龙模型的设计与数控加工Word下载.docx

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3.1龙的概念

龙是伟大的，因为它得到了所有炎黄子孙的尊敬；

龙又是虚无的，因为它只是一种精神，而不是一种物质。

在中国，龙为神话中的神异动物，在阴阳宇宙观中代表阳，是民族的象征和王室的标志。

有人认为这是古代炎黄统一中原各部落后，揉合各氏族的图腾形成的形象。

传说能隐能显，春分时登天，秋分时潜渊，又能兴云致雨。

历代帝王都自命为龙，使用器物也以龙为装饰。

龙被中国先民作为祖神敬奉，普遍尊尚“龙”，中国人经常自称“龙的传人”。

中国的龙蕴涵着中国人、中国文化所特有的基本观念：

第一层，龙的观念从中国龙的形象中蕴涵着中国人最为重视的四大观念，天人合一的宇宙观；

仁者爱人的互主体观；

阴阳交合的发展观；

兼容并包的多元文化观。

第二层，龙的理念在中国龙的形象、龙的观念后面，包含着中国人处理四大主体关系时的理想目标、价值观念，追求天人关系的和谐，人际关系的和谐，阴阳矛盾关系的和谐，多元文化关系的和谐。

第三层，龙的精神多元一体、综合创新的中国文化基本精神，这是中国龙形象、龙文化的最深层文化底蕴。

王东认为，发掘中国龙文化的深层内涵，有助于解决当代世界的一些文明冲突。

3.2龙的基本组成

龙的结构比较复杂，大致有龙头、龙身和龙尾组成。

而我主要设计龙的前半身。

整条龙都是由四毫米厚的有机玻璃板加工而成。

由于龙的整体立在平面上，对下面平面的压力很大，所以要用十毫米厚的橡胶板当底板。

双击桌面“SolidWorks2008”图标，或【开始】→【程序】找到相应的安装信息单击进入，打开SolidWorks“新建”→“零件”→“草图”，进入绘图界面，如图1所示：

