基于CAXA软件对零件建模和自动编程及仿真

国家职业资格全国统一鉴定 数控铣技师论文 （国家职业资格二级） 论文题目： 基于 CAXA 软件对零件 建模和自动编程 及 仿真 姓 名 ： 查耀城 身份证号：准考证号： 所在省市： 江苏省常州市 所在单位： 江苏省常州技师学院 1 基于 CAXA 软件对零件 建模和自动编程及 仿真 查耀城 常州技师学院 摘要 本 文 主 要 以 CAXA2013r3 版 本 为 介 绍 对 象 ，针 对CAXA 软 件 对 零 件 进 行 自 动 加 工 仿 真 进 行 了 分 析 。 同时 通 过 实 例 来 叙 述 CAXA 制 造 工 程 师 软 件 的 绘 图 、 建模、刀具轨迹生成、实体仿真以及程序生成 的 全过程。 第 一 章 主 要 是 以 一 实例 零件 ，用 CAXA2013r3 进行建模实现零件实体化。第二章主要是用CAXA2013r3 的 加 工 仿 真 功 能 ，生 成 刀 具 轨 迹 ，用 CAXA的 实 体 仿 真 功 能 进 行 模 拟 仿 真 ，呈 现 出 实 体 的 加 工 ，并且根据刀具轨迹进行后置处理 。 关键词： CAXA 制造工程师、建模、刀具轨迹生成 2 目 录 摘要 .1 目录 .2 第一 章 CAXA 软件的 实 体建 模 .3 1.1零件分析 .3 1.2 CAXA 软件 实体建模过程 .3 第二章 CAXA 软件的自动加工 和 后置 仿真 .13 2.1 CAXA 软件的自动 加工 .13 2.2 CAXA 软件 仿真 及后置处理 .20 本文总结 .25 参考文献 .26 致谢 .27 3 第一章 CAXA 软件的 实体建模 本章主要以一实例介绍复杂零件的实体 建 模全过程，不仅让人们对复杂零件有更加详细的认识，更表现出 CAXA的实体建模的快速与简便。 1.1 零件分析 图 1-1-1a 零件曲面 一侧 尺寸图 技术要求： 1. 毛坯尺寸 100x90x30。 2. 不准用砂布及锉刀等修饰表面（可清理毛刺）。 3. 清角半径不大于 R1.5，未注倒角 1x45。 4. 未注公差 GB|T1804-m。 4 图 1-1-1b 零件非曲面 一侧 尺寸图 技术要求同上。 图 1-1-1c 零件的 曲 面 一 侧 图 1-1-1d 零件的 非曲面 一 侧 从零件图 （图 1-1-1a 至 1d） 上 分析，零 件的一面由较多的轮廓线框组成，另一面则是一个曲面形状。 建模时，可以分成上下两个面进行建模， 上表面以 非曲 面为主， 下表面以曲面为主，可以运用 CAXA 中的各个功能建模。加工时 先加工光滑平面后曲面进行加工，可方便曲面形状加工的装夹 ， 曲面加工比较麻烦， 应先建模然后在 加工 ，曲面 5 加工是加工中相对比较难的 ，此零件加工 步骤见表 2-1-1所示。 1.2 CAXA 软件 实体建模过程 下面具体分析零件的实体建模， 采用 CAXA 建模的全过程（ 零件尺寸图如图 1-1-1 所示 ） ： 一、零件非曲面 一侧的 建模 （ 1） 工具栏中的 零件特 征 按钮，该工具栏上方显示基准特征树，单击特征树中的“平面 YZ” 后单击鼠标右键，弹出如图 1-1-2 所示的“创建草图”快捷菜单，单击“创建草图”命令，系统自动进入草图 0 绘制状态，创建草图后的特征树如图 1-1-3 所示。 图 1-1-2 基准特征树 图 1-1-3 创建草图 （ 2） 按 F5 键，使 YZ 平面呈主视图显示。 （ 3） 利用曲线生成和曲线编辑等功能完成如图 1-1-4所示的封闭曲线草图 0 的绘制。 6 图 1-1-4 草图 0 （ 4） 利用已绘制好的草图拉伸实体。直接点击特征工具（如图 1-1-5）中的所示的 图标，弹出“拉伸增料”对话框。 图 1-1-5 特征工具栏 （ 5） 设置“拉伸增料”对话参数。在弹出的对话框中按图 1-1-6 所示设置参数。生成实体如图 1-1-7 所示。 图 1-1-6 “拉伸增料”对话框 图 1-1-7 生成实体底 （ 6） 将光标慢慢朝侧平面移动，单击鼠标左键，选中侧平面，然后点击右击，弹出如图 1-1-8 所示的快捷菜单，单击“创建草图 2”，进入草图绘制状态，此时特征树如图1-1-9 所示。 7 图 1-1-8 创建草图对话框 图 1-1-9 创 建草图 2 （ 7） 利用曲线 生成、曲线编辑、平移等功能完成如图1-1-9 所示的草图 2。 图 1-1-9 草图 2 （ 8） 点击“拉伸增料”指令 ，设置 拉伸除料参 数如图1-1-10 所示，生成实体如图 1-1-11 所示。 