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偏心压紧机构的3D设计与NC加工毕业论文目 录摘 要VABSTRACTVII第1章绪论11.1课题研究背景11.2压紧机构的介绍21.3压紧机构的发展历程与现状21.4压紧机构的未来发展趋势31.5本课题介绍51.5.1研究内容51.5.2技术指标5第2章偏心压紧机构的建模72.1CAXA实体设计简介72.2零部件的实体建模72.2.1椭圆滑动凸头的实体建模72.2.2基座的实体建模102.2.3压紧机构的实体建模132.2.4偏心轴的实体建模142.2.5手柄圆盘的实体建模152.2.6手柄的实体建模172.2.7双向螺纹连接杆的实体建模182.2.8单向螺纹连接杆的实体建模192.2.9 M10螺母的实体建模202.2.10 M16螺母的实体建模212.3本章小结22第3章偏心压紧机构的装配以及爆炸图的生成233.1偏心压紧机构的装配233.1.1三维球的简介233.1.2偏心压紧机构的装配243.2偏心压缩机构的爆炸图生成273.3本章小结28第4章偏心压紧机构中典型零件（基座）的铣削加工294.1软件介绍及造型294.1.1CAXA制造工程师简介294.1.2基座主体的造型304.2基座的铣削加工及代码生成324.2.1铣削加工324.2.2后置处理及代码生成414.3本章小结44第5章椭圆滑动凸头的车铣复合加工455.1软件介绍455.1.1CAXA数控车简介455.1.2CAXA数控车技术性能介绍455.1.3椭圆滑动凸头车削加工总体方案465.2椭圆滑动凸头主杆车削加工485.2.1主杆粗加工485.2.2椭圆滑动凸头主杆部分精加工515.2.3椭凸头部分的车粗加工535.2.4椭圆凸头部分的车精加工565.2.5螺纹端外螺纹加工585.3本章小结61第6章典型铣削零件基座的模拟数控仿真636.1数控仿真636.1.1数控仿真概述636.1.2数控仿真的仿真顺序636.1.3仿真软件VNUC简介636.2零件的模拟加工636.3本章小结66第7章总结与展望677.1总结677.2展望67参考文献69致 谢71附 录1 外文原文73附 录2 外文翻译83附 录3 毕业设计任务书91附 录4 开题报告97IV偏心压紧机构的3D设计与NC加工第1章 绪论1.1 课题研究背景在机械加工领域都需要各种夹具 对工件进行压紧、夹紧，在压紧并定位后对工件进行各种加工。在各种夹具中，偏心压紧机构是一种在机械加工正常中广泛使用的夹具，具有结构简单、压紧迅速和自锁的优点。随着加紧机构的应用越来越广泛，对夹紧机构的加工哟求也越来越高，而数控加工正是解决这一问提的关键。20世纪50年代初第一台数控机床的出现，使机械制造技术的发展出现了日新月异的局面，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的应用技术和最基本的装备。而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国机械制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力，大力发展以数控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。数控加工技术是一个国家繁荣昌盛的最根本的技术基础之一，其重要作用正越来越被人们所认识。数控加工技术是国民经济各部门发展的重要技术支撑；数控加工技术是直接创造社会财富的重要手段，是一个国家经济发展的重要技术支撑，是发展各支柱产业及国民经济各部门的关键技术。数控加工技术水平的高低，可直接影响国民经济的发展。数控加工技术是高新技术产业化的重要技术支撑数控加工技术的发展促进了高新技术的发展，特别是能使许多高新技术成果得以实现产业化。数控加工技术是高新技术成果走向实现应用的接口、桥梁和通道。数控加工技术是加强和实现国防现代化的重要技术支撑；国防力量的竞争在一定程度上就是先进制造技术的竞争。数控加工技术是先进国防装备产业化的技术基础。新型国防装备的产业化常常落后于对其技术原理的掌握，这往往是受制于制造技术。重大制造技术的突破往往会带来一批新装备的出现。数控加工技术也是提高国防装备性能和威力的重要因素。数控加工技术对产品往往产生新的质量效应。中国加入世界贸易组织后将逐渐成为制造业的大国。当前世界上正在进行着新一轮的产业调整,一些产品的制造逐渐向发展中国家转移,中国已成为许多跨国公司的首选之地,中国正在成为制造大国,这已经是不争的事实,应用高新技术,特别是信息技术改造传统产业,促进产业结构优化升级,将成为今后一段时间内制造业发展的主题。