可乐瓶底的三维造型和数控仿真加工

阳泉职业技术学院毕业设计（论文）说明书第1页第一章使用软件及产品零件介绍1.1CAD/CAM制造的现代化随着模具制造的技能化逐步向科学化发展，原来依靠主模型和绘制图形制造物体模具的传统方法也逐步由CAD/CAM终端将数字描述物体形状转为加工轨迹的方法所取代。用电话线路遥控加工过程则又将模具制造科学化的水平推向一个新高度。回顾以前，在加工物体时，必须绘制相近的蓝图和冲件精确尺寸制造的主模型。可以说模型是设计和制造模具的母型。再用铸造方法制造模具时，首先必须置备物体的样件。按照一定比例制成的模型称之为“靠模”，常被用作仿形加工中的母型，或作为现实铣床加工轨迹的辅助模型。仿形铣床上的靠模指沿靠模轮廓形状移动，铣刀则按照靠模指的移动对模具材料进行铣削加工，仿出所需的模具型腔。现在的加工方法的作用发生了根本性的变化。由客户所提供的CAD数据生成铣刀的切削加工轨迹，自动缴纳高出物体的冲压模具和进行塑料板材模压成型和型腔模具。虽然用这种新工艺能比以往方法更精确地加工出模具的两对合面，但对于压型还要进行试膜，并对试样进行测量。通常由CAD数据正确地加工出模具的型腔表面，然后由防止磨损整块和其他零件与主要型腔面向配合。各种CAD/CAM软件可以帮助工程师进行模具设计和生成CNC铣床的刀具轨迹，还可以提供用于改进铸造品质的有限元分析和模具的热性能分析，实际上，任何客户的数据库都不易直接被输入，或者通过转换以后输入。从而给客户提供了极大的方便。CAM软件的选择及简介:在这次设计中我选择的是CAXA制造工程师软件，它是国内自主版权加工软件的代表，是北航海尔软件公司及北京航空航天大学科技实力的具体体现，是取代国外软件的最佳选择。随着全球制造业向中国的转移，以及我国加入WTO，企业面临的将是一个全球化的市场与竞争。为了能在激烈的国际竞争中赢得先机，您需要一个能适应中国国情，而且能与国际先进技术接轨的创新三维设计软件，这就是CAXA制造工程师。CAXA多年来在CAD/CAM领域的经验积累及对国内五万家用户的了解相结合，使企业参与国际化竞争的必备工具。突出表现在微机运行环境，全中文界面，功能菜单高度集成，使用大众化，例如CAXA电子图版即源于CAXA制造工程师的技术；齐全的加工类型，满足国内现用的进口，国产各类数控机床，适应不同的加工指令代码；精确的曲面造型功能和齐全的曲合类型、高效的曲面编辑功能；直观的真实加工模拟功能灵活阳泉职业技术学院毕业论文（设计）说明书第2页设置加工参数及对到轨迹的编程功能。选取机床类型自动生成缴纳高程序；实现在线加工，克服了长程序分段加工的麻烦；利用DXF和IGES格式文件，可接受其他CAD/CAM软件的设计结果，保护了用户投资，便于进行对外生产技术协作；全面的技术服务支持。从实践看，CAXA制造工程师是微机上的加工软件，但它不是低水平的代名词，它代表一种发展潮流，一种蓬勃活力，其功能丝毫不亚于国外的知名的工作站及软件。它的性能定位是满足企业对CAD/CAM，技术的使用要求，它既是于大多大型国家骨干企业也是与小型国有、乡镇企业，即适于工作站及老用户实现向微机过渡，也更适于众多新用户使用。CAXA制造工程师使实体设计跨越了传统参数化造型在复杂性方面受到的限制，不论是经验丰富的专业人员，还是刚接触CAXA制造工程师的初学者，CAXA制造工程师都能为您提供便利的操作。其采用鼠标拖放式全真三维操作环境，具有无可比拟的运行速度、灵活性和强大功能，使您的设计更快，并获得更高的交互性能。CAXA制造工程师支持网络环境下的协同设计，可以与CAXA协同管理或者其它主流CPC/PLM软件集成工作。利用CAXA制造工程师，人人都能够更快地从事创新设计。