[精品资料]毕业资料 角片的制造及其G代码的生成

毕业设计论文角片的制造及其G代码的生成【摘 要】随着科学技术的发展信息科学已是当今世界发展最快的科学技术之一，其发展的核心是计算机技术。各行各业都在积极的进行信息化改造，以信息化代替工业化。在制造业中，随着计算机技术、信息技术、和自动化技术的迅速发展，出现了先进的制造技术，以适应产品生产中呈现多种产品、少批量、复杂、精密、及更新换代快速变化。先进的制造技术的核心就是计算机辅助设计和制造（Computer Aided Design and Computer Aided Manufacturing）,CXCA制造工程师是计算机辅助设计和制造中的软件之一。它是一个功能强大，易学易懂的全中文三维复杂型面加工CADCAM软件。利用灵活、强大的实体曲面混合制造功能和丰富的数据接口可以实现产品复杂的三维造型设计；通过加工工艺参数和机床后置处理的设定，选取需要加工的部分，自动生成适用于任何数控系统的加工代码：通过直观的加工仿真和代码反读来检验加工工艺和代码质量。CXCA制造工程师凭借上述的强大功能和特点已被广泛应用于汽车、电子、航空等行业精密件加工。本次的毕业设计就是要充分的利用CAXA制造工程师软件强大的功能来完成“角片”的实体图绘制、加工仿真和加工代码生成。希望得到老师和同学们的帮助。关键词：CXCA制造工程师 实体造型 加工轨迹 G代码生成Abstract: Along with the development of science and technology, information science has been in the world today, one of the fastest growing science and technology, and its development is the core of computer technology. All walks of life in a positive transformation of information to information-substitution industrialization. In the manufacturing sector, with the computer technology, information technology, and automation technology, the rapid development of the emergence of advanced manufacturing technology, to adapt to present products in a variety of products, low-volume, complex, sophisticated, and the replacement of rapid change. The core of advanced manufacturing technology is the computer-aided design and manufacturing (Computer Aided Design and Computer Aided Manufacturing), CXCA manufacturing engineer is a computer-aided design and manufacturing is one of the software. It is a powerful, easy to learn and understand the entire three-dimensional complex shape processing of the Chinese CAD / CAM software. The use of a flexible, powerful entities, surface functionality and a rich hybrid manufacturing data interface can be achieved in a complex three-dimensional product modeling design; process parameters and machine tool through the post-processing settings, select the required part of the process generated automatically applied to any CNC system processing code: through