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1、第第6章章 自动编程自动编程 （时间：（时间：3次课，次课，6学时）学时）第第6章章 自动编程自动编程n教学目标：n自动编程是从零件的设计模型自动编程是从零件的设计模型(或几何图样或几何图样)获得数控加工程序的全部过获得数控加工程序的全部过程。其主要任务是编程人员在对加工对象和工艺要求进行仔细分析的基程。其主要任务是编程人员在对加工对象和工艺要求进行仔细分析的基础上，借助础上，借助CAD/CAM系统的交互式编程功能，对零件进行几何造型，系统的交互式编程功能，对零件进行几何造型，确定工艺步骤，输入加工参数，系统自动生成刀具运动轨迹，并经后置确定工艺步骤，输入加工参数，系统自动生成刀具运动轨迹，并
2、经后置处理输出零件加工程序。同时，由于在计算机上能够自动进行走刀轨迹处理输出零件加工程序。同时，由于在计算机上能够自动进行走刀轨迹的模拟，所以能够及时检查程序是否有错并进行修改。的模拟，所以能够及时检查程序是否有错并进行修改。n通过本章的学习，要求读者了解自动编程的发展过程，掌握自动编程的通过本章的学习，要求读者了解自动编程的发展过程，掌握自动编程的方法和步骤，熟练应用方法和步骤，熟练应用CAXA-ME软件系统进行自动编程，完成数控加软件系统进行自动编程，完成数控加工。工。第第6章章 自动编程自动编程n教学重点和难点：n零件的加工造型。零件的加工造型。n刀具轨迹的生成方法。刀具轨迹的生成方法。
3、第第6章章 自动编程自动编程n6.1 自动编程的发展自动编程的发展 n6.2 自动编程系统简介自动编程系统简介 n6.3 CAXA-ME的基本概念的基本概念 n6.4 加工模型的创建加工模型的创建 n6.5 平面轮廓与平面区域加工平面轮廓与平面区域加工 n6.6 曲曲 面面 加加 工工 n6.7 粗粗 加加 工工 n6.8 轨轨 迹迹 仿仿 真真 n6.9 后后 置置 处处 理理 n6.10 机机 床床 通通 信信 n6.11 实训实训 n6.12 习习 题题 6.1 自动编程的发展自动编程的发展n通常，自动编程是指用计算机和编程软件进行编程。目前，交互式图形编程是普遍采用的自动编程方法。通常
4、，自动编程是指用计算机和编程软件进行编程。目前，交互式图形编程是普遍采用的自动编程方法。n数控编程经历了手工编程、数控编程经历了手工编程、APT语言编程和交互式图形编程语言编程和交互式图形编程3个发展阶段。个发展阶段。n手工编程是利用一般的计算工具，通过各种数学方法，人工进行刀具轨迹的运算，并编制指令。这种方手工编程是利用一般的计算工具，通过各种数学方法，人工进行刀具轨迹的运算，并编制指令。这种方式比较简单，很容易掌握，适应性较强。可用于复杂程度低，计算量不大的零件编程，是最早发展的编式比较简单，很容易掌握，适应性较强。可用于复杂程度低，计算量不大的零件编程，是最早发展的编程方法，也是其他编程
5、方法的基础。程方法，也是其他编程方法的基础。n自动编程技术源于自动编程技术源于20世纪世纪50年代，美国麻省理工学院研制出年代，美国麻省理工学院研制出APT(自动编程工具自动编程工具)自动编程系统。该系自动编程系统。该系统是世界上开发最早、功能齐全并在当时使用普遍的自动编程系统。由于受当时计算机技术的限制，无统是世界上开发最早、功能齐全并在当时使用普遍的自动编程系统。由于受当时计算机技术的限制，无法在计算机上生成零件图形来进行自动编程。因此使用法在计算机上生成零件图形来进行自动编程。因此使用APT系统前，需要用一种专用数控编程语言来描系统前，需要用一种专用数控编程语言来描述零件的加工过程，即编
6、制一个零件加工源程序。该程序不同于手工编制的加工程序，它不能直接控制述零件的加工过程，即编制一个零件加工源程序。该程序不同于手工编制的加工程序，它不能直接控制机床，必须经过计算机编译程序的处理，才能生成加工程序。零件加工的源程序所使用的数控语言又称机床，必须经过计算机编译程序的处理，才能生成加工程序。零件加工的源程序所使用的数控语言又称为为APT语言。使用语言。使用APT语言编程方法直观性差，编程过程繁琐而复杂。语言编程方法直观性差，编程过程繁琐而复杂。n近年来，随着近年来，随着CAD/CAM一体化技术的发展和推广，极大地提高了产品设计和自动编程的效率与质量。一体化技术的发展和推广，极大地提高
