基于CAD模具設計及加工中的關鍵技術研究

谷平東

摘要：當前模具行業的進一步發展，模具設計的基本要求也發生了巨大的變化，主要以快速、高效和精密為主要的設計要求。本文探討了CAD技術在模具加工中的應用方法以及相應的技巧，主要描述了在模具設計與加工技術中CAD的關鍵技術進行探討，從而達到提高設計的精度以及模具質量的目的，將模具的設計周期進一步縮短，加快設計效率。

關鍵詞：CAD；模具設計與加工

引言

傳統的模具設計離不開技術人員的經驗和技能，但是這種操作已經遠遠跟不上當代模具設計與制造的形勢，再加上隨之到來的制造業信息化時代，更加快了現代制造技術的快速發展，為了滿足時代發展的需要，CAD軟件被廣泛應用在工業設計的領域，所以模具的設計與加工技術也就離不開CAD軟件技術。CAD一體化技術也在不斷被認可，它使模具的設計和制造更加方便快捷。也希望通過此次的研究，能夠對模具設計加工行業有一定的幫助，從而進一步發展模具行業。

1.模具設計加工技術中建模方法的靈活運用

在設計模具的模架及其組件時，主要有兩種設計方法，它們全部依托于Pro/E技術。第一種方法是基于Pro/E技術的EMX進行模具的設計與加工過程。所謂EMX，是一個關于知識庫的模具裝備插件，由Pro/E提供支持，它創建該模塊的模具組件，主要方法是通過定義不同元件的尺寸來生成模具的組件，為零件的裝配和修改提供了方便，從而將設計時間和設計費用大程度的節省下來。第二種方法是利用參數化的方法，此種方法對模具庫的擴充和設計非標準模具組件提供了很大的方便。模具設計加工過程中的零件和組件模型的列表編程技術由PRO/E提供。以便用戶對其進行參數化設計。

PRO/E技術為產品設計提供編輯程序，增大了產品設計的靈活性，從而更快地建立不同版本的產品，進而為產品零件庫的建立提供了方便。PRO/E為零件模塊的建立提供PROGRAM，因其可以用來設置輸入提示句，用戶可以很方便的根據提示輸入相關特定的關鍵詞；還可以形成各個版本的零件；用關系式的方法將尺寸之間的關系建立起來；還可以使PRO/E通過IFELSE語句并根據條件自動判斷的多個功能。這種利用模塊編制參數化設計程序的方法較為簡單，只需要在系統自動創建的基礎上添加少量代碼，那么三維模型的參數化設計方法就能得以實現。但是沒有想象的完美，PRO/PROGRAM所提供的語句無法滿足相應技術的研究，原因在于它提供的語句過少，所以要設計功能更加強大的技術，就要采用更加高級的程序設計技術，比如PRO/TOOLKIT技術等。

另外，程序的編寫很大程度上受到模型構建流程的影響，比如我們可以采用多種方法創建一個零件，所以零件的構建流程就很重要，如果稍加不合理，就會使零件可能面臨無法重生的后果。所以在模型建立的過程中用單獨的特征來表示一些重要的尺寸，切記不要一次建立多個尺寸，因為這樣雖然生產時間會很快，但是后續的工作中會有更多的麻煩，無疑降低生產效率。

2.仿真的關鍵技術在模具加工中的應用

數控技術在不斷發展，所以模具加工的精度也就會越來越高，CAD的無縫銜接縮短了模具生產的周期，使其從設計到加工制造的整個過程節省了很多的時間，同時也很大程度上提高了模具設計加工的自動化程序。模具的加工過程是在經過設計以及相關分析后生成數據控制并借此控制數控機床來完成的。PRO/E自身攜帶的NC模塊可以進行毛坯、工藝參數以及切削參數的設置，并通過刀具路徑的演示及其仿真后得以生成數控代碼。但是，PRO/E技術在加工方面較其參數化造型功能方面顯得不具強勢，因為它的設置參數相對繁瑣。然而MasterCAM雖然在數控加工的技術上比較可靠方便，但是它又在設計上不如PRO/E，所以當前模具行業和數控加工領域的工作模式是模具設計采用PRO/E技術，加工仿真及其加工則采用MasterCAM技術。主要的操作過程如下：

2.1轉換數據格式

MasterCAM的可讀取文件格式為IGES，SAT，DXF，DWG等，其中應用最廣泛的則是IGES數據交換標準，因此，利用PRO/E技術設計完成模具后，就要將模具文件打開，打開方法為單擊選擇菜單中【文件】/【保存副本】的指令，將文件以IGES的格式進行保存。然后將Mastercam9.0系統的【Mill9】模塊啟動，并將檔案/檔案轉換/IGES/讀取命令等命令轉到IGES文件中，最后調整坐標，達到坐標一致的目的。

2.2模具加工的工藝分析

工藝分析的主要內容主要有以下幾點，加工坯料的選擇、確定刀點、外形加工刀具路徑的規劃，以及曲面的規劃等內容。

2.3加工的模擬過程以及數控代碼的生成

在設置好工藝參數后，就可以對“刀具路徑”菜單下的“實體驗證”功能進行選擇并進行模擬加工，如果此過程沒有發生錯誤，就會生成一個NC代碼。但是一個完整的CAM系統是由兩部分組成的，分別為主處理程序和后置處理程序。主處理程序主要用來接收用戶的輸入信息，并且對輸入信息作進一步的編譯、計算和處理等相關工作，并在坐標中顯示出刀具路徑的數據，刀位數據CLD文件則主要是用來存放其處理結果的，但是這種文件必須有一個后置處理程序，原因在它的不能直接作為一個控制指令來用作數控裝置。后置處理程序是一種計算機處理程序，它是根據數控機床的功能和數控加工的相關程序來編寫的。CLD文件的內容和功能就是被CAM系統轉換成由數控機床所控制的數控機床單元所能接收到的程序代碼。每一個不同的數控系統都需要一個不同的后置處理程序，因為它們的加工程序代碼的規定不相同。所以，CAM基本上對一些常用的系統都有其配套的后置處理程序，但是國內的一些系統就沒有后置處理程序，此時就需要用戶對后置處理程序進行修改或者是重新設計，總之只有用相應的后置處理程序才能有與機床格式相匹配的NC代碼。最后，通過DNC直接進行加工或者將生成代碼通過相關接口輸入機床后再加工。

3.結束語

隨著CAD技術在模具設計中的廣泛應用，使得模具的質量有了很大的提高，同時也將模具設計的周期大大縮短，提高了效益。在未來的模具設計與加工過程中，CAD技術的研究與應用會有更大的應用和發展空間。

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