數控線切割模具設計開發軟件
三維設計軟件正廣泛應用于工業產品的設計和制造過程中。目前流行的大型設計應用軟件(如CATIA，UG，Pro/E)均能實現從產品的概念設計、**設計、模具分型、模具結構設計和模具數控加工等一整套自動化功能，為美化工業產品的外觀造型提高產品的精度和質量、縮短產品的設計和加工周期提供了非常有效的手段。本文以美國參數技術公司（PTC公司）的3D設計軟件Pro/Engineer2000i為例，說明三維設計軟件在模具CAD/CAM中的應用，以及如何對該軟件進行二次開發以滿足企業個性化設計的要求。 1 Pro/Model產品設計流程
用Pro/E進行產品的外觀形狀設計已被廣大用戶熟悉，在此只做簡單的介紹。這一功能是在PartIDesign模塊下，其方法主要有Extrude（拉深）、Re-volve(旅轉)、Sweep（掃描）、Blend（混成）、UseQuilt用曲面）、Var Sec Sweep（變截面掃描）、SweepBlend(掃描混成)、HelicalSweep(螺旋掃描)、Bound-uries(用邊界)、FromFile(從數據文件)等，再應用一些其他的輔助功能（如倒圓、倒角、變化圓角、拔模斜度等）來實現工業產品的實體造型。Pro/E提供了非常豐富的功能，能滿足復雜實體造型的需求。
2 Pro/Mold模具設計流程
工業產品在完成實體造型后，必須通過其他方法使其轉化為實際產品。在這過程中通常都需要利用模具來進行（如金屬板料利用沖壓模具、壓鑄合金利用壓鑄模具、塑料產品利用注塑模具等）。因此，根據產品設計和加工出模具，是制造產品的關鍵。在沒有這些大型計軟件以前，復雜曲面的模具型腔的設計和加工是非常困難的。如何根據產品的三
維實體模型，來生成模具的型腔，是Pro/E的Mold模塊的關鍵功能。這一功能在ManufacturinglMold模塊下，其主要步驟是：先調入產品模型，選擇（創建）分型面，再
拆分模具型腔，*后進行開模檢驗。具體說明如下：
(1) MoldModel:蓮立或調入產品模型(Refer-enceModel)和模具胚料模型(Workpiece)。系統可直接調入事先在Model模塊下創建的產品模型和模具胚料模型，也可直接在Mold模塊下創建。
(2)Feature:設計模具的澆注系統，包括Sprue（主流道）、Runner(分流道)、Gate(澆口)等。
(3)Shrinkage:設置產品的收縮率S。系統可直
(1)在一定的條件下，激光功率的提高會導致裂紋的增加。
(2)激光掃描速度增加，會較大地影響材料表面的開裂程度。
(3)提高工件材料的基體溫度，對于減少或避免裂紋是相當有效的。接將產品的所有尺寸乘以(1+S)系數，或在不同的方向設置不同的收縮率S。這一功能對于形狀復雜的塑料產品，在模具設計時可節約大量的計算時間。
(4) PartingSurf：根據產品設計模具的分型面。系統提供了多種創建分型面的方法，可根據產品的具體特征，由系統自動投影生成或采用創建曲面的方法進行構建。但需注意的是，創建的分型面上不能有“破孔”，否則系統無法實現自動分模，如有“破孔”，必須用構建曲面的方法來修補。分型面的創建是系統進行模具設計的關鍵。
(5) MoldVolume:根據分型面將模具胚料分拆成多個模具型腔（包括側向抽芯）。其中Mold Vol-umel Split ITwo Volumesl All Wrkpcs是將整個胚料拆分成兩塊（主要進行側向抽芯），而Mold VolumelSplitlTwo Volumesl Mold Volume是將某一個型腔再進行拆分（主要完成模具的整體分型）。
(6) Mold Comp:將MoldVolume(模具體積)**地轉換成模具的實際型腔。
(7) MoldCheck:用來檢驗上面的設計（如：分型面、拔模斜度、產品厚度等）是否合埋。
(8) MoldOpening:用上面的設計結果來進行計算機模擬開模，以檢測設計結果是否正確。
