苏州技师学院 技师论文.docx
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苏州技师学院技师论文
苏州技师学院
技师论文
基于CAXA软件对典型配合件的
仿真和加工
学生姓名：
________高曜__________
年级：
________0601____________
专业：
______数控技术__________
指导教师：
________王如军__________
院系：
_______机电工程系_______
提交日期：
20013年5月
目录
摘要…….............................................................4
关键词...........................................................…….4
引言.................................................................4
1CAXA软件的介绍...................................................4
1.1自动编程的基本步骤........................................4
1.2加工工艺的确定..............................................4
1.3加工模型建立................................................4
1.4具轨迹生成....................................................5
1.5代码生成.......................................................6
1.6加工代码输出..................................................6
2零件工艺分析........................................................6
2.1零件图分析...................................................8
2.2零件1加工要求..............................................8
2.3零件2加工要求..............................................8
2.4毛坯分析.......................................................9
2.5定位基准分析.................................................9
2.6加工工序的划分及确定......................................9
3设备的选择...........................................................9
3.1机床的选择....................................................9
3.2刀具的选择....................................................9
4切削用量的确定.......................................................10
4.1被吃刀量的确定...............................................10
4.2确定主轴转速..................................................11
4.3定切削进给速度...............................................12
5工艺文件及走刀路线制定
5.1工序卡片制定.................................................12
6造型及仿真............................................................13