图1solidworks2008的工作界面

3.2.1龙头的组成

立体龙头主要由龙头、龙鼻、龙舌、龙下颚和龙须组成。

图2龙头造型

图3龙鼻造型

图4龙须造型

图5龙舌造型一

图6龙头与龙身连接的造型

图7龙舌造型二

龙头主要有两块龙头板加一个龙舌造型二和两个龙龙舌造型一个龙头与龙身连接的造型组成。

其整体图如下图所示：

图7龙头整体造型

3.2.2龙身的组成

图8龙身造型一

图9龙身造型二

图10龙鳞一

图11龙鳞二

图12连接前身与后身的造型

图13龙前腿一造型

图14龙前腿一内侧造型

图15龙前腿二造型

图16龙前腿二内侧造型

图17龙腿与龙身连接造型

图18龙腿零件造型

立体龙身主要由前半身和后半身组成，由龙身造型一与龙身造型二相结合，龙身造型一与龙鳞二配合；

龙身与龙鳞配合完成后，需要将龙腿与龙身相配合，而龙腿则必须与地基连在一起。

龙身造型在与龙鳞配合中，龙身造型的槽必须与龙鳞造型的槽成九十度配合，如若不是则配合不上。

龙前半身的装配图如下：

图19龙前半身装配图

整体装配图如下：

图20整体装配图造型

4CAXA制造工程师自动编程及加工参数设置

龙模型的加工方式主要是铣削加工。

因该模型的结构复杂，组件比较多，并且重复的零件不多。

所以不便将每个组件的编程和加工参数都一一叙述。

在此仅举一部分零件的图形对其进行编程和加工参数的设置。

4.1平面轮廓的加工

以龙的龙头为例，来详细介绍一下平面轮廓加工的详细过程。

双击桌面“制造工程师”图标，或【开始】→【程序】找到相应的安装信息单击进入，打开制造工程师，进入绘图界面，来绘制龙头的轮廓：

图21龙头

4.2平面轮廓加工参数设置

单击菜单栏上的“应用”→“轨迹生成”→“平面轮廓加工”，弹出“平面轮廓加工参数表”，即在这一对话框中设置平面轮廓加工的参数，把这些参数设置完成。

“平面轮廓加工参数表”共包含五项内容：

平面轮廓加工参数，切削用量，进退刀方式，下刀方式，铣刀参数。

图22平面轮廓加工参数表

“平面轮廓加工参数”共包含九项内容：

加工参数、拐角过渡方式、走刀方式、轮廓补偿、行距定义方式、拔模基准、层间走刀、加工坐标系、起始点。

加工参数：

刀具轨迹（由直线或圆弧拟合而成）和实际加工模型（轮廓）的允许最大偏差。

对两轴加工来说，加工误差是用折线段逼近样条时的误差。

加工精度越高，折线段越短，加工代码越长。

若是主要组件，且配合精度要求较高，那么加工精度就要设置的高一些，反之则设置的低些。

因为本设计只是一个基本模型，能够把它们配合在一起即可，所以精度要求无需太高，即精度0.01即可；

拔模斜度是在两轴半加工时轮廓具有的倾斜度。

与拔模基准配合使用，而本设计的模型并无斜度，故拔模斜度设置为0即可；

刀次是生成刀具轨迹的行数，它取决于去除材料的总厚度和每一刀切除的厚度，因所使用材料的厚度均为4mm到5mm（因其有些地方不均匀），综合考虑刀具的直径、加工的厚度和加工的效率，采用两次走刀完成；

顶层高度是零件被加工部分的最大高度，顶层高度取决于我们在工件上选用的基准，当选用工件上顶面为基准时，顶层高度设置则为0。

若顶层高度为正值时，材料就不会被加工到，刀具就会在材料的上方运动，即为空走刀；

若顶层高度为负值时，刀具就会从工件上顶面以下的位置开始加工，负值较小的情况下，倒不会有什么大的危险，但在负值比较大的情况下，就可能造成严重不良后果，具有一定的危险，因此将此值设为0；

底层高度是零件被加工部分的最低高度，即最后一层加工轨迹所在的高度。

若以工件上顶面为基准，则底层高度为负值，其大小表示要去除材料的厚度，负号表示刀具向靠近工件方向运动。

因选用材料厚度为4mm或5mm，若要将工件加工透，底层高度应设-4mm至-5mm，但考虑到工件厚度不均匀的问题，故将底层高度设置为-4.2mm或-5.0mm；

每层下降高度是每加工完一层，加工下一层时刀具下降的高度。

因为选用两次走刀完成加工，故每层下降高度为去除材料的总的厚度的一半，即为2.1mm。

拐角过渡方式：

拐角过度就是在切削过程中遇到拐角适的处理方式。

拐角过渡有两种方式：

尖角和圆弧。

尖角是刀具从轮廓的一边到另一边的过程中，以直线的方式过渡，而圆弧过渡则是刀具从轮廓的一边到另一边的过程中，以圆弧的方式过渡。

采用圆弧过渡可以避免刀具进给方向的急剧变化，防止刀具在进入拐角处产生偏离和过切。

如果单加工一个零件，它拐角过渡方式是哪一个都无所谓，但是如果是配合就要考虑这个过渡的方式，因为圆弧无法配合，故拐角过渡方式设为尖角。

走刀方式：

指刀具轨迹行与行之间的连接方式。

走刀方式有两种：

单向和往复。

采用单向走刀方式时，刀具轨迹抬刀连接。

刀具加工到一行刀位的终点后，按给定的退刀方式提刀到安全高度，再沿直线快速走刀到下一行刀位首点所在位置的安全高度，按给定的下刀方式下刀，然后按给定的进刀方式进刀并开始切削；

