第一壓鑄

模具工業(yè)是工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)之一温盅，CAD／CAM技 術(shù)則是模具工業(yè)生產(chǎn)中的重要技術(shù)裝備恨诱，是一種高 附加值型制造技術(shù)的核心技術(shù)晕窑，也是自動化和信息 化的集成化的黃金領(lǐng)域室叉，其技術(shù)水平的高低是國家 工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志[1l睹栖。自80年代以來，我國 CAD／CAM技術(shù)以高技術(shù)茧痕、更新速度迅猛的特點發(fā) 展宜切，大大縮短了模具的生產(chǎn)周期，提高了產(chǎn)品質(zhì)量慢况， 增強了企業(yè)在競爭中的應(yīng)變能力孤咏，是工程技術(shù)人員 利用計算機對模具設(shè)計產(chǎn)品的進一步優(yōu)化。

鑒于此阀秤，本文就從CAD／CAM技術(shù)在冷沖模山刨、鍛 壓模、塑料模鼠台、壓鑄模中的應(yīng)用來闡述CAD／CAM技 術(shù)在現(xiàn)代模具生產(chǎn)中的應(yīng)用現(xiàn)狀随港。

1 CAD／CAM技術(shù)在冷沖模中的應(yīng)用

冷沖模CAD，CAM系統(tǒng)一般包括系統(tǒng)工作管理确缩、 工藝分析溃登、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計分析、圖形系統(tǒng)與工程數(shù)據(jù) 庫五大模塊射屿，主要的內(nèi)容有：導(dǎo)入原圖及原始數(shù)據(jù)诚摹； 制件工藝設(shè)定與分析哺肘；確定方案；科學(xué)計算渗稍，選用壓 力機佩迟；模具結(jié)構(gòu)設(shè)計，圖形處理竿屹；導(dǎo)出相應(yīng)的數(shù)控加 工程序报强；輸出工藝過程文件。完成其他相關(guān)工作拱燃。

上世紀(jì)秉溉，CAD／CAM技術(shù)就用于汽車覆蓋件的模 具設(shè)計與制造，取得了較好的經(jīng)濟效果碗誉。日本豐田汽 車公司就率先應(yīng)用于汽車覆蓋件的模具設(shè)計與制 造召嘶，該汽車公司還利用包括有NTDFB、CADErIT兩類 設(shè)計軟件和加工凸哮缺、凹模的TINCA軟件的汽車覆蓋 件CAD／CAM系統(tǒng)弄跌，來設(shè)計車身外形、車身結(jié)構(gòu)尝苇、沖模 CAD铛只、主模型與沖模制造和夾具加工【2】。據(jù)報道芝杏，由于 該系統(tǒng)投入使用尸校，使得豐田公司的汽車覆蓋件成形 模的設(shè)計和制造周期減少50％左右。國外在UG—II 軟件平臺上也開發(fā)了用于汽車覆蓋件模具設(shè)計的專 用模塊债鼎，如鈑金件設(shè)計替程、車身設(shè)計、復(fù)蓋件沖壓工藝 設(shè)計和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計等蚂旁。

上世紀(jì)60年代末借衅，開始研究級進模CAD／CAM， 到了70年代便有初步應(yīng)用立漏。早期的主要功能是條料 排樣鹊属、凹模布置、工藝計算和NC編程聪戳，僅用于二維圖 形的簡單沖裁級進模危劫。進入90年代，國際著名的Pro／ E缰俊、UG—II容诬、CADD5、Solidworks、MDT等均陸續(xù)在模具 界得到應(yīng)用【31览徒。并逐漸在金零件造型狈定、毛坯展開、毛坯 排樣习蓬，模具設(shè)計和數(shù)控加工等模塊進成形工藝及模 具結(jié)構(gòu)設(shè)計的專用模塊纽什。我國在上世紀(jì)80年代時， 上海交通大學(xué)躲叼、西安交通大學(xué)紛紛相繼開展了級進 模CAD／CAM系統(tǒng)的研究和開發(fā)芦缰。華中科技大學(xué)與美 國UGS公司合作也開發(fā)出級進模CAD／CAM軟件 NX—PDW，該軟件具有自動化設(shè)計的功能枫慷，已在2003 年作為商品性投入市場使用让蕾。

