基于CAXA制造工程師的零件鍛模自動編程研究

魏林

（渤海船舶職業學院機電工程系，遼寧葫蘆島 125005）

1 引言

數控技術是先進制造技術的核心，而隨著數控機床性能的不斷提升，程序的編制方法也得到了不斷改進與提高。當前數控加工技術正向著高精度、高自動化與高智能化方向發展，而編程手段也需要隨之不斷發展與提升。

數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，編程時需要進行數學處理與點位計算工作，這樣就造成了編程效率不高，且容易出現錯誤。因此對于含有非圓弧曲線或存在復雜曲面的零件，自動編程有其不可替代的優勢。

所謂自動編程就是利用專用CAD/CAM 軟件完成數控加工程序的生成工作，并可以用計算機進行零件加工過程的仿真與模擬。目前，常見的數控銑削自動編程軟件有CAXA 數控制造工程師、UG、Pro/E 等。其中，CAXA 制造工程師是我國具有自主知識產權的一款數控CAD/CAM 軟件，主要用于數控銑削的自動編程。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 制造工程師實現復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，吊鉤在數控車削加工中是較為常見的，其輪廓由直線和圓弧曲線構成，如圖1所示。該零件若采用手工編程只能用宏程序的方法，需要計算各段曲線相切處的節點，這就必須要利用計算機輔助繪圖手段來查詢節點坐標，這樣不僅降低了編程的效率，且因為存在人為因素的影響容易造成錯誤。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“吊鉤”鍛模造型的特點，可選用三軸聯動的數控銑床加工，可選用機用平口鉗裝夾。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?！暗蹉^”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”兩部分構成，可采用“曲面造型”的思想創建，即分別利用【導動面】命令中的“雙導動線、雙截面/單、變高/等高”方式來創建“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 加工參數設置

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

（2）利用【平面區域粗加工】的方法，以“吊鉤”底面輪廓線為加工區域，采用“環切”方式，生成平面區域加工軌跡（設定行距為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果

拾取所有的加工軌跡，運行“【加工】│【實體仿真】”命令，顯示出的加工結果如圖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，不僅節省了大量的編程時間，同時也可保證程序的正確性。可見，利用該軟件完成復雜曲面零件加工軌跡自動生成與數控程序的編制與仿真，是行之有效的方法，在實際生產中具有一定的現實意義。

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