CAXA软件在模具三维造型设计的应用探究
CAXA软件在模具三维造型设计的应用探究
福建技师学院 实训中心 张 伟
摘要：CAXA制造工程师是一款国产数控加工编程软件，它具有多种数控加工功能和实体加工轨迹模拟功能，但这些功能的使用前提是必须进行零件的三维数据建模。本文从探讨CAXA软件在模具三维造型设计的应用。
关键词：CAXA；模具；三维造型；设计
CAXA是北京北航海尔软件有限公司开发的软件，是国产的CAD软件，是一套以机械行业为主的设计软件，它突出体现了新一代CAD技术以创新设计为发展方向的特点。
1 CAXA制造工程师软件简介
CAXA制造工程师软件(以下简称CAXA软件)是一套Windows原创风格、功能强大、易学易用的全中文三维和曲面实体完美结合的CAD/CAM一体化软件。它利用灵活、强大的实体曲面混合造型功能和丰富的数据接口，可以实现产品复杂的三维造型设计；通过加工工艺参数和机床配置的设定，并选取需加工的部分造型，自动生成适用于数控系统的加工代码；通过直观的加工仿真和代码返读来检验加工工艺和代码质量[1]。该软件为数控加工行业提供了从造型设计到加工代码生成、校验一体化的全面解决方案和易于用户使用的2D、3D开发平台，从而可以比较迅速地实现产品的个性化和专业化。CAXA软件现已广泛应用于塑模、锻模、汽车覆盖件拉伸模、压铸模等复杂模具的生产以及汽车、电子、兵器、航空航天等行业的精密零件加工。
2CAXA软件的三维电子图板功能
2.1实体曲面混合造型
CAXA电子图板3d强大灵活的三维造型功能可以将二维的草图轮廓通过丰富的造型手段生成三维实体。灵活的特征参数化修改，无论您造型操作到那一步，通过尺寸驱动草图或修改特征生成过程中的任何参数，重新生成造型的形状。CAXA电子图板3d的曲面与实体能够相互结合，一体化操作，是CAXA电子图板3d造型中的不同于其它软件的最大特点。
2.2显示与打印
逼真图形CAXA电子图板3d对所生成的三维零件提供多光源的真实感效果，可以在屏幕上实时调整光源的位置和距离，并可以方便地调节环境光强、反射光强、散射光强等光照效果。CAXA电子图板3d对三维造型提供了数十种材质效果，包括各色的铜、铬、银等金属效果、各色橡胶和塑料材质、各类宝石等材质效果，可以使造型更直观真实。
2.3三维与两维无缝集成
CAXA电子图板3d能够与CAXA电子图板V2无缝集成，方便地生成二维图纸。二维投影操作中，CAXA电子图板3d能创建传统的各个视向的二维正交视图、轴测视图、任意给定视向视图。利用CAXA电子图板V2的强大的二维绘图功能对视图进行修改、尺寸标注和工程标注，并可加上标题栏和注释，从而生成最终生成复杂而完备的工程图纸。
3CAXA软件在模具三维造型设计中的应用
3.1利用线架造型方法建立三维数据模型的实施策略
线框建模是利用空间的点、直线、圆弧和曲线等功能手段建立的空间基础骨架轮廓。这种线框模型往往是其他方式建模的基础，有时是在其基础之上构造出曲面和实体模型。通常，这种方式仅通过顶点和棱边来描述模型的形状特征，它的数据结构简单，信息量少，占用的内存空间少，操作响应速度快。但这种模型没有面，所以不能进行消隐、着色和渲染操作。针对CAXA制造工程师2006的特点，构建线框模型的方法常将三维空间转换成平面，利用平面绘制二维线条，然后利用其编辑功能（如移动或旋转等）将二维线条放置在合适的空间位置，从而构建出三维的线框轮廓。
3.2利用曲面建模手段建立三维数据模型的实施策略
这种建模方式才是真正意义上的三维建模方法，它不仅定义了模型的实体边界，而且构建出模型各部分的表面或曲面，所以这种方式可以进行消隐、着色和渲染处理，但其组成元素为点、线、面，表面模型的空心结构，在反映内部结构方面缺少实体的信息，故不能进行布尔运算，甚至无法区分曲面的哪一侧是体内或体外，故仍不能进行一些物理性能的计算分析。如下图1、2所示：
