| 摘要:介绍波浪圈成型模三维造型与数控加工自动编程的过程，并结合实例对PRO/E软件的特点进行了分析，指出CAD/CAM的运用可提高模具加工质量，缩短设计制造的周期。 |
1 PRO/E软件
在现代模具制造业中，数控加工是所有生产技术中最重要的一环，它能高效率高质量地完成复杂型腔的加工，彻底改变传统落后的机加工工艺，能够完成以前所不能完成的加工目标。作为一个集CAD/CAM于一体的优秀软件PRO/ENGINEER，它的CAD各模块的应用较为广泛，其强大的实体造型功能和智能特征造型能够充分满足设计者的意图。优秀的设计必须通过具体的加工来实现。PRO/ENGINEER在设计NC加工程序上提供了功能强大的辅助PRO/NC加工制造模块，使用户可利用PRO/NC将产品的计算机几何模型CAD与计算机辅助制造CAM进行整合，实现设计制造一体化。运用PRO/NC设计加工程序的流程与实际加工的思路是相近的，其流程为:建立加工所需要的模型，设计加工所需要的数据及加工操作环境(如选择加工机床，设计夹具，选择加工刀具)，加工程序设计(设计加工方式)，刀具路径设计(产生加工刀具路径参数)，后处理程序(经后处理程序进行加工参数的转换)，NC CODM(输出加工机床及控制器所需的机器码)。现就PRO/NC中的PRO/MFG-MILL三轴铣削加工模块在波浪圈成型模具加工中的运用作典型介绍。 2 造型
要完成零件的加工，首先要有待加工零件的几何模型。在CAD多个模块中选择Part模块。进入该模块后，应确定波浪圈成型模采用的造型方法，选VARSEC SWP可变截面扫描来完成造型。第一，建立基准面及坐标系：第二，创建基准曲线为一个1/4圆，作为扫描的轨迹：第三，创建控制曲线，即波浪圈的展开图形，展开线的坐标长度为1/4圆周长：第四，草绘扫描所需截面，其轴向尺寸由先绘制好的控制曲线通过特定的关系式来控制：第五，运用VAR SEC SWP中的Pivot Dir来确定草绘平面的垂直方向，接着选择扫描轨迹，进而生成该零件的1/4立体造型，再经过两次镜像处理即可生成该零件的全部造型。在镜像过程中，系统自动完成曲面的缝合，使波峰波谷形成一个完整的面，如图1所示。 3 加工
在PRO/E新文件菜单下，选取MANUFACTUR-ING模块，进入加工程序设计。 1.产生刀具的路径CL DATA
①建立加工模型 加工模型包括设计模型和坯料。设计模型就是加工成形后的零件，在此调入已在Part模块中做好的波浪圈成形模，坯料则构建在模具零件的基础上为一圆套形。 ②设置加工参数 加工参数中包括操作环境参数，加工刀具参数，工艺参数与几何模型设置。 - 操作环境参数设置:确定加工机床为三轴铣床：确定加工基准坐标系，在此定为波峰所在平面的圆心：安全提刀面定为垂直于Z轴且高于波峰5mm的平面。
- 加工刀具参数设置:因为波浪圈为曲面加工，故选择球头刀。根据零件R尺寸选取球头尺寸。
- 工艺参数与几何模型设置。
- PRO/E根据加工面的情况提供了各种类型的加工程序设计选项，如Volume Milling，Conventional Surface Milling，Contour Sueface Milling，Profile Milling，Engraving等等，此处选择Contour Sueface Milling曲面轮廓铣削，该参数专门运用于复杂曲面的加工，可依照曲面的变化情况分别选择斜率方向、切削路径方向及投影方式等项目中设定各种加工路径作为产生加工刀具路径的依据，使所产生的刀具路径能更逼近于曲面的几何形状，因波浪圈为圆形零件，采用Along Cutline(由加工曲面的轮廓设定切削路径的方向)的走刀方式，能较好地完成曲面的加工。
- 关键的参数是STEP-OVER侧向切深和SCAL-LOP-HGT曲面留痕高的设定。这两个参数都是控制的同一个目标即型面的质量。刀具侧向切深就是常说的刀具间距，在数控加工中，该参数关系到被加工零件的精度和加工时间。切削间距小则加工精度高钳工研修工作量小，机加工时间长，切削间距大则反之。另一个参数曲面留痕高，是用残留高度来自动确定切削间距，该参数只有在其给定切削间距形成的加工型面残留高度大于该值时才能起作用，它形象地反映了加工表面的质量情况。选曲面留痕高为0.02。
- 进给速度定为100mm/min，机床转速定为1500r/min：切削余量，因波浪圈深度浅，可一次加工完成，不留余量：切削容差，该值表示了实际的切削轨迹偏离理论轨迹的量。由于一次加工完成，按精加工的要求设置容差为0.01。
- 加工面及加工路径轮廓的选择:选择要加工的曲面片，再分别选择外圆曲线及内圆曲线和刀具的起刀点、退刀点，形成环切封闭式加工刀具路径。
以上设置完毕后生成加工路径如图2。
图1 三维造型图
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图2 刀具路径图
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图3 切点进刀刀具路径图
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2.实体加工模拟NC-CHECK
在完成加工刀具路径显示后，为了更好地观察切削情况，避免出现过切、欠切、干涉、碰撞等现象，利用软件的仿真功能，实现实体模拟加工，在计算机上逼真地显示出零件的加工过程。 3.刀具路径修改CUSTOMOZE
由于加工刀具路径是自动生成的，其结果未必完全符合用户的期望，因此可通过CUSTOMOZE来进行局部的编辑修改。图2刀具的切入点是垂直于Z轴切入材料，对刀具的受力极为不利，而且工件表面也会留下驻刀痕迹，可通过选择Tangent Approach相切进刀来改善刀具路径。更改后的刀具路径如图3所示。 4.后置处理NC-GPOST
在获得正确的刀具路径参数后，需要通过专用的后置处理软件，将刀位文件转化为特定机床指令系统所识别的数控加工程序NC CODE。在后置处理参数设置中选择合适的数控系统和机床参数，然后将刀具路径经过后置处理器处理后，获得机床可识别的程序代码。在实际加工中，我们使用托普公司生产的TPCNC-BAKX3-A三轴数控铣床，根据机床单脉冲步进值为0.005的特点，在后置处理器参数设置中，将分辨率Resolution定为0.01，这样生成的程序代码其X、Y、Z值的坐标控制精度为0.01，确保了加工中不会丢步和受累计误差的影响。另外，再将程序代码调入Word文字处理系统中消除代码段中的空格，从而避免机床在X、Y、Z轴方向逐点单轴运动的现象。经过以上调整，加工出的波浪圈成形模完全达到了使用要求，粗糙度值很低，只须钳工稍加抛光即可投入使用。冲压成形的波浪圈获得了满意的各项参数要求。 4 结束语
先进的设计制造手段CAD/CAM正广泛地应用于各行各业，尤其是模具行业，迫切需要这种先进的技术来提高模具的质量，缩短加工周期，增加模具价值。在波浪圈成形模加工中运用了PRO/E高级造型技术变截面扫描和曲面轮廓铣削加工，成功地完成了该模具的制作。由于PRO/E具有的参数特性也为同类零件的设计制造提供了简捷的途径，只须改变模型的驱动尺寸再生新模型即可获得新产品模型，这样可大大缩短产品投放市场的时间。
