伊丁香

摘要：隨著制造技術(shù)快速發(fā)展，塑料模具應用范圍逐漸變廣，由于塑料模具操作具有一定困難性，再加上編程工作量相對較大，導致塑料模具使用效率無法提升。為解決此種問題，需要將計算機輔助技術(shù)和制造一體化技術(shù)與塑料模具設計制造技術(shù)進行融合，從而在節(jié)省設計時間的情況下，提升產(chǎn)品的設計精度。CAM技術(shù)是制造行業(yè)不可缺少的核心技術(shù)類型，同時也代表著制造業(yè)未來的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：CAM技術(shù);塑料模具;設計制造;應用

前言

近年來，隨著國內(nèi)工廠數(shù)控化程度 的不斷提高，數(shù)控機床的應用已 經(jīng)非常普遍。CAM 軟件在提升數(shù)控機床 自身效率上發(fā)揮了重要作用，從零件模 型的建立到數(shù)控程序的生成，從實際模 擬機床加工過程到各種在線測量，都離 不開 CAM 軟件的支持，因此，CAM 軟 件的選擇是數(shù)控加工中一項非常重要的 工作，CAM 軟件的性能直接影響零件的 加工質(zhì)量及加工效率。 軟件的不斷更新升級，使其加工策 略比以前更精細，同時添加了車銑復合 模塊、五軸加工模塊和高效加工模塊等 加工模塊。

1 CAM 技術(shù)

計算機輔助制造（Computer Aided Manufacturing， CAM）的核心技術(shù)為計算機數(shù)字控制。此種系統(tǒng)可以合理應用于制造生產(chǎn)領(lǐng)域和工程領(lǐng)域，通過軟件分析的方法確定系統(tǒng)功能，保證系統(tǒng)處理能力。

2 CAM 技術(shù)的應用優(yōu)勢

2.1拓展加工能力優(yōu)化工藝方案

比如在五軸加工與車銑復合加工方面，五軸加工可以大幅提高機加工企業(yè)的產(chǎn)品加工能力，但目前復雜的五軸聯(lián)動加工編程還存在一些問題，多軸加工能力是CAM軟件最大的價值體現(xiàn)，復雜的五軸聯(lián)動加工編程必須由CAM軟件來完成。前些年，中航光電引進五軸加工中心時，試切一個“S”型試切件，充分展示了五軸機床的加工能力，高效的刀路軌跡和可靠的防碰撞檢查都被無縫集成到CAM軟件中。正是憑借這樣的五軸加工能力，中航光電能夠勝任大多數(shù)加工需求，可以迎接更多復雜工件的挑戰(zhàn)。車銑復合加工可以實現(xiàn)復雜工件的一次裝夾完成全部加工，這樣能夠最大限度地保證工件的尺寸及相關(guān)形位公差，尤其是一些核心關(guān)鍵部件，尺寸小、結(jié)構(gòu)復雜、公差要求嚴且表面光潔度要求高，按照以前的工藝技術(shù)方案，帶曲面或需要多軸加工的工序一般都放在加工中心上，這類工件如果分工序加工，每次裝夾都會產(chǎn)生誤差，最后累積誤差會越來越大，分工序加工的方案無法保證圖紙要求，并且加工效率很低。車銑復合機床結(jié)合CAM軟件，實現(xiàn)了復合加工，不僅解決了復雜零件加工，提高了加工效率，更重要的是進一步擴展車削中心加工能力，可以實現(xiàn)曲面及多軸聯(lián)動加工，這樣就大大拓展了工藝加工能力。很多工件都可以采用車削中心加工，不但可以保證加工質(zhì)量，而且效率也得到進一步提升。工藝能力的拓展、提高，是生產(chǎn)效率提升，保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。

2.2有效提高加工效率

CAM軟件的最大特點之一是能夠?qū)崿F(xiàn)高效加工。原來我們認為大型難加工材料的開粗加工是一個十分棘手的問題，尤其是銑加工工序，不但加工時間長，而且刀具費用高。以前公司接到這種零件加工任務時完成率會較之前有所下降，公司采取一些措施之后雖然有一定效果，但是效率提升不超過20%。CAM軟件升級后，添加了高效加工模塊，高效加工是一種新的加工方式，其能充分利用刀具切削刃長度，實現(xiàn)高速切削，該加工方式的主要特點是最大限度地提高材料去除率，通過使用高速刀具路徑，可以使加工高效省時，刀路順暢，提高刀具使用壽命，降低機床磨損，尤其是適合高硬材料的粗加工。應用高效加工開粗以后，易加工金屬（銅鋁）開粗效率提高1倍以上，難加工材料（不銹鋼等黑色系金屬）提高5倍以上，刀具壽命提高3～5倍以上。比如：以前公司加工不銹鋼材料，φ10銑刀每次下刀深度4mm，進給150mm/min，使用高效加工后，下刀深度20mm，進給可以達到600～1000mm，綜合效率提升大約5倍左右。應用高效加工開粗以后，不但大幅提高了難加工材料的加工效率，而且延長了刀具壽命，降低了機床磨損。