采用往复走刀方式时，刀具轨迹直线连接。

与单向不同的是，在进给完一个行距后，刀具没向反方向进行加工，行间不抬刀。

走刀方式只对开轮廓有效，对封闭轮廓不存在单向走刀和往复走刀之分。

因为加工该工件时皆为封闭轮廓，故选用两种走刀方式中任何一种皆可。

轮廓补偿：

在平面加工（平面轮廓加工、平面区域加工）方式中，需要考虑刀具大小的影响，即刀具中心线相对于轮廓的偏置补偿量。

轮廓补偿分为ON，TO，PAST，这三种方式中，选用“ON”时，刀具中心线与轮廓线重合，即不考虑补偿；

选用“TO”时，刀具中心线不到轮廓，相差一个刀具半径；

选用“PAST”时，刀具中心线超过轮廓一个刀具半径。

但是后两种情况不是一定的，它们也与选择加工方向有关，如果选择的加工方向不一样，也许加工的轨迹是一样的，这两种补偿方法可在操作时具体设置。

该工件轮廓补偿应设为后两种中的任意一种，但要注意相应的加工方向的选择。

行距定义方式：

行距即为每层加工中刀具的吃刀量（铣削宽度）。

行距定义方式有两种：

行距方式和余量方式。

行距方式是确定最后加工完工件的余量及每两次加工之间的行距（吃刀量）。

其中，加工余量为给下一道工序的余量。

余量方式是定义每次加工完所留的余量。

单击“定义余量”按钮，可利用余量定义对话框，定义每一次加工结束后所剩的余量。

在通常情况下，我们都采用行距方式，对于一刀完成加工的工件，其行距并不起作用，故设置行距为2，加工余量为0。

拔模基准：

当加工的工件带有拔模斜度时，工件顶层轮廓与底层轮廓的大小不一样。

用平面轮廓加工功能生成加工轨迹时，只需画出工件顶层或底层的一个轮廓形状即可，无须画出两个轮廓。

“拔模基准”用来确定加工所使用的轮廓是工件的顶层轮廓还是底层轮廓。

底层为标准是指加工中所选的轮廓是工件底层的轮廓；

顶层为标准是指加工中所选的轮廓是工件顶层的轮廓。

考虑工件并无拔模斜度，故任选拔模基准为“顶层为基准”。

层间走刀：

除了每层加工中的刀次有单向、往复之分，层和层之间的刀具轨迹连接也分单向和往复，单向时有抬刀，往复时加工完一层后不抬刀，而是直接进刀到下一层高度。

层间走刀方式分为单项走刀和往复走刀，采用单项走刀方式时，刀具轨迹抬刀连接。

刀具加工完一层后，按给定的退刀方式提到安全高度，再沿直线快速走刀（Go）到下一行刀位首点所在位置的安全高度，按给定的下刀方式下刀，然后按给定的进刀方式进刀并开始切削。

与单向走刀不同的是刀具加工完一层后，按给定的下刀方式下刀并沿着相反的方向进行加工，层间不抬刀。

与走刀方式相同，层间走刀方式只对开轮廓有效，对加工封闭轮廓不存在单向和往复之分。

故层间走刀方式可以不设，也可以为任意。

机床自动补偿（G41/G42）：

G41为左刀补，G42为右刀补，补偿的方向取决于加工的侧边和轨迹的方向，此时不采用机床的自动补偿。

单击“平面轮廓加工参数表”中的“切削用量”即出现“切削用量”中各项设置框，如图23所示。

图23平面轮廓加工参数表之切削用量

“切削用量”包含了两项内容：

速度值和高度值。

速度值：

主轴转速是机床切削加工时，机床主轴的转动速度（r/min），可以根据实际情况来定，一般情况下，都为800r/min或者是1000r/min，即主轴转速设为1000r/min；

接近速度是从慢速下刀高度切入工件前刀具进给的速度，这个速度值不易过大，设置小一点就行了，100mm/min就可以了；

切削速度是机床正常切削时，刀具进给的线速度（mm/min），这个速度值也不易过大，它需要考虑刀具和被加工的材料，设置为200mm/min即可；

退刀速度是刀具离开被加工的工件回到安全高度时刀具行进的速度，这个速度值可以适当的大一些，以减少加工时间，可设为800mm/min；

行间连接速度是刀具在两个程序行连接处的行进速度，用于有往复加工的加工方式中，避免在顺、逆铣的变换中，机床的进给方向产生急剧变化，而对机床、刀具及工件造成损坏，此速度一般应小于进给速度，还可为100mm/min。

