簡析CAD/CAPP/CAM在模具設計制造中的應用

唐勇（中國振華集團永光電子有限公司，貴州 貴陽 550000）

?

簡析CAD/CAPP/CAM在模具設計制造中的應用

唐勇
（中國振華集團永光電子有限公司，貴州 貴陽 550000）

摘要：隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，各種現(xiàn)代化工業(yè)產(chǎn)品也層出不窮，為了適應現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的需求，模具設計制造行業(yè)面臨著嚴峻挑戰(zhàn)，要求所設計出的模具更加耐用、快速、高效。由于模具設計與制造是集設計、繪圖，以及制定工藝和加工成型為一體的綜合工作過程，因此對設計技術(shù)和設計理念提出了很高要求。目前隨著CAD/CAPP/CAM等技術(shù)在模具設計與制造行業(yè)的廣泛應用，起到了縮短設計和制造周期，提高加工質(zhì)量和精準度的作用，同時也加速了工業(yè)品的更新?lián)Q代。本文基于上述北京，闡述了CAD/CAPP/CAM等技術(shù)再模具設計與制造中的實際應用，以期能為模具設計與制造行業(yè)相關(guān)人員提供借鑒意義。

關(guān)鍵詞：CAD；CAPP；CAM模具設計制造；集成技術(shù)；應用

在我國工業(yè)產(chǎn)值不斷上升的背景下，各行各業(yè)增加了對模具的需求，同時也對模具設計與制造技術(shù)提出了更為嚴格的要求，高精密度、高質(zhì)量的復合型模具在目前越來越受到歡迎，CAD（計算機輔助設計）/ CAPP（計算機輔助工藝規(guī)劃）/CAM（計算機輔助制造）技術(shù)的推廣應用讓模具設計與制造達到了一個新的技術(shù)層面，我國模具行業(yè)在近十年來得到了長足發(fā)展，一躍成為模具制造大國，但要完成大國到強國的轉(zhuǎn)變尚需走很長一段路。隨著工業(yè)品開發(fā)到投入生產(chǎn)的間期不斷縮短，因此要求模具設計與制造的過程要更加高效，為了適應這一發(fā)展現(xiàn)狀，在模具設計與制造過程中利用好CAD/CAPP/CAM等技術(shù)有重要的現(xiàn)實意義。

1　模具CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)概述

CAD/CAM是1990年以來在工業(yè)設計領(lǐng)域快速發(fā)展的計算機應用技術(shù)，這兩項技術(shù)的推廣發(fā)展引領(lǐng)了制造業(yè)的一場技術(shù)革命，改變了人們對工業(yè)品的設計與制造手段，有效提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。與傳統(tǒng)設計方法相比，CAD/CAM技術(shù)擁有極大的優(yōu)勢，無論是從設計理念還是設計方式上，均實現(xiàn)了智能化、高效化的目的，因此模具企業(yè)對CAD/CAM系統(tǒng)的研發(fā)應用逐漸重視，例如目前所研發(fā)出的CAD/ CAM系統(tǒng)主要包括精密沖模系統(tǒng)、冷沖模系統(tǒng)、沖截模系統(tǒng)等。由于模具多為復雜曲面或曲線所構(gòu)成，因此在設計、繪圖過程中首先需要用到CAD技術(shù)，在加工工藝制定中則需要用到CAPP軟件進行操控，而制造過程則需要用到CAM技術(shù)，CAPP在其中起到了承上啟下的作用，是連接CAD與CAM之間的橋梁，可在計算機中輸入加工模具的基本信息和工藝信息，并詳細制定出由毛坯加工成模具圖紙所要求零件的整個過程，有計算機自動輸出工藝路線以及工序內(nèi)容，三者之間的工藝流程如圖1所示。

圖1　模具設計制造信息流程示意圖

2　CAD/CAPP/CAM在模具設計制造中的具體應用

2.1利用CAD從二維設計到三維設計的轉(zhuǎn)變

從設計手段而言，傳統(tǒng)模具設計主要采用二維技術(shù)，即首先將三維產(chǎn)品零件通過投影處理，生成若干個二維視圖進行表示，然后再進行模具結(jié)構(gòu)設計，對模具裝配圖以及零件圖進行初步規(guī)劃。目前模具設計技術(shù)已經(jīng)完成了二維到三維的轉(zhuǎn)變。根據(jù)目前模具設計的美學設計要求，需要在考慮材料性能、模具結(jié)構(gòu)、成型設備工藝以及生產(chǎn)成本和生產(chǎn)批量等各種因素進行考慮，基于三維造型軟件的應用，為模具設計師提供了可供編輯的平臺，使用參數(shù)化造型技術(shù)可更為便捷的生成產(chǎn)品三維參數(shù)模型，并對參數(shù)進行調(diào)整，為后續(xù)模具設計加工打下良好基礎。例如在產(chǎn)品曲面特征設計當中，利用目前像UG、Pro/Engineer等一系列優(yōu)秀的CAD軟件，可對參數(shù)建模、實體建模、復合建模進行良好把握，促進實體與曲面相結(jié)合的造型方法和自由形式特征技術(shù)幾部，為模具設計提供有力工具。

