《从三维建模、虚拟装配到数控加工》主要介绍各种机构的三维建模、虚拟装配及其主要零部件的数控加工技术。首先，以CAXA软件为平台，利用CAXA实体设计的CAD功能完成机构中所有零件的三维建模，并进行定位装配；然后对典型零件的加工工艺进行设计，确定加工刀具类型，制定工艺卡片；最后利用CAXA软件的CAM功能对机构典型零件进行加工仿真，生成零件的刀具轨迹路径。仿真无误后经过后置处理输出NC代码，并把NC代码加载到VNUC仿真软件里进行试切，实时模拟零件实际的加工过程，预测切削过程的正确性，确保所生成的零件加工程序完全正确可靠，保证刀具与机床部件和夹具间不发生碰撞和干涉。
第1章 凸轮机构的3D设计与NC加工
1.1基于CAXA平台凸轮机构各部分零件的3D设计
在各种机械中，特别是自动机床和自动控制装置中，广泛采用着各种形式的凸轮机构。图1-1和图1-2分别是内燃机内的配气机构和自动机床的进刀机构。
图1-1内燃机凸轮机构
图1-2自动机床的进刀机构
凸轮机构的最大优点是只要设计出合适的轮廓曲线，就可以使推杆做各种预期的运动，而且响应快速，机构简单紧凑。目前凸轮机构还无法被数控电控等装置完全代替。
凸轮机构是机械装备中应用非常广泛的机构。传统的凸轮机构加工方法常常由于人为因素的影响导致凸轮机构各个零部件精度不够精确，而数控加工具有加工精度高、质量稳定的优点，这使得凸轮机构加工生产效率提高、精度及表面粗糙度一致，从而实现了凸轮机构加工自动化。因此，本章对凸轮机构的数控加工技术进行研究。
1.1.1 CAXA实体设计简介
CAXA实体设计是一款集创新设计、工程设计和协同设计于一体的新一代三维系统。易学易用、快速设计和兼容协同是它最明显的特点。
1.创新模式
创新模式将可视化的自由设计与精确化设计结合在一起，使产品设计跨越了传统参数化造型CAD软件的复杂性限制，无论是经验丰富的专业人员，还是刚进入设计领域的初学者，都能轻松开展产品创新工作。
2.工程模式
CAXA实体设计除提供创新模式外，还具备传统3D软件普遍采用的全参数化设计模式（即工程模式），符合大多数3D软件的操作习惯和设计思想，可以在数据之间建立严格的逻辑关系，便于设计修改。
3.2D集成
CAXA实体设计无缝集成了CAXA电子图板，工程师可在同一软件环境下自由进行3D和2D设计，无须转换文件格式，可以直接读写DWG/DXF/EXB等数据，把三维模型转换为二维图纸，并实现二维图纸和三维模型的联动。
4.数据兼容
CAXA实体设计的数据交互能力处于业内领先水平，兼容各种主流3D文件格式，从而方便设计人员之间以及与其他公司的交流和协作。
1.1.2 凸轮机构的实体建模
1.凸轮机构的组成
本章研究的是凸轮机构的数控加工技术。此凸轮机构是由心轴、基座、凸轮、上盖、螺母、活塞六个零件组成的。图1-3是凸轮机构装配二维图。可以利用CAXA实体设计的CAD功能完成对这六个零件的建模、装配。在建模过程中，对零件进行了实体拉伸（增料、除料）、旋转（增料、除料）、实体倒圆角、实体倒角等特征操作。图1-4是凸轮机构装配三维图。
2. 心轴的实体建模
下列实体建模部分仅对心轴部分进行详细的步骤操作及过程说明，对于后边的零件部分如基座、凸轮、上盖、螺母、活塞进行详细的步骤说明，但不再进行每一步的过程截图，只给出关键过程的操作截图及结果截图。在建模过程中不进行具体尺寸的说明，具体的尺寸将在零件工程图和加工操作过程中显示。
图1-3凸轮机构装配二维图
图1-4凸轮机构装配三维图
图1-5是心轴的零件图。下面对心轴进行建模。
(1)画出心轴的截面草图，如图1-6所示。
(2)对草图截面进行旋转特征操作，如图1-7所示。通过对草图截面进行旋转特征操作，生成三维实体的外圆部分。
(3)对图1-8(a)进行拉伸特征操作，生成心轴需要铣削部分；再对图1-8(b)的铣削部分进行倒圆角操作，生成结果如图1-9所示；最后对螺纹端进行生成螺纹操作，最终心轴的建模结果如图1-10所示。
图1-5心轴的零件图
图1-6心轴截面草图
图1-7心轴外圆轮廓生成
图1-8心轴铣削部分生成
图1-9心轴铣削部分倒圆角
图1-10心轴
3.基座的实体建模
图1-11是基座的零件图，图中给出了基座的具体尺寸和技术要求。下面对基座进行实体建模。
（1）通过设计元素库拖入长方体，并进行包围盒的编辑操作，确定基座的基本尺寸。对长方体四周进行倒圆角操作，并对底面指定边进行倒角操作，结果如图1-12所示。
（2）利用设计元素库中的圆柱体和孔类圆柱体按照尺寸要求在长方体的基础上进行操作，结果如图1-13所示。
图1-11基座的零件图
图1-12基座外圆及下表面
图1-13基座上表面
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