CAM技術(shù)在工模具加工中的應(yīng)用探討

唐志民

摘 要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)CAD建立幾何實(shí)體的三維模型，能夠用CAM來(lái)分析產(chǎn)品的性能與可靠性?；贑AM技術(shù)在工模具加工中的應(yīng)用展開(kāi)探討，說(shuō)明了CAM工藝流程與數(shù)控加工在順序上所應(yīng)遵循的原則，闡述了CAM技術(shù)在工模具加工中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：CAM技術(shù)；工模具加工；加工工藝；三維模型

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391.72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.13.155

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造（CAD/CAM）技術(shù)逐步成熟，UG、Mastercam、Pro/E、I-DEAS等CAD/CAM軟件在機(jī)械加工行業(yè)已經(jīng)得到廣泛而普遍的應(yīng)用。首先通過(guò)CAD建立產(chǎn)品的幾何實(shí)體模型，給出設(shè)計(jì)圖形，然后使用CAM編程生成加工軌跡，例如加工規(guī)劃、刀具設(shè)定、工藝參數(shù)設(shè)置等，CAM還能模擬仿真加工過(guò)程，評(píng)估加工時(shí)間，最后通過(guò)數(shù)控加工實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的制造。這一技術(shù)與數(shù)控加工的完美結(jié)合不僅縮短了生產(chǎn)周期，還提高了產(chǎn)品質(zhì)量，進(jìn)而有效地提高了制造業(yè)的生產(chǎn)效率。因此，如何將CAM技術(shù)有效地應(yīng)用于工模具的加工中，已成為現(xiàn)代加工制造行業(yè)所關(guān)注的焦點(diǎn)。

1 CAM工藝流程與數(shù)控加工應(yīng)遵循的原則

CAM工藝流程與數(shù)控加工在順序上應(yīng)遵循的原則是：①先進(jìn)行粗加工，再進(jìn)行細(xì)加工；②由淺入深，在加工過(guò)程中要確保切削力均勻，避免因用力過(guò)大導(dǎo)致刀具變形，這樣才能提升加工精度；③在加工過(guò)程中，要先加工大面，盡可能多地切除多余的用料，為加工小面提供方便，同時(shí)通過(guò)縮短刀桿長(zhǎng)度來(lái)提升刀具的剛性，以確保加工質(zhì)量；④在加工過(guò)程中，要盡量同時(shí)加工所用刀具的相同面，以有效降低誤差，確保加工質(zhì)量和效率。

2 CAM技術(shù)在工模具加工中的具體應(yīng)用

2.1 三維零件模型構(gòu)造以及設(shè)備選擇

首先，用CAD技術(shù)建構(gòu)工模具的三維零件模型，建立制造文件，基于模型圖完成模具毛坯的繪制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)模型組裝；然后，在完成工模具設(shè)計(jì)圖紙以后，要根據(jù)圖紙分析出所需要的加工方法；最后，根據(jù)加工方法選擇與其相應(yīng)的加工設(shè)備。

針對(duì)凹形的工模具，一般情況下，加工方法為：先使用磨床將工模具的上面與下面進(jìn)行磨平處理，然后使用數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床，循環(huán)使用數(shù)控車(chē)床與數(shù)控銑床，經(jīng)過(guò)鉗工打磨劃線(xiàn)和電火花加工機(jī)床后，最后用氮化爐進(jìn)行氮化處理。

2.2 設(shè)置加工基準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)

這一項(xiàng)工作的開(kāi)展是實(shí)施程序設(shè)計(jì)與實(shí)際加工的一項(xiàng)重要參考數(shù)據(jù)，其原因在于：加工程序完成以后，就會(huì)得出相應(yīng)的加工刀具的路徑參數(shù)，這一參數(shù)就是所加工刀具的相應(yīng)坐標(biāo)位置和運(yùn)動(dòng)參數(shù)。

2.3 明確工模具的加工方法、刀具和參數(shù)

在加工工模具的過(guò)程中，需要明確模具數(shù)控加工的編程，這就需要首先明確加工模具的加工方法、刀具和參數(shù)。在利用CAM技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)控編程的過(guò)程中，刀削用量等參數(shù)的確定需要結(jié)合實(shí)際情況。在選擇加工方法時(shí)，要根據(jù)實(shí)際加工條件和所需加工工藝來(lái)確定。