近年来,数控技术以其加工精度高、生产率高、柔性好等特点而日益受到重视，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术，已成为世界各国加速经济发展的重要途径。1.2 压紧机构的介绍压紧机构是指压在缝料表面上施加压力的机构。通常使用的压紧机构主要有有交替压紧杆机构，滚轮压紧机构，斜楔压紧机构，螺旋压紧，偏心压紧机构，铰链压紧机构以及有他们的联合装置等。 1.交替压紧杆机构：其拥有2个可以在工件表面轮流压紧的压脚，其中一个压脚固定在工件表面，另外一个可以跟着机针与缝料的位移而位移。2.滚轮压紧机构：此机构在物料表面作用压力的装置是一到两个滚轮装置。3.斜楔压紧机构：其压紧本质是楔紧作用，主要是通过锤击来达到压紧或放开零件的目的。斜楔夹紧机构在去掉其作用力的时候仍然能够保持夹紧工件，其与工件表面的摩擦力大于其所受下滑力从而产生自锁现象。这种压紧机构因其使用复杂，夹紧力不大等缺点一般只适合于联合压紧和激动压紧中。4.螺旋压紧机构：此机构可以假设为斜楔在圆柱体上缠绕而成的，因此此机构本质上还是通过楔紧作用实现压紧的。此压紧机构的优点是夹紧可靠度较好，压紧长度没有限制，而且抗振动性较好。其缺点是，压紧行程长时，夹紧太慢所需时间较多。5.联动压紧机构：此夹紧机构可以实现多个工件同时多方向，多位置的压紧。6.偏心压紧机构： 偏心夹紧机构的优点主要是操作简单，压紧操作时间短。但是其缺点也较为明显主要是其工作范围较小，其自锁性能较差而且抗震能力不够强。通常使用在所需夹紧力较小，切削环境稳定的加工地方。 1.3 压紧机构的发展历程与现状我国的机床压紧机构的应用与发展是从上世纪60年代开始的，先后建造了面向不同领域的数个生产压紧机构的工厂。上世纪80年代以后，保定向阳机械厂以及天津组合夹具厂各自研发了适用于NC机床的压紧机构，极大地满足了国内市场的需要。目前国际市场上车床压紧机构的主要产出国为美，德，俄三国。多数夹具制造厂规模大都是中小型，产品主要都是销往本国。目前欧美国家所生产机床压紧夹具价格高昂一般都在7000RMB左右，我国国内产品具有较高的性价比，在国际市场上具有较高的竞争力，夹具出口前景一片大好。国内外机床压紧机构发展方面；全球范围内的统计数据显示，现在加工生产中大型多批量产品在加工种类中仅仅战友百分之15左右，大部分工件都为中小型多品种工件订单。为适应市场订单多样化的需求，现代加工厂需要制造车床以及夹具不断丰富种类更新换代。随着数控技术，成组技术等更多高端科技的使用，机床夹具的生产需要具有更高的要求创新，如：1.机床夹具的规格化，标准化需要进一步增强。2.尽快研发以及生产出能够使用多种现代化制作需求的新型压紧机构。3.研发精确度高的可以使用更高精密加工的夹具。4.提高机床更新换代速度，简化更换装备条件，尽量减少生产的前提准备工作。据统计，目前我国工件种类总数的80%以上都是生产的中、小批工件品种。现代生产中企业为适应市场的需求，增强市场的竞争力，所制造的产品品种经常需要更新升级。但是，大部分企业仍然需要大量使用传统夹的具；一般情况下，一个拥有中等生产能力的工厂中都可能拥有成千上万套的压紧机构；然而，在大部分生产多品种产品的企业中，每隔45年，都需要替换50%70%左右的夹具，但是，其中因磨损二不能使用的夹具只有20%左右。近年来，随着数控加工技术、成组技术和数控机床的发展与应用，对机床夹具的提出了行的要求，如下:（1）能够快速并方便的装备到新产品的投产中，以缩短生产准备的时间、降低生产成本；（2）能够装夹一系列具有相同特性的工件；（3）能够满足高精度加工的精密床夹具；（4）能够适用于各种现代化制造技术的新型夹具；（5）采用新型的液压技术改进的新型夹具，以满足减轻劳动强度、提高劳动生产效率的目的；（6）规范机床夹具的生产，使生产过程更加标准化。1.4 压紧机构的未来发展趋势随着数控加工机床、加工中心、柔性制造单元和柔性制造系统等现代设备的广泛使用，传统的机械加工方式发生了重大的改变；压机机构的功能应经由以前的压紧、定位、引导，装变成了装夹和定位。而且数字化的设备加工功能的普及，也给以后压紧机构的快速定位和快速装夹提出了更高的要求。压紧机构（夹具）是机械加工中必不可少的部件，随着机床朝着智能、复合、高速和环保、高精的方向发展，夹具的加工技术也朝着高精、高效、组合、模块、通用和经济的方向发展。高精伴随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，进而提高了夹具的制造精度。