浅谈国产工业软件—CAXA制造工程师造型技巧

2022-09-11

现阶段的工厂常用二维设计软件进行基于2D的平面图零件设计, 然后由工艺人员/程序员按3D概念, 直接以G代码等数控机床能识别的语言进行NC编程。这种方法适用于一般简单零件的平面加工、直线加工、回转体加工及点位加工。其编程速度较快, 代码简洁。对于几何形状复杂、夹具装配复杂, 特别是对非圆曲面的加工, 上述编程方法就十分困难了。而CAXA制造工程师增强了图形处理功能, 直接将零件的几何体信息转变为数控加工程序, 下面笔者分四个部分, 分别将CAXA制造工程师的使用方法及技巧谈谈自己的几点体会。

1 零件加工造型的基础-线框造型

线框造型就是使用空间点, 直线, 圆椭圆, 样条等来表达三维零件形状的造型方法, 基本思路:先绘制曲线, 再对曲线进行编辑, 修改和空间几何变换。

通过线框造型可以让使用人员熟悉制造工程师软件的一些最基础的绘图功能掌握F5 (切换到XOY平面, 同时将显示屏置为XOY平面) , F6 (切换到YOZ平面, 同时将显示屏置为YOZ平面) , F7 (切换到XOZ平面, 同时将显示屏置为XOZ平面) , F8 (以轴侧图方式显示图形) , F9 (将当前面在XOY YOZ, XOZ之间进行切换, 但不改变显示平面) ;ESC键, 回车键 (输入点坐标) , 空格键 (弹出点工具菜单, 方向菜单) , HOME键以及鼠标的左右和中间键的使用方法。只有熟练掌握这些功能键才能很好的运用此软件快速准确的绘制图形。

在曲线的编辑和修改命令里, 要学会使用“曲线裁剪”命令 (鼠标所指向的一段曲线将被修剪掉) , “曲线组合”命令 (将多段曲线组合成一条曲线, 灵活的处理多段线之间的尖角连接) , “曲线打断”命令 (与曲线组合相反) 和“曲线拉伸”命令。

2 曲面建模技术

线框造型比较适合描述和处理二维零件的建模和数控自动编程, 无法描述零件的表面信息, 而曲面建模则是通过对实体的各个表面或者曲面进行描述而构成实体模型的一种建模方法, 曲面模型的描述有两种:一是基于线框模型扩充的曲面模型二是基于曲线, 曲面的描述方法, 在第二种描述里CAXA提供了10种常见曲面的构造方法, 下面就最常用的几种为例, 讲述曲面造型的技巧和注意事项。

(1) 直纹面命令构造曲面, 有三种方法其中, 直线+直线命令构造直纹面的时, 注意, 要在直线的同一侧选取两条直线, 以免构造的直纹面发生扭曲;直线+曲面命令构造直纹面的时, 注意, 所选取的曲线要能全部投影到曲面上方可。

(2) 旋转面命令构造曲面时, 注意, 旋转轴和母线不能在两个相互垂直的平面内。

(3) 扫描面命令构造曲面时, 注意扫描距离和起始距离的关系, 要想达到对称扫描的效果, 则起始距离要输入负值, 而扫描距离则为起始距离的两倍。

(4) 导动面命令构造曲面有六种方法, 导动所需的导动线和截面线都要求是一条完整的线段, 如遇到多条线段构成一条导动线或者截面线的情况, 需要先用曲线组合功能将多段线连接成一个整体才可以。

(5) 放样面命令构造曲面时, 注意, 参与放样的几组曲线要求段数相等, 例如遇到圆和矩形为基础曲线做放样面的情况, 应先将圆打断成四份, 与矩形的四条边一一对应。

3 实体建模—特征造型

特征建模是一个过程, 是将构成零件的特征依次加到形体上, 后续特征依附于前面的特征, 前面特征的变化将影响后续特征的变化。为了正确记录特征建模的历程, 采用了“特征树”的方法, 将特征建模的历程一一记录下来。

