數(shù)控線切割模具設(shè)計(jì)開發(fā)軟件
三維設(shè)計(jì)軟件正廣泛應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中。目前流行的大型設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件(如CATIA，UG，Pro/E)均能實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)、**設(shè)計(jì)、模具分型、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和模具數(shù)控加工等一整套自動(dòng)化功能，為美化工業(yè)產(chǎn)品的外觀造型提高產(chǎn)品的精度和質(zhì)量、縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和加工周期提供了非常有效的手段。本文以美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（PTC公司）的3D設(shè)計(jì)軟件Pro/Engineer2000i為例，說(shuō)明三維設(shè)計(jì)軟件在模具CAD/CAM中的應(yīng)用，以及如何對(duì)該軟件進(jìn)行二次開發(fā)以滿足企業(yè)個(gè)性化設(shè)計(jì)的要求。 1 Pro/Model產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程
用Pro/E進(jìn)行產(chǎn)品的外觀形狀設(shè)計(jì)已被廣大用戶熟悉，在此只做簡(jiǎn)單的介紹。這一功能是在PartIDesign模塊下，其方法主要有Extrude（拉深）、Re-volve(旅轉(zhuǎn))、Sweep（掃描）、Blend（混成）、UseQuilt用曲面）、Var Sec Sweep（變截面掃描）、SweepBlend(掃描混成)、HelicalSweep(螺旋掃描)、Bound-uries(用邊界)、FromFile(從數(shù)據(jù)文件)等，再應(yīng)用一些其他的輔助功能（如倒圓、倒角、變化圓角、拔模斜度等）來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)品的實(shí)體造型。Pro/E提供了非常豐富的功能，能滿足復(fù)雜實(shí)體造型的需求。
2 Pro/Mold模具設(shè)計(jì)流程
工業(yè)產(chǎn)品在完成實(shí)體造型后，必須通過(guò)其他方法使其轉(zhuǎn)化為實(shí)際產(chǎn)品。在這過(guò)程中通常都需要利用模具來(lái)進(jìn)行（如金屬板料利用沖壓模具、壓鑄合金利用壓鑄模具、塑料產(chǎn)品利用注塑模具等）。因此，根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和加工出模具，是制造產(chǎn)品的關(guān)鍵。在沒有這些大型計(jì)軟件以前，復(fù)雜曲面的模具型腔的設(shè)計(jì)和加工是非常困難的。如何根據(jù)產(chǎn)品的三
維實(shí)體模型，來(lái)生成模具的型腔，是Pro/E的Mold模塊的關(guān)鍵功能。這一功能在ManufacturinglMold模塊下，其主要步驟是：先調(diào)入產(chǎn)品模型，選擇（創(chuàng)建）分型面，再
拆分模具型腔，*后進(jìn)行開模檢驗(yàn)。具體說(shuō)明如下：
(1) MoldModel:蓮立或調(diào)入產(chǎn)品模型(Refer-enceModel)和模具胚料模型(Workpiece)。系統(tǒng)可直接調(diào)入事先在Model模塊下創(chuàng)建的產(chǎn)品模型和模具胚料模型，也可直接在Mold模塊下創(chuàng)建。
(2)Feature:設(shè)計(jì)模具的澆注系統(tǒng)，包括Sprue（主流道）、Runner(分流道)、Gate(澆口)等。
(3)Shrinkage:設(shè)置產(chǎn)品的收縮率S。系統(tǒng)可直
(1)在一定的條件下，激光功率的提高會(huì)導(dǎo)致裂紋的增加。
(2)激光掃描速度增加，會(huì)較大地影響材料表面的開裂程度。
(3)提高工件材料的基體溫度，對(duì)于減少或避免裂紋是相當(dāng)有效的。接將產(chǎn)品的所有尺寸乘以(1+S)系數(shù)，或在不同的方向設(shè)置不同的收縮率S。這一功能對(duì)于形狀復(fù)雜的塑料產(chǎn)品，在模具設(shè)計(jì)時(shí)可節(jié)約大量的計(jì)算時(shí)間。
