如何准备用于 CNC 加工的 CAD 文件

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  要点速览
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  准备用于 CNC 加工的 CAD 文件到底指什么
• 3
  先让模型成为封闭实体
• 4
  单位、原点和基准设置
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  公差、螺纹和表面处理标注
• 6
  选择合适的导出格式
• 7
  会抬高成本或阻碍报价的设计选择
• 8
  分步操作：准备用于 CNC 加工的 CAD 文件
• 9
  加工应发送哪种 CAD 文件格式
• 10
  特征何时可以加工，何时不行

加工人员把你的模型读作一组边界。每个面、孔和型腔都会变成一条刀路，对应真实的刀具直径和真实的切削深度。所以准备文件不是表面功夫，而是让这些边界没有歧义，让报价反映你设计的零件。

我们见到的大多数延误不是复杂几何造成的，而是模型由曲面拼片组成而非实体、零件比例画错，或者螺纹说明只存在于某人脑子里。上传前修好这三件事，能消除大部分来回沟通。

我们从单件原型到 10,000+ 件批量都报价并生产，无最小起订量。材料从 6061、7075 铝到 17-4PH 不锈钢、Ti-6Al-4V 和 PEEK。但如果文件发来就是开放式的，这些都没用。

本页是我们自己会遵循的顺序：先做模型清理，再设单位和原点，然后处理公差和标注，最后导出和交接。

CNC 程序需要一个可切除的体积。如果你的零件是一堆修剪过的曲面，CAM 系统就得猜哪里是内部。有时猜对了，你拿到报价；有时失败，加工厂先请你修复模型。

在 SolidWorks 中用“工具 > 检查”。在 Fusion 360 中，从“检查”菜单运行“验证”。在 Siemens NX 中使用“检查几何体”。你要找的是同样三样东西：开放边、自相交面和零厚度壁。

零厚度壁值得单独说。注塑塑料件上 0.05 mm 的加强筋是真实特征；同样的加强筋放在机加工铝件上就是断掉的立铣刀。刀具会经过的任何壁厚至少给 0.8 mm，最好 1.5 mm 以上。

如果你用 Rhino 或 Alias 这类基于曲面的工具建模，导出前先封闭实体。多数 CAD 软件都有缝合或合并命令，会报告剩余间隙宽度。大于 0.01 mm 就值得修，不要留给加工厂。

• 1
  水密实体一个实体，没有多余曲面或可见的构造平面。
• 2
  无自相交圆角折回自身是常见的隐藏错误。
• 3
  最小壁厚铝和钢的机加工壁厚保持在 0.8 mm 以上。

一开始就把文档单位设为毫米或英寸，并保持一致。按英寸建模却从毫米模板导出，零件会小 25.4 倍。加工厂能发现，但要花一天确认。

把模型原点放在有意义的位置。最好的选择是图纸上也作为基准出现的角或面。原点落在空白中间时，编程员只能自己编一个零点，装夹误差往往就从这里来。

对于棱柱类零件，把模型对齐坐标轴。主平面放在 XY 平面，最长直边沿 X 轴。五轴加工可以容忍奇怪的方向，但三轴加工在零件摆正时编程快得多。

如果是车削件，回转轴应放在 Z 轴或 X 轴上，按加工厂的习惯。在图纸说明里告诉他们用哪个。这一句话能省掉一次装夹讨论。

所有尺寸按名义值建模。不要为了偏置配合把内孔缩小 0.01 mm。如果孔需要铰削，在图纸上用公差带写明。加工人员会选刀具和补偿来达到。

一般公差应在标题栏中统一说明一次。机加工金属的常见工厂默认值是未注公差尺寸 ±0.1 mm。关键尺寸再单独标注。需要时我们能保持 ±0.005 mm（±0.0002 in），但前提是图纸指明哪些特征需要。

螺纹应标注标准名称，不要建模成装饰性螺旋线。在图纸上写 M6 × 1.0 或 1/4-20 UNC。建模螺纹会增加文件体积，对编程人员没有有用信息。用螺纹表更清晰，成本也更低。

表面处理同理。Ra 1.6–3.2 μm 是常规加工表面。Ra 0.8–1.6 μm 需要精加工走刀和更小的步距。Ra 0.2–0.8 μm 通常意味着二次加工。按面标注表面处理，能让加工厂知道哪里该花时间、哪里不必。

• 1
  名义模型把设计意图留在图纸上，不要放在偏移过的模型里。
• 2
  统一一般公差在标题栏中注明；例外情况单独标注。
• 3
  标注螺纹用 M6 × 1.0 或 1/4-20 UNC 文字，不要建模螺旋线。
• 4
  按面标注表面处理默认 Ra 1.6–3.2 μm，仅在需要处收紧。

大多数订单发 STEP 文件。STEP AP214 包含实体几何、颜色和装配结构，所有 CAM 系统都能读取。它是最安全的默认格式，不依赖你使用哪套 CAD。

IGES 较老，偏重曲面。它可以用，但会丢失实体信息，一个简单的立方体可能变成六个独立面。只在接收方要求时用 IGES。原生文件（SLDPRT、SLDASM、IPT、CATPart、PRT）在需要针对特征做 DFM 反馈时有用，但要先确认版本兼容性。

加工不要发 STL，除非没有其他格式。STL 是网格化的。本应是真正圆柱的孔会变成一圈平面三角形。加工厂能据此加工，但尺寸会漂移，没人能放心测量一个多面体表面。

如果零件有复杂有机曲面，在 STEP 之外附上原生文件。这样工程师能查看特征树，建议更好的刀路或拆分零件，而不是猜测曲面是如何构建的。

尖内角是棱柱类零件成本的最大来源。每个内角都由圆形刀具切出，所以最小的角半径决定刀具直径。20 mm 深腔底部的 0.5 mm 内圆角需要细长刀具，必须慢速走刀。

深孔同理。孔深超过直径 8 倍需要啄钻，通常还要预钻孔；超过 20 倍可能需要枪钻或 EDM，工艺完全不同。

薄底和无支撑壁会振动。如果加工壁厚 0.5 mm、高 30 mm，无论装夹多好都会颤振。加 2 mm 加强筋，或留出后续去除的工艺连接，通常比对抗振动更便宜。

最后，到处标注紧公差既贵又无意义。整个零件标 ±0.01 mm，而只有两个内孔与轴承配合，会让检测时间翻三倍，对装配毫无改善。

• 1
  角半径内角保持为预期刀具半径的 1.2 倍或更大。
• 2
  孔深尽量不超过直径的 8 倍；更深的要标注。
• 3
  壁厚加工金属壁最小 1.5 mm，较高时加厚。