可乐瓶底的三维造型和数控仿真加工

的三维造型和数控仿真加工第壹章使用软件及产品零件介绍1.1CAD/CAM制造的现代化绘制图形制造物体模具的传统方法也逐步由CAD/CAM终端将数字描述物体形具制造科学化的水平推向壹个新高度。模型称之为“靠模，常被用作仿形加工中的母型，或作为现实铣供的CADCAD数据正确地加工出模具的型腔表面，然后由防止磨损整块和其他零件和主要型腔面向配合。各种CAD/CAM软件能够帮助工程师进行模具设计和生成CNC铣者通过转换以后输入。从而给客户提供了极大的方便。CAM软件的选择及简介:在这次设计中我选择的是CAXA制造工程师软件，它是国内自X公司及北京航空航天大学科技实力的具体体现，是取代国外软件的最佳选择。随着全球制造业向中国的转移，以及我国加入WTO，企业面临创新三维设计软件，这就是CAXA制造工程师。CAXA多年来在CAD/CAM领域的经验积累及对国内五万家用户的了解相结合，使企界面，功能菜单高度集成，使用大众化，例如CAXA电子图版即源于CAXA制造工程师的技术；齐全的加工类型，满足国内现用的进模拟功能灵活高程序；实当下线加工，克服了长程序分段加工的麻烦；利用DXF和IGES格式文件，可接受其他CAD/CAM软件的设计结果，保护了实践见，CAXACAD/CAM，新用户使用。CAXA制造工程师使实体设计跨越了传统参数化造型在复杂性方面受到的限制，不论是经验丰富的专业人员，仍是刚接触CAXA制造工程师的初学者，CAXA制造工程师都能为您提供便利的操作。其采用鼠标拖放式全真三维操作环境，具有无可比拟的运行速度、CAXA制造工程师支持网络环境下的协同设计，能够和CAXA协同管理或者其它主流CPC/PLM软件集成工作。利用CAXA制造工程师，人人都能够更快地从事创新设计。CAXA制造工程师软件的功能特点：1、特征实体造型；2、NURBS自由曲面造型；3、俩轴到五轴的数控加工；4、三轴加工方式；56、支持高速加工；7、参数化轨迹编辑和轨迹批处理；8、生成加工工序单；9、通用后置处理；10、最新技术的知识加工；CAXA轻松，也能够使新的编程者直接利用已有的加工工艺和加工参数，系统配置要求：·操作系统：MicrosoftWindows2000/XP·256MB内存，700MHz之上CPU2GB之上磁盘空间，32MB图形卡。·512MB内存，1.6GHz之上CPUATIFireGLT2-64或nVidiaQuadroFX500图形卡（在文件小于10MB·1.5GB之上内存，2.4GHzIntelPentium4之上(最好Xeon)30MB~40MBATIFireGLX1-128或nVidiaQuadroFX2000·高档配置：4GB内存，3.2GHzIntelPentium4Xeon多CPU工作站。ATIFireGLX2-256nVidiaQuadroFX3000图形卡。1.2二维图加工尺寸说明分析本课题的已知条件：如图1-1可乐瓶底的曲面造型图图1-1可乐瓶底曲面造型的二维图这张图纸是壹个可乐瓶底曲面图，它是在壹个长42.5，宽37X轴和Y阵列、网格面等命令做成。第二章可乐瓶的三维造型2.1造型图可乐瓶的三维造型图如图2-1所示。图2-1可乐瓶底曲面造型、凹模型腔造型和凸模造型2.2造型方案实体造型不能完成，所以利用CAXA制造工程师强大的曲面造型功要求的凹模型腔。2.3造型步骤打开CAXA制造工程师软件，如图2-2所示。2.3.1绘制截面线1、按下“F7”键将绘图平面切换到XOZ平面。图2-2CAXA工程师软件的界面2、单击曲线工具中的“矩形”按钮，在界面左侧的立即菜单中选择“中心_长_宽42.537绘制壹个42.5×37的矩形，结果如图2-3所示。图2-3绘制矩形3DX＝21.25，DZ＝-18.5，然后拾取矩形的四条边，单击鼠标右键确认，将矩形的左上角平移到原点（0,0,02-4所示。2-4平移后矩形道原点4、单击曲线工具栏中的“等距线”按钮，在立即菜单中输入距离3，拾取矩形的最上面壹条边，选择向下箭头为等距方向，生成距离为3的等距线，结果如图所示2-5所示。