摘要：目前，CAD/CAM技术在模具设计与制造中得到了广泛应用，并在现代模具的生产中起着重要作用。这是由于CAD/CAM技术应用于模具设计与制造中可以缩减模具的生产周期，降低企业的生产成本，提高模具生产的经济效益与生产效率。文章从CAD/CAM技术的概述、CAD在高精密复杂模具设计中的应用、CAD/CAM在高精密复杂模具制造中的应用三个方面进行了论述。

关键词：CAD/CAM；高精密复杂模具；模具设计；模具制造；工业产品 文献标识码：A

中图分类号：TP319 文章编号：1009-2374（2015）27-0061-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.27.032

随着我国经济的发展，人们对工业产品的要求越来越高，因此，工业产品在不断提高产品本身性能的同时，产品外形也越来越复杂化。此外，由于工业产品的更新速度越来越快，因此与工业产品制造紧密相关的模具就必须满足模具制造行业的新要求，比如质量高、成本低以及生产效率高等要求。在这种形势下，模具制造业利用CAD/CAM技术，从而满足行业需求，使企业在激烈的市场竞争中能够占据一席之地。

1 CAD/CAM技术概述

1.1 CAD/CAM技术内涵

CAD是计算机辅助设计的简称，它是指设计人员运用计算机及其图形设备进行设计的工作。一般来说，CAD技术可以使设计人员经过计算、分析及比较，从而选择出一个最优的设计方案，此外，还可以利用该技术将设计中的各种信息存放在计算机内存中，以便将来运用的时候快速提取信息。

CAM是计算机辅助制造的简称，它的核心是计算机数值控制，是指将计算机应用于制造生产过程的过程或系统。一般来说，CAM系统具有两方面的功能，即数据转化与过程自动化。

1.2 CAD/CAM技术在模具设计与制造中的优点

CAD/CAM技术在模具设计与制造中的应用具有以下四个方面的优点：其一，CAD/CAM可以使模具的质量得到明显的提升。由于计算机系统中存储了大量的专业技术知识，这就为模具的设计与制造提供了依据。设计人员与计算机充分发挥各自的功能，这样就使模具设计与制造更加科学、合理；其二，CAD/CAM可以缩减模具设计与制造的时间。在设计模具的过程中，利用计算机可以实现模具设计图样绘制的自动化，大大减少了设计过程中花费的时间；其三，CAD/CAM可以降低模具生产的成本。利用计算机完成设计的自动化，节约了人工费。此外，在进行复杂模具型面加工的过程中，CAM可以减少模具加工与调试的次数，从而降低了生产成本；其四，CAD/CAM可以减少设计人员的工作量。由于自动化设计的实现，这样设计人员就可以从繁重的工作中解脱出来，从而进行更具创造性的工作。

2 CAD在高精密复杂模具设计中的应用

CAD在模具设计中使用之前，必须运用专门的翻译软件。这是由于许多客户会将自己设计的图形直接提供给模具企业，但大部分CAD程序的数据库形式是不尽相同的，这就导致它与其他程序不能够共享几何数据，客户与企业间的图纸数据交流就产生了障碍。因此，在使用CAD几何体的时候就必须通过专门的软件进行翻译，这些软件主要有“IGES”“STEP”或专用的转化器等进行数据之间的转换。

CAD在模具设计中的具体流程包括：首先，设计人员应该以市场调研结果作为设计的依据，在对调研数据进行周密研究的基础上，再向企业汇报情况。其次，模具企业进行生产决策，并在生产计划的指令下进行操作。负责开发设计的模具工作人员利用CAD工作站，对模具设计过程中的数据、文字等信息进行分析、计算以及绘制工程图等工作。最后，设计人员在设计过程中可以利用CAD工作站对设计出的产品性能进行评价，从而评估产品生产出来后的效益。从以上环节中可以看出，CAD技术运用于模具设计中可以大大降低设计人员的工作量，从而让设计人员可以从事更具创造性的工作。

3 CAD/CAM在高精密复杂模具制造中的应用

3.1 在高精密复杂模具加工中应用CAD/CAM技术

目前，模具制造在加工过程中，对加工技术的基本要求是高速加工技术。这是由于高速加工技术在模具加工中具有显著的优点，即该技术可以使模具加工的程序大大简化，提高了模具表面的质量水平和模具加工的速度，便于工作人员对模具进行修复工作等。但是，在高速加工技术的应用过程中，对加工工艺的要求就非常高，所有的工艺过程都必须包含于数控加工的数控指令中，而CAM在很大程度上满足了高速加工技术的工艺要求。一般来说，CAM可以满足的高速加工技术包括以下三个方面：其一，CAM系统在模具加工过程中具有全程自动刀柄干涉检查以及自动防止过度切割处理的能力，提高了加工的精度；其二，CAM系统在模具加工过程中的计算编程速度可以达到比较快的速度，满足了高速加工的速度要求；其三，CAM系统可以满足模具高速加工过程中编程方式的改变，有利于编程人员根据实际情况进行相应的调整。

3.2 在高精密复杂模具检测过程中应用CAD/CAM技术

在模具检测过程中，CAD/CAM系统可以配合三坐标测量仪进行模具的检验。一般来说，CAD/CAM系统的测量空间范围是3250mm×2090mm×1370mm，而三坐标测量仪的任何一点的检测精度都可以达到0.015mm，从而保障了模具的高精度要求。三坐标检测仪作为一种监测工具，它不仅可以对模具最终的品质进行监测，还可以在模具加工过程中进行检测，即检测模具加工工序中的精度。在进行检测的过程中，各零件的各部位必须以比较密的轨迹进行检测，同时对每幅模具要检验两次，分别是在冲压前与冲压后进行一次检测。在检测过程中，对模具上、下模型腔的对合情况应该采用理论计算的方式对模具的厚度进行测量，这样可以有效了解CAD系统设计数据的精度情况，确保模具的检测达标。

3.3 在高精密复杂模具精度的提高上应用CAD/CAM技术

对于冲压模具来说，运用CAD/CAM系统可以提高模具的加工精度。这是由于CAD数据在模具加工过程中可以控制模具的尺寸，从而不必运用主模型与靠模来进行冲压模具的加工。此外，利用CAD数据可以将模具的主要型腔表面高度精度地加工出来，接着再将主要型腔表面与模具的其他零件相互配合进行加工。就目前来说，模具工程师对CAD/CAM系统的应用主要包括两个方面：其一，可以利用CAD/CAM软件生成CNC机床的刀具轨迹，同时还可以展开模具设计工作；其二，可以将CAD/CAM系统用于模具的热性能的分析，同时还可以用于模具铸造品质的改善。

4 结语

综上所述，CAD/CAM系统可以将模具信息的分析、设计以及制造等进行有效结合，从而为模具设计提供了先进的设计理念，并提高了模具制造的质量。在模具设计过程中，利用CAD系统可以满足客户与模具企业的要求。与此同时，在模具制造过程中，利用CAD/CAM系统可以满足模具高速加工的技术要求、满足模具检测的要求、满足模具精度的要求。因此，CAD/CAM系统在模具设计与制造中的应用可以取得比较好的效果，它大大缩减了设计人员的建模时间、设计时间，同时还提高了模具的精度。

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作者简介：刘金刚（1967-），男，山东淄博人，山东淄博火炬能源有限责任公司工程师，研究方向：机械设计与制造（铅酸蓄电池生产设备设计与制造、模具设计与制造）。

（责任编辑：陈 倩）