本次设计过程中出现问题分析278 结束语27致谢27参考文献281 绪论数控技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。1908年，穿孔的金属薄片互换式数据载体问世；19世纪末，以纸为数据载体并具有辅助功能的控制系统被发明；1938年，香农在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输，奠定了现代计算机，包括计算机数字控制系统的基础。数控技术是与机床控制密切结合发展起来的。1952年，第一台数控机床问世，成为世界机械工业史上一件划时代的事件，推动了自动化的发展。 现在，数控技术也叫计算机数控技术，目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成。数控加工是CAD/CAM技术中最能明显发挥效益的生产环节之一。它可以保证产品达到极高的加工精度和稳定的加工质量，操作过程容易实现自动化，生产率高；生产准备周期短，可以大量节省专用工艺装备，适应产品快速更新换代的需要；它与CAD衔接紧密，可以直接从产品的数字定义产生加工指令，保证零件具有精度的协调和互换性；产品最后用数控测量机检测，容易严格控制外形和尺寸精度。生产对象的形状越复杂，加工精度要求越高，设计更改越频繁，生产批量越小，数控加工的优越性就越容易得到发挥。2 设计要求模型的具体设计要求为：2.1.计算模型的尺寸及配合的结构2.2.利用CAD/CAM软件设计实体模型2.3.确定模型的尺寸及结构2.4.确定加工方案，给出加工轨迹2.5.在数控机床上加工，并组装该模型3 实体模型的基本设计为了纪念伟大的“二七”罢工运动和“二七”烈士，继承和发扬“二七”光荣革命斗争传统，1951年，在原“长春桥”旧址附近修建了“二七”广场，当时场内建一座15米高的木制纪念塔。1971年改修成现在的塔式。二七纪念塔为双身并联式塔身，塔全高63米，共14层，其中塔基座为3层塔身为11层，钢筋混凝土结构。每层顶角为仿古挑角飞檐，绿色琉璃瓦覆顶。塔顶建有钟楼，六面直径2.7米的大钟，整点报时演奏东方红乐曲。钟楼上高矗一枚红五星。塔平面为东西相连的两个五边形，从东西方向看为单塔，从南北方向看则为双塔。本设计只是通过对该模型的设计与数控加工来提高自己的设计与数控机床的操作能力，所以该模型是从生活中简化而来的，即该模型与原型的比例为1：75。二七塔的结构比较复杂，但是大部分的结构都是重复的，所以只要设计部分结构即可。本次设计将二七塔分为几部分：侧墙、顶面、五角厅、屋檐、栅栏。3.1 侧墙双击桌面“CAXA制造工程师”图标，打开制造工程师的工作界面，如图1所示：图1 CAXA制造工程师的工作界面二七塔的墙壁上有窗户，数量很多，又由于有实验室的材料所限制，即二七塔墙壁上的窗户只做出其形状，不做出真正的窗户。因为二七塔为两个五角形相连而成，即二七塔有十个侧墙。侧墙的简易图形，如图2所示：图2 塔身的侧墙3.2 顶面二七塔的塔平面为东西相连的两个五边形，从东西方向看为单塔，从南北方向看则为双塔。故上面的形状为一个十边形的图形，如图3所示：图3 塔的顶面3.3 五角厅上面有两个完全一样的五角厅，即设计的时候，只需要设计一个五角厅的形状就可以了。但每一个五角厅也包含了几部分的结构。其中五角厅都是两层的，有厅檐，还有五根柱子。即为：上层，下层，柱子。上层的形状：图4 厅底面上层厅面的形状：（五个）图5 厅面下层的形状：图6 厅底面柱子（五根）：图7 柱子3.4 塔檐由于塔身共有九层，且每一层的塔檐都是一样的，即把其中一层的塔檐设计出即可。然后在数控机床上多次加工就行了.