基于CAD模具設(shè)計(jì)及加工中的關(guān)鍵技術(shù)研究

谷平東

摘要：當(dāng)前模具行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，模具設(shè)計(jì)的基本要求也發(fā)生了巨大的變化，主要以快速、高效和精密為主要的設(shè)計(jì)要求。本文探討了CAD技術(shù)在模具加工中的應(yīng)用方法以及相應(yīng)的技巧，主要描述了在模具設(shè)計(jì)與加工技術(shù)中CAD的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探討，從而達(dá)到提高設(shè)計(jì)的精度以及模具質(zhì)量的目的，將模具的設(shè)計(jì)周期進(jìn)一步縮短，加快設(shè)計(jì)效率。

關(guān)鍵詞：CAD；模具設(shè)計(jì)與加工

引言

傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)離不開技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)和技能，但是這種操作已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上當(dāng)代模具設(shè)計(jì)與制造的形勢(shì)，再加上隨之到來的制造業(yè)信息化時(shí)代，更加快了現(xiàn)代制造技術(shù)的快速發(fā)展，為了滿足時(shí)代發(fā)展的需要，CAD軟件被廣泛應(yīng)用在工業(yè)設(shè)計(jì)的領(lǐng)域，所以模具的設(shè)計(jì)與加工技術(shù)也就離不開CAD軟件技術(shù)。CAD一體化技術(shù)也在不斷被認(rèn)可，它使模具的設(shè)計(jì)和制造更加方便快捷。也希望通過此次的研究，能夠?qū)δ＞咴O(shè)計(jì)加工行業(yè)有一定的幫助，從而進(jìn)一步發(fā)展模具行業(yè)。

1.模具設(shè)計(jì)加工技術(shù)中建模方法的靈活運(yùn)用

在設(shè)計(jì)模具的模架及其組件時(shí)，主要有兩種設(shè)計(jì)方法，它們?nèi)恳劳杏赑ro/E技術(shù)。第一種方法是基于Pro/E技術(shù)的EMX進(jìn)行模具的設(shè)計(jì)與加工過程。所謂EMX，是一個(gè)關(guān)于知識(shí)庫(kù)的模具裝備插件，由Pro/E提供支持，它創(chuàng)建該模塊的模具組件，主要方法是通過定義不同元件的尺寸來生成模具的組件，為零件的裝配和修改提供了方便，從而將設(shè)計(jì)時(shí)間和設(shè)計(jì)費(fèi)用大程度的節(jié)省下來。第二種方法是利用參數(shù)化的方法，此種方法對(duì)模具庫(kù)的擴(kuò)充和設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)模具組件提供了很大的方便。模具設(shè)計(jì)加工過程中的零件和組件模型的列表編程技術(shù)由PRO/E提供。以便用戶對(duì)其進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。

PRO/E技術(shù)為產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供編輯程序，增大了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的靈活性，從而更快地建立不同版本的產(chǎn)品，進(jìn)而為產(chǎn)品零件庫(kù)的建立提供了方便。PRO/E為零件模塊的建立提供PROGRAM，因其可以用來設(shè)置輸入提示句，用戶可以很方便的根據(jù)提示輸入相關(guān)特定的關(guān)鍵詞；還可以形成各個(gè)版本的零件；用關(guān)系式的方法將尺寸之間的關(guān)系建立起來；還可以使PRO/E通過IFELSE語(yǔ)句并根據(jù)條件自動(dòng)判斷的多個(gè)功能。這種利用模塊編制參數(shù)化設(shè)計(jì)程序的方法較為簡(jiǎn)單，只需要在系統(tǒng)自動(dòng)創(chuàng)建的基礎(chǔ)上添加少量代碼，那么三維模型的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法就能得以實(shí)現(xiàn)。但是沒有想象的完美，PRO/PROGRAM所提供的語(yǔ)句無法滿足相應(yīng)技術(shù)的研究，原因在于它提供的語(yǔ)句過少，所以要設(shè)計(jì)功能更加強(qiáng)大的技術(shù)，就要采用更加高級(jí)的程序設(shè)計(jì)技術(shù)，比如PRO/TOOLKIT技術(shù)等。

另外，程序的編寫很大程度上受到模型構(gòu)建流程的影響，比如我們可以采用多種方法創(chuàng)建一個(gè)零件，所以零件的構(gòu)建流程就很重要，如果稍加不合理，就會(huì)使零件可能面臨無法重生的后果。所以在模型建立的過程中用單獨(dú)的特征來表示一些重要的尺寸，切記不要一次建立多個(gè)尺寸，因?yàn)檫@樣雖然生產(chǎn)時(shí)間會(huì)很快，但是后續(xù)的工作中會(huì)有更多的麻煩，無疑降低生產(chǎn)效率。

