注塑模具CAM设计技术与发展

注塑模CAM设计技术与进展引言

模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工程。它以计算机软件的形式，为企业提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员借助于计算机对产品性能、模具结构、成形工艺、数控加工及生产管理进行设计和优化。模具CAD/CAE/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期、降低生产成本和提高产品质量已成为模具界的共识。

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与任何新生事物一样，模具CAD/CAE/CAM在近二十年中经历了从简单到复杂，从试点到普及的过程。进入本世纪以来，模具CAD/CAE/CAM技术发展速度更快、应用范围更广，为了使广大模具工作者能进一步加深对该技术的认识，更好发挥模具CAD/CAE/CAM的作用，本文针对模具中应用最广泛、最具有代表性的铸造模、锻模、级进模、汽车覆盖件模和塑料注射模CAD/CAE/CAM的发展状况和趋势作概括性的介绍和分析CAM的概念：

CAM（计算机辅助制造）

CAM是计算机应用于制造过程的统称，它有狭义CAM和广义CAM之分。

狭义CAM涵盖工艺准备，数控编程与加工等内容；而广义的CAM除上述内容外还涵盖产品制造活动中与物流有关的所有过程的监视，控制和管理。通常CAM的概念是指：数控程序的编制，包括刀具路线规划，刀位文件生成，刀具轨迹仿真以及后置处理和NC代码生成等作业过程。利用计算机来进行生产设备管理控制和操作的过程。它输入信息是零件的工艺路线和工序内容，输出信息是刀具加工时的运动轨迹(刀位文件)和数控程序。CAM的核心及发展过程：CAM(computerAidedManufacturing，计算机辅助制造)的核心是计算机数值控制(简称数控)，是将计算机应用于制造生产过程的过程或系统。1952年美国麻省理工学院首先研制成数控铣床。数控的特征是由编码在穿孔纸带上的程序指令来控制机床。此后发展了一系列的数控机床，包括称为“加工中心”的多功能机床，能从刀库中自动换刀和自动转换工作位置，能连续完成锐、钻、饺、攻丝等多道工序，这些都是通过程序指令控制运作的，只要改变程序指令就可改变加工过程，数控的这种加工灵活性称之为“柔性”。加工程序的编制不但需要相当多的人工，而且容易出错，最早的CAM便是计算机辅助加工零件编程工作。麻省理工学院于1950年研究开发数控机床的加工零件编程语言APT，它是类似FORTRAN的高级语言。增强了几何定义、刀具运动等语句，应用APT使编写程序变得简单。这种计算机辅助编程是批处理的。CAM的发展趋势