图2-5绘制等距线5、相同的等距方法，生成如图所示尺寸标注的各个等距线，结果如图2-6所示。图2-6绘制各等距线6结果键确认删除，结果如图2-7所示。图2-7剪切直线7、①作过P1P2点且和直线L1按钮，选择“俩点_半径”方式，拾取P1点和P2点，然后按空格键在弹出的点工具菜单中选择“切点”命令，拾取直线L1。②作过P4点且和直线L2相切，半径R为6的圆R6。单击“整圆L2命P4入半径6。③作过直线端点P3和圆R6按钮，拾取P3点，切换点工具菜单为“切点”命令，拾取圆R6上壹点，得到切点P5，结果如图2-8所示。图2-8绘制圆和直线8、①作和圆R6相切过点P5，半径为6的圆C1。单击“整圆”按钮，L1_半径R6L2切换点工具为“端点，拾取P5点；按回车键输入半径6。②作和圆弧C4L3和圆弧C46的P3圆C2。单击“整圆”按钮，选择“俩点_半径”方式，切换点工具C4L3和C4得到它们的交点；按回车键输入半径6。③作和圆C1和C250的圆弧C3按钮，选择“俩点_半径”方式，切换点工具为“切点”命令，拾取圆C1和C2，按回车键输入半径50，结果如图2-9所示。C2图2-9绘制圆C1和C2相切的圆弧C3P9、单击曲面编辑工具栏中的“裁剪”按钮和“删除”按钮，去掉不需要的部分。在圆弧C4上单击鼠标键选择“隐藏”命令，将其隐藏掉，结果如图2-10所示。PP4PR6图2-10隐藏圆弧C410F5键将绘图平面切换到XOYF8显示其轴侧图。1141.6然后框选所有线段，单击右键确认，结果如图2-11所示。图2-11旋转拷贝12Shift＋方向键旋转视线，选择方向，将其组合壹样条曲线，结果如图2-12所示。图2-12生成第壹条截面够完成第二条截面线。13、按F7将绘图平面切换到XOZ面内。单击“线面可见”按钮，显示前面隐藏掉的圆弧C4选择“隐藏”命令，将其隐藏掉，结果如图2-13所示。图2-13显示圆弧C4且隐藏第壹条截面线14按钮，选择“圆弧过渡”方式，半径为6，对P2、P3俩处进行过渡。15组合壹样条曲线，结果如图2-14所示。P2图2-14生成第二条截面线16、按下F5键将绘图平面切换到XOYF8显示其轴侧图。17、单击“圆弧”按钮，选择“圆心_半径”方式，以Z轴方向的直线俩结果如图2-15所示。图2-15以圆心_半径方式绘制俩个圆18条截面线。1911.2拾取第二条截面线，单击右键确认,结果如图2-16所示。图2-16旋转拷贝第二条截面线可乐瓶底有五个相同的部分，至此我们完成了其壹部分的截面线，通过阵列我们就能够得到全部，这是壹种简化作图的有效方法。20、单击“阵列”按钮，选择“圆形”阵列方式，份数为5，拾取三条截面线，单击鼠标右键确认，拾取原点（0,0,0）为阵列中心，按鼠标右键确认，立刻得到如图2-17所示的结果。图2-17圆形阵列至此为构造曲面所作的线架已经完成。2.3.2生成网格面按F5键进入俯视图，单击曲面工具栏中的“网格面”按钮，依次拾取U截面线共2V截面线共152-18所示。图2-18生成网格面2.3.3生成直纹面面（点+“点+曲线”来做，这样的好处是在做加工时，俩张面（网格面和直纹面）能够壹同用参数线来加工，而面裁剪平面不能和非裁剪平面壹起来加工。1、单击曲面工具栏中的“直纹面”按钮，选择“点+曲线”方式。

2、按空格键在弹出的点工具菜单中选择“圆心”命令，拾取底部圆，得到先圆心点，再拾取圆，直纹面立即生成，结果如图2-19所示。图2-19生成直纹面3、选择“设置”→“拾取过滤设置”命令，取消图形元素的类型中的“空间曲面”项。然后选择“编辑”→“隐藏”命令，框选所有曲线，按右键确认，就能够将线框全部隐藏掉，结果如图2-20所示。图2-20隐藏线框曲面造型造出实体。2.3.4曲面实体凹体混合造型用可乐瓶底的俩张面（网格面和直纹面）把不需要的部分裁剪掉，得到我们要求的凹模型腔。多曲面裁剪实体是CAXA制造工程师中非常有用的功能。1、单击特征树中的“平面XOY”，选定平面XOY为绘图的基准面，如图2-21所示。图2-21选平面XOY为基准面2、单击“绘制草图”按钮，进入草图状态，在选定的基准面XOY面上绘制草图。3、_长_宽方式，

