基于CAXA的數(shù)控沖床CAD/CAM系統(tǒng)
青島卓東機械科技有限公司（廣西柳州  545005）    周彥明
【摘要】介紹了一種自主開發(fā)的以CAXA為平臺的轉塔式數(shù)控沖床加工代碼自動生成的CAD/CAM的編程系統(tǒng)，并介紹了系統(tǒng)的設計思路，設計原理，繪圖圖元模塊、文字、直線、矩形框、圓的技術處理，數(shù)控代碼生成等技術內容。
關鍵詞：CAXA；數(shù)控沖床；CAD/CAM系統(tǒng)；自主開發(fā)  
1  引言
  數(shù)控轉塔沖床是多工位的，加工板材時通過改變加工軌跡和更換沖模來完成各種形狀孔的加工，它主要應用于設備面板安裝孔和電器元件安裝板各種孔形的加工。如威德曼W4560數(shù)控沖床在轉塔上安裝有36個工位的沖模，變換沖模只要旋轉工位（沖床自動完成）即可，因此，工件的加工工作主要是編制加工代碼的問題。
  象數(shù)控銑床、車床、加工中心都有成熟的且較為完蕾的CAD/CAM系統(tǒng)，可以自動生成數(shù)控代碼。而我公司的威德曼W4560由于引進較早（1993年引進），其編程環(huán)境相對落后(MS-DOS平臺)，數(shù)控代碼的生成主要靠員工一步步算坐標編寫，工作量更大且容易因看錯算錯尺寸而出錯?；谝陨系那闆r，筆者開發(fā)了一套數(shù)控代碼自動生成的CAD／CAM編程系統(tǒng)，系統(tǒng)是以華正電子圖板為繪圖平臺，以Visual Basic6.0語言采用面向對象的技術開發(fā)的，最簡單的情況下僅需輕點幾下鼠標就能完成工件編程（華正電子圖板屬性查詢輸出到文件_CAD/CAM編程系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸入（裝入圖形）一數(shù)控代碼輸出（輸出數(shù)據(jù)）），更大地提高了編程的效率。軟件界面如圖1所示。
2  系統(tǒng)的設計思路
  華正電子圖板具有一個屬性查詢功能，它能輸出所選圖元的詳細信息，如元素所處圖層、線型、起點、終點及圓的圓心等參數(shù)，并可以文件形式存盤。我們的編程系統(tǒng)充分利用了這一功能，通過讀人它的圖元信息輸出文件，獲取所關心的所有圖元的模塊信息、矩形框信息、圓信息、文字信息，并對這些信息進行加工整合，通過對已裝人的36工位沖模信息進行分析，分別處理模塊、矩形框、圓、文字，最終通過輸出數(shù)據(jù)獲得公英兩種制式的數(shù)控代碼及相關的附屬文件（PCB檢查文件，DXF'檢查文件，日志文件）。下面詳細介紹處理過程。
2.1  模塊的處理
  模塊的處理較為簡單，定義了一個結構存貯模塊信息，它包括模塊名和模塊的X，y坐標，如下：
    Type mk  ’模塊結構
    mk_name As String
    mk_x As String
    mk_y As String
    End Type
  模塊的加工代碼已編制好存于電腦中特定位置，文件名就是模塊名，模塊的處理就是數(shù)據(jù)的拼接過程，將模塊的中心坐標與模塊的每行加工代碼中的坐標進行相加就取得了模塊實際的加工代碼。
2.2矩型框的處理
  由于華正電子圖板沒有輸出矩形框的信息，所有矩形以直線信息體現(xiàn)，因此程序要進一步加工處理，從所有直線信息中獲取具有矩形特征的四條直線組合成矩形，存于一矩形數(shù)據(jù)結構中，結構如下：
  rype nb 7矩形結構
  name As String’矩形名稱
  l As String’矩形長度
  w As String’矩形寬度
  cx As String’矩形中心X坐標
  cy As String’矩形中心y坐標
  tx As String’矩形X方向選用沖模
  ty As String’矩形l，方向選用沖模
  ss As Boolean7矩形沖制方式
  End Type
  獲得矩形框的信息，接著就需要取得基點，定義更大的矩形框的左下角點的坐標為基點，所有的元素的坐標都要參考基點進行坐標轉換獲得實際坐標值。
  獲得矩形框后，還需為矩形框的沖制選擇適合的沖模，若矩形框大小恰好在36工位上有一樣尺寸大小的沖模，程序會直接選中這個沖模完成沖制，否則按下列方式自動選擇沖模。一種是比較大的矩形框孔，可以通過環(huán)繞矩形框內邊的方式?jīng)_制，中間產(chǎn)生的落料還能二次利用；另一種是小的矩形框，可以通過從上到下，從左到右的方式進行挖孔，對于第一種方式，程序必須從36工位沖模中選擇橫模(TX模)，它的特征是X方向尺寸長，y方向尺寸短；縱模(TY模)，特征是y方向尺寸大，X方向尺小，且沖模的大小必須小于矩形框的尺寸。對于第二種方式，程序自動從36工位上選擇小于矩形框尺寸的更大方模，如果對程序自動選擇的沖模不滿意，也可以從數(shù)據(jù)設置中的矩形設置對每一個矩形選擇適當?shù)臎_模。通過調用以下的兩個子程序完成兩種方式的矩形孔沖制。
  (1)繞邊沖制。
  Sub cljxk (ni As Integer, tl As Integer, t2 AsInteger，no As Integer)7矩形框數(shù)，長沖模，寬沖模，序列號
