基于Creo模具元件数控加工

崔荣荣, ,张瑞珊, ,王同珍

【摘要】本文选取模具的一个成型元件做为参考模型，简单介绍利用Creo三维建模、生成模具成型元件。详细介绍了用Creo对模具元件进行数控加工的方法：建立制造模型、机床等设置、NC序列设置、切减材料、最后进行后置处理生成G代码的过程。希望能让读者了解利用Creo进行数控加工的基本方法和思路，并理解其中的原理。

关键词：Creo；制造模型；NC序列；切减材料；后置处理；G代码

    制造业是一个国家发展的基础，近几年在新冠病毒全球大流行的冲击下，制造业在国民经济中的作用也显得尤为重要。制造业信息化是当今发展的必要手段，信息化也是当今时代工业现代化发展的一个重要标志。以信息化带动工业化，把信息化融入到工业化之中，相互促进，共同发展，是现在和未来工业化的发展之路。我们模具设计与制造专业也是如此，把信息化融入到模具设计与制造当中，让信息化带领模具设计与制造的设计和加工过程。

1. 三维建模部分

首先分析零件的实际需求，在Creo中进行三维实体建模。通过Creo中的拉伸、旋转、扫描、混合等命令成形零件的实体特征，后通过孔、倒圆角、筋、阵列等命令完善零件的成型特征。这是进行工业设计数字化的基础。

2. 模具设计部分

 模具设计部分就是利用Creo的模具模块，以第一步中设计的零件做为参考模型，添加坯料，设置收缩率，做分型面，添加浇注系统，利用分型面做分割出模具体积块，提取需要的模具成型元件。最后设计做出零件的成型元件，如凸模型腔、凹模型腔、滑块型腔、型芯型腔等。

3. 数控加工部分

  把第二步做出来的成型元件挨个加工出来，就是我们的数控加工部分，本文以一个模具型腔（凸模型腔）为例，详细介绍用Creo进行数控加工的过程。

(1)建立制造模型

制造模型是由参考模型和工件两部分组成的，参考模型就是我们要加工的模具型腔，工件就是我们加工前选择的坯料模型。里面灰色的模型是参考模型，深蓝色是模具上下模的分型面；外面绿色透明状的是工件，参考模型和工件组合在一起构成我们的制造模型。

 （2）设置操作

选择制造菜单下的“操作”，在操作菜单中选择加工机床的类型，有铣床、车床、线切割等可选，这个例子就选铣床加工。铣床也有3轴、4轴和5轴，一般数控加工选择3轴就可以。还可以在这一步选择之后要用的刀具，夹具配置等。在这一步最重要的是选择铣床和设置加工坐标系，加工坐标系一般需要单独新建，唯一需要注意的就是，新建坐标系的Z轴必须要指向上方，指向刀具初始的位置。之后还需要设置退刀曲面，退刀面可以是平面、圆柱面、球面等，一般三轴数控铣床加工就选择退刀平面就可以，以新建的坐标系为参考，选择远离坯料一定距离的一个平面就可以。

（3）创建NC序列

在Creo数控加工中，用户通过创建不同的NC序列来表示单个刀具路径的特征。根据制造模型，加工需要多步，对应的NC序列就有几个步骤。大多数时候需要多次加工，也就是生成几个NC序列来进行加工，我们以第一步的NC加工为例，说明创建NC序列的过程。一般加工顺序遵从从上到下、从外到里、由粗到细，具体加工方法和步骤也需要根据实际情况和加工条件再确定。

制造模型可以看出，参考模型是有台阶的坯料，我们遵从从外到里的加工顺序，第一步就先加工台阶的外轮廓，选择轮廓铣削。选择轮廓铣削，先选择刀具，加工外轮廓可以直接选用端铣削刀具，直径可以选择12mm，也可以选直径再大一点的加工刀具。铣削加工选用的刀具有端铣刀、外圆角铣刀、球铣刀等，一般根据加工曲面的特征选择铣刀类型。对于铣刀的直径尺寸，还是需要根据实际情况而定。

