CAM技術在工模具加工中的應用探討

唐志民

摘 要：隨著計算機技術的發展，通過CAD建立幾何實體的三維模型，能夠用CAM來分析產品的性能與可靠性。基于CAM技術在工模具加工中的應用展開探討，說明了CAM工藝流程與數控加工在順序上所應遵循的原則，闡述了CAM技術在工模具加工中的具體應用。

關鍵詞：CAM技術；工模具加工；加工工藝；三維模型

中圖分類號：TP391.72 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.13.155

隨著計算機技術的發展，計算機輔助設計和制造（CAD/CAM）技術逐步成熟，UG、Mastercam、Pro/E、I-DEAS等CAD/CAM軟件在機械加工行業已經得到廣泛而普遍的應用。首先通過CAD建立產品的幾何實體模型，給出設計圖形，然后使用CAM編程生成加工軌跡，例如加工規劃、刀具設定、工藝參數設置等，CAM還能模擬仿真加工過程，評估加工時間，最后通過數控加工實現產品的制造。這一技術與數控加工的完美結合不僅縮短了生產周期，還提高了產品質量，進而有效地提高了制造業的生產效率。因此，如何將CAM技術有效地應用于工模具的加工中，已成為現代加工制造行業所關注的焦點。

1 CAM工藝流程與數控加工應遵循的原則

CAM工藝流程與數控加工在順序上應遵循的原則是：①先進行粗加工，再進行細加工；②由淺入深，在加工過程中要確保切削力均勻，避免因用力過大導致刀具變形，這樣才能提升加工精度；③在加工過程中，要先加工大面，盡可能多地切除多余的用料，為加工小面提供方便，同時通過縮短刀桿長度來提升刀具的剛性，以確保加工質量；④在加工過程中，要盡量同時加工所用刀具的相同面，以有效降低誤差，確保加工質量和效率。

2 CAM技術在工模具加工中的具體應用

2.1 三維零件模型構造以及設備選擇

首先，用CAD技術建構工模具的三維零件模型，建立制造文件，基于模型圖完成模具毛坯的繪制，進而實現模型組裝；然后，在完成工模具設計圖紙以后，要根據圖紙分析出所需要的加工方法；最后，根據加工方法選擇與其相應的加工設備。

針對凹形的工模具，一般情況下，加工方法為：先使用磨床將工模具的上面與下面進行磨平處理，然后使用數控車床、數控銑床，循環使用數控車床與數控銑床，經過鉗工打磨劃線和電火花加工機床后，最后用氮化爐進行氮化處理。

2.2 設置加工基準坐標系統

這一項工作的開展是實施程序設計與實際加工的一項重要參考數據，其原因在于：加工程序完成以后，就會得出相應的加工刀具的路徑參數，這一參數就是所加工刀具的相應坐標位置和運動參數。

2.3 明確工模具的加工方法、刀具和參數

在加工工模具的過程中，需要明確模具數控加工的編程，這就需要首先明確加工模具的加工方法、刀具和參數。在利用CAM技術實現數控編程的過程中，刀削用量等參數的確定需要結合實際情況。在選擇加工方法時，要根據實際加工條件和所需加工工藝來確定。

2.3.1 加工方法的選擇

一般情況下，輪廓等高線法和曲面切割線法是比較常用的兩種加工方式，在選擇加工方法的過程中，雖然曲面等高線法能夠有效提升加工效率，但是卻無法有效保證加工的質量，同時，還對刀具的損傷較大。而曲面切割線法可以有效解決這一問題。

2.3.2 加工刀具的選擇

在選擇加工刀具的過程中，需要遵循以下原則：①確保刀具在安裝和調整上都較為簡單、易操作；②所選用的刀具質量要達標，即具備良好的剛性、精密度和耐用性能。③在具體加工的過程中，要想確保所選擇的刀具能夠滿足加工的需求，就需要結合實際狀況合理選擇刀具。在具體應用的過程中，在確保刀具能夠滿足實際加工需求的同時，要盡量選擇較短的刀具，這樣能夠有效避免刀具受損的狀況，進而確保加工質量和效率。④要盡量選擇較大的刀具，因為刀具越大，其切割的效率就會越高，同時避免刀具受損，進而提高加工的精密度。⑤在實際選擇的過程中，要結合加工操作的實際來確定刀具的種類，這樣才能從根本上確保加工的效率與質量。

2.3.3 加工參數的設置

在設置加工參數時，如果選用的是曲面加工方法，要想確保加工的精密度，需要將行距設置為1～2 mm；如果選擇的是等高線或者是曲面切割線進行精加工，則要選擇螺旋式來改變進刀位置，以免在進刀的位置留下刀痕，確保產品的質量。

2.4 加工模擬、刀位文件與后處理文件的選擇

完成以上工序后，對所構建的三維模型進行實際演示，進而確保全過程的順利實施，并能在節省材料與時間的基礎上有效控制成本。通過模擬實體加工，在確定各個程序與步驟的可行性后，就可以生成刀位文件和后處理文件，這樣就能夠順利加工實體產品。

3 結束語

綜上所述，隨著計算機技術的不斷發展，CAD和CAM技術在工模具加工制造中的成功應用能夠在打破傳統手工繪圖弊端的基礎上構建工模具三維立體圖。在傳統的工模具加工中，依靠人工設計這一技術不僅所需要的時間長，且無法在加工初期很好地控制精密度等，通常都需要在生產的過程中總結經驗，加以改進。而CAM技術的成功應用能夠在縮短加工時間的基礎上提高加工效率與質量，并提升產品的緊密度，進而在降低生產成本的基礎上，實現工模具生產加工制造業經濟效益的最大化。在當前的市場競爭中，CAM技術的應用提高了現代加工業的綜合競爭力，進而使其能在激烈的市場競爭中穩步前行。

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〔編輯：王霞〕

Abstract： With the development of computer technology， the establishment of three-dimensional solid model geometry by CAD， CAM can be used to analyze product performance and reliability. Expand based CAM technology in the tool and die machining discussion， illustrate the principle of CAM and CNC machining process to be followed in the order， describes the CAM technology application in tool and die machining.

Key words： CAM technologies； mold processing； processing； three-dimensional model