8 图 1-1-10 拉伸除料参数设置 图 1-1-11 生成的实体 （ 9）根据（ 1）创建草图 3 并画出草图，草图 3 如图1-1-12 所示。 图 1-1-12 草图 3 （ 10）点击“拉伸增料”指令，设置拉伸增料参数如图1-1-13 所示，拉伸成的实体如图 1-1-14 所示。 9 图 1-1-13 拉伸增料参数 图 1-1-14 生成的实体 （ 11）点击（ 10）生成的实体上表面创建草图 4 并画出草图，草图 4 如图 1-1-15 所示。 图 1-1-15 草图 4 （ 12）点击“拉伸除料”指令设置参数如图 1-1-16 所示，点击确定生成的实体如图 1-1-17 所示。 10 图 1-1-16 拉伸除料参数 图 1-1-17 生成的实体 （ 13）点击生成实体的底面创建草图 5 并绘制草图，绘制成的草图如图 1-1-18 所示。 图 1-1-18 草图 5 （ 14）点 击 “拉 伸 增料 ” 指令 设置 拉 伸增 料 参数 如 图1-1-19 所示，点击确定生成的实体如图 1-1-20 所示。 11 图 1-1-19 拉伸增料参数 图 1-1-20 生成的实体 其余 上 表面 非 曲面 的 轮廓 建 模都 可 按其 上 步骤 建 模 故略。 二、 曲面 一侧的 建模 （ 1）点击基准平面指令创建基准平面，所创建的基准平面即为 XZ 平面。 （ 2）点击所创建的基准平面创建草图 8 并绘制出草图，草图 8 如图 1-1-21 所示。 图 1-1-21 草图 8 （ 3）在 XY 平面绘制如图 1-1-22 所示的直线。 12 图 1-1-22 XY 平面所画直线 （ 4） 点 击 “旋 转除 料 ”指 令， 旋 转除 料 指令 参数 如 图1-1-23 所示，点击确定键生成如图 1-1-24 所示的实体。 图 1-1-23 旋转除料参数 图 1-1-24 旋转生成的实体 （ 5）绘制如图 1-1-25 所示的线框图。 图 1-1-25 线框图 13 （ 6）点击“网格面”指令，分别选择 U 向截面线和 V 向截面线如图 1-1-26所示。 图 1-1-26 画出网格面后的实体 （ 7）点击“曲面裁剪除料”指令曲面裁剪除料设置参数如图 1-1-27 所示，裁剪 后生成的实体如图 1-1-28 所示，即整个实体图全部完成。 图 1-1-27 曲面裁剪除料设置 图 1-1-28 完整实体 以上为此工件的完整建模过程。 14 第二章 CAXA2013r3 自动编程加工 和 后置 仿真 2.1 CAXA 软件的自动加工 本节主要是对第一章中所建模工件的加工进行介绍。 所建模工件的加工工艺卡如表 2-1-1 所示： 表 2-1-1 建模零件加工工艺分析 工序号 工序内容 夹具 刀具 量具 1 选用 98x88x28 的 毛 坯 并 装夹 平口钳 非曲面一侧 游标卡尺 2 粗铣薄壁 的 外 轮 廓 16 立铣 刀 游标卡尺 3 精铣薄壁 的 外 轮 廓 16 立铣 刀 千分尺 4 粗铣薄壁 内 轮 廓 和 中 间 外轮廓 6 立铣 刀 游标卡尺 5 精铣薄壁 内 轮 廓 和 中 间 外轮廓 6 立铣 刀 千分尺 6 粗铣内六 边 形 4 立铣 刀 游标卡尺 7 精铣内六 边 形 4 立铣 刀 千分尺 8 粗铣对角 内 轮 廓 12 立铣 刀 游标卡尺 9 精铣对角 内 轮 廓 12 立铣 刀 千分尺 10 钻孔 12 12 麻花 钻 11 钻孔 8 8 麻花 钻 12 将工件反 向 装 夹 曲面一侧 13 等高线粗 加 工 粗 铣 两 曲 面 12 球头 刀 14 精铣右侧 圆 形 曲 面 6 球头 刀 R 规 15 精铣左侧 两 个 半 圆 形 槽 6 球头 刀 R 规 具体加工步骤如下： 一、非曲面 一侧的 加工 （ 1） 打开 CAXA2013r3 软 件 ， 绘 制 如 图 2-1-1 所示的 二 维 图 。 15 图 2-1-1 绘制的二维图 （ 2） 点 击 轨 迹 管 理 栏 中 的 毛 坯 指 令 设 置 对 话 框 如 图2-1-2 所示，所生成的毛坯如图 2-1-3 所示。 图 2-1-2 毛坯设置对话框 图 2-1-3 所设置的毛坯 （ 3） 点击平面区域粗加工设置平面区域中的对话框 ，【加工参数】 选项卡如图 2-1-4 所示， 【清根参数】 选项卡如图2-1-5 所示， 【接近返回】 选项卡如图 2-1-6 所示， 【下刀方式】 如图 2-1-7 所示， 【切削用量】 如图 2-1-8 所示， 【刀具参数】 如图 2-1-9 所示。 