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現(xiàn)階段隨著數(shù)控機(jī)床的廣泛普及，許多工廠已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了由2D設(shè)計(jì)軟件向3D設(shè)計(jì)軟件的轉(zhuǎn)變，數(shù)控機(jī)床也由原來的直接以G代碼或APT語言進(jìn)行數(shù)控編程過渡到了計(jì)算機(jī)輔助編程。筆者所在單位先后購買了英國DelCAM公司的系列軟件和北京CAXA公司開發(fā)的CAXA系列軟件，以提升單位的數(shù)控加工能力。

在數(shù)控實(shí)踐中，我們發(fā)現(xiàn)，由于CAXA系列軟件是由中國自己的軟件企業(yè)開發(fā)的，所以CAXA對于中國人來說具有易學(xué)易用、簡單方便、功能實(shí)用等特點(diǎn)，非常適合中國的加工企業(yè)。而DelCAM公司是世界領(lǐng)先的專業(yè)CAD/CAM集成系統(tǒng)開發(fā)商，是當(dāng)今世界唯一擁有大型數(shù)控加工車間的CAD/CAM軟件公司，其核心加工軟件PowerMILL模塊更是以安全、方便、高效獨(dú)樹一幟。

本文將探討采用CAXA制造工程師軟件與PowerMILL相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)簡潔、高效、符合中國人習(xí)慣的模具CAD/CAM一體化解決方案。

一、模具設(shè)計(jì)在CAXA制造工程師軟件中的實(shí)現(xiàn)

CAXA制造工程師軟件具有卓越的實(shí)體造型、模具設(shè)計(jì)功能，是在Windows環(huán)境下運(yùn)行的CAD/CAM軟件。軟件提供了強(qiáng)大的線框造型、表面造型、實(shí)體造型等造型功能。軟件提供的基于實(shí)體精確造型的技術(shù)，包括拉伸增料、導(dǎo)動(dòng)增料等五種增加材料的方法，旋轉(zhuǎn)除料、放樣除料、曲面裁剪等六種減少材料的方法，過渡、抽殼、拔模等特征編輯功能以及縮放、型腔、分模等模具相關(guān)的功能。由于采用了精確的造型技術(shù)，使曲面融合進(jìn)實(shí)體中，形成統(tǒng)一的曲面實(shí)體復(fù)合造型技術(shù)。利用這一模式，可實(shí)現(xiàn)曲面裁剪實(shí)體、曲面生成實(shí)體、曲面約束實(shí)體等混合操作。最主要的是CAXA制造工程師軟件是專門針對中國人，并由中國人自己開發(fā)的軟件，全中文界面和快速簡潔的中文幫助文檔，符合中國人開發(fā)設(shè)計(jì)的操作習(xí)慣，這使我們能在最短的時(shí)間內(nèi)快速掌握此軟件。

這里以建立圖1所示的磨擦楔塊鍛模為例，分析CAXA制造工程師軟件在模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。具體參數(shù)可參見《第一屆全國數(shù)控技能大賽數(shù)控銑/加工中心軟件應(yīng)用競賽樣題（職工組）》。

三維空間造型，目前大多數(shù)都是根據(jù)二維圖樣來做的。所以如何很好地理解二維三視圖是能否做出實(shí)體造型的第一步。根據(jù)圖樣提供的5個(gè)視圖，我們要想象出這個(gè)零件是一個(gè)什么樣的空間形狀。圖樣中確定零件形狀的關(guān)鍵截面有四個(gè)：主視圖的左端面、右端面和中間的B—B、A—A截面，造型的主要工作就是根據(jù)這四個(gè)截面來完成。

利用給定的截面來做造型，首選的功能就是放樣增料、放樣除料。模具四周是四個(gè)三種不同角度的斜面，這三個(gè)面可以考慮多曲面裁實(shí)體，也可以考慮根據(jù)四周斜面的斜度求出上端的矩形，利用上下兩個(gè)矩形做拉伸除料。四周6mm深的槽如果也采用放樣增料或除料的方法可能比較困難，這時(shí)可以采用實(shí)體的布爾運(yùn)算很輕松地完成。

