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1、可乐瓶的造型和加工项目设计方案第一章 绪论关于CAXA制造工程师CAXA制造工程师的特点：l 在曲面造型功能上网格面功能的强大（可做封闭的网格面，保证首尾曲面的光滑连接）。l 当单纯用实体造型很难做出来时，如何充分利用软件中提供的的曲面和实体的完美结合来做出本造型。l 线框造型极为方便。l 展示了多曲面裁实体在复杂实体造型中的应用。l 本造型在上一个版本的制造工程师中很难实现。l 提供了多种的加工方法来加工本型腔。l 当球刀半径大于曲面中最小曲率半径时，能够检查刀具干涉，防止过切产生。CAXA制造工程师的功能：1、实体曲面结合（1）方便的特征实体造型采用精确的特征实体造型技术，可将设计信息用特
2、征术语来描述，简便而准确。通常的特征有：孔、槽、型腔、凸台、圆柱体、球体等。（2）强大的NURBS 自由曲面造型CAXA 制造工程师引入了强大的NURBS 自由曲面造型技术，提供扫描、放样、导动、直纹、等距、边界等功能生成NURBS 曲面。（3）灵活的曲面实体复合造型基于实体的“精确特征造型”将曲面融合到实体造型中来。2、优质高效的数控加工CAXA 制造工程师快速高效的加工功能涵盖了从25 轴的数控加工功能。可直接对曲面、实体模型进行一系列的加工操作。3、最新技术的知识加工可以将某类零件的加工步骤、使用刀具、工艺参数等加工条件保存为规化的模板，形成企业的标准工艺知识库；以后类似零件的加工即可通
3、过调用知识加工模板来进行，以保证同类零件加工的一致性和规化，并随着企业各种加工工艺信息的数据积累，从而实现加工顺序的标准化。第二章 可乐瓶底凹模型腔的造型1.1 造型方法思路、可行性研究及分析基于CAXA 制造工程师的数控加工步骤CAXA 制造工程师的使用流程如图1所示。根据流程图所示，我们可以看出基于CAXA 制造工程师在数控加工中主要包括以下几个方面容：首先是根据零件图纸，对零件进行造型；其次是进行数控加工工艺分析，选用合适的加工方法并进行相关参数的设定；最后是加工仿真，生成G 代码及相关工艺性文件。下面结合可乐瓶底的数控加工这一实例，进一步阐述基于CAXA 制造工程师的具体应用方法。根据
4、需要加工的部分配置机床分析图纸用线架、曲面和实体表达工件选择加工参数，产生加工轨迹加工仿真G 代码图示： CAXA 制造工程师使用流程图加工工艺分析及加工方案设计:(1) 准备工作:在这个阶段主要完成加工环境设计工作。在完成工艺方案设计的前提下, 在计算机上完成数控机床参数设置、刀具元件建库、刀具组装、通用夹具元件建库、专用夹具元件建模、夹具组装,目的是建立一个三维工件的加工环境。(2) 加工方案设计:对以上零件的三维建模进行分析, 按工艺方案的要求, 根据零件毛坯、夹具装配之间的空间几何关系, 筛选最适用的加工方法。对实体造型进行进一步的工艺分析, 根据加工性质修改增补造型; 根据加工特点以
5、及加工能力, 确定需要加工的三维实体面, 再分析实体的组成情况,拟定刀具的进入路径、切削路径、退出路径。对刀具在运动中可能发生干涉的部位, 应及时进行加工环境调整。可乐瓶底模是一个较复杂的曲面与平面相结合的零件,由于无法准确计算曲面上各点坐标值,很难用G代码或APT语言进行手工NC编程, 只能用CAM软件自动生成加工程序。可乐瓶底的曲面造型比较复杂，它有五个完全相同的部分。由于直接用实体造型不能完成，所以利用CAXA制造工程师强大的曲面造型功能作出曲面，再利用曲面裁剪除料生成凹腔模型。可乐瓶底的侧表面可以用网格面来生成。因为是由5个完全相同的部分组成的，其实我们只要作出一个突起的两根截面线和一
6、个凹进的一根截面线，然后进行环形阵列就可以得到其他几个突起和凹进的所有截面线。最后使用网格面功能生成五个相同部分的曲面。可乐瓶底的最下面的平面我们使用直纹面中的“点曲线”方式来做，这样做的好处是在做加工时两面（直纹面和网格面）可以一同用参数线加工。最后以瓶底的上口为准，构造一个立方体实体，然后用可乐瓶底的两面把不需要的部分裁剪掉，就可以得到我们要求的凹模型腔。 图1为可乐瓶底曲面造型和凹模型腔造型 图2为可乐瓶底曲面造型的二维视图 图1 可乐瓶底曲面造型和凹模型腔造型41362090AAAA1112R10R10R90R60R10图2 可乐瓶底曲面造型的二维视图1.2 绘制截面线1 按下【F7】
7、键将绘图平面切换到XOZ平面。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”方式，输入长度45，宽度50，光标拾取到坐标原点，绘制一个4550的矩形。 图3 基本过程3 单击几何变换工具栏中的“平移”按钮，在立即菜单中输入DX22.5，DZ-25，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（0,0,0）。 图4 基本过程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5，拾取矩形的最上面一条边，选择向下箭头为等距方向，生成距离为5的等距线，如图所示。 图5 基本过程5 相同的等距方法，生成如图所示尺寸标注的各个等距线。 图6 等距线
