基于CAXA的内燃机连杆模具设计及加工技术

顾婷婷，顾 雨

（江苏联合职业技术学院，江苏 盐城 224005）

CAXA制造工程师是北京北航海尔软件有限公司特别为从事机械设计及制造的专业人员开发的三维零件设计及数控加工的软件。应用于模具设计与制造领域，可以在计算机上实现零件建模、结构设计、工艺设计、自动生成数控代码、三维刀具轨迹编辑、动态模拟加工轨迹并与数控机床实现数据通信[1]，大大缩短了生产企业产品研发、制造的周期，为企业在市场竞争中赢得先机。尤其在模具制造方面，其独特的功能优势更加突出。由于是我国自主开发的CAD/CAM软件，不仅完全符合中国的工程习惯和工程标准，更适合中国工程技术人员的实际应用需要。

1 造型设计

连杆是内燃机中的重要零件，连接着活塞和曲轴，其作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并把作用在活塞组上的燃气压力传给曲轴，使曲轴带动工作机械做功。

图1 连杆的三维实体造型

图2 连杆的整个造型过程

CAXA制造工程师提供了丰富的图形绘制、编辑修改、曲线曲面及实体造型等功能，我们可以通过CAXA制造工程师软件提供的直线、圆、圆弧、样条线等平面绘图功能和拉伸、旋转、放样、导动、过渡等实体造型功能，再混合设计元素，实现连杆的三维实体造型设计，如图1所示。从零件特征栏中，我们可以看出连杆的整个造型过程（如图2示）。

2 模具生成

（1）首先调入设计好的连杆实体图（图1）；

（2）缩放。利用CAXA制造工程师提供的缩放功能，将图形缩放至需要尺寸；

（3）型腔。利用CAXA制造工程师提供的型腔功能，将毛胚尺寸放大10倍，如图3所示。

图3 型腔毛坯尺寸放大

图4 绘制分模草图

（4）分模。在分模之前，首先绘制分模草图，如图4所示。然后根据所画的草图线进行分模，得到所需的上、下模，如图5、图6所示。

图5 上模

图6 下模

3 生成加工轨迹

CAXA制造工程师软件提供了十余种加工轨迹生成的方法，根据连杆的特点、精度要求和工艺要求，以图6为例，选用系统中提供的等高粗加工和平面区域粗加工方式，精加工选用等到精加工和平面区域精加工对设计的模具进行加工，并做好加工前的准备工作，设定好加工的刀具、所用的机床参数、加工范围等，来生成粗、精加工的加工轨迹，以及刀具的切削路径。图7、图8为粗加工的轨迹。

图7 加工轨迹树

图8 粗加工轨迹

4 仿真加工

仿真加工是通过直观的图形显示，来进行数控程序的加工仿真和干涉碰撞检查，运用轨迹仿真功能对生成的粗、精加工轨迹进行仿真，图6粗加工的实体仿真结果如图9所示。仿真检验无误后，对粗加工和精加工轨迹进行保存。

图9 仿真结果

图10 G代码程序

5 生成加工程序

仿真无误后，对加工轨迹进行保存，选择生成G代码程序，分别生成粗、精加工的G代码程序。与图6对应的粗加工的G代码程序如图10所示。

6 生成加工工序单

选择生成工序单指令，选中全部刀具轨迹，生成加工工艺单。

7 进行数控加工

至此，连杆的造型、模具的生成、生成加工轨迹、加工轨迹仿真检查、生成G代码程序，生成加工工艺单的工作，已经全部做完，可以把加工工艺单和G代码程序送到车间去了。

车间在加工之前，还可以通过CAXA制造工程师中的校核G代码功能，再看一下加工代码的轨迹形状，做到加工之前胸中有数。把工件打表找正，按加工工艺单的要求找好工件零点，再按工序单中的要求装好刀具、找好刀具的Z轴零点[2]，就可以开始加工了。

8 结束语

用CAXA制造工程师软件对示例模具进行加工，有以下几个特点：

一是在计算机屏幕上，面向零件的几何图形，使用相关命令进行编程设计，方法简单易学；

二是变成结果直观，以刀具路径在显示出来，速度快，加工仿真大幅度减少了机床调试时间；

三是采用数控技术，缩短了生产周期，又提高了加工精度和准确性。

[1]徐红岩.CAD/CAM应用技术[M].北京：高等教育出版社，2005.

[2]张国军.CAD/CAM软件应用技术基础-CAXA制造工程师[M].北京：高等教育出版社，2008.