圖案的線切割切削加工研究

張煒宿良李飛峰

（1.濰坊工程職業學院，濰坊 262500；2.山東科技職業學院，濰坊 261053；3.兗礦東華重工機電裝備制造分公司，濟寧 273500）

圖案的線切割切削加工研究

張煒1宿良2李飛峰3

（1.濰坊工程職業學院，濰坊 262500；2.山東科技職業學院，濰坊 261053；3.兗礦東華重工機電裝備制造分公司，濟寧 273500）

針對表面形狀復雜的工藝品圖案加工問題，具體討論了利用CAXA線切割軟件對圖形進行矢量化處理，得到相應的輪廓曲線，然后生成HL線切割系統能夠識別的3B程序，導入到線切割機床，最后對線切割機床進行對刀操作，完成零件的加工。

矢量化 3B代碼 線切割對刀

引言

日常生活中有很多表面形狀復雜的工藝品圖案，如心形、五角星、生肖圖案、圖騰圖案等。這些圖案圖形較為復雜，零件厚度薄，輪廓加工質量要求較高。通常，用電火花線切割機床切割是加工該類零件的最佳方法之一。電火花線切割主要是利用移動的細金屬導線（鉬絲）作電極，在線電極和工件之間加上脈沖電壓，利用脈沖放電來火花放電，利用熱能腐蝕金屬表面，使工件材料局部熔化或氣化，從而實現對工件材料的電蝕切割加工。對于此類零件加工，一般采用如下步驟進行。

1 圖紙獲取

加工圖案首先需要有相應的圖形或圖紙，然后進行適當的處理才能夠進行線切割加工。圖形獲取有兩種方法，如圖1。

圖1

（1）制圖軟件繪制。對于簡單圖形（如五角星圖案），采用機械軟件AutoCAD或者國產軟件CAXA電子圖版進行圖案的繪制。繪制時需要注意，為了更好的生成線切割程序，盡量將圖形處理成封閉圖形。因HL線切割系統只識別DAT/DXF格式文件，對于AUTOCAD文件，默認文件保存格式為DWG，選擇“文件-另存為-文件類型中選擇AUTOCAD2000.dxf(或者更低版本)”。對于CAXA電子圖板文件，默認文件保存格式為EXB，選擇“文件-DXF/DWG批轉換器-設置”進行轉換，如圖2、圖3。

（2）對于稍復雜零件或者平面圖案來說(如工藝品圖案)，采用制圖軟件繪制過度復雜，可采用矢量化工具（如CAXA線切割）得到圖紙。

CAXA線切割的位圖矢量化功能可以將BMP等格式的圖形文件進行矢量化處理，生成可用于加工編程的輪廓線。該功能解決了實物、美術畫、美術字等各種有實物無尺寸圖案的加工編程難題，原先一些難以加工甚至不能加工的零件，可以通過掃描儀將圖片或實物轉換為圖像輸入，利用位圖矢量化處理，生成矢量圖，并生成加工代碼，便能極為便利地對其進行編程和加工，減輕了編程的難度，提高了生產的效率和質量。

圖2 AutoCAD中DXF文件保存

圖3 CAXA電子圖版EXB文件轉換為DXF文件

以工藝品圖案為例，盡量尋找背景對比度大的圖案，如果圖案為彩色或對比度較低圖案，可采用PS軟件進行摳圖，并將文件保存為BMP位圖格式，獲得圖片后，打開CAXA線切割軟件，選擇“繪制-高級曲線-位圖矢量化-矢量化”，選擇圖片。可以直接進行矢量化處理的圖形文件主要有BMP、GIF、JPG、PNG、PCX格式，其他格式的文件需要轉換成以上幾種格式文件后再進行矢量化。

在系統彈出的矢量化菜單中，進行適當選擇。

選擇描亮色域邊界。系統提供三種背景選項，描暗色域邊界、描亮色域邊界和指定臨界灰度值。當圖像顏色比背景顏色，選擇“描暗色域邊界”；當圖像顏色比背景顏色淺時，選擇“描亮色域邊界”；臨界灰度值可由系統取得的位圖灰度平均值，選擇“指定臨界灰度值”。

選擇擬合方式圓弧擬合。系統提供兩種擬合方式，直線擬合生成的輪廓只包含直線；圓弧擬合產生的輪廓由圓弧和直線組成。兩種擬合方式均能保證擬合精度，圓弧擬合優點在于生成的圖形比較光滑、線段少，因此生成的加工代碼也較少。

選擇精細擬合精度。擬合精度越高輪廓形狀就越精細，但并不是精度越高就越好，需要根據使用情況的精度要求等方面來選擇，精度選得過低會使輪廓形狀出現較大偏差，精度選得過高，生成的輪廓可能會出現較多的鋸齒。