2.仿真的關(guān)鍵技術(shù)在模具加工中的應(yīng)用

數(shù)控技術(shù)在不斷發(fā)展，所以模具加工的精度也就會(huì)越來越高，CAD的無縫銜接縮短了模具生產(chǎn)的周期，使其從設(shè)計(jì)到加工制造的整個(gè)過程節(jié)省了很多的時(shí)間，同時(shí)也很大程度上提高了模具設(shè)計(jì)加工的自動(dòng)化程序。模具的加工過程是在經(jīng)過設(shè)計(jì)以及相關(guān)分析后生成數(shù)據(jù)控制并借此控制數(shù)控機(jī)床來完成的。PRO/E自身攜帶的NC模塊可以進(jìn)行毛坯、工藝參數(shù)以及切削參數(shù)的設(shè)置，并通過刀具路徑的演示及其仿真后得以生成數(shù)控代碼。但是，PRO/E技術(shù)在加工方面較其參數(shù)化造型功能方面顯得不具強(qiáng)勢(shì)，因?yàn)樗脑O(shè)置參數(shù)相對(duì)繁瑣。然而MasterCAM雖然在數(shù)控加工的技術(shù)上比較可靠方便，但是它又在設(shè)計(jì)上不如PRO/E，所以當(dāng)前模具行業(yè)和數(shù)控加工領(lǐng)域的工作模式是模具設(shè)計(jì)采用PRO/E技術(shù)，加工仿真及其加工則采用MasterCAM技術(shù)。主要的操作過程如下：

2.1轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式

MasterCAM的可讀取文件格式為IGES，SAT，DXF，DWG等，其中應(yīng)用最廣泛的則是IGES數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，因此，利用PRO/E技術(shù)設(shè)計(jì)完成模具后，就要將模具文件打開，打開方法為單擊選擇菜單中【文件】/【保存副本】的指令，將文件以IGES的格式進(jìn)行保存。然后將Mastercam9.0系統(tǒng)的【Mill9】模塊啟動(dòng)，并將檔案/檔案轉(zhuǎn)換/IGES/讀取命令等命令轉(zhuǎn)到IGES文件中，最后調(diào)整坐標(biāo)，達(dá)到坐標(biāo)一致的目的。

2.2模具加工的工藝分析

工藝分析的主要內(nèi)容主要有以下幾點(diǎn)，加工坯料的選擇、確定刀點(diǎn)、外形加工刀具路徑的規(guī)劃，以及曲面的規(guī)劃等內(nèi)容。

2.3加工的模擬過程以及數(shù)控代碼的生成

在設(shè)置好工藝參數(shù)后，就可以對(duì)“刀具路徑”菜單下的“實(shí)體驗(yàn)證”功能進(jìn)行選擇并進(jìn)行模擬加工，如果此過程沒有發(fā)生錯(cuò)誤，就會(huì)生成一個(gè)NC代碼。但是一個(gè)完整的CAM系統(tǒng)是由兩部分組成的，分別為主處理程序和后置處理程序。主處理程序主要用來接收用戶的輸入信息，并且對(duì)輸入信息作進(jìn)一步的編譯、計(jì)算和處理等相關(guān)工作，并在坐標(biāo)中顯示出刀具路徑的數(shù)據(jù)，刀位數(shù)據(jù)CLD文件則主要是用來存放其處理結(jié)果的，但是這種文件必須有一個(gè)后置處理程序，原因在它的不能直接作為一個(gè)控制指令來用作數(shù)控裝置。后置處理程序是一種計(jì)算機(jī)處理程序，它是根據(jù)數(shù)控機(jī)床的功能和數(shù)控加工的相關(guān)程序來編寫的。CLD文件的內(nèi)容和功能就是被CAM系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成由數(shù)控機(jī)床所控制的數(shù)控機(jī)床單元所能接收到的程序代碼。每一個(gè)不同的數(shù)控系統(tǒng)都需要一個(gè)不同的后置處理程序，因?yàn)樗鼈兊募庸こ绦虼a的規(guī)定不相同。所以，CAM基本上對(duì)一些常用的系統(tǒng)都有其配套的后置處理程序，但是國(guó)內(nèi)的一些系統(tǒng)就沒有后置處理程序，此時(shí)就需要用戶對(duì)后置處理程序進(jìn)行修改或者是重新設(shè)計(jì)，總之只有用相應(yīng)的后置處理程序才能有與機(jī)床格式相匹配的NC代碼。最后，通過DNC直接進(jìn)行加工或者將生成代碼通過相關(guān)接口輸入機(jī)床后再加工。

3.結(jié)束語(yǔ)

隨著CAD技術(shù)在模具設(shè)計(jì)中的廣泛應(yīng)用，使得模具的質(zhì)量有了很大的提高，同時(shí)也將模具設(shè)計(jì)的周期大大縮短，提高了效益。在未來的模具設(shè)計(jì)與加工過程中，CAD技術(shù)的研究與應(yīng)用會(huì)有更大的應(yīng)用和發(fā)展空間。

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