瑞士某公司柔性夹具的重复定位精度达到了25m；高精度夹具的定位孔距精度高达5m，夹具支撑面的垂直度达到0.01mm/300mm,平行度高达0.01mm/500mm。德国是世界制造业中精度最高的国家，德国公司制造的4m2m宽的孔系列组合焊接平台，等高误差低达0.03mm;而高精度平口钳的垂直度与平行度在5m以下，夹具安装的位置精度达到了5m。机床夹具的的定位与生产精度已然达到了微米级，精密机械制造企业的篷布发展已经势不可挡。当然，不同行业的需求与经济性不同，所需求的夹具型号与精准度也不同。高效随着双面、多面、四面和多功能夹紧的夹具产品越来越多，提高了机床的生成效率。各种定心夹紧、气动夹紧、快速夹紧和凸轮夹紧、杠杆夹紧、液压夹紧、精密平口钳功能部件的不断改进与发展，也减少了工件的安装周期。新型的电控永磁夹具，结构更加简单，为机床进行多平面、多工件和多个工位加工创造了条件。瑞典发明的3R夹具完成线切割机床的安装与定位，只需要一分钟。使用美国杰金斯公司的球锁装夹系统，可在柔性生产线上更换家具，一分钟就能完成夹具的定位和锁紧在机床工作台上的操作，缩短了停机时间，提高了生产效率。节材、节能和省时、省工已经体现在各种先进夹具系统中的创新之中了。组合、模块组模块和组合夹具元件模块化是实现组合化的基础。现在夹具技术开发的基点就是利用模块化设计的系统化、标准化夹具元件、快速组装成各种夹具。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础，应用CAD技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库，进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的轨迹和加工过程，既能积累经验，了解市场需求，又能为客户设计出正确合理的夹具与元件配套方案，并不断的调整和改进夹具与元件配套方案。华中科技大学与组合夹具分会合作，正努力创建专业的夹具服务技术网站，为夹具行业提供了信息交流、产品咨询与开发的平台，争取实现夹具设计与服务的信息化、通用化和经营电子商务化。通用、经济夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。德国demmeler(戴美乐)公司的孔系列组合焊接夹具，仅用品种、规格很少的配套元件，即能组装成多种多样的焊接夹具。元件的功能强，使得夹具的通用性好，元件少而精，配套的费用低，经济实用才有推广应用的价值。目前国内的发展趋势是：一是标准化:压紧机构的标准化有利于其通用化发展，有利于实现商品化生产，有利于降低生产成本和缩短生产准备周期;二是精密化:机械产品的精度越来越高，对机床压紧机构的精度要求也越来越高;三是高效化:高效化压紧机构可以减少工件加工的时间，提高劳动生产率，减轻工人劳动强度;四是柔性化:机床压紧机构的柔性化与机床的柔性化相似，通过调整、组合等方式，提高工艺可变因素的适应能力，更好的满足现代机械工业多品种、中小批量生产的需要。1.5 本课题介绍1.5.1研究内容1.对构成偏心压紧机构的八大零件即压紧机构、基座、偏心轴、椭圆滑动凸头、手柄圆盘、摇动手柄、螺纹轴和螺母进行实体建模。2.完成八大零件的工程图生成，并标注。3.对偏心压紧机构进行装配，并且生成装配爆炸图。4.对其中的典型车铣复合零件椭圆滑动凸头在CAXA数控车上进行加工。5.对其中典型的铣削零件基座在CAXA制造工程师上进行进行铣削加工。6.对刀具轨迹生成G代码。7.将G代码导入VNUC软件中进行零件数控仿真加工。1.5.2技术指标1.在完成加工要求前提下尽量节省材料。2.满足加工过程中零件的技术要求。第2章 偏心压紧机构的建模2.1 CAXA实体设计简介CAXA实体设计软件是一种新兴的三维设计系统，能够将协同，创新以及工程设计融为一体。CAXA软件的学习和操作简便，设计速度快，而且功能丰富可以进行仿真分析，建立三维模型的等功用。因此，它既可以方便工程师的使用，节约工程师的精力，更可以满足工程设计中的多数需求。1.创新模式创新模式有效的解决了在工程设计中以前CAD绘图系统太过复杂的局限性，它能够同时进行精确度较高的设计以及可视化的自由设计。因此，此软件不仅适合经验较多的专业工程师，而且对于工程设计的新手也可以迅速的掌握使用。2.工程模式CAXA实体设计的使用方法和设计思路，和大部分3维设计软件相似，同样的具有了其他三维设计软件所使用的工程模式。工程模式可以进行叫全参数设计，能够使用严谨的逻辑将各个数据关联起来，使得工程设计及其修正更加方便。