6.1零件第一面仿真加工.........................................17
6.1零件第二面仿真加工.........................................19
7程序代码..............................................................26
参考文献.................................................................26
致谢....................................................................27
摘要
三维CAD/CAM是教学化设计制造的基础，推广应用三维CAD/CAM等现代设计制造技术，走新型工业化道路，已经成为当前设计制造行业的自觉行动，并且是大势所趋、迫在眉睫。
随着制造设备的数控化率不断提高，数控加工技术在我国得到日益广泛的使用，在模具行业，掌握数控技术与否及加工过程中的数控化率的高低已成为企业是否具有竞争力的象征。
数控加工技术应用的关键在于计算机辅助设计和制造（CAD/CAM）系统的质量。
随着科技的发展，数控技术也在不断的发展更新，现在数控技术也称计算机数控技术，加工软件的更新快，CAD/CAM的应用是一项实践性很强的技术。
如像UG,PRO/E,Cimitron,MasterCAM,CAXA制造工程师等。
本课题主要是加工中心典型件的编程和仿真加工，可以对我们之前学过的知识有一定的运用和掌握。
关键词：
CAXA制造工程师、数控机床、加工仿真、公差配合
引言：
20世纪90年代以前，市场是销售的CAD/CAM软件基本上为国外的软件系统。
90年代以后国内在CAD/CAM技术研究和软件开发方面进行了卓有成效的工作，尤其是在以PC机动性平台的软件系统。
其功能已能与国外同类软件相当，并在操作性、本地化服务方面具有优势。
一个好的数控编程系统，已经不是一种仅仅是绘图，做轨迹，出加工代码，他还是一种先进的加工工艺的综合，先进加工经验的记录，继承，和发展。
北航海尔软件公司经过多年来的不懈努力，推出了CAXA制造工程师数控编程系统。
这套系统集CAD、CAM于一体，功能强大、易学易用、工艺性好、代码质量高，现在已经在全国上千家企业的使用，并受到好评，不但降低了投入成本，而且提高了经济效益。
CAXA制造工程师数编程系统，现正在一个更高的起点上腾飞。
1CAXA软件的介绍
1.1自动编程的基本步骤
CAM系统的编程基本步骤如下：
●理解二维图纸或其它的模型数据；
●建立加工模型或通过数据接口读入；
●确定加工工艺（装卡、刀具等）；
●生成刀具轨迹；
●加工仿真；
●产生后置代码；
●输出加工代码；
现在分别予以说明：
1.2加工工艺的确定
加工工艺的确定目前主要依靠人工进行，其主要内容有：
a）核准加工零件的尺寸、公差和精度要求；
b）确定装卡位置；
c）选择刀具；
d）确定加工路线；
e）选定工艺参数；
1.3加工模型建立
利用CAM系统提供的图形生成和编辑功能将零件的被加工部位绘制计算机屏幕上。
作为计算机自动生成刀具轨迹的依据。
加工模型的建立是通过人机交互方式进行的。
被加工零件一般用工程图的形式表达在图纸上，用户可根据图纸建立三维加工模型。
针对这种需求，CAM系统应提供强大几何建模功能，不仅应能生成常用的直线和圆弧，还应提供复杂的样条曲线、组合曲线、各种规则的和不规则的曲面等的造型方法，并提供种过渡、裁剪、几何变换等编辑手段。
被加工零件数据也可能由其他CAD/CAM系统传入，因此CAM系统针对此类需求应提供标准的数据接口，如DXF、IGES、STEP等。
由于分工越来越细，企业之间的协作越来越频繁，这种形式目前越来越普遍。
被加工零件的外形不可能是由测量机测量得到，针对此类的需求，CAM系统应提供读入测量数据的功能，按一定的格式给出的数据，系统自动生成零件的外形曲面。
1.4具轨迹生成
建立了加工模型后，即可利用CAXA制造工程师系统提供的多种形式的刀具轨迹生成功能进行数控编程。
CAXA制造工程师中提供了十余种加工轨迹生成的方法。
用户可以根据所要加工工件的形状特点、不同的工艺要求和精度要求，灵活的选用系统中提供的各种加工方式和加工参数等，方便快速地生成所需要的刀具轨迹即刀具的切削路径。
