基于CAXA制造工程師的零件鍛模自動編程研究

魏林

（渤海船舶職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系，遼寧葫蘆島 125005）

1 引言

數(shù)控技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的核心，而隨著數(shù)控機(jī)床性能的不斷提升，程序的編制方法也得到了不斷改進(jìn)與提高。當(dāng)前數(shù)控加工技術(shù)正向著高精度、高自動化與高智能化方向發(fā)展，而編程手段也需要隨之不斷發(fā)展與提升。

數(shù)控程序的生成方式主要有手工編制與自動編程兩種。手工編程主要用于零件外形不太復(fù)雜、程序量較小的場合。而如果零件中包含有非圓弧曲線的情況，若采用手工編程多采用宏程序的編制方法，編程時需要進(jìn)行數(shù)學(xué)處理與點(diǎn)位計(jì)算工作，這樣就造成了編程效率不高，且容易出現(xiàn)錯誤。因此對于含有非圓弧曲線或存在復(fù)雜曲面的零件，自動編程有其不可替代的優(yōu)勢。

所謂自動編程就是利用專用CAD/CAM 軟件完成數(shù)控加工程序的生成工作，并可以用計(jì)算機(jī)進(jìn)行零件加工過程的仿真與模擬。目前，常見的數(shù)控銑削自動編程軟件有CAXA 數(shù)控制造工程師、UG、Pro/E 等。其中，CAXA 制造工程師是我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的一款數(shù)控CAD/CAM 軟件，主要用于數(shù)控銑削的自動編程。其功能主要包括零件三維建模、刀具軌跡生成、加工仿真模擬、后置代碼生成、編制加工工藝文件等。

本文以一種常見的曲面零件——“吊鉤”為例，介紹利用CAXA 制造工程師實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面零件加工軌跡自動生成與程序編制的一般方法。

2 自動編程過程介紹

2.1 零件圖及加工工藝分析

作為一種弧形零件，吊鉤在數(shù)控車削加工中是較為常見的，其輪廓由直線和圓弧曲線構(gòu)成，如圖1所示。該零件若采用手工編程只能用宏程序的方法，需要計(jì)算各段曲線相切處的節(jié)點(diǎn)，這就必須要利用計(jì)算機(jī)輔助繪圖手段來查詢節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，這樣不僅降低了編程的效率，且因?yàn)榇嬖谌藶橐蛩氐挠绊懭菀自斐慑e誤。因此對于該類零件，采用自動編程的方式是較為正確的選擇。

圖1 吊鉤鍛模零件圖

圖2 吊鉤鍛模造型圖

利用CAXA 制造工程師軟件對吊鉤零件進(jìn)行自動編程的第一步是零件建模，其造型圖如圖2所示。

根據(jù)“吊鉤”鍛模造型的特點(diǎn)，可選用三軸聯(lián)動的數(shù)控銑床加工，可選用機(jī)用平口鉗裝夾。不存在限制曲面，同時，為了防止“托板”上表面過切，可以將此面作為干涉面。“吊鉤”的“主體”曲面與“托板”上表面交界處為非圓弧過渡，因此，需要進(jìn)行清根加工。

2.2 零件的建模

由圖1 可知，該零件由“吊鉤”的“主體”和“托板”兩部分構(gòu)成，可采用“曲面造型”的思想創(chuàng)建，即分別利用【導(dǎo)動面】命令中的“雙導(dǎo)動線、雙截面/單、變高/等高”方式來創(chuàng)建“主體”曲面部分的造型；利用【直紋面】命令中的“曲線+曲線”的方式來完成“托板”曲面部分的造型。

2.3 加工參數(shù)設(shè)置

（1）利用φ10的平底銑刀，采用【區(qū)域式粗加工】的方法，去掉多余的毛坯（設(shè)定加工余量為0.5）；

（2）利用【平面區(qū)域粗加工】的方法，以“吊鉤”底面輪廓線為加工區(qū)域，采用“環(huán)切”方式，生成平面區(qū)域加工軌跡（設(shè)定行距為1.5）；

（3）利用R2的球頭銑刀，采用【投影線加工】的方法，將上步生成的軌跡投影到“吊鉤”的“主體”曲面上，生成精加工軌跡；

（4）利用φ10的球頭銑刀，采用【掃描線精加工】的方法，沿“吊鉤”的“主體”曲面，生成掃描線精加工軌跡，保證“吊鉤”的“主體”曲面的光滑精度；

（5）利用φ8的平底銑刀，采用【區(qū)域式粗加工】的方法，沿“吊鉤”的“主體”曲面與“托板”上表面交界處的輪廓線，生成加工軌跡（設(shè)定加工余量為0），起到清根的作用；

（6）仿真加工，生成G 代碼。在加工“吊鉤”鍛模造型時，只需一次裝夾即可（即“托板”），且保證“吊鉤”鍛模造型的Z軸向上（目的是與機(jī)床的Z軸方向一致，保證生成G 代碼的可用性）。

2.4 自動編程與仿真

圖3 吊鉤鍛模造型所有加工軌跡的仿真結(jié)果

拾取所有的加工軌跡，運(yùn)行“【加工】│【實(shí)體仿真】”命令，顯示出的加工結(jié)果如圖3所示，各加工軌跡的部分G 代碼如圖4所示。

圖4 吊鉤鍛模造型各加工軌跡G 代碼

3 結(jié)語

針對鍛模零件“吊鉤”，利用CAXA 制造工程師軟件完成了刀具軌跡與加工代碼的生成，相比較手工編程而言，不僅節(jié)省了大量的編程時間，同時也可保證程序的正確性?？梢?，利用該軟件完成復(fù)雜曲面零件加工軌跡自動生成與數(shù)控程序的編制與仿真，是行之有效的方法，在實(shí)際生產(chǎn)中具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

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