0 引言

    Pro/E是一個(gè)全方位的CAD/CAM/CAE一體化的軟件，提供了數(shù)控加工模塊Pro/NC．運(yùn)用該模塊可進(jìn)行模具各零件的CAM，通過對加工模型、工件、刀具、機(jī)床及加工參數(shù)等進(jìn)行合理的設(shè)置，經(jīng)Pro/NC處理為刀位數(shù)據(jù)文件；通過模擬加工，檢測加工中的誤差、干涉及過切等問題，設(shè)計(jì)出合理的制造流程文件；通過Pro/NC后置處理模塊，生成能驅(qū)動數(shù)控機(jī)床加工的數(shù)控代碼，從而完成零件的數(shù)控加工過程。

    本文使用lhv/E數(shù)控加工模塊Pro/NC對晾衣叉(如圖1)的模具型腔進(jìn)行了數(shù)控銑削模擬仿真加工。

1 Pro/E的數(shù)控加工流程

    Pro/E的NC模塊是一個(gè)功能強(qiáng)大的加工制造模塊，操作流程與實(shí)際加工的思維邏輯相似，其數(shù)控銑削加工流程如圖2所示。

2 Pro/E模具CAM實(shí)例

    以圖1晾衣叉凹模“clothesfork—down prt”為例，來說明創(chuàng)建一個(gè)完整的模具數(shù)控銑削的NC程序的一一般流程。

    (1)新建制造文件

    單擊【文件】→ 【新建】→【制造】→【Nc組件】，新建名為“clothesfork”的制造文件。

    (2)創(chuàng)建制造模型

    制造模型足由參照模型和工件裝配一起組合而成的。參照模型是設(shè)計(jì)NC加工的樣本，而工件是要被切削的毛坯，加入工件的目的是隨著加工過程的進(jìn)行，可以模擬對工件材料的去除。在加工結(jié)束時(shí)，工件的幾何特征應(yīng)與參照模型一致。

    (a)加入?yún)⒄漳Ｐ?/span>

    參照模型是所有NC加工操作的基礎(chǔ)，可以是零件(*.prt)，也可以是組件文件(*．a(chǎn)sm)。可以從Nc模板外調(diào)入，也可以在NC模板中創(chuàng)建。本例是直接加載晾衣叉的凹模零件，單擊【制造】→ 【裝配】→ 【參照模型】，加載“clothesfork—down，prt”作為參照模型。

    (b)加人工件

     舉擊【制造】→【制造模型】→【創(chuàng)建】→【工件】命令，在信息欄中輸入文件名“clothesfork—workpiece”，單擊【特征類】→【實(shí)體】→【伸出項(xiàng)】，創(chuàng)建工件模型。

    (3)制造設(shè)置

    制造設(shè)置是NC加工設(shè)計(jì)的重要部分，包括操作名稱、NC機(jī)床、夾具設(shè)置、刀具、加工零點(diǎn)以及退刀曲面等，其設(shè)置如圖3所示。

  (4)加工工藝

    加工工藝路線設(shè)計(jì)順序?yàn)椋后w積塊銑削，局部銑削，曲面銑削。加工設(shè)置順序是設(shè)置加工刀具和參數(shù)，選擇加工曲面，演示刀具軌跡，再NC檢測，最后切材料。

    體積塊銑削主要適用于零件的粗加工，切除用戶自定義的體積塊范圍內(nèi)的材料獲得成型工件，在加工過程中，根據(jù)用戶設(shè)定的體積塊與切削層參數(shù)，系統(tǒng)進(jìn)行自動分層，選直徑為10 mm，圓角為2mm的端面銑刀。局部銑削用于在已經(jīng)完成的NC工序基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步加工，起到清理模具型腔轉(zhuǎn)角處及底部多余余量的作用，選直徑為6 mm，圓角為2唧的端面銑刀。曲面銑削能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的曲面的加工，生成較復(fù)雜的刀路以滿足加工精度。各加工方法的序列參數(shù)設(shè)置如圖4。

    (5)加工仿真

    NC序列設(shè)置完成后，選擇【演示軌跡】，系統(tǒng)自動生成刀具路徑，經(jīng)過觀察屏幕演示，檢查刀具路徑是否正確，是否發(fā)生干涉、欠切、過切，完成NC序列。

    (6)后置處理

    后置處理程序的功能是根據(jù)主程序產(chǎn)生的刀位數(shù)據(jù)文件和機(jī)床特性信息，將處理成相應(yīng)的數(shù)控系統(tǒng)能夠接受的控制指令代碼文件。選擇【制造】菜單里的【cL數(shù)據(jù)】，創(chuàng)建后綴名為“．ml”的刀位數(shù)據(jù)文件(Clothesfork．ncl)，然后將cL數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)化為后綴名為“．tap”的后置處理文件(Clothesfork．tap)，即NC程序。通過KS232數(shù)據(jù)接口將NC程序上傳給數(shù)控機(jī)床，可以自動完成模具型腔的數(shù)控銑削加工。

    (7)處理管理器

    利用NcC制造主界面中的【制造工藝表】可導(dǎo)出加工工藝的詳細(xì)內(nèi)容(如圖6所示)，以便指導(dǎo)生產(chǎn)工藝過程。

6 結(jié)論

    本文建立了數(shù)控等離子切割機(jī)橫梁的有限元模型，應(yīng)用NASTRAN分析軟件對其結(jié)構(gòu)固有特征進(jìn)行數(shù)值分析，并根據(jù)結(jié)果對原有模型進(jìn)行優(yōu)化，得出最優(yōu)化模型。通過對原有橫梁模型的研究得出：原有橫梁模型的各階固有頻率偏低且大多密集在193.7 Hz-203.5 Hz，及易在外界激勵(lì)下發(fā)生共振；各階主振型都為Y軸方向，固有頻率處的位移量在0.1 mm左右，難以保證切割精度。根據(jù)原有橫梁模型的振型圖和動畫顯示，可以直觀地分析橫梁的動態(tài)特性和薄弱環(huán)節(jié)，參照現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對原有橫梁模型進(jìn)行優(yōu)化，得出符合標(biāo)準(zhǔn)的最優(yōu)化橫梁模型。最優(yōu)化橫梁模型與原有橫梁模型相比：各階固有頻率明顯提高，具有良好的動態(tài)特性，較易避開橫、縱向齒輪齒條傳動的嚙合頻率和外界頻率；在固有頻率處的最大位移量≤O.05 mm，僅為優(yōu)化前的1/2，更好的保證了切割精度。本研究計(jì)算出了原有橫梁模型的固有頻率和振型，并通過這些數(shù)據(jù)對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，得出最優(yōu)化的橫梁模型，對提高數(shù)控等離子切割機(jī)的精度和可靠性具有重要的工程意義。