第05章 可乐瓶的造型和加工

第5章 可乐瓶底的造型和加工

可乐瓶底曲面造型和凹模型腔造型

可乐瓶底曲面造型的二维图

5.1 凹模型腔的造型

造型思路：

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。其实我们只要作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。 

绘制截面线

1． 按下【F7】键将绘图平面切换到XOZ平面。 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，

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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。

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）。

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，如图所示。

5． 相同的等距方法，生成如图所示尺寸标注的各个等距线。

6． 单击曲面编辑工具栏中的“裁剪”按钮

后单击“删除”按钮

，拾取需要裁剪的线段，结果如左图所示，然

，拾取需要删除的直线，按右键确认确认删除，结果如右图所示。

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7． ①作过P1、P2点且与直线L1相切的圆弧。单击 “圆弧”按钮

取直线L1。

，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 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

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”按钮点工具菜单为“切点”命令，拾取圆R6上一点，得到切点P5。

P1

，拾取P3点，切换

，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

L1

L2 P4

P5

P3

P2

注意：在绘图过程中注意切换点工具菜单中的命令，否则容易出现拾取不到需要点的现象。

8． ①作与圆R6相切过点P5，半径为6的圆C1。单击 “整圆”按钮

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

，选择“两点_半

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

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。

，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

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P1

L3

C2

C1 L2 P4 R6

C3 C4

L1

P5

P3

P2

和“删除”按钮

，去掉不需要的部分。在

9． 单击曲面编辑工具栏中的“裁剪”按钮

圆弧C4上单击鼠标右键选择“隐藏”命令，将其隐藏掉。

P1

C2 L1

C1

L2 P4

C3 C4

P5

R6 P3 P2

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，

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

，拾取截面线，选择方向，将其组合一样条

第一条截面线。单击“曲线组合”按钮

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曲线。

第一条截 面线 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。

P3

14． 单击 “删除”按钮15． 单击“曲线组合”按钮

P2

，选择“圆弧

，删掉不需要的线段。单击“曲线过渡”按钮

过渡”方式，半径为6，对P2、P3两处进行过渡。

，拾取第二条截面线，选择方向，将其组合一样条曲线。

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。

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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。

，在立即菜单中选择“拷贝”方式，输

19． 单击曲面编辑工具栏中的“平面旋转”按钮

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。

可乐瓶底有五个相同的部分，至此我们完成了其一部分的截面线，通过阵列我们就可以得到20． 单击“阵列”按钮

，选择“圆形”阵列方式，份数为5，拾取三条截面线，单击鼠标

全部，这是一种简化作图的有效方法。

右键确认，拾取原点（0,0,0）为阵列中心，按鼠标右键确认，立刻得到如下结果。

至此为构造曲面所作的线架已经完成。 

生成网格面

按F5键进入俯视图，单击曲面工具栏中的“网格面”按钮

，依次拾取U截面线共2 条，

按鼠标右键确认；再依次拾取V截面线共15条，按右键确认，稍等片片刻曲面生成。

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依次拾取V截面线共15条

依次拾取U截面线共2 条

 生成直纹面

底部中心部分曲面可以用两种方法来作：①裁剪平面。②直纹面（点+曲线）。这里用直纹面

“点+曲线”来做，这样的好处是在做加工时，两张面（网格面和直纹面）可以一同用参数线来加工，而面裁剪平面不能与非裁剪平面一起来加工。

1． 单击曲面工具栏中的“直纹面”按钮

取圆，直纹面立即生成。

，选择“点+曲线”方式。

2． 按空格键在弹出的点工具菜单中选择“圆心”命令，拾取底部圆，得到先圆心点，再拾

3． 选择“设置”－“拾取过滤设置”命令，取消图形元素的类型中的“空间曲面”项。然

后选择“编辑”－“隐藏”命令，框选所有曲线，按右键确认，就可以将线框隐全部藏掉，结果如图所示。

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至此可乐瓶底的曲面造型已经作完。下一步的任务是如何选用曲面造型造出实体。 