7、了产品设计和自动编程的效率与质量。CAD/CAM软件已成为数控加工自动编程系统的主流。这些软件具有生动的图形显示功能，友好的人机软件已成为数控加工自动编程系统的主流。这些软件具有生动的图形显示功能，友好的人机界面，智能化的操作命令，可以用人机交互方式对零件的几何模型进行绘制、编辑和修改，从而得到零界面，智能化的操作命令，可以用人机交互方式对零件的几何模型进行绘制、编辑和修改，从而得到零件的几何模型。然后对机床和刀具进行定义和选择，确定刀具相对于零件表面的运动方式、切削加工参件的几何模型。然后对机床和刀具进行定义和选择，确定刀具相对于零件表面的运动方式、切削加工参数，生成刀具轨迹。最后经过后置处
8、理，即按照特定机床规定的文件格式生成加工程序。通常软件还具数，生成刀具轨迹。最后经过后置处理，即按照特定机床规定的文件格式生成加工程序。通常软件还具有加工轨迹的仿真功能，以用于验证走刀轨迹和加工程序的正确性。使用这类软件通过交互式图形生成有加工轨迹的仿真功能，以用于验证走刀轨迹和加工程序的正确性。使用这类软件通过交互式图形生成的方法把零件几何信息、拓扑信息、工艺信息输入计算机，对加工程序的生成和修改都非常方便，大大的方法把零件几何信息、拓扑信息、工艺信息输入计算机，对加工程序的生成和修改都非常方便，大大提高了编程效率。另一方面，由于交互式图形输入的直观性和易操作性，可以使编程操作中的失误大幅提
9、高了编程效率。另一方面，由于交互式图形输入的直观性和易操作性，可以使编程操作中的失误大幅度地减少。度地减少。6.2 自动编程系统简介自动编程系统简介 u6.2.1 自动编程的方法与过程自动编程的方法与过程 u6.2.2 常见的几种常见的几种CAD/CAM软件介绍软件介绍 6.2 自动编程系统简介自动编程系统简介 n自动编程是借助计算机和自动编程是借助计算机和CAD/CAM自动编程系统软件进行数控加工编自动编程系统软件进行数控加工编程的方法。自动编程时，大部分编程工作由计算机来完成，这样不但提程的方法。自动编程时，大部分编程工作由计算机来完成，这样不但提高了编程效率，还解决了手工编程无法解决的复
10、杂零件的加工编程问题。高了编程效率，还解决了手工编程无法解决的复杂零件的加工编程问题。自动编程系统的功能对编程的质量和效率是至关重要的。自动编程系统自动编程系统的功能对编程的质量和效率是至关重要的。自动编程系统技术水平的提高是数控技术发展的重要方面。技术水平的提高是数控技术发展的重要方面。6.2.1 自动编程的方法与过程自动编程的方法与过程n1CAD/CAM系统的基本功能系统的基本功能n一个典型的一个典型的CAD/CAM集成系统，一般应具备以下几大功能模块。集成系统，一般应具备以下几大功能模块。n(1)造型设计功能。包括二维草图设计、曲面设计、实体和特征设计、造型设计功能。包括二维草图设计、曲
11、面设计、实体和特征设计、曲线曲面的编辑。对于型腔模具曲线曲面的编辑。对于型腔模具CAD/CAM集成数控编程系统来说，型集成数控编程系统来说，型腔和型芯的自动生成具有十分重要的意义。腔和型芯的自动生成具有十分重要的意义。n(2)在三维几何造型设计的基础上，自动生成二维工程图的功能。对于在三维几何造型设计的基础上，自动生成二维工程图的功能。对于单一功能的数控编程系统，二维工程图功能不一定是必须的。单一功能的数控编程系统，二维工程图功能不一定是必须的。n(3)数控加工编程、刀具轨迹生成、刀具轨迹编辑、刀具轨迹验证和通数控加工编程、刀具轨迹生成、刀具轨迹编辑、刀具轨迹验证和通用后置处理等。用后置处理等
12、。n刀具轨迹生成模块直接采用几何模型中的几何信息，根据所选用的刀具刀具轨迹生成模块直接采用几何模型中的几何信息，根据所选用的刀具及加工方式进行刀位计算，生成数控加工刀具轨迹。及加工方式进行刀位计算，生成数控加工刀具轨迹。6.2.1 自动编程的方法与过程自动编程的方法与过程n2自动编程的步骤自动编程的步骤n目前，国内外图形交互式自动编程软件的种类很多，但其编程的基本原理和过程大体相同。编程人员应目前，国内外图形交互式自动编程软件的种类很多，但其编程的基本原理和过程大体相同。编程人员应遵循一定的步骤进行编程工作，自动编程的主要步骤和工作内容如下。遵循一定的步骤进行编程工作，自动编程的主要步骤和工作