塔檐与塔墙一样的，它们都有自己不同的位置，并且有一定的斜度。即塔檐的形状为： 两个 三个 三个 两个图8 塔檐3.5 栅栏 图9 栅栏（各五个）4 CAXA制造工程师自动编程及加工参数设置二七塔模型的加工主要是用铣削，还有一小部分是用车削。因该模型的结构比较复杂，组件比较多。所以不便将每一个组件的编程和加工参数都一一叙述。在此期间也有很多是重复的，即只举一个组件的图形对其进行编程和加工参数的设置。4.1 平面轮廓加工4.1.1 图形的绘制以二七塔的顶面为例，来详细介绍一下平面轮廓加工的详细过程。双击“CAXA制造工程师”图标，打开绘图软件，绘制二七塔的顶面：图10 顶面4.1.2 平面轮廓加工参数设置单击工具栏上“应用”“轨迹生成”“平面轮廓加工”，打开“平面轮廓加工参数表”，即在这一个对话框中设置轮廓加工所设置的参数，把这些参数设置完，即可。表1 平面轮廓加工参数“平面轮廓加工参数”共包含了七项的内容：加工参数、拐角过渡方式、走刀方式、轮廓补偿、行距定义方式、拔模基准、层间走刀。加工参数：加工精度就是加工出来组件的精度，该精度主要取决于该组件是用来干什么的，是不是主要的组件，它与其它的组件配合时的要求，若是主要的组件，配合精度要求较高的情况下，精度就要高一些，若不是主要的组件，且配合精度也没有过高的要求，那么精度就可以设置的低一些，也可随意设置一个。因为本设计只是一个基本模型，能够把他们配合在一起就可以，所以精度没有必要那么高，即0.01不用改动即可；拔模斜度主要时候针对一些组件有一定的斜度来说的，而本设计的模型不需要斜度，故拔模斜度为0即可；刀次是加工该部分需要加工的次数，取决于需要加工的厚度和每一刀加工的厚度，因实验室的材料的厚度均为5mm（但有一些地方不均匀），考虑到刀具的直径、加工的厚度，刀具每一次下降的厚度为1.4mm即可，故刀次为4；顶层高度，由于我们在“CAXA制造工程师”中所绘制的图形都是以材料的上顶面为基准的，所以顶层的高度应该为0，若顶层高度为正值时，材料就不会被加工到，刀具就会在材料的上方运动，即为空运动，若顶层高度为负值时，刀具就会从材料表面向下这个值开始加工，这个值小的情况下，倒不会有什么大的危险，若这个值比较大的情况下，就可能造成一些想不到的后果，是有一定危险的，即此值设为0；底层高度就是我们所要加工的深度，若我们要把这个材料加工到底，底层高度就取决于材料的厚度，若我们不加工到底，只是一定的深度，那么这个底层高度就是这一个值，因实验室的材料都为5mm，但有些不均匀，故为防止有些地方太厚，底层高度设为-5.5mm；每层下降的高度就是刀具每一次所加工的厚度，考虑到刀具的直径、加工的厚度，还有一些安全问题，每层下降高度设为1.4mm。拐角过渡方式：拐角过渡方式有两种，尖角和圆弧，如果单加工一个组件，它拐角过渡方式是哪一个都无所谓，但是如果是配合就要考虑这个过渡的方式，因为圆弧无法配合，故拐角过渡方式设为尖角。走刀方式：它也有两种方式，单向和往复，但是这两种方式是适合于不同的情况的，单向主要的指加工的轮廓为开轮廓的情况，而往复主要是指加工的轮廓为封闭的轮廓，此为平面轮廓加工，需要把这一个形状加工出来，所以为封闭的轮廓，故走刀方式设为往复。轮廓补偿：分为ON，TO，PAST，这三种方式中，选用“ON”时，刀具轨迹就会在选定的轮廓线上加工，需要选择的轮廓就是我们画好的轮廓，若选择它，拾取轮廓时直接选定轮廓就可以了，选用“TO”时，刀具轨迹会在轮廓线内，选用“PAST”时，刀具轨迹会在轮廓线外，但是这两种情况不是一定的，它们也与选择加工方向有关，如果选择的加工方向不一样，也许加工的轨迹是一样的，这两种补偿方法可在操作时具体设置，刀具轨迹线便是刀具的中心点所在的路线。