【正文】 CAXA制造工程師在數(shù)控加工中心的應用研究畢業(yè)論文目 錄第1章 緒論 1 1 1 2 4 CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展概況 4 CAXA制造工程師簡介及其功能 意義及內(nèi)容 6 意義 6 71. 3本章小結(jié) 7第2章 加工中心自動編程及加工工藝 8 加工中心的定義 8 加工中心的組成 8 加工中心功能特點 10 12 12 12 12 加工路線的確定 14 14 16 確定切削用量與進給量 18 18 19 20第3章 加工中心常用工具 21 21 21 22 24 25 26 26 26 28 29 30第4章CAXA制造工程師葉輪動模造型及加工 31 CAXA 制造工程師對葉輪動模的建模 31 31 35 36 37 建立中軸 38 39 39 40 40 工藝分析 41 41 41 42 42 CAXA制造工程師的模擬加工 43 43 45 平面輪廓精加工軌跡 45 46 46 47（精）加工 48 48 雕刻文字 49 后置處理與G代碼的生成 50 數(shù)控機床的選用 52 程序傳輸 53 54參考文獻 55致 謝 56英文翻譯……………………………………………………………………………………… 57英文資料……………………………………………………………………………………… 62第1章 緒論隨著我國由制造業(yè)大國向制造業(yè)強國的迅速邁進,工業(yè)生產(chǎn)中包含復雜曲面特征的零件越來越多。如何既保證較高的加工效率又保證較好的加工質(zhì)量是提高產(chǎn)品競爭力的根本措施,所以,研究如何優(yōu)質(zhì)高效地加工具有復雜曲面的零件,對現(xiàn)代制造業(yè)具有特別重要的現(xiàn)實意義和指導意義。本論文在基于CAXA制造工程師這一廣泛應用的CAD/CAM軟件基礎(chǔ)上,通過利用FANUC 21i MB操作系統(tǒng)加工中心機床，對復雜曲面零件數(shù)控加工技術(shù)進行研究。進入90年代以來,復雜型面在生產(chǎn)中幾乎全部以高速切削的方式進行加工,目的是為了提高生產(chǎn)效率,降低產(chǎn)品的成本，同時提高工件的形狀精度和降低表面粗糙度。自由曲面能否采取優(yōu)質(zhì)、高效的加工技術(shù)已成為提高企業(yè)產(chǎn)品競爭力的關(guān)鍵因素進入21世紀,計算機輔助設(shè)計與制造技術(shù)(CAD/CAM)得到愈來愈廣泛的應用,它的出現(xiàn)使制造技術(shù)出現(xiàn)了根本性的變革,尤其是在傳統(tǒng)制造技術(shù)面對束手無策的復雜型面加工領(lǐng)域,CAD/CAM的先進性、適用性以及高效性更是得到充分的體現(xiàn)。復雜曲面的數(shù)控加工程序一般在CAD/CAM專業(yè)軟件上生成，CAXA制造工程師就是近年來在我國應用日益廣泛的CAD/CAM專業(yè)軟件之一。鑒于現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢,基于CAXA制造工程師軟件的廣泛應用，對自由曲面的數(shù)控加工技術(shù)加以研究,具有極其重要的現(xiàn)實意義和指導意義。數(shù)控編程是從零件圖紙到獲得數(shù)控加工程序的全過程。數(shù)控編程是目前CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)中最能明顯發(fā)揮效益的環(huán)節(jié)之一,其在實現(xiàn)設(shè)計加工自動化、提高加工精度和加工質(zhì)量、縮短產(chǎn)品研制周期等方面發(fā)揮著重要作用。數(shù)控編程最初是從手工編程起步的。目前，對于復雜零件編程的方法主要有手工編程和自動編程兩種。手工編程就是編程員通過手工計算,使用基本編程指令、循環(huán)程序、子程序和變量等方式進行編程。其優(yōu)點是程序量小，可讀性好，缺點是計算量大，編程繁瑣、費時，且容易出錯，效率低等。自動編程是使用CAD/CAM軟件，對加工零件進行工藝分析，確定相應工藝參數(shù)，自動生成刀具軌跡和程序。其優(yōu)點是編程方便快捷、精度高、效率高，缺點是程序量大，可讀性差。在復雜零件編程時,自動編程具有手工編程無法比擬的優(yōu)勢，是復雜零件編程的主要方式。常用的自動編程軟件有 UG、Pro/ENGINEER、Catia、Cimatron、Mastercam 和 CAXA 等,其中CAXA是我國自主研發(fā)的CAD/CAM軟件,具有三維輪廓造型、刀具設(shè)置、機床設(shè)置、后置處理、生成程序、刀軌生成、后置處理等功能,使用方便、可靠。