(9) Molding:根據上面的設計生成實際的產品模型。完成上面的各項工作以后，只要執行保存命令( FilelSave)．即可將分型面、模具型腔、產品模型獨立保存，以便后面數控加工模具型腔時使用。
3 Pro/NC數控加工設計流程
工業產品經過產品造型和模具分型設計后，要生產出合格的產品，還必須**地加工出模具的型腔。而現代產品在外觀設計上為了增加美學效果，往往設計為復雜的曲面。這種復雜的曲面如采用傳統的加工手段，很難實現**加工。因此CAD/CAM-體化已成為現代產品設計必不可少的手段。Pro/E系統就可非常方便地實現這一功能。
系統的數控加工功能在Manufacturing I NcAs-sembly模塊下，它可實現多軸的Lathe（車削）、Mill銑削）、Mill/Turn(銑車結合)、EDM(電火花加工)．可完成從產品和毛胚模型的調入、加工環境的設置（加工機床設置、加工刀具設置）、定義數控加工工
序、生成刀位文件、后置處理、NC代碼、驅動機床加工等一整套工作。具體流程如下。
3.1加工模型的建立【Mfg Model】
在進行加工以前，必須首先讀入已建立的加工模型(Reference Model)（如：上述的模具型腔）和毛胚模型(Workpiece)。
3.2加工環境參數的設置（Mfg Setup）
MfgSetuplOperation包括加工工藝名稱、加工機床的類型、加工基準坐標系、加工**提刀面等。
(1)Workcell:設置加工機床的類型及參數。用戶可根據具體需要選擇加工機床的類型和機床軸數，系統提供了多種控制類型的機床和2-5軸的加工功能。用戶還可自己添加所需的加工機床。
(2)Tooling:設置加工所需刀具。用戶可從系統提供的刀具庫中直接選取，也可自己設定，并添加到刀具庫中。另外，用戶還可通過CELLSETUP菜單中的Tooling選項來設定刀具庫的刀具信息。
(3) MachCsys:用來設定加工時加工基準坐標系。
(4) MachiningISeqSetup:用戶可在此項菜單下的Tool、Parameters、Retract、Surfaces選項來選擇刀具參數、加工工藝參數、退刀平面和加工對象等。
3.3加工方式的設定(Machining)
Pro/E系統提供了多種加工方式，可滿足各種情況下酌加工需求。具體的加工方式有：
(1)Volume:實體加工（型腔加工）。系統按設定的刀具參數和加工參數，以等高分層(Slice)的方式產生加工路徑。主要用于切除量大的粗加工。
(2) LocalMill:清根加工。主要用于**已完成的加工實體中未被**的角落余料和接刀痕跡。加工時要求用較小的刀具，配合適當的加工參數來進行。清根加工可分為兩種類型：PrevNC Seq（緊跟上一次加工工序）和Corner Edges(直接指定加工區域)。
(3) ConventlSrf：截面線法曲面加工。系統會以截面的方式產生相同方向的切削路徑，沿著曲面的幾何形狀作切削加工，并避開曲面上的島嶼區域，進行曲面加工。具有殘留高度分布均勻，加工效率高的特點。
(4) ContourSrf：參數線法曲面加工。主要用于復雜曲面的加工。系統可根據曲面的變化情況，選擇合適的加工路徑，使生成的刀具軌跡更加逼近于曲面的幾何形狀。參數線法曲面加工是多坐標數控加工中生成刀具軌跡的主要方法。
(5) Face:平面加工。主要用于大平面或平面
度要求較高的平面加工，通常采用盤銑刀或大直徑的端銑刀配以適當的加工參數進行加工。(6)Profile:輪廓加工。主要針對垂直及傾斜度不大的幾何曲面，配合適當的刀具和加參數，采用等高方式沿著幾何曲面分層加工。主要用于零件外
輪廓的精加工。
(7)Pocketing:凹槽加工。凹槽底面的加工軌跡是VolumeMilling精加工軌跡，凹槽四周的加工軌跡是ProfileMilling的刀具加工軌跡。這種加工方式主要用于模具型腔的精加工。
(8)Trajectory:是使用成形刀具沿著設定的刀具路徑對特別的溝槽或外型進行加工。
(9)Holemaking:孔加工。可完成Drill（鉆孔）、Face(盲孔)、Bore（擴鏜孔）、Countersink（銑沉頭孔）、Tap(攻絲)、Ream(鉸孔).Custom（自定義孔）的加工。
