橡膠機(jī)械設(shè)計(jì)制造中CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用

董春陽

摘 要：自上世紀(jì)七十年代起，CAD/CAM技術(shù)開始傳入我國。此后的四十多年中，CAD/CAM技術(shù)一直深受我國制造業(yè)的青睞，尤其是在橡校機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)中更是被廣泛應(yīng)用。本文在分析CAD技術(shù)和CAM技術(shù)相關(guān)概念的基礎(chǔ)上，指出了橡膠機(jī)械設(shè)計(jì)制造中CAD/CAM技術(shù)的具體應(yīng)用，以供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：CAD技術(shù)；CAM技術(shù)；相關(guān)概念；橡機(jī)械設(shè)計(jì)制造；應(yīng)用；SW

現(xiàn)階段，隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和我國計(jì)算機(jī)技術(shù)水平的提高，CAD/CAM技術(shù)在我國各大機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。尤其是在橡膠機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)中，通過科學(xué)利用專業(yè)的CAD/CAM技術(shù)，各類橡膠產(chǎn)品的設(shè)計(jì)時(shí)間與制造周期大大縮短，橡校制造市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈。然而，就CAD/CAM技術(shù)在我國橡膠制造業(yè)的整體應(yīng)用而言，我國許多橡膠企業(yè)對(duì)它們的運(yùn)用率并不算太高，還存在多方面的應(yīng)用局限，有待相關(guān)的專業(yè)人員進(jìn)一步研究和突破。

一、CAD技術(shù)和CAM技術(shù)的相關(guān)概念

（一）CAD技術(shù)的基本內(nèi)涵

CAD技術(shù)作為一種常用的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，一般是通過計(jì)算機(jī)的硬件支持功能和軟件支持功能，設(shè)計(jì)產(chǎn)品、繪制產(chǎn)品，并對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行適度工程分析和科學(xué)的文檔匯編。作為現(xiàn)代許多行業(yè)中應(yīng)用率較高的一種先進(jìn)繪圖工具，CAD技術(shù)主要是利用工作者固有的經(jīng)驗(yàn)和判斷，將工作者的思想與電腦密切聯(lián)系起來，然后利用人機(jī)對(duì)話方法或者圖形顯示方法，獲得互補(bǔ)的功能效果。值得注意的是CAD技術(shù)并不是純粹的電腦繪圖技術(shù)，它充分借助了工作者自身的經(jīng)驗(yàn)和判斷優(yōu)勢(shì)，并與計(jì)算機(jī)的硬件優(yōu)勢(shì)和軟件優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，徹底擺脫了傳統(tǒng)的手工繪圖方式，將工作者的想法在電腦上靈活展現(xiàn)出來[1]。

（二）CAM技術(shù)的基本內(nèi)涵

CAM技術(shù)一般又被稱作現(xiàn)代計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)，它主要通過現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制產(chǎn)品的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、生產(chǎn)環(huán)節(jié)和管理環(huán)節(jié)等。CAM技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用十分廣泛，尤其是在現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)領(lǐng)域和模具的刀切路徑領(lǐng)域，應(yīng)用程度更高。

（三）CAD技術(shù)和CAM技術(shù)之間的關(guān)系

CAD技術(shù)和CAM技術(shù)都屬于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，二者既相互區(qū)別，又存在著一定的密切聯(lián)系。一方面，二者的主要用途不同。CAD技術(shù)通常應(yīng)用在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面和產(chǎn)品繪圖方面，CAM技術(shù)則通常應(yīng)用在產(chǎn)品制造方面和模具切割路線方面等。另一方面，CAD技術(shù)是應(yīng)用CAM技術(shù)的重要前提，它通過前期的設(shè)計(jì)和繪制，為CAM技術(shù)提供一系列的精確數(shù)據(jù)支持。簡(jiǎn)單而言，CAD技術(shù)的革新和進(jìn)步能夠推動(dòng)CAM技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。在實(shí)踐中，工作人員應(yīng)該依據(jù)這兩種技術(shù)各自的特征和優(yōu)勢(shì)，將二者有效結(jié)合運(yùn)用，方能獲得良好的應(yīng)用效果。