轮廓加工需要选择加工曲面，可以直接选择阶梯的外轮廓，也可以做一个铣削曲面来进行加工，铣削曲面就是工件最外面的四个曲面，可以直接拾取曲面的四个轮廓，也可以用拉伸把铣削曲面做出来。在后续步骤中，如果觉得之前的铣削曲面不方便拾取新的特征，在后面步骤可以把铣削曲面隐藏。

编辑序列参数“轮廓铣削”。把序列参数中需要编辑的参数都加上，有的参数可以不用添加。系统默认必须要加的颜色显示不一样。这些参数不是一个固定值，可以按照习惯填写，后面加工出问题也可以重新编辑序列参数。

前面各项设置都完成后，就可以演示刀具路径。在演示路径中有很多红色的线，这个就是模拟刀具运行的路径所画的，可以理解为刀具沿着这些线进行切削材料。之后可以进行加工仿真，就是模拟材料去除的动态模拟，通过加工仿真可以很直接的观察到刀具切削工件的模拟过程。加工仿真需要在自定义设置里面添加VERICUT组件。取消隐藏工件是为了保证实体切削仿真时能得到真实的模拟效果。

（4）切减材料

第一步轮廓铣削加工完后，可以对第一步轮廓铣削进行模拟切减材料，就是把轮廓铣削去掉的工件切减掉。Creo提供了两种方法来模拟切减材料：自动-系统根据为数控加工轨迹制定的几何参考，自动计算要切减的材料；构造-用户自己定义材料切减的特征。

切减材料的一般步骤如下：选取“制造几何”下面的“材料移除切削”命令，在弹出的对话框中选择NC序列列表中的第一步轮廓铣削，在相交元件中选择“自动添加”和全选，完成，就能对第一步中的轮廓铣削工件进行切减。做完一个NC序列，就要做材料切减。如果不做材料切减，下一步的NC序列，仿真模拟还得把之前没去除的材料再加工一遍，这样即费时又增加工作量，并且仿真效果也不好。

（5）后置处理

对第一步轮廓铣削进行后置处理，生成CL数据文件，即得到零部件加工的刀具运动轨迹文件。但是在实际的加工过程中，数控机床不能识别CL数据文件，必须把刀位数据文件转换为特定数控机床系统能识别的数控代码程序，这就是我们所说的后置处理。后置处理生成的.ncl文件和G代码都可以直接在数控机床上用来加工零件。

CL数据文件是从指定刀具路径中创建的，每个NC序列对应一个CL数据文件，对CL数据文件进行后置处理，生成机床能识别的G代码，第一步轮廓铣削的G代码如下所示。下面的G代码省略了一些重复的加工代码。G代码就可以直接输入到数控机床中进行加工了。Creo能直接生成数控机床加工的G代码，也大大减少了技术人员编程的工作量。

N5 G90 G40 G80 G17

N10 M6 T1

N15 M3 S2500

N20 G0 G90 G43 Z10.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      

…………

N860  G91 G28 X0. Y0. A0. B0. C0.

N865  G90

N870 M30

上面所述的第一步轮廓加工只是用Creo进行数控加工的一步，一般一个零件的加工需要很多步，分析参考模型的特征，选择合适的加工方法进行加工，每一步加工都生成一个NC序列，选择的这个例子加工步骤如图4所示。每一步都生成一个CL文件，最后实际在数控机床上数控加工还是需要每一步都生成数控机床识别的文件，用户在保存的时候需注意区分每一步的加工方法和文件。

本文选取模具的一个成型元件做为需加工的参考模型，简单介绍利用Creo三维建模、生成模具成型元件。详细介绍了用Creo对模具元件进行数控加工的方法，建立制造模型、机床等操作设置、NC序列设置、切减材料、最后进行后置处理生成G代码的过程。希望能让读者了解利用Creo进行数控加工的基本方法和思路，并理解其中的原理。

参考文献

[1]北京兆迪科技有限公司，CREO2.0数控加工教程[M].机械工业出版社，2013.03

[2]北京兆迪科技有限公司，CREO4.0模具设计教程[M].机械工业出版社，2017.11