3.2D集成CAXA实体设计软件既可以进行3D的设计也可以进行2D的设计，其电子图板可以实现图纸的无缝连接。CAXA实体设计软件可以适用多种格式文件的读写，能够实现3D设计与2D设计之间的互相转换联动。4.数据兼容CAXA实体设计软件可以兼容多种格式的三维模型文档，其数据兼容能力在设计软件领域处于先进水准，极大地便捷了不同公司工程师之间的学术研讨和合作。2.2 零部件的实体建模2.2.1椭圆滑动凸头的实体建模实体建模部分仅对椭圆滑动凸头部分进行详细的过程说明及进行每一步的截图操作，对于后边的零件部分如基座、压紧机构、偏心轴、螺母、摇动手柄进行详细的步骤说明，但不再进行每一步的过程截图，只给出关键过程的操作截图及结果截图。椭圆滑动凸头的尺寸如图2-1。图2-1 椭圆滑动凸头尺寸图下面进行椭圆滑动凸头的实体建模：1. 画出椭圆滑动凸头的截面草图，如图2-2所示。图2-2椭圆滑动凸头截面草图2. 对草图进行旋转特征操作，如图2-3所示。图2-3椭圆滑动凸头的外轮廓生成上图通过对草图截面进行旋转特征操作，生成三维实体的基础部分。3.下面生成螺纹结构。（1）建立草图，如图2-4。图2-4建立x-y草图（2）绘画边长为1.5的等边三角形，并生成螺纹线，如图2-5.图2-5产生螺纹线（3）最后对螺纹端进行生成螺纹操作，最终椭圆滑动凸头的建模结果如图2-6所示。图2-6椭圆滑动凸头椭圆滑动凸头实体建模完毕。2.2.2基座的实体建模基座的尺寸如图2-7和图2-8所示。图2-7基座剖视图尺寸图2-8 基座俯视图尺寸图下面开始基座的实体建模：1.通过设计元素库拖入长方体，并进行包围盒的编辑操作，确定基座的基本尺寸。结果如图2-9所示。图2-9基座的基本模型2. 通过设计元素库拖入长方体、圆柱体：并经过孔类圆柱体处理得到结果。结果如图2-10所示。图2-10基座侧面图3.接着点选内侧两表面进行圆角过渡结果如图2-11所示。图2-11基座侧面图基座实体建模完毕。2.2.3压紧机构的实体建模压紧机构的尺寸如图2-12与图2-13所示。图2-12 压紧机构俯视图图2-13 压紧机构剖视图下面进行压紧机构的实体建模：1. 通过设计元素库拖入长方体，并进行包围盒的编辑操作，确定压紧机构的基本尺寸。如图2-14所示。图2-14压紧机构基本模型2.通过设计元素拖入球体，并经过边倒角、孔类圆柱体处理得到最终结果，结果如图2-15所示。图2-15椭圆滑动凸头椭圆滑动凸头实体建模完毕。2.2.4偏心轴的实体建模1.通过设计元素拖入圆柱体 如图2-16所示。图2-16 偏心轴模型2.通过孔类圆柱体处理，得到圆柱孔，再经过3维球平移圆柱孔如图2-17所示。 图2-17偏心轴偏心轴实体建模完毕。2.2.5手柄圆盘的实体建模手柄圆盘的尺寸如图2-18与图2-19所示图2-18 手柄圆盘主视图图2-19 手柄圆盘剖视图下面开始手柄圆盘的实体建模：1.通过实体元素拖入圆柱体，并进行包围盒的编辑操作确定手柄圆盘的基本尺寸；经过孔类圆柱体的处理得到结果。结果如图2-20所示。图2-20 手柄圆盘的基本模型2.建立草图增加内螺纹，建立实体模型完成。如图2-21所示。图2-21 手柄圆盘手柄圆盘实体建模完毕。2.2.6手柄的实体建模手柄尺寸如图2-22所示。图2-22 手柄尺寸图下面开始手柄的实体建模：1.画出手柄的截面草图1。结果如图2-23所示。图2-23 手柄基本尺寸草图2.旋转草图生成实体，并且建立草图2，生成螺纹。结果如图2-24。图2-24 手柄手柄的实体建模完毕。2.2.7双向螺纹连接杆的实体建模双向螺纹连接杆的尺寸如图2-25所示。图2-25双向螺纹连接杆尺寸图下面开始该零件的实体建模：从设计元素中拖出圆柱体，并建立草图生成螺纹。结果如图2-26。 图2-26双向螺纹连接杆双向螺纹连接杆实体建模完毕。2.2.8单向螺纹连接杆的实体建模单向螺纹连接杆的尺寸如图2-27所示。图2-27 单向螺纹连接杆的尺寸图下面开始该零件的实体建模：从设计元素中拖出圆柱体，并建立草图生成螺纹。结果如图2-28 图2-28 单向螺纹连接杆单向螺纹连接杆实体建模完毕。2.2.9 M10螺母的实体建模1.此螺母非标准件，所以只需选定一个标准螺母并删除螺纹生成模型。如图2-19所示。 图2-19 M10螺母生成模型2. 通过孔类圆柱体圆柱体和极爱草图生成螺纹即可。结果如图2-20所示。图2-20 M10螺纹生成M10螺母实体建模完毕。2.2.10 M16螺母的实体建模1.此螺母非标准件，所以只需选定一个标准螺母并删除螺纹生成模型，方法如同M10。如图2-21所示。 图2-21 M16螺母生成模型2. 通过孔类圆柱体圆柱体和极爱草图生成螺纹即可。结果如图2-22所示。