the intuitive process simulation and code to test the anti-reading processing and code quality. CXCA Manufacturing Engineer with the power of the above-mentioned functions and features has been widely used in automotive, electronics, aviation and other precision parts machining industries. The graduation design is to make full use of CAXA powerful manufacturing software engineers to complete the corner pieces of the entity mapping, processing, simulation and processing code generation. Teachers and students who want help. Key words: CXCA Manufacturing Engineer solid modeling process trajectory G code generation目 录1 caxa制造工程师的概述11.1 CAD/CAM技术概述11.2 CAXA制造工程师11.2.1 CAXA制造工程师的简介11.2.2 CAXA制造工程师界面11.2.3 CAXA制造工程师的坐标系和作图平面21.3 CAXA制造工程师的三维造型214 CAXA制造工程师数控加工214.1粗加工21.4.2精加工31.5轨迹仿真及后置处理31.6 CAXA制造工程师的应用32角片的制造过程32.1零件图样分析32.2 零件的绘制52.2.1零件的主要绘制步骤52.2.2角片的实体造型112.3制造中的问题113角片的加工和G代码的生成123.1 CAXA制造工程师数控加工123.1.1 CAXA制造工程师工作的全过程123.1.2 数控加工的一般流程123.2 角片的加工过程133.2.1毛坯的定义133.2.2角片的毛坯定义133.3角片的加工133.3.1粗加工的选择133.3.2精加工的选择153.4轨迹仿真163.5后置处理和G代码的生成173.6加工中的问题18结 束 语19谢 辞20文 献211 CAXA制造工程师的概述1.1 CADCAM技术概述 CADCAM系统，主要支持和实现产品对象的设计、分析、工艺规划、数控编程等一系列生产活动的自动化处理。（1） CAD主要完成的工作是：零件的几何建模设计、零件图的设计及其绘制。（2） CAM 主要包括：毛坯设计、加工方法选择、工艺路线制定、刀具设计及其零件的程序生成。1.2 CAXA制造工程师常用的CADCAM软件主要有CAXA、 Pro/E 、MasterCAM 、UG 、I-DEAS、CATIA等。在综合自己以前所学的软件和此次设计零件的要求，选择CAXA制造工程师来完成设计最为合适。1.2.1CAXA制造工程师的简介CAXA制造工程师是一个功能强大，易学易用的全中文三维复杂型面加工CADCAM软件。利用灵活、强大的实体曲面混合造型功能和丰富的数据接口，可以实现产品复杂的三维造型设计;通过加工工艺参数和机床后置处理的设定，选取需加工的部分，自动生成适用于任何数控系统的加工代码；通过直观的加工仿真和代码反读来检验加工工艺和代码质量。CAXA制造工程师为数控加工行业提供了从造型设计到加工代码生成、校验一体化的全面解决方案，已广泛应用于塑模、锻模、汽车覆盖件拉伸模、压铸模等复杂模具的生产以及汽车、电子、兵器、航空航天等行业的精密零件加工。1.2.2 CAXA制造工程师界面CAXA制造工程师的界面是Windows风格的软件，如图所示：1.2.3 CAXA制造工程师的坐标系与作图平面（1） 坐标系进入CAXA制造工程师界面后，按F8键，屏幕中央会出现一个三维坐标系，该坐标系是系统默认的坐标系。用户可以根据需要创建自己的坐标系。选择“工具”菜单中“坐标系”选项，如图（a）所示，单击“创建坐标系”，出现图（b）所示的立即菜单。 (a) (b) 用户可以利用三点、两相交直线、圆或圆弧、曲线切法线创建自己所需的坐标系。若创建了多个坐标系，当前坐标系显红色，其他坐标系显白色。可以利用激活坐标系工具来激活用户需要的坐标系。也能对坐标系进行删除、隐藏和显示等操作。（2）作图平面作图平面是在当前坐标系下绘制图形的平面。