第1章 凸輪機構的3D設計與NC加工
1.1基于CAXA平臺凸輪機構各部分零件的3D設計
在各種機械中，特別是自動機床和自動控制裝置中，廣泛采用著各種形式的凸輪機構。圖1-1和圖1-2分別是內燃機內的配氣機構和自動機床的進刀機構。
圖1-1內燃機凸輪機構
圖1-2自動機床的進刀機構
凸輪機構的最大優(yōu)點是只要設計出合適的輪廓曲線，就可以使推桿做各種預期的運動，而且響應快速，機構簡單緊湊。目前凸輪機構還無法被數(shù)控電控等裝置完全代替。
凸輪機構是機械裝備中應用非常廣泛的機構。傳統(tǒng)的凸輪機構加工方法常常由于人為因素的影響導致凸輪機構各個零部件精度不夠精確，而數(shù)控加工具有加工精度高、質量穩(wěn)定的優(yōu)點，這使得凸輪機構加工生產效率提高、精度及表面粗糙度一致，從而實現(xiàn)了凸輪機構加工自動化。因此，本章對凸輪機構的數(shù)控加工技術進行研究。
1.1.1 CAXA實體設計簡介
CAXA實體設計是一款集創(chuàng)新設計、工程設計和協(xié)同設計于一體的新一代三維系統(tǒng)。易學易用、快速設計和兼容協(xié)同是它最明顯的特點。
1.創(chuàng)新模式
創(chuàng)新模式將可視化的自由設計與精確化設計結合在一起，使產品設計跨越了傳統(tǒng)參數(shù)化造型CAD軟件的復雜性限制，無論是經驗豐富的專業(yè)人員，還是剛進入設計領域的初學者，都能輕松開展產品創(chuàng)新工作。
2.工程模式
CAXA實體設計除提供創(chuàng)新模式外，還具備傳統(tǒng)3D軟件普遍采用的全參數(shù)化設計模式（即工程模式），符合大多數(shù)3D軟件的操作習慣和設計思想，可以在數(shù)據(jù)之間建立嚴格的邏輯關系，便于設計修改。
3.2D集成
CAXA實體設計無縫集成了CAXA電子圖板，工程師可在同一軟件環(huán)境下自由進行3D和2D設計，無須轉換文件格式，可以直接讀寫DWG/DXF/EXB等數(shù)據(jù)，把三維模型轉換為二維圖紙，并實現(xiàn)二維圖紙和三維模型的聯(lián)動。
4.數(shù)據(jù)兼容
CAXA實體設計的數(shù)據(jù)交互能力處于業(yè)內領先水平，兼容各種主流3D文件格式，從而方便設計人員之間以及與其他公司的交流和協(xié)作。
1.1.2 凸輪機構的實體建模
1.凸輪機構的組成
本章研究的是凸輪機構的數(shù)控加工技術。此凸輪機構是由心軸、基座、凸輪、上蓋、螺母、活塞六個零件組成的。圖1-3是凸輪機構裝配二維圖�？梢岳肅AXA實體設計的CAD功能完成對這六個零件的建模、裝配。在建模過程中，對零件進行了實體拉伸（增料、除料）、旋轉（增料、除料）、實體倒圓角、實體倒角等特征操作。圖1-4是凸輪機構裝配三維圖。
2. 心軸的實體建模
下列實體建模部分僅對心軸部分進行詳細的步驟操作及過程說明，對于后邊的零件部分如基座、凸輪、上蓋、螺母、活塞進行詳細的步驟說明，但不再進行每一步的過程截圖，只給出關鍵過程的操作截圖及結果截圖。在建模過程中不進行具體尺寸的說明，具體的尺寸將在零件工程圖和加工操作過程中顯示。
圖1-3凸輪機構裝配二維圖
圖1-4凸輪機構裝配三維圖
圖1-5是心軸的零件圖。下面對心軸進行建模。
(1)畫出心軸的截面草圖，如圖1-6所示。
(2)對草圖截面進行旋轉特征操作，如圖1-7所示。通過對草圖截面進行旋轉特征操作，生成三維實體的外圓部分。
(3)對圖1-8(a)進行拉伸特征操作，生成心軸需要銑削部分；再對圖1-8(b)的銑削部分進行倒圓角操作，生成結果如圖1-9所示；最后對螺紋端進行生成螺紋操作，最終心軸的建模結果如圖1-10所示。
圖1-5心軸的零件圖
圖1-6心軸截面草圖
圖1-7心軸外圓輪廓生成
圖1-8心軸銑削部分生成
圖1-9心軸銑削部分倒圓角
圖1-10心軸
3.基座的實體建模
圖1-11是基座的零件圖，圖中給出了基座的具體尺寸和技術要求。下面對基座進行實體建模。
（1）通過設計元素庫拖入長方體，并進行包圍盒的編輯操作，確定基座的基本尺寸。對長方體四周進行倒圓角操作，并對底面指定邊進行倒角操作，結果如圖1-12所示。
（2）利用設計元素庫中的圓柱體和孔類圓柱體按照尺寸要求在長方體的基礎上進行操作，結果如圖1-13所示。
圖1-11基座的零件圖
圖1-12基座外圓及下表面
圖1-13基座上表面
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