高度值：

起止高度是进、退刀时的刀具的初始高度，这个高度值大一些为好，防止在开始加工的时候出现什么问题，以有足够的时间解决，避免造成不必要的损失，设置为大于安全高度的合理高度，可设为30mm；

安全高度是保证在此高度以上快速走刀而不与工件发生碰撞的高度，应高于零件的最大高度小于起止高度，可设为15mm；

这两个值之所以有一些小，是因为我们的加工材料是有机玻璃。

慢速下刀相对高度是相对于加工位置的高度值，在此高度处，刀具进给速度十分缓慢，为了减少切削加工时间，提高加工的效率并保证满足加工条件，故将此值设置为10mm。

单击“平面轮廓加工参数表”中的“进退刀方式”即出现“进退刀方式”参数设置框，如图24所示。

图24平面轮廓加工参数表之进退刀方式

“进退刀方式”包含了两项内容：

进刀方式和退刀方式。

进刀方式：

垂直是指刀具在轮廓的第一个切削点处直接开始切削，刀具的切削方式是垂直下刀进行切削，然后沿轮廓进行切削；

直线是指刀具沿直线方向向工件的第一个切削点开始切削，其中，长度是进刀到切削起点的直线长度，角度是进刀直线与轮廓线切向之间的夹角；

圆弧是指刀具沿与轨迹相切的1/4圆弧向工件的第一个切削点开始切削，其中，半径是进刀圆弧的半径，延长是延长直线的长度，转角是延长直线与圆弧的夹角；

强制是从一个给定的点，然后让刀具从这一个给定点向工件的第一个切削点开始切削。

退刀方式的几种方式与进刀方式的几种方式是一样的。

由于进退刀方式对轮廓切入部分的表面质量影响很大，并且在加工本工件的时候采用除垂直外的其它进退刀方式也难以满足加工要求，故在加工该工件的时候采用的进退刀方式都选为垂直，并且在以后的工件的加工中都采用垂直的进退刀方式。

单击“平面轮廓加工参数表”中的“下刀方式”即出现“下刀方式”参数设置框，如图25所示。

图25平面轮廓加工参数表之下刀方式

“下刀方式”包含了两项内容：

下刀的切入方式和下刀点的位置。

下刀的切入方式：

下刀的切入方式是指刀具切入被加工的工件或者在两个切削层之间，刀具从上一切削层切入下一个切削层的走刀方式。

包含了垂直、螺旋、倾斜、渐切四种方式。

垂直就是指在两个切削层之间，刀具从上一层沿Z轴方向直接切入到下一层，螺旋就是指在两个切削层之间，刀具从上一层的高度沿螺旋线以渐进的方式切入工件毛坯，直到下一层的高度，然后开始切削，其中，半径是螺旋线在水平方向上投影的半径，近似节距指每旋转一圈，刀具下降的高度；

倾斜就是指在两个切削层之间，刀具从上一层的高度沿斜向折线渐进切入工件毛坯，直到下一层的高度，然后开始切削，其中，长度是指折线在水平面投影线的长度，近似节距是指刀具每折返一次下降的高度，角度指折线与切削轮廓的夹角；

渐切就是指在两个切削层之间，刀具从上一层的高度沿斜线渐进切入工件毛坯，直到下一层高度，然后开始切削。

下刀点的位置:

