基于CAXA-ME的典型零件三维建模与数控仿真加工

1 引言

CAXA制造工程师是我国自主研发的集三维设计、虚拟仿真加工、自动生成G代码等功能于一体的CAD／CAM软件，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。现以一个典型零件为例，阐述CAXA在三维造型设计、自动编程及仿真加工过程中的优势与亮点。

2 基于CAXA的三维建模

2.1 CAXA的CAD模块功能概述

CAXA的CAD功能提供有二维线框造型、特征实体造型、曲面造型和曲面实体混合造型方法。

二维线框造型可以利用各种基本图素命令（如直线、圆弧、圆、矩形、椭圆、样条、点、公式曲线、多边形、二次曲线、等距线、曲面投影、相关线和文字等），方便快捷地绘制出各种复杂图形。此外，CAXA还提供了曲线编辑和几何变换功能，利用这些功能可降低绘图难度，提高绘图效率。

特征实体造型可将零件的设计信息用特征术语描述，造型便捷而准确。通常的零件特征有孔、槽、型腔、凸台、肋板等。特征实体模型的生成可以通过拉伸、旋转、导动、放样或曲面加厚等增料方式实现，或采用减料方式及曲面裁剪实体完成零件特征。有些特征也可采用半径过渡、倒角、打孔、肋板、拔模斜度或抽壳等高级特征工具完成。

自由曲面造型功能提供了丰富的曲面造型工具，对于任意复杂的零件模型，可通过列表数据、数学模型、文本文件及各种测量数据生成样条曲线。通过扫描、放样、导动、边界、网格等多种形式生成复杂曲面，并可对曲面进行任意的裁剪、过渡延伸、缝合、拼接等编辑处理。

曲面实体混合造型模式将曲面造型和实体造型进行融合，实现曲面裁剪实体、曲面生成实体、曲面约束实体的混合操作。

2.2 零件的三维建模

零件模型的三维建模过程首先从零件工程图纸开始，分析零件的内部结构和外部形状，然后确定造型的方法和设计步骤。由图1可知，该零件为板类槽形零件，零件结构简单，几何形状规则，零件模型的设计可通过

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实体造型方法完成，即在X-Y面绘制草图，拉伸增料生成基本体，然后由基本体拉伸除料生成槽，即可快速完成零件实体模型，如图2所示。

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3 基于CAXA的数控仿真加工

3.1 CAXA的CAM模块功能概述

CAXA软件支持二轴到五轴的数控铣削和高速切削功能，并且提供粗加工、精加工、补加工、槽加工、孔加工和圆角宏加工等丰富的数控加工方式，可以对刀具加工轨迹进行编辑和批处理，通过代码反读校验数控NC代码的正确性，通过轨迹仿真检验加工过程是否存在干涉，后置处理可直接输出G代码控制指令，并能根据需要

自定义数控系统的后置处理格式。

3.2 零件的数控仿真加工

由图1可知，该零件为板类槽形零件，根据零件结构形状制定相应的数控加工工艺，选用适合零件外形及槽的加工方式，该零件粗、精加工分别采用等高线粗加工方式和等高线精加工方式，等高线粗、精加工参数见表1、表2。

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数控加工用零件模型通过实体特征到加工管理的切换，将零件几何模型无缝导入加工空间，零件的模型由几何模型转化为加工模型，然后进行数控加工参数设置。毛坯的设定选用参照模型，尺寸与零件加工用毛坯一致，据表1粗加工参数确定全局起始点高度，随后机床后置设置，选用或设定数控系统，确定编程格式，设置刀具参数，等高线粗加工轨迹路径如图3a所示。根据已生成的刀具加工轨迹，经后置设置生成数控G代码程序，等高线粗加工G代码见图4a。

对于精加工G代码的生成，加工参数设定见表2，等高线精加工轨迹如图3b所示，对应轨迹路径的G代码见图4b。随后进入仿真器对零件加工过程进行仿真加工，校验加工程序的正确性和刀具轨迹的干涉检查。

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零件加工仿真是通过CAXA-ME的轨迹仿真器实现，有线框仿真和实体仿真2种模式。零件加工仿真在CAXA制造工程师仿真环境中完成，仿真过程显示毛坯、刀具及刀柄，动态仿真加工真实感强。根据零件设定的加工参数，展现工件实际加工刀具的切削轨迹路径，槽形零件等高线粗。精加工仿真见仿真，检查刀具、刀柄、夹具及机床是否存在干涉，判断刀具轨迹路径是否理想校验加工程序的正确性，从而实现对刀具轨迹编辑和优化，保证加工程序的正确和零件的加工质量。

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4 结语

CAXA-ME软件可以准确快速设计加工模型，通过零件加工工艺参数设置，生成数控铣削加工程序。通过加工仿真，实现对刀具轨迹编辑和优化处理，避免加工过程中的漏切、过切和碰撞问题，确保程序的正确性。特别是手工编程难以实现的复杂零件CAXA-ME的CAD/CAM强大功能可免于编程人员的繁琐数值计算，大幅缩短编程工时，实现非实际加工的参数校验，提高零件的表面加工质量和加工精度。

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