13、内容如下。n(1)分析加工零件。分析加工零件。n根据被加工零件的图样和数控加工工艺要求，分析待加工表面及约束面，确定所需的机床设备、根据被加工零件的图样和数控加工工艺要求，分析待加工表面及约束面，确定所需的机床设备、零件的加工方法、装夹方法及工夹量具。零件的加工方法、装夹方法及工夹量具。n确定编程原点及编程坐标系。一般根据零件的基准的位置以及待加工表面的几何形态，在零件确定编程原点及编程坐标系。一般根据零件的基准的位置以及待加工表面的几何形态，在零件毛坯上选择一个合适的编程原点及编程坐标系毛坯上选择一个合适的编程原点及编程坐标系(也称为工件坐标系也称为工件坐标系)。设置加工零件毛坯尺寸，确定对
14、刀。设置加工零件毛坯尺寸，确定对刀点和刀具原点位置。点和刀具原点位置。n(2)几何造型。利用几何造型。利用CAD/CAM软件的曲线、曲面造型、实体造型等功能绘制零件加工图形软件的曲线、曲面造型、实体造型等功能绘制零件加工图形(2D或或3D图形图形)，与此同时，在计算机内自动生成零件的图形文件，作为下一步刀具轨迹设计的依据。，与此同时，在计算机内自动生成零件的图形文件，作为下一步刀具轨迹设计的依据。n(3)确定刀具和加工参数。确定所需刀具数量、刀具种类，设置刀具参数和走刀路线。设置不同加确定刀具和加工参数。确定所需刀具数量、刀具种类，设置刀具参数和走刀路线。设置不同加工种类的特性参数。工种类的特
15、性参数。n(4)生成刀具轨迹并作适当编辑与修改。根据所选择的刀具和加工参数，系统自动生成刀具轨迹，生成刀具轨迹并作适当编辑与修改。根据所选择的刀具和加工参数，系统自动生成刀具轨迹，对于刀具轨迹不合适的地方，要用人工交互方式进行编辑和修改。刀具轨迹计算的结果存放在刀位源文对于刀具轨迹不合适的地方，要用人工交互方式进行编辑和修改。刀具轨迹计算的结果存放在刀位源文件之中。件之中。n(5)刀具轨迹模拟与验证。利用刀具轨迹模拟与验证。利用CAD/CAM软件的刀具轨迹验证功能，可以对可能过切、干涉与碰软件的刀具轨迹验证功能，可以对可能过切、干涉与碰撞的刀位点进行检验。撞的刀位点进行检验。n(6)后置处理。
16、运行数控编程系统提供的后置处理程序，生成加工程序单后置处理。运行数控编程系统提供的后置处理程序，生成加工程序单(G代码代码)。n(7)根据不同的数控系统对根据不同的数控系统对G代码作适当修改。代码作适当修改。n(8)将正确的将正确的G代码传送到数控系统。代码传送到数控系统。6.2.2 常见的几种常见的几种CAD/CAM软件介绍软件介绍 n1.UG与与UG NX软件系统软件系统nUG由美国由美国UGS(Unigraphics Solutions)公司开发的公司开发的CAD/CAM/CAE一体化软件，它的功能覆盖了一体化软件，它的功能覆盖了整个产品的开发过程，即覆盖了从概念设计、功能工程、工程分析
17、、加工制造到产品发布的全过程，广整个产品的开发过程，即覆盖了从概念设计、功能工程、工程分析、加工制造到产品发布的全过程，广泛应用在航空、汽车、机械、电器电子等工业领域。泛应用在航空、汽车、机械、电器电子等工业领域。nUG有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配和生成工程图等设计功能，无论装配图还是零件图设计，有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配和生成工程图等设计功能，无论装配图还是零件图设计，都是从三维实体造型开始的，可视化程度很高，三维实体生成后，可自动生成二维视图。其三维都是从三维实体造型开始的，可视化程度很高，三维实体生成后，可自动生成二维视图。其三维CAD有参数化修改功能，一个零件的尺寸修
18、改可致使相关零件的变化。在设计过程中可进行有限元分析、机有参数化修改功能，一个零件的尺寸修改可致使相关零件的变化。在设计过程中可进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟，提高设计的可靠性。构运动分析、动力学分析和仿真模拟，提高设计的可靠性。nUG系统具有丰富的数控加工编程能力，可用建立的三维模型直接生成数控代码用于产品的加工，是系统具有丰富的数控加工编程能力，可用建立的三维模型直接生成数控代码用于产品的加工，是目前市场上数控加工编程能力最强的目前市场上数控加工编程能力最强的CAD/CAM集成系统，其加工编程功能包括：车削加工、型芯和型集成系统，其加工编程功能包括：车削加工、型芯和型腔