斜线的端点或螺旋线的切点就是指当采用倾斜方式下刀时，下刀点是斜线的端点，当采用螺旋线方式下刀时，下刀点是螺旋线的切点；

斜线的中点或螺旋线的圆心就是指当采用倾斜方式下刀时，下刀点是斜线的中点，当采用螺旋线方式下刀时，下刀点是螺旋线的圆心。

如果下刀的切入方式选为垂直，则下刀点的位置为不可选择项，仅在下刀的切入方式中选择垂直即可。

因为在本工件加工中部分轮廓尺寸较小，并且除垂直的下刀切入方式外，其它下刀的切入方式并不容易满足加工要求，故选用垂直的下刀切入方式。

单击“平面轮廓加工参数表”中的“铣刀参数”，即出现铣刀参数设置框，在此来设置铣刀的一些参数，如图26所示。

图26平面轮廓加工参数表之铣刀参数

在铣刀的参数中，根据自己的需要来设置铣刀的参数。

“当前铣刀名”中直接选择加工所需的刀具，如果没有加工所需的刀具，可以在“增加刀具”中设置所需刀具；

刀具号和刀具补偿号都设为01，刀具半径根据自己的需要设为1.5mm；

因为是平面轮廓加工，故铣刀为平头铣刀，即刀角半径为0；

刀刃的长度和刀杆的长度就采用30和40就行了。

然后单击“预览铣刀参数”就可以在右面的图框中看到选用的铣刀形状了。

如果刀具不需要时还可以进行删除。

4.3生成加工轨迹

单击“平面轮廓加工参数表”对话框上的“确定”按钮，在命令的状态栏里出现“

”然后将鼠标移至绘图区，按下空格键，即出现选取轮

廓的三种方式，即“

”，默认的拾取方式为链拾取。

选择链拾取，然后就可以选取轮廓了。

在选择了一个轮廓后，在图形上就会出现一个箭头，即为加工方向，如下图：

图27平面轮廓加工方向

单击一个箭头方向后，即把该图形的整个封闭的轮廓都选定了，此时，又出现了一个箭头，此箭头决定了刀具的加工轨迹,在命令框中又出现了“

”。

轮廓补偿选择了“TO”，此时应该选择轮廓里面，这样加工轨迹就在图形的里面了。

单击轮廓里面的箭头后，命令框中出现了“

”，此时单击右键即可，单击右键后，命令框中又出现了“

”再次单击右键，整个轮廓的加工轨迹就完成了，即：

图28龙头加工轨迹

对于其余的每一个轮廓的加工轨迹也是一样的，即：

整个图形的加工轨迹如下图：

图29整体加工轨迹

工件的加工轨迹生成后，下一步就是要进行后置处理

4.4后置处理

单击【应用】→【后置处理】→【后置设置】，即出现【后置设置】对话框，如图30所示：

图30后置处理

在“增加机床”对话框中，可以选择加工所需要的机床，设置与加工指令相关的参数。

如果没有相应的机床，可以增加机床名称，设置相应的参数，当不需要时，也可以删除当前的机床。

“增加机床”部分设置完成后，单击“后置处理设置”，即出现后置处理设置相关参数，在此对话框中设置行号、坐标输出格式、圆弧控制等一些相关设置。

设置完成后，单击“确定”即可。

本次参数的设置如图32所示。

4.5生成G代码

单击【应用】→【后置处理】→【生成G代码】，出现代码要保存的位置，即：

图31后置处理

选择一个位置，命名一个文件名“o0001”，单击“保存”，命令框中出现“”然后，按照加工的顺序选择轨迹，单击右键，即出现G代码:

图32G代码

然后根据我们所用数控机床的系统，修改程序的开头。

由于加工前墙要用的是华中系统，因此把程序的开头改为：

单击“文件”菜单下的“保存”，即把G代码保存到了相应的位置。

4.6校核G代码

单击【应用】→【后置处理】→【校核G代码】，出现“选择后置文件”对话框，选择相应的文件，单击“打开”即可。

接单击“确定”按钮，即校核G代码，如下图所示：

图33圆弧圆心的I，J，K含义

这会出现“圆弧圆心的I，J，K含义”对话框，然后选择“圆心对起点”

