基于CAXA的數(shù)控沖床CAD/CAM系統(tǒng)
青島卓東機(jī)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(tái)的轉(zhuǎn)塔式數(shù)控沖床加工代碼自動(dòng)生成的CAD/CAM的編程系統(tǒng)，并介紹了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)原理，繪圖圖元模塊、文字、直線、矩形框、圓的技術(shù)處理，數(shù)控代碼生成等技術(shù)內(nèi)容。
關(guān)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(zhuǎn)塔沖床是多工位的，加工板材時(shí)通過(guò)改變加工軌跡和更換沖模來(lái)完成各種形狀孔的加工，它主要應(yīng)用于設(shè)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(zhuǎn)塔上安裝有36個(gè)工位的沖模，變換沖模只要旋轉(zhuǎn)工位（沖床自動(dòng)完成）即可，因此，工件的加工工作主要是編制加工代碼的問(wèn)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(dòng)生成數(shù)控代碼。而我公司的威德曼W4560由于引進(jìn)較早（1993年引進(jìn)），其編程環(huán)境相對(duì)落后(MS-DOS平臺(tái))，數(shù)控代碼的生成主要靠員工一步步算坐標(biāo)編寫，工作量更大且容易因看錯(cuò)算錯(cuò)尺寸而出錯(cuò)。基于以上的情況，筆者開發(fā)了一套數(shù)控代碼自動(dòng)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(tái)，以Visual Basic6.0語(yǔ)言采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)開發(fā)的，最簡(jiǎn)單的情況下僅需輕點(diǎn)幾下鼠標(biāo)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(shè)計(jì)思路
  華正電子圖板具有一個(gè)屬性查詢功能，它能輸出所選圖元的詳細(xì)信息，如元素所處圖層、線型、起點(diǎn)、終點(diǎn)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(guò)讀人它的圖元信息輸出文件，獲取所關(guān)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(duì)這些信息進(jìn)行加工整合，通過(guò)對(duì)已裝人的36工位沖模信息進(jìn)行分析，分別處理模塊、矩形框、圓、文字，最終通過(guò)輸出數(shù)據(jù)獲得公英兩種制式的數(shù)控代碼及相關(guān)的附屬文件（PCB檢查文件，DXF'檢查文件，日志文件）。下面詳細(xì)介紹處理過(guò)程。
2.1  模塊的處理
  模塊的處理較為簡(jiǎn)單，定義了一個(gè)結(jié)構(gòu)存貯模塊信息，它包括模塊名和模塊的X，y坐標(biāo)，如下：
    Type mk  ’模塊結(jié)構(gòu)
    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(guò)程，將模塊的中心坐標(biāo)與模塊的每行加工代碼中的坐標(biāo)進(jìn)行相加就取得了模塊實(shí)際的加工代碼。
2.2矩型框的處理
  由于華正電子圖板沒(méi)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(jìn)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(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)如下：
  rype nb 7矩形結(jié)構(gòu)
  name As String’矩形名稱
  l As String’矩形長(zhǎng)度
  w As String’矩形寬度
  cx As String’矩形中心X坐標(biāo)
  cy As String’矩形中心y坐標(biāo)
  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(diǎn)，定義更大的矩形框的左下角點(diǎn)的坐標(biāo)為基點(diǎn)，所有的元素的坐標(biāo)都要參考基點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換獲得實(shí)際坐標(biāo)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(huì)直接選中這個(gè)沖模完成沖制，否則按下列方式自動(dòng)選擇沖模。一種是比較大的矩形框孔，可以通過(guò)環(huán)繞矩形框內(nèi)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(guò)從上到下，從左到右的方式進(jìn)行挖孔，對(duì)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(zhǎng)，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(duì)于第二種方式，程序自動(dòng)從36工位上選擇小于矩形框尺寸的更大方模，如果對(duì)程序自動(dòng)選擇的沖模不滿意，也可以從數(shù)據(jù)設(shè)置中的矩形設(shè)置對(duì)每一個(gè)矩形選擇適當(dāng)?shù)臎_模。通過(guò)調(diào)用以下的兩個(gè)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(zhǎng)沖模，寬沖模，序列號(hào)