19、铣削、平面铣削、定轴铣削、自动清根、可变轴铣削、顺序铣削、线切割、刀具轨迹编辑、验证、仿腔铣削、平面铣削、定轴铣削、自动清根、可变轴铣削、顺序铣削、线切割、刀具轨迹编辑、验证、仿真、后置处理等等。真、后置处理等等。UG软件经营与开发经历了数次变迁与合并，其最新版本为软件经营与开发经历了数次变迁与合并，其最新版本为UG NX。UG NX提供提供了一种面向产品生命周期管理的有效解决方案，包括实体造型、有限元分析和了一种面向产品生命周期管理的有效解决方案，包括实体造型、有限元分析和CN编程等方面的工作都编程等方面的工作都有过人之处。有过人之处。nUG NX提出以下几点创新。提出以下几点创新。n(1)
20、知识驱动自动化。可以从复杂产品中找出可复用的工程信息。知识驱动自动化。可以从复杂产品中找出可复用的工程信息。n(2)集成化协同环境。可以很好地把设计团队的理念表达出来。集成化协同环境。可以很好地把设计团队的理念表达出来。n(3)开放设计系统。实现整个供应链中的无缝信息通信。开放设计系统。实现整个供应链中的无缝信息通信。n(4)各种生产过程验证手段。把面向制造扩展到面向整个工程生命周期，从概念设计到最终产品均各种生产过程验证手段。把面向制造扩展到面向整个工程生命周期，从概念设计到最终产品均集中在一个集成化数字环境中完成建模、仿真、优化、归档、组装及测试集中在一个集成化数字环境中完成建模、仿真、优
21、化、归档、组装及测试 工作。工作。6.2.2 常见的几种常见的几种CAD/CAM软件介绍软件介绍 n2Pro/ENGINEERnPro/ENGINEER是美国是美国PTC公司开发的世界著名的公司开发的世界著名的3D CAD/CAM/CAE软件。软件。Pro/ENGINEER是高度集成的面向产品设计的大型软件，它开创了三维是高度集成的面向产品设计的大型软件，它开创了三维CAD/CAM参数化的先河，其全参数化思想关联了产品开发的每一个环节。该软参数化的先河，其全参数化思想关联了产品开发的每一个环节。该软件集成了零件设计、装配、模具生成、件集成了零件设计、装配、模具生成、NC加工、造型设计、逆向工程
22、、工程仿加工、造型设计、逆向工程、工程仿真与分析、产品数据库管理等众多功能于一身，并具有较好的二次开发环境和数真与分析、产品数据库管理等众多功能于一身，并具有较好的二次开发环境和数据交换能力。据交换能力。nPro/ENGINEER系统的核心技术具有以下特点。系统的核心技术具有以下特点。n(1)基于特征。将某些具有代表性的平面几何形状定义为特征，并将其所有尺基于特征。将某些具有代表性的平面几何形状定义为特征，并将其所有尺寸作为可变参数，进而形成实体，以此为基础进行更为复杂的几何形体的构建。寸作为可变参数，进而形成实体，以此为基础进行更为复杂的几何形体的构建。n(2)全尺寸约束。将形状和尺寸结合起
23、来考虑，通过尺寸约束实现对几何形状全尺寸约束。将形状和尺寸结合起来考虑，通过尺寸约束实现对几何形状的控制。的控制。n(3)尺寸驱动设计修改。通过编辑尺寸数值可以改变几何形状。尺寸驱动设计修改。通过编辑尺寸数值可以改变几何形状。n(4)全数据相关。尺寸参数的修改导致其他模块中的相关尺寸得以更新。如果全数据相关。尺寸参数的修改导致其他模块中的相关尺寸得以更新。如果要修改零件的形状，只需修改一下零件上的相关尺寸。要修改零件的形状，只需修改一下零件上的相关尺寸。6.2.2 常见的几种常见的几种CAD/CAM软件介绍软件介绍 n3CATIAnCATIA是法国达索飞机公司开发的是法国达索飞机公司开发的CA
24、D/CAM软件。软件。CATIA软件因有较强大的曲面设计功软件因有较强大的曲面设计功能而在飞机、汽车、轮船等设计领域享有较广泛的应用。能而在飞机、汽车、轮船等设计领域享有较广泛的应用。CATIA采用特征造型和参数化造采用特征造型和参数化造型技术，允许自动指定或由用户指定参数化设计、几何或功能化约束的变量式设计。型技术，允许自动指定或由用户指定参数化设计、几何或功能化约束的变量式设计。CATIA的曲面造型功能提供了极丰富的造型工具来支持用户的造型需求。例如其特有的高的曲面造型功能提供了极丰富的造型工具来支持用户的造型需求。例如其特有的高次次Bezier曲线曲面功能，次数能达到曲线曲面功能，次数能
25、达到15，能满足特殊行业对曲面光滑性的苛刻要求。，能满足特殊行业对曲面光滑性的苛刻要求。nCATIA(NC MILL)系统具有菜单接口和刀具轨迹验证能力，其主要编程功能除了常用的多系统具有菜单接口和刀具轨迹验证能力，其主要编程功能除了常用的多坐标点位加工编程、表面区域加工编程、轮廓加工编程、型腔加工编程外，还有以下特点。坐标点位加工编程、表面区域加工编程、轮廓加工编程、型腔加工编程外，还有以下特点。n(1)在型腔加工编程功能上，采用扫描原理对带岛屿的型腔进行行切法编程；对不带岛在型腔加工编程功能上，采用扫描原理对带岛屿的型腔进行行切法编程；对不带岛屿的任意边界型腔屿的任意边界型腔(即不限于凸边