CAXA制造工程师在研制过程中深入工厂车间并有自己的实验基地，它不仅集成了北航多年科研方面的成果，也集成了工厂中的加工工艺经验，它是二者的完美结合。
在CAXA制造工程师中做刀具轨迹，已经不是一种单纯的数值计算，而是工厂中数控加工经验的生动体现，也是你个人加工经验的积累，它人加工经验的继承，
为满足特殊的工艺需要，CAXA制造工程师能够对已生成的刀具轨迹进行编辑。
CAXA制造工程师还可通过模拟仿真检验生成的刀具轨迹的正确性和是否有过切产生。
并可通过代码较核，用图形方法检验加工代码的正确性。
1.5代码生成
在屏幕上用图形形式显示的刀具轨迹要变成可以控制机床的代码，需进行所谓后置处理。
后置处理的目的是形成数控指令文件，也就是平我们经常说的G代码程序或NC程序。
CAXA制造工程师提供的后置处理功能是非常灵活的，它可以通过用户自己修改某些设置而适用各自的机床要求。
用户按机床规定的格式进行定制，即可方便地生成和特定机床相匹配的加工代码。
1.6加工代码输出
生成数控指令之后，可通过计算机的标准接口与机床直接连通。
CAXA制造工程师可以提供我们自己开发的通信软件，完成通过计算机的串口或并口与机床连接，将数控加工代码传输到数控机床，控制机床各坐标的伺服系统，驱动机床。
随着我们国家加工制造业的迅猛发展，数控加工技术得到空前广泛的应用，CAXA的CAD/CAM软件得到了日益广泛的普及和应用。
我们相信当你认识了CAXA制造工程师以后，CAXA制造工程师一定会走到你的身边，成为你身边的不可多得的造型能手，忠实可靠的编程高手，数控加工工艺的良师益友。
2零件工艺分析
图2-1和2-2为典型件的二维图，图2-3和2-4分别为典型件的实体图，结构形状复杂，是适合数控铣削加工的一种平面类型零件，下面介绍该零件的工艺分析过程。
图2-1
图2-2
图2-3典型零件实体图1
图2-4典型零件实体图1
2.1零件图分析
件1和件2是两件配合的零件，每个零件都加工一个平面和此平面上的孔系和曲线面，是立式加工中心典型的加工对象，而两个零件最终能相互配合是一个重点和难点，因此加工时必须考虑配合面的自身尺寸精度和相互间的位置精度。
零件材料为45号钢，调制状态，具有良好的切削性。
毛坯外形尺寸分别为180×180×42和180×180×18两个六面体，易于装夹。
2.2零件1加工要求
1）上表面加工保证零件的高度为42mm，粗糙度为Ra3.2um。
2）左右R45曲线轮廓部分由于需和件2配合，必须保证轮廓公差mm和上表面的高度差10mm，轮廓线的粗糙度Ra6.3um，深度为10面Ra3.2um,此外轮廓线部分需加工R3的弧形倒角。
3）花瓶状外轮廓线的加工，由于也是配合曲线必须保证精度Фmm和粗糙度Ra3.2mm。
内轮廓的加工，保证薄壁mm,深度为mm的平面，粗糙度为Ra3.2um。
4）零件中部Ф16mm的凸台轮廓加工，深度为10mm，粗糙度Ra6.3um。
5）零件中部直径为Ф44mm，深度为10mm孔的加工，粗糙度Ra6.3um。
6）零件中部Ф44mm孔口SR26mm的球状倒角，球心高于工件表面8mm处。
7）零件中部M44X1.5-7H的底孔40.5mm的加工，深度为32mm。
8）零件中部M44X1.5-7H的螺纹孔加工，深度为28mm。
9）2-11mm的通孔加工。
10）3-Фmm的销孔加工，粗糙度Ra1.6um，中心距分别为mm和mm。
11）薄壁的加工是一个难点，精加工薄壁时，应注意壁的变形，我们先将轮廓线加工到Ф，切削时应保证刀的锋利，才能有效减小变形。
2.3件2加工要求
1）上表面加工保证零件的高度为18mm，粗糙度为Ra3.2um
2）左右R45曲线轮廓部分由于需和件1配合，必须保证轮廓公差mm和上表面的高度差10.5mm，轮廓线的粗糙度Ra6.3um，面Ra3.2um,
3）花瓶状廓线的加工，由于也是配合曲线必须保证精度Фmm和粗糙度Ra3.2mm
4）3-Фmm的销孔加工，粗糙度Ra1.6um，中心距分别为mm和mm。
2.4毛坯分析
毛坯外形尺寸分别为180X180X42和180X180X18两个六面体，侧边不要求加工。
2.5定位基准分析
遵循相互位置要求原则、加工余量合理分配原则、重要表面原则、不重复使用原则、便于装夹原则、基准重合原则、基准统一原则自为基准原则、互为基准原则、便于装夹原则等原则，合理安排粗、精加工，采用相对较小的铣刀进行加工，减小切削力。
因为四边不要求加工，所以可采用精密平口钳装夹。
