注塑模具CAM设计技术与发展

,L/O/G/O,*,注塑模,CAM,设计技术与进展,引言,模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工程。它以计算机软件的形式，为企业提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员借助于计算机对产品性能、模具结构、成形工艺、数控加工及生产管理进行设计和优化。模具,CAD/CAE/CAM,技术能显著缩短模具设计与制造周期、降低生产成本和提高产品质量已成为模具界的共识。,。,与任何新生事物一样，模具,CAD/CAE/CAM,在近二十年中经历了从简单到复杂，从试点到普及的过程。进入本世纪以来，模具,CAD/CAE/CAM,技术发展速度更快、应用范围更广，为了使广大模具工作者能进一步加深对该技术的认识，更好发挥模具,CAD/CAE/CAM,的作用，本文针对模具中应用最广泛、最具有代表性的铸造模、锻模、级进模、汽车覆盖件模和塑料注射模,CAD/CAE/CAM,的发展状况和趋势作概括性的介绍和分析,CAM,的概念：,CAM,（计算机辅助制造）,CAM,是计算机应用于制造过程的统称，它有狭义,CAM,和广义,CAM,之分。狭义,CAM,涵盖工艺准备，数控编程与加工等内容；而广义的,CAM,除上述内容外还涵盖产品制造活动中与物流有关的所有过程的监视，控制和管理。,通常,CAM,的概念是指：,数控程序的编制，包括刀具路线规划，刀位文件生成，刀具轨迹仿真以及后置处理和,NC,代码生成等作业过程。,利用计算机来进行生产设备管理控制和操作的过程。它输入信息是零件的工艺路线和工序内容，输出信息是刀具加工时的,运动轨迹,(,刀位文件,),和数控程序。,CAM,的核心及发展过程：,CAM(computer Aided Manufacturing,，计算机辅助制造,),的核心是,计算机数值控制,(,简称数控,),，是将,计算机应用,于制造生产过程的过程或系统。,1952,年,美国麻省理工学院,首先研制成数控铣床。数控的特征是由编码在穿孔纸带上的程序指令来控制机床。此后发展了一系列的,数控机床,，包括称为“加工中心”的多功能机床，能从刀库中自动换刀和自动转换工作位置，能连续完成锐、钻、饺、攻丝等多道工序，这些都是通过程序指令控制运作的，只要改变,程序,指令就可改变加工过程，数控的这种加工灵活性称之为“柔性”。,加工程序,的编制不但需要相当多的人工，而且容易出错，最早的,CAM,便是计算机辅助加工零件编程工作。,麻省理工学院,于,1950,年研究开发数控机床的加工零件编程语言,APT,，它是类似,FORTRAN,的高级语言。增强了几何定义、刀具运动等语句，应用,APT,使编写程序变得简单。这种计算机辅助编程是,批处理,的。,CAM,的发展趋势,1,、集成化。,2,、微型化。,3,、网络化。,4,、智能化。,5,、最优化。,6,、新型化。,3,3,CAM,的技术构成有三部分：,一是：数控加工过程的工艺处理；二是：数控加工轨迹的形成；三是：将加工轨迹处理成机床控制器能够接受的控制代码。,注射模,CAM,的概述：,借助于,CAM,软件，模具型腔的几何数据能交互地转换为机床刀具的曲面运动轨迹，进而生成数控加工指令。这样不仅可省去木模制作工序，更能提高模具型腔表面的加工精度和效率。,典型,CAM,系统的构成：,有五个模块组成：,（,1,）交互工艺参数输入模块,（,2,）刀具轨迹生成模块,（,3,）道具生成编辑模块,（,4,）三维加工动态仿真模块,（,5,）后置处理模块,CAM,技术在,国,国内注,射,射模中,取,取得的,成,成果,软件已,从,从单一,的,的二维,绘,绘图,CAD,软件发,展,展成为,集,集三维,绘,绘图,CAD,、数控,加,加工,CAM,及流动,模,模拟分,析,析,CAE,一体的,系,系列化,产,产品。