26、界即不限于凸边界)进行环切法编程。进行环切法编程。n(2)在雕塑曲面区域加工编程功能上，可以连续对多个零件面编程，生成刀具轨迹的功在雕塑曲面区域加工编程功能上，可以连续对多个零件面编程，生成刀具轨迹的功能。能。n目前目前CATIA系统已发展成从产品设计、产品分析、加工、装配和检验，到过程管理、虚拟系统已发展成从产品设计、产品分析、加工、装配和检验，到过程管理、虚拟运作等众多功能的大型运作等众多功能的大型CAD/CAM/CAE软件。软件。6.2.2 常见的几种常见的几种CAD/CAM软件介绍软件介绍 n4MastercamnMastercam是美国是美国CNC Software公司所研制开发的公
27、司所研制开发的CAD/CAM系统。系统。该软件侧重于数控加工，它具有很强的加工功能，尤其在对复杂曲面自该软件侧重于数控加工，它具有很强的加工功能，尤其在对复杂曲面自动生成加工代码方面，具有独到的优势。动生成加工代码方面，具有独到的优势。Mastercam软件的操作功能简软件的操作功能简便实用，其便实用，其CAM主要功能有：二维外形铣削挖槽和钻孔，二维挖槽残料主要功能有：二维外形铣削挖槽和钻孔，二维挖槽残料加工，实体刀具模拟；二至五轴单一曲面粗加工、沿面加工、投影加工；加工，实体刀具模拟；二至五轴单一曲面粗加工、沿面加工、投影加工；二至五轴直纹曲面、扫描曲面、旋转曲面加工；三维曲线、曲面粗精加二
28、至五轴直纹曲面、扫描曲面、旋转曲面加工；三维曲线、曲面粗精加工；三维固定工；三维固定Z轴插削加工；三维沿面夹角清角加工；刀具轨迹编辑、轴插削加工；三维沿面夹角清角加工；刀具轨迹编辑、干涉处理、验证和仿真。干涉处理、验证和仿真。Mastercam还提供多种图形文件接口。因此该还提供多种图形文件接口。因此该软件被认为是一个图形交互式软件被认为是一个图形交互式CAM数控编程系统。数控编程系统。6.2.2 常见的几种常见的几种CAD/CAM软件介绍软件介绍 n5CimatronnCimatron软件是以色列软件是以色列Cimatron公司以航天科技研发技术为基础发展公司以航天科技研发技术为基础发展而来
29、，是面向工模具行业提供的完全整合的而来，是面向工模具行业提供的完全整合的CAD/CAM系统软件，实现系统软件，实现从数据输入到模型输出的全自动化的操作过程。它的从数据输入到模型输出的全自动化的操作过程。它的CAD部分支持复杂部分支持复杂曲线和复杂曲面造型及结合实体功能的混合造型。它的曲线和复杂曲面造型及结合实体功能的混合造型。它的NC模块具有智能模块具有智能化，能对工件上符合一定几何或技术规则的区域进行加工，并指示系统化，能对工件上符合一定几何或技术规则的区域进行加工，并指示系统如何进行切削，还能够对实体和曲面的混合模型进行加工。该软件还具如何进行切削，还能够对实体和曲面的混合模型进行加工。该
30、软件还具有各种通用和专用的数据接口及产品数据管理有各种通用和专用的数据接口及产品数据管理(PDM)等功能。等功能。6.2.2 常见的几种常见的几种CAD/CAM软件介绍软件介绍 n6CAXA制造工程师制造工程师(CAXA-ME)nCAXA-ME是由北京北航海尔软件有限公司研制开发面向数控铣床和加是由北京北航海尔软件有限公司研制开发面向数控铣床和加工中心的三维工中心的三维CAD/CAM软件，采用原创软件，采用原创Windows菜单和交互方式，菜单和交互方式，全中文功能界面。全中文功能界面。CAXA-ME不仅具有丰富造型的设计功能，能快速地不仅具有丰富造型的设计功能，能快速地创建复杂的三维模型，还
31、具有优质高效的数控加工功能，可快速生成二创建复杂的三维模型，还具有优质高效的数控加工功能，可快速生成二至五轴的刀具轨迹和加工代码，可加工具有复杂三维曲面的零件。另外至五轴的刀具轨迹和加工代码，可加工具有复杂三维曲面的零件。另外该软件支持高速加工，能对刀具轨迹进行参数化轨迹编辑和批处理，可该软件支持高速加工，能对刀具轨迹进行参数化轨迹编辑和批处理，可通过仿真检验数控代码的正确性，其后置处理功能适用于各种数控系统，通过仿真检验数控代码的正确性，其后置处理功能适用于各种数控系统，并提供了强大的数据接口。该软件还有易学易用的特点，价格较低。因并提供了强大的数据接口。该软件还有易学易用的特点，价格较低。