二、橡膠機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的CAD/CAM技術(shù)的具體應(yīng)用

（一）CAD技術(shù)在現(xiàn)代橡膠模具設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用

要制造橡膠產(chǎn)品，設(shè)計(jì)是第一環(huán)節(jié)。這時(shí)專業(yè)設(shè)計(jì)人員首先需要在計(jì)算機(jī)上創(chuàng)建一個(gè)全新的立體三維模型。在創(chuàng)建完三維模型后，設(shè)計(jì)人員要做的工作就是對(duì)簡(jiǎn)單的三維模型進(jìn)行深度的結(jié)構(gòu)優(yōu)化與科學(xué)設(shè)計(jì)。通常專業(yè)設(shè)計(jì)人員常用的CAD立體三維制圖軟件有PrO軟件、EuG軟件、CATIA軟件等，它們都具有自身不同的優(yōu)勢(shì)。一方面，這些CAD立體三維制圖軟件所具備的強(qiáng)大曲面設(shè)計(jì)繪制功能和文檔編輯、修改功能，能給設(shè)計(jì)人員帶來強(qiáng)大的的視覺沖擊力，充分展現(xiàn)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)意圖。另一方面，這些CAD立體三維制圖軟件還將設(shè)計(jì)中的各類相關(guān)參數(shù)科學(xué)存儲(chǔ)，為后期的模具制造環(huán)節(jié)提供一系列的數(shù)據(jù)支持。此外，CAD技術(shù)軟件中還包含了專門的模塊設(shè)計(jì)工具和模塊分型面工具，對(duì)于一些十分復(fù)雜，人工難以設(shè)計(jì)成型的零件，可以在電腦系統(tǒng)中自動(dòng)生成，這樣就明顯減輕了設(shè)計(jì)人員的工作負(fù)擔(dān)，縮短了設(shè)計(jì)調(diào)期。比如就用于實(shí)體模型設(shè)計(jì)的PrO技術(shù)而言，它自身帶有參數(shù)功能和基于其特征的一系列相關(guān)功能，通過該軟件自身的這種特殊功能，設(shè)計(jì)人員可以有效把控產(chǎn)品的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)與整個(gè)制造過程的每一個(gè)相關(guān)參數(shù)。無論設(shè)計(jì)人員修改哪個(gè)環(huán)節(jié)的相關(guān)參數(shù)，PrO技術(shù)軟件均可自動(dòng)修改與其相關(guān)的其他參數(shù)，從而明顯節(jié)約了設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)時(shí)間。此外PrO軟件還配有零部件、裝配以及制造等8個(gè)不同方面的專業(yè)設(shè)計(jì)模塊，成功實(shí)現(xiàn)了橡膠模具的機(jī)械化、自動(dòng)化設(shè)計(jì)，明顯提升了設(shè)計(jì)人員在模具設(shè)計(jì)方面的工作效率[2]。

（二）CAM技術(shù)的應(yīng)用

CAM技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在制造模具方面，它能夠在制造模具的過程中，科學(xué)控制模具的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)和道具切割等環(huán)節(jié)。而CAM技術(shù)實(shí)現(xiàn)上述控制功能的方法主要有兩種，第一種方法是利用專業(yè)的CAM軟件注射模具。通過前期的PrO軟件，得出一系列相關(guān)數(shù)據(jù)，然后經(jīng)CAE的修改確認(rèn)后，這些數(shù)據(jù)被傳送至CAM軟件中開始模擬加工。值得注意的是Master CAM軟件，它作為目前我國數(shù)據(jù)加工生產(chǎn)的主要應(yīng)用軟件，在模擬切割方面、規(guī)劃切割路徑等方面的功能十分強(qiáng)大，并最終將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送至數(shù)控機(jī)床，對(duì)橡膠制品進(jìn)行加工。第二種方法是利用CAE軟件優(yōu)化、分析數(shù)據(jù)模具。通過CAE軟件優(yōu)化、分析相關(guān)數(shù)據(jù)模具并清除其中的錯(cuò)誤后， CAM軟件會(huì)自動(dòng)地生成一系列相關(guān)的模具加工NC代碼，用于模具加工[3]。

