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1、CAXA制造工程师在数控加工中心的应用研究毕业论文目 录第1章 绪论11.1课题研究的背景11.1.1数控编程及其发展简介11.1.2数控技术的发展趋势21.1.3对我国数控技术及其产业发展的基本估计41.1.4 CAD/CAM技术的发展概况41.1.5 CAXA制造工程师简介及其功能51.2课题研究的目的、意义及内容61.2.1传统复杂曲面加工存在的问题61.2.2课题研究的目的、意义61.2.3课题研究的内容71. 3本章小结7第2章 加工中心自动编程及加工工艺82.1 加工中心的定义82.2 加工中心的组成82.3 加工中心功能特点102.4自动编程的定义及操作122.4.1编程的定义1
2、22.4.2操作步骤122.5系统的信息处理过程122.6 加工路线的确定142.6.1数控自动加工编程中工序划分的原则与要点142.6.2确定加工方案162.6.3 确定切削用量与进给量182.7零件安装方法和夹具选择182.8加工中心的回零及对刀192.9本章小结20第3章 加工中心常用工具213.1加工中心常用刀具的种类及特点213.1.1数控加工常用刀具的种类及特点213.1.2铣削加工常用刀具223.1.3数控加工刀具的选择原则243.1.4切削用量的确定253.1.5对刀点与换刀点的确定263.2常用工具263.2.1游标卡尺263.2.2千分尺283.2.3百分表293.3本章小
3、结30第4章CAXA制造工程师叶轮动模造型及加工314.1 CAXA 制造工程师对叶轮动模的建模314.1.1建立叶轮主曲面314.1.2建立叶轮副曲面354.1.3建立叶轮主体364.1.4修剪叶轮主体374.1.5 建立中轴384.1.6棱边过渡394.1.7生成动模板394.1.8文件合并404.1.9大过孔造型及背面工艺倒角404.2 工艺分析414.2.1确定毛坯414.2.2工艺分析414.2.3刀具表424.2.4工序卡424.3 CAXA制造工程师的模拟加工434.3.1加工前的准备工作434.3.2平面轮廓粗加工轨迹454.3.3 平面轮廓精加工轨迹454.3.4等高线粗加工
4、464.3.5等高线精加工464.3.6孔加工474.3.7平面轮廓粗（精）加工484.3.8平面轮廓粗加工484.3.9 雕刻文字494.4 后置处理与G代码的生成504.5 数控机床的选用524.6 程序传输534.7本章小结54参考文献55致 谢56英文翻译 57英文资料 62第1章 绪论随着我国由制造业大国向制造业强国的迅速迈进,工业生产中包含复杂曲面特征的零件越来越多。如何既保证较高的加工效率又保证较好的加工质量是提高产品竞争力的根本措施,所以,研究如何优质高效地加工具有复杂曲面的零件,对现代制造业具有特别重要的现实意义和指导意义。本论文在基于CAXA制造工程师这一广泛应用的CAD/
5、CAM软件基础上,通过利用FANUC 21i MB操作系统加工中心机床，对复杂曲面零件数控加工技术进行研究。1.1课题研究的背景进入90年代以来,复杂型面在生产中几乎全部以高速切削的方式进行加工,目的是为了提高生产效率,降低产品的成本，同时提高工件的形状精度和降低表面粗糙度。自由曲面能否采取优质、高效的加工技术已成为提高企业产品竞争力的关键因素进入21世纪,计算机辅助设计与制造技术(CAD/CAM)得到愈来愈广泛的应用,它的出现使制造技术出现了根本性的变革,尤其是在传统制造技术面对束手无策的复杂型面加工领域,CAD/CAM的先进性、适用性以及高效性更是得到充分的体现。复杂曲面的数控加工程序一般
6、在CAD/CAM专业软件上生成，CAXA制造工程师就是近年来在我国应用日益广泛的CAD/CAM专业软件之一。鉴于现代制造业的发展现状及趋势,基于CAXA制造工程师软件的广泛应用，对自由曲面的数控加工技术加以研究,具有极其重要的现实意义和指导意义。1.1.1数控编程及其发展简介数控编程是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。数控编程是目前CAD/CAPP/CAM系统中最能明显发挥效益的环节之一,其在实现设计加工自动化、提高加工精度和加工质量、缩短产品研制周期等方面发挥着重要作用。数控编程最初是从手工编程起步的。目前，对于复杂零件编程的方法主要有手工编程和自动编程两种。手工编程就是编程员通过手工计
7、算,使用基本编程指令、循环程序、子程序和变量等方式进行编程。其优点是程序量小，可读性好，缺点是计算量大，编程繁琐、费时，且容易出错，效率低等。自动编程是使用CAD/CAM软件，对加工零件进行工艺分析，确定相应工艺参数，自动生成刀具轨迹和程序。其优点是编程方便快捷、精度高、效率高，缺点是程序量大，可读性差。在复杂零件编程时,自动编程具有手工编程无法比拟的优势，是复杂零件编程的主要方式。常用的自动编程软件有 UG、Pro/ENGINEER、Catia、Cimatron、Mastercam 和 CAXA 等,其中CAXA是我国自主研发的CAD/CAM软件,具有三维轮廓造型、刀具设置、机床设置、后置处
8、理、生成程序、刀轨生成、后置处理等功能,使用方便、可靠。复杂零件编程加工时，多采用CAD/CAM软件先对零件进行自动编程，再使用虚拟仿真软件验证程序进行仿真加工，既能够真实地模拟在加工过程中刀具的切削、加工零件、夹具、工作台及机床各轴的运动情况，又可以对加工过程进行修改、优化，最后进行实际加工。本文介绍使用CAXA制造工程师软件对复杂曲面零件进行自动编程，使用VERICUT软件对生成程序进行仿真加工的过程，实践表明具有加工效率高、精度高和成本低等优点。如今数控编程已经由最初的手工编程过渡到APT语言编程、自动编程。自动编程的产生使复杂曲面的数控加工成为现实。为了解决数控加工中的程序编制问题，5