包括xOy平面、 yOz平面、xOz平面（ F5: xOy平面;F6 yOz平面;F7 xOz平面）作图时可以按 F9键进行切换，从而在当前坐标系下对作图进行切换。1.3 CAXA制造工程师的三维造型三维造型主要是CAXA制造工程师中的CAD部分：曲线命令、曲线编辑命令、线架造型、曲线造型、曲线编辑、实体造型。1.4 CAXA制造工程师数控加工在制造工程师系统中包含了生成各种数控加工方法的加工代码与加工仿真的功能。数控加工主要分为粗加工和精加工两部分，下面将介绍粗加工和精加工方法的刀具轨迹生成方式。1.4.1 粗加工CAXA制造工程师中提供了七种粗加工刀具轨迹的生成方式，分别为：区域式粗加工、等高线粗加工、扫描线粗加工、摆线式粗加工、插铣式粗加工、等壁厚粗加工、导动线粗加工。在使用时，可根据各个方式的特点来选择。粗加工的主要目的是尽快去除材料，使工件接近成品的尺寸和形状，它并不着力与 较高的精度，CAXA制造工程师中刀具轨迹生成方法采用海量算法，以尽快去除材料。1.4.2精加工CAXA制造工程师中提供的精加工刀具轨迹生成方式主要有参数线精加工、限制线精加工、轮廓线精加工、扫描线精加工等。在使用时，同样可根据各个方式特点和参照粗加工刀具轨迹生成方式进行选择。精加工的主要目的是为了全面达到模型的各项技术要求，包括尺寸精度、形位公差、表面粗糙度等要求，因此精加工方式与粗加工方式不尽相同，加工工艺参数也不同，它一般采用高速、小进给量、小切削速度进行加工。1.5 轨迹仿真及后置处理轨迹仿真就是在三维真实感现实状态下，模拟刀具运行、切削毛坯、去除材料的动态图像显示过程，模拟实际切削过程和结果来判断生成的刀具轨迹的正确性。后置处理是结合特定数控机床，把系统生成的刀具轨迹转化成机床能够识别的G代码指令。1.6 CAXA制造工程师的应用CAXA制造工程师为数控加工行业提供了从造型设计到加工G代码生成，校验一体化的全面解决工具。适用的行业有：塑模，锻模，汽车覆盖件拉伸模等复杂模具的生产以及汽车，电子，兵器，航空航天等行业的精密零件加工。2 角片的制造过程2.1 零件图样的分析通过分析下图所示的二维和三维视图及其尺寸可以确定出其零件的绘制过程，主要包括：平面的绘制，孔的绘制，圆弧的绘制等平面图形，还将有曲面的生成，曲面剪裁，曲面过渡等曲面的绘制。（1）二维视图的分布图：(a)（b）(c)第 5 页 共21页（3）三维实体视图：三维视图2.2零件的绘制2.2.1零件的主要绘制步骤（1）启动CAXA制造工程师软件（2）在XY坐标平面创建草图0，绘制底座，先做出水平和铅直线，再将水平线上下等距13.5mm，Y轴左右等距17.5mm，然后分别以4个交点为圆心做出大小为R13的圆，在X轴方向上连接两圆的切点，在Y轴方向上过两圆的切点做R10的圆弧，再通过剪裁得到如下图形，（3）依据上图，通过拉伸增料，拉伸深度为4.5mm，生成底座的实体造型，如下图所示（4）分别以（1）中的四个圆的圆心为圆心做半径为R2的圆，再通过拉伸除料生成实体，如下图所示：（5）选择实体上表面，建立草图1，根据尺寸绘制矩形，再通过拉伸增料生成实体，最后经过曲线过渡生成如下实体造型（6）分别以底座的两侧面为基准建立草图2和3，在草图2中作与X轴成21的角度线，在草图3中作出与X轴成24的角度线，在将底座上的矩形长等距98mm，构成一个四边形，通过拉伸增料，拉伸深度为5mm，生成实体造型，如下图所示（7）选择上图的一个平面为基准面创建草图4，根据孔的相关尺寸，先绘制R1.35的圆，再通过镜像命令绘制其他的圆，最后通过拉伸除料指令绘制出孔，如下图所示（8）继续选择该平面为基准重新建立草图5，做出型槽，如下图所示，并绘制出右侧的曲线（9）在上图中通过拉伸除料生成下列实体造型，如下图所示（10）在上图实体表面绘制如下三角形，如下图所示(11)采用拉伸除料指令，生成如下实体：（12）分别依据上图实体左右两侧为基准建立草图，在草图上绘制下面为5mm，上面为2.9mm的矩形，选择拉伸除料指令，得到实体造型如下图所示（13）最后对实体造型的各个倒角进行修饰，通过过渡倒出圆角，生成最终实体，如下图所示2.2.2角片的实体造型2.3制造中的问题（1）在生成底座时，孔的中心开始没有定位正确，主要是没有读懂二维视图上的尺寸标注，在通过和同学的讨论分析后，解决了孔绘制的定位问题。（2）在绘制实体时，最大的问题出现在角度线的绘制。开始时，不能准确运用角度线指令，坐标轴没有确定好，始终做不出来。经过老师指点和自己的多次尝试，才将24和21角度线正确绘制出来。（3）在绘制槽时，没有能够分析清楚其尺寸的范围，在草图上绘制直线时，总是会出现窜到另一个草图的现象，需要放大已绘制的实体表面，才能准确定位。