图1三维曲面造型 图2二维平面图
（1）按F6键选择YOZ构图平面，单击“造型”，指向“曲线生成”，单击“矩形”或直接选择 按钮，系统弹出矩形对话框，参数设置如图12所示，根据提示选择原点为矩形中心，画出矩形[2]。
（2）单击“造型”，指向“曲线生成”，单击“直线”或直接单击 按钮，在弹出的直线对话框中选择“水平线/铅垂线”，各项参数如图13所示。分别以铅垂线、水平线与矩形的交点为圆心绘制R10mm的整圆。
3.3利用实体造型功能建立三维数据模型的实施策略
这种方式的建模，既包含了模型的全部几何信息，又定义了所有的点、线、面和体的元素，对模型进行全面完整的描述，所以能够实现消隐、渲染、剖切和着色等处理。它具有实体的特性，可以进行钻空、挖槽和倒角，可以进行相应的布尔运算，也可以分析实体模型的质量特性等。这种建模方式无论在表现模型形体形状还是在内部结构方面，都具有强大的功能，同时还能表达物体的物理特性及数据生成。整个设计过程直观、简单、准确，是最快的一种建模方法，但应用的基础是草图。
3.4利用曲面—实体复合模式建立三维数据模型的实施策略
利用这一模式，可实现曲面裁剪实体、曲面生成实体和曲面约束实体等混合操作，建立三维数据模型。在利用该软件进行造型时，发现对复杂程度的模型建立，灵活应用这一功能极为有效。在实际设计过程当中，工程师有时需要将曲面转变为实体，也就是说先做好曲面，再将曲面转变为实体，通过长期实践，笔者认为有两种方法可以实现将曲面转为实体：第一种方法是利用曲面加厚功能；第二种方法是利用曲面裁剪实体功能。同样，可以利用实体表面功能将实体转变为曲面，这些都是实体、曲面相互转换的有效方法。
3.5利用数据接口导入三维数据模型的实施策略
CAXA制造工程师2006可以直接读取其他三维软件的数据文件，并有基于曲面的DXF和IGES标准图形接口，基于实体的STEP标准数据接口，基于Parasolid几何核心的X-T、X-B格式文件，基于ACIS几何核心的SAT格式文件，面向快速成型设备的STL以及面向Internet和虚拟现实的VRML等接口，利用这些丰富的数据接口格式，可以接收各种格式的数据文件，生成CAM加工所需的模型[3]。
首先用其他三维软件完成三维建模后，将其在该软件中另存为ParasolidX-T或X-B格式。然后打开CAXA制造工程师2006，单击“文件”菜单，选择“打开”，在弹出的对话框中选择刚才另存的文件。
（1）在Mastercam X3软件中绘制的图形。
图3
（2）单击“文件”，在下拉菜单中选择“另存为”，在弹出的“另存为”对话框选择“文件类型”，再依次选择ParasolidX-T或X-B格式。
图4
（3）打开CAXA制造工程师2006，单击“文件”菜单，选择“打开”，在弹出的对话框中选择刚才另存的文件。具体操作如图49所示，在CAXA制造工程师中打开刚才的实体零件图形，如图50所示，这样就完成了不同数据间的转化。以上所述的几种建模方法，要灵活应用并要加以区别，每一种方法都有其独特的建模优势，当然也有其不足的一面，在使用过程中，要注意多种方法的结合使用。
（4）单击“造型”指向“几何变换”，选择“旋转”按钮或直接单击按钮，旋转后的图形。
参考文献
[1]瞿芳主编. 机械制图（教程） 上册[M]. 中国传媒大学出版社，2008.6：125-128.
[2]王向阳. CAXA软件在模具制造中的应用[J]. 石河子科技，2011.08：105.
[3]曹雪玉. 基于CAXA的齿轮减速器三维造型设计[J]. 装备制造技术，2008.06：15
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