简析CAD/CAPP/CAM在模具设计制造中的应用

2016-07-13唐勇中国振华集团永光电子有限公司贵州贵阳550000

橡塑技术与装备 2016年12期

唐勇（中国振华集团永光电子有限公司，贵州贵阳 550000）

唐勇
（中国振华集团永光电子有限公司，贵州贵阳 550000）

摘要：随着国民经济的不断发展，各种现代化工业产品也层出不穷，为了适应现代化工业发展的需求，模具设计制造行业面临着严峻挑战，要求所设计出的模具更加耐用、快速、高效。由于模具设计与制造是集设计、绘图，以及制定工艺和加工成型为一体的综合工作过程，因此对设计技术和设计理念提出了很高要求。目前随着CAD/CAPP/CAM等技术在模具设计与制造行业的广泛应用，起到了缩短设计和制造周期，提高加工质量和精准度的作用，同时也加速了工业品的更新换代。本文基于上述北京，阐述了CAD/CAPP/CAM等技术再模具设计与制造中的实际应用，以期能为模具设计与制造行业相关人员提供借鉴意义。

关键词：CAD；CAPP；CAM模具设计制造；集成技术；应用

在我国工业产值不断上升的背景下，各行各业增加了对模具的需求，同时也对模具设计与制造技术提出了更为严格的要求，高精密度、高质量的复合型模具在目前越来越受到欢迎，CAD（计算机辅助设计）/ CAPP（计算机辅助工艺规划）/CAM（计算机辅助制造）技术的推广应用让模具设计与制造达到了一个新的技术层面，我国模具行业在近十年来得到了长足发展，一跃成为模具制造大国，但要完成大国到强国的转变尚需走很长一段路。随着工业品开发到投入生产的间期不断缩短，因此要求模具设计与制造的过程要更加高效，为了适应这一发展现状，在模具设计与制造过程中利用好CAD/CAPP/CAM等技术有重要的现实意义。

1　模具CAD/CAPP/CAM系统概述

CAD/CAM是1990年以来在工业设计领域快速发展的计算机应用技术，这两项技术的推广发展引领了制造业的一场技术革命，改变了人们对工业品的设计与制造手段，有效提高了生产效率和产品质量。与传统设计方法相比，CAD/CAM技术拥有极大的优势，无论是从设计理念还是设计方式上，均实现了智能化、高效化的目的，因此模具企业对CAD/CAM系统的研发应用逐渐重视，例如目前所研发出的CAD/ CAM系统主要包括精密冲模系统、冷冲模系统、冲截模系统等。由于模具多为复杂曲面或曲线所构成，因此在设计、绘图过程中首先需要用到CAD技术，在加工工艺制定中则需要用到CAPP软件进行操控，而制造过程则需要用到CAM技术，CAPP在其中起到了承上启下的作用，是连接CAD与CAM之间的桥梁，可在计算机中输入加工模具的基本信息和工艺信息，并详细制定出由毛坯加工成模具图纸所要求零件的整个过程，有计算机自动输出工艺路线以及工序内容，三者之间的工艺流程如图1所示。

图1　模具设计制造信息流程示意图

2　CAD/CAPP/CAM在模具设计制造中的具体应用

2.1利用CAD从二维设计到三维设计的转变

从设计手段而言，传统模具设计主要采用二维技术，即首先将三维产品零件通过投影处理，生成若干个二维视图进行表示，然后再进行模具结构设计，对模具装配图以及零件图进行初步规划。目前模具设计技术已经完成了二维到三维的转变。根据目前模具设计的美学设计要求，需要在考虑材料性能、模具结构、成型设备工艺以及生产成本和生产批量等各种因素进行考虑，基于三维造型软件的应用，为模具设计师提供了可供编辑的平台，使用参数化造型技术可更为便捷的生成产品三维参数模型，并对参数进行调整，为后续模具设计加工打下良好基础。例如在产品曲面特征设计当中，利用目前像UG、Pro/Engineer等一系列优秀的CAD软件，可对参数建模、实体建模、复合建模进行良好把握，促进实体与曲面相结合的造型方法和自由形式特征技术几部，为模具设计提供有力工具。

2.2CAPP软件制定模具加工工艺流程

根据目前模具设计现行的管理体系、工艺水平情况，CAPP系统在模具加工工艺中的应用主要体现在以下方面：①根据生产实际，对工艺设计和工艺管理所需的表格规程进行自定义、自扩充，按照尺寸画出工艺表格后存入表格库当中，并通过定义工具对表格进行规划，实现工艺文件的灵活填写；②工艺技术人员可通过系统的可视化操作界面，随时扩充工艺资源库，例如专用的机床设备和加工内容等等；③CAPP系统支持尺寸偏差以及加工面符号等特殊工艺符号的标注，且具备文字编辑功能，可为模具设计制造提供定额计算以及工时定额计算公司库等辅助功能；④确定模具制造工艺设计所需要的工艺表格形式后，可运行表格定义模块的填写内容、格式以及对应的库文件等等，为模具制造工艺规程进行工艺过程卡和工序卡配置；⑤打开需要编制工艺的零件图后（通常后缀为*.kmg），填写表头区，进入过程卡的表中区后填写工艺路线，若有工艺附图可申请附页，并完成绘制工艺过程卡，例如要求编制工序卡时，先在过程卡表中区内对带有工序号的行申请工序卡，从表中区的某一行直接进入到该行对应的工序卡，若有设计需要，可对工序卡格式进行更改后再填写内容，再绘制出工序简图，并在工艺过程卡中对工序进行调整，包括增删、插入、交换工序等等。

2.3CAM应用方法

CAM主要加工方法包括粗加工、精加工、补加工、铣槽加工、知识加工等等，该软件的应用流程如图2所示。

图2　CAM应用流程示意图

以特殊工艺造型为例，例如加工三轴造型时，需要考虑到加工工艺，其造型形状和设计必然与常规造型有很大差别，如图3所示，若直接对比实体图进行加工，其上表面加工轨迹如图3（a）所示，若对工艺和造型效率以及轨迹生成效率进行考虑，则只需做出二维线框轮廓和原始曲面图即可满足需求，对曲面进行参数线加工后所生成的轨迹也不会在加工后的表面边缘留下进出刀痕迹，保证了加工的整体质量。

图3　设计造型、加工造型以及二维线框造型

3　结束语

模具行业是促进我国工业发展的基础条件，尤其是在汽车、航空、电子等重工业和轻工业中，依靠模具成型的零部件占到总数的60%左右，模具设计和制造的水准对产品质量和生产过程有直接影响。我国要完成模具制造大国到强国的转变，要从很多方面入手进行改善：首先要利用好CAD/CAPP/CAM等技术，缩短模具设计和制造周期，降低工业生产强度；其次要进一步研制新型设计软件和数控模具加工设备；最后需对更为先进的神经系统网络以及智能化加工设备进行推广，弥补我国在模具设计和制造技术方面的不

足，为后期工业生产提供技术支持。

参考文献：

[1] 任玉珠. CAD/CAPP/CAM在模具设计制造中的应用[J]. 机械设计与制造，2011,05:233～235.

[2] 郑兴睿. CAD/CAM在高精密复杂模具设计与制造中的应用[D].昆明理工大学，2013.

[3] 左洪启. CAD/CAM技术在冲压模具设计制造中的应用研究[D].昆明理工大学，2007.

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[5] 付琦. 基于UG的型腔模具CAD/CAM系统研究与开发[D].华南理工大学，2012.

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