通过i-deas实现复杂曲面cam

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1、.....通过I-DEAS实现复杂曲面的计算机辅助制造交大昆机科技股份有限公司袁宇〖摘要〗通过I-DEAS的曲面造型和数控加工模块的使用，完成了复杂曲面型腔模具的计算机辅助设计和编程。满足了用户的考机要求，也使公司CAD/CAM应用迈出可喜的一步，提高了公司设计、制造的水平。〖关键词〗I-DEAS曲面变量扫掠截面CAM数控代码程序一、前言昆明机床股份有限公司是一家专门从事机床技术研究、制造与销售，有着悠久历史的厂商，是国内几家生产镗铣加工中心的厂商之一。围绕着CAD/CAM先进的设计制造技术的应用，以及三轴以上

2、联动加工中心的合理使用，于92年公司引进了美国SDRC公司的CAD/CAM/CAE顶级产品I-DEASMasterSeries软件，作为CAD/CAM/CAE的主要支持平台。I-DEAS具有极强的三维实体建模功能，这使得二维绘图和加工制造等工作可以基于三维实体模型进行。方法上，I-DEAS采用目前先进的特征化和在业界中处于领先地位的变量化技术，并辅以动态导航器，图标式菜单，使建模在使用上直观方便，修改自如。CAM模块（GenerativeMachining以下简称GM）中集成了优秀的制造专家系统，直接使用CAD

3、建立的模型。可预装配毛胚、工装夹具、机床等信息，构成与真实加工密切相关的制造环境。从而全面控制加工刀轨的走位，在模拟制造中就把实际加工过程中的干涉问题排除，为实际加工提供可靠的代码。同时，基于并行工程的主模型的使用也使CAD/CAM的数据存在于同一模型中，从而做到在CAD中模型改变，CAM中刀位轨迹也随之自动更新。二、曲面造型应用户要求，要用我公司生产的卧式加工中心（FANUC数控系统）制造如图所示的模具（具体尺寸见下面三视图）。此型腔的侧面有1°..........的拔模斜度，截面形状变化较大，在侧面、底面都

4、要倒圆角圆滑过度。看似规则，实则底面为一有一定几何约束的空间曲面，在侧面的曲面与底面倒角处的过度也为一极复杂的空间曲面，加之用户所提供的几个倒圆过度的尺寸只是经验值，相互配合并不合理。开发这样的模具，尤其是加工这样的曲面形状，若采用人工编程，光空间曲面就无法构成，只能靠手工拟合模型后，测点编程，就无法达到用户的尺寸及精度要求，影响我公司的产品销售。为此，在详细分析了此模具的尺寸、形状后，决定采用I-DEAS中的MasterSurfacing建造模型，用GM模拟加工，生成数控加工代码，加工出此型腔模具。建模有两种

5、方法。首先考虑用普通的实体拉伸，切割构造不倒圆角的模型，然后利用I-DEAS强大的倒圆功能进行倒圆，完成建模。实际倒圆时发现，在型腔内突出的尖角处无法倒出图纸要求的尺寸，原因出在倒角处有四个曲面相交，图纸所给的尺寸不合理，此方法不能完成建模。..........运用I-DEAS极有灵活性的曲面生成工具变量扫掠（VariationalSweep），控制分模面处和底面的倒圆尺寸，把尖点处的过度交由变量扫掠去计算。先画出分模面上的两条曲线作为扫掠路径（Path）和扫掠轨迹（Rail），用最小深度处的截面为扫掠截面（S

6、ection）进行扫掠，得到等深度的腔体。然后修改此特征，在两个倒圆过度处、深度变化处增加多个控制截面，修改各个截面的深度尺寸及形状，完成底面的尺寸控制。更新此扫掠特征，从而生成符合图纸要求的型腔，完成CAD的建模工作。三、CAM模拟加工根据型腔的形状及光洁度、尺寸的要求，制定了如下数控加工工序∶1、粗加工曲面，用VolumeClear方法，留半精加工余量；2、半精加工曲面，用CopyMill方法，加工至尺寸。可得到刀痕均布的加工面粗糙度；..........1、精加工曲面侧壁，用Profile方法，光顺模具侧

7、壁；2、精加工曲面底部，用Flowline方法，以曲面两侧的curve曲作为cutline，小走刀，光顺模具底面。进入GM模块，选择VolumeClear的加工方法，选取型腔的所有曲面，选用φ20的球头铣刀，定制切削参数，进行计算，得到第一步加工工序的走刀轨迹；再使用CopyMill的加工方法，Z字形走刀，加工至尺寸；选用Profile的加工方法，..........光顺模具侧壁；最后使用Flowline方法，以曲面两侧的curve曲作为cutline，小走刀，光顺模具底面。完成以上工序的计算后，写出刀位文件，

8、使用G-Post，用FANUC的代码格式，生成FANUC数控系统的数控程序。由于只使用三轴联动加工，球头刀在切削中留下不可避免的刀痕，后续工序交由钳工精研磨，以达到用户要求的尺寸及光洁度。四、加工代码程序的传输程序做好后，要输送到数控加工中心，才能完成模具曲面型腔的加工。由于工作站与机床未联网，只有通过网络把代码程序传入便携机，通过用RS-232接口电缆连接机床与电脑，把程序传入机床的