2.3減少編程出錯概率

以前員工編程都是使用二維圖，由于員工能力的差異，每年都會出現(xiàn)很多批工件因識圖錯誤造成整批報廢，通常零件報廢率為8%～10%。整批報廢不但造成原材料的損失，更重要的是重新投產(chǎn)造成交付周期的耽誤。使用CAM軟件編程之后，由于引入了工件立體圖，員工編程時可以很方便地觀察工件結(jié)構(gòu)，測量相關(guān)尺寸，并且軟件編程還有加工后毛坯與工件實體對比功能，只要進行模擬比較，可以杜絕工件加工錯誤或大范圍超差，這樣出錯的概率會大大降低，報廢率減少到小于1%，相比之前減少報廢率80%～90%，弱化了操作人員技術(shù)要求。同時對于員工正確識圖、減少編程錯誤帶來很大幫助，間接提升了加工效率。

3 CAM技術(shù)在模具設計工程中的應用

在目前的CAM模具設計過程中，要完成加工操作，需要先使用計算機軟件進行數(shù)控編程。目前可使用的軟件相對較多，如UG、3DMAX和SolidWorks等。這些軟件的功能較為強大，具有三維立體建模設計、機械制造加工仿真和直接生成數(shù)控程序等多項功能，并且在生成程序后即可進行模具設計的相關(guān)操作。具體來看，利用計算機軟件進行數(shù)控編程的步驟主要分為以下幾部分。

第一，對需要加工的零件進行建模

第一，對需要設計的模具進行建模。在建模環(huán)節(jié)中，通常采用實體建模這種方式。該步驟是進行整個模具設計的基礎。第二，在建模完成后對模具進行設計。設計時，設計人員可以利用計算機軟件平臺充分展現(xiàn)模具的實際效果，以獲得滿意的設計成果。同時，在設計的過程中，為確保設計的準確性以及科學合理性，需要在明確相關(guān)軟件的使用方法的基礎上，按照設計的基本要求，以“先整體后部分”的設計原則逐步進行設計，即先完成整體輪廓，再逐步填充細節(jié)。在這一過程中，通常涉及計算機軟件中的多項功能，如直線、曲線、拉伸、切除等。在模具設計完成后，需要在軟件中對各個模具進行模擬拼接，以驗證整體的設計效果。第三，標記設計的模具參數(shù)，包括斜面角度和邊長。在這一環(huán)節(jié)中，重點是確定這些參數(shù)是否對整體存在影響。若存在影響，則需要對相關(guān)參數(shù)進行修正，以確保所有模具的尺寸參數(shù)保持一致，從而為后續(xù)的數(shù)控設計環(huán)節(jié)提供重要的保障。另外，在一些特殊工作中，第二步和第三步的工作可以同時進行。第四，使用計算機軟件中的仿真設計技術(shù)對已設計好的模型進行仿真設計，以檢驗是否出現(xiàn)設計工藝方面的錯誤。由于仿真設計不需使用實體材料，因此使用軟件仿真減少了原材料的浪費情況。第五，利用相關(guān)的計算機軟件直接生成數(shù)控設計程序。這一步驟是最為重要的步驟，上述步驟均為此步驟的準備工作。在仿真設計環(huán)節(jié)順利完成后，可使用軟件中的導出功能直接導出程序文件，不再需要重新編寫程序。除此之外，為實現(xiàn)高效利用程序文件，構(gòu)建高效的信息通信機制也是不可或缺的一項內(nèi)容。為實現(xiàn)這一目標，通常需要基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建三層級的信息通信機制，分別為應用層、服務層和數(shù)據(jù)庫層。其中：應用層的主要作用是提供生產(chǎn)設計的控制信息，以實現(xiàn)信息交互，主要基于遠程服務進行;服務層的主要作用是通過網(wǎng)絡接收相關(guān)信息，以響應應用層的操作，同時可對接收到的相關(guān)信息進行查詢和調(diào)用，主要基于公共對象請求代理體系結(jié)構(gòu)（Common Object Request Broker Architecture，CORBA）分布式控制方式進行;數(shù)據(jù)庫層主要進行數(shù)控程序文件、工藝信息以及機械制造資源的存儲等工作，并通過Java數(shù)據(jù)庫連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的直接訪問。