图2-22 M16螺纹生成M16螺母实体建模完毕。2.3 本章小结1. 实体建模的过程中主要最容易出现问题的就是旋转增料，因为在进行旋转特征操作之前，所绘制的草图不能出现任何问题。对于一些由各种圆弧拼接而成的截面草图，截面草图内部不能包含任何线型、任何不必要的点，草图中不能出现分叉的线、不能存在断点，否则都不能生成旋转特征。而且每次的旋转特征操作都是围绕Y轴展开的，绘制半截面草图必须围绕Y轴。2. 在拉伸特征操作过程中，绘制的草图必须是封闭的，也不能出现分叉，不能出现多余的线段，否则拉伸操作是就会出现错误。完全可以用删除重复线操作检查整个草图。3. 进行螺纹特征操作过程中，必须画出螺纹牙型，才能准确的生成螺纹。而且选定螺距的时候一般都要预留0.5的余量，也就是说螺纹起点设置为-0.5(对于外螺纹的生成，这种情况下可以选择分段生成；然而内螺纹的增料生成操作中如果选择分段生成，就会出现螺纹超出零件的现象)，本次实体建模外螺纹都是除料处理，内螺纹都是增料处理。4.对于螺母的实体建模，首先通过紧固件选则标准件（选择时根据需要自定尺寸），然后删除标准件的螺纹，左后添加孔类圆柱体并生成螺纹。5.每一个零件的实体建模都有很多种方法，灵活的使用旋转特征操作和拉伸特征操作，是建模更简单。第3章 偏心压紧机构的装配以及爆炸图的生成3.1 偏心压紧机构的装配3.1.1 三维球的简介对轮机构的定位装配主要利用到的工具是三维球，下边先来简单介绍以下三维球。三维球外观如3-1图所示。 1.图中标数字的部分分别是1外控制柄，2圆周，3定向控制手柄，4中心控制手柄，5内侧，6二维控制平面。2.三维球的开启和关上是通过点击三维球上的开关按键或者使用电脑键位f10来控制实现的。其主要控制目标是装配，零件，各种照片图纸等。3.图中各部分的作用：1.单击控制柄能够在有限的时间内限制轴线，从而让3D模型仅仅可以按照直线进行轴向位移以及围绕抽进行转动。2.移动圆圈能够使得其围绕从三维球中心发散出来的中心轴的虚线进行转动。3.目标的定向可以选取三维球的一个中心为支点通过控制柄来进行定向的实现，其定向使用方式主要分为两种，一种是移动控制柄让轴线朝向其他方位，另一种是单击鼠标右键，选取出现对话栏之中的一个目标进行位移和确定。4.中心控制柄可以将一个点之间拖动到另一个地方从而达到点于点之间的位移，同时也可以通过单击鼠标右键，选取一个所出现对话框内的选项。5.直接移动所选2D平面图形可以使得其在选定的某一平面内随意位移。 4.图素对象和三维球之间的接触关系：通常时候三维球是依附在图素上面的如果拖动三维球，那么图素对象那也就会发生相应位移，有时候我们需要单独对三维球进行一些独特的操作，为了完成这些操作需要使得对象与三维球相分离，可以通过按空格键来实现三维球的附着和分离，独立的对三维球进行设计时需要按下空格键使得其变为白色。图3-1 三维球 3.1.2 偏心压紧机构的装配装配步骤分别是装配一：压紧机构与基座；装配二：双向螺纹连接杆与装配一；装配三：M10螺母与装配二；装配四：椭圆滑动凸头与装配三；装配五：M16与装配四；装配六：偏心轴与装配五；装配七：单向螺纹杆与装配六；装配八：手柄圆盘与装配七 ；装配九：手柄与装配八。装配结果截图如图3-2图3-10所示。图3-2装配一图3-3装配二图3-4装配三图3-5装配四图3-6装配五图3-7装配六图3-8装配七图3-9装配八图3-10装配九3.2 偏心压缩机构的爆炸图生成由装配图生成爆炸图，截取对话框结果如图3-11所示。图3-11 爆炸图对话框生成的爆炸图如图3-12所示。图3-12 偏心压紧机构爆炸图零件的实体建模部分到此就结束了，接下来我们要对偏心压紧机构中的部分零件进行加工以及代码生成。3.3 本章小结1. 装配过程首先要做的就是插入零件，插入的零件装配是有时候要先通过三维球进行一定的调整才方便进行约束操作，但如果零件位置放置得当，则有可能一步到位；装配过程中，主要用到的是同轴、贴合和对齐等操作；装配过程中，前面定义的一些约束会影响到后面的装配，适时的删除一些约束有助于装配。2. 直接生成爆炸图的过程中零件有可能零件之间会产生干涉，即有的零件被阻挡而不能看到，需要使用零件三维球对零件位置的最终爆炸位置进行调整才能生成合格的爆炸图。第4章 偏心压紧机构中典型零件（基座）的铣削加工4.1 软件介绍及造型4.1.1 CAXA制造工程师简介1.强大的实体造型设计CAXA制造工程工程师2011能够提供强大的实体设计制造，他可以进行实体模型，各种曲面，以及曲面和实体的联合模型设计，其几乎可以对所有类型的零件进行模型设计。CAXA所具有的实体造型技术，能够方便，精准，快捷的用特征术语来表达所设计的信息。