基于CAXA对法兰盘自动编程及仿真加工.docx
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基于CAXA对法兰盘自动编程及仿真加工
目录
摘要1
一CAXA制造工程师简介1
(一)概述1
(二)利用CAXA制造工程师进行自动编程的步骤1
1.分析零件图及其参数1
2.建立加工模型1
3.确定加工工艺(装卡,刀具选择等)1
4.生成刀具轨迹2
5.仿真加工2
6.生产G代码2
(三)CAXA制造工程师中的加工方法2
1.粗加工方法2
2.精加工方法3
二法兰盘加工工艺分析3
(一)零件工艺性分析3
1.零件图工艺分析3
2.零件的结构工艺性分析4
(二)选择定位基准及确定4
1.精基准的选择原则4
2.粗基准的选择原则5
3.法兰盘的粗基准以及精基准的确定5
(三)加工阶段的划分5
(四)加工工序的划分6
(五)确定加工顺序6
1.切削加工工序通常按下列原则安排顺序6
2.法兰盘的加工顺序7
三法兰盘在CAXA中的加工实例7
(二)绘制工件图形7
(二)确定毛坯及刀具轨迹生成8
1.粗加工8
2.精加工9
3.生成刀具轨迹10
(三)模拟仿真加工10
(四)程序G代码生成11
致谢12
参考文献13
基于CAXA对法兰盘自动编程及仿真加工
摘要:
现代数控技术正在向高精度、高效率、智能化的方向发展,而编程方式也越来越丰富。
经过北航海尔软件公司的不懈努力,推出了CAXA制造工程师数控编程软件。
本课题介绍了CAXA的基本功能,对法兰盘进行工艺分析,通过CAXA制造工程师软件对法兰盘进行绘图,建模,刀具轨迹生产,后处理设置以及数控加工代码程序生成的全过程。
关键词:
数控加工;自动编程;仿真加工;CAXA制造工程师。
一CAXA制造工程师简介
(一)概述
CAXA制造工程师是北航海尔软件有限公司研制开发的全中文、面向数控铣床和加工中心的三维CAD/CAM软件。
CAXA制造工程师基于微机平台,采用原创Windows菜单和交互方式,该软件不仅是一款全中文界面,便于学习和操作,并且还是具有很好工艺性的数控加工编程软件。
CAXA制造工程师可以生成3-5轴的加工代码,可用于加工具有复杂三维曲面的零件。
(二)利用CAXA制造工程师进行自动编程的步骤
1.分析零件图及其参数
通过二维平面零件图分析零件的粗糙度,公差,尺寸,等参数,为以后的建模和建立毛坯做基础。
2.建立加工模型
利用CAXA绘制图形,通过拉伸增料、除料等功能实现实体建模,做为计算机确定毛坯和生成刀具的重要依据。
3.确定加工工艺(装卡,刀具选择等)
加工工艺的确定目前主要依靠人工进行,其主要内容有:
校准加工零件尺寸、公差和精度要求;确定装卡位置;选择刀具;确定加工路线;选择工艺参数。
4.生成刀具轨迹
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产功能,进行生成刀具轨迹。
CAXA有不同的加工轨迹生产方法,用户可以根据所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的生成所需要的刀具轨迹路线。
从而进一步的进行模拟仿真加工
5.仿真加工
生成刀具轨迹后,即可通过CAXA中的功能,进行仿真加工。
直观的模拟了加工场景,也可以用来检验生成的刀具轨迹是否符合标准。
6.生产G代码
经过了模拟仿真加工后,如果仿真加工的结果符合我们所需的工艺要求,那么我们就可以通过CAXA中的生成程序代码功能,生成程序G代码。
(三)CAXA制造工程师中的加工方法
1.粗加工方法
(1)区域式粗加工
该加工方法方法属于两轴加工,其优点是不必有三维模型,只要给出外轮廓和岛屿就可以生成加工轨迹。
在加工完成的最后,有是否进行轮廓加工选项,即是否用刀具清理一下轮廓。
(2)等高线粗加工
该加工方式是比较通用的粗加工方式,适用范围广;它可以高效地去除毛坯的大部分余量,并可根据精加工要求留出余量,为下一次加工打下一个良好的基础;可以指定加工区域,优化空切轨迹
(3)扫描线粗加工
该加工方式是适用于比较平坦零件的粗加工方式,扫描线粗加工的加工方法有三种:
精加工、顶点路径和顶点继续路径。
①精加工:
生成沿着模型表面进给的精加工轨迹。
②顶点路径:
生成遇到第一个顶点则快速抬刀至安全高度的加工轨迹。