綜上所述，CAD／CAM技術(shù)在汽車覆蓋件模和級 進模中的應(yīng)用及CAD／CAM軟件的研制和應(yīng)用或听，在冷 沖模的生產(chǎn)中占有重要作用探孝，對于其縮短整個加工 過程，優(yōu)化冷沖模的結(jié)構(gòu)誉裆，提高模具的生產(chǎn)效率起到 極其重要的地位山堵。如今，很多研究機構(gòu)也開始這方面 的研究几菲，并且取得了一定的成績。例如：使用UG／API韭展、 GRIP杉唇、以及VC++等對汽車覆蓋件模具的數(shù)控編程盡 量簡單化，把類和對象帶人到參數(shù)定義中酬裆，建立智能 的汽車覆蓋件模和級進模系統(tǒng)辟侠。但我國與發(fā)達國家 相比，在車型和模具的自我設(shè)計和開發(fā)能力較弱葱有，還 需進一步建立起自主二次開發(fā)軟件在汽車工業(yè)中的 應(yīng)用眨柑。

2 CAD／CAM技術(shù)在鍛壓模中的應(yīng)用

上世紀(jì)70年代，國內(nèi)外開始對CAD／CAM技術(shù) 在鍛壓模中的應(yīng)用進行了廣泛的研究复做，在工藝設(shè)計坪腔、 結(jié)構(gòu)設(shè)計和動態(tài)模擬方面均取得較好成績。大多數(shù) 人都是以軸對稱鍛模人手旬渤，來開發(fā)鍛模CAD／CAM 系統(tǒng)吏口，因為對稱鍛件幾何形狀簡單，易于描述和定 義冰更，而長軸類鍛模的CAD／CAM系統(tǒng)的難度大产徊、通用 性不高，其設(shè)計遠比軸對稱鍛模復(fù)雜[21。軸對稱鍛模 CAD／CAM系統(tǒng)有鍛件舟铜、模鍛工藝戈盈、鍛模結(jié)構(gòu)三個設(shè) 計模塊和一個NC編程模塊。鍛件設(shè)計主要是設(shè)計冷 鍛件圖谆刨、熱鍛件圖塘娶，其中包括對分模面的選擇、機加 工余量的補充痴荐、圓角的添加和拔模斜度的設(shè)計【4】血柳。模 鍛工藝設(shè)計是決定要不要采用預(yù)成形工序、怎樣采 用以及鍛壓設(shè)備如何選擇其噸位is]生兆。鍛模CAD／CAM 系統(tǒng)的發(fā)展方向是朝著統(tǒng)一化和模具標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)進 一步的發(fā)展執(zhí)行难捌，并在工業(yè)技術(shù)和人工智能技術(shù)中 深入應(yīng)用。

3 CAD／CAM技術(shù)在塑料模中的應(yīng)用

根據(jù)模塑方法的不同鸦难，塑料模分為注射模垮允、壓縮 模、中空吹塑模等水仑，其中注射模應(yīng)用最為廣泛蒿缎。注射模 CAD／CAM技術(shù)主要從兩個方面對技術(shù)人員提供強有 力的幫助：一是通過CAE技術(shù)對模具進行科學(xué)計算 和動態(tài)模擬；二是對注射模結(jié)構(gòu)CAD優(yōu)化設(shè)計颂芒、仿真 和圖形處理等[61菠告。注射模CAD／CAM主要內(nèi)容有：

(1)建立幾何模型。

(2)模腔設(shè)計乱感。

(3)模具結(jié)構(gòu)方案設(shè)計蚜冀。

(4)標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇。

(5)圖形處理蠢耻。

(6)模具數(shù)控加工程序生成逞扰。

(7)數(shù)控加工。

從上世紀(jì)60年代到70年威视，由基于線框模型的 CAD系統(tǒng)開始到以曲面造型為核心的CAD／CAM系 統(tǒng)唾浙，而80年代到90年代，是對實體造型技術(shù)的成功 應(yīng)用到對基于特征的參數(shù)化實體捂齐，曲面造型技術(shù)的完 整蛮放，為塑料模采用CAD／CAM技術(shù)打下堅固的基礎(chǔ)。

目前塑料模的CAD／CAM系統(tǒng)的在國內(nèi)外市場得到 成功應(yīng)用奠宜。例如Pro／E筛武、UG—III—DEAS系統(tǒng)都帶有獨 立的塑料模設(shè)計模塊，利用它們來設(shè)計塑件模具挎塌，將 塑件的三維模型在計算機中準(zhǔn)確地建立起來徘六，再根 據(jù)塑件的幾何特征來設(shè)計型芯和型腔内边，設(shè)計澆注系 統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)、模流分析待锈、結(jié)構(gòu)設(shè)計等漠其。目前這些軟 件在塑料模具工業(yè)中的得到廣泛的應(yīng)用。