此为平面轮廓加工，且所画的图形都是正好的尺寸，所以轮廓补偿应设为后两种中的任意一种。行距定义方式：也有两种方式，行距方式和余量方式，在平常我们加工的过程中，我们都采用行距方式，因为这个方式主要取决于我们所使用刀具的半径，即不能超过刀具的半径，要不然的情况下，就会加工的不彻底，会留下一些没有加工的，故设为行距方式，行距为1，加工余量为0.拔模基准：是用来确定加工所使用的轮廓（加工轨迹）是工件的顶层轮廓还是底层轮廓，考虑到材料的厚度不均匀，不能设为底层，故拔模基准以顶层的轮廓为基准。层间走刀：它只对加工开轮廓时有效，对加工封闭轮廓不存在单向和往复之分。故层间走刀方式可以不设，也可以为任意。机床自动补偿（G41/G42） ：G41为左刀补，G42为右刀补，补偿的方向取决于加工的侧边和轨迹的方向，此时不采用机床的自动补偿。即“平面轮廓加工参数”设为如表1所示。单击“平面轮廓加工参数表”中的“切削用量”即出现，平面轮廓加工参数表的对话框：表2 切削用量“切削用量”共包含了两项的内容：速度值和高度值。速度值：主轴转速是机床加工切削时，机床主轴的转动速度（r/min），可以根据实际情况来定，一般情况下，都为800 r/min或者是1000 r/min，即主轴转速设为1000 r/min；接近速度是从慢速下刀高度切入工件前刀具进行的速度，这个速度值不易过大，设一个小一点的就行了，100r/min就可以了；切削速度是机床正常切削时，刀具进行的线速度（mm/min），这个速度值也不易过大，它需要考虑刀具和被加工的材料，200 mm/min即可；退刀速度是刀具离开被加工的工件回到安全高度时刀具进行的速度，这个速度值可以适当的大一些，以减少时间，可设为800 r/min；行间连接速度是刀具在两个刀具行连接处的行进速度，用于有往复加工的加工方式中，避免在顺、逆铣的变换中，机床的进给方向产生急剧变化，而对机床、刀具及工件造成损坏，此速度一般应小于进给速度，还可为100 r/min。高度值：起止高度是进、退刀时的刀具的初始高度，这个高度值大一些为好，防止在开始加工的时候出现什么问题，以有足够的时间解决，避免造成不必要的损失，但是大于安全高度的初始高度，可设为30mm；安全高度是保证在此高度以上快速走刀而不与工件发生碰撞的高度，应高于零件的最大高度小于起止高度，可设为25mm；这两个值之所以有一些小，是因为我们的加工材料是塑料的。慢速下刀相对高度是相对于加工位置的高度值，设为10mm。即“切削用量”的速度值和高度值设为如表2所示。单击“平面轮廓加工参数表”中的“进退刀方式”即出现：表2 进退刀方式“进退刀方式”包含了两项的内容：进刀方式和退刀方式。进刀方式：垂直是指刀具在工件的第一个切削点处直接开始切削，是垂直的；直线是指刀具沿直线方向向工件的第一个切削点开始切削，其中，长度是进刀直线的长度，角度是进刀直线与轨迹切向之间的夹角；圆弧是指刀具沿与轨迹相切的1/4圆弧向工件的第一个切削点开始切削，其中，半径是进刀圆弧的半径，延长是延长直线的长度，转角是延长直线与圆弧的夹角；强制是从一个给定的点，然后让刀具从这一个给定点向工件的第一个切削点开始切削。退刀方式的几种形式与进刀方式的几种形式是一样的。由于进退刀方式对接刀部分的表面质量影响很大，并且，本设计也不需要一些很特别的配合方式，故进退刀方式都选为垂直的，如表2所示。单击“平面轮廓加工参数表”中的“下刀方式”即出现：表3 下刀方式“下刀方式”包含了两项的内容：下刀的切入方式和下刀点的位置。下刀的切入方式：下刀的切入方式是指刀具切入被加工的工件或者在两个切削层之间，刀具从上一切削层切入下一个切削层的走刀方式，包含了，垂直、螺旋、倾斜、渐切。