(4) PartingSurf：根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)模具的分型面。系統(tǒng)提供了多種創(chuàng)建分型面的方法，可根據(jù)產(chǎn)品的具體特征，由系統(tǒng)自動(dòng)投影生成或采用創(chuàng)建曲面的方法進(jìn)行構(gòu)建。但需注意的是，創(chuàng)建的分型面上不能有“破孔”，否則系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分模，如有“破孔”，必須用構(gòu)建曲面的方法來(lái)修補(bǔ)。分型面的創(chuàng)建是系統(tǒng)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。
(5) MoldVolume:根據(jù)分型面將模具胚料分拆成多個(gè)模具型腔（包括側(cè)向抽芯）。其中Mold Vol-umel Split ITwo Volumesl All Wrkpcs是將整個(gè)胚料拆分成兩塊（主要進(jìn)行側(cè)向抽芯），而Mold VolumelSplitlTwo Volumesl Mold Volume是將某一個(gè)型腔再進(jìn)行拆分（主要完成模具的整體分型）。
(6) Mold Comp:將MoldVolume(模具體積)**地轉(zhuǎn)換成模具的實(shí)際型腔。
(7) MoldCheck:用來(lái)檢驗(yàn)上面的設(shè)計(jì)（如：分型面、拔模斜度、產(chǎn)品厚度等）是否合埋。
(8) MoldOpening:用上面的設(shè)計(jì)結(jié)果來(lái)進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬開模，以檢測(cè)設(shè)計(jì)結(jié)果是否正確。
(9) Molding:根據(jù)上面的設(shè)計(jì)生成實(shí)際的產(chǎn)品模型。完成上面的各項(xiàng)工作以后，只要執(zhí)行保存命令( FilelSave)．即可將分型面、模具型腔、產(chǎn)品模型獨(dú)立保存，以便后面數(shù)控加工模具型腔時(shí)使用。
3 Pro/NC數(shù)控加工設(shè)計(jì)流程
工業(yè)產(chǎn)品經(jīng)過(guò)產(chǎn)品造型和模具分型設(shè)計(jì)后，要生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，還必須**地加工出模具的型腔。而現(xiàn)代產(chǎn)品在外觀設(shè)計(jì)上為了增加美學(xué)效果，往往設(shè)計(jì)為復(fù)雜的曲面。這種復(fù)雜的曲面如采用傳統(tǒng)的加工手段，很難實(shí)現(xiàn)**加工。因此CAD/CAM-體化已成為現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)必不可少的手段。Pro/E系統(tǒng)就可非常方便地實(shí)現(xiàn)這一功能。
系統(tǒng)的數(shù)控加工功能在Manufacturing I NcAs-sembly模塊下，它可實(shí)現(xiàn)多軸的Lathe（車削）、Mill銑削）、Mill/Turn(銑車結(jié)合)、EDM(電火花加工)．可完成從產(chǎn)品和毛胚模型的調(diào)入、加工環(huán)境的設(shè)置（加工機(jī)床設(shè)置、加工刀具設(shè)置）、定義數(shù)控加工工
序、生成刀位文件、后置處理、NC代碼、驅(qū)動(dòng)機(jī)床加工等一整套工作。具體流程如下。
3.1加工模型的建立【Mfg Model】
在進(jìn)行加工以前，必須首先讀入已建立的加工模型(Reference Model)（如：上述的模具型腔）和毛胚模型(Workpiece)。
3.2加工環(huán)境參數(shù)的設(shè)置（Mfg Setup）
MfgSetuplOperation包括加工工藝名稱、加工機(jī)床的類型、加工基準(zhǔn)坐標(biāo)系、加工**提刀面等。
(1)Workcell:設(shè)置加工機(jī)床的類型及參數(shù)。用戶可根據(jù)具體需要選擇加工機(jī)床的類型和機(jī)床軸數(shù)，系統(tǒng)提供了多種控制類型的機(jī)床和2-5軸的加工功能。用戶還可自己添加所需的加工機(jī)床。