输入长度1201200,0,0个120×120的正方形，结果如图2-22所示图2-22绘制正方形4、单击特征生成工具栏中的“拉伸”按钮，在弹出的“拉伸”对

话框中，输入深度为50，选中“反向拉伸”复选框，单击“确定”得到立方实体，结果如图2-23所示。图2-23反向拉伸5、取时的导航加亮设置”项选中“加亮空间曲面，这样当鼠标移到示线架面的网格线，结果如图2-24所示。图2-24线架显示6、单击特征生成工具栏中的“曲面裁剪除料”按钮，拾取可乐瓶

方向为向里，以便得到正确的结果，结果如图2-25所示。图2-25曲面裁剪除料7、单击“确定，曲面除料完成。选择“编辑”－“隐藏”命令，拾取俩个示2-26所示。图2-26真实感显示第三章可乐瓶底凹体加工3.1加工前的准备工作3.1.1设定加工刀具1具库管理”对话框，如图3-1所示。图3-1刀具库管理对话框2、增加铣刀，这里能够任意增加刀具和删除刀具。单击“增加铣刀”按钮如图3-2，在对话框中输入铣刀名称，刀具名称能够任意给，只要自己好识别就能够了。图3-2输入铣刀名称厂中用刀的习惯壹致。刀具名称壹般表示形式为“D10，r3”，D代表刀具直径，r代表刀角半径。3加工中要正确选择吃刀量和吃刀深度，以免刀具损坏。3.1.2后置设置床的后置格式。系统默认的格式为FANUC系统的格式。1、选择“应用”→“后置处理”→“后置设置”命令，弹出“后置设置”对话框。2、增加机床设置。选择当前机床类型，如图3-4所示。图3-4增加机床设置3设置各参数，如图3-5所示。图3-5后置处理设置3.1.3设定加工毛坯利用实体上表面的四个角点,如图3-6所示。图3-6选取粗加工轮廓3.2可乐瓶底的知识加工知识加工的加工方法需要根据零件的特点正确选择加工方式更方便更容易地使用和掌握利用CAXA制造工程师软件进行加工生CAXA制造者陡峭，运用老工程师的加工经验，就能够快速的完成加工过程。工，再进壹步的深入学习其它的加工功能。3.2.1知识库参数设置置”对话框，如图3-7。这壹项操作主要为以后的知识加工中的粗加工、半精加工、精加工预先设置好合理的加工工艺参数,完成后中template文件夹下。文件名根据自己的需要和方便来选取，没有任何限制。图3-7知识库设置设置粗加工模板参数：1、单击粗加工参数下的“参数修改”按钮，弹出“粗加工模板参数表，在参数表中填写粗加工的各项参数如图3-8定义和使用说明参见教材《CAXA制造工程师XP数控加工编程标准教程》的有关内容。2、设置粗加工模板的“铣刀参数，如图3-9所示。图3-8粗加工模板参数表图3-9设置铣刀参数3、设置粗加工模板的“切削用量”如图3-10所示。图3-10设置切削用量参数图3-11设置陡峭区域参数4系统默认值。按“确定”按钮退出参数设置。设置半精加工模板参数：单击“知识库设置”对话框中半精加工参数的“陡区域参数，在弹出的“半精加工模板参数表”对话框中进行如图3-11所示的参数设完全相同，半精加工的加工余量为0.2。设置精加工模板参数：单击“知识库设置”对话框中精加工参数下的“陡区域参数，在弹出对话框中进行如图3-11所示的参数设置。相同，精加工的加工余量为0。图3-11设置精加工模板参数表保存设置好的加工参数：方便其他下的“保存到文件输入文件名“可乐瓶，单击“保存”即可，结果如图3-12所示。图3-12输入文件名设置”对话框。3.2.2知识加工操作在前面可乐瓶知识库模板参数设置的基础上，选择参数文件、零件的整体特征以及零件加工过程完成可乐瓶的加工。1、选择“应用”菜单下的“知识加工”命令，弹出“知识加工向导”对话框，如图3-13所示，在第1步中从右边的知识库文件列表中选择“可乐瓶，该文件是本次加工所使用的模板文件。图3-13设置知识加工向导如果模板中各项参数设置的都合理，那么只需要单击“完成”按钮，就能够自动生成粗加工、半精加工、精加工刀具轨迹、G代的确认和修改加工参数，那么请单击“下壹步”按钮。223-14所坯轮廓0和-50。图3-14设置知识加工向导按壹步”按钮。总之，这几步操作是能够反复进行。3、单击“下壹步”按钮，进入知识加工向导的第3步，如图3-15或者多种，同时仍能够根据实际需要再次修改或者设置加工参数，修改后的数值只对这壹次加工起作用，不会更改加工模板的数值。图3-15设置加工参数文件均放在文件名“重要资料”里面。3.3可乐瓶底的常规加工加工思路：等高粗加工、参数线加工。CAXA数线加工方式对凹模型腔中间的曲面进行精加工。3.3.1等高粗加工刀具轨迹1，选项中如图3-16所示设置各项参数。注意毛坯类型选择“拾取轮廓。2、设置切削用量。输入相应的主轴转速，F进给速度，起止高度

