基于CAXA的数控冲床CAD/CAM系统
青岛卓东机械科技有限公司（广西柳州  545005）    周彦明
【摘要】介绍了一种自主开发的以CAXA为平台的转塔式数控冲床加工代码自动生成的CAD/CAM的编程系统，并介绍了系统的设计思路，设计原理，绘图图元模块、文字、直线、矩形框、圆的技术处理，数控代码生成等技术内容。
关键词：CAXA；数控冲床；CAD/CAM系统；自主开发  
1  引言
  数控转塔冲床是多工位的，加工板材时通过改变加工轨迹和更换冲模来完成各种形状孔的加工，它主要应用于设备面板安装孔和电器元件安装板各种孔形的加工。如威德曼W4560数控冲床在转塔上安装有36个工位的冲模，变换冲模只要旋转工位（冲床自动完成）即可，因此，工件的加工工作主要是编制加工代码的问题。
  象数控铣床、车床、加工中心都有成熟的且较为完蕾的CAD/CAM系统，可以自动生成数控代码。而我公司的威德曼W4560由于引进较早（1993年引进），其编程环境相对落后(MS-DOS平台)，数控代码的生成主要靠员工一步步算坐标编写，工作量更大且容易因看错算错尺寸而出错。基于以上的情况，笔者开发了一套数控代码自动生成的CAD／CAM编程系统，系统是以华正电子图板为绘图平台，以Visual Basic6.0语言采用面向对象的技术开发的，最简单的情况下仅需轻点几下鼠标就能完成工件编程（华正电子图板属性查询输出到文件_CAD/CAM编程系统数据输入（装入图形）一数控代码输出（输出数据）），更大地提高了编程的效率。软件界面如图1所示。
2  系统的设计思路
  华正电子图板具有一个属性查询功能，它能输出所选图元的详细信息，如元素所处图层、线型、起点、终点及圆的圆心等参数，并可以文件形式存盘。我们的编程系统充分利用了这一功能，通过读人它的图元信息输出文件，获取所关心的所有图元的模块信息、矩形框信息、圆信息、文字信息，并对这些信息进行加工整合，通过对已装人的36工位冲模信息进行分析，分别处理模块、矩形框、圆、文字，最终通过输出数据获得公英两种制式的数控代码及相关的附属文件（PCB检查文件，DXF'检查文件，日志文件）。下面详细介绍处理过程。
2.1  模块的处理
  模块的处理较为简单，定义了一个结构存贮模块信息，它包括模块名和模块的X，y坐标，如下：
    Type mk  ’模块结构
    mk_name As String
    mk_x As String
    mk_y As String
    End Type
  模块的加工代码已编制好存于电脑中特定位置，文件名就是模块名，模块的处理就是数据的拼接过程，将模块的中心坐标与模块的每行加工代码中的坐标进行相加就取得了模块实际的加工代码。
2.2矩型框的处理
  由于华正电子图板没有输出矩形框的信息，所有矩形以直线信息体现，因此程序要进一步加工处理，从所有直线信息中获取具有矩形特征的四条直线组合成矩形，存于一矩形数据结构中，结构如下：
  rype nb 7矩形结构
  name As String’矩形名称
  l As String’矩形长度
  w As String’矩形宽度
  cx As String’矩形中心X坐标
  cy As String’矩形中心y坐标
  tx As String’矩形X方向选用冲模
  ty As String’矩形l，方向选用冲模
  ss As Boolean7矩形冲制方式
  End Type
  获得矩形框的信息，接着就需要取得基点，定义更大的矩形框的左下角点的坐标为基点，所有的元素的坐标都要参考基点进行坐标转换获得实际坐标值。
  获得矩形框后，还需为矩形框的冲制选择适合的冲模，若矩形框大小恰好在36工位上有一样尺寸大小的冲模，程序会直接选中这个冲模完成冲制，否则按下列方式自动选择冲模。一种是比较大的矩形框孔，可以通过环绕矩形框内边的方式冲制，中间产生的落料还能二次利用；另一种是小的矩形框，可以通过从上到下，从左到右的方式进行挖孔，对于第一种方式，程序必须从36工位冲模中选择横模(TX模)，它的特征是X方向尺寸长，y方向尺寸短；纵模(TY模)，特征是y方向尺寸大，X方向尺小，且冲模的大小必须小于矩形框的尺寸。对于第二种方式，程序自动从36工位上选择小于矩形框尺寸的更大方模，如果对程序自动选择的冲模不满意，也可以从数据设置中的矩形设置对每一个矩形选择适当的冲模。通过调用以下的两个子程序完成两种方式的矩形孔冲制。
  (1)绕边冲制。