復雜零件編程加工時，多采用CAD/CAM軟件先對零件進行自動編程，再使用虛擬仿真軟件驗證程序進行仿真加工，既能夠真實地模擬在加工過程中刀具的切削、加工零件、夾具、工作臺及機床各軸的運動情況，又可以對加工過程進行修改、優(yōu)化，最后進行實際加工。本文介紹使用CAXA制造工程師軟件對復雜曲面零件進行自動編程，使用VERICUT軟件對生成程序進行仿真加工的過程，實踐表明具有加工效率高、精度高和成本低等優(yōu)點。如今數(shù)控編程已經(jīng)由最初的手工編程過渡到APT語言編程、自動編程。自動編程的產(chǎn)生使復雜曲面的數(shù)控加工成為現(xiàn)實。為了解決數(shù)控加工中的程序編制問題，50年代，MIT設(shè)計了一種專門用于機械零件數(shù)控加工程序編制的語言，稱為 APT (Automatically Programmed Tool )。到了 80 年代，在 CAD/CAM 體化概念的基礎(chǔ)上，逐步形成了計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)及并行工程(CE)的概念。目前，為了適應CTMS及CK發(fā)展的需要,數(shù)控編程系統(tǒng)JK向集成化和智能化方向發(fā)展。計算機數(shù)控技術(shù),是集傳統(tǒng)的機械制造技術(shù)、計算機應用技術(shù)、電工電子控制技術(shù)、傳感與檢測技術(shù)和信息處理技術(shù)等技術(shù)于一體的綜合技術(shù)，是現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)。裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經(jīng)濟的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的使能技術(shù)和最基本的裝備。當今，大力發(fā)展以技術(shù)為核心的先進制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達國家加速經(jīng)濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。數(shù)控技術(shù)的應用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，而且對國計民生的一些重要行業(yè)的發(fā)展起著越來越重要的作用。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面:(1) 高速、高精加工技術(shù)及裝備效率、質(zhì)量是先進制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。(2) 5軸聯(lián)動加工和復合加工機床快速發(fā)展采用5軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。(3) 智能化、開放式、網(wǎng)絡化智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：(a)為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應控制，工藝參數(shù)自動生成；(b)為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數(shù)的自適應運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等；(C)簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方而的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。開放式是指數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上，而向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對象(數(shù)控功能)，形成系列化，并實現(xiàn)滿足對特定用戶需求的不同產(chǎn)品。網(wǎng)絡化將使數(shù)控設(shè)備極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求。(4)重視新技術(shù)標準、規(guī)范的建立數(shù)控標準是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢。（1）我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個階段第一階段是封閉式發(fā)展階段。從1958年到1979年，由于國外的技術(shù)封鎖和我國的基礎(chǔ)條件的限制，數(shù)控技術(shù)發(fā)展較為緩慢。第二階段是引進吸收階段。在此階段，由于改革開放和國家的重視，以及研究開發(fā)環(huán)境和國際環(huán)境的改善，我國數(shù)控技術(shù)的研究、 發(fā)以及在產(chǎn)品的國產(chǎn)化方面都取得了長足的進步，初步建立起國產(chǎn)化體系。第三階段是走向市場化階段。在國家的“八五”的后期和“九五”期間，即實施產(chǎn)業(yè)化的研究，進入市場競爭階段。在此階段，我國國產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實質(zhì)性進步。（2）我國數(shù)控技術(shù)面臨的主要問題盡管我國的數(shù)控技術(shù)經(jīng)過幾代人的不斷努力取得了長足的發(fā)展，但是國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)與國外數(shù)控系統(tǒng)相比，仍然存在著很大的差距。主要表現(xiàn)在:基礎(chǔ)性技術(shù)研究層次較低；數(shù)控設(shè)備在世界范圍內(nèi)的市場占有率低，世界市場仍然被德國的SIEMENS和日本的FANUC系統(tǒng)占領(lǐng)。 CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展概況目前，CAD/CAM技術(shù)已經(jīng)在許多領(lǐng)域中得到應用，它不僅促使了生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)變，同時也促進了市場的發(fā)展，是當今世界發(fā)展最快的技術(shù)之一。(1) CAD/CAM 的概念 CAD即計算機輔助設(shè)計，是指根據(jù)產(chǎn)品開發(fā)計劃和對產(chǎn)品功能的要求，運用也包括設(shè)計者本人和存儲在計算機中的多種知識，在CAD系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的支持下進行工作，CAD輸出的結(jié)果也不僅僅是裝配圖和零件圖，更重要的是輸出包括設(shè)計、制造過程中應用計算機所需的各種信息。CAM即計算機輔助制造，CAM技術(shù)主要是圍繞著數(shù)控編程技術(shù)開始發(fā)展的。數(shù)控加工是CAD/CAM發(fā)揮效益最直接、最明顯的環(huán)節(jié)之一。(2) CAD/CAM 的組成完善的CAD/CAM系統(tǒng)一般包括產(chǎn)品設(shè)計、工程分析、工藝過程規(guī)劃、數(shù)控編程、工程數(shù)據(jù)庫以及系統(tǒng)接口等幾個部分。 CAXA制造工程師簡介及其功能1. CAXA制造工程師簡介CAXA制造工程師是由北航海爾開發(fā)的我國第一款擁有完全自主的知識產(chǎn)權(quán)的CAD/CAM產(chǎn)品。CAXA制造工程師具有三維輪廓造型、刀具設(shè)置、機床設(shè)置、后置處理、生成程序、刀軌生成、后置處理等功能,使用方便、可靠。目前已推出CAXA制造工程師2015版本。2. CAM制造工程師的功能(1) 實體與曲面完美結(jié)合CAXA制造工程師提供了特征實體造型技術(shù)，可用特征術(shù)語來描述設(shè)計信息，簡便而準確；提供了從線框到曲面的豐富的建模手段，具有強大的NURBS自由曲面造型功能；具有靈活的曲面實體造型功能，使曲面融入實體中，形成統(tǒng)一的曲面實體復合造型。(2) 優(yōu)質(zhì)高效的數(shù)控加工CAXA制造工程師提供了從2軸到5軸的數(shù)控加工功能供編程時靈活選擇；支持高速切削工藝；提供了參數(shù)化軌跡編輯和軌跡批處理功能；具有獨具特色的加工仿真與代碼驗證功能，可以直觀、準確地對加工過程進行模擬仿真、對代碼進行反讀校驗；提供了豐富的工藝控制參數(shù)，便于控制加工過程；具有通用后置處理功能，全面支持多種主流機床控制系統(tǒng)。(3) 卓越的工藝性與“知識加工”CAXA制造工程師可將某類零件的加工步驟、使用的刀具、工藝參數(shù)等加工條件保存為規(guī)范化的模板，形成標準的工藝知識庫。(4) Windows 界面操作CAXA制造工程師基于計算機平臺,釆用Windows菜單和交互,全中文界面。(5) 豐富的數(shù)據(jù)接口CAXA制造工程師是一個開放的CAD/CAM工具,提供了豐富的數(shù)據(jù)接口,保證了能與世界流行的CAD軟件進行雙向數(shù)據(jù)交換。