③顶点继续路径:
在已完成的加工轨迹中,生成含有最高顶点的加工轨迹,即达到顶点后继续走刀,直到上一加工层路径位置后快速抬刀至回避高度的加工轨迹。
(4)导动线粗加工
导动线粗加工方式生产导动线粗加工轨迹。
导动线加工是二维加工的扩展,也可以理解为平面轮廓的等截面加工,是用轮廓线沿导动线平行运动生产轨迹的方法。
它相当于平行导动曲面的算法。
只不过生成的不是曲面而是轨迹。
其截面轮廓可以是开放的也可以是封闭的,导动线必须是开放的。
其加工轨迹是二轴半轨迹,利用这一功能可以将需要3轴加工曲面变成2.5轴加工。
可以简化造型,明显的提高了加工效率。
2.精加工方法
(1)参数线精加工
参数线精加工是生成单个或者多个曲面的按曲面参数线进行进给的刀具轨迹,对于自由曲面一般采用参数曲面方式来表达,因此按参数分别变化来生成加工刀位轨迹便利合适。
(2)等高线精加工
等高线精加工可以完成对曲面和实体的加工,轨迹类型为2.5轴,可以用加工范围和高度限定进行局部等高加工;可以通过输入角度控制对平坦区域的识别,并可以控制平坦区域的加工先后次序。
(3)导动线精加工
导动线精加工通过拾取曲线的基本形状与截面形状,生成等高线分布的轨迹。
截面指定的方法有两种:
1截面形状:
参照加工领域的截面形状所指定的形状;2倾斜角度:
以指定的倾斜角度,作为一定倾斜的轨迹。
输入倾斜角度。
输入角度范围为0°~90°。
二法兰盘加工工艺分析
(一)零件工艺性分析
此工件是一块材料为45号钢的钢板,工艺分析的内容包括产品的零件图样分析,零件结构工艺性分析与零件毛坯的工艺性分析。
1.零件图工艺分析
零件图纸分析,包括尺寸标注,零件图的完整性与正确性的确定,零件技术要求和零件材料。
确定所要加工的内容以及加工内容的技术要求,确定零件设计基准,找出加工内容的难点,以及找出主要的和关键的技术要求等。
确定所要加工内容后才能为工艺设计做准备。
设计此类零件是以孔的中心线为基准,尺寸标注符合国家标准要求,尺寸注写齐全,没有重复。
而且尺寸布局明显,有规律,便于看图,既保证设计要求又考虑到加工和测量时的方便。
构成工件轮廓图形的各种几何元素条件充要。
零件毛坯的材质为45号钢,刚性好。
加工此类零件时,精度要求较高的是孔的尺寸。
加工时用冷却液来冷却,这样产生的热变形不会太大,因为零件尺寸所要求的加工精度,尺寸公差都可以得到保证。
俯视图侧视图实体图
2.零件的结构工艺性分析
零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性,良好的结构工艺性,可以使零件加工容易,节省时间和材料,由如下图纸可以看得出。
此零件主要加工的是孔,加工时采用统一的基准定位。
该零件的孔、尺寸公差要求。
构成工作轮廓图形的各种几何元素的条件充要,各几何关系明确,材料为45号钢。
切削工艺性较好。
(二)选择定位基准及确定
正确地选择定位基准是设计工艺过程的一项重要内容。
在制定工艺规程时,
定位基准选择的正确与否,对保证零件的尺寸精度和相互位置精度要求,以及对零件各表面间的加工顺序安排都有很大影响。
当用夹具安装工件时,定位基准的选择还会影响到夹具结构的复杂程度。
因此,定位基准的选择是一个很重要的工艺问题。
选择定位基准时,是从保证工件加工精度要求出发的,因此,定位基准选择应先选择精基准,在选择粗基准。
1.精基准的选择原则
在选择精基准时,主要考虑保证加工精度和工件安装方便可靠,其选择原则如下。
(1)基准重合原则:
设计基准与工序基准重合,定位基准与设计基准重合。
应尽可能选用设计基准作为精基准,这样可以避免由于基准不重合而引起的误差。
(2)基准统一原则:
采用同一组基准定位加工零件上所尽可能的表面,这样做可以简化工艺规程的制定工作,减少夹具设计、制造工作量和成本缩短生产周期;由于减少了基准转换,便于保证各加工表面的相互位置精度。
(3)自为基准原则:
当工件精加工或光整加工工序要求余量尽可能小而均匀时,应选择加工表面本身作为定位基准,这就是“自为基准”原则。
例如磨削床身导轨面时,就以床身导轨面作为定位基准。
(4)互为基准原则:
当对工件上的两个相互位置精度要求较高的表面进行加工时,需要用两个表面互相作为基准,反复进行加工,以保证位置精度的要求。
(5)便于装夹原则:
所选精基准应保证工件安装可靠,夹具设计简单,操作方便。