曲面实体混合造型

造型思路：先以瓶底的上口为准，构造一个立方体实体，然后用可乐瓶底的两张面（网格面和直纹面）把不需要的部分裁剪掉，得到我们要求的凹模型腔。多曲面裁剪实体是CAXA制造工程师中非常有用的功能。

1． 单击特征树中的“平面XOY”，选定平面XOY为绘图的基准面。

2． 单击“绘制草图”按钮，进入草图状态，在选定的基准面XOY面上绘制草图。

，选择“中心_长_宽”方式，输入长度120，宽度

3． 单击曲线工具栏中的“矩形”按钮

120，拾取坐标原点（0,0,0）为中心，得到一个120×120的正方形。

4． 单击特征生成工具栏中的“拉伸”按钮，在弹出的“拉伸”对话框中，输入深度为

50，选中“反向拉伸”复选框，单击“确定”得到立方实体。

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5． 选择“设置”－“拾取过滤设置”命令，在弹出的对话框中的“拾取时的导航加亮设置”

项选中“加亮空间曲面”，这样当鼠标移到曲面上时，曲面的边缘会被加亮。同时为了更加方便拾取，单击“显示线架”按钮取曲面的网格线。

，退出真实咸显示，进入线架显示，可以直接点

6． 单击特征生成工具栏中的“曲面裁剪除料”按钮，拾取可乐瓶底的两个曲面，选中对

话框中“除料方向选择”复选框，切换除料方向为向里，以便得到正确的结果。

7． 单击“确定”，曲面除料完成。选择“编辑”－“隐藏”命令，拾取两个曲面将其隐藏掉。

然后单击“真实感显示”按钮

，造型结果如图所示。

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5.2 可乐瓶的加工准备

 设定加工刀具

1．选择【应用】→【轨迹生成】→【刀具库管理】命令， 弹出刀具库管理对话框。

2．增加铣刀，这里可以任意增加刀具和删除刀具。单击“增加铣刀”按钮，在对话框中输入铣刀名称，刀具名称可以任意给，只要自己好识别就可以了。

一般都是以铣刀的直径和刀角半径来表示，刀具名称尽量和工厂中用刀的习惯一致。刀具名称一般表示形式为“D10，r3”，D代表刀具直径，r代表刀角半径。

3．设定增加的铣刀的参数。键入正确的数值，刀具定义即可完成。其中的刀刃长度和刃杆 长度与仿真有关而与实际加工无关，在实际加工中要正确选择吃刀量和吃刀深度，以免刀具损坏。 后置设置

用户可以增加当前使用的机床，给出机床名，定义适合自己机床的后置格式。系统默认的格式为FANUC系统的格式。

1．选择【应用】－【后置处理】－【后置设置】命令，弹出后置设置对话框。

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2．增加机床设置。选择当前机床类型，如图所示。

图13-37 增加机床设置

3．后置处理设置。选择“后置处理设置”标签，根据当前的机床，设置各参数，如图所示。

 设定加工毛坯

利用实体上表面的四个角点,做一个正方形，做为粗加工的轮廓。

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5.3 可乐瓶底的知识加工

为了使用户更方便更容易地使用和掌握利用CAXA制造工程师软件进行加工生产，同时也为了新的技术人员容易入门，不需要掌握多种加工功能的具体应用和参数设置，解决企业技术人员缺少的问题，CAXA制造工程师专门提供了知识加工功能，针对复杂曲面的加工，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者陡峭，运用老工程师的加工经验，就可以快速的完成加工过程。可乐瓶的整体形状较为陡峭。

 知识库参数设置

选择“设置”菜单中的“知识库设置”命令，弹出知识库设置对话框。这一项操作主要为以后的知识加工中的粗加工、半精加工、精加工预先设置好合理的加工工艺参数,完成后单击“保存到文件”按钮，存储为模板文件，自动存放在安装目录中template文件夹下。