4 CAM模具制造過程

在模具制造過程中，若要合理使用CAM技術(shù)，需要先了解總體框圖。同時，若想保證模具制造質(zhì)量，需要借助CAM優(yōu)勢完成數(shù)據(jù)建模，并和制造技術(shù)進行有效結(jié)合。

4.1 CAM結(jié)合建模

在CAM技術(shù)中，建模技術(shù)可以完成現(xiàn)實物體的屬性轉(zhuǎn)化，并通過數(shù)據(jù)的方式注入計算機內(nèi)部，從而實現(xiàn)計算機全方位分析。在產(chǎn)品定義過程中，需要在計算機內(nèi)部構(gòu)建完善的數(shù)值模型和數(shù)字信息，以合理尋找產(chǎn)品信息化源頭，才能做好產(chǎn)品設計分析和圖紙生成工作，保證模具制造仿真效果，預防受到外界因素干擾。在生產(chǎn)管理過程中，需要提供相關(guān)產(chǎn)品的真實信息，將信息技術(shù)作為制造業(yè)的前提條件，從而展現(xiàn)CAM技術(shù)的優(yōu)勢。另外，在了解零部件結(jié)構(gòu)和尺寸信息的情況下，需要根據(jù)適當比例完成實體幾何建模，然后將數(shù)據(jù)保存在磁盤上，將其作為數(shù)控設計的基礎條件。

4.2模具生產(chǎn)

根據(jù)CAM系統(tǒng)中出現(xiàn)的相關(guān)數(shù)據(jù)，在模塊完成零部件設計處理后，需要了解各項任務條件，如數(shù)據(jù)自動交換和的選擇等，在方案選擇過程中需要留有余量，根據(jù)設備設計尺寸自動完成求解。在使用CAM軟件時，需要及時了解刀具軌跡，通過合理的連接命令將各種刀具軌道首尾相接，以保障作業(yè)效果。在獲取刀位數(shù)據(jù)過程中，需要了解中心軌跡和刀具的姿態(tài)，在了解系統(tǒng)特征的情況下，使用計算方法保證獲取數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。

4.3模具程序生成和設計方式

根據(jù)模具控制條件，需要合理應用刀位數(shù)據(jù)和輔助信息，以完成刀位數(shù)據(jù)的有效處理。根據(jù)模具系統(tǒng)的相關(guān)指令和程序特點，模具要能夠保證零部件設計質(zhì)量，并且能夠?qū)?shù)據(jù)直接輸送到模具系統(tǒng)中。通過系統(tǒng)生成NC代碼時，需要及時完成三維圖像仿真，并使用模具對數(shù)據(jù)進行驗證，以預防出現(xiàn)設計誤差。此外，還需使用NC程序查看系統(tǒng)運行是否可以滿足設計標準，在出現(xiàn)設計問題時需要及時修正NC程序，以便于快速完成模具制造工作，保證結(jié)果符合要求。

5 CAM技術(shù)發(fā)展趨勢

CAM技術(shù)發(fā)展具有集成化特點，在模具設計系統(tǒng)中能夠?qū)⒉煌浖行ЫY(jié)合，并通過同一方法進行控制，從而及時完成數(shù)據(jù)提取和交換，最終實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，同時在保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)穩(wěn)定流通的情況下，提升各程序運行質(zhì)量。通過了解國內(nèi)外大量數(shù)據(jù)可以得出，CAM運行系統(tǒng)的效率需要通過其他程序進行體現(xiàn)。在CAM系統(tǒng)沒有得到CAM系統(tǒng)支持的情況下需要耗損大量資金引進先進的設備。即便如此，設備的使用效果也無法得到保障。在系統(tǒng)應用過程中，需要得到完善的程序支持，將數(shù)據(jù)作為計劃依據(jù)，并嚴格按照標準進行執(zhí)行，才能達到理想的控制效果。在未來發(fā)展中，CAM系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)完美結(jié)合，從而消除信息孤島問題，取得良好的工作效果。

結(jié)束語

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