垂直就是指在两个切削层之间，刀具从上一层沿Z轴方向直接切入到下一层，螺旋就是指在两个切削层之间，刀具从上一层的高度沿螺旋线以渐进的方式切入工件毛坯，直到下一层的高度，然后开始切削，其中，半径是螺旋线的半径，近似节距指没旋转一圈，刀具下降的高度；倾斜就是指在两个切削层之间，刀具从上一层的高度沿斜向折线渐进切入工件毛坯，直到下一层的高度，然后开始切削，其中，长度是指折线在XY面投影线的长度，近似节距是指刀具每折返一次，刀具下降的高度，角度指折线与进刀段的夹角；渐切就是指在两个切削层之间，刀具从上一层的高度沿斜线渐进切入工件毛坯，直到下一层高度，然后开始切削。下刀点的位置: 斜线的端点或螺旋线的切点就是指如以倾斜方式下刀时，下刀点是斜线的端点，如以螺旋线下刀时，下刀点是螺旋线的切点；斜线的中点或螺旋线的圆心就是指如以倾斜方式下刀时，下刀点是斜线的中点，如以螺旋线下刀时，下刀点是螺旋线的圆心。如果下刀的切入方式选为垂直，即下刀点的位置即为不可选的。即在下刀的切入方式中选择垂直。单击“平面轮廓加工参数表”中的“铣刀参数”，来设置铣刀的一些参数：在铣刀的参数中，根据自己的需要开设置铣刀的参数。“当前铣刀名”中直接选择自已需要的刀具，如果没有自己需要的刀具，可以在“增加刀具”中设置所需刀具；刀具号和刀具补偿号都设为25，刀具半径根据自己的需要设为1mm；因为是平面轮廓加工，故铣刀为平头，即刀角半径为0；刀刃的长度和刀杆的长度就30和40就行了。然后单击“预览铣刀参数”就可以在上面看到铣刀的形状了。如果那把刀具不需要还可以删除。即铣刀的参数设置为：表4 铣刀参数4.1.3 生成加工轨迹单击“平面轮廓加工参数表”对话框上的“确定”按钮，在命令的状态栏里出现“”然后将鼠标移至绘图区，单击空格，即出现选取轮廓的三种方式，即“”然后选择单个选取，即“”，然后就可以选取轮廓了。但选择了一个轮廓后，在图形上就会出现一个箭头，即为加工方向，选择一个方向后，即可在一一的选取该图形的轮廓了。当把整个封闭的轮廓都选完了，此时，又出现了一个箭头，此箭头决定了刀具的加工轨迹,在命令框中又出现了“”。轮廓补偿选择了“TO”，此时应该选择轮廓外面，这样加工轨迹就在图形的外面了。单击轮廓外面的箭头后，命令框中出现了“”，此时单击右键即可，单击右键后，命令框中又出现了“”再次单击右键，整个轮廓的加工轨迹就完成了，即：图11 外轮廓的加工轨迹对于里面的那一个小的轮廓的加工轨迹也是一样的，即：图12 小方孔的加工轨迹当小轮廓的加工轨迹完成后，整个图形的加工轨迹就算生成了：图13 顶面的加工轨迹轨迹生成后，进行后置处理。4.1.4 后置处理单击“应用”-“后置处理”-“后置设置”，即出现：表5 后置处理 在“增加机床”对话框中，设置需要的参数。如果没有相应的机床的名字，可以增加机床名称，也可以删除当前的机床。设置完后，单击“后置处理设置”，即出现后置处理设置，在此对话框中设置行号、坐标输出格式、圆弧控制一些设置。设置完后，单击“确定”即可。设置如表5所示。4.1.5 生成G代码单击“应用”-“后置处理”-“生成G代码”，出现代码要保存的位置，即：表6 选择后置文件选择一个位置，命一个文件名“o1111”，单击“保存”，命令框中出现“”然后，按照加工的顺序选择轨迹，单击右键，即出现G代码:表7 G代码而后把文件的开头改为：单击“文件”中的“保存”，即把G代码就保存到相应的位置了。