对特征信息包括孔、槽、圆柱体、圆锥体、型腔、凸台、球体及管子等，都可以方便建立和管理。CAXA制造工程师2011的特征造型方法可以进行拉长、放样、倒角、拔模、导动、圆角、打孔、抽壳及分模等功能2.丰富的曲面造型CAXA制造工程师的曲面造型功能，大大丰富了建模手段。用户可以列表数据、数学模型、字体文件以及各种测量数据生成样条曲线；通过扫描、导动、放样、边界及网格等功能，生成曲面；并可以对曲面进行任意剪裁、缝合、拼接、过渡、拉伸、相交和变形，建立任意复杂的零件模型。3.多样的加工方式CAXA制造工程师为我们提供了丰富的粗、精加工方式，能够满足各种加工。如图4-1所示。 图4-1 CAXA制造工程师所提供粗、精加工方式4.1.2 基座主体的造型本设计只对基座主体部分进项铣加工，如图4-2是基座建模图。下边是该零件造型操作步骤：图4-2基座建模图1.第一次拉伸总共通过3次拉伸得到基座主体部件。第一次建立草图0，绘制长为150毫米,宽为80毫米的矩形；拉伸草图15毫米。结果如图4-3所示。图4-3第一次拉伸2.第二次拉伸建立草图1，绘制长为60mm,宽为80mm的矩形，并拉伸25mm。结果如图4-4所示。 图4-4第二次拉伸3.第三次拉伸建立草图2，绘制线框并拉伸，结果如图4-5所示。图4-5第三次拉伸4第四次拉伸建立草图3，绘制长为30mm,宽为10mm的两个矩形；拉伸50mm。结果如图4-6所示。图4-6生成4.2 基座的铣削加工及代码生成4.2.1 铣削加工1.数控加工工艺的设计上盖零件的外形尺寸简单，毛坯尺寸为150mm80mm60mm，这里基座的毛培是加工处理好的，所以我们只对基座的上表面，左侧凹台阶，右侧带圆角凹槽进行加工。如表4-1。表4-1加工顺序和刀具选择刀具号刀具类型加工内容0116铣刀粗上表面，左侧凹台，右侧带圆角凹台0210铣刀精左侧凹槽，右侧带圆角凹台2.自动编程加工（1）绘图，如图4-2基座主体所示。（2）设定毛坯尺寸，选择参照模型。如图4-7所示。图4-7毛坯设定（3）设定工件的原点，此工件的原点设定在工件底面中心处，这样毛坯就均匀分布于坐标系的四周。（4）选择加工方式1）选择平面区域粗加工对上表面中间凸台附近的平面进行加工，此表面只需光滑即可，所以余量留作0。2）选择平面区域粗加工对左侧凹台阶进行加工，该表面只需光滑粗加工时不留余量。3）选择等高线粗加工和等高线精加工，完成右侧带圆角凹槽的粗精加工。（5）加工路线1）上表面凸台附近平面的加工选择加工粗加工平面区域粗加工图标，出现“平面区域粗加工”对话框后，设置加工参数。a.点选加工参数选项，设置参数如图4-8所示（因有两个凸台，故选择环切加工）。图4-8加工参数设置b.点选接近返回选项，设置参数如图4-9所示。c.点选下刀方式选项，设置参数如图4-10所示。d. 点选刀具参数选项，设置参数如图4-11所示。e. 点选切削用量选项，设置参数如图4-12所示。f公共参数和清根参数为系统默认。g参数选项设置完成之后，点击确定按钮，然后按照提示选择平面轮廓生成刀具轨迹如图4-13所示。 图4-9接近返回参数设置 图4-10下刀方式参数设置 图4-11刀具参数设置 图4-12切削用量设置图4-13平面区域粗加工刀具轨迹2）左侧凹台阶平面区域粗加工选择加工粗加工平面区域粗加工图标，出现“平面区域粗加工”对话框后，设置加工参数。a.点选加工参数选项，设置参数如图4-14所示。图4-14加工参数设置b.点选接近返回选项，设置参数如图4-15所示。c.点选下刀方式选项，设置参数如图4-16所示。d.点选刀具参数选项，设置参数如图4-17所示。e.点选切削用量选项，设置参数如图4-18所示。f.公共参数和清根参数为系统默认。g.参数选项设置完成之后，点击确定按钮，然后按照提示选择平面轮廓生成刀具轨迹如图4-19所示。 图4-15接近返回参数设置 图4-16下刀方式参数设置 图4-17刀具参数设置 图4-18切削用量设置图4-19平面区域粗加工刀具轨迹3）右侧带圆角凹槽粗加工仍然选择加工粗加工等高线粗加工图标，出现“等高线粗加工”对话框后，设置加工参数。a.点选加工参数1选项，设置参数如图4-20所示。 图4-20切削参数1设置b.点选切入切出选项，设置参数如图4-21所示。c.点选下刀方式选项，设置参数如图4-22所示。d.点选刀具参数选项，设置参数如图4-23所示。e.点选切削用量选项，设置参数如图4-24所示。e.点选切削用量选项，设置参数如图4-24所示。 图4.21切入切出设置 图4.22下刀方式设置 图4-23刀具参数设置 图4-24切削用量选项f.参数设置完成后，点选确定，最终生成的刀具轨迹如图4-25所示。