特征造型里最难掌握的就是草图的概念。草图是为特征造型准备的一个平面封闭图形, 如果想使用特征造型, 必须先将每个特征的草图构造出来, 草图依赖一个基准面, 这个基准面, 我们可以把他想象成一张空白的纸, 而 (绘制草图按钮) 则相当于一支笔, 我们必须先拿一张纸, 再拿一支笔才能绘制一张草图, 也就是说想用特征建模, 必须先去选择作图平面 (拿张白纸) , 再去按下绘制草图按钮 (拿支绘图的笔) 才可以绘制图形, 另外草图中的曲线不同于空间曲线, 想对草图中的曲线做修改, 必须先找到相应的草图, 才能进行, 而空间的曲线在空间即可修改, 不需要进入到草图状态。特征造型时, 在进行旋转增料, 除料, 环形阵列时, 所需要的旋转轴都是空间的曲线, 而不是草图的线, 在进行删除等修改操作时, 当显示屏上要删除的曲线总是删不掉时, 就要检查曲线是属于草图的线, 还是空间的线条。另外, 从线条的粗细上, 我们也可以区分所画的曲线是空间的线还是草图的线, 空间的曲线比草图里的曲线要细些。

如果我们不小心在空间绘制了本来应到草图里绘制的图形, 我们可以用 (曲线投影) 功能将空间的曲线投影到相应的草图里去, 操作步骤和绘制草图初始步骤相同, 当进入到草图状态后, 曲线投影按钮由灰色的变亮, 曲线投影按钮即可使用, 这时我们就可以使用曲线投影功能把空间的曲线投影到你所选定的草图里。

草图构造实体时, 要求每张草图都是一个首尾相接, 封闭, 且是非重合的线条, 如果出现草图不能做实体特征操作时, 说明我们绘制的草图出现了问题, 我们就要学会从以下两个方面解决这个问题。

(1) 用 (检查草图环是否闭合) 按钮来检查, 当草图封闭时, 系统提示“草图不存在开口环”, 可进行特征操作, 当草图不封闭时, 系统就提示“草图在标记处为开口状态”并在开口处用红色的点标记出来, 这时, 我们可以把用红色点标记的地方进行局部放大, 若是线条产生交叉或者开口, 我们可以进行曲线裁剪或者曲线延伸操作进行修补。

(2) 若不存在开口或者交叉时, 草图仍然不闭合, 而且红色标记点还经常变动, 通常是草图中有多条曲线重合到了一起, 在画面上看不出来, 我们只需要把重合的, 多余的曲线删除, 留下需要的草图曲线即可。

特别注意, 一般情况下, 草图曲线都要求是闭合的, 但是有一种情况特殊, 即进行筋板生成操作时, 草图曲线不能封闭, 草图只需要筋板的一根线即可。

4 数控仿真加工

CAXA制造工程师软件可实现两轴加工, 两轴半加工和三轴加工, 可生成数控加工刀具轨迹的方法有十二种, 能应付平面和各种复杂曲面的加工。

十二种刀具轨迹中, 平面区域加工, 等高线加工, 扫描线加工是常用的几种加工方法, 且有各自适用的加工曲面, 使用人员可以用多种加工方法对同一个曲面进行加工, 保留加工效果好的轨迹线, 在进行加工方法参数设置时, 特别注意层高和行距的设置, 层高和行距越小, 加工出来的曲面的精度就较高, 但相应的G代码也越多, 且加工耗时。在实际加工中, 要根据零件加工要求进行合理设置, 并不是层高和行距越小越好。

以上是笔者在适用CAXA制造工程师过程中总结的一些经验, 可以给工程技术人员和学者提供一些使用技巧, 以便提高工作效率。

摘要：CAXA制造工程师是一款优秀的国产CAD/CAM软件, 掌握了该软件的使用技巧, 可以高效率高质量的完成零件的造型与加工。笔者结合现场应用和数控工艺员考证的要求不断进行总结, 积累了一些经验和技巧, 希望为教学和使用人员提供参考。

关键词：CAXA制造工程师,造型,技巧