4.1.6 校核G代码单击“应用”-“后置处理”-“校核G代码”，出现“选择后置文件”对话框，选择相应的文件，单击“打开”即可：表8 选择后置文件出现“圆弧圆心的I，J，K含义”对话框，然后选择“圆心对起点”:单击“确定”按钮，即校核G代码：图14 校核顶面的G代码4.1.7 生成工序单单击“应用”-“后置处理”-“生成工序单”，即选择保存的位置和文件名:单击“保存”按钮，即出现“加工轨迹明细单”：表8 加工轨迹明细单4.1.8 轨迹仿真单击“应用”-“轨迹仿真”，命令框中出现“”单击右键，出现“”，确定一个点，单击右键，出现“”，在确定一个点，这两个点为空间的两个点，单击右键后即可进行轨迹仿真：图15 轨迹仿真4.2 平面区域加工4.2.1 图形的绘制由于二七塔上的窗户是一个样式，故用平面区域加工，加工出大致形状即可。又因塔墙壁上的窗户太多，为了介绍平面区域加工，只画出一个窗户。双击“CAXA制造工程师”图标，打开绘图软件，绘制一个窗户：图16 窗户4.2.2 平面区域加工参数的设置单击工具栏上“应用”“轨迹生成”“平面区域加工”，打开“平面区域加工参数表”的对话框，在平面轮廓加工中还保留了其设置的参数，但是此为平面区域加工，所以只需要部分的参数改一下即可。表9 平面区域加工参数“平面区域加工参数”中的参数设为如表9所示。“下刀方式”中的内容与平面轮廓加工中的一样，故下刀的切入方式设为垂直即可：表10 下刀方式“切削用量”中的参数与平面轮廓加工的一样，不需要改动即可：表11 切削用量“清根参数”这一个参数与加工的精度有关系，如果加工精度要求不高的情况下，可以不清根，若清根就要设置其进退刀的方式：表12 清根方式“进退刀方式” 中的参数与平面轮廓加工的一样，不需要改动即可：表13 进退刀方式“铣刀参数”与平面轮廓加工的一样：表14 铣刀参数单击“确定”按钮即可。4.2.3 生成加工轨迹 参数设置完毕后，在命令框中出现“”，此时应该注意，如果加工的轮廓不是整条直线时，应把这条直线先打断，然后再选取，根据命令一一选取加工的轮廓。之后单击右键，轨迹生成：图17 窗户的轨迹4.2.4 后置处理单击“应用”-“后置处理”-“后置设置”，即出现后置设置对话框，根据需要设置即可：表15 后置处理 单击“后置处理设置”，即出现对话框，设置其参数图表15所示。4.2.5 生成G代码单击“应用”-“后置处理”-“生成G代码”，出现代码要保存的位置，并命名，而后单击“保存”按钮，即：即图形的G代码就生成了：表16 G代码然后把开头改为下图所示，单击“文件”中的“保存”即可：4.2.6 校核G代码单击“应用”-“后置处理”-“校核G代码”，出现“选择后置文件”对话框，选择相应的文件，单击“打开”即可：出现“圆弧圆心的I，J，K含义”对话框，然后选择“圆心对起点”:单击“确定”按钮，即校核G代码：图18 校核窗户的G代码4.2.7 生成工序单单击“应用”-“后置处理”-“生成工序单”，即选择保存的位置和文件名单击“保存”按钮，即出现“加工轨迹明细单”：表17 加工轨迹明细单4.2.8 轨迹仿真单击“应用”-“轨迹仿真”，命令框中出现“”单击右键，出现“”，确定一个点，单击右键，出现“”，在确定一个点，这两个点为空间的两个点，单击右键后即可进行轨迹仿真： 图19 窗户的轨迹仿真5 CAXA数控车自动编程及加工参数设置5.1 图形的绘制双击“CAXA数控车”图标，打开绘图软件，绘制阶梯轴的形状，因为在粗车与精车的过程中，需要选择毛坯，故需要画出阶梯轴的毛坯：图21 柱子及毛坯5.2 粗车参数的设置单击“”，出现“粗车参数表”对话框,将其对话框中的参数设置为：表18 粗车参数表在“进退刀方式”的对话框中，分别将其进退刀方式设为垂直：表19 进退刀方式在“切削用量”的对话框中，分别将其进刀量设为0.5mm/rev，主轴转速设为800rpm：表20 切削用量在“轮廓车刀”的对话框中，将其参数都设置为：表21 车刀参数5.3 粗车轮廓轨迹的生成 