模具是工業(yè)生產(chǎn)中使用極為廣泛的重要工藝裝備。采用模具生產(chǎn)制品及零件李臀，具有生產(chǎn)效率高俏蛮、節(jié)約原材料桐猬、成本低廉、保證質(zhì)量等一系列優(yōu)點刽肠，是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和主要發(fā)展方向溃肪。許多現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，在很大程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平音五。模具工業(yè)的水平和發(fā)展?fàn)顩r已被認為是衡量一個國家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一惫撰。
        
        模具生產(chǎn)全過程是指根據(jù)制品零件的形狀、尺寸要求躺涝，制造出結(jié)構(gòu)合理厨钻、壽命較長、精度較高坚嗜、能批量生產(chǎn)出合格的相應(yīng)零件制品的模具的過程夯膀。主要包括模具設(shè)計、模具制造工藝規(guī)程制定苍蔬、模具原材料的運輸和保存诱建、生產(chǎn)的準(zhǔn)備工作、模具毛坯制造碟绑、模具零部件的加工和熱處理武骆、模具的裝配、試模與調(diào)整及模具包裝等內(nèi)容溃杖。從模具生產(chǎn)的全過程看硝锨，模具設(shè)計、制造貫穿于全過程的始終卢圈，模具設(shè)計储佣、制造的技術(shù)手段直接影響模具設(shè)計、制造過程借衅，進而影響模具生產(chǎn)的全過程扫觅。本篇重點闡述CAD/CAM軟件在模具設(shè)計、制造中的重要地位送写。
        

圖1：CimatronE為模具行業(yè)提供了專業(yè)CAD/CAM解 決方案 圖2：設(shè)計流程

        模具制造者最關(guān)注的重要因素
        
        在當(dāng)今激烈的市場競爭中硅枷，凡是設(shè)計到用模具生產(chǎn)的產(chǎn)品，面市的周期要求都非常短婉劲，而且不能靠降低質(zhì)量來爭取時間太迈，為了獲取一定的經(jīng)濟利潤，降低模具成本也是模具制造者非常關(guān)注的便锨，所以模具的交付時間围辙、模具制造成本、模具質(zhì)量便成了模具制造者關(guān)注的重中之重的三個因素，這三個因素最直接地影響模具企業(yè)的發(fā)展姚建。如何縮短交付時間矫俺，降低模具成本，提高模具質(zhì)量是每個模具企業(yè)不斷追求的目標(biāo)掸冤。要縮短模具交付時間厘托，提高模具質(zhì)量就要在模具設(shè)計、制造過程中采用先進的技術(shù)手段稿湿，包括優(yōu)秀的CAD/CAM軟件铅匹，引進先進的加工設(shè)備，不斷提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度饺藤，強化模具企業(yè)的管理水平包斑。
        
        CimatronE軟件概述及在模具制造業(yè)的應(yīng)用
        
        如圖1所示，CimatronE為模具行業(yè)提供了專業(yè)CAD/CAM解決方案涕俗。CimatronE涵蓋了產(chǎn)品設(shè)計罗丰，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，模具設(shè)計山堵，電極設(shè)計和加工惶芒，模具零件本身的數(shù)控編程，二維圖紙生成等模具設(shè)計赊手、制造的全部工具赠搓。下面以具體產(chǎn)品的模具設(shè)計為例說明CimatronE在模具設(shè)計、制造全過程的解決方案猫乃。
        
        ◆ 產(chǎn)品設(shè)計
        
        CimatronE的產(chǎn)品設(shè)計功能包括線框造型验沮，曲面造型，參數(shù)化實體造型责祥，而且真正實現(xiàn)高級曲面和參數(shù)化實體的混合造型牡增，強大的曲面編輯、修改功能壳坞。強大柑耙、靈活的產(chǎn)品設(shè)計功能為模具設(shè)計、數(shù)控編程的工藝補充做了充分準(zhǔn)備搂瓣。
        
        ◆ 數(shù)據(jù)接口
        
        CimatronE提供了豐富的雷鸟，功能強大的數(shù)據(jù)接口，轉(zhuǎn)換中保證幾何信息的準(zhǔn)確性氢拥，滿足模具設(shè)計蚌铜、制造者接受上游數(shù)據(jù)需求，便于和協(xié)作單位進行流暢的數(shù)據(jù)交流嫩海。如PTC冬殃，UG囚痴，CATIA V4，CATIA V5审葬，SOLIDWORKS等深滚。
        
        ◆ 3D模具設(shè)計
        
        1）基于曲面的分模理念，容錯性強涣觉，自動生成內(nèi)外分模線痴荐、內(nèi)外分模面，進而生成模具的型芯旨枯、型腔蹬昌、側(cè)滑塊混驰、斜頂?shù)饶＞吡悴考矢簦ぷ餍矢撸晒β矢摺?
        
