基于CAXA制造工程师的零件锻模自动编程研究

魏林

（渤海船舶职业学院机电工程系，辽宁葫芦岛 125005）

1 引言

数控技术是先进制造技术的核心，而随着数控机床性能的不断提升，程序的编制方法也得到了不断改进与提高。当前数控加工技术正向着高精度、高自动化与高智能化方向发展，而编程手段也需要随之不断发展与提升。

数控程序的生成方式主要有手工编制与自动编程两种。手工编程主要用于零件外形不太复杂、程序量较小的场合。而如果零件中包含有非圆弧曲线的情况，若采用手工编程多采用宏程序的编制方法，编程时需要进行数学处理与点位计算工作，这样就造成了编程效率不高，且容易出现错误。因此对于含有非圆弧曲线或存在复杂曲面的零件，自动编程有其不可替代的优势。

所谓自动编程就是利用专用CAD/CAM 软件完成数控加工程序的生成工作，并可以用计算机进行零件加工过程的仿真与模拟。目前，常见的数控铣削自动编程软件有CAXA 数控制造工程师、UG、Pro/E 等。其中，CAXA 制造工程师是我国具有自主知识产权的一款数控CAD/CAM 软件，主要用于数控铣削的自动编程。其功能主要包括零件三维建模、刀具轨迹生成、加工仿真模拟、后置代码生成、编制加工工艺文件等。

本文以一种常见的曲面零件——“吊钩”为例，介绍利用CAXA 制造工程师实现复杂曲面零件加工轨迹自动生成与程序编制的一般方法。

2 自动编程过程介绍

2.1 零件图及加工工艺分析

作为一种弧形零件，吊钩在数控车削加工中是较为常见的，其轮廓由直线和圆弧曲线构成，如图1所示。该零件若采用手工编程只能用宏程序的方法，需要计算各段曲线相切处的节点，这就必须要利用计算机辅助绘图手段来查询节点坐标，这样不仅降低了编程的效率，且因为存在人为因素的影响容易造成错误。因此对于该类零件，采用自动编程的方式是较为正确的选择。

图1 吊钩锻模零件图

图2 吊钩锻模造型图

利用CAXA 制造工程师软件对吊钩零件进行自动编程的第一步是零件建模，其造型图如图2所示。

根据“吊钩”锻模造型的特点，可选用三轴联动的数控铣床加工，可选用机用平口钳装夹。不存在限制曲面，同时，为了防止“托板”上表面过切，可以将此面作为干涉面。“吊钩”的“主体”曲面与“托板”上表面交界处为非圆弧过渡，因此，需要进行清根加工。

2.2 零件的建模

由图1 可知，该零件由“吊钩”的“主体”和“托板”两部分构成，可采用“曲面造型”的思想创建，即分别利用【导动面】命令中的“双导动线、双截面/单、变高/等高”方式来创建“主体”曲面部分的造型；利用【直纹面】命令中的“曲线+曲线”的方式来完成“托板”曲面部分的造型。

2.3 加工参数设置

（1）利用φ10的平底铣刀，采用【区域式粗加工】的方法，去掉多余的毛坯（设定加工余量为0.5）；

（2）利用【平面区域粗加工】的方法，以“吊钩”底面轮廓线为加工区域，采用“环切”方式，生成平面区域加工轨迹（设定行距为1.5）；

（3）利用R2的球头铣刀，采用【投影线加工】的方法，将上步生成的轨迹投影到“吊钩”的“主体”曲面上，生成精加工轨迹；

（4）利用φ10的球头铣刀，采用【扫描线精加工】的方法，沿“吊钩”的“主体”曲面，生成扫描线精加工轨迹，保证“吊钩”的“主体”曲面的光滑精度；

（5）利用φ8的平底铣刀，采用【区域式粗加工】的方法，沿“吊钩”的“主体”曲面与“托板”上表面交界处的轮廓线，生成加工轨迹（设定加工余量为0），起到清根的作用；

（6）仿真加工，生成G 代码。在加工“吊钩”锻模造型时，只需一次装夹即可（即“托板”），且保证“吊钩”锻模造型的Z轴向上（目的是与机床的Z轴方向一致，保证生成G 代码的可用性）。

2.4 自动编程与仿真

图3 吊钩锻模造型所有加工轨迹的仿真结果

拾取所有的加工轨迹，运行“【加工】│【实体仿真】”命令，显示出的加工结果如图3所示，各加工轨迹的部分G 代码如图4所示。

图4 吊钩锻模造型各加工轨迹G 代码

3 结语

针对锻模零件“吊钩”，利用CAXA 制造工程师软件完成了刀具轨迹与加工代码的生成，相比较手工编程而言，不仅节省了大量的编程时间，同时也可保证程序的正确性。可见，利用该软件完成复杂曲面零件加工轨迹自动生成与数控程序的编制与仿真，是行之有效的方法，在实际生产中具有一定的现实意义。

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［2］王银灵，王小锋.基于CAXA的EMU 门角铁自动编程加工分析［J］.机车车辆工艺，2008（2）：124-126.

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