2.粗基准的选择原则
在选择粗基准时,主要要求保证各加工面有足够的加工余量,使加工面与不加共面间的位置符合图样要求,并尽快获得精基准面,具体选择时应考虑以下原则。
(1)选择重要表面为粗基准
(2)选择不加工表面为粗基准
(3)选择加工余量最小的表面为粗基准
(4)选择较为平整光洁、加工面积较大的表面为粗基准
(5)粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次
3.法兰盘的粗基准以及精基准的确定
综上叙述原则,法兰盘的定位基准确定如下:
精基准:
在加工上表面及各个孔时用下表面做为精基准,在加工下表面时用上表面做为精基准
粗基准:
以工件下表面做为粗基准。
(三)加工阶段的划分
零件的加工过程通常按工序性质不同,可分为粗加工、半精加工、精加工和光整加工四个阶段。
(1)粗加工阶段:
其任务是切除毛坯上大部分多余的金金属,使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品,因此,主要目标是提高生产率。
(2)半精加工阶段:
其任务是使主要表面达到一定有精度,留有一定有精加工作量,为主要表面的精加工做好准备。
并可完成一些次要表面加工,如扩孔、攻螺纹等。
(3)精加工阶段:
其任务是保证各主要表面达到规定的尺寸精度和表面粗糙度要求。
主要目标是全面保证加工质量。
(4)光整加工阶段:
光整加工阶段对零件上精度和表面粗糙度要求很高(IT6级以上,表面粗糙度为Ra0.2以下)的表面,需进行光整加工,其主要目标是提高尺寸精度、减小表面粗糙度。
但此零件的加工不需要此过程。
(四)加工工序的划分
工序的划分可以釆用两种不同原则,即工序集中原则和工序分散原则。
(1)工序集中原则工序集中原则是指每道工序包括尽可能多的加工内容,从而使工序的总数减少。
采用工序集中原则的优点:
有利于采用高效的专用设备和数控机床,提高生产效率;减少工序数目,缩短工艺路线,简化生产计划和生产组织工作;减少机床数量、操作工人数和占地面积;减少工作装夹次数,不仅保证了各加工表面间的相互位置精度,而且减少了夹具数量和装夹工件的辅助时间。
但专用设备和工艺装备投资大、调整维修比较麻烦、生产准备周期较长,不利于转产。
(2)工序分散原则工序分散就是将工作的加工分散在较多的工序内进行,每道工序的加工内容很少。
采用工序分散原则的优点是:
加工设备和工艺装备结构简单,调整和维修方便,操作简单,转产容易;有利于选择合理的切削用量,减少机动时间。
但工艺路线较长,所需要设备及工人数多,而且难以保证加工表面相互间位置精度。
根据上述的原则来看,本次设计加工工序按工序集中原则方法来加工。
所要加工的表面不是很多,铣削和钻孔为主,采用加工集中原则,可以减少装夹次数和运输量。
此零件结构刚性较好,又在卧式加工中心,或者普通铣床上也能加工,加工精度可以保证符合图纸所标注的技术要求。
(五)确定加工顺序
1.切削加工工序通常按下列原则安排顺序
(1)先面后孔的加工顺序
此法兰盘主要是由平面和孔组成,这也是它的主要表面。
先加工平面,,后加工孔,是加工的一般规律。
因为主要平面是此法兰盘在机器上的装配基准,先加工主要平面后加工孔,可以节省孔加工时的工作量。
使定位基准与设计基准和装配基准重合,从而消除因基准不重合而引起的误差。
(2)先主后次原则
零件的主要工作表面、装配基面应先加工,从而能及早发现毛坯中主要表面可能出现的缺陷。
次要表面可穿插进行,放在主要加工表面加工到一定程度后、最终精加工之前进行。
(3)基面先行原则
用作精基准的表面应优先加工出来,因为定位基准的表面越精确,装夹误差就越小。
例如轴类零件加工时,总是先加工中心孔,再以中心孔为精基准加工外圆表面和端面。
按照先面后孔、先粗后精、其面先行、先主后次和前面所述的工序集中原则。
2.法兰盘的加工顺序
综上述原则,结合CAXA制造工程师软件。
法兰盘的加工顺序应按如下顺序进行。
法兰盘主要是由面和孔组成的零件。
而面是法兰盘的主要工作平面。
结合先主后此原则和先面后孔原则,还有前面诉述的工序集中原则,应先用铣刀先加工表面。
然后进行钻孔。
粗加工和精加工都按此工序进行。
三法兰盘在CAXA中的加工实例
(二)绘制工件图形
(1)根据前文的法兰盘平面图及实体图,绘制工件图形。