(2)Tooling:設(shè)置加工所需刀具。用戶可從系統(tǒng)提供的刀具庫(kù)中直接選取，也可自己設(shè)定，并添加到刀具庫(kù)中。另外，用戶還可通過(guò)CELLSETUP菜單中的Tooling選項(xiàng)來(lái)設(shè)定刀具庫(kù)的刀具信息。
(3) MachCsys:用來(lái)設(shè)定加工時(shí)加工基準(zhǔn)坐標(biāo)系。
(4) MachiningISeqSetup:用戶可在此項(xiàng)菜單下的Tool、Parameters、Retract、Surfaces選項(xiàng)來(lái)選擇刀具參數(shù)、加工工藝參數(shù)、退刀平面和加工對(duì)象等。
3.3加工方式的設(shè)定(Machining)
Pro/E系統(tǒng)提供了多種加工方式，可滿足各種情況下酌加工需求。具體的加工方式有：
(1)Volume:實(shí)體加工（型腔加工）。系統(tǒng)按設(shè)定的刀具參數(shù)和加工參數(shù)，以等高分層(Slice)的方式產(chǎn)生加工路徑。主要用于切除量大的粗加工。
(2) LocalMill:清根加工。主要用于**已完成的加工實(shí)體中未被**的角落余料和接刀痕跡。加工時(shí)要求用較小的刀具，配合適當(dāng)?shù)募庸?shù)來(lái)進(jìn)行。清根加工可分為兩種類型：PrevNC Seq（緊跟上一次加工工序）和Corner Edges(直接指定加工區(qū)域)。
(3) ConventlSrf：截面線法曲面加工。系統(tǒng)會(huì)以截面的方式產(chǎn)生相同方向的切削路徑，沿著曲面的幾何形狀作切削加工，并避開曲面上的島嶼區(qū)域，進(jìn)行曲面加工。具有殘留高度分布均勻，加工效率高的特點(diǎn)。
(4) ContourSrf：參數(shù)線法曲面加工。主要用于復(fù)雜曲面的加工。系統(tǒng)可根據(jù)曲面的變化情況，選擇合適的加工路徑，使生成的刀具軌跡更加逼近于曲面的幾何形狀。參數(shù)線法曲面加工是多坐標(biāo)數(shù)控加工中生成刀具軌跡的主要方法。
(5) Face:平面加工。主要用于大平面或平面
度要求較高的平面加工，通常采用盤銑刀或大直徑的端銑刀配以適當(dāng)?shù)募庸?shù)進(jìn)行加工。(6)Profile:輪廓加工。主要針對(duì)垂直及傾斜度不大的幾何曲面，配合適當(dāng)?shù)牡毒吆图訁?shù)，采用等高方式沿著幾何曲面分層加工。主要用于零件外
輪廓的精加工。
(7)Pocketing:凹槽加工。凹槽底面的加工軌跡是VolumeMilling精加工軌跡，凹槽四周的加工軌跡是ProfileMilling的刀具加工軌跡。這種加工方式主要用于模具型腔的精加工。
(8)Trajectory:是使用成形刀具沿著設(shè)定的刀具路徑對(duì)特別的溝槽或外型進(jìn)行加工。
(9)Holemaking:孔加工?？赏瓿蒁rill（鉆孔）、Face(盲孔)、Bore（擴(kuò)鏜孔）、Countersink（銑沉頭孔）、Tap(攻絲)、Ream(鉸孔).Custom（自定義孔）的加工。
(10)Thread:螺紋加工。采用螺紋銑刀，配合適當(dāng)?shù)募庸?shù)，可進(jìn)行內(nèi)外螺紋的加工。
(11)Engraving:雕刻加工。主要用于加工以Groove Feature方式建立的幾何圖形符弓。
(12)Plunge:插削加工。利用插削加工的方式去除材料，適合于模具型腔的粗加工。
3.4顯示走刀軌跡和加工仿真
在完成加工參數(shù)和刀具參數(shù)的設(shè)置后，系統(tǒng)可實(shí)時(shí)顯示走刀軌跡，并提供加工仿真功能，以進(jìn)行動(dòng)態(tài)干涉檢查。這一功能在系統(tǒng)的NCSEQUENCEIPlay PathIScreen Play和NC Check菜單選項(xiàng)下。
3.5 生成加工工序、進(jìn)行后置處理、產(chǎn)生NC程序
生成加工工序是利用NC SEQUENCE lDoneSeq菜單選項(xiàng)，進(jìn)行后置處理是利用CL Datal Out-putl NC Sequence菜單選項(xiàng)，然后選擇CLDatalOutputl NC Sequence l PATH l File選項(xiàng)，再選取MCD FilelDone選項(xiàng)，系統(tǒng)提示保存(Save As)刀位文件名稱，即可保存加工對(duì)象的刀位文件。接著系統(tǒng)顯示PPOPTIONS菜單，單擊Done，系統(tǒng)顯示PPList菜單，選擇相應(yīng)的機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的后置處理器，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行后置處理，并且生成與刀位文件同名