32、因此，在国内被众多企业和研究院所应用。此，在国内被众多企业和研究院所应用。6.3 CAXA-ME的基本概念的基本概念 u6.3.1 CAXA-ME的工作界面的工作界面 u6.3.2 CAXA-ME基本操作基本操作 6.3 CAXA-ME的基本概念的基本概念 n正如前面所介绍的，正如前面所介绍的，CAXA-ME由于功能强、由于功能强、易学易用等特点已在国内众多企业、院校以易学易用等特点已在国内众多企业、院校以及研究机构得到广泛应用。本章以及研究机构得到广泛应用。本章以CAXA-ME软件介绍零件的自动编程。软件介绍零件的自动编程。6.3.1 CAXA-ME的工作界面的工作界面 n如图如图6.2所示
33、是所示是CAXA-ME的工作界面。该软件用户界面采用了友好的的工作界面。该软件用户界面采用了友好的Windows风格，各种应用功能通过菜单和工具栏驱动；状态栏指导用风格，各种应用功能通过菜单和工具栏驱动；状态栏指导用户进行操作并提示当前状态和所处位置；状态树记录了操作过程和相互户进行操作并提示当前状态和所处位置；状态树记录了操作过程和相互关系；功能区显示各种功能操作的结果。同时，功能区和状态树为用户关系；功能区显示各种功能操作的结果。同时，功能区和状态树为用户实现功能而提供数据的交互。实现功能而提供数据的交互。6.3.1 CAXA-ME的工作界面的工作界面 图6.2 CAXA-ME工作界面 6
34、.3.1 CAXA-ME的工作界面的工作界面n1.绘图区绘图区 n2.主菜单主菜单 n3.立即菜单立即菜单 n4.快捷菜单快捷菜单 n5.对话框对话框 n6.工具栏工具栏 n7.点工具菜单点工具菜单 n8.矢量工具矢量工具 n9.拾取工具 6.3.2 CAXA-ME基本操作基本操作 n双击双击CAXA-ME图标后即可进入系统，此时会出现用户工作界面。图标后即可进入系统，此时会出现用户工作界面。n1.操作指令的输入操作指令的输入n进入工作界面后，可以通过两种方式进行操作：进入工作界面后，可以通过两种方式进行操作：n通过下拉菜单选取操作命令；通过下拉菜单选取操作命令；n用鼠标左键单击图标进行操作。
35、用鼠标左键单击图标进行操作。n2.鼠标、键盘和功能热键鼠标、键盘和功能热键n鼠标：单击鼠标左键可以激活菜单、确定位置点、拾取元素等。单击鼠标右键用来确认拾取、鼠标：单击鼠标左键可以激活菜单、确定位置点、拾取元素等。单击鼠标右键用来确认拾取、结束操作、终止命令、弹出快捷菜单。结束操作、终止命令、弹出快捷菜单。n回车键回车键(Enter键键)和数值键：在系统要求输入点或半径时，回车键和数值键可以激活一个坐标和和数值键：在系统要求输入点或半径时，回车键和数值键可以激活一个坐标和数值输入框，在输入框中可以输入坐标值或半径数值。数值输入框，在输入框中可以输入坐标值或半径数值。n空格键空格键(Space键
36、键)：在系统要求输入点时，按空格键可以弹出点工具菜单。：在系统要求输入点时，按空格键可以弹出点工具菜单。n功能热键。功能热键。nF5键：将界面切换至键：将界面切换至XOY面，同时将显示屏幕置为面，同时将显示屏幕置为XOY面。面。nF6键：将界面切换至键：将界面切换至YOZ面，同时将显示屏幕置为面，同时将显示屏幕置为YOZ面。面。nF7键：将界面切换至键：将界面切换至XOZ面，同时将显示屏幕置为面，同时将显示屏幕置为XOZ面。面。nF8键：显示轴侧图，以轴侧图方式显示图形。键：显示轴侧图，以轴侧图方式显示图形。nF9键：切换当前面。将当前面在键：切换当前面。将当前面在XOY、YOZ、XOZ之间进
37、行切换，但不改变显示平面。之间进行切换，但不改变显示平面。nShift+方向键或方向键或Shift+鼠标左键：显示旋转。鼠标左键：显示旋转。n方向键：显示平移。方向键：显示平移。nPage UP、Page Down或或Ctrl+方向键或方向键或Shift+鼠标右键：显示放大、缩小。鼠标右键：显示放大、缩小。6.3.2 CAXA-ME基本操作基本操作 n3.坐标系和当前面坐标系和当前面n(1)工作坐标系：用户建立模型时的参考坐标系。系统默认的坐标系叫做绝对工作坐标系：用户建立模型时的参考坐标系。系统默认的坐标系叫做绝对坐标系，用户自定义的坐标系叫做工作坐标系或用户坐标系。用户可以任意设定坐标系，