参数设置完后，单击“确定”按钮后，命令框中出现“”然后在绘图区中，单击空格，出现“”，然后选择“”，而后将阶梯轴的轮廓一一选取，选取完后，单击右键，命令框中出现“”，然后在将毛坯的轮廓选取，在确定刀具的进退点，粗车的轮廓轨迹即生成：图22 柱子的加工轨迹5.4 精车参数的设置精车的参数设置与粗车的参数设置大部分都是一样的，不一样的有，在“切削用量”中，把进刀量设为0.3mm/rev即可，主轴的转速也可以适当的大一点：表22 精车的切削用量刀具还可以使用同一把即可。5.5 粗车轮廓轨迹的生成 参数设置完毕后，确定进退刀的位置，精车的轮廓轨迹即生成：图23 柱子的轨迹5.6 后置处理单击“”，即可对粗、精车的后置处理进行设置：5.7 生成G代码单击“”，出现“选择后置文件”的对话框，命名G代码的名字，并保存到适当的位置：单击“打开”按钮后，出现“”单击“是”按钮，命令框中出现“”，然后把粗精车的加工轨迹选取后，单击右键，即：表23 G代码单击“文件”中的“保存”即可。5.8 轨迹仿真 单击“”，在命令框中出现“”，然后把轨迹选取完毕后，单击右键，即进行轨迹仿真：图24 轨迹仿真6 数控机床的操作步骤本实验有Fanuc系列的加工中心和车床、Lunan系列的铣床，下面就进行本设计的过程中，以自己所操作的过程，将这三台机床的操作步骤概括如下：6.1 Fanuc系列的加工中心 操作步骤： 1.传程序： 在加工中心上：编辑-PROG-列表-操作-读入-（输入名字）-执行（出现LSK） 在电脑上：CNCEDit4-CIMCOEdit.exe-机床通讯-发送文件-（Machine）为默认-确定-“找到程序”-打开，即可。（传完后，单击“确定”按钮即可） 2.机床回零： 回参考点：- +X，+Y，+Z. 注意：在参考点不能久停，回零后应移动适当的距离。 3.对刀： 手轮-OFS/SET-坐标系-选G54-分别输入X0，Y0，Z0-测量 4.模拟： 1）.手动-Z轴锁住、机床锁住、空运行 2）.编辑-列表-（输入名字）-input（或者“下列”）-CUTM/GR-图形-自动-循环启动 5.机床加工： 编辑-列表-（输入名字）- input（或者“下列”）-自动-循环启动6.2 Fanuc系列的车床操作步骤：开机后，先按“液压启动”-“reset”,看钥匙指向红圆圈。 1.传程序： 编辑-PROG-操作-RED-EXEC（出现SKP） 2.移动： 按“手动”上，移动适当的距离。 3.回零： 回参考点 - +X，+Z （直到原点的灯亮为止） 4.对刀： 1）.车外圆，车端面 POS-相对-操作-起源-全轴（清零） 编辑-off/SET-补正-形状-X0，Z0-测量 2）.手动（对横边上） off/SET-补正-形状-操作-X（直径），Z0-测量 5.模拟： 手动-机床锁住、空运行 编辑-PROG-DIR-（输入名字）-下拉键-CSTM/GR-图形-循环启动 6.加工： 编辑-PROG-DIR-（输入名字）-下拉键-自动-循环启动6.3 Lunan系列的铣床操作步骤：1. 传程序： 在机床上：DNC通讯-X 在电脑上：COM-打开串口-发送G代码-打开 传送完，退出在机床上按“X”2. 机床回零： 回零 -+X，+Y，+Z 注意：在参考点不能久停，回零后应移动适当的距离。3. 对刀： 增量-手轮 设置-坐标系设定-输入（机床指令坐标）4. 模拟： 程序-选择程序（找到程序）-ENTER 程序校验-显示切换-显示切换 手动-机床锁住、Z轴锁住 自动-循环启动5. 加工： 取消机床锁住： 手动-机床锁住、Z轴锁住 程序-选择程序（找到程序）-自动-循环启动7 本次设计过程中出现问题分析 以上是我这次设计的基本过程，设计模型也能拼接完成，总体上还是比较成功的，但是也避免不了会出现一些问题。