8、6 单击曲面编辑工具栏中的“裁剪”按钮，拾取需要裁剪的线段，结果如左图所示，然后单击“删除”按钮，拾取需要删除的直线，按右键确认确认删除，结果如右图所示。 图7 基本过程 图8 删除结果7 作过P1、P2点且与直线L1相切的圆弧。单击 “圆弧”按钮，选择“三点圆弧”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。 作过P4点且与直线L2相切，半径R为10的圆R10。单击 “整圆”按钮，拾取直线L2（上一步中点工具菜单中选中了“切点”命令），切换点工具为“缺省点”命令，然后拾取P4点，按回车键输入半径10。作过直线端点P3和圆R10的切点的直线。单击 “
9、直线”按钮，拾取P3点，切换点工具菜单为“切点”命令，拾取圆R10上一点，得到切点P5。P1L1P2P3P4L2P5 图9 基本过程注意：在绘图过程中注意切换点工具菜单中的命令，否则容易出现拾取不到需要点的现象。8 作与圆R10相切过点P5，半径为10的圆C1。单击 “整圆”按钮，选择“两点_半径”方式，切换点工具为“切点”命令，拾取R10圆；切换点工具为“端点”，拾取P5点；按回车键输入半径10。 作与圆弧C4相切，过直线L3与圆弧C4的交点，半径为10的圆C2。单击 “整圆”按钮，选择“两点_半径”方式，切换点工具为“切点”命令，拾取圆弧C4；切换点工具为“交点”命令，拾取L3和C4得到它
10、们的交点；按回车键输入半径10。 作与圆C1和C2相切，半径为60的圆弧C3。单击 “圆弧”按钮，选择“两点_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60。P1L1P2P3P4L2P5L3C2C3C1C4R1000图10 基本过程9 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上单击鼠标右键选择“隐藏”命令，将其隐藏掉。P1L1P2P3P4L2P5C2C3C1C4R106 图11 基本过程10 按下F5键将绘图平面切换到XOY平面，然后再按F8显示其轴侧图。11 单击曲面编辑工具栏中的“平面旋转”按钮，在立即菜单中选择“拷贝”方
11、式，输入角度41.6度，拾取坐标原点为旋转中心点，然后框选所有线段，单击右键确认， 图12 基本过程12 单击 “删除”按钮，删掉不需要的部分。按下Shift方向键旋转视图。观察生成的第一条截面线。单击“曲线组合”按钮，拾取截面线，选择方向，将其组合一样条曲线。第一条截面线 图13 基本过程 图14 第一条截面线至此，第一条截面线完成。因为作第一条截面线用的是拷贝旋转，所以完整地保留了原来绘制的图形，我们只需要稍加编辑就可以完成第二条截面线。13 按F7将绘图平面切换到XOZ面。单击“可见”按钮，显示前面隐藏掉的圆弧C4，并拾取确认。然后拾取第一条截面线单击右键选择“隐藏”命令，将其隐藏掉。P
12、3P2 图15 基本过程14 单击 “删除”按钮，删掉不需要的线段。单击“曲线过渡”按钮，选择“圆弧过渡”方式，半径为10，对P2、P3两处进行过渡。15 单击“曲线组合”按钮，拾取第二条截面线，选择方向，将其组合一样条曲线。第二条截面线图16 第二条截面线16 按下F5键将绘图平面切换到XOY平面，然后再按F8显示其轴侧图。17 单击 “圆弧”按钮，选择“圆心_半径”方式，以Z轴方向的直线两端点为圆心，拾取截面线的两端点为半径，绘制如图所示的两个圆。图17 基本过程18 删除两条直线。单击“可见”按钮，显示前面隐藏的第一条截面线。19 单击曲面编辑工具栏中的“平面旋转”按钮，在立即菜单中选择
13、“拷贝”方式，输入角度11.2度，拾取坐标原点为旋转中心点，拾取第二条截面线，单击右键确认。 图18 部分截面线可乐瓶底有五个相同的部分，至此我们完成了其一部分的截面线，通过阵列我们就可以得到全部，这是一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，立刻得到如下结果。 图19 阵列生成全部截面线至此为构造曲面所作的线架已经完成。1.3 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2 条，按鼠标右键确认；再依次拾取V截面线共15条，按右键确认，
14、稍等片片刻曲面生成。依次拾取V截面线共15条依次拾取U截面线共2 条图20 拾取截面线图21 网格面生成1.4 生成直纹面底部中心部分曲面可以用两种方法来作：裁剪平面。直纹面（点+曲线）。这里用直纹面“点+曲线”来做，这样的好处是在做加工时，两面（网格面和直纹面）可以一同用参数线来加工，而面裁剪平面不能与非裁剪平面一起来加工。1 单击曲面工具栏中的“平面”按钮，选择中间的小圆，给定方向，右键确认，圆形平面立即生成。图22 直纹面生成2 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，就可以将线框隐全部藏掉，结果如图所示。 图23 基本过程至此可乐瓶底的曲面造型已经作完。下一步的任务是如何选用曲面造型造出实体。1.5 曲面实体混合造型造型思路：先以瓶底的上口为准，构造一个立方体实体，然后用可乐瓶底的两面（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
