基于CAXA的內燃機連桿模具設計及加工技術

顧婷婷，顧 雨

（江蘇聯合職業(yè)技術學院，江蘇 鹽城 224005）

CAXA制造工程師是北京北航海爾軟件有限公司特別為從事機械設計及制造的專業(yè)人員開發(fā)的三維零件設計及數控加工的軟件。應用于模具設計與制造領域，可以在計算機上實現零件建模、結構設計、工藝設計、自動生成數控代碼、三維刀具軌跡編輯、動態(tài)模擬加工軌跡并與數控機床實現數據通信[1]，大大縮短了生產企業(yè)產品研發(fā)、制造的周期，為企業(yè)在市場競爭中贏得先機。尤其在模具制造方面，其獨特的功能優(yōu)勢更加突出。由于是我國自主開發(fā)的CAD/CAM軟件，不僅完全符合中國的工程習慣和工程標準，更適合中國工程技術人員的實際應用需要。

1 造型設計

連桿是內燃機中的重要零件，連接著活塞和曲軸，其作用是將活塞的往復運動轉變?yōu)榍S的旋轉運動，并把作用在活塞組上的燃氣壓力傳給曲軸，使曲軸帶動工作機械做功。

圖1 連桿的三維實體造型

圖2 連桿的整個造型過程

CAXA制造工程師提供了豐富的圖形繪制、編輯修改、曲線曲面及實體造型等功能，我們可以通過CAXA制造工程師軟件提供的直線、圓、圓弧、樣條線等平面繪圖功能和拉伸、旋轉、放樣、導動、過渡等實體造型功能，再混合設計元素，實現連桿的三維實體造型設計，如圖1所示。從零件特征欄中，我們可以看出連桿的整個造型過程（如圖2示）。

2 模具生成

（1）首先調入設計好的連桿實體圖（圖1）；

（2）縮放。利用CAXA制造工程師提供的縮放功能，將圖形縮放至需要尺寸；

（3）型腔。利用CAXA制造工程師提供的型腔功能，將毛胚尺寸放大10倍，如圖3所示。

圖3 型腔毛坯尺寸放大

圖4 繪制分模草圖

（4）分模。在分模之前，首先繪制分模草圖，如圖4所示。然后根據所畫的草圖線進行分模，得到所需的上、下模，如圖5、圖6所示。

圖5 上模

圖6 下模

3 生成加工軌跡

CAXA制造工程師軟件提供了十余種加工軌跡生成的方法，根據連桿的特點、精度要求和工藝要求，以圖6為例，選用系統中提供的等高粗加工和平面區(qū)域粗加工方式，精加工選用等到精加工和平面區(qū)域精加工對設計的模具進行加工，并做好加工前的準備工作，設定好加工的刀具、所用的機床參數、加工范圍等，來生成粗、精加工的加工軌跡，以及刀具的切削路徑。圖7、圖8為粗加工的軌跡。

圖7 加工軌跡樹

圖8 粗加工軌跡

4 仿真加工

仿真加工是通過直觀的圖形顯示，來進行數控程序的加工仿真和干涉碰撞檢查，運用軌跡仿真功能對生成的粗、精加工軌跡進行仿真，圖6粗加工的實體仿真結果如圖9所示。仿真檢驗無誤后，對粗加工和精加工軌跡進行保存。

圖9 仿真結果

圖10 G代碼程序

5 生成加工程序

仿真無誤后，對加工軌跡進行保存，選擇生成G代碼程序，分別生成粗、精加工的G代碼程序。與圖6對應的粗加工的G代碼程序如圖10所示。

6 生成加工工序單

選擇生成工序單指令，選中全部刀具軌跡，生成加工工藝單。

7 進行數控加工

至此，連桿的造型、模具的生成、生成加工軌跡、加工軌跡仿真檢查、生成G代碼程序，生成加工工藝單的工作，已經全部做完，可以把加工工藝單和G代碼程序送到車間去了。

車間在加工之前，還可以通過CAXA制造工程師中的校核G代碼功能，再看一下加工代碼的軌跡形狀，做到加工之前胸中有數。把工件打表找正，按加工工藝單的要求找好工件零點，再按工序單中的要求裝好刀具、找好刀具的Z軸零點[2]，就可以開始加工了。

8 結束語

用CAXA制造工程師軟件對示例模具進行加工，有以下幾個特點：

一是在計算機屏幕上，面向零件的幾何圖形，使用相關命令進行編程設計，方法簡單易學；

二是變成結果直觀，以刀具路徑在顯示出來，速度快，加工仿真大幅度減少了機床調試時間；

三是采用數控技術，縮短了生產周期，又提高了加工精度和準確性。

[1]徐紅巖.CAD/CAM應用技術[M].北京：高等教育出版社，2005.

[2]張國軍.CAD/CAM軟件應用技術基礎-CAXA制造工程師[M].北京：高等教育出版社，2008.