基于CAXA制造工程师的香皂模具造型与数控加工

　　CAXA制造工程师是在当今我国数控领域、机械加工及模具设计制造过程中广泛使用的CAD/CAM软件。它不但有精确的特征实体造型、强大的NURBS自由曲面造型和曲面实体复合造型技术，还可以为零件提供两轴至五轴的数控加工功能、加工工艺控制、加工轨迹仿真和通用后置处理模块，可生成各类数控机床的G代码。运用此软件，可以代替手工编程繁琐的计算，减少程序的错误，缩短编程时间，提高工作效率和编程质量，有效地保证了零件的加工精度。运用该软件模拟加工过程，可以对比加工质量，并检查刀具是过切或干涉，该软件自动生成的数控代码，可直接用于数控加工中。

1.香皂模具的造型

　　香皂模具的三维造型比较复杂，要利用CAXA制造工程师实体造型功能与强大的曲面造型功能相结合才能实现。香皂模型的二维视图如图l所示，在这个二维图的基础上通过拉伸增料、变半径过渡先作出香皂模具的三维轮廓，如图2所示；然后在香皂模具的外轮廓上构建三条截面线，通过扫描曲面和等距面来创建花纹所在的面，再在模型上表面创建平行XOY面的平面，并在此平面内绘制花纹草图，如图3所示；最后通过拉伸除料和布尔运算完成香皂模具，三维造型结果如图4所示。

2.香皂模具数控加工

　　2.1加工前的工艺准备

　　2.1.1分析工艺方案

　　零件整体形状平坦，非常适合采用等高线粗加工和等高线精加工完成加工。香皂模具上表面的文字图案可用曲面区域加工来完成。具体方案为：先用直径为Φ8mm的端铣刀做等高线粗加工。再用直径为Φ10mm，圆角为r2mm的圆角铣刀做等高线精加工。另外用直径为Φ8mm的端铣刀做区域粗加工。最后用Φ0．1mm的雕铣刀做曲面区域加工铣花纹。

　　2.1.2准备工作

　　在这个阶段主要完成加工环境设计工作。 在完成工艺方案设计的前提下。在计算机上完成毛坯的定义和数控机床、刀具、通用夹具元件建库、夹具的选用。目的是建立一个三维工件的加工环境。

　　2.2香皂模具加工工序的编制

　　根据零件毛坯、夹具装配之间的空间几何关系对三维造型进行进一步的工艺分析，根据需加工零件的形状特点及工艺要求，利用CAXA制造工程师提供的加工方法，选定需要加工的部分。拟定刀具的进入路径、切削路径、退出路径。对刀具在运动中可能发生干涉的部位，应及时进行加工环境调整。

　　2.2.1等高线粗加工

　　使用直径为Φ8mm的高速钢端铣刀进行加工．该加工方式是较通用的粗加工方式，适用范围广；它可以高效地去除毛坯的大部余量，并可根据精加工要求留出余量，为精加工打下一个良好的基础；可指定加工区域，优化空切轨迹。加工轨迹如图5所示。

　　2.2.2等高线精加工

　　用直径为Φ10mm，圆角为r2mm的圆角铣刀做等高线精加工。等高线精加工可以完成对曲面和实体的加工，轨迹类型为2．5轴，可以用加工范围和高度限定进行局部等高加工；可以通过输入角度控制对平坦区域的识别，并可以控制平坦区域的加工先后次序。

　　用直径为Φ8mm的端铣刀做区域粗加工。该加工方法属于两轴加工，其优点是不必有三维模型，只要给出零件的外轮廓和岛屿，就可以生成加工轨迹。

　　2.2.4曲面区域加工

　　用直径为Φ0.1mm的雕铣刀做曲面区域加工花纹。

3.轨迹仿真、后置处理

　　应用轨迹仿真功能进行屏幕模拟实际切削过程。显示材料去除过程和进行刀具干涉检查，检验生成的刀具轨迹是否满足要求，查看切削后的工件截面，确保不会出现过切。以改进刀具轨迹。

　　数控编程的核心工作是生成刀具轨迹，然后将其离散成刀位点，经后置处理产以用加工范围和高生数控加工程序。当加工轨迹生成后，按照当前机床类型的配置要求，把已经生成的刀具轨迹自动转化成合适的数控系统加工代码，即CNC数控加工程序。根据需要还可生成加工工艺单。通过RS232串口实现数控系统与代码传递，把零件的代码输入到机床里，就可以进行零件的加工了。

4.结语

　　以香皂模型为例，利用CAXA制造工程师进行复杂模具实体设计和数控加工，能大大减少编程人员的工作量，免去了繁琐的数值计算，编程结果直观。通过仿真切削和刀具干涉检查，可确保所编程序一次成功，大幅度减少机床调试时间和机床试切时间，既可以缩短生产周期，又可以确保零件表面质量和加工精度，提高了工作效率。