CAXA制造工程师软件的功能特点：1、特征实体造型；2、NURBS自由曲面造型；3、两轴到五轴的数控加工；4、三轴加工方式；5、四轴到五轴加工方式（可选配置）；6、支持高速加工；7、参数化轨迹编辑和轨迹批处理；8、生成加工工序单；9、通用后置处理；10、最新技术的知识加工；CAXA制造工程师专门提供了知识加工功能，针对复杂曲面加工，为用户提供一种零件整体加工思路，用户只需观察出零件整体模型是平坦或是陡峭，运用老工程师的加工经验，就可以快速地完成加工过程。老工程师的编程和加工经验是靠知识库的参数设置来实现的。知识库参数的设置应由有丰富经验的编程和加工经验的工程师来完成，设置好后可以存为一个文件，文件名可以根据自己的习惯任意设置。有了知识库加工功能，就可以使老的编程者工作起来更轻松，也可以使新的编程者直接利用已有的加工工艺和加工参数，很快地学会变成，先进行加工，在进一步深入学习其他的加工功能。系统配置要求：阳泉职业技术学院毕业论文（设计）说明书第3页·操作系统：MicrosoftWindows2000/XP·最小配置：256MB内存，700MHz以上CPU，2GB以上磁盘空间，32MB图形卡。·基本配置：512MB内存，1.6GHz以上CPU，ATIFireGLT2-64或nVidiaQuadroFX500图形卡（在文件小于10MB时适用）。·推荐配置：1.5GB以上内存，2.4GHzIntelPentium4以上(最好Xeon)中档工作站，（在文件小于30MB~40MB时适用）。ATIFireGLX1-128或nVidiaQuadroFX2000·高档配置：4GB内存，3.2GHzIntelPentium4Xeon多CPU工作站。ATIFireGLX2-256nVidiaQuadroFX3000图形卡。1.2二维图加工尺寸说明分析本课题的已知条件：如图1-1可乐瓶底的曲面造型图图1-1可乐瓶底曲面造型的二维图这张图纸是一个可乐瓶底曲面图，它是在一个长42.5，宽37的矩形，经过X轴和Y轴的偏移、裁剪、删除，再根据有效的尺寸进行画圆操作，修改到要求的尺寸，最后经过平面镜像、曲线组合、阵列、网格面等命令做成。阳泉职业技术学院毕业论文（设计）说明书第4页第二章可乐瓶的三维造型2.1造型图可乐瓶的三维造型图如图2-1所示。图2-1可乐瓶底曲面造型、凹模型腔造型和凸模造型2.2造型方案可乐瓶底的曲面造型比较复杂，它有五个完全相同的部分。用实体造型不能完成，所以利用CAXA制造工程师强大的曲面造型功能中的网格面来实现。其实我们只要做出一个突起的两根截面线和一个凹进的一根截面线，然后进行圆形阵列就可以得到其他几个突起和凹进的所有截面线。然后使用网格面功能生成五个相同部分的曲面。可乐瓶底的最下面的平面我们使用直纹面中的点＋曲线方式来做，这样做的好处是在做加工时两张面（直纹面和网格面）可以一同用参数线加工。最后以瓶底的上口为准，构造一个立方体实体，然后用可乐瓶底的两张面把不需要的部分裁剪掉，就可以得到我们要求的凹模型腔。2.3造型步骤打开CAXA制造工程师软件，如图2-2所示。2.3.1绘制截面线阳泉职业技术学院毕业论文（设计）说明书第5页1、按下“F7”键将绘图平面切换到XOZ平面。图2-2CAXA工程师软件的界面2、单击曲线工具中的“矩形”按钮，在界面左侧的立即菜单中选择“中心_长_宽”方式，输入长度42.5，宽度37，光标拾取到坐标原点，绘制一个42.5×37的矩形，结果如图2-3所示。图2-3绘制矩形阳泉职业技术学院毕业论文（设计）说明书第6页3、单击几何变换工具栏中的“平移”按钮，在立即菜单中输入DX＝21.25，DZ＝-18.5，然后拾取矩形的四条边，单击鼠标右键确认，将矩形的左上角平移到原点（0,0,0），结果如图2-4所示。2-4平移后矩形道原点4、单击曲线工具栏中的“等距线”按钮，在立即菜单中输入距离3，拾取矩形的最上面一条边，选择向下箭头为等距方向，生成距离为3的等距线，结果如图所示2-5所示。图2-5绘制等距线5、相同的等距方法，生成如图所示尺寸标注的各个等距线，结果如图2-6所示。图2-6绘制各等距线阳泉职业技术学院毕业论文（设计）说明书第7页6、单击曲面编辑工具栏中的“裁剪”按钮，拾取需要裁剪的线段，结果如左图所示，然后单击“删除”按钮，拾取需要删除的直线，按右键确认删除，结果如图2-7所示。