,产,产品的,功,功能完,善,善、性,能,能稳定,，,，系列,化,化和售,前,前售后,服,服务方,面,面有了,很,很大的,提,提高，,并,并且在,许,许多方,面,面适合,国,国内用,户,户的需,求,求，具,有,有国外,软,软件无,法,法比拟,的,的优点,。,。,CAM,系统的,优,优点：,（,1,）提高,生,生产效,率,率；,（,2,）提高,质,质量；,（,3,）缩短,周,周期；,（,4,）有效,地,地利用,有,有限的,人,人力资,源,源,;,（,5,）有利,于,于技术,资,资料储,备,备，价,值,值提高。,CAM,技术发,展,展存在,的,的不足,之,之处,：,（,1,）在引,进,进软件,时,时存在,着,着盲目,化,化的倾,向,向，使,企,企业造,成,成使用,效,效率低,，,，经济,效,效益低,下,下。,（,2,）引进,的,的,CAM,系统的,二,二次开,发,发工作,跟,跟不上,，,，不能,完,完全发,挥,挥系统,的,的功能,。,。,（,3,）国内,开,开发的,软,软件商,品,品化、,系,系列化,程,程度不,够,够；软,件,件企业,的,的创新,能,能力不,足,足，没,有,有或缺,少,少自己,的,的新技,术,术，只,是,是简单,的,的跟随,国,国外技,术,术；在,功,功能、,稳,稳定性,方,方面不,如,如国外,软,软件，,售,售前和,售,售后服,务,务工作,跟,跟不上,。,。,四、,模,模具行,业,业采用,模,模具,CAD/CAM,技术的,原,原因,传统的,模,模具设,计,计与制,造,造方法,不,不能适,应,应工业,产,产品迅,速,速更新,换,换代和,提,提高质,量,量的要,求,求。因,此,此国内,外,外企业,纷,纷纷采,用,用模具,CAD/CAM,技术。,模,模具行,业,业采用,模,模具,CAD/CAM,技术的,主,主要理,由,由是,:,(1),利用几,何,何造型,技,技术获,得,得的几,何,何模型,可,可供后,续,续的设,计,计分析,和,和数控,编,编程等,方,方面使,用,用。,(2),可以缩,短,短新产,品,品的试,制,制周期,，,，例如,在,在汽车,工,工业中,，,，可缩,短,短模具,的,的设计,制,制造周,期,期。,(3),提高产,品,品质量,的,的需要,，,，如汽,车,车车身,表,表面等,形,形状，,需,需要利,用,用计算,机,机准备,数,数据和,完,完成随,后,后的制,造,造工作,。,。,(4),模具制,造,造厂和,用,用户对,CAD/CAM,的需要,增,增加。,例,例如，,利,利用磁,盘,盘进行,数,数据传,送,送，用,户,户要求,模,模具制,造,造单位,能,能够交,换,换信息,和,和处理,这,这些数,据,据。,(5),模具加,工,工设备,的,的效率,不,不断提,高,高，需,要,要计算,机,机辅助,处,处理数,据,据，以,提,提高设,备,备利用,率,率。,(6),在企业,中,中建立,联,联系各,个,个部门,的,的信息,处,处理系,统,统。,国外模,具,具,CAD/CAM,技术的,应,应用现,状,状,工业发,达,达国家,较,较大的,模,模具生,产,产厂家,在,在,CAD/CAM,上进行,了,了较大,的,的投资,，,，正大,力,力开发,这,这一技,术,术。目,前,前，应,用,用,CAD/CAM,技术较普遍,的,的为美、日,、,、德等国。,例,例如，日本,丰,丰田汽车公,司,司于,1965,年将数控用,于,于模具加工,。,。,20,世纪,80,年代初期开,始,始采用覆盖,件,件冲模,CAD/CAM,系统。该系,统,统包括设计,覆,覆盖件的,NTDFB,和,CADEIT,软件和加工,凸,凸、凹模的,TINCA,软件。利用,三,三坐标测量,仪,仪测量粘土,模,模型，并将,数,数据送人计,算,算机。将所,得,得图形经平,滑,滑处理后，,再,再把这些数,据,据用于覆盖,件,件设计、冲,模,模的设计与,制,制造。该系,统,统有较强的,三,三维图形功,能,能，可在屏,幕,幕上反复修,改,改曲面形状,，,，使工件在,冲,冲压成形时,不,不致产生工,艺,艺缺陷，从,而,而保证了模,具,具和工件的,质,质量。