设置粗加工模板参数

（1）单击粗加工参数下的“参数修改”按钮，弹出“粗加工模板参数表”，在参数表中填写粗加工的各项参数。

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（2）设置粗加工模板的“铣刀参数”。如图左所示。设置粗加工模板的“切削用量”参数。如图右所示。

（3）确认“进退刀方式”、“下刀方式”、“清根方式”系统默认值。按“确定”退出参数设置。

设置半精加工模板参数

单击知识库设置对话框中半精加工参数下的“陡区域参数”，在弹出的半精加工模板参数表对话框中进行如图所示的参数设置，此外切削用量、进退刀方式和铣刀参数的设置与粗加工参数完全相同。注意：半精加工的加工余量为0.2。

设置精加工模板参数

单击知识库设置对话框中精加工参数下的“陡区域参数”，在弹出的精加工模板参数表对话框中进行如图所示的参数设置，此外切削用量、进退刀方式和铣刀参数的设置与粗加工参数完全相同。注意：半精加工的加工余量为0。

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保存设置好的加工参数

设置好粗加工、半精加工、精加工的参数以后，可以保存起来方便其他零件的加工或者其他工作人员的使用。单击“知识库文件”下的“保存到文件”按钮，弹出“选择配置文件”对话框，在对话框中输入文件名“可乐瓶”，单击“保存”即可。

注意：对于初学者或者加工任务比较繁忙的工程师，不需要进行上面的参数设置工作，直接从文件中读取其他工程师保存好的加工参数即可。单击“知识库文件”下的“从文件读取”按钮， 弹出“选择配置文件”对话框，在对话框中选择保存好的加工参数文件，然后单击“打开”即可。

这样可乐瓶知识加工的参数设置就完成了，关闭知识库设置对话框。

 知识加工操作

在前面可乐瓶知识库模板参数设置的基础上，选择参数文件、零件的整体特征以及零件加工过程完成可乐瓶的加工。

（1）选择“应用”菜单下的“知识加工”命令，弹出“知识加工向导”对话框，在第1步中从右边的知识库文件列表中选择“可乐瓶”，该文件是本次加工所使用的模板文件。

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如果确认在知识库设置中各项参数设置的都合理那么只需要按“完成”，就可以自动生成粗加工、半精加工、精加工刀具轨迹、G代码、加工工序单。编程工作就如此轻松的完成了。如果需要进一步的确认和修改加工参数，那么请按 “下一步”。

（2）单击“下一步”按钮，进入知识加工向导第2步，首先选择零件整体特征为平坦；然后在毛坯设置下面单击“毛坯轮廓”按钮，返回到编辑区，拾取设定加工范围中轮廓线，单击箭头选择链搜索方向后回到加工向导对话框；然后分别单击“毛坯顶层高度”和“毛坯底层高度”按钮，拾取可乐瓶型腔的顶点和底点，系统自动得到毛坯顶层和底层高度的具体数值0和-50。

如果需要进一步的确认和修改加工参数，那么请按 “下一步”。如果上一步选择的加工模板需要更换，那么还可以再按“上一步”。总之，这几步操作是可以反复进行的。

（3）单击“下一步”按钮，进入知识加工向导的第3步，选择整体加工、半精加工和精加工三种加工方式，同时还可以根据实际需要再次修改或者设置加工参数，修改后的数值只对这一次加工起作用，不会更改加工模板的数值。

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单击“完成”后立即生成各加工过程的加工轨迹、加工代码以及加工工艺单。可乐瓶底的知识加工就完成了。

5.4 可乐瓶底的常规加工

加工思路：等高粗加工、参数线加工

根据本例的形状特点，难于用普通铣床进行粗加工，而用CAXA制造工程师，却是一件轻而易举的事。因为可乐瓶底凹模型腔的整体形状较为陡峭，所以粗加工采用等高粗加工方式。然后我们采用参数线加工方式对凹模型腔中间曲面进行精加工。 