的NC加工程序，其后綴為*．TAP。用戶可利用記事本直接打開NC程序文件，并可進(jìn)行編輯修改。
生成的NC加工程序可通過(guò)專用的數(shù)控機(jī)床通信軟件直接傳給數(shù)控杌床，驅(qū)動(dòng)機(jī)床進(jìn)行加工。
3.6修改加工參數(shù)
在數(shù)控編程過(guò)程中，如想修改已設(shè)定的加工參數(shù)，可直接通過(guò)MACHI\JING l NC SEQUENCESeqSetup菜單項(xiàng)，對(duì)已設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行修改。
4 Pro/Engineer的二次開發(fā)
現(xiàn)在的CAD/CAM軟件，都是大型通用軟件，用通用軟件設(shè)計(jì)所需要的產(chǎn)品模型有時(shí)并不實(shí)用。開發(fā)適合本單位產(chǎn)品的應(yīng)用程序，無(wú)疑會(huì)提高設(shè)計(jì)效率。尤其象模具產(chǎn)品，標(biāo)準(zhǔn)通用件所占比例較大，對(duì)軟件進(jìn)行二次開發(fā)顯得尤其重要。下面簡(jiǎn)單介紹Pro/Engineer二次開發(fā)常用的方法：
(1)基于Pro/TOOLKIT的二次開發(fā)
Pro/TOOLKIT是Pro/Engineer軟件系統(tǒng)自帶的二次開發(fā)模塊，它封裝了許多針對(duì)Pro/Engineer底層資源調(diào)用的庫(kù)函數(shù)與頭文件，借助第三方編譯環(huán)境（如：C語(yǔ)言、VC+語(yǔ)言）進(jìn)行調(diào)試。
使用Pro/TOOLKIT開發(fā)應(yīng)用程序是進(jìn)行Pro/Engineer二次開發(fā)的*根本的方法，這種方法
通常包含三個(gè)步驟：編寫源程序（包括：菜單資源文件、窗口資源文件、對(duì)話框資源文件），Pro/TOOLK-IT應(yīng)用程序的核心是：user-initialize()和user- termi-nate()麗個(gè)函數(shù)；生成可執(zhí)行文件；可執(zhí)行文件在Pro/Engineer中注冊(cè)并運(yùn)行。
(2)基于AutomationGateway的二次開發(fā)
AutomationGateway是RAND公司開發(fā)的針對(duì)Pro/Engineer軟件的二次開發(fā)工具，可直接利用VisualBasic對(duì)Pro/Engineer進(jìn)行二次開發(fā)。
應(yīng)用AutomationGateway可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)Pro/En-gineer任務(wù)、創(chuàng)建用戶界面、完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)設(shè)計(jì)任務(wù)，并可把任何支持ActiveX的應(yīng)用程序和Pro/En-gineer建立直接聯(lián)系?？衫肰isualBasic，使Mi-crosoft Office產(chǎn)品和Pro/Engineer對(duì)象之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。高版本的AutomationGateway可訪問(wèn)Pro/Engineer底層的大部分常用資源。
AutomationGateway軟件可從RAND公司購(gòu)買，或從其公司網(wǎng)站下載，但必須向RAND公司購(gòu)買許可證文件。這種方法對(duì)那些不熟悉C語(yǔ)言的用戶，是一種非常有效的方法。
5 結(jié)束語(yǔ)
Pro/E系統(tǒng)全方位地提供了從產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)、**設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)到模具型腔數(shù)控加王一整套功能，極大地縮短了產(chǎn)品開發(fā)的周期，提高了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。