2.2CAPP軟件制定模具加工工藝流程

根據(jù)目前模具設計現(xiàn)行的管理體系、工藝水平情況，CAPP系統(tǒng)在模具加工工藝中的應用主要體現(xiàn)在以下方面：①根據(jù)生產(chǎn)實際，對工藝設計和工藝管理所需的表格規(guī)程進行自定義、自擴充，按照尺寸畫出工藝表格后存入表格庫當中，并通過定義工具對表格進行規(guī)劃，實現(xiàn)工藝文件的靈活填寫；②工藝技術(shù)人員可通過系統(tǒng)的可視化操作界面，隨時擴充工藝資源庫，例如專用的機床設備和加工內(nèi)容等等；③CAPP系統(tǒng)支持尺寸偏差以及加工面符號等特殊工藝符號的標注，且具備文字編輯功能，可為模具設計制造提供定額計算以及工時定額計算公司庫等輔助功能；④確定模具制造工藝設計所需要的工藝表格形式后，可運行表格定義模塊的填寫內(nèi)容、格式以及對應的庫文件等等，為模具制造工藝規(guī)程進行工藝過程卡和工序卡配置；⑤打開需要編制工藝的零件圖后（通常后綴為*.kmg），填寫表頭區(qū)，進入過程卡的表中區(qū)后填寫工藝路線，若有工藝附圖可申請附頁，并完成繪制工藝過程卡，例如要求編制工序卡時，先在過程卡表中區(qū)內(nèi)對帶有工序號的行申請工序卡，從表中區(qū)的某一行直接進入到該行對應的工序卡，若有設計需要，可對工序卡格式進行更改后再填寫內(nèi)容，再繪制出工序簡圖，并在工藝過程卡中對工序進行調(diào)整，包括增刪、插入、交換工序等等。

2.3CAM應用方法

CAM主要加工方法包括粗加工、精加工、補加工、銑槽加工、知識加工等等，該軟件的應用流程如圖2所示。

圖2　CAM應用流程示意圖

以特殊工藝造型為例，例如加工三軸造型時，需要考慮到加工工藝，其造型形狀和設計必然與常規(guī)造型有很大差別，如圖3所示，若直接對比實體圖進行加工，其上表面加工軌跡如圖3（a）所示，若對工藝和造型效率以及軌跡生成效率進行考慮，則只需做出二維線框輪廓和原始曲面圖即可滿足需求，對曲面進行參數(shù)線加工后所生成的軌跡也不會在加工后的表面邊緣留下進出刀痕跡，保證了加工的整體質(zhì)量。

圖3　設計造型、加工造型以及二維線框造型

3　結(jié)束語

模具行業(yè)是促進我國工業(yè)發(fā)展的基礎條件，尤其是在汽車、航空、電子等重工業(yè)和輕工業(yè)中，依靠模具成型的零部件占到總數(shù)的60%左右，模具設計和制造的水準對產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)過程有直接影響。我國要完成模具制造大國到強國的轉(zhuǎn)變，要從很多方面入手進行改善：首先要利用好CAD/CAPP/CAM等技術(shù)，縮短模具設計和制造周期，降低工業(yè)生產(chǎn)強度；其次要進一步研制新型設計軟件和數(shù)控模具加工設備；最后需對更為先進的神經(jīng)系統(tǒng)網(wǎng)絡以及智能化加工設備進行推廣，彌補我國在模具設計和制造技術(shù)方面的不

足，為后期工業(yè)生產(chǎn)提供技術(shù)支持。

參考文獻：

[1] 任玉珠. CAD/CAPP/CAM在模具設計制造中的應用[J]. 機械設計與制造，2011,05:233～235.

[2] 鄭興睿. CAD/CAM在高精密復雜模具設計與制造中的應用[D].昆明理工大學，2013.

[3] 左洪啟. CAD/CAM技術(shù)在沖壓模具設計制造中的應用研究[D].昆明理工大學，2007.

[4] 王亮. 現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)環(huán)境下的模具CAD/CAE/CAPP/ CAM集成技術(shù)應用研究[J]. 信息化建設，2015,12:264.

[5] 付琦. 基于UG的型腔模具CAD/CAM系統(tǒng)研究與開發(fā)[D].華南理工大學，2012.

(P-01)

Analysis of CAD / CAPP / CAM applications in the design and manufacture of molds

中圖分類號：TG385

文章編號：1009-797X(2016)12-0015-03

文獻標識碼：A

DOI：10.13520/j.cnki.rpte.2016.12.006

作者簡介：唐勇（1967-），男，大學專科，畢業(yè)于0八三基地職工電子工業(yè)學院，研究方向為工模夾具設計、機械制造及工藝。

收稿日期：2016-04-25