(6) 全面開放的2D、3D開發(fā)平臺CAXA制造工程師具有專業(yè)且易于使用的2D、3D開發(fā)平臺,更易實現(xiàn)個性化和專業(yè)化，滿足用戶拓展CAXA制造工程師功能的需求。(7) 品質(zhì)一流的刀具軌跡和加工質(zhì)量CAXA制造工程師中加工路徑的優(yōu)化處理使刀具軌跡更加光滑、流暢、均勻、合理,保證了工件表面的加工質(zhì)量。、意義及內(nèi)容復雜曲面的傳統(tǒng)加工方法一般是靠精密鑄造來實現(xiàn)的,其在加工過程中存在以下問題：(1)精密鑄造之后的后期加工需要很多手工處理，工作量大，工藝流程復雜；(2)精密鑄造后加工周期長、效率低，不能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)快節(jié)奏要求；(3)精密鑄造后期加工消耗大，無法保證節(jié)約成本，不符合節(jié)能降耗的要求；(4)制造精度低，難以滿足設(shè)計要求?？傊?，依靠傳統(tǒng)的加工方式對自由曲面的加工不能適應現(xiàn)代化生產(chǎn)條件下高效、高產(chǎn)以及高質(zhì)量的要求。、意義傳統(tǒng)的手工編程已經(jīng)不能滿足高質(zhì)量、高精度加工的要求,大量復雜曲面的生產(chǎn)勢必要求普及使用自動編程軟件，自動生產(chǎn)加工程序,減少編程環(huán)節(jié)的工作量，提高生產(chǎn)效率。同時，通過自動編程更好地滿足加工零件對程序的要求，提高加工質(zhì)量。本文基于CAXA制造工程師軟件,通過利用FANUC 21i MB操作系統(tǒng)的加工中心，研究對復雜曲面數(shù)控加工技術(shù)，探究加工復雜曲面的優(yōu)質(zhì)、高效、實用數(shù)控加工方法，解決傳統(tǒng)加工方法制約復雜曲面加工的“瓶頸”問題。本課題研究的主要內(nèi)容包括以下幾個方面:(1) 研究了數(shù)控編程技術(shù)的發(fā)展、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢以及我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展的基本評價。(2) 研究了CAXA制造工程師具有的強大功能，以及CAXA制造工程師在CAD/CAM中的應用前景及巨大優(yōu)勢。(3) 研究了基于CAXA制造工程師環(huán)境下，加工中心粗、精加工復雜曲面時加工方法的選擇問題。(4) 研究了基于CAXA制造工程師環(huán)境下，刀具進、退刀方式的選擇問題以及加工過程的控制問題。(5)在FANUC 21i MB系統(tǒng)數(shù)控加工中心（喬福VMC 1300HD）上，通過加工具體曲面零件驗證加工技術(shù)的可行性和科學性。1. 3本章小結(jié)本章主要介紹了數(shù)控編程及其發(fā)展的過程、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢以及我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的基本評價；隨后，簡單介紹了 CAD/CAM技術(shù)的基本概念以及CAD/CAM的發(fā)展概況，另外還介紹了國產(chǎn)的CAXA制造工程師軟件，以及CAXA制造工程師軟件在加工復雜曲面過程中具有的高效性和優(yōu)質(zhì)性?；谝陨涎芯浚岢隽嗽贑AXA環(huán)境下，通過利用加工中心，研究復雜曲面數(shù)控加工技術(shù)研究的設(shè)想。如何在CAXA制造工程師軟件環(huán)境下，優(yōu)化加工過程，優(yōu)質(zhì)、高效進行加工是本論文的重點。68第2章 加工中心自動編程及加工工藝第2章 加工中心自動編程及加工工藝 加工中心的定義加工中心，簡稱CNC，是由機械設(shè)備與數(shù)控系統(tǒng)組成的使用于加工復雜形狀工件的高效率自動化機床。加工中心備有刀庫，具有自動換刀功能，是對工件一次裝夾后進行多工序加工的數(shù)控機床。加工中心是高度機電一體化的產(chǎn)品，工件裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機床按不同工序自動選擇、更換刀具、自動對刀、自動改變主軸轉(zhuǎn)速、進給量等，可連續(xù)完成鉆、鏜、銑、鉸、攻絲等多種工序，因而大大減少了工件裝夾時間、測量和機床調(diào)整等輔助工序時間，對加工形狀比較復雜，精度要求較高，品種更換頻繁的具有良好的經(jīng)濟效果。 加工中心的組成圖21 加工中心的組