比如：塔的主体部分有缝隙，配合不太好；塔檐连接部分的角度存在误差。通过分析，我认为是材料的厚度的不均，刀具角度误差造成的。主要还是我考虑不全面，在以后的设计中我一定吸取教训，争取做到最好。8 结束语CAXA软件可以对已生成的轨迹进行仿真加工和刀具干涉检查，如有刀具干涉现象可以通过改变加工参数表中刀具干涉角度的大小来重新生成轨迹和代码，再次仿真加工，检查干涉，直至消除。排除了由于刀具干涉发生废品的可能性件采用自动编程是最合理的编程方案。它方便、准确、加工效率高，工件加工程序的编制工作全部由计算机完成，可以有效解决手工编程中出现的图形基点计算困难、无法进行刀具干涉检查、刀具走刀路线不合理的问题，这也是数控编程发展的趋势。在此次设计的过程中，培养了我的综合运用所学知识的能力，分析和解决实际中所遇到问题的能力，并且能巩固和深化我所学的专业知识，使我在调查研究和收集资料等方面有了显著的提高，同时在理解分析能力、制定设计计算和绘图能力方面有较大的进步；另外我的技术分析和组织工作的能力也有一定程度的提高。致谢在设计完成之际，我由衷感谢指导老师。非常感谢学院领导和老师给我提供了这次良好的深入学习的机会和宽松的学习环境。本设计是在老师的精心指导下完成的，毕业设计的过程中始终得到了老师的指导。指导老师丰富的知识、为人师表的作风及严谨的治学态度使我受益匪浅并深深敬佩。我从指导老师的身上学到了许多优秀的品质，这些都是我应该永远学习的。通过这次毕业设计，不但使我将大学期间所学的专业知识再次回顾学习，而且也使我学到了专业领域中一些前沿的知识。非常感谢在本次设计中曾给予我耐心指导和亲切关怀的老师及帮助过我的同学，正是由于他们的帮助和鼓励才使我能够在毕业设计过程中克服种种困难，最终顺利完成设计，他们的学识和为人也深深地影响着我。在此，请允许我再次向曾直接给予我多次指导的导师表示最忠诚的敬意！参考文献1 宛剑业.CAXA数控车教程M.北京：化学工业出版社，20052 徐宏海.数控机床刀具及其应用M.北京：化学工业出版社，20053 周旭.数控车床实用技术M.北京：国防工业出版社，20064 赵刚.数控铣削编程与加工T.北京：化学工业出版社，2007 5 谢骐. 数控车削加工工艺问题的探讨J. 机床与液压 , 2008（3）6 徐宏海.数控加工工艺M.北京：化学工业出版社，20037 杨伟群.数控工艺培训教程（数控铣）.北京.清华大学出版社，20088 杜家熙，李颖.数控编程与结构M.中国国际商务出版社，20039 鞠全勇, 禹宏云,王颖.数控技术简介J.金陵职业大学学报 2000（3）10 张超英，谢富春.数控编程技术M.北京：化学工业出版社，200411 李斌主编.数控加工技术M.北京：高等教育出版社，200112 徐嘉元.机械加工工艺手册M.北京：机械工业出版社，199013 邓爱国.数控工艺员考试指南.北京：清华大学出版社，200814 蔡复之等. 实用数控加工技术M. 北京：兵器工业出版社, 199515 贺曙新，张恩第，文少波.数控加工工艺M.北京化学出版社，200116 廖效果等. 数控技术M. 武汉：湖北科学技术出版社,2000英文翻译学生姓名： 张 玉 磊所在院系： 机电学院所学专业： 机电技术教育 导师姓名： 王 振 宁 完成时间： 2009年2月20日CAD/CAM和数字控制一、计算机辅助设计及应用在讲述CAD的基本原理之前，先说说它的简史是比较合适的。CAD是计算机时代的产品。它从早期的计算机绘图系统发展到现在的交互式计算机图形学。两个这样的系统包括：麻省理工学院的Sag