現(xiàn)代塑料模具設(shè)計(jì)制造中CAM技術(shù)的應(yīng)用研究

摘 要：在現(xiàn)代塑料模具設(shè)計(jì)制造中，計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）技術(shù)極具適用性，能夠提高生產(chǎn)質(zhì)量和效率。文章簡要論述現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)制造中CAM技術(shù)應(yīng)用，并探討其發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：塑料模具；設(shè)計(jì)制造；CAM技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.059

0 前言

塑料模具無論尺寸，還是形狀、位置，都要力求準(zhǔn)確，手工制造已經(jīng)無法滿足模具零件生產(chǎn)制作要求，需依托數(shù)字化實(shí)現(xiàn)。其中，尤以CAM技術(shù)應(yīng)用最為普遍，實(shí)施效果好，很大程度上提高了現(xiàn)代塑料模具設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，為該行業(yè)開拓了廣闊的市場空間。

1 現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)制造中CAM技術(shù)的應(yīng)用

1.1 以并行工程為基礎(chǔ)的CAM技術(shù)

并行工程（CE）是以并行、集成化思路為基礎(chǔ)的新型生產(chǎn)管理模式。其通過對產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造過程進(jìn)行集成，使產(chǎn)品各有機(jī)部件功能既可并行，又能夠交叉。這與傳統(tǒng)依次串行的管理模式存在明顯差異。以CE為基礎(chǔ)的CAM技術(shù)，把整個生產(chǎn)流程劃分為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）三個小組，各小組預(yù)先討論、測試自身工作內(nèi)容，并與其他小組相互交流，在初始環(huán)節(jié)規(guī)避設(shè)計(jì)、生產(chǎn)缺陷，縮短產(chǎn)品開發(fā)時間，降低生產(chǎn)成本，使企業(yè)更具市場競爭優(yōu)勢。相較于傳統(tǒng)CAM技術(shù)，其以CE為基礎(chǔ)，更加強(qiáng)調(diào)信息實(shí)時交流、共享及數(shù)據(jù)管理功能模塊的統(tǒng)一[1]。

塑料模具曲面復(fù)雜，精度要求高，傳統(tǒng)串行生產(chǎn)管理中設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)各環(huán)節(jié)單獨(dú)進(jìn)行，因信息無法共享，導(dǎo)致三者之間的聯(lián)系被忽視，以至于產(chǎn)品成本、效率都無法達(dá)到預(yù)期要求。故而，設(shè)計(jì)制造塑料模具時，要依托數(shù)學(xué)模型，在工藝參數(shù)和制造成本關(guān)系之間建構(gòu)聯(lián)系。

1.2 以逆行工程為基礎(chǔ)的CAM技術(shù)

逆行工程（RE）依托逆向分析思維再現(xiàn)成品設(shè)計(jì)技術(shù)，明確該產(chǎn)品工藝流程、組織結(jié)構(gòu)等，以此為基礎(chǔ)，創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)。原先的仿形加工法指的是參照模具實(shí)體，進(jìn)行仿形建模和加工，再通過工人進(jìn)行修正。該種加工方法是否精確，受工人技術(shù)水平影響。仿形加工無法一次成型，加工難度大，技術(shù)要求高，效率低，周期長，逐漸被以逆行工程為基礎(chǔ)的CAM技術(shù)替代。

該工藝主要由以下五個環(huán)節(jié)構(gòu)成：優(yōu)選3D激光掃描機(jī)、坐標(biāo)測量裝置等測量實(shí)物原型；用幾何造型組合模擬上述實(shí)物原型的數(shù)字化結(jié)果，并以幾何圖形為單位，對其進(jìn)行分割；在CAD軟件中，導(dǎo)入分割后的幾何圖形3D數(shù)據(jù)，開展首次模擬建模工作，并對比實(shí)物原型；完成CAD模型數(shù)據(jù)修正后，在CAM中進(jìn)行實(shí)物制造。對比擬合新模型和實(shí)物原型，進(jìn)行二次修正。數(shù)次重復(fù)上述各環(huán)節(jié)，直至成功擬合。獲得最終版3D模型后，應(yīng)用到生產(chǎn)建設(shè)工作中[2]。

在新模具設(shè)計(jì)制造中，應(yīng)用以RE為基礎(chǔ)的CAM技術(shù)，因部分模具原型比較復(fù)雜，可采用3D坐標(biāo)測量裝置測試其重要界面、邊界形狀。最后發(fā)揮CAM軟件優(yōu)勢，在計(jì)算機(jī)中，生成曲面、孔洞、卷邊等，最終生成邊界薄壁，完成3D建模工作。發(fā)揮CAM主流軟件優(yōu)勢，對這一模型進(jìn)行仿真擬合。倘若擬合數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)不符，需要多次修改，并對毛坯原型、刀具種類、銑削方式進(jìn)行調(diào)整，直至擬合數(shù)據(jù)達(dá)標(biāo)。該技術(shù)除了提高模具生產(chǎn)制造質(zhì)量，制作周期也隨之縮短，成本和風(fēng)險都比較低。

