由知识库实现的2.5轴加工的自动化和最佳化

      1引言
   
       Dynavista是日本UNISYS公司研发，用于CATIA V5上的模具设计制造专用软件，Dynavista软件包的构成如图1所示。
   
       在模具的加工中，冲模和塑料模对曲面的加工和零部件的加工占有很大的比重，许多CAM系统都用3DCAM和2.5DCAM名字来区分这些不同的加工方法。现重点介绍由Dynavista DIE CAM2.5D实现的对模具加工的最佳NC数据自动生成方法和实用效果。
   
         2.特点和目的
   
         对模具零部件的加工与对模具曲面的加

工相比，因加工部位多，且形状复杂，而存在着以下的问题：
    
         (1)加工部位的定义。所需的时间长，加工指示容易遗漏。
    
        (2)加工方案的设计。所需的时间长，容易发生由于个人技术水平的差异所造成的质量差异。
   
        (3)NC数据的计算。可能会生成干涉的路径。
   
       (4)最佳化。可能会在加工部位之间的移动中发生干涉。
   
        Dynavista DIE CAM 2.5D是为解决上述问题和实现下列的目标而研究开发的软件系统。
   
       (1)节省人工操作的时间。对人工操作实现自动化，以达到减少人工操作时间的目的。
   
       (2)加工方法的标准化。利用登记在知识库里的加工技术诀窍，实现不管是专家还是新手都能生成同样质量的NC加工数据。
   
       (3)减少加工时可能发生的问题。消除如工具系列的干涉，加工残留遗漏等加工时可能发生的问题。工具系列指的是包括刀具、夹具和旋转头在内的全部工具部分。

 

 
       3功能
   
       Dynavista DIE CAM 2.5D与传统的2.5DCAM在操作过程方面的差别如图2所示。因为Dynavista DIE CAM2.5D实现了高度的自动化，所以从加工部位的定义到NC数据的生成可以仅用4个指令来实现。
   
       (1)加工部位的自动识别。加工部位是以数据设计模型上的加工属性(加工名称)为依据来自动识别的。腑胃加工名称是由用户分类命名的区别不同加工方法的部位名称，例如，安置钢材的座面、推杆等等。加工的标准化项目需要用户事先整理的。

    
       如果产品设计时利用了Dynavista DIE Structure Design或者Dynavista Mold Design，可以在标准件上事先设定属性，所以在产品设计的过程中，加工属性会被自动地添加到设计模型里。因为不仅仅是依靠加工部位的形状，而且还具有了加工属性，所以Dynavista  DIE CAM2.5D能够可靠而且灵活地识别数据模型中的加工部位。
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       (2)加工方法的自动设计。加工方法的自动设计是Dynavista DIE CAM2.5D软件的最大特长。它能根据知识库里的加工技术诀窍，对各个加工区域自动地生成没有加工残留和干涉的最佳加工方案，决定最佳的加工工具和路径。Dynavista DIE CAM2.5D实现自动设计加工方案的过程如图3所示。
   
        Dynavista DIE CAM2.5D软件能自动决定的项目为:①加工工序组合;②加工轴的方向;③刀具和夹具;④旋转头;⑤W轴的控制量(QUIZ.的延伸量、CROPRAIL的位置);⑥其他各加工工序所需的参数(主轴旋转速度、进刀速度、进刀量等)。以下举例说明在知识库里可以定义的加工工序和刀具选择的内容。
   
         (a)最佳加工工序。
   
         对于表面粗糙度Ra=100μm的面只进行粗加工.对于表面粗糙度Ra=50μm以上的面进行到精加工为止。
   
        在铸面上的孔需要先打中心定位孔，在加工面上的孔不需要打中心定位孔。
   
        如果没有与孔径一致的刀具，用小直径的刀具进行螺旋形钻孔。
   
        (b)最佳刀具选择。
   
        可以使用的刀具是由孔的尺寸和登记在刀库上的刀具尺寸来决定的。而加工面的刀具也可以用下面例示方法来指定。根据加工余量来选择刀具;选择与周边型面不干涉而且没有加工剩余量的刀具。
   
        根据半径大小来选择刀具:选择比加工区域内的最小半径更小的刀具。
   
       旋转头的选择:5面加工时选择5面ATTACHMENT固定倾斜加工时选择UNIVERSAL ATTACHMENT.
   
       (c)丰富的加工方法。
   
       能对应孔加工和面加工所需要的各种加工方法。另外能提供5面加工和斜面加工所需的功能。例如斜面加工时，有头旋转、台旋转、台头旋转方式。
   
       (d)干涉检查和回避。
   
       在计算加工路径和刀具时，能自动检查夹具和旋转头是否会与周围的型面干涉。当有干涉发生时，会自动选择候补的刀具，再进行加工路径的计算和干涉检查。对无干涉的刀具、夹具、旋转头的组合，软件还会输出夹具以下所需的安全长度和附加信息。
   
       (3)最佳化和NC输出。最佳化是把以加工区域为单位的路径组合成以刀具为单位的路径，以达到所需换刀次数最少的效果。在使用同一把刀具时，可以根据用户指定的要求来决定加工顺序，实现无干涉最短空中移动。NC输出是把最佳化的路径转换成NC数据后输出。
   
        4应用
   
        (1)在冲模加工中的应用实例。
   
    & nbsp;  使用原系统存在的向题:虽然使用的是三维数据模型，但是加工数据的生成全部靠手工来操作。系统没有干涉的自动检查，所以NC数据中存在着各种问题。
   
       新系统的应用效果:①因为利用了知识库，80%的NC数据实现了自动生成;②因为有了干涉的自动检查功能，所以能生成高度安全的NC数据;③依靠最佳化功能，减少了空中移动和刀具交换，提高了加工效率。
   
        (2)在塑料模加工中的应用实例。
   
       使用原系统存在的问题:虽然是以三维数据模型来进行自动加工，但是孔的深度需要人工输入，常会发生输入差错。另外.依靠目测检查干涉需要大量的工时。
   
       新系统的应用效果:①因为利用了加工部位的自动识别和加工方法的自动设计，消除了人工输入的错误;②因为具有三维模型的自动干涉检查功能，消除了加工时的干涉问题;③生成NC所需的工时减少了50%.
   
      (3)作为孔加工系统的应用。在除了冲模和塑料模以外的模具加工和产品加工领域里，孔加工是最常用的加工方法。所以自动打孔软件系统有较大的市场需求。在用CATIA V5的设计系统中，利用Dynavista提供的加工属性连接方法，在不需要改变设计方法的前提下.能实现自动孔定义和自动孔加工方案的生成。今后会继续在新的领域里扩大Dynavista DIE CAM2.5D的应用。
   
    5结束语
   
       传统的2.5D CAM的自动化一直难以达到实用化程度，本系统开发了简单又丰富的加工技术知识的定义方法，实现了自动干涉检查和回避功能。今后将扩大Dynavista DIE CAM 2.5D的应用，实现2.5D加工的自动化和最佳化，为模具的短交货期和高质量作出贡献。