（三）CAM技術(shù)中SW設(shè)計(jì)軟件在橡膠機(jī)械設(shè)計(jì)制造業(yè)中的應(yīng)用

SW軟件，是英文Solid Work的簡(jiǎn)稱，作為一種功能強(qiáng)大的機(jī)械設(shè)計(jì)軟件，它通常應(yīng)用在分析復(fù)雜結(jié)構(gòu)、加工數(shù)據(jù)模具和管理工程數(shù)據(jù)等方面。尤其是在加工數(shù)據(jù)模具方面，SW軟件能夠通過CAD三維造型技術(shù)，生產(chǎn)和加工出大量的復(fù)雜結(jié)構(gòu)的模具。一方面，在具體的建模實(shí)踐中，SW軟件將形成特征和相關(guān)的添加特征視作最基本的立體三維造型方法。并把實(shí)踐建模當(dāng)作孕育生成特征和添加特征的必要環(huán)節(jié)。其最基本的應(yīng)用原則就是確保三維建模過程最大化地和其加工過程相一致。另一方面，SW軟件是一個(gè)自帶全參數(shù)化特征的科學(xué)造型軟件，其在零件實(shí)體方面的建模功能十分驚人，同時(shí)還能夠?yàn)樽兞炕輬D進(jìn)行專業(yè)輪廓設(shè)計(jì)、改變相關(guān)的驅(qū)動(dòng)參數(shù)特征、約束自動(dòng)化過程等。SW軟件固有的放樣功能、曲面縫合功能和曲面拱頂功能等，非常有助于生成那些結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的曲面。簡(jiǎn)單而言，SW技術(shù)能夠支持類似于ASCⅡ多種類型的軟件，通過SW軟件，工作人員可以自上而下地完成構(gòu)造復(fù)雜的橡膠零件的設(shè)計(jì)，并通過一個(gè)單獨(dú)的幾何體零件科學(xué)地定義其它關(guān)聯(lián)零件的相關(guān)參數(shù)和一系列加工特征，這樣就縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間，方便、快速地設(shè)計(jì)和繪制出整個(gè)工程圖，有效簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)過程[4]。

結(jié)語：

綜上所述，近些年來我國的橡膠設(shè)計(jì)制造業(yè)有了較大的發(fā)展，其制造水平與國際模具的差距越來越小，這其中離不開CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用和技持。所以要想進(jìn)一步提升我國橡膠制造業(yè)的各項(xiàng)技術(shù)水平，相關(guān)人員必須深入研究CAD技術(shù)，不斷推動(dòng)CAD技術(shù)的更新，并努力完善和健全CAM技術(shù)體系，將體系中的各項(xiàng)具體技術(shù)進(jìn)一步細(xì)化。只有這樣才能真正縮短我國橡膠機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造周期，推動(dòng)我國橡膠模具不斷向智能化、數(shù)據(jù)化以及精細(xì)化方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳剛.CAD/CAM技術(shù)在橡膠機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用[J].中國高新技術(shù)企業(yè)（中旬刊），2013，（10）：29-30.

[2] 呂瑛波，劉茂金.CAD/CAM軟件在橡膠模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].價(jià)值工程，2013，32（3）：21-22.

[3] 馬波.三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].電子測(cè)試，2016，（6）：138，132.

[4] 徐竹.智能CAD技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用[J].新技術(shù)新工藝，2015，（7）：69-70.