1.3 以知識工程為基礎(chǔ)的CAM技術(shù)

知識工程（KBE）以人工智能理論為基礎(chǔ)，解決疑難問題。其本質(zhì)是依托龐大知識體系建構(gòu)的專家系統(tǒng)。該過程中涉及的數(shù)據(jù)庫模塊非常多，發(fā)揮人工智能技術(shù)優(yōu)勢，對專家的分析、決策、判斷等進(jìn)行模擬，完成相關(guān)設(shè)計(jì)制造工作。以決策系統(tǒng)為例，其可設(shè)定切削參數(shù)，調(diào)試數(shù)控機(jī)床，其在完成數(shù)據(jù)歸納、推理工作，結(jié)合加工對象、材料、位置，把刀具、轉(zhuǎn)速等工藝參數(shù)推理出來，提高數(shù)控編程工作效率，規(guī)避重復(fù)問題。還能夠以知識模板形式，整合專家經(jīng)驗(yàn)，以此為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)安排相關(guān)復(fù)雜公式、程序等。在已有模板指導(dǎo)下，加工復(fù)雜模具零部件，縮短加工時間，對其加工過程實(shí)施控制。

最終制造環(huán)節(jié)，優(yōu)選最佳刀具、銑削方法，完成參數(shù)處理后，使數(shù)據(jù)機(jī)床順利執(zhí)行相關(guān)命令。除此之外，還要安裝后置處理器、檢測新式數(shù)控代碼生成情況，使之更加準(zhǔn)確。經(jīng)驗(yàn)證無誤后，在數(shù)控機(jī)床中輸入相關(guān)代碼，參與到制造中。以知識工程為基礎(chǔ)的CAM技術(shù)，以豐富的知識素材為基礎(chǔ)，選出最佳模具加工工藝，執(zhí)行數(shù)控編程工作，使開發(fā)過程呈現(xiàn)數(shù)字、智能特征，使企業(yè)更具優(yōu)勢。一些模具比較復(fù)雜，可借助專家系統(tǒng)作用，對其進(jìn)行簡化。

2 現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)制造中CAM技術(shù)發(fā)展趨勢

集成化。CAM技術(shù)以CAD和CAE技術(shù)為支持，控制施工成本，提高生產(chǎn)質(zhì)量和效率。實(shí)際操作中，將CAD、CAE、CAPP等技術(shù)支持的各功能模塊，在CAM軟件中進(jìn)行整合和集成，在各技術(shù)之間建構(gòu)關(guān)聯(lián)，提高企業(yè)收益。網(wǎng)絡(luò)化。塑料模具制造行業(yè)并非孤立發(fā)展，無論前期獲取模具信息，還是中期模具設(shè)計(jì)決策，乃至原材料購買、模具成型、銷售等，都要以網(wǎng)絡(luò)平臺為支撐，實(shí)現(xiàn)信息交互[3]。智能化。塑料模具設(shè)計(jì)較以往將更繁瑣，發(fā)揮知識工程專家系統(tǒng)優(yōu)勢，整合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、專業(yè)知識、相關(guān)經(jīng)驗(yàn)等，依托分析決策，為現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)制造提供參照和全方位指導(dǎo)。交互化。CAM技術(shù)學(xué)科領(lǐng)域廣，涉及材料學(xué)、光學(xué)、生產(chǎn)管理、市場營銷等各個專業(yè)領(lǐng)域。

3 結(jié)語

綜上，現(xiàn)代塑料模具設(shè)計(jì)制造專業(yè)性強(qiáng)，依托CAM技術(shù)，能夠提高現(xiàn)代塑料模具設(shè)計(jì)生產(chǎn)質(zhì)量和工藝標(biāo)準(zhǔn)等。依據(jù)實(shí)際生產(chǎn)工藝要求，對該技術(shù)進(jìn)行靈活運(yùn)用，使其朝向集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、交互化方向發(fā)展，為塑料模具生產(chǎn)制造行業(yè)提供發(fā)展空間。

參考文獻(xiàn)：

[1]唐北平.CAM技術(shù)在現(xiàn)代塑料模具設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用[J].塑料工業(yè)，

2015，43（11）：4-7.

[2]陳隆波，李國輝.淺析CAD/CAE/CAM常用軟件在注塑模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2017（04）：161.

[3]熊義.CAM技術(shù)在工模具加工中的應(yīng)用探討[J].南方農(nóng)機(jī)，2018

（09）：172.

作者簡介：徐石交（1967-），男，湖南岳陽人，本科，副教授，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造。