连杆锻模型腔3D造型与数控加工仿真

    1 概述
    CAXA制造工程师是我国自主研发的集设计，制造和数控加工自动编程于一体的CAD/CAM软件[1]，具有强大的实体曲面混合造型功能和丰富的数据接口，能够实现产品复杂的3D造型设计和自动生成适合任何数控系统的NC代码，并通过加工仿真或代码反读检验加工工艺和代码校验。连杆作为机械传动(世界传动带发展现状与展望)机构中的重要零件，对其锻件内部组织状态和外形结构尺寸具有较高技术要求。对于连杆锻模的设计与加工，传统方法存在较多问题。而通过CAXA制造工程师中CAD/CAM功能的应用，锻模设计与加工难度显着减小，从而实现模具的快速设计与制造。
    2 连杆锻模型腔3D建模
    (1)3D造型方法CAXA制造工程师提供了基于零件实体的特征造型，自由曲面造型以及曲面实体混合造型功能[2].
    在零件的三维造型过程中，可以通过剪切，融合等方式使曲面与实体模型融为一体，形成曲面实体复合造型模式，实现曲面与实体之间的操作，从而实现任90工具技术意复杂形状零件的造型设计。对于连杆及其型腔的造型可采用基于特征的实体造型方法。
    (2)连杆三维实体造型根据软件提供的基于特征的实体造型功能，获取连杆的结构尺寸，其造型过程：绘制基本体草图，即两圆40，80及外切圆弧 R250，并将两圆修剪为圆弧，然后运用拉伸增料生成拔模斜度为5!，厚度为10mm的基体;拉伸大小凸台，绘制凸台草图时采用曲线投影的方法获取实体边界，然后运用空格键快捷菜单扑捉圆心绘制草图，拔模斜度不变，分别拉伸获得凸台;大小凸台凹坑采用旋转除料的方法分别获得，注意其旋转轴为空间直线;基本体凹坑的绘制可采用等距偏移命令，曲线投影的方法获得，并对其圆角过渡处理;对零件实体按要求圆角过渡处理，获得连杆实体模型。
    (3)分模生成模具型腔连杆锻模型腔的生成可以采用两种分模方法：利用布尔运算生成模具型腔;利用模具分型工具直接分模处理。利用CAXA制造工程师提供的分模命令分模，可以对造型特征及型腔参数进行编辑，而运用布尔运算分模后的型腔零件形成整体，零件特征树自动消失，结构特征无法修改。分模处理后模具型腔。
    (4)坐标系统转换由可知，分模后型腔与连杆零件坐标系比较，Z轴方向相反。坐标系分模后的变化对型腔本身没有影响，但影响加工轨迹的生成和加工仿真。
    自动编程和数控加工仿真要求模型坐标系Z轴方向与机床Z轴方向相同。因此必须对型腔进行坐标系统的转换。将的型腔模型另存为。x-tparasolid 格式文件，然后新建文件采用并入文件命令输入刚才保存的文件。x-t格式文件，在输入特征对话框中选择当前零件U输入零件，定位点选择在坐标系原点，定位方式选择给定旋转角度，输入角度值180，即可使原坐标系Z轴得到反向处理。
    3 连杆锻模CAM
    3.1 加工方式
    CAXA制造工程师为零件数控加工提供多种加工方式，根据连杆锻模型腔的结构特点和数控加工的工艺要求，粗加工采用等高线粗加工，精加工采用等高线精加工。等高线粗加工参数。
    等高线粗加工参数表加工参数切削用量加工方向顺铣主轴转速1500层高2慢速下刀速度50行距2切入切出连接速度800切削模式环切切削速度400行间连接直线退刀速度1000加工顺序Z优先下刀方式加工精度0.1安全高度50加工余量0.8慢速下刀距离15区域切削类型抬刀切削混合退刀距离15起始点坐标x=0，y=0，z=80切入方式垂直毛坯类型参照模型刀具参数其他参数不设定刀具名D10球铣刀零件类型模具型腔刀具半径5加工边界刀角半径5最小最大。
    3.2 加工轨迹仿真
    根据锻模型腔选定的加工方法，按照输入等高线粗加工的相关加工参数和要求，选定加工模型，并通过计算机的数据计算，快速图形显示生成刀具轨迹和刀具切削路径。连杆锻模等高线粗加工轨迹。随后进行型腔加工过程的实体仿真，仿真过程。
    3.3 NC代码生成
    CAXA制造工程师的CAD/CAM功能的中心任务在于通过数控加工用3D模型的设计和加工工艺参数的设置，生成零件刀具轨迹，然后将其离散成刀位点，经后置处理生成与数控加工系统相匹配的G代码，即数控加工程序。连杆锻模粗加工部分加工程序如下：
    O1001(lgxqm.cut)N10G90G54G00Z80.000N12S1500M03N14X-105.114Y- 5.056Z80.000N16Z15.800N18G01Z0.800F50N20X-71.166Y-0.054F800N22G03X- 70.757Y-0.048I0.198J0.430F400N4684G01Z- 4.200F1000N4686G00Z80.000N4688M05N4690M30数控加工程序生成后，可通过数控加工仿真和NC代码反读校验加工G 代码。根据实际的需要，还可以生成加工工艺清单，刀具表和计算零件的加工时间，能有效提高生产管理效率和水平。
    4 结语
    利用 CAXA制造工程师的CAD/CAM功能，可以迅速准确地设计出连杆锻模型腔实体模型，并通过机床后置处理和数控加工参数的设置，生成数控加工NC代码，提高了锻模型腔设计，制造的效率和精度，显着地缩短了模具型腔的设计和制造周期，使模具设计和制造技术得到了新的发展。