三、系統軟件設計
基于ＡｕｔｏＣＡＤ平臺,系統設計的基本思路是:1)在ＡｕｔｏＣＡＤ中繪圖,編輯成多義線。2)圖形信息提取。3)求出端點總數,開始循環計算。4)求實體起點、終點、凸起,根據直線與圓弧、直線與直線、圓弧與圓弧、圓弧與直線的關系求出轉角。5)根據圓弧、直線參數的不同進行加工角度補償。6)代碼轉換。7)程序輸出。系統框圖如圖3所示。

在ＡｕｔｏＣＡＤ環境中,與圖形相關的幾何信息包含在實體段中,實體段由若干個組構成,組包含組代碼(實體類型)和組值(實體的大小、長度等)。為了保證圖形準確,避免實體出現間隙或連接錯位、順序顛倒等現象,在ＡｕｔｏＣＡＤ中繪制圖形后,使用ＰＥ命令將圖形變成一條多義線(ＰＯＬＹＬＩＮＥ)。ＡｕｔｏＣＡＤＲ14以上版本的多義線實體信息如下:組碼(0　“ＬＷＰＯＬＹＬＩＮＥ”)為多義線標識;組碼(10160 159100 406)為端點坐標;組碼(42　0 414214)為凸度,如果凸度等于零,則為直線;如果凸度大于零,則為圓弧。圖4所示圓弧中,圓心角α、半徑Ｒ、凸度μ之間的換算關系如式(1):

由于Ｐ1、Ｐ2、Ｐ點的坐標已知,起始角α1、終止角α2可由式(2)求出。
α1=ａｒｃｔａｎＰ1ｙ-ＰｙＰ1ｘ-Ｐｘ;α2=ａｒｃｔａｎＰ2ｙ-ＰｙＰ2ｘ-Ｐｘ…(2)

模切刀加工過程中的角度補償是系統設計的關鍵。系統根據凸度值自動識別圖形中的實體,然后根據直線與直線、直線與圓弧、圓弧與圓弧、圓弧與直線的相對關系求出工件角度。
如果當前實體是直線,直接送進該直線段的長度,根據工件角度自動查詢表1得出模具轉角,利用插值法求出相應的編程角。例如,當工件角度γ大于15 0°小于等于20 0°時,其編程角計算公式為:β=16 8+0 14(γ-15 0)。
如果當前實體是圓弧,則需考慮稍多。彎制圓弧模切刀,實質是將圓弧看作一個多邊形的一部分(整圓為多邊形),進行彎制,如圖5所示。

為處理方便起見,通常將整圓看作25邊形,計算出單步步長和單步角度。當然,邊數越多,越平滑,反之,則可能出現明顯的棱角。
系統根據式(1)和式(2)求出圓心角α、半徑Ｒ、起始角α1、終止角α2,并根據半徑Ｒ的大小進行相應的角度補償。例如,當模切刀加工半徑Ｒ大于5 5ｍｍ小于等于6 0ｍｍ時,根據試驗數據,利用插值法,其編程角(工件角度)為β=16 9-0 2(Ｒ-5 5);系統根據模切刀材料特性和圓弧半徑,給出圓弧默認加工步長　ｆＳｔｅｐ=2Ｒ/25 0,如果有特殊要求,可以人工輸入步長進行干預。彎制圓弧所需次數=弧長/步長。
經過上述處理,結合數控系統的編程語言,便可生成相應的ＮＣ代碼,寫入打開的ＮＣ文件。
四、應用實例
在ＡｕｔｏＣＡＤ中繪制如圖6所示準備加工的模切刀平面圖形(等同于展開的加工件圖形)。
在該圖形中,既有直線與直線相連,又有直線與圓弧相連,又有圓弧與直線相連三種情況,系統根據多義線的起點和繪制的先后順序自動確定加工起始點和加工方向。本系統生成的部分ＮＣ代碼(ＦＡＧＯＲ系統)如下。
010Ｇ01 91Ｘ22.000
011Ｇ01 90Ｙ90.000
012Ｇ01 90Ｙ0.0
013Ｇ01 91Ｘ22.000
014Ｇ01 90Ｙ270.000
015Ｇ01 90Ｙ0.0
016Ｇ01 91Ｘ12.500
017Ｇ01 90Ｙ335.000
018Ｇ01 90Ｙ0.00
19Ｇ01 91Ｘ26.000
020Ｇ01 90Ｙ25.000
021Ｇ01 90Ｙ0.0
022Ｇ01 91Ｘ7.500
023Ｇ01 90Ｙ180.000
024Ｇ01 90Ｙ0.0
025Ｇ01 91Ｘ0.320
026Ｇ01 90Ｙ342.600
027Ｇ01 90Ｙ0.0
028Ｇ25Ｎ25 27.19
029Ｇ01 91Ｘ0.203
030Ｇ01 90Ｙ342.600
031Ｇ01 90Ｙ0.0
032Ｇ01 90Ｙ360.000
033Ｇ01 90Ｙ0.0
034Ｇ01 91Ｘ44.000
035Ｇ01 90Ｙ0.000