利用Pro/Engineer实现从三维设计到NC加工自动编程

Pro/Engineer(简称Pro/E)是美国PTC公司开发的CAD/CAM应用软件包(最新版本为Pro/Engineer2000i)，它集CAD/CAM功能为一体，是当今最先进、最成熟、应用也最广泛的三维参数化设计和NC制造自动化软件。利用Pro/E可进行零件设计(包括钣金件、铸造件设计等)、图形绘制(可将三维图转换为工程图)、NC加工、产品装配、自动测量、应力分析等各种操作，其设计性能及开发效率明显优于其它同类软件。目前Pro/E已广泛应用于机械、航空、汽车、电子、家电等领域的工业设计、造型设计与NC加工(尤其是模具设计与制造)。

目前，稍具规模的加工企业大都配备了加工中心等数控机床。从产品设计到数控加工的一般程序为：首先由设计人员用AutoCAD等软件设计二维工程图，然后由编程人员编制数控加工程序，最后由加工操作人员上机进行数控加工，即需要经过设计→编程→加工三个环节。为保证零件成品的正确性，上述三个环节都不能出错。如能减少编程这一中间环节，不仅可减轻劳动强度，提高工作效率，而且可大大降低出错的可能性。利用Pro/E进行工程设计即可实现这一目的。用Pro/E完成三维造型设计并存储后，即可由三维设计图直接进入NC加工，软件可自动编制刀具路径而不需进行繁琐的人工编程。下面对利用Pro/E实现从设计到NC加工的主要步骤作一介绍。

1 刀具加工路径的编制

1.1 设置加工规划

进入Pro/E后，首先新建一个制造文件(File-New，选Manufacturing)；取出加工图形(Mfg Modle-Assemble-Ref Model)并打开(图1所示为需进行平面加工的零件图示例)；然后按以下步骤进行操作：

选用加工机床(Mfg Setup-Machining-Operation-DEFINE OPER)：选定机床型号；
设置加工基准坐标系：生成加工程序需要以加工基准坐标系为依据，选定机床后，会自动显示MACH CSYS菜单，可按菜单设置加工基准坐标系并执行；
设置加工方法：Pro/NC有十多种加工方法(Machining-NC Sequence-Machining)可供选择，出现MACH AUX菜单后，可设置需要的加工方法。在MACH AUX菜单中，加工形式分为基本加工(Maching)、辅助加工(Auxiliary)和用户定义加工(User Define)，其中用户定义加工有12种形式，可加工平面、曲面、槽、孔、螺纹等。
设置刀具：在SEQ SETUP 菜单中点选Done(执行)，显示刀具设置对话框；在对话框中，可在高级(Advanced)选项中选择长度单位(Length Unit)、刀具材料(Tool Material)；在图形(Geometry)选项中选择刀具名称(Tool ID)、刀具型式(Tool Type)、刀具尺寸；设置完成后可自动显示刀具的简单图形，然后即可选定应用(Apply)。

1.2 设置加工参数

选定机床及加工形式后，还需定义加工参数。点选Set显示参数树对话框，对话框中可自动显示参数内容及数值，参数内容包括：切削进给率(CUT FEED)、切削深度(STEP DEPTH)、横向步距(STEO OVER)、工件加工预留量(BOTTOM STOCK ALLOW)、刀具路径与X轴的夹角(CUT ANGLE)、刀具路径(SCAN TYPE)、主轴转速(SPLINDE SPEED)、冷却液的使用(COOLANT OPTION)、安全高度(CEAR DIST)、下刀高度(APPROACH DISTANCE)、退刀高度(EXIT DISTANCE)等。点选执行(Done)后，还需输入切削深度、横向步距、切削进给率、主轴转速和安全高度5个加工参数加以确认。此外，也可在制造参数(MFG PARAMS)菜单中点选执行(Done)，在出现的信息窗也可显示以上5个参数(以上两种方法中任选一种即可)。如需设置更为详细的加工参数，可点选参数树(Param Tree)对话框右上角的高级(Advanced)按钮，显示内容更详细的参数树对话框。

1.3 设置退刀高度

输入上述5个加工参数后，系统将自动显示退刀选择对话框，在对话框中选取退刀平面/曲面(Retract Plane/Surface)，用鼠标点选坐标系统；在退刀选择对话框中点选创建平面(Create Plane)按钮，显示数据平面(DATOM PLANE)菜单，根据提示选择退刀方向，确定退刀平面，并设置退刀高度。

1.4 选择加工面

退刀平面构建完成后，系统将自动进入制造菜单，点选Model-Done显示选择加工面菜单，用鼠标选择加工面后，按Done Sel即可完成加工面的选择。

1.5 进行NC加工

在NC加工(NC SEQUENCE)菜单中点选执行刀具路径—执行(Play path-Done)，系统会自动生成刀具路径，在NC程式(NC SEQUENCE)菜单中点选Customize，即可显示刀具运动对话框和详细的加工程式，在刀具运动对话框中可显示刀具的运动参数，并允许进行参数修改。

2 刀具加工路径的检验

在执行加工路径(PLAY PATH)菜单中，可用所选刀具在工件造型上进行模拟加工(NC CHECKRUN)，以检验生成的刀具加工路径是否符合要求以及是否合理，通过检验后即可按此路径在数控机床上进行实际加工。最后存储(Save)加工路径，以备实际加工时再取出(Restore)使用。图2所示为生成并存储的刀具加工路径。

目前，可实现从设计到加工的无图纸化操作的三维造型设计软件较多(如Solid Edge、Pro/E、UG等)，但在与数控机床的链接性能方面(即CAD/CAM集成度)，Pro/E具有明显优势。与目前常用的“图纸设计→人工编程→数控加工”方式相比，利用Pro/E进行设计加工对设备水平与人员素质要求较高(使用者须经专门培训)，因此使用成本也相对较高。但随着工业设计自动化水平的不断提高以及Pro/E的不断完善与发展，Pro/E在CAD/CAM领域的应用必将越来越广泛。

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