等高粗加工刀具轨迹

1． 设置工艺参数。选择“应用”→“轨迹生成”→“等高粗加工”，出现“粗加工参数表”对话

框，在“粗加工参数”选项中如图所示设置各项参数。注意毛坯类型选择“拾取轮廓”。

2． 设置切削用量。输入相应的主轴转速，F进给速度，起止高度60，安全高度50，单击“确定” 。

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3． 选择“进退刀方式”和“下刀方式”选项标签，设定进退刀方式和下刀切入方式均为“垂直” 。

4． 选择“铣刀参数”选项标签，选择铣刀为R5球刀，设定球刀的参数。选择“清根参数”选

项标签，设置清根参数。

5． 根据左下方的提示拾取轮廓，然后拾取曲面。拾取曲面可以按W键，全部选中。按右键确认

以后系统开始计算，稍候，得出轨迹如下图。

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6． 拾取粗刀具轨迹，单击右键选择“隐藏“命令，将粗加工轨迹隐藏掉，以便观察下面的精加

工轨迹。 

精加工－参数线加工刀具轨迹

本例可以直接加工原始的曲面，这样会显得更简单一点。也可以直接加工实体。但曲面截实体以后形成的实体表面比原始的曲面要多一些。本例内型腔表面为5 张曲面。本例精加工可以采用多种方式，如参数线、等高线+等高线补加工、放射线加工等。下面仅以参数线加工为例介绍软件的使用方法和注意事项。曲面的参数线加工要求曲面有相同的走向、公共的边界，点取位置要对应。

1．选择“应用”→“轨迹生成”→“参数线加工”命令，弹出参数线加工参数表，按照表中内容设置参数线加工参数。刀具和其他参数按粗加工的参数来设定。完成后单击“确定”。

2．根据状态栏提示拾取曲面，当把鼠标移到型腔内部时，曲面自动被加亮显示，拾取同一高度的二张曲面后，按鼠标右键确认，根据提示完成相应的工作，最后生成轨迹。

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3．如果我把轨迹生成的功能灵活运用一下，也可以得到软件未提供的轨迹生成方式。下面的放射状加工就是一例。用户可以试着去做。

 轨迹仿真、检验与修改 1． 单击“线面可见”按钮

键确认。

2． 选择【应用】－【轨迹仿真】命令。在立即菜单中选择“拾取两点”方式。拾取粗加工/

精加工的刀具轨迹，按右键结束。

3．拾取两角点。拾取模具的两个对角点，系统立即将进行加工仿真。

，显示所有已经生成的加工轨迹，然后拾取粗加工轨迹，按右

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4． 仿真过程中，系统显示走刀速度。仿真结束后，拾取点观察仿真截面。

5． 单击鼠标右键，弹出“选择仿真文件”对话框，输入文件名，单击“保存”，存储可乐瓶

加工仿真的结果。



6．仿真检验无误后，单击“文件”－“保存”，保存粗加工和精加工轨迹。 生成G代码

1．选择【应用】－【后置处理】－【生成G代码】命令，弹出“选择后置文件”对话框，填写加工代码文件名“可乐瓶底粗加工”，单击“保存”。

2．拾取生成的粗加工的刀具轨迹，按右键确认，立即弹出粗加工代码文件保存即可。

3． 同样方法生成精加工G代码。

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

生成工序单

1． 选择【应用】－【后置处理】－【生成工序单】命令，弹出“选择HTML文件名”对话

框，输入文件名“可乐瓶底加工”，单击“保存”。

2． 左下角提示拾取加工轨迹，用鼠标选取或用窗口选取或按“W”键，选中全部刀具轨迹，

点右键确认，立即生成加工工艺单。生成和结果如图所示。

究竟用哪一种加工方式来生成轨迹，要根据所要加工形状的具体特点，不能一概而论。对于本例来说，参数线方式加工效果最好。最终加工结果的好坏，是一个综合性的问题，它不单纯决定于程序代码的优劣，还决定于加工的材料，刀具，加工参数设置，加工工艺、机床特点等等。几种因素配合好了我们才能够得到最好的加工结果。

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