9、0年代，MIT设计了一种专门用于机械零件数控加工程序编制的语言，称为 APT (Automatically Programmed Tool )。到了 80 年代，在 CAD/CAM -体化概念的基础上，逐步形成了计算机集成制造系统(CIMS)及并行工程(CE)的概念。目前，为了适应CTMS及CK发展的需要,数控编程系统JK向集成化和智能化方向发展。1.1.2数控技术的发展趋势计算机数控技术,是集传统的机械制造技术、计算机应用技术、电工电子控制技术、传感与检测技术和信息处理技术等技术于一体的综合技术，是现代制造技术的基础。装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技
10、术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备。当今，大力发展以技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，而且对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面:(1) 高速、高精加工技术及装备效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。(2) 5轴联动加工和复合加工机床快速发展采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何
11、形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。(3) 智能化、开放式、网络化智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：(a)为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；(b)为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；(C)简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方而的内容、方便系统的诊断及维修等。开放式是指数控系统的开发可以在统一的运行平台上，而向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象(数控功能)，形成系列化，并实现满足对特定用
12、户需求的不同产品。网络化将使数控设备极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求。(4)重视新技术标准、规范的建立数控标准是制造业信息化发展的一种趋势。1.1.3对我国数控技术及其产业发展的基本估计（1）我国数控技术的发展经历了以下几个阶段第一阶段是封闭式发展阶段。从1958年到1979年，由于国外的技术封锁和我国的基础条件的限制，数控技术发展较为缓慢。第二阶段是引进吸收阶段。在此阶段，由于改革开放和国家的重视，以及研究开发环境和国际环境的改善，我国数控技术的研究、 发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步，初步建立起国产化体系。第三阶段是走向市场化阶段。在国家的“八五”的后期和“九
13、五”期间，即实施产业化的研究，进入市场竞争阶段。在此阶段，我国国产数控装备的产业化取得了实质性进步。（2）我国数控技术面临的主要问题尽管我国的数控技术经过几代人的不断努力取得了长足的发展，但是国产数控系统与国外数控系统相比，仍然存在着很大的差距。主要表现在:基础性技术研究层次较低；数控设备在世界范围内的市场占有率低，世界市场仍然被德国的SIEMENS和日本的FANUC系统占领。1.1.4 CAD/CAM技术的发展概况目前，CAD/CAM技术已经在许多领域中得到应用，它不仅促使了生产模式的转变，同时也促进了市场的发展，是当今世界发展最快的技术之一。(1) CAD/CAM 的概念CAD即计算机辅助
14、设计，是指根据产品开发计划和对产品功能的要求，运用也包括设计者本人和存储在计算机中的多种知识，在CAD系统和数据库的支持下进行工作，CAD输出的结果也不仅仅是装配图和零件图，更重要的是输出包括设计、制造过程中应用计算机所需的各种信息。CAM即计算机辅助制造，CAM技术主要是围绕着数控编程技术开始发展的。数控加工是CAD/CAM发挥效益最直接、最明显的环节之一。(2) CAD/CAM 的组成完善的CAD/CAM系统一般包括产品设计、工程分析、工艺过程规划、数控编程、工程数据库以及系统接口等几个部分。1.1.5 CAXA制造工程师简介及其功能1. CAXA制造工程师简介CAXA制造工程师是由北航海
15、尔开发的我国第一款拥有完全自主的知识产权的CAD/CAM产品。CAXA制造工程师具有三维轮廓造型、刀具设置、机床设置、后置处理、生成程序、刀轨生成、后置处理等功能,使用方便、可靠。目前已推出CAXA制造工程师2015版本。2. CAM制造工程师的功能(1) 实体与曲面完美结合CAXA制造工程师提供了特征实体造型技术，可用特征术语来描述设计信息，简便而准确；提供了从线框到曲面的丰富的建模手段，具有强大的NURBS自由曲面造型功能；具有灵活的曲面实体造型功能，使曲面融入实体中，形成统一的曲面实体复合造型。(2) 优质高效的数控加工CAXA制造工程师提供了从2轴到5轴的数控加工功能供编程时灵活选择；支持高速切削工艺；提供了参数化轨迹编辑和轨迹批处理功能；具有独具特色的加工仿真与代码验证功能，可以直观、准确地对加工过程进行模拟仿真、对代码进行反读校验；提供了丰富的工艺控制参数，便于控