图4-25右侧凹槽及孔的粗加工轨迹4）右侧带圆角凹槽的精加工选择加工精加工等高线精加工的图标，出现“等高线精加工”对话框后设置加工参数。精加工和粗加工的参数设置仅需要修改个别项即可。a. 点选加工参数1选项，设置参数如图4-26所示。b.图4-26加工参数1设置b.点选切入切出选项，设置参数如图4-27所示。c.点选刀具参数选项，设置参数如图4-28所示。e.点选切削用量选项，设置参数如图4-29所示。 图4-27切入切出设置图 图4-28刀具参数设置图4-29切削用量设置其余选项同粗加工相同。生成的精加工轨迹如图4-30所示。图4-30右侧带圆角凹槽的精加工轨迹最终生成的精加工轨迹如图4-30所示。4.2.2 后置处理及代码生成1.刀具轨迹后置处理方式如图4-31所示。图4-31刀具加工轨迹图4-32刀具轨迹后置处理2.CAXA制造工程师生成后置处理代码文件如图4-32所示。后置处理设置对话框如图4-39所示。 图4-33后置处理对话框图 4-34后置处理设置3.生成G代码如图4-33所示。图4-35生成G代码程序上表面的铣削完毕。4.3 本章小结1进行加工之前首先要确定加工的顺序；合适的加工过程，能够节省更多的加工时间，提高加工的精度。完成加工工序和加工轨迹的设定后，应进行实体仿真。2. 在加工过程进行前应先对机床和后置处理进行设置，否则最后可能导致程序出现问题。在选择毛坯时要注依据自己绘制三维图时所建立的坐标系。3. 生成轨迹后对于加工轨迹应注意走刀。例如平面区域粗加工的环切加工比平行加工方式更加圆融，不容易触碰刀平面上的突起；有些加工的公共参数里的起始点使用得当的话，就不会出现退刀时在毛坯上面留下痕迹的现象了。4. 生成刀具轨迹时由于软件不兼容，必须在XP系统上才能生成轨迹。在使用软件过程中才会发现种种问题，因此铣削加工过程使我对零件的铣削有了更深的了解。第5章 椭圆滑动凸头的车铣复合加工5.1 软件介绍5.1.1 CAXA数控车简介CAXA数控车拥有着的大量丰富的数据库以及数据接口，同时其不属于任何绘图软件的强大绘图能力使得其能够对任何繁琐的图形进行设计。CAXA数控车床能够满足各种简单或复杂的加工需求，其方便快捷的图形生成功能使得其可以适用于几乎所有复杂图纸的加工轨迹处理及生产，同时其强大的外部数据端口使其能够做到与很多外部系统进行信息的交换和处理。CAXA数控车能够识别大部分格式的车床代码，其能够输出G格式D码，然后对其实现校核与生产加工。CAXA数控车床完美的将设计软件系统与其专业的制造系统向融合，能够很好地解决在车床的生产加工过程中对2D绘图及3D模型的全方面需要。5.1.2 CAXA数控车技术性能介绍CAXA数控车主要具有以下几种加工能力：1.工件的轮廓粗车：为了处理工件毛胚的过剩部分，可以使用车床进行性粗加工，对工件的内外轮廓的表面以及工件的断面进行快速的处理；2.工件的轮廓精车：使零件的端面以及内外轮口的表面进行精确的车床处理；3.切槽：可以在零件的端面和其内外轮廓表面进行切槽；4.钻中心孔：该功能用于在工件的旋转中心钻中心孔；5.车螺纹：车螺纹可以在螺纹加工时对其加工方法以及其多种加工条件进行改动和调控； 6.螺纹固定循环：该功能采用固定循环方式加工螺纹；7.参数修改：参数修改功能可以对已经生成的加工轨迹进行参数修改，从而修正错误的加工轨迹；8.刀具管理：其是用来对刀具相关信息的确认以及定义，从而方便使用者访问数据库从而从中提取出相关信息；9.轨迹仿真：仿真现有加工的加工轨迹，从而确定加工路径是否正确。5.1.3 椭圆滑动凸头车削加工总体方案1.椭圆滑动分为螺纹车削端、椭圆部分车削端和主杆车削部分，因此先主杆车削加工，再对椭圆部分进行，最后再对螺纹进行车削加工。2.数控加工方案设计。（1）装夹方案确定 椭圆滑动凸头形状简单，毛坯尺寸采用25mm75mmm毛坯，两头加工，夹具采用三爪卡盘，反面加工时，采用装夹红铜片的方式，保护已加工面。（2）用数控车第一次装夹加工装夹方案：第一次装夹，夹毛坯，伸出50mm.数控加工刀具卡片。由于加工材料为45钢，便面精度有较高要求，所以选用硬质合金刀具。依据下图样选用适当的刀具进行加工，刀具卡片的制造参数如下表5-1。表5-1数控加工刀具卡片产品名称偏心压紧机构零件名称椭圆滑动凸头零件号07-4序号刀具号刀具规格名称材质数量加工表面备注1T0135外圆车刀硬质合金1椭圆、20外圆粗、精车数控加工工艺卡片。对刀时，将坐标系原点设在工件右端面的对称中心。为了保证零件尺寸链正确，采用从有到做的原则。其工艺路线为：用35外圆车刀粗、精车椭圆及20外圆。制作加工工艺卡片如表5-2所示。