(10)Thread:螺紋加工。采用螺紋銑刀，配合適當的加工參數，可進行內外螺紋的加工。
(11)Engraving:雕刻加工。主要用于加工以Groove Feature方式建立的幾何圖形符弓。
(12)Plunge:插削加工。利用插削加工的方式去除材料，適合于模具型腔的粗加工。
3.4顯示走刀軌跡和加工仿真
在完成加工參數和刀具參數的設置后，系統可實時顯示走刀軌跡，并提供加工仿真功能，以進行動態干涉檢查。這一功能在系統的NCSEQUENCEIPlay PathIScreen Play和NC Check菜單選項下。
3.5 生成加工工序、進行后置處理、產生NC程序
生成加工工序是利用NC SEQUENCE lDoneSeq菜單選項，進行后置處理是利用CL Datal Out-putl NC Sequence菜單選項，然后選擇CLDatalOutputl NC Sequence l PATH l File選項，再選取MCD FilelDone選項，系統提示保存(Save As)刀位文件名稱，即可保存加工對象的刀位文件。接著系統顯示PPOPTIONS菜單，單擊Done，系統顯示PPList菜單，選擇相應的機床數控系統的后置處理器，系統自動進行后置處理，并且生成與刀位文件同名
的NC加工程序，其后綴為*．TAP。用戶可利用記事本直接打開NC程序文件，并可進行編輯修改。
生成的NC加工程序可通過專用的數控機床通信軟件直接傳給數控杌床，驅動機床進行加工。
3.6修改加工參數
在數控編程過程中，如想修改已設定的加工參數，可直接通過MACHI\JING l NC SEQUENCESeqSetup菜單項，對已設定的參數進行修改。
4 Pro/Engineer的二次開發
現在的CAD/CAM軟件，都是大型通用軟件，用通用軟件設計所需要的產品模型有時并不實用。開發適合本單位產品的應用程序，無疑會提高設計效率。尤其象模具產品，標準通用件所占比例較大，對軟件進行二次開發顯得尤其重要。下面簡單介紹Pro/Engineer二次開發常用的方法：
(1)基于Pro/TOOLKIT的二次開發
Pro/TOOLKIT是Pro/Engineer軟件系統自帶的二次開發模塊，它封裝了許多針對Pro/Engineer底層資源調用的庫函數與頭文件，借助第三方編譯環境（如：C語言、VC+語言）進行調試。
使用Pro/TOOLKIT開發應用程序是進行Pro/Engineer二次開發的*根本的方法，這種方法
通常包含三個步驟：編寫源程序（包括：菜單資源文件、窗口資源文件、對話框資源文件），Pro/TOOLK-IT應用程序的核心是：user-initialize()和user- termi-nate()麗個函數；生成可執行文件；可執行文件在Pro/Engineer中注冊并運行。
(2)基于AutomationGateway的二次開發
AutomationGateway是RAND公司開發的針對Pro/Engineer軟件的二次開發工具，可直接利用VisualBasic對Pro/Engineer進行二次開發。
應用AutomationGateway可自動實現Pro/En-gineer任務、創建用戶界面、完全實現自動設計任務，并可把任何支持ActiveX的應用程序和Pro/En-gineer建立直接聯系。可利用VisualBasic，使Mi-crosoft Office產品和Pro/Engineer對象之間進行數據交換。高版本的AutomationGateway可訪問Pro/Engineer底層的大部分常用資源。
AutomationGateway軟件可從RAND公司購買，或從其公司網站下載，但必須向RAND公司購買許可證文件。這種方法對那些不熟悉C語言的用戶，是一種非常有效的方法。
5 結束語
Pro/E系統全方位地提供了從產品概念設計、**設計、模具設計到模具型腔數控加王一整套功能，極大地縮短了產品開發的周期，提高了產品的競爭力。