基于AutoCAD的数值计算

基于AutoCAD的数值计算

作者：徐连孝

来源：《硅谷》2011年第19期

摘 要： 通过介绍在数控车床上对一个回转体零件的手工编程加工，重点介绍一种手工编程中数值计算的方法——CAD坐标查询法的具体操作步骤。 关键词： 数值计算；回转体零件；AutoCAD

中图分类号：TL329 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1010036－01 0 引言

零件轮廓的基点计算坐标计算，代数法或者几何法是常用的方法，代数法就是通过列方程组的方法求解基点坐标，这种方法虽然可以根据零件的轮廓形状，将直线和圆弧的关系归纳成若干方式，并变成标准的计算形式，方便计算求解。几何法是根据图形间的几何关系利用三角函数法求解基点坐标，这种方法相对于代数法，计算比较简单，计算量有所减少，但是无论是代数法还是几何法，计算量都是很大的，要求编程人员有良好的数学基础和较高的数字计算能力，否则很难保证加工。并且对于轮廓比较复杂的零件，计算量非常大，这样就会降低编程效率。

在数控加工中，零件图基本都是基于CAD类软件绘制的，这时我们如果借助CAD软件的坐标查询功能就可以很容易得到零件的坐标。这样不仅可以编程效率，还可以提高坐标的计算精度，并且出错的几率也很小。本文通过一个回转体零件的数控车编程方法，介绍一种手工编程中数值计算的方法——CAD坐标查询法。 1 回转体零件的数值计算

在数控车床上，主要加工回转体零件，手柄是一类比较典型的回转体零件，其轮廓主要是有多个半径不同的圆弧连接而成，计算各基点的坐标很难，借助CAD坐标查询法就会很简单。

图1为手柄零件图。编程加工时需要两次装夹。本例以手柄右段为例编写加工程序。编程原点在工件右端面的中心处，需要计算的基点有O、1、2、3、4，如图2所示。使用CAD坐标查询法计算各基点坐标步骤如下：

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步骤一：打开已有的手柄零件图形，或者绘制手柄零件图，如果是绘制零件图的话，只需根据需要绘制出与编程有关的关键轮廓即可，并且不需要标注。但是必须按照1:1的比例绘制。例如本手柄，只需要绘制其中一半轮廓就可以，如图3所示。

步骤二：确定编程坐标系原点和基点位置。在数控车床上加工回转体零件，编程原点一般建立在工件的右端面上，本手柄的编程原点和基点顺序如图2所示。

步骤三：修改捕捉设置。激活“草图设置”对话框，选择“对象捕捉”设置，选择“交点”和“切点”，如图4所示。

步骤四：确定CAD用户坐标系与编程坐标系之间的关系。CAD用户坐标系，系统默认的是XOY平面，而数控车床坐标系是XOZ，为了便于查找各基点的坐标，需要先将用户坐标系转换为XOZ。具体做法就是使用和命令将XOY分别绕X轴和Y轴旋转900。同时通过命令将CAD用户坐标系与编程坐标系重合。如图3所示。

步骤五：查询各基点坐标值。通过“工具”菜单里的“查询点坐标”命令，按照一定顺序对各基点的坐标值进行查询。其结果如图5所示。如果车床是半径编程的话，直接根据查询结果就可以进行编程，如果是直径编程的话，则将所有的X值乘以2即可。本篇采用直径编程，整理后见表1。 3 小结

通过以上对回转体零件手柄的数值计算方法，我们可以得出以后结论：1）CAD坐标查询法主要步骤有：打开零件图纸或者按照1:1比例绘制零件图、确定编程坐标系原点和基点位置、修改捕捉设置、确定CAD用户坐标系与编程坐标系之间的关系、查询各基点坐标值。2）使用CAD坐标查询法计算基点坐标不仅非常方便，而且精度非常高，不容易出错。尤其是对于形状结构比较复杂的零件，使用CAD坐标查询法实用性更强。

参考文献：

[1]董兆伟，数控机床编程技术[M].北京：机械工业出版社，2009.9.

作者简介：

徐连孝（1963-），男，山东潍坊人，高级工程师，研究方向：机械制造。

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