2.6加工工序的划分及确定
1）遵循的原则：
工序的划分应本着先主后次、先粗后精、先近后远，先面后孔、基面先行的原则，该零件应先对表面进行加工后进行精加工。
2）薄壁的加工是一个难点，精加工薄壁时，应注意壁的变形，我们先将轮廓线加工到Ф，切削时应保证刀的锋利，才能有效减小变形。
3设备的选择
3.1机床的选择
数控铣、加工中心加工零件的表面不外乎平面、轮廓、曲面、孔、和螺纹等，主要考虑到所选加工方法要与零件的表面特征、所要求达到的及表面粗糙度相适应。
根据被加工零件的外形材料工序等条件，选择三轴联动的机床。
3.2刀具的选择
铣刀材料和几何参数主要根据零件材料切削加工性、工件表面几何形状和尺寸大小选择；切削用量根据零件材料特点、刀具性能及加工精度要求确定，通常为提高切削效率，要尽量选用大直径的铣刀；侧退刀量取刀具直径的1/3-2/3，背吃刀量应大于冷硬层厚度；切削速度和进给速度应选取刀具寿命的综合最佳值。
序号
刀具类型
刀具齿数
刀具号
数量
1
32mm立铣刀
3
T1
1
2
11mm钻头
2
T2
1
3
20mm立铣刀
2
T3
1
4
12mm立铣刀
4
T4
1
5
螺纹铰刀
1
T5
1
6
16H7铰刀
8
T6
1
7
8mm球头铣刀
2
T7
1
8
5mm中心钻
2
T8
1
图5-1刀具卡
4切削用量的确定
4.1确定被吃刀量
从刀具耐用度出发，切削用量的选择方法时：
先选取背吃刀量，其次确定进给速度，最后确定切削速度。
由于吃刀量对刀具耐用度影响小，背吃刀量的确定主要根据机床、夹具、刀具、工件的精度要求来决定，如果工件精度要求不高，在工艺系统刚度允许的情况下，最好一次切完加工余量，以提高效率；如果零件精度要求高，为保证零件精度和表面粗糙度，只好采用多次走到。
背吃刀量是工件已加工表面和待加工便面之间的垂直距离，该工件平面的表面粗糙度为3.2um，可分为粗铣和精铣两部进行，背吃刀量取1.5mm-2mm；精铣时背吃刀量选取在0.2-0.1。
该零件的粗铣平面的背吃刀量为2mm，精铣平面的背吃刀量为0.2mm。
4.1确定主轴转速
主轴转速根据公式s=1000v/（π*D）来确定,其中D为刀具直径，单位为mm。
V为刀具切削速度，单位为m/min。
下图表5-2为铣削时的切削速度参考表。
表5-1铣削时的切削速度
工件材料
硬度HBS
切削速度V/（m/min）
高速钢铣刀
硬质合金铣刀
钢
<225
18-42
66-150
225-325
12-36
54-20
325-425
6-21
36-75
铸铁
<190
21-36
66-150
190-260
9-18
45-90
160-320
4.5-10
21-30
参照铣削时的切削速度表可计算吃各个刀具的转速。
例如，01号Φ32mm的切削速度为150。
则S1=1000*150/（π*32）=1492
4.2确定切削进给速度
切削进给速度F是切削时单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移，单位为mm/min。
他与铣刀的转速n（在这用n来表示转速）、铣刀齿数Z及每齿进给量fz（mm/z）的关系为
F=fz*Z*n
每齿进给量的确定可参考表5-3。
表5-3铣刀每齿进给量fz
工件材料
铣刀每齿进给量fz（mm/z）
粗铣
精铣
高速钢铣刀
硬质合金铣刀
高速钢铣刀
硬质合金铣刀
钢
0.10-0.15
0.10-0.25
0.02-0.05
0.10-0.15
铸铁
0.12-0.2
0.15-0.30
0.02-0.05
0.10-0.15
根据进给公式和每齿进给参考表可以就能算出各刀具的进给量。
5工艺文件及走刀路线的确定
5.1工艺卡片制定
图6-1件1加工工艺表
零件号
零件名称
程序号
机床型号
零件材质
序号
加工内容
刀具类型
刀具齿数
刀具号
刀具偏置号
切削速度（m/min）
主轴转速（r/min）
每转进给（mm/r）
进给速度（mm/min）
1
铣零件上表面
Ф32mm立铣刀
3
T1
H1/D1
150
1492
0.3
450
2
中心钻钻孔
Ф5mm钻头
2
T8
H3/D3
800
1000
0.3
80
3
预钻Ф16mm的孔至Ф11mm
Ф11mm钻头
2
T2
H2/D2
48
1380
0.2
276
4
钻2-Ф11mm的孔
Ф11mm钻头
2
T2
H3/D3
7
1000