2.3.1 加工方法的選擇

一般情況下，輪廓等高線(xiàn)法和曲面切割線(xiàn)法是比較常用的兩種加工方式，在選擇加工方法的過(guò)程中，雖然曲面等高線(xiàn)法能夠有效提升加工效率，但是卻無(wú)法有效保證加工的質(zhì)量，同時(shí)，還對(duì)刀具的損傷較大。而曲面切割線(xiàn)法可以有效解決這一問(wèn)題。

2.3.2 加工刀具的選擇

在選擇加工刀具的過(guò)程中，需要遵循以下原則：①確保刀具在安裝和調(diào)整上都較為簡(jiǎn)單、易操作；②所選用的刀具質(zhì)量要達(dá)標(biāo)，即具備良好的剛性、精密度和耐用性能。③在具體加工的過(guò)程中，要想確保所選擇的刀具能夠滿(mǎn)足加工的需求，就需要結(jié)合實(shí)際狀況合理選擇刀具。在具體應(yīng)用的過(guò)程中，在確保刀具能夠滿(mǎn)足實(shí)際加工需求的同時(shí)，要盡量選擇較短的刀具，這樣能夠有效避免刀具受損的狀況，進(jìn)而確保加工質(zhì)量和效率。④要盡量選擇較大的刀具，因?yàn)榈毒咴酱?，其切割的效率就?huì)越高，同時(shí)避免刀具受損，進(jìn)而提高加工的精密度。⑤在實(shí)際選擇的過(guò)程中，要結(jié)合加工操作的實(shí)際來(lái)確定刀具的種類(lèi)，這樣才能從根本上確保加工的效率與質(zhì)量。

2.3.3 加工參數(shù)的設(shè)置

在設(shè)置加工參數(shù)時(shí)，如果選用的是曲面加工方法，要想確保加工的精密度，需要將行距設(shè)置為1～2 mm；如果選擇的是等高線(xiàn)或者是曲面切割線(xiàn)進(jìn)行精加工，則要選擇螺旋式來(lái)改變進(jìn)刀位置，以免在進(jìn)刀的位置留下刀痕，確保產(chǎn)品的質(zhì)量。

2.4 加工模擬、刀位文件與后處理文件的選擇

完成以上工序后，對(duì)所構(gòu)建的三維模型進(jìn)行實(shí)際演示，進(jìn)而確保全過(guò)程的順利實(shí)施，并能在節(jié)省材料與時(shí)間的基礎(chǔ)上有效控制成本。通過(guò)模擬實(shí)體加工，在確定各個(gè)程序與步驟的可行性后，就可以生成刀位文件和后處理文件，這樣就能夠順利加工實(shí)體產(chǎn)品。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，CAD和CAM技術(shù)在工模具加工制造中的成功應(yīng)用能夠在打破傳統(tǒng)手工繪圖弊端的基礎(chǔ)上構(gòu)建工模具三維立體圖。在傳統(tǒng)的工模具加工中，依靠人工設(shè)計(jì)這一技術(shù)不僅所需要的時(shí)間長(zhǎng)，且無(wú)法在加工初期很好地控制精密度等，通常都需要在生產(chǎn)的過(guò)程中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，加以改進(jìn)。而CAM技術(shù)的成功應(yīng)用能夠在縮短加工時(shí)間的基礎(chǔ)上提高加工效率與質(zhì)量，并提升產(chǎn)品的緊密度，進(jìn)而在降低生產(chǎn)成本的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)工模具生產(chǎn)加工制造業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。在當(dāng)前的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，CAM技術(shù)的應(yīng)用提高了現(xiàn)代加工業(yè)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力，進(jìn)而使其能在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中穩(wěn)步前行。

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〔編輯：王霞〕

Abstract： With the development of computer technology， the establishment of three-dimensional solid model geometry by CAD， CAM can be used to analyze product performance and reliability. Expand based CAM technology in the tool and die machining discussion， illustrate the principle of CAM and CNC machining process to be followed in the order， describes the CAM technology application in tool and die machining.

Key words： CAM technologies； mold processing； processing； three-dimensional model