图34G代码校核

4.7生成工序单

单击“应用”-“后置处理”-“生成工序单”，选择保存的位置和文件名：

单击“保存”按钮，在任务栏中显示选择加工轨迹，选择相应加工轨迹后右键单击，即弹出“加工轨迹明细单”：

表1加工轨迹明细单

4.8轨迹仿真

单击“应用”-“轨迹仿真”，命令框中出现“

”选择相应的刀具轨迹，然后单击右键，出现“

”，确定一个点，出现“

”，再确定一个点，这两个点为空间的两个点，两个点确定后即可进行轨迹仿真，如图35所示：

图35轨迹仿真

5数控机床的操作步骤

本实验有Fanuc系列的加工中心、Lunan系列的铣床，下面就进行本设计的过程中，以自己所操作的过程，将这两台机床的操作步骤概括如下：

5.1Fanuc系列的加工中心

操作步骤：

（1）通电开机：

进入系统后，按下机床控制面板上启动关闭电源键中的ON，接通电源，显示屏由原先的黑屏变为有文字显示。

（2）传程序：

在加工中心上：

编辑---PROG---列表---操作---读入---（输入名字）---执行（出现LSK）

在电脑上：

CNCEDit4---CIMCOEdit.exe---机床通讯---发送文件---（Machine）为默认---确定---“找到程序”---打开，即可。

（传完后，单击“确定”按钮即可）

（3）机床回零：

回参考点：

---+X，+Y，+Z.

注意：

在参考点不能久停，回零后应移动适当的距离。

（4）对刀：

手轮---OFS/SET---坐标系---选G54---分别输入X0，Y0，Z0---测量

（5）模拟：

1）.手动---Z轴锁住、机床锁住、空运行

2）.编辑---列表---（输入名字）---input（或者“下列”）---CUTM/GR---图形---自动---循环启动

（6）机床加工：

编辑---列表---（输入名字）---input（或者“下列”）---自动---循环启动

5.2Lunan系列的铣床

（1）传程序：

在机床上：

DNC通讯---X

COM---打开串口---发送G代码---打开

传送完，退出在机床上按“X”

（2）机床回零：

回零---+X，+Y，+Z

注意：

（3）对刀：

增量---手轮

设置---坐标系设定---输入（机床指令坐标）

（4）模拟：

程序---选择程序（找到程序）---ENTER

程序校验---显示切换---显示切换

手动---机床锁住、Z轴锁住

自动---循环启动

（5）加工：

取消机床锁住：

手动---机床锁住、Z轴锁住

程序---选择程序（找到程序）---自动---循环启动

6本次设计过程中出现问题分析

以上是本次设计的基本操作步骤，设计模型可以拼接完成。

但拼接的过程中也会出现一些问题，如：

有些接口过小或过大，零件拼接不上，若过小，则需要稍加加工才可。

通过对加工的分析，我认为是材料的厚度不均匀和设计中有些配合设计的不够合理所致。

因此，在以后的设计中，我会吸取教训，使自己的设计能尽善尽美。

7结束语

CAXA制造工程师是在Windows环境下运行CAD/CAM一体化的数控加工编程软件。

软件集成了数据接口、几何造型、加工轨迹生成、加工过程仿真检验、数控加工代码生成、加工工艺单生成等一整套面向复杂零件和模具的数控编程功能。

CAXA制造工程师已广泛应用于塑模、锻模、汽车覆盖件拉伸、模压铸模等复杂模型的生产以及汽车、电子、兵器、航空航天等行业的精密零件加工。

毕业设计顺利的完成，使我能够很好的掌握和运用专业知识，分析和解决实际中所遇到问题的能力。

我在调查研究和收集资料等方面也有了显著的提高，同时在理解分析能力、绘制图形以及制定设计计算方面有较大的进步，也使我在技术分析和组织工作等方面有了一定程度的提高。

致谢

在毕业设计即将完成之际，我要由衷感谢指导老师、学院领导。

多谢老师给我提供了这次良好的学习机会，使我可以将书本上的知识可以与实践相结合。

本设计