模具,型,型面的模型,保,保存在数据,库,库中，,TINCA,软件可利用,这,这些数据，,进,进行模具型,面,面的数控加,工,工。,模具,CAD/CAM,的特点,一个稳定的,、,、可以满足,实,实际生产设,计,计需要的模,具,具,CAD/CAM,系统应该具,备,备下列特点,:,(l),模具,CAD/CAM,系统必须具,备,备描述物体,几,几何形状的,能,能力。模具,设,设计中因为,模,模具的工作,部,部分,(,如拉深模、,锻,锻模和注射,模,模的型腔,),是根据产品,零,零件的形状,设,设计的。所,以,以无论设计,什,什么类型的,模,模具，开始,阶,阶段必须提,供,供产品零件,的,的几何形状,。,。否则，就,无,无法输人关,于,于产品零件,的,的几何信息,，,，设计程序,便,便无法运行,。,。另外，为,了,了编制,NC,加工程序，,计,计算刀具轨,迹,迹，也需要,建,建立模具零,件,件的几何模,型,型。因此，,几,几何造型是,模,模具,CAD/CAM,中的一个重,要,要问题。,(2),标准化是实,现,现模具,CAD,的必要条件,。,。模具设计,一,一般不具有,唯,唯一性。为,了,了便于实现,模,模具,CAD,，减少数据,的,的存储量，,在,在建立模具,CAD,系统时首先,要,要解决的问,题,题便是标准,化,化问题，包,括,括设计准则,的,的标准化、,模,模具零件和,模,模具结构的,标,标准化。有,了,了标准化的,模,模具结构，,在,在设计模具,时,时可以选用,典,典型的模具,组,组合，调用,标,标准模具零,件,件，需要设,计,计的只是少,数,数工作零件,。,。,(3),设,计,计,准,准,则,则,的,的,处,处,理,理,是,是,模,模,具,具,CAD,中,的,的,一,一,个,个,重,重,要,要,问,问,题,题,。,。,人,人,工,工,设,设,计,计,模,模,具,具,所,所,依,依,据,据,的,的,设,设,计,计,准,准,则,则,大,大,部,部,分,分,是,是,以,以,数,数,表,表,和,和,线,线,图,图,形,形,式,式,给,给,出,出,的,的,。,CAM,中,国,国,制,制,造,造,业,业,信,信,息,息,化,化,的,的,系,系,统,统,平,平,台,台,构,建,建,中,中,国,国,计,计,算,算,机,机,辅,辅,助,助,设,设,计,计,/,制,造,造,/,管,理,理,系,系,统,统,，,，,CAD/CAM,平,台,台,的,的,选,选,取,取,取,取,决,决,于,于,几,几,个,个,条,条,件,件,：,：,1,自,自,主,主,版,版,权,权,；,；,2,技,技,术,术,的,的,发,发,展,展,水,水,平,平,及,及,成,成,熟,熟,程,程,度,度,；,；,3,产,产,品,品,的,的,市,市,场,场,应,应,用,用,基,基,础,础,；,；,4,系,系,统,统,与,与,产,产,品,品,的,的,发,发,展,展,性,性,。,。,CAM,功,能,能,及,及,检,检,测,测,:,CAM,软,件,件,的,的,CAM,功,能,能,应,应,能,能,提,提,供,供,一,一,种,种,交,交,互,互,编,编,程,程,并,并,产,产,生,生,加,加,工,工,轨,轨,迹,迹,的,的,方,方,法,法,，,，,它,它,包,包,括,括,刀,刀,具,具,路,路,径,径,、,、,刀,刀,具,具,参,参,数,数,、,、,切,切,削,削,参,参,数,数,设,设,置,置,等,等,内,内,容,容,。,。,CAM,功,能,能,检,检,测,测,应,应,注,注,意,意,以,以,下,下,几,几,方,方,面,面,:(1),建,立,立,二,二,维,维,和,和,三,三,维,维,刀,刀,具,具,路,路,径,径,的,的,难,难,易,易,程,程,度,度,;(2),加,工,工,方,方,法,法,的,的,多,多,样,样,性,性,;(3),刀,具,具,路,路,径,径,是,是,否,否,易,易,于,于,编,编,辑,辑,和,和,修,修,改,改,;(4),是,否,否,具,具,有,有,刀,刀,具,具,和,和,材,材,料,料,数