1、集成化。2、微型化。3、网络化。4、智能化。5、最优化。6、新型化。33CAM的技术构成有三部分：

一是：数控加工过程的工艺处理；

二是：数控加工轨迹的形成；

三是：将加工轨迹处理成机床控制器能够接受的控制代码。

注射模CAM的概述：借助于CAM软件，模具型腔的几何数据能交互地转换为机床刀具的曲面运动轨迹，进而生成数控加工指令。这样不仅可省去木模制作工序，更能提高模具型腔表面的加工精度和效率。典型CAM系统的构成：有五个模块组成：（1）交互工艺参数输入模块（2）刀具轨迹生成模块（3）道具生成编辑模块（4）三维加工动态仿真模块（5）后置处理模块CAM技术在国国内注射射模中取取得的成成果软件已从从单一的的二维绘绘图CAD软件发展展成为集集三维绘绘图CAD、数控加加工CAM及流动模模拟分析析CAE一体的系系列化产产品。产产品的功功能完善善、性能能稳定，，系列化化和售前前售后服服务方面面有了很很大的提提高，并并且在许许多方面面适合国国内用户户的需求求，具有有国外软软件无法法比拟的的优点。。CAM系统的优优点：（1）提高生生产效率率；（2）提高质质量；（3）缩短周周期；（4）有效地地利用有有限的人人力资源源;（5）有利于于技术资资料储备备，价值值提高。CAM技术发展展存在的的不足之之处：（1）在引进进软件时时存在着着盲目化化的倾向向，使企企业造成成使用效效率低，，经济效效益低下下。（2）引进的的CAM系统的二二次开发发工作跟跟不上，，不能完完全发挥挥系统的的功能。。（3）国内开开发的软软件商品品化、系系列化程程度不够够；软件件企业的的创新能能力不足足，没有有或缺少少自己的的新技术术，只是是简单的的跟随国国外技术术；在功功能、稳稳定性方方面不如如国外软软件，售售前和售售后服务务工作跟跟不上。。四、模模具行业业采用模模具CAD/CAM技术的原原因传统的模模具设计计与制造造方法不不能适应应工业产产品迅速速更新换换代和提提高质量量的要求求。因此此国内外外企业纷纷纷采用用模具CAD/CAM技术。模模具行业业采用模模具CAD/CAM技术的主主要理由由是:(1)利用几何何造型技技术获得得的几何何模型可可供后续续的设计计分析和和数控编编程等方方面使用用。(2)可以缩短短新产品品的试制制周期，，例如在在汽车工工业中，，可缩短短模具的的设计制制造周期期。(3)提高产品品质量的的需要，，如汽车车车身表表面等形形状，需需要利用用计算机机准备数数据和完完成随后后的制造造工作。。(4)模具制造造厂和用用户对CAD/CAM的需要增增加。例例如，利利用磁盘盘进行数数据传送送，用户户要求模模具制造造单位能能够交换换信息和和处理这这些数据据。(5)模具加工工设备的的效率不不断提高高，需要要计算机机辅助处处理数据据，以提提高设备备利用率率。(6)在企业中中建立联联系各个个部门的的信息处处理系统统。国外模具具CAD/CAM技术的应应用现状状工业发达达国家较较大的模模具生产产厂家在在CAD/CAM上进行了了较大的的投资，，正大力力开发这这一技术术。目前前，应用用CAD/CAM技术较普遍的的为美、日、、德等国。例例如，日本丰丰田汽车公司司于1965年将数控用于于模具加工。。20世纪80年代初期开始始采用覆盖件件冲模CAD/CAM系统。该系统统包括设计覆覆盖件的NTDFB和CADEIT软件和加工凸凸、凹模的TINCA软件。利用三三坐标测量仪仪测量粘土模模型，并将数数据送人计算算机。将所得得图形经平滑滑处理后，再再把这些数据据用于覆盖件件设计、冲模模的设计与制制造。该系统统有较强的三三维图形功能能，可在屏幕幕上反复修改改曲面形状，，使工件在冲冲压成形时不不致产生工艺艺缺陷，从而而保证了模具具和工件的质质量。模具型型面的模型保保存在数据库库中，TINCA软件可利用这这些数据，进进行模具型面面的数控加工工。模具CAD/CAM的特点一个稳定的、、可以满足实实际生产设计计需要的模具具CAD/CAM系统应该具备备下列特点:(l)模具CAD/CAM系统必须具备备描述物体几几何形状的能能力。模具设设计中因为模模具的工作部部分(如拉深模、锻锻模和注射模模的型腔)是根据产品零零件的形状设设计的。所以以无论设计什什么类型的模模具，开始阶阶段必须提供供产品零件的的几何形状。。否则，就无无法输人关于于产品零件的的几何信息，，设计程序便便无法运行。。另外，为了了编制NC加工程序，计计算刀具轨迹迹，也需要建建立模具零件件的几何模型型。因此，几几何造型是模模具CAD/CAM中的一个重要要问题。(2)标准化是实现现模具CAD的必要条件。。模具设计一一般不具有唯唯一性。为了了便于实现模模具CAD，减少数据的的存储量，在在建立模具CAD系统时首先要要解决的问题题便是标准化化问题，包括括设计准则的的标准化、模模具零件和模模具结构的标标准化。有了了标准化的模模具结构，在在设计模具时时可以选用典典型的模具组组合，调用标标准模具零件件，需要设计计的只是少数数工作零件。。(3)设计计准准则则的的处处理理是是模模具具CAD中的的一一个个重重要要问问题题。。人人工工设设计计模模具具所所依依据据的的设设计计准准则则大大部部分分是是以以数数表表和和线线图图形形式式给给出出的的。CAM中国国制制造造业业信信息息化化的的系系统统平平台台构建建中中国国计计算算机机辅辅助助设设计计/制造造/管理理系系统统，，CAD/CAM平台台的的选选取取取取决决于于几几个个条条件件：：1．自自主主版版权权；；2．技技术术的的发发展展水水平平及及成成熟熟程程度度；；3．产产品品的的市市场场应应用用基基础础；；4．系系统统与与产产品品的的发发展展性性。。CAM功能能及及检检测测:CAM软件件的的CAM功能能应应能能提提供供一一种种交交互互编编程程并并产产生生加加工工轨轨迹迹的的方方法法，，它它包包括括刀刀具具路路径径、、刀刀具具参参数数、、切切削削参参数数设设置置等等内内容容。。CAM功能能检检测测应应注注意意以以下下几几方方面面:(1)建立立二二维维和和三三维维刀刀具具路路径径的的难难易易程程度度;(2)加工工方方法法的的多多样样性性;(3)刀具具路路径径是是否否易易于于编编辑辑和和修修改改;(4)是否否具具有有刀刀具具和和材材料料数数据据库库，，能能否否自自动动生生成成进进给给速速度度和和主主轴轴转转速速等等切切削削参参数数;(5)有无无内内置置的的防防碰碰撞撞和和防防过过切切功功能能;(6)能否否手手动动调调节节机机加加工工参参数数及及缺缺省省值值;(7)能否否对对加加工工过过程程进进行行模模拟拟和和估估算算加加工工时时间间可发发展展性性、、升升级级方方法法和和技技术术支支援援科技技发发展展日日新新月月异异，，过过去去只只有有在在工工作作站站及及Unix系统统上上才才能能运运行行的的CAM软件件，，随随着着个个人人计计算算机机性性能能的的提提高高及及Windows操作作系系统统的的发发展展，，已已大大部部分分移移植植到到个个人人计计算算机机上上来来，，提提供供了了Windows版本本;过去去只只支支持持三三轴轴联联动动的的，，现现在在已已支支持持四四轴轴联联动动、、五五轴轴联联动动;过去去在在单单机机下下运运行行，，现现在在能能支支持持网网络络数数据据共共享享或或传传递递，，开开放放型型的的结结构构不不仅仅便便于于用用户户进进行行二二次次开开发发，，同同时时也也使使软软件件系系统统本本身身能能够够不不断断地地扩扩充充与与完完