        2）拔模角分析功能：分模前對零件進行拔模角分析處理捣柿，通過預(yù)設(shè)定相應(yīng)拔模角度嚎区，提示顏色來分析產(chǎn)品件關(guān)鍵部位的拔模斜度情況，并給予不同的顏色提示疚都，便于查找修正蝶桑，以彌補零件設(shè)計過程中對拔模角處理的疏漏。
        
        3）圓角刪除功能哥笤，實現(xiàn)新的拔模角創(chuàng)建窄切，使分模工作順利進行；高級曲面功能协悼，對有問題的面進行快速修復(fù)炫胡。
        
        4）快速變更功能，確保模具設(shè)計者在產(chǎn)品零件沒有最后完善前就可以進行預(yù)設(shè)計残昔、模具設(shè)計狗城，使得整個模具設(shè)計的時間提前。更重要的是適應(yīng)“擅變”的模具設(shè)計工作特點物即，盡管模具設(shè)計變更蚊楞、修改頻繁，用快速變更工具寿烟，在模具設(shè)計的任何階段澈驼，原始零件模型發(fā)生改變，都會根據(jù)變化的形狀快速重新生成模具的型芯筛武、行腔及側(cè)滑塊盅藻、斜頂?shù)饶＞吡悴考?
        
        5）支持并行工程，可以滿足模具設(shè)計畅铭、制造過程中多人分工協(xié)作氏淑，在不同空間勃蜘、地點，同時對模具的各個部件展開工作假残，提高模具設(shè)計缭贡、制造效率，大大縮短模具的交付時間（圖2）辉懒。
        
        6）豐富的標(biāo)準(zhǔn)模架庫——Hasco阳惹、Dme、Misumi眶俩、Futaba琢播、LKM（龍記）等，其中Futaba荠补，LKM茄颈，Misumi在國內(nèi)模具企業(yè)廣泛應(yīng)用。模具標(biāo)準(zhǔn)件庫宁线，包括澆注系統(tǒng)去柿，頂出系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)僻一，導(dǎo)向系統(tǒng)等幅裳，使得模具機構(gòu)設(shè)計、模具裝配變得簡單冀肆、方便铆寓，同時大量的標(biāo)準(zhǔn)模架、標(biāo)準(zhǔn)件的使用凄恤，節(jié)約這部分零部件的設(shè)計陵蜻、制造時間，而且便于模具企業(yè)管理的標(biāo)準(zhǔn)化夯秃，有利于模具企業(yè)的快速發(fā)展座咆。
        
        7) 自動生成模具裝配圖紙，包括模具裝配結(jié)構(gòu)尺寸仓洼，零件ID號介陶，物料清單（BOM），有助于模具材料的提前準(zhǔn)備色建，有助于模具車間進行實際裝配參考哺呜。
        

圖3：自動生成電極圖紙功能

        ◆ 電極設(shè)計、加工
        
        在模具制造過程中箕戳，模具零件上會有一些較深某残、窄槽腔，常規(guī)的銑削加工很難實現(xiàn)陵吸，需要進行放電加工玻墅。這樣就涉及到電極的設(shè)計介牙、加工。
        
        1澳厢、CimatronE電極向?qū)ё詣油瓿蓡蝹€電極的設(shè)計环础，方便、快捷姊康。提供了從電極設(shè)計岗翔、自動提取放電工位面，方便快捷地生成電極延伸面碎瓢，提供國際通用的蹲鱼、標(biāo)準(zhǔn)的EROWA電極柄。
        
        2戴仁、電極模板自動完成特征相同哲耐、相近的大批量電極設(shè)計，大大提高電極的設(shè)計效率欧纬。
        
        3践拐、電極模擬功能铁蒋，自動進行電極和需要放電加工模具零件上不同特征間的干涉檢查祭啸，保證放電加工的安全性。
        
        4魏刘、自動生成電極圖紙功能俐逛，圖紙中提供了電極毛坯的尺寸規(guī)格、電極的放電間隙值绊含、平動間隙值及電極在放電加工中的相對坐標(biāo)位置桑嘶。用于電極毛坯的準(zhǔn)備，點擊“加工”躬充，放電加工前的準(zhǔn)確定位來參考逃顶。如圖3。
        
        5充甚、電極加工以政，提供電及加工模板，與電極設(shè)計模板結(jié)合使用伴找，方便盈蛮、高效、易學(xué)易用技矮，其效率是傳統(tǒng)電極設(shè)計抖誉、加工的十幾倍，甚至幾十倍衰倦。而且CimatronE是唯一一款在加工參數(shù)中定義電極放電間隙袒炉、平動間隙的CAM系統(tǒng)旁理，避免了采用“騙刀”方式加工電極可能帶來的誤差，尤其針對高精度模具的電極思早，在保證模具精度上起到至關(guān)重要的作用旷吱。
        
        CimatronE的電極解決方案問世以來一直得到用戶的好評，廣大模具用戶從中受益匪淺层阎，尤其是型芯舰范、型腔類模具，有大量的電極轰弥，電極設(shè)計冤兄、制造效率提高，在某種程度上對模具制造效率起到了非常重要的作用杀铆。
        