60，安全高度50，单击“确定，设置切削用量如图3-17所示。3、选择“进退刀方式”和“下刀方式”选项标签，设定进退刀方式和下刀切入方式均为“垂直”如图3-18所示。4R5参数，如图3-19所示。5、选择“清根参数”选项标签，设置清根参数，如图3-20所示。图3-16设置粗加工参数表图3-17设置切削用量图3-18设置进退刀方式和切入方法图3-19设置球刀参数图3-20设置清根参数6W键，全3-21所示。图3-21拾取轮廓和曲面7、拾取粗刀具轨迹，单击右键选择“隐藏”命令，将粗加工轨迹隐藏掉，以便观察下面的精加工轨迹。3.3.2精加工－参数线加工刀具轨迹5如参数线、等高线+等高线补加工、放射性加工等。下面仅以参数求曲面有相同的走向、公共的边界，选取位置要对应。1、选择“应用”→“轨迹生成”→“参数线加工”命令，弹出参数线加工参数表，按照图3-22所示设置参数线加工参数。刀具和其他参数按粗加工的参数来设定。完成后单击“确定”按钮。2、根据状态栏提示拾取曲面，当把鼠标移到型腔内部时，曲面自动被加亮成相应的工作，最后生成轨迹，结果如图3-23所示。3、如果我把轨迹生成的功能灵活运用壹下，也能够得到软件未提供的轨迹性加工如图3-24所示。图3-22设置参数线加工参数表图3-23生成轨迹图3-24放射状加工3.3.3轨迹仿真、检验和修改1、单击“线面可见”按钮，显示所有已经生成的加工轨迹，然后拾取粗加工轨迹，按右键确认。2、选择“应用”→“轨迹仿真”命令。在立即菜单中选择“拾取俩点”方式。拾取粗加工、精加工的刀具轨迹，按右键结束。3、拾取俩角点。拾取模具的俩个对角点，系统立即将进行加工仿真结果如图3-25所示。3-25加工仿真4、仿真过程中，系统显示走刀速度。仿真结束后，拾取点观察仿真截面，结果如图3-26所示。图3-26观察仿真截面5、单击鼠标右键，弹出“选择仿真文件”对话框，输入文件名，单击“保存，存储可乐瓶加工仿真的结果。6工轨迹。3.3.4生成加工G代码1选“生成G代码择后置文件，单击“保存。2、拾取生成的粗加工的刀具轨迹，按右键确认，立即弹出粗加工代码文件保存即可，结果如图3-27所示。3、同样方法生成精加工G代码，结果如图3-28所示。图3-27粗加工代码文件保存图3-28生成精加工代码3.3.5生成工序单1择HTML文件名存。2、左下角提示拾取加工轨迹，用鼠标选取或用窗口选取或按“W”键，选如图3-29所示。图3-29生成加工轨迹明细单最终加工结果的等。几种因素配合好了我们才能够得到最好的加工结果。第四章可乐瓶底凸体的造型和加工4.1曲面实体凸体造型工，就得到我们要求的凸模。平面旋转是CAXA制造工程师中非常有用的功能。图4-1可乐瓶底曲面造型图1、先调出上次绘出的可乐瓶底的曲面造型，如图4-1所示。2_长_宽方式，输入长度1001000,0,0个100×100的正方形，结果如图4-2所示。图4-2绘制正方形3、单击几何交换栏中的“旋转”按钮，在界面左侧的立即菜单中选择“移动”输入角度180，光标拾取上步画的100×100正方形的对角线，图4-3所示。图4-3曲面旋转4.2可乐瓶底凸体加工4.2.1加工前的准备工作设定加工刀具：1命令，弹出“刀具库管理”对话框，如图4-4所示。图4-4刀具库管理对话框2、增加铣刀，这里能够任意增加刀具和删除刀具。单击“增加铣刀4-5够任意给，只要自己好识别就能够了。图4-5输入铣刀名称后置设置：床的后置格式。系统默认的格式为FANUC系统的格式。1、选择“应用”→“后置处理”→“后置设置”命令，弹出“后置设置”对话框。2、增加机床设置。选择当前机床类型，如图4-6所示。