基于EdgeCAM的汽车模具数控加工技术

摘要：本文以EogeCAM软件及其在汽车模具中的应用为背景，阐明了CAM数控加工的基本步骤与思路，重点叙述了运用EdgeCAM软件实现数控加工的关键技术和难点，探讨和研究了EdgeCAM在汽车模具数控加工中的应用，为数控工艺编程提供参考数据，具有较好的推广价值。

目前EdgeCAM因其功能强大而受到越来越多制造厂商的重视。

EdgeCAM为产品加工和模具制造提供了一套完整的加工解决方案。可支持2轴半至5轴联动的铣削、普通车削以及车铣复合加工设备，并且可与CAD系统实现无缝集成。EdgeCAM的4/5轴联动加工策略现已全面支持标准5轴加工设备。软件操作非常简单而且可以充分体验到多轴加工技术带来的优势，降低了新技术的掌握难度。

EdgeCAM提供了仿真加工功能，能够将加工设备和加工过程中的所有动作进行实时模拟，这对于5轴加工是非常实用的功能，因为在多轴加工过程中，某一点小角度的动作都可能会发生机床干涉的危险。

使用EdgeCAM可对最复杂的模型进行最简单的编程，同时EdgeCAM还全面支持最新的CAD软件，机床设备和刀具。

1 CAD设计

基于EdgeCAM的汽车模具数控加工过程基本上沿袭了一般CAM软件进行数控编程的基本过程，其工作流程如图1所示。

1.1 CAD建模

EdgeCAM可以从主流的CAD系统（如Inventor、SolidWorks、Solid Edge、Pro/Engineer、Catia、Solid3000等）中载入实体模型文件，也可以接受iges、dxf、vda、parasolid和acis等格式的文件，直接读取实体模型，无需任何数据转换，而且实体特征参数保持完整，生成的刀具路径可与CAD环境实现动态关联。在同一个操作环境下支持多种实体文件共存，可以将不同格式的实体文件同时打开，将其中任意实体指定为被加工零件、夹具和毛坯。

本文以某汽车的保险杠（见图2）为参考模型，对这个模型的冲压模具进行数控加工。零件的建模是在SolidWorks平台下完成的。

1.2 CAD模型导入

运行EdgeCAM并打开保险杠模具，按工具栏上的，改变工件的坐标系，使其便于铣削，如图3左下角，EdgeCAM中红，绿、蓝分别代表x、y和z轴。再导入事先画好的毛坯，使其与模具重合。按工具栏上的，指定导入的毛坯为stock，stock在实体仿真中随着切削过程的进行，在尺寸和精度上逐渐接近图3中的模具。

1.3 模型完善

所谓完善模型就是对CAD模型进行适当处理，使之适合于CAM程序编制，通常有以下内容：

(1)确定坐标系坐标系是加工的基准，将坐标系定位于适合机床操作人员确定的位置，同时保持坐标系的统一。

(2)辅助线和面的制作在选择曲面作加工对象的时候，往往需要一些辅助线和避让面，否则就会出现过切现象。但EdgeCAM推荐的应用模式是选择实体本身作为加工对象，可以减少辅助面和避让面的选择，这是与其他CAM软件不同的地方。

(3)实体模型的修补实体模型在编程过程中，由于工艺因素的影响，某些区域可能不需要加工，EdgeCAM提供自动模型修补功能，在提取特征的时候，选中模型修补特征选项，在查找特征的同时，可以自动生成覆盖现有特征的修补面，使得修补模型的过程自动化。

(4)检查面的应用检查面更多应用在加工对象是曲面的模型中，是用来限定刀具路径范围的非常有效的工具。

与其他CAM一样，EdgeCAM和SolidWorks之间存在几何协同性，一旦零件几何形状发生变化，刀路轨迹会自动地更新，反映新生成的几何形状，可以在产品设计或加工仿真过程中很方便地对产品模型进行完善。

2 CAM工艺分析规划及加工策略

某汽车的保险杠模具材料选为模具钢3Cr2NiMnMo，加工机床为Hermle C1200U。根据模具的几何特点，将加工区域划分为如图3所示，由于各加工区域所处的坐标系不尽相同，针对不同的区域需要转换加工坐标系，参考如图3右上角。根据各加工区的形状，各工序及加工策略的设定见表1。

EdgeCAM中没有特定的半精加工命令，但是可以通过设定刀具、加工余量及公差来达到所要求的精度；无论在粗加工还是精加工阶段都有残料去除加工。所谓的残料去除加工是指由于前一工序所指定的刀具尺寸过大，导致被加工的某些死角难加工到，因此需要重新换刀，加工前一工序无法加工完成的部分。残料去除加工既兼顾了加工效率又保证了精度。

3 刀轨计算及加工过程仿真

EdgeCAM除了具有强大的加工能力，而且具有非凡的模拟加工手段。EdgeCAM提供了2种模拟方式，其中实体仿真(verify)能够真实的再现整个加工过程，可以加入机床和夹具的仿真，更好地检测加工时的干涉；EdgeCAM在加工模式界面下，还提供了一个仿真功能，可针对任意操作步的走刀过程进行实时的模拟仿真。汽车保险杠模具数控加工的实体仿真过程如图4所示。

4 后处理

后处理的任务是将刀路轨迹转化为特定机床可执行的加工程序文件。在实体仿真后，确定没有任何干涉，再生成数控代码。EdgeCAM生成的加工文档中包含使用EdgeCAM进行数控加工仿真的全部参数，如刀具库、加工工时、切削参数等。

5 总结

本文从数控加工的一般步骤探讨和研究了EdgeCAM在汽车模具制造中的应用，并针对具体实例进行工艺编程，分析了与其他CAM软件的不同点，为EdgeCAM在数控加工领域的推广应用提供了参考数据。基于图形化编程的EdgeCAM应用于汽车模具的数控加工，程序调试时间大为减少，生产效率大幅度提高，具有较好的推广价值。