3 角片的加工和G代码的生成3.1 CAXA制造工程师数控加工3.1.1CAXA制造工程师工作的全过程CAXA制造工程师可以创建数控加工所需的一切数控文件，以驱动数控机床加工零件。具体来说，CAXA制造工程师提供一些工具，使用户按照一定的步骤从设计模型逐步形成加工刀具的刀具轨迹文件以及刀具清单、工艺清单文件，这些文件经后置处理成为数控加工程序文件，这个数控加工程序文件直接输入到数控机床，驱动数控机床进行加工。下图为CAXA制造工程师的全过程：模 型 分 析建 立 模 型 的 三 维 数 字 造 型确定加工工艺生成刀具轨迹刀具轨迹的仿真验证后置处理3.1.2数控加工的一般流程（1）进行模型分析。包括模型的形状特征，精度要求，材料特征等，其目的是为了建立模型的造型，确定加工工艺。（2）建立模型的三维数字造型。造型时应注意数字模型对加工的影响。（3）确定加工工艺及合适的加工工具。模型的形状特征不同，所需的加工刀具也各不相同，故而须根据第一步模型分析结果，制订加工工艺步骤及相应的刀具。（4）刀具轨迹的生成。包括一下内容：选择NC工序的类型，设置加工参数，选择或定义加工坐标系，定义退刀面，选择几何参照，定义刀具轨迹的起点、终点，选择刀具切入、切出和连接运动方式，最终形成数控加工的运动轨迹。（5）刀具轨迹的仿真验证。是模拟去除材料的过程。如果需要，可以返回进行NC工序参数修改。（6）进行后置处理。通过后置处理器生成G代码，存档。3.2角片的加工过程根据对第二章角片的实体造型进行分析，实体加工主要包括以下内容：毛坯的定义，粗加工和精加工的各参数的设定，轨迹仿真，后置处理生成G代码。3.2.1毛坯的定义工件毛坯代表要由加工操作进行加工的毛坯，一般是矩形件。在CAXA制造工程师中应用工件的优点在于：（1）在生成加工轨迹（NC）时能够自动定义加工的范围。（2）在动态模拟加工过程时显示材料的去除演示与干涉检测。3.2.2角片的毛坯定义根据角片的实体造型定义毛坯如下表所示3.3角片的加工3.3.1粗加工的选择（1）加工参数的设置：依次点按菜单“加工”“粗加工”“等高线粗加工”，系统弹出“等高线粗加工”对话框，如下图所示，各加工工艺参数的设置如下：（2）设置刀具工艺参数如下：（3）加工边界的设置如下：3.3.2精加工的选择（1）加工参数的设置：依次点按菜单“加工”“精加工”“等高线精加工”，系统弹出“等高线精加工”对话框，如下图所示，各加工工艺参数的设置如下：（2）设置刀具工艺参数如下：3.4轨迹仿真（1）在完成以上各个工艺参数的设定后，系统提示“拾取加工曲面”，拾取顶部曲面，待出现箭头后，按右键。（2）系统提示“拾取进刀点”，点取左边，显示一个箭头，此时，按鼠标右键确定。系统提示“计算刀具轨迹”，计算结果轨迹如下图所示：（3）执行“加工”“轨迹仿真”，拾取刚生成的刀具轨迹线，按鼠标右键，进入轨迹仿真界面，点加工仿真键，观察仿真过程，如下图所示：3.5后置处理和G代码的生成执行“加工”“后置处理”“生成G代码”，弹出文件管理对话框，输入文件名“角片”，然后按“保存”按钮。系统提示“拾取刀具轨迹”，拾取生成的刀具轨迹，按鼠标右键，生成G代码，如下图所示：3.6加工中的问题（1）在定义毛坯时，首先想到的是按自己的数据运用两点式定义，但总是不够准确，毛坯或大或小，最后运用参照模型，定义毛坯，既准确也不浪费材料。（2）在粗（精）加工时，用的是等高线加工，需要改动层高，在粗（精）加工去余量时，只能加工底座，上面却加工不出来，这个问题给G代码的生成造成很大的困扰。（3）运用等高线加工不出来，我又改用区域加工和其他的加工方法，但都没有成功。最后，经过指导老师的指点，才明白问题的所在，是因为CAXA制造工程师只适用于三坐标的加工模拟仿真和G代码的生成，而此次设计的“角片”由于存在角度线，所以是四坐标的实体造型，因此在加工过程中不能达到预期的效果。这时，我发现了自己的问题是：对二维视图的分析能力还有待加强，另外，对于CAXA软件的运用还有待于提高。在设计过程中，老师和同学给了我很多的意见和建议，才能使得问题解决。结束语通过这一阶段的毕业设计，我受益匪浅，不仅锻炼了良好的逻辑思维能力，而且培养了弃而不舍的求学精神和严谨作风。回顾此次毕业设计，是我大学三年来所学知识很好的总结。此次对图形的绘制，仿真加工和说明书的编写重温了过去所学知识，而且学到了CAXA软件很多新的内容。更加了解和熟悉软件的功能。相信这次毕业设计对我今后的工作会有一定的帮助。所以，我很用心的把它完成。在设计中体味艰辛，在艰辛中体味快乐。最后，我要感谢我的指导老师-陈老师，对我的毕业设计进行了多次的修改，还有我的同组成员王梦莹同学，在设计中给我很多建议，我的毕业设计才得以顺利完成。同样我也要衷心的感谢帮助过和指导过我的各位老师和同学，感谢给予我帮助的朋友们，谨献上