圖像實際寬度可選擇默認設置。若圖像過大，可先用矩形限定大小，利用放縮及移動命令將圖形放入。完成矢量化功能后，位圖多了藍色邊線，如圖4。

圖4

選擇“繪制-高級曲線-位圖矢量化-清除位圖”，得到相應的圖形。

2 3B代碼生成

利用CAXA線切割軟件生成3B代碼導入機床中。選擇“線切割-軌跡生成”，在線切割軌跡生成參數表中設定符合機床的參數，選擇“線切割-生成3B代碼”，拾取相應加工軌跡，生成對應3B代碼，如圖5、圖6。

圖5 軌跡生成參數表

圖6 代碼生成對話框

3 線切割機床加工

首先在U盤里，建立WSNCP文件夾（此文件夾為HL系統可識別文件夾，所有3B文件、DXF文件都需放入此文件夾才可讀取）。

啟動機床電腦前，插好U盤，系統啟動進入設置時，選擇2.USB，進入HL系統后，選擇“繪圖編程-數據程序-載入代碼-F4調盤”，選擇對應3B文件，選擇“退回-文件另存為”，F4調盤選擇D盤（此盤為線切割內部自帶虛擬盤，用來存儲加工用dxf文件及3B文件）。完成文件另存為后，選擇“繪圖編程-數據程序-代碼存盤”，此時代碼會以上步文件名保存。

退出系統，選擇“加工#1-切割”，選擇相應3B文件。

4 線切割對刀

按下F12鍵解除電腦對機床的進給鎖定，按下F11鍵啟動高頻，調整機床減小電流，打開冷卻液，將電極絲進行手搖移動靠近工件，以剛好產生電火花為準，此時線切割機床完成對刀操作。按下F12鍵進行機床機床鎖定，按下F1開始自動加工。

5 結論

對工藝圖案進行加工時需要采取以下幾個步驟：

（1）選擇高對比度圖案，并保存成BMP等格式；

（2）導入CAXA線切割軟件中，進行矢量化處理，并對非封閉圖形進行修正；

（3）利用U盤導入到機床中，需要先另存文件然后代碼存盤。

本文主要是討論了復雜工藝品圖案的線切割編程加工方法，利用CAXA線切割對位圖矢量化處理，生成矢量圖，并生成加工代碼，便能極為便利地對圖形進行編程和加工，減輕了編程的難度，提高了生產的效率和質量，擴大了電火花線切割加工方式的應用范圍。

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[5]周豐.基于CAXA二次開發的線切割自動編程算法研究[J].科技資訊.2009（28）.

圖6 側圍總成特殊區域的夾緊方案

（3）對側框A柱的優化。如圖7(a)狀態，優化前夾具定位面是壓在外板上面，內部是空心的。受壓后A柱產生癟塘，同時也造成該處車身功能性尺寸也無法調整好。因為材料受力后產生變形，使其尺寸無法達到要求。這主要是由于外板強度不足產生的。解決措施是對夾具夾緊定位位置進行調整，如圖7（b），讓定位壓緊面處在實體的位置，使其有足夠的力。另外外板也不會產生變形，從而使功能性尺寸得到控制。

圖7 側圍總成特殊區域的夾緊方案

3 結束語

通過RPS在車身總拼焊裝夾具的實例應用，可以得出以下幾點結論：

（1）夾具設計方案的確定，首先建立在零部件的RPS方案基礎上，通過使用RPS點進行主定位，再增加輔助定位的方式，并符合“N-2-1”定位原則。

（2）合理的夾具設計方案以及型面塊、支撐塊和夾頭等的布置是保證車身總拼結構穩定性以及其功能尺寸的基礎。

（3）在夾具優化和設計過程中對外覆面盡可能的不要受壓力，受力部位必須盡可能的在非外覆面和外覆面實體的狀態下進行，這樣即可保證尺寸又可保證表面沒有癟塘。

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[4]游海.汽車車身夾具的設計要點、調試及發展[J].機械工程師,2007（7）:73-74.

Abstract:From the real status of production,this paper explains the concept of the reference point system and proposed that total body fight welding fixture design must meet the set requirements of RPS points.Taking Jig Shanghai Volkswagen as a models with a total body welding fixture designe,this paper described in detail its under body assembly and the side panels assembly RPS set,and further optimized fight jig, which can further ensure to meet the site's designrequirements.

Key words:RPS,fixtures,total body fight,welding

Cutting Research on Line Cutting Pattern

ZHANG Wei1,SU Liang2,LI Feifeng3
（1.Weifang Engineering Vocational College,Weifang 262500;2. Shandong Vocational College of Science and Technology,Weifang 261.53;3.Yankuang Donghua Heavy Mechanical and Electrical Equip-ment Manufacturing Division,Jining 273500）

According to the handicraft processing problems of complex pattern surface,this paper explained the specific graphics vectorization processing cutting software using CAXA wire cutting,get the corresponding contour curve,and then generate 3B code that the HL wire cutting system can recognize,imported into the wedm.Finally finish tool Presetting for the wedm and complete the machining of parts.

vector,3B code,wire cutting tool

Total Body Fight Welding Fixture Design Based on RPS

WU Shaofu
（Huaiyin Institute of Technology,Huai'an 223001）