38、用户自定义的坐标系叫做工作坐标系或用户坐标系。用户可以任意设定当前工作坐标系。当前工作坐标系。n(2)当前工作坐标系：用户正在使用的坐标系，所有的输入均针对当前工作的当前工作坐标系：用户正在使用的坐标系，所有的输入均针对当前工作的坐标系而言。区别于其他的坐标系，当前工作的坐标系用红色表示。用户可以通坐标系而言。区别于其他的坐标系，当前工作的坐标系用红色表示。用户可以通过激活坐标系命令在各坐标系间切换。过激活坐标系命令在各坐标系间切换。n(3)当前面：当前工作坐标系的三个坐标面当前面：当前工作坐标系的三个坐标面XOY、YOZ、XOZ中的一个用来作中的一个用来作为当前操作所依赖的平面，例如用为当前
39、操作所依赖的平面，例如用“圆心半径圆心半径”生成圆时，需要定义一个平面。生成圆时，需要定义一个平面。当前面在当前工作坐标系中用红色斜线标识。用户可以在当前工作坐标系下任意当前面在当前工作坐标系中用红色斜线标识。用户可以在当前工作坐标系下任意设置当前面。设置当前面。n(4)显示平面：显示平面：CAXA-ME是一个三维系统，有时需要在给定的平面上观察图是一个三维系统，有时需要在给定的平面上观察图形的状态，即将图形投影到指平面上进行显示，该平面称为显示平面。显示平面形的状态，即将图形投影到指平面上进行显示，该平面称为显示平面。显示平面可以与当前面相同，如用功能键可以与当前面相同，如用功能键F5、F6
40、、F7切换时，当前面与显示面同时变化。切换时，当前面与显示面同时变化。显示平面与当前面也可以不同，如用功能键显示平面与当前面也可以不同，如用功能键F9切换当前面时，显示平面不发生切换当前面时，显示平面不发生变化。变化。6.3.2 CAXA-ME基本操作基本操作 n4.坐标系点的输入坐标系点的输入n用户定义的用户坐标系是当前工作坐标系，在当前坐标系下输入的坐标用户定义的用户坐标系是当前工作坐标系，在当前坐标系下输入的坐标为绝对坐标。点的绝对坐标的输入的格式为：为绝对坐标。点的绝对坐标的输入的格式为：X，Y，Z，可直接通过键，可直接通过键盘输入。如果省略盘输入。如果省略Z坐标，输入格式为：坐标，输
41、入格式为：X，Y，系统认为，系统认为Z坐标值为坐标值为0,0。如果输入格式为：如果输入格式为：X，Y，Z则为点的相对坐标。则为点的相对坐标。6.4 加工模型的创建加工模型的创建 u6.4.1 线框模型线框模型 u6.4.2 曲面模型曲面模型 u6.4.3 实体模型实体模型u6.6.4 导动加工导动加工 6.4 加工模型的创建加工模型的创建 n零件模型的创建分为设计造型和加工造型。零件模型的创建分为设计造型和加工造型。零件设计造型的目的是通过造型构建组成零零件设计造型的目的是通过造型构建组成零件的几何要素。零件的加工造型则是通过造件的几何要素。零件的加工造型则是通过造型构建加工表面的几何模型，来
42、加工零件的型构建加工表面的几何模型，来加工零件的表面，作为表面，作为CAM的程序编制的对象。的程序编制的对象。6.4.1 线框模型线框模型n线框模型用空间的线条构成物体的立体图，它由许多线型元线框模型用空间的线条构成物体的立体图，它由许多线型元素互连而成，组成线型框架。线框模型仅定义出产品的基本素互连而成，组成线型框架。线框模型仅定义出产品的基本轮廓，不表示产品的表面和内部形体。线框的定义过程简单，轮廓，不表示产品的表面和内部形体。线框的定义过程简单，符合人们的设计习惯。很多复杂的产品设计中往往是先用线符合人们的设计习惯。很多复杂的产品设计中往往是先用线条勾画出基本轮廓，然后逐步细化。可以说，
43、方便灵活的线条勾画出基本轮廓，然后逐步细化。可以说，方便灵活的线框功能是进一步创建曲面模型和实体模型的基础，有时还可框功能是进一步创建曲面模型和实体模型的基础，有时还可以由线框模型直接生成刀具路径。生成线框模型是先绘制曲以由线框模型直接生成刀具路径。生成线框模型是先绘制曲线，再对曲线进行编辑和修改，以及进行空间几何变换，从线，再对曲线进行编辑和修改，以及进行空间几何变换，从而完成加工造型。而完成加工造型。6.4.1 线框模型线框模型n1.曲线的绘制曲线的绘制nCAXA-ME中，提供的曲线绘制方法包括：绘制直线、圆弧、圆、椭圆、中，提供的曲线绘制方法包括：绘制直线、圆弧、圆、椭圆、样条线、点、文
44、字、公式曲线、多边形、二次曲线、等距线、草图曲线、样条线、点、文字、公式曲线、多边形、二次曲线、等距线、草图曲线、曲线投影和相关线等。对曲线进行编辑则包括：曲线裁剪、曲线拉伸、曲线投影和相关线等。对曲线进行编辑则包括：曲线裁剪、曲线拉伸、曲线组合、曲线打断和曲线过渡五种功能。曲线组合、曲线打断和曲线过渡五种功能。n草图曲线、曲线投影、相关线是与曲面造型、实体造型有关的功能。草草图曲线、曲线投影、相关线是与曲面造型、实体造型有关的功能。草图曲线是为特征造型准备的一个平面封闭图形，是特征造型的一个步骤。图曲线是为特征造型准备的一个平面封闭图形，是特征造型的一个步骤。n曲线投影是空间曲线沿某一方向向