图2-7剪切直线7、①作过P1、P2点且与直线L1相切的圆弧。单击“圆弧”按钮，选择“两点_半径”方式，拾取P1点和P2点，然后按空格键在弹出的点工具菜单中选择“切点”命令，拾取直线L1。②作过P4点且与直线L2相切，半径R为6的圆R6。单击“整圆”按钮，拾取直线L2（上一步中点工具菜单中选中了“切点”命令），切换点工具为“缺省点”命令，然后拾取P4点，按回车键输入半径6。③作过直线端点P3和圆R6的切点的直线。单击“直线”按钮，拾取P3点，切换点工具菜单为“切点”命令，拾取圆R6上一点，得到切点P5，结果如图2-8所示。图2-8绘制圆和直线P1L1P2P3P4L2P5阳泉职业技术学院毕业论文（设计）说明书第8页8、①作与圆R6相切过点P5，半径为6的圆C1。单击“整圆”按钮，选择“两点_半径”方式，切换点工具为“切点”命令，拾取R6圆；切换点工具为“端点”，拾取P5点；按回车键输入半径6。②作与圆弧C4相切，过直线L3与圆弧C4的交点，半径为6的圆C2。单击“整圆”按钮，选择“两点_半径”方式，切换点工具为“切点”命令，拾取圆弧C4；切换点工具为“交点”命令，拾取L3和C4得到它们的交点；按回车键输入半径6。③作与圆C1和C2相切，半径为50的圆弧C3。单击“圆弧”按钮，选择“两点_半径”方式，切换点工具为“切点”命令，拾取圆C1和C2，按回车键输入半径50，结果如图2-9所示。图2-9绘制圆C1和C2相切的圆弧C39、单击曲面编辑工具栏中的“裁剪”按钮和“删除”按钮，去掉不需要的部分。在圆弧C4上单击鼠标右键选择“隐藏”命令，将其隐藏掉，结果如图2-10所示。图2-10隐藏圆弧C4P1L1P2P3P4L2P5L3C2C3C1C4R6阳泉职业技术学院毕业论文（设计）说明书第9页10、按下F5键将绘图平面切换到XOY平面，然后再按F8显示其轴侧图。11、单击曲面编辑工具栏中的“平面旋转”按钮，在立即菜单中选择“拷贝”方式，输入角度41.6度，拾取坐标原点为旋转中心点，然后框选所有线段，单击右键确认，结果如图2-11所示。图2-11旋转拷贝12、单击“删除”按钮，删掉不需要的部分。按下Shift＋方向键旋转视图。观察生成的第一条截面线。单击“曲线组合”按钮，拾取截面线，选择方向，将其组合一样条曲线，结果如图2-12所示。图2-12生成第一条截面至此，第一条截面线完成。因为作第一条截面线用的是拷贝旋转，所以完整地保留了原来绘制的图形，我们只需要稍加编辑就可以完成第二条截面线。13、按F7将绘图平面切换到XOZ面内。单击“线面可见”按钮，显示前第一条截面线阳泉职业技术学院毕业论文（设计）说明书第10页面隐藏掉的圆弧C4，并拾取确认。然后拾取第一条截面线单击右键选择“隐藏”命令，将其隐藏掉，结果如图2-13所示。图2-13显示圆弧C4并隐藏第一条截面线14、单击“删除”按钮，删掉不需要的线段。单击“曲线过渡”按钮，选择“圆弧过渡”方式，半径为6，对P2、P3两处进行过渡。15、单击“曲线组合”按钮，拾取第二条截面线，选择方向，将其组合一样条曲线，结果如图2-14所示。图2-14生成第二条截面线16、按下F5键将绘图平面切换到XOY平面，然后再按F8显示其轴侧图。17、单击“圆弧”按钮，选择“圆心_半径”方式，以Z轴方向的直线两端点为圆心，拾取截面线的两端点为半径，绘制如图所示的两个圆，结果如图2-15所示。P2P3第二条截面线阳泉职业技术学院毕业论文（设计）说明书第11页图2-15以圆心_半径方式绘制两个圆18、删除两条直线。单击“线面可见”按钮，显示前面隐藏的第一条截面线。19、单击曲面编辑工具栏中的“平面旋转”按钮，在立即菜单中选择“拷贝”方式，输入角度11.2度，拾取坐标原点为旋转中心点，拾取第二条截面线，单击右键确认,结果如图2-16所示。图2-16旋转拷贝第二条截面线可乐瓶底有五个相同的部分