图4-7增加机床设置3设置各参数，如图4-8所示。图4-8后置处理设置设定加工毛坯：4-9所示。图4-9选取粗加工的轮廓4.3可乐瓶底凸体的知识加工4.3.1知识库参数设置置”对话框，如下图4-10所示。这壹项操作主要为以后的知识加工中的粗加工、半精加工、精加工预先设置好合理的加工工艺参数,完成后单击“保存到文件template文件夹下。文件名根据自己的需要和方便来选取，没有任何限制。们已经为用户定制好的模板。图4-10知识库设置设置粗加工模板参数：1、单击粗加工参数下的“参数修改”按钮，弹出“粗加工模板参数表，在参数表中填写粗加工的各项参数如图4-11所示，具体粗加工参数的定义和使用说明参见教材《CAXA制造工程师XP数控加工编程标准教程》的有关内容。2、设置粗加工模板的“铣刀参数，如图4-12所示。图4-12粗加工模板参数表图4-13设置铣刀参数3、设置粗加工模板的“切削用量，如图4-14所示。图4-14设置切削用量参数4系统默认值。按“确定”按钮退出参数设置。设置半精加工模板参数：单击“知识库设置”对话框中半精加工参数的“陡区域参数，在弹出的“半精加工模板参数表”对话框中进行如图4-15所示的参数设相同。图4-15设置陡区域参数设置精加工模板参数：单击“知识库设置”对话框中精加工参数下的“陡区域参数，在弹出对话框中进行如图4-16所示的参数设置。相同。图4-16设置精加工模板参数表保存设置好的加工参数，结果如图4-17所示。图4-17保存加工文件件对话框中输入文件名“可乐瓶底实体加工，单击“保存”即可。置文件关闭“知识加工设置”对话框。4.3.2知识加工操作在前面可乐瓶知识库模板参数设置的基础上，选择参数文件、零件的整体特征以及零件加工过程完成可乐瓶的加工。1、选择“应用”菜单下的“知识加工”命令，弹出“知识加工向导”对话框，如图4-18所示，在第1步中从右边的知识库文件列表中选择“可乐瓶实体加工，该文件是本次加工所使用的模板文件。图4-18设置知识加工向导224-19所坯轮廓50和0。图4-19设置知识加工向导按壹步”按钮。总之，这几步操作是能够反复进行。3、单击“下壹步”按钮，进入知识加工向导的第3步，如图4-20或者多种，同时仍能够根据实际需要再次修改或者设置加工参数，修改后的数值只对这壹次加工起作用，不会更改加工模板的数值。图4-20设置加工参数及加工工艺单。可乐瓶底的知识加工就完成了。4.4可乐瓶实体的常规加工加工思路：等高粗加工、等高精加工4.4.1等高粗加工刀具轨迹1，选项中如图4-21所示设置各项参数。注意毛坯类型选择“拾取轮廓。2、设置切削用量。输入相应的主轴转速，F进给速度，起止高度60，安全高度50，单击“确定，结果如图4-22所示。图4-21设置粗加工参数表图4-22设置切削用量3、选择“进退刀方式”和“下刀方式”选项标签，设定进退刀方式和下刀切入方式均为“垂直，结果如图4-23所示。图4-23设置进退刀方式和下刀切入方式4、选择“铣刀参数”选项标签，选择铣刀为R5球刀，设定

球刀的参数，结果如图4-24所示。5、4-25所示。图4-24设置球刀参数图4-25设置清根参数6“W”图4-26。图4-26拾取轮廓和曲面7、拾取粗刀具轨迹，单击右键选择“隐藏”命令，将粗加工轨迹隐藏掉，以便观察下面的精加工轨迹。4.4.2等高精加工刀具轨迹壹些。本题精加工能够采用多种方式，如参数线、等高线+等高线补加工等。下面仅以等高精加工为例介绍软件的使用方法和注意事项。1、选择“应用”→“轨迹生成”→“等高精加工”命令，弹出等高线加工参数表，按照图4-27所示设置等高线加工参数。刀具和其他参数按粗加工的参数来设定。完成后单击“确定。图4-27设置等高线加工参数2、根据状态栏提示拾取曲面，按鼠标右键确认，根据提示完成相应的工作，最后生成轨迹，结果如图4-28所示。图4-28生成轨迹4.4.3轨迹仿真、检验和修改1、单击“线面可见”按钮，显示所有已经生成的加工轨迹，然后拾取粗加工轨迹，按右键确认。2、选择“应用”→“轨迹仿真”命令。在立即菜单中选择“自动计算”方4-29所示。3、拾取粗精加工的刀具轨