隨著我國數(shù)控技術(shù)的快速發(fā)展竿音，傳統(tǒng)的加工流 程和技術(shù)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)在數(shù)控技術(shù)要求和屎，還應(yīng)采 用數(shù)控代碼驗證、仿真與優(yōu)化功能來縮短模具生產(chǎn) 周期春瞬，來適應(yīng)現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)要求柴信。

4 CAD／cAM技術(shù)在壓鑄模中的應(yīng)用

壓鑄模CAD是指利用計算機技術(shù)完成的信息檢 索、方案構(gòu)思费犯、分析浸弦、計算、工程繪圖和文件編制等壓 鑄工藝和壓鑄模設(shè)計過程中的工作绷冈。CAD中的“設(shè) 計”包含很多學(xué)科弹噩，它利用計算機輔助完成分析、計 算及工程繪圖是設(shè)計環(huán)節(jié)的活動帐等。

壓鑄模的計算機輔助設(shè)計主要內(nèi)容：根據(jù)幾何 模型特征国赫、合金種類，相應(yīng)的科學(xué)計算颤赤；選擇合適壓 鑄機勉窟、材質(zhì)；模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(主要是澆注系統(tǒng)暑锈、型腔鑲 塊糊批、導(dǎo)向機構(gòu)、模板怕收、推出機構(gòu)的設(shè)計)；最后繪出模 具圖紙[71舆瘪。

一個典型的三維壓鑄模CAD系統(tǒng)[81片效，主要包括 下面幾個各個模塊：

(1)壓鑄件工藝參數(shù)的計算。

(2)壓鑄機的參數(shù)選擇英古。

(3)澆注系統(tǒng)的設(shè)計淀衣。

(4)分型面的設(shè)計。

(5)模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計召调。

(6)推出機構(gòu)的設(shè)計膨桥。

通常所說的壓鑄模CAM主要包括模具加工工 藝設(shè)計、數(shù)控編程唠叛、數(shù)控加工過程的仿真模擬只嚣。 CAM主要選擇加工機床類型、加工路徑制定、模 擬仿真加工等任務(wù)册舞。數(shù)控技術(shù)是CAM中最核心的技 術(shù)蕴掏。數(shù)控加工主要包括：生成數(shù)控程序；數(shù)控加工過 程调鲸。例如：日本的豐田公司開發(fā)的壓鑄模設(shè)計專家系 統(tǒng)盛杰，將設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)信息數(shù)據(jù)庫化的專家系統(tǒng)基礎(chǔ) 上，根據(jù)零件圖進行壓鑄模結(jié)構(gòu)設(shè)計称痊、草圖設(shè)計贼欧、型腔 設(shè)計、工藝設(shè)計缸日、裝配圖設(shè)計勤友、結(jié)構(gòu)設(shè)計、加工路徑制 定哲耐、模擬仿真加工成數(shù)控程序乞易、數(shù)控加工過程等。

壓鑄模的CAD／CAM及科學(xué)地將壓鑄模的設(shè)計鳞爱、 制造一體化毕蠢，進行完整的計算機控制，大大縮短了生 產(chǎn)周期便师，優(yōu)化了模具設(shè)計雁唁，是保證模具生產(chǎn)質(zhì)量、周 期的重要的手段刮粥。我國壓鑄模CAD／CAM技術(shù)與國外 先進技術(shù)相比车份，差距還很大，為適應(yīng)產(chǎn)品創(chuàng)新的需 求牡彻，提高產(chǎn)品競爭力扫沼，應(yīng)加快壓鑄模CAD／CAM一體 化技術(shù)的發(fā)展步伐。

5結(jié)束語

由于市場競爭13益激烈以及人們對產(chǎn)品需求的 多樣化庄吼，產(chǎn)品更新?lián)Q代速度越來越快缎除。采用CAD／CAM 技術(shù)的優(yōu)越性是模具技術(shù)智能化、革新化的措施总寻，是 模具技術(shù)發(fā)展賦予了它無限的生命力器罐，使其得以快 速發(fā)展和成功應(yīng)用，大大提高了模具質(zhì)量渐行，節(jié)約時 間轰坊，提高生產(chǎn)效率，大幅度降低成本祟印，將技術(shù)人員從 高強度的勞動力解放出來肴沫。CAD／CAM技術(shù)的優(yōu)化設(shè) 計是傳統(tǒng)的模具生產(chǎn)方面所無法比擬的粟害。

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