這樣，通過分析確定出模具造型方案：

(1)做出四個(gè)截面；
(2)根據(jù)左右二端的截面線做拉伸增料，得到整個(gè)造型的主體；
(3)根據(jù)中間二個(gè)截面做拉伸除料，做出型腔中8.7mm部分；
(4)根據(jù)Z-56深處的長方形和四周的斜度求出延伸到上面的截面，做拉伸除料，得到Z-56坑；
(5)做出6mm深槽的凸形，與已經(jīng)做好的模型做布爾運(yùn)算；
(6)按圖倒各圓角。通過這六大造型步驟的完成，磨擦楔塊鍛模最后的造型結(jié)果如圖2所示。

通過對模具形體特征的分析，確定出模具實(shí)體造型的相關(guān)步驟，然后利用CAXA制造工程師軟件提供的曲線造型、放樣增料、放樣除料、實(shí)體布爾運(yùn)算等實(shí)體造型功能，可以輕松完成各種復(fù)雜的模具設(shè)計(jì)。

二、CAXA制造工程師軟件與PowerMILL的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

要實(shí)現(xiàn)CAXA制造工程師軟件與DelCAM軟件之間的CAD/CAM一體化，它們之間的數(shù)據(jù)共享是關(guān)鍵。CAXA-ME的默認(rèn)文件格式為自帶的mxe文件數(shù)據(jù)格式，這種文件格式并不能被其他CAD/CAM軟件所識(shí)別。針對不同部門不同單位間CAD/CAM工程軟件各不相同的特點(diǎn)，為保證CAXA-ME與其他軟件間的圖形數(shù)據(jù)共享，需要CAXA-ME具有豐富的圖形數(shù)據(jù)接口。CAXA-ME包括了基于曲面的DXF和IGES標(biāo)準(zhǔn)圖形接口，基于實(shí)體的X-T、X-B，面向快速成形設(shè)備的STL以及面向INTERNET和虛擬現(xiàn)實(shí)的VRML等接口。根據(jù)我們的實(shí)踐總結(jié)，CAXA-ME可以通過igs、x_t、x_b等文件格式與各主流CAD/CAM軟件進(jìn)行圖形數(shù)據(jù)文件交換，但最好用x_t和x_b這兩種數(shù)據(jù)格式，因?yàn)檫@兩種格式是CAXA制造工程師軟件的造型內(nèi)核Parasolid的文件格式，用它們進(jìn)行文件交換一般不會(huì)出現(xiàn)問題。CAXA-ME在讀入igs文件時(shí)問題較多，容易出現(xiàn)文件數(shù)據(jù)丟失等現(xiàn)象，最好不采用。至于dfx格式，一般用于二維文件的交換，好多軟件都不支持dfx的三維。

如本文中的磨擦楔塊鍛模模型，要實(shí)現(xiàn)CAXA-ME向其他圖形數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，可以選擇CAXAME的“文件”菜單，然后選擇“另存為”，出現(xiàn)如圖3所示的文件存儲(chǔ)對話框，然后點(diǎn)擊選擇“保存類型”中的“Parasolid x_t文件(*.x_t)”或“Parasolid x_b文件(*.x_b)”進(jìn)行圖形文件的保存。