0.3
5
钻用于铣削Ф52mm凸凹轮廓的入刀孔
Ф11mm钻头
2
T2
H3/D3
70
1000
0.3
6
预钻花瓶轮6-R8廓的拐角处
Ф11mm钻头
2
T2
H3/D3
70
1000
0.3
7
粗铣左右R45mm曲线轮廓
Ф20mm立铣刀
2
T3
H3/D3
120
1910
0.14
268
8
粗铣Ф52mm曲线轮廓
Ф20mm立铣刀
2
T2
H3/D3
100
100
0.3
9
铣M42的底孔40.5
Ф20mm立铣刀
2
T2
H3/D3
100
100
0.3
10
扩铣Ф44mm至尺寸
Ф20mm立铣刀
2
T2
H3/D3
100
100
0.3
11
扩铣6-R8mm拐角处轮廓
Ф12mm立铣刀
4
T4
H4/D4
100
2650
0.3
795
12
粗铣花瓶曲线外轮廓
Ф12mm立铣刀
2
T2
H3/D3
100
100
0.3
13
粗铣花瓶曲线内轮廓
Ф12mm立铣刀
2
T2
H3/D3
100
100
0.3
14
精铣左右R45mm
曲线轮廓
Ф12mm立铣刀
2
T2
H3/D3
1800
1800
0.3
15
精铣花瓶曲线外轮廓
Ф12mm立铣刀
2
T2
H3/D3
1800
1800
0.3
16
精铣花瓶曲线内轮廓
Ф12mm立铣刀
2
T2
H3/D3
1800
1800
0.3
17
扩3-Ф16mm孔至Ф15.9mm
Ф12mm立铣刀
2
T2
H3/D3
100
100
0.3
18
精铣铣Ф52mm曲线轮廓
Ф12mm立铣刀
2
T2
H3/D3
1800
1800
0.3
19
M42螺纹孔加工
螺纹铣刀
1
T5
H5/D5
200
2000
0.06
100
20
铰16H7的孔至尺寸
16H7铰刀
8
T6
H6/D6
12
240
0.3
72
21
2-R45的R3倒角
Ф8mm球头刀
2
T7
H7/D7
70
2780
0.05
140
22
SR26mm球状倒角
Ф8mm球头刀
2
T2
H3/D3
1000
2000
0.3
100
图6-2件2加工工艺表
零件号
零件名称
程序号
机床型号
零件材质
序号
加工内容
刀具类型
刀具齿数
刀具号
刀具偏置号
切削速度（m/min）
主轴转速（r/min）
每转进给（mm/r）
进给速度（mm/min）
1
铣零件上表面
Ф32mm立铣刀
3
T1
H1/D1
150
1492
0.3
450
2
中心钻钻孔
Ф5mm钻头
2
T8
H3/D3
100
1000
0.3
80
3
预钻Ф16mm的孔至Ф11mm
Ф11mm钻头
2
T2
H2/D2
48
1380
0.2
276
4
预钻花瓶轮4-R8廓的拐角处
Ф11mm钻头
1
T2
H3/D3
100
2000
0.3
300
5
粗铣左右R45mm曲线轮廓
Ф20mm立铣刀
2
T3
H3/D3
120
1910
0.14
268
6
粗铣花瓶Ф100曲线内轮廓
Ф20mm立铣刀
2
T2
H3/D3
100
2000
0.3
400
7
扩铣4-R8mm拐角处轮廓
Ф12mm立铣刀
4
T4
H4/D4
100
2650
0.3
795
8
粗铣花瓶曲线内轮廓
Ф12mm立铣刀
2
T2
H3/D3
100
2000
0.3
450
9
扩3-Ф16mm孔至Ф15.9mm
Ф12mm立铣刀
2
T2
H3/D3
100
2000
0.3
400
10
精铣花瓶曲线内轮廓
Ф12mm立铣刀
2
T2
H3/D3
100
2000
0.3
268
11
精铣左右R45mm
曲线轮廓
Ф12mm立铣刀
2
T2
H3/D3
100
2000
0.3
700
12
铰16H7的孔至尺寸
16H7铰刀
8
T6
H6/D6
12
240
0.3
72
6造型及仿真
6-1.1零件第一面的造型加工
单击加工工具栏选择钻孔加工图标
，弹出钻孔加工对话框。
刀具选择为Ф2的中心钻按下图设置加工参数单击确定然后选择轮廓当选中加工轮廓的一条边界后系统提示一链搜索方向，单击左键，完成加工轮廓方向选择。
单击右键，结束轮廓选择，系统自行进行刀路计算。
钻两个预钻孔后再用Ф9.8的钻头钻通。
6-1.2单击加工工具栏选择平面区域粗加工图标
，弹出平面区域粗加工对话框。
刀具选择为Ф16的机夹刀按下图
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