國內(nèi)開發(fā)的CAXA制造工程師軟件在模具設計中操作簡單，易學易用。英國DelCAM公司開發(fā)的PowerMILL軟件的模具加工功能強大，安全、高效。根據(jù)這兩種軟件的特點，本文探討了如何綜合運用這兩種軟件，快速高效地實現(xiàn)模具的設計和加工。
現(xiàn)階段隨著數(shù)控機床的廣泛普及，許多工廠已經(jīng)實現(xiàn)了由2D設計軟件向3D設計軟件的轉(zhuǎn)變，數(shù)控機床也由原來的直接以G代碼或APT語言進行數(shù)控編程過渡到了計算機輔助編程。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易用、簡單方便、功能實用等特點，非常適合中國的加工企業(yè)。而DelCAM公司是世界領先的專業(yè)CAD/CAM集成系統(tǒng)開發(fā)商，是當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，實現(xiàn)簡潔、高效、符合中國人習慣的模具CAD/CAM一體化解決方案。
一、模具設計在CAXA制造工程師軟件中的實現(xiàn)
CAXA制造工程師軟件具有卓越的實體造型、模具設計功能，是在Windows環(huán)境下運行的CAD/CAM軟件。軟件提供了強大的線框造型、表面造型、實體造型等造型功能。軟件提供的基于實體精確造型的技術(shù)，包括拉伸增料、導動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)，使曲面融合進實體中，形成統(tǒng)一的曲面實體復合造型技術(shù)。利用這一模式，可實現(xiàn)曲面裁剪實體、曲面生成實體、曲面約束實體等混合操作。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)設計的操作習慣，這使我們能在最短的時間內(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計中的應用。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體造型的第一步。根據(jù)圖樣提供的5個視圖，我們要想象出這個零件是一個什么樣的空間形狀。圖樣中確定零件形狀的關(guān)鍵截面有四個：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。模具四周是四個三種不同角度的斜面，這三個面可以考慮多曲面裁實體，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，這時可以采用實體的布爾運算很輕松地完成。
這樣，通過分析確定出模具造型方案：
(1)做出四個截面；
(2)根據(jù)左右二端的截面線做拉伸增料，得到整個造型的主體；
(3)根據(jù)中間二個截面做拉伸除料，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、實體布爾運算等實體造型功能，可以輕松完成各種復雜的模具設計。
二、CAXA制造工程師軟件與PowerMILL的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
要實現(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，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標準圖形接口，基于實體的X-T、X-B，面向快速成形設備的STL以及面向INTERNET和虛擬現(xiàn)實的VRML等接口。根據(jù)我們的實踐總結(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，因為這兩種格式是CAXA制造工程師軟件的造型內(nèi)核Parasolid的文件格式，用它們進行文件交換一般不會出現(xiàn)問題。CAXA-ME在讀入igs文件時問題較多，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所示的文件存儲對話框，然后點擊選擇“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能夠識別的文件格式。PS-Exchange具有強大的圖形數(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)文件自動讀入PS-Exchange進行轉(zhuǎn)換并輸入到PowerMILL中。在點擊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。在選定輸入的文件后，PS-Exchange會在后臺啟動并將轉(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中的高效實現(xiàn)
PowerMILL是世界上著名的功能最強大、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。它是獨立運行的、智能化程度最高的三維復雜形體加工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算幾乎在瞬間完成，縮短85%的刀具路徑計算時間；2.5軸的數(shù)控加工包括刀柄、刀夾進行完整的干涉檢查與排除；加工實體仿真方便用戶在加工前了解整個加工過程及加工結(jié)果，節(jié)省加工時間；實體模型全自動處理，實現(xiàn)了粗、精、清根加工編程的自動化。
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)設置主要包括刀具定義、進給率設置、快進高度設置以及加工開始點設置、切入/切出設置、刀軸方向設置等。參數(shù)設置的先后次序可以任意調(diào)換，或者忽略這些步驟而調(diào)用默認值。
如圖5所示，摩擦楔塊在完成模型輸入后，進行相應的參數(shù)設置，就可以進行數(shù)控編程了。這里根據(jù)零件結(jié)構(gòu)特點，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)控機床作為數(shù)控代碼進行加工，須將刀具路徑通過PowerMILL的后處理程序轉(zhuǎn)換為相應機床控制系統(tǒng)的數(shù)控程序，然后將數(shù)控程序輸入數(shù)控機床以加工毛坯。PowerMILL提供了兩種后處理方法：NC程序和PM-Post后處理。
這里只介紹NC程序的生成步驟：首先是根據(jù)輸入的模型生成刀具路徑；然后右鍵單擊產(chǎn)生的每個刀具路徑“產(chǎn)生獨立的NC程序”；最后右鍵單擊生成的每個NC程序，將NC程序“寫入”默認的文件夾。
圖10為用記事本程序打開的適用于FANUC機床控制系統(tǒng)的摩擦楔塊鍛模粗加工NC程序清單的一部分，此NC程序可直接輸入相應機床進行加工。
四、結(jié)束語
CAXA制造工程師軟件的造型功能簡單實用，易學易懂，便于操作；DelCAM的PowerMILL加工功能強大，安全高效，中文界面尤其適合中國技術(shù)人員操作。結(jié)合CAXAME和PowerMILL各自的優(yōu)點，使模具設計加工能夠簡便高效地實現(xiàn)。本方法尤其適合高級數(shù)控操作技術(shù)人員，對模具開發(fā)要求不是很高，重點是完成模具數(shù)控加工的場合。
（轉(zhuǎn)載）