一旦圖形數(shù)據(jù)文件以x _ t或x_b的文件格式保存下來后，就可以利用專用的DelCAM圖形數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換程序——PS-Exchange將圖形文件轉(zhuǎn)換成PowerMILL能夠識(shí)別的文件格式。PS-Exchange具有強(qiáng)大的圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能，可以使PowerMLL直接輸入其他三維CAD軟件（如Pro/ENGINEER、UG、CATIA、SolidEdge、SolidWorks等）的數(shù)據(jù)格式文件而不需進(jìn)行其他數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的處理。但是PS-Exchange并不支持CAXA圖形數(shù)據(jù)格式文件，所以在這里需要將CAXA的圖形數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換成PS-Exchange能夠識(shí)別的x_t或x_b的文件格式，再將該格式的圖形數(shù)據(jù)文件自動(dòng)讀入PS-Exchange進(jìn)行轉(zhuǎn)換并輸入到PowerMILL中。在點(diǎn)擊PowerMILL中“ 文件” 菜單下面的“ 輸入模型”命令后，可以在輸入模型對話框中“文件類型”下選擇需輸入的文件類型，如圖4所示。

圖4 PowerMILL的輸入模型對話框

在選定輸入的文件后，PS-Exchange會(huì)在后臺(tái)啟動(dòng)并將轉(zhuǎn)換過后的圖形文件顯示在PowerMILL的圖形框中，圖5為摩擦楔塊鍛模輸入PowerMILL后的顯示結(jié)果。

三、模具加工在PowerMILL中的高效實(shí)現(xiàn)

PowerMILL是世界上著名的功能最強(qiáng)大、加工策略最豐富的數(shù)控加工編程編程軟件系統(tǒng)之一，同時(shí)也是CAM軟件技術(shù)最具代表性的，增長率最快的加工軟件。它是獨(dú)立運(yùn)行的、智能化程度最高的三維復(fù)雜形體加工CAM系統(tǒng)。對于中國用戶來說，PowerMILL的全新中文用戶界面、完善的加工策略，能幫助用戶產(chǎn)生最佳的加工方案，提高加工效率，減少手工休整，快速產(chǎn)生粗、精加工路徑；任何方案的修改和重新計(jì)算幾乎在瞬間完成，縮短85%的刀具路徑計(jì)算時(shí)間；2.5軸的數(shù)控加工包括刀柄、刀夾進(jìn)行完整的干涉檢查與排除；加工實(shí)體仿真方便用戶在加工前了解整個(gè)加工過程及加工結(jié)果，節(jié)省加工時(shí)間；實(shí)體模型全自動(dòng)處理，實(shí)現(xiàn)了粗、精、清根加工編程的自動(dòng)化。

PowerMILL數(shù)控編程的基本步驟主要有：

(1)模型輸入；
(2)毛坯定義；
(3)參數(shù)設(shè)置；
(4)刀具路徑的產(chǎn)生；
(5)刀具路徑的仿真；
(6)NC程序的生成。

其中刀具路徑的仿真不是必需的，其他步驟是必不可少的。參數(shù)設(shè)置主要包括刀具定義、進(jìn)給率設(shè)置、快進(jìn)高度設(shè)置以及加工開始點(diǎn)設(shè)置、切入/切出設(shè)置、刀軸方向設(shè)置等。參數(shù)設(shè)置的先后次序可以任意調(diào)換，或者忽略這些步驟而調(diào)用默認(rèn)值。

如圖5所示，摩擦楔塊在完成模型輸入后，進(jìn)行相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置，就可以進(jìn)行數(shù)控編程了。這里根據(jù)零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用刀尖圓角端銑刀，利用三維區(qū)域清除中的“平行區(qū)域清除模型”的方法進(jìn)行粗加工；然后同樣采用刀尖圓角端銑刀，利用精加工中的“等高精加工”方法進(jìn)行模具的半精加工；最后采用球頭刀，利用精加工中的“參考線精加工”方法進(jìn)行模具的精加工。

摩擦楔塊鍛模粗加工的刀具路徑圖如圖6所示。摩擦楔塊鍛模粗加工刀具路徑的仿真結(jié)果如圖7所示。摩擦楔塊鍛模的精加工刀具路徑仿真效果如圖8所示。

PowerMILL生成的刀具路徑不能直接輸入數(shù)控機(jī)床作為

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