首先,打开CAXA制造工程师2011,点击曲线生成栏里的“
”整圆图标。
画出半径为100的整圆。
(2)通过特征树工具栏中的“
”拉伸增料图标,建立实体模型。
拉伸高度为50。
(3)在实体上表面通过“
”绘制草图键创建草图,并在当前草图平面绘制4个直径为25的整圆。
四整圆的圆心坐标分别为(75,0)、(-75,0)、(0,75)、(0,-75)。
并在原点位置绘制直径为50的圆。
(4)通过特征树工具栏中的“
”拉伸除料功能。
拉伸出五个孔。
其实体图形如下图所示
(二)确定毛坯及刀具轨迹生成
点击软件左下方
加工管理按钮,然后选择“
”确定模型。
在点击“
”生成毛坯。
如图所示。
1.粗加工
(1)点击菜单栏加工按钮,选择粗加工--平面区域粗加工。
回弹出一个对话框,其中的参数及其设置如图所示。
(2)设置加工参数下的走刀方式、加工参数、轮廓参数、岛屿参数(岛屿和底边留0.1mm的加工余量),设置下刀参数下慢速下刀距离为“绝对”,设置“切削用量”,主轴转速为3000,设置“刀具参数”半径为5的平底铣刀,设置完毕后点击确定。
点选加工轮廓线
(3)选择孔以外轮廓,鼠标右键确定生成刀具轨迹。
2.精加工
(1)点击菜单栏中的加工按钮--精加工--平面轮廓精加工。
弹出一个如图所示的对话框。
(2)设置其中的各项参数如下。
刀具选用半径为0.5的平底铣刀,主轴转速为4000.加工余量为0.设置下刀参数下的进给速度为0.3
(3)设置好参数后。
选择工件轮廓以及进刀点和退刀点,生成刀具轨迹。
3.生成刀具轨迹
确定完加工方式,选择完轮廓后。
即可生成刀具轨迹。
所生成的刀具轨迹如下
(三)模拟仿真加工
生成刀具轨迹后即可进行模拟仿真加工,点击加工管理--刀具轨迹右键--实体仿真,其实体仿真结果如下示
(四)程序G代码生成
点击加工管理--右键点击--选择后置处理--生成G代码,即可生成G代码。
部分代码如下:
O0001
N10T2M6
N12G90G54G0X-72.7Y0.S3000M03
N14G43H2Z100.M07
N16Z49.
N18G17G2I-2.3J0.F2000
N42G2I-7.4J0.
N44G0Z100.
N46X-72.7
(中间略……)
N14760Z10.
N14762G1Z0.F1000
N14764G3X-94.9Y45.166I45.166J-94.9F2000
N14766G1Y94.9
N14768X-45.166
N14770Z10.
N14772G0Z100.
N14774X94.9
N14776Z10.
N14778G1Z0.F1000
N14780Y45.166F2000
N14782G3X45.166Y94.9I-94.9J-45.166
N14784G1X94.9
N14786Z10.
N14788G0Z100.
N14790M05
N14792M30
致谢
本论文在鄂英子老师的悉心指导和严格要求下已完成。
在学习和生活期间,也始终感受着老师的精心指导和无私的关怀,我受益匪浅。
在此向老师表示深深的感谢和崇高的敬意。
不积跬步何以至千里,本论文能够顺利的完成,也归功于老师的认真负责,使我能够很好的掌握和运用专业知识,并在论文中得以体现。
同时我在网上也搜集了不少相关资料,同时也得益于我的同学的帮助才使我的毕业论文工作顺利完成。
三年寒窗,所收获的不仅仅是愈加丰厚的知识,更重要的是在阅读、实践中所培养的思维方式、表达能力和广阔视野。
很庆幸这些年来我遇到了许多恩师益友,无论在学习上、生活上还是工作上都给予了我无私的帮助和热心的照顾,让我在诸多方面都有所成长。
感恩之情难以用语言量度,谨以最朴实的话语致以最
崇高的敬意。
最后,我要向在百忙之中抽时间对本文进行审阅、评议的各位师长表示感谢!
参考文献
[1]陆龙福主编.机械制造技术.哈尔滨:
哈尔滨工业大学出版社.2008
[2]姬彦巧主编.CAXA制造工程师2011教程.北京:
北京大学出版社.2011
[3]夏凤芳主编.数控机床.哈尔滨:
高等教育出版社.2009
[4]姚杰主编.机械设计基础.哈尔滨:
哈尔滨工业大学出版社.2010
[5]王伯平主编.互换性与测量技术基础.北京:
机械工业出版社.2008
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