16 图 2-1-4 加工参数选项卡设置 图 2-1-5 清根参数选项卡设置 图 2-1-6 接近返回选项卡设置 图 2-1-7 下刀方式选项卡设置 图 2-1-8 切削用量选项卡设置 图 2-1-9 刀 具参数选项卡设置 （ 5） 点击确定键拾取最外面四方为轮廓曲线，拾取圆为 17 岛屿生成如图 2-1-10 所示的刀具轨迹图 。 图 2-1-10 生成的刀具轨迹图 （ 6） 点击平面轮廓精加工指令，进入平面轮廓精加工对话框设置，【加工参数】设置如图 2-1-13 所示，【接近返回】设置如图 2-1-14 所示，【切削用量】如图 2-1-15 所示，【刀具参数】如图 2-1-16 所示，其余的对话框为默认设置。 图 2-1-13 加工参数选项卡设置 图 2-1-14 接近返回选项卡设置 18 图 2-1-15 切削用量选 项卡设置 图 2-1-16 刀具参数选项卡设置 （ 7）点击确定键选择圆形外轮廓曲线右键，生成的刀具轨迹图如图 2-1-17所示。 图 2-1-17 生成的刀具轨迹 （ 8） 上表 面其余的轮廓都可用 平面区域粗加工和 平面轮廓精加工指令加工故略。 （ 9）点 击 G01 钻孔指令设置加工参数选项卡设置，【加工参 数 】设 置 如图 2-1-18 所 示 ，【刀 具 参数 】 设置 如 图2-1-19 所示，点击确定键，选择对角圆孔圆心右键，生成的刀具轨迹图如图 2-1-20 所示。 19 图 2-1-18 加工参数选项卡设置 图 2-1-19 刀具 参数选项卡设置 图 2-1-20 生成的刀具轨迹图 至此非曲 面 一侧 的加工全部完成。 二、 曲面一侧 的加工 1、整个曲面的粗加工 （ 1）打开 CAXA2013r3，绘制如图 2-1-21 所示的实体 。 图 2-1-21 实体及曲面 20 （ 2） 如上表面的加工步骤定义毛坯，设定刀具。 （ 3）点击等高线粗加工指令设置其中的参数如图 2-1-22至图 2-1-24 所示 ， 点击确定 选择建模的实体， 生成的刀具路线如图 2-1-25 所示 。 图 2-1-22 加工参数选项卡设置 图 2-1-23 切削用量选项卡设置 图 2-1-24 刀具参数选项卡设置 图 2-1-25 生成的刀具轨迹图 2、右侧圆形曲面精加工 （ 4） 点击参数线精加工 指令设置参数，参数设置对话框如图 2-1-26 至 图 2-1-28 所示，点击确 定键选择加工曲面、加工方向以及进退刀点设置右击生成刀具轨迹图如 2-1-29所示。 21 图 2-1-26 加工参数选项卡设置 图 2-1-27 切削用量选项卡设置 图 2-1-28 刀具参数选项卡设置 图 2-1-29 刀具轨迹图 3、左侧槽曲面精加工 （ 5） 创建如 图 2-1-30 所示的实体模型。 图 2-1-30 实体模型 22 （ 6） 如（ 2）中 加工步骤定义毛坯，设定刀具。 （ 7） 点击 等高线精加工指 令设置参数，等高 线精加工刀具参数对话框设置如图 2-1-31 所示，其余参数都为默认参数，点击确认键选择所建的模型，右击生成如图 2-1-32所示的刀具轨迹图。 图 2-1-31 刀具参数选项卡设置 图 2-1-32 生成的刀具轨迹图 至此 为曲面一侧的加工 完成 。 2.2 CAXA 软件仿真及后置处理 以下过程为本文实例的 CAXA 软件仿真的步骤。 一 、实体仿真 （ 1）点击轨迹管理中的参数线精加工右击，选取实体仿真指令如图 2-2-1 所示。 图 2-2-1 实体仿真指令 图 2-2-2 实体仿真实体 （ 2） 弹出实体仿真的操作版面，点击运行键，实体仿真 23 生成的实体如图 2-2-2 所示。 （ 3）此工件各部位的实体仿真操作步骤都如上（ 1）、（ 2）所写故略。 二、后置处理生成 G 代码 （ 1）选择【平面区域 粗加工】的刀具路径，单击右键【后置处理 2】 -【生成 G 代码】，如图 2-2-3 所示，弹出“生成后置代码”对话框，根据实际铣 床，点选“ FANUC”数控系统后置处理方式，如图 2-2-4 所示，点确定，单击右键生成 G 代码程序，如图 2-2-5 和 2-2-6 所示。 图 2-2-3 后置处理 图 2-2-4 数控系统选择 图 2-2-5 生成的程序 图 2-2-6 生成的程序 （ 2）其余 轮廓的后置处理 G 代码步骤都相同故略。 24 本文 总 结