（3）用数控车床掉头装夹加工装夹方案：掉头装夹，夹20外圆，伸出42mm，平总长70mm，打中心孔，采用一夹一顶的装夹方法。数控加工刀具卡片由于加工材料为45钢，表面精度有较高要求，所以选用硬质合金刀具。根据图样选择合适的刀具加工，制作刀具卡片如表5-3所示。表5-2 数控加工工艺卡片零件名称椭圆滑动凸头零件号07-4加工部位左端序号程序号内容刀具号主轴转速/（r/min）进给量/(mm/min)直径切深/mm备注1OC201椭圆20外圆T011000160018020.5粗车精车表5-3数控加工刀具卡片产品名称偏心压紧机构零件名称椭圆滑动凸头零件号07-4序号刀具规格名称刀具规格名称材质数量加工表面备注135外圆车刀35外圆车刀硬质合金1右侧16外圆粗、精车260螺纹刀60螺纹刀硬质合金1M161.5螺纹粗、精车数控加工工艺卡片。对刀时，将坐标系原点设在工件右端面的对称中心。为了保证零件尺寸链正确，采用从右到左加工的原则。其工艺路线如下：35外圆车刀粗、精车右侧16外圆；60螺纹刀粗、精车M161.5螺纹。制作加工工艺卡片如表5-4所示。表5-4 数控加工工艺卡片零件名称椭圆滑动凸头零件号07-4加工部位左端序号程序号内容刀具号主轴转速/(r/min)进给量/(mm/min)直径切深/mm备注1OC20216外圆T011000180018020.5粗车精车2M161.5螺纹T0110001.5/(mm/r)-粗、精车5.2 椭圆滑动凸头主杆车削加工5.2.1 主杆粗加工1.绘制图形，如图5-1所示。2.设定毛坯，如图5-2所示。图5-1绘图图5-2毛坯轮廓3粗加工路线及参数设定。（1）选择加工方式，将鼠标移动至粗加工图标处单击左键，弹出“粗车参数表”对话框，如图5-3所示。（2）点选加工参数选项，设置加工参数，如图5-3所示。图5-3加工参数设置(3）点选进退刀方式选项，设置进退刀方式，如图5-4所示。(4）点选切削用量选项，设置切削用量，如图5-5所示。(5）点选刀具参数选项，设置刀具参数，如图5-6所示。(6）拾取被加工工件表面，如图5-7所示。(7）拾取毛坯轮廓，如图5-8所示。(8）确定进退刀点，如图5-9所示。 图5-4进退刀方式设置 图5-5切削用量设置为40图5-6刀具参数设置图5-7拾取被加工轮廓表面图5-8拾取毛坯轮廓图5-9确定进退刀点5.2.2 椭圆滑动凸头主杆部分精加工1.精加工路线及参数设定(1）选择加工方式，将鼠标移动至粗加工图标处单击左键，弹出“精车参数表”对话框，如图5-10所示。图5-10加工参数设置(2）点选进退刀方式选项，设置进退刀方式，如图5-11所示。(3）点选切削用量选项，设置切削用量，如图5-12所示。(4）点选刀具参数选项，选取刀具的各参数，如下图5-13所示。 图5-11进退刀方式设置 图5-12切削用量设置图5-13刀具参数设置（5）拾取被加工工件表面，如图5-14所示。图5-14拾取被加工工件表面（6）确定进退刀点，如图5-15所示（其中右侧为精加工退刀点）。图5-15确定进退刀点椭圆滑动凸头主体部分加工完毕。5.2.3 椭凸头部分的车粗加工1. 绘制图形，如图5-16所示。图5-16绘制图形2. 设定毛坯，如图5-17所示。图5-17毛坯轮廓3粗加工路线及参数设定。（1）选择加工方式，将鼠标移动至粗加工图标处单击左键，弹出“粗车参数表”对话框，如图5.3所示。（2）点选加工参数选项，选取加工各参数，如下图5-18所示。图5-18加工参数设置(3）点选进退刀方式选项，设置进退刀方式，如下图5-19所示。(4）点选切削用量选项，设置切削用量，如下图5-20所示。(5）点选刀具参数选项，设置刀具参数，如下图5-21所示。(6）拾取被加工工件表面，如图5-22所示。(7）拾取毛坯轮廓，如下图5-23所示。(8）确定进退刀点，如下图5-24所示。 图5-19进退刀方式设置 图5-20切削用量设置图5-21刀具参数设置 图5-22拾取被加工轮廓表面 图5-23拾取毛坯轮廓图5-24确定进退刀点椭圆凸头部分粗加工完成。5.2.4 椭圆凸头部分的车精加工1. 精加工路线及参数设定(1） 选择加工方式，将鼠标移动至粗加工图标处单击左键，弹出“精车参数表”对话框，如图5-25所示。图5-25加工参数设置(2）点选进退刀方式选项，设置进退刀方式，如图5-26所示。(3）点选切削用量选项，设置切削用量，如图5-27所示。(4）点选刀具参数选项，设置刀具参数，如图5-28所示。 图5-26进退刀方式设置 图5-27切削用量设置图5-28刀具参数设置（5）拾取被加工工件表面，如图5-29所示。图5-29拾取被加工工件表面（6