    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(hào)
    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(jié)構(gòu)數(shù)組獲取華正電子圖板屬性查詢文件中有關(guān)圓的信息，包括圓心坐標(biāo)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(wú)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(zhǎng)跟凸模的周長(zhǎng)取得一比率系數(shù)來(lái)獲取，調(diào)用一圓模處理子程序完成，若對(duì)圓孔的粗糙度值和凸模選擇有特殊要求，可在圓設(shè)置里面修改沖孔數(shù)及沖孔圓模，一般來(lái)說(shuō)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(shí)定義模塊，對(duì)于矩形框，只要在框內(nèi)輸入了文字，我們就把它當(dāng)作一個(gè)模塊來(lái)處理，程序還有一特點(diǎn)，對(duì)于尺寸大小相同的矩形，只要有一個(gè)在內(nèi)部輸入了文字，就視同在所有相同的矩形內(nèi)部都輸入了文字，比如臨時(shí)定義了一個(gè)標(biāo)簽框沖孔，面板上有十幾處標(biāo)簽框，只要在其中一個(gè)標(biāo)簽框內(nèi)部輸入文字，別的標(biāo)簽框自動(dòng)
認(rèn)同輸入了文字并當(dāng)作模塊來(lái)處理。
2.5模具設(shè)置
  數(shù)控沖床上的36工位模具有時(shí)是需要經(jīng)常更改的，為使編程軟件與實(shí)際凸模相穩(wěn)合，必須能靈活更改模具設(shè)置單改變軟件中的36工位中的凸模，軟件啟動(dòng)能自動(dòng)調(diào)用已存的模具設(shè)置單文件MJ.SET作為當(dāng)前36工位模具設(shè)置，也可以臨時(shí)更改，更改后存盤以便下次重復(fù)使用。
  此外還有系統(tǒng)設(shè)置、加折彎值、圖形顯示、查看數(shù)據(jù)等模塊。系統(tǒng)設(shè)置考慮的是鑲拼凸模必需設(shè)置一個(gè)搭模間隙，一般是5mm，增大和減小可以在軟件中實(shí)時(shí)更改。加折彎值實(shí)際上就是加偏移量，軟件可以在二維方向加上正負(fù)偏移量，充分利用這一功能可以通過(guò)繪圖快速生成定位點(diǎn)在圖形中心的模塊文件便于以后調(diào)用。圖形顯示是把生成的加工代碼以實(shí)際沖模外形顯示出來(lái)，以方便檢查避免出錯(cuò)。查看數(shù)據(jù)中有3項(xiàng)選擇，查看加工代碼的公制文件內(nèi)容，查看加工代碼的英制文件內(nèi)容及查看加工日志，加工日志中顯示有每次工件編程的時(shí)間和日期、文件名、工件的長(zhǎng)和寬、所用到36工位中的凸模，以便在實(shí)際加工工件時(shí)核對(duì)。
3  系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)
  (1)系統(tǒng)充分采用了Visual Basic中的結(jié)構(gòu)數(shù)組作為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對(duì)模具、直線、圓形、文字、模塊均分別建立了結(jié)構(gòu)數(shù)組，使軟件有一個(gè)清晰的操作思路并避免了對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的依賴。
  (2)系統(tǒng)充分利用參數(shù)化子程序模塊進(jìn)行處理，比如矩形框分別調(diào)用兩個(gè)子程序處理，圓孔也是調(diào)用一圓孔子程序進(jìn)行處理，這幾個(gè)是程序的重點(diǎn)也是難點(diǎn)，把它們提取出來(lái)重點(diǎn)攻破為軟件的后序開發(fā)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
  (3)對(duì)具有矩形框性質(zhì)的直線進(jìn)行處理使之成為矩形框也是軟件的關(guān)鍵，華正電子圖板沒(méi)有輸出矩形的信息，矩形信息是通過(guò)四條邊的直線信息來(lái)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(shù)的關(guān)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(biāo)必然是下一條直線的頭坐標(biāo)，通過(guò)一直線到矩形子程序就從直線結(jié)構(gòu)數(shù)組中抽取出符合矩形框特征的直線組成矩形框，通過(guò)這四條直線的坐標(biāo)計(jì)算出矩形的長(zhǎng)寬及中心點(diǎn)坐標(biāo)。
  (4)數(shù)控代碼及多種格式文件的輸出，不僅輸出精簡(jiǎn)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(shè)計(jì)的工件開孔圖。圖3為通過(guò)轉(zhuǎn)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(jié)束語(yǔ)
  充分運(yùn)用華正電子圖板強(qiáng)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(jié)構(gòu)數(shù)組清晰了數(shù)據(jù)處理思路，模塊化的程序結(jié)構(gòu)使復(fù)雜的問(wèn)題處理簡(jiǎn)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(dá)到無(wú)廢品的效果，效益顯著。此軟件在我公司數(shù)控沖床運(yùn)行多年，經(jīng)過(guò)反復(fù)的修正，已取得良好的實(shí)際運(yùn)行效果。