        ◆ 數(shù)控編程
        
        CimatronE在模具加工領(lǐng)域一直以穩(wěn)定沮汇、高效、安全著稱抚袁。提供了從2.5軸到5軸的數(shù)控編程功能嬉咐，提供了從粗加工、半精加工多尺、精加工到清根的全部加工策略绕睹，易使用，對編程人員水平要求不高憨琳。尤其是高效的開粗诫钓、二次開粗功能，深受廣大數(shù)控編程人員的喜愛篙螟。主要包括以下特色：
        
        1菌湃、基于知識的加工（KBM）
        
        基于知識的加工是Cimatron系統(tǒng)內(nèi)置的智能加工核心，汲取了加工專家的實踐經(jīng)驗遍略，自動識別零件和毛坯惧所，根據(jù)刀具材料、規(guī)格以及工件材料特點绪杏，自動定義加工工藝參數(shù)下愈；自動基于前一把刀計算出最佳的刀路軌跡，因而在加工過程中避免了過切和干涉寞忿。
        
        2驰唬、基于毛坯殘留知識（KSR）的加工
        
        多種定義毛坯的方法：包容框法、隨形法腔彰、從文件調(diào)用法叫编、輪廓定義法等。加工過程由始至終侄俐，每一道程序都記憶上一道程序殘留毛坯那赘，自動把零件與當(dāng)前毛坯進行比較加工企恢，二次開粗，為高速加工勻化余量朦我，自動刪除空走刀弓聋，保證刀具路徑的穩(wěn)定、高效袜娇、安全纷炼，保證加工出合格產(chǎn)品。
        
        3输跑、基于斜率的一體化分析功能
        
        對于復(fù)雜的零件桂葛，可以根據(jù)一定的角度自動區(qū)分水平區(qū)域和垂直區(qū)域，在同一個加工過程中分別采取等高营将、等寬加工策略秀裂，避免因接刀而影響復(fù)雜零件的表面質(zhì)量，得到最優(yōu)的表面質(zhì)量冗美。
        

圖4：自動清根功能

        4魔种、自動化加工（ANC），可以稱為面向NC的CAPP
        
        對于加工工藝相近粉洼、相同的零件节预，使用模板自動編程，既提高編程效率漆改，又充分利用高水平的編程人員的豐富經(jīng)驗心铃，有利于企業(yè)知識儲備和后續(xù)人員培養(yǎng)准谚。
        
        5挫剑、自動清根功能
        
        自動識別需要清根部位，與毛坯殘留知識相結(jié)合柱衔，根據(jù)前一把刀參數(shù)自動計算清根路徑樊破、清根的起始位置點，水平部分唆铐、垂直部分采用不同的清根策略哲戚，保證清根質(zhì)量；而且高效艾岂、安全顺少，永無過切。如圖4以赤。
        
        6磕裂、提供豐富的高速銑削(HSM)策略
        
        擺線加工，圓弧連刀劣饺，隨形加工印姑，自動分層細化余量窖夸，根據(jù)切削載荷變化自動調(diào)節(jié)進給速率等，通過與后置處理相結(jié)合實現(xiàn)樣條逼近狮贪、圓弧逼近走刀路徑杂员。提高加工效率和零件的表面質(zhì)量。如圖5尾杆。
        
        7设塑、自動干涉檢查
        
        根據(jù)毛坯，零件的幾何特征狗丙，刀具規(guī)格表牲，刀柄參數(shù)，機床參數(shù)進行干涉檢查扼褪，保證刀具路徑的安全想幻。
        

圖5：提供豐富的高速銑削（HSM）策略

        8、仿真模擬功能
        
        刀路軌跡模擬话浇，機床仿真功能脏毯，在實際加工前進行真實刀路模擬，定義機床結(jié)構(gòu)幔崖，進行機床仿真食店，進一步確保程序的穩(wěn)定安全。
        
        9赏寇、強大的后置處理功能
        
        支持任何機床吉嫩、控制系統(tǒng)，只要用戶提出明確需求嗅定，就可以編制出符合需求的后置處理程序自娩，輸出正確的機床加工代碼。
        
        10渠退、根據(jù)用戶需求忙迁，提供定制化的加工工藝報告，使數(shù)控編程论艰、現(xiàn)場加工的聯(lián)系更緊密吠败，避免了手工填寫工藝卡片而產(chǎn)生的錯誤，確保了數(shù)控加工最后一個環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性勇袋。
        
        總結(jié)：綜上所述镇轿，CimatronE提供了全方位的模具設(shè)計、制造解決方案淑助，而且易學(xué)易用斟彻，通過在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用，為模具企業(yè)、模具制造者提高效率园凫，縮短模具交付時間砍没；提高模具質(zhì)量，降低成本十碗，同時有利于模具企業(yè)快速發(fā)展鸥司，在激烈的市場競爭中立于不敗之地。

思美創(chuàng)（北京）科技有限公司技術(shù)總監(jiān)    欒合俊 

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