  Sub cljxk (ni As Integer, tl As Integer, t2 AsInteger，no As Integer)7矩形框数，长冲模，宽冲模，序列号
    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)拼模冲制。
  Sub cljxkl (ni As Integer, tl As Integer,no AsInteger)
  矩形框数，方冲模，序列号
    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  圆孔的处理
  采用一结构数组获取华正电子图板属性查询文件中有关圆的信息，包括圆心坐标和直径，根据圆的直径从36工位上选择合适的圆凸模，有大小相同的凸模就直接选中此凸模冲制，若无就选择凸模中比此圆孔小的更大圆模拼模冲制，圆模拼模冲孔数是根据圆凸模周长跟凸模的周长取得一比率系数来获取，调用一圆模处理子程序完成，若对圆孔的粗糙度值和凸模选择有特殊要求，可在圆设置里面修改冲孔数及冲孔圆模，一般来说圆模越大冲孔数越多，所得圆孔越平滑。
2.4  文字的处理
  文字处理的主要功能是便于在图纸上临时定义模块，对于矩形框，只要在框内输入了文字，我们就把它当作一个模块来处理，程序还有一特点，对于尺寸大小相同的矩形，只要有一个在内部输入了文字，就视同在所有相同的矩形内部都输入了文字，比如临时定义了一个标签框冲孔，面板上有十几处标签框，只要在其中一个标签框内部输入文字，别的标签框自动
认同输入了文字并当作模块来处理。
2.5模具设置
  数控冲床上的36工位模具有时是需要经常更改的，为使编程软件与实际凸模相稳合，必须能灵活更改模具设置单改变软件中的36工位中的凸模，软件启动能自动调用已存的模具设置单文件MJ.SET作为当前36工位模具设置，也可以临时更改，更改后存盘以便下次重复使用。
  此外还有系统设置、加折弯值、图形显示、查看数据等模块。系统设置考虑的是镶拼凸模必需设置一个搭模间隙，一般是5mm，增大和减小可以在软件中实时更改。加折弯值实际上就是加偏移量，软件可以在二维方向加上正负偏移量，充分利用这一功能可以通过绘图快速生成定位点在图形中心的模块文件便于以后调用。图形显示是把生成的加工代码以实际冲模外形显示出来，以方便检查避免出错。查看数据中有3项选择，查看加工代码的公制文件内容，查看加工代码的英制文件内容及查看加工日志，加工日志中显示有每次工件编程的时间和日期、文件名、工件的长和宽、所用到36工位中的凸模，以便在实际加工工件时核对。
3  系统设计的关键技术
  (1)系统充分采用了Visual Basic中的结构数组作为数据结构，对模具、直线、圆形、文字、模块均分别建立了结构数组，使软件有一个清晰的操作思路并避免了对数据库的依赖。
  (2)系统充分利用参数化子程序模块进行处理，比如矩形框分别调用两个子程序处理，圆孔也是调用一圆孔子程序进行处理，这几个是程序的重点也是难点，把它们提取出来重点攻破为软件的后序开发提供了坚实的基础。
  (3)对具有矩形框性质的直线进行处理使之成为矩形框也是软件的关键，华正电子图板没有输出矩形的信息，矩形信息是通过四条边的直线信息来反映的。如何从具有矩形特征的四条直线信息组成矩形框是技术的关键，我们知道矩框的四条直线是头尾相连的，因此一条直线的尾坐标必然是下一条直线的头坐标，通过一直线到矩形子程序就从直线结构数组中抽取出符合矩形框特征的直线组成矩形框，通过这四条直线的坐标计算出矩形的长宽及中心点坐标。
  (4)数控代码及多种格式文件的输出，不仅输出精简格式的公英制数控代码以及在软件界而中图形化显示加工图，而且还输出有PROTEL格式的PCB文件及dxf文件，可以用PROTEL，华正电子图板反AUTOCAD打开这一格式的加工图文件，为加工图的精确检查提供了极火的便。图2为电子图板设计的工件开孔图。图3为通过转换生成的英制加工工件代码。图4为编程软件上模拟显示的加工件加工图。
4结束语
  充分运用华正电子图板强大的绘图及数据接口功能，为数控编程提供了良好的编程环境，利用VisualBasic的结构数组清晰了数据处理思路，模块化的程序结构使复杂的问题处理简单化，图形化的输出使加工代码的检查直观明确，保证了加工代码的正确性，几乎达到无废品的效果，效益显著。此软件在我公司数控冲床运行多年，经过反复的修正，已取得良好的实际运行效果。