    Dim X，Y，1，w As String
    Dim tlx, tly, t2x, t2y As String
    Dim dx，dy As Double
    Dim Im．wm As Double
    Dim basex, basey As Double
    (2)拼模沖制。
  Sub cljxkl (ni As Integer, tl As Integer,no AsInteger)
  矩形框數(shù)，方?jīng)_模，序列號
    Dim X，Y，l，w As String
    Dim tlx，tly As String
    Dim dx，dy As Double
    Dim Im．wm As Double
    Dim basex, basey As Double
    Dim fx As Integer
    Dim msxv, msyv, xxl, yyl As Integer
2.3  圓孔的處理
  采用一結構數(shù)組獲取華正電子圖板屬性查詢文件中有關圓的信息，包括圓心坐標和直徑，根據(jù)圓的直徑從36工位上選擇合適的圓凸模，有大小相同的凸模就直接選中此凸模沖制，若無就選擇凸模中比此圓孔小的更大圓模拼模沖制，圓模拼模沖孔數(shù)是根據(jù)圓凸模周長跟凸模的周長取得一比率系數(shù)來獲取，調用一圓模處理子程序完成，若對圓孔的粗糙度值和凸模選擇有特殊要求，可在圓設置里面修改沖孔數(shù)及沖孔圓模，一般來說圓模越大沖孔數(shù)越多，所得圓孔越平滑。
2.4  文字的處理
  文字處理的主要功能是便于在圖紙上臨時定義模塊，對于矩形框，只要在框內輸入了文字，我們就把它當作一個模塊來處理，程序還有一特點，對于尺寸大小相同的矩形，只要有一個在內部輸入了文字，就視同在所有相同的矩形內部都輸入了文字，比如臨時定義了一個標簽框沖孔，面板上有十幾處標簽框，只要在其中一個標簽框內部輸入文字，別的標簽框自動
認同輸入了文字并當作模塊來處理。
2.5模具設置
  數(shù)控沖床上的36工位模具有時是需要經(jīng)常更改的，為使編程軟件與實際凸模相穩(wěn)合，必須能靈活更改模具設置單改變軟件中的36工位中的凸模，軟件啟動能自動調用已存的模具設置單文件MJ.SET作為當前36工位模具設置，也可以臨時更改，更改后存盤以便下次重復使用。
  此外還有系統(tǒng)設置、加折彎值、圖形顯示、查看數(shù)據(jù)等模塊。系統(tǒng)設置考慮的是鑲拼凸模必需設置一個搭模間隙，一般是5mm，增大和減小可以在軟件中實時更改。加折彎值實際上就是加偏移量，軟件可以在二維方向加上正負偏移量，充分利用這一功能可以通過繪圖快速生成定位點在圖形中心的模塊文件便于以后調用。圖形顯示是把生成的加工代碼以實際沖模外形顯示出來，以方便檢查避免出錯。查看數(shù)據(jù)中有3項選擇，查看加工代碼的公制文件內容，查看加工代碼的英制文件內容及查看加工日志，加工日志中顯示有每次工件編程的時間和日期、文件名、工件的長和寬、所用到36工位中的凸模，以便在實際加工工件時核對。
3  系統(tǒng)設計的關鍵技術
  (1)系統(tǒng)充分采用了Visual Basic中的結構數(shù)組作為數(shù)據(jù)結構，對模具、直線、圓形、文字、模塊均分別建立了結構數(shù)組，使軟件有一個清晰的操作思路并避免了對數(shù)據(jù)庫的依賴。
  (2)系統(tǒng)充分利用參數(shù)化子程序模塊進行處理，比如矩形框分別調用兩個子程序處理，圓孔也是調用一圓孔子程序進行處理，這幾個是程序的重點也是難點，把它們提取出來重點攻破為軟件的后序開發(fā)提供了堅實的基礎。
  (3)對具有矩形框性質的直線進行處理使之成為矩形框也是軟件的關鍵，華正電子圖板沒有輸出矩形的信息，矩形信息是通過四條邊的直線信息來反映的。如何從具有矩形特征的四條直線信息組成矩形框是技術的關鍵，我們知道矩框的四條直線是頭尾相連的，因此一條直線的尾坐標必然是下一條直線的頭坐標，通過一直線到矩形子程序就從直線結構數(shù)組中抽取出符合矩形框特征的直線組成矩形框，通過這四條直線的坐標計算出矩形的長寬及中心點坐標。
  (4)數(shù)控代碼及多種格式文件的輸出，不僅輸出精簡格式的公英制數(shù)控代碼以及在軟件界而中圖形化顯示加工圖，而且還輸出有PROTEL格式的PCB文件及dxf文件，可以用PROTEL，華正電子圖板反AUTOCAD打開這一格式的加工圖文件，為加工圖的精確檢查提供了極火的便。圖2為電子圖板設計的工件開孔圖。圖3為通過轉換生成的英制加工工件代碼。圖4為編程軟件上模擬顯示的加工件加工圖。
4結束語
  充分運用華正電子圖板強大的繪圖及數(shù)據(jù)接口功能，為數(shù)控編程提供了良好的編程環(huán)境，利用VisualBasic的結構數(shù)組清晰了數(shù)據(jù)處理思路，模塊化的程序結構使復雜的問題處理簡單化，圖形化的輸出使加工代碼的檢查直觀明確，保證了加工代碼的正確性，幾乎達到無廢品的效果，效益顯著。此軟件在我公司數(shù)控沖床運行多年，經(jīng)過反復的修正，已取得良好的實際運行效果。