基于CATIAV5的模具成型零件数控加工技术应用

1 引言

    随着现代工业的快速发展，数控加工技术在模具行业的应用变得尤为重要，其应用水平的高低直接影响到模具的加工质量。本文利用火车模型模具的内模加工为例，详细介绍在CATIA V5数控加工模块中模具数控加工工艺方法和模拟仿真技术，呈现了合理运用CATIA V5软件进行数控加工设计对生产各方面带来的优势和实用性。

2 CATIA V5数控加工特点

    CATIA V5是基于美国IBM公司与法国达索系统公司(Dassault Systemes)软件解决方案推出的新一代零件，在CAD/CAE/CAM领域中处于领导地位，其内容涵盖了零件从概念设计、工业造型设计、三维模型设计、分析计算、动态模拟仿真、工程图输出，到生产加工成零件的全过程，应用范围涉及航空航天、汽车、机械、造船、通用机械、数控(NC)加工、医疗器械和电子等诸多领域。

    CATIA V5数控加工提供了2.5轴、3轴及多轴加工能力，它即可以对表面数据模型进行加工，还可以采用点云数据进行数控加工。它提供了2种粗加工（等高线粗加工和投影粗加工）方法，5种半精加工、精加工（即等高线加工、投影加工、轮廓驱动加工、沿面加工、螺旋加工）方法，2种清根加工（笔式清根、区域清根）和2种轮廓加工（等Z高度轮廓加工、沿面轮廓加工）等数控加工方法。用户可以根据零件结构、加工表面形状和加工精度要求选择合适的加工类型。

    CATIA V5数控(NC)加工模块组成部分包括：图形界面化的工艺参数输入模块、刀具轨迹生成模块、刀具轨迹编辑模块、三维加工动态仿真模块、后置处理模块和资源管理模块（刀具库、机床库、工艺文档）等。CATIA V5能够模拟数控加工的全过程，其加工流程图如图1所示。

图1 CATIA V5数控加工流程图

3 成型零件三维建模

    三维建模是模拟数控加工过程的前提，CATIA V5数控程序的编制必须有三维模型作为加工对象。CATIA V5具有强大的CAD功能，用户可以通过模块之间的切换，在零件设计、线架与曲面设计等模块中建立所需的零件模型，完成后再切换到相应的NC加工模块中。也可以利用CATIA V5的数据转换功能，把客户提供的零件三维模型文件转换为STEP文件、IGES文件、STL文件等，再导人CATIA V5中得到塑件模型，这样可以大大提高资源利用率。本文把客户提供的由UG软件构建的火车模型零件的三维建模转换成STEP格式再导人CATIA V5软件中，利用CATIA V5模具设计模块分割形体生成模具成型零件（如图2所示型芯和型腔）。CATIA V5的3轴加工(曲面加工)模块可以在零件的复杂曲面上生成精密的刀具加工轨迹。本文以火车模型模具的型腔加工为例，进行数控加工工艺分析和仿真模拟试验。