45、一个作实体的基准面投影，是草图状曲线投影是空间曲线沿某一方向向一个作实体的基准面投影，是草图状态下的一项功能。相关线包括曲面或实体的交线、参数线、法线、投影态下的一项功能。相关线包括曲面或实体的交线、参数线、法线、投影线和边界线。具体操作请参看线和边界线。具体操作请参看6.4.3节节“实体模型实体模型”的实例。的实例。6.4.1 线框模型线框模型n2.几何变换几何变换n几何变换包括平移、平面旋转、旋转、平面几何变换包括平移、平面旋转、旋转、平面镜像、镜像、阵列和缩放七种功能。几何变镜像、镜像、阵列和缩放七种功能。几何变换仅用于对曲线、曲面进行编辑，对实体造换仅用于对曲线、曲面进行编辑，对实体造
46、型无效。型无效。6.4.2 曲面模型曲面模型 n曲面模型着重于描述具有一定光滑程度的曲面外形。把线框曲面模型着重于描述具有一定光滑程度的曲面外形。把线框模型中的某些棱边包围的部分定义为面，达到创建曲面模型模型中的某些棱边包围的部分定义为面，达到创建曲面模型的目的。这种方法能较精确地定义产品的外部几何形状，使的目的。这种方法能较精确地定义产品的外部几何形状，使产品的三维表示具有一定的严密性和完整性。产品的三维表示具有一定的严密性和完整性。nCAXA-ME提供了提供了10种曲面造型手段即：直纹面、旋转面、种曲面造型手段即：直纹面、旋转面、扫描画、边界面、放样面、网格面、导动面、等距面、平面扫描画、
47、边界面、放样面、网格面、导动面、等距面、平面和实体表面。构造完决定曲面形状的关键线框后，就可以在和实体表面。构造完决定曲面形状的关键线框后，就可以在线框基础上，选用各种曲面的生成和编辑方法，在线框上构线框基础上，选用各种曲面的生成和编辑方法，在线框上构造所需定义的曲面来描述零件的外表面。造所需定义的曲面来描述零件的外表面。6.4.2 曲面模型曲面模型 n1.曲面模型的创建曲面模型的创建n1)扫描面扫描面n生成扫描面的方法是按照给定的起始位置和扫描距离将曲线沿指定方向生成扫描面的方法是按照给定的起始位置和扫描距离将曲线沿指定方向扫描生成曲面，如图扫描生成曲面，如图6.13(b)所示。所示。6.4
48、.2 曲面模型曲面模型 图6.13 生成扫描面 6.4.2 曲面模型曲面模型 n2.曲面的编辑曲面的编辑nCAXA-ME系统中提供了五种曲面编辑功能，系统中提供了五种曲面编辑功能，即：曲面裁剪、曲面过渡、曲面缝合、曲面即：曲面裁剪、曲面过渡、曲面缝合、曲面拼接和曲面延伸，是该软件的重要功能。拼接和曲面延伸，是该软件的重要功能。6.4.2 曲面模型曲面模型 n3.曲面模型操作实例曲面模型操作实例n操作实例操作实例6-10：根据如图：根据如图6.29所示的线框模型，创建曲面模型，作图所示的线框模型，创建曲面模型，作图步骤如下。步骤如下。n(1)作出四个矩形平面。单击曲面生成工具栏的【边界面】图标，
49、选择作出四个矩形平面。单击曲面生成工具栏的【边界面】图标，选择【四边面】，依次拾取每个矩形面的四条轮廓线，结果如图【四边面】，依次拾取每个矩形面的四条轮廓线，结果如图6.30所示。所示。n(2)作出四个三角形平面。单击曲面生成工具栏上的【直纹面】按钮作出四个三角形平面。单击曲面生成工具栏上的【直纹面】按钮(图标图标)，拾取【第一条直线】，再拾取【第二条直线】，依次作出四个，拾取【第一条直线】，再拾取【第二条直线】，依次作出四个三角形面，如图三角形面，如图6.31所示。所示。n(3)作出四个连接曲面。单击曲面生成工具栏上的【边界面】，选择【作出四个连接曲面。单击曲面生成工具栏上的【边界面】，选择
50、【三边面】，依次拾取连接曲面的三条边界线，完成曲面造型，如图三边面】，依次拾取连接曲面的三条边界线，完成曲面造型，如图6.32所示。所示。6.4.2 曲面模型曲面模型 图6.29线框模型 6.4.2 曲面模型曲面模型 图6.30作出四个矩形平面 6.4.2 曲面模型曲面模型 图6.31 作出四个三角形面 6.4.2 曲面模型曲面模型 图6.32 作出四个连接曲面 6.4.3 实体模型实体模型 n三维实体造型是通过造型方法直接生成实体模型。三维实体造型是通过造型方法直接生成实体模型。CAXA-ME提供了多种实体造型的方法，如：拉伸增料、拉伸除料、提供了多种实体造型的方法，如：拉伸增料、拉伸除料、