基于CAD模具设计及加工中的关键技术研究

谷平东

摘要：当前模具行业的进一步发展，模具设计的基本要求也发生了巨大的变化，主要以快速、高效和精密为主要的设计要求。本文探讨了CAD技术在模具加工中的应用方法以及相应的技巧，主要描述了在模具设计与加工技术中CAD的关键技术进行探讨，从而达到提高设计的精度以及模具质量的目的，将模具的设计周期进一步缩短，加快设计效率。

关键词：CAD；模具设计与加工

引言

传统的模具设计离不开技术人员的经验和技能，但是这种操作已经远远跟不上当代模具设计与制造的形势，再加上随之到来的制造业信息化时代，更加快了现代制造技术的快速发展，为了满足时代发展的需要，CAD软件被广泛应用在工业设计的领域，所以模具的设计与加工技术也就离不开CAD软件技术。CAD一体化技术也在不断被认可，它使模具的设计和制造更加方便快捷。也希望通过此次的研究，能够对模具设计加工行业有一定的帮助，从而进一步发展模具行业。

1.模具设计加工技术中建模方法的灵活运用

在设计模具的模架及其组件时，主要有两种设计方法，它们全部依托于Pro/E技术。第一种方法是基于Pro/E技术的EMX进行模具的设计与加工过程。所谓EMX，是一个关于知识库的模具装备插件，由Pro/E提供支持，它创建该模块的模具组件，主要方法是通过定义不同元件的尺寸来生成模具的组件，为零件的装配和修改提供了方便，从而将设计时间和设计费用大程度的节省下来。第二种方法是利用参数化的方法，此种方法对模具库的扩充和设计非标准模具组件提供了很大的方便。模具设计加工过程中的零件和组件模型的列表编程技术由PRO/E提供。以便用户对其进行参数化设计。

PRO/E技术为产品设计提供编辑程序，增大了产品设计的灵活性，从而更快地建立不同版本的产品，进而为产品零件库的建立提供了方便。PRO/E为零件模块的建立提供PROGRAM，因其可以用来设置输入提示句，用户可以很方便的根据提示输入相关特定的关键词；还可以形成各个版本的零件；用关系式的方法将尺寸之间的关系建立起来；还可以使PRO/E通过IFELSE语句并根据条件自动判断的多个功能。这种利用模块编制参数化设计程序的方法较为简单，只需要在系统自动创建的基础上添加少量代码，那么三维模型的参数化设计方法就能得以实现。但是没有想象的完美，PRO/PROGRAM所提供的语句无法满足相应技术的研究，原因在于它提供的语句过少，所以要设计功能更加强大的技术，就要采用更加高级的程序设计技术，比如PRO/TOOLKIT技术等。

另外，程序的编写很大程度上受到模型构建流程的影响，比如我们可以采用多种方法创建一个零件，所以零件的构建流程就很重要，如果稍加不合理，就会使零件可能面临无法重生的后果。所以在模型建立的过程中用单独的特征来表示一些重要的尺寸，切记不要一次建立多个尺寸，因为这样虽然生产时间会很快，但是后续的工作中会有更多的麻烦，无疑降低生产效率。

2.仿真的关键技术在模具加工中的应用

数控技术在不断发展，所以模具加工的精度也就会越来越高，CAD的无缝衔接缩短了模具生产的周期，使其从设计到加工制造的整个过程节省了很多的时间，同时也很大程度上提高了模具设计加工的自动化程序。模具的加工过程是在经过设计以及相关分析后生成数据控制并借此控制数控机床来完成的。PRO/E自身携带的NC模块可以进行毛坯、工艺参数以及切削参数的设置，并通过刀具路径的演示及其仿真后得以生成数控代码。但是，PRO/E技术在加工方面较其参数化造型功能方面显得不具强势，因为它的设置参数相对繁琐。然而MasterCAM虽然在数控加工的技术上比较可靠方便，但是它又在设计上不如PRO/E，所以当前模具行业和数控加工领域的工作模式是模具设计采用PRO/E技术，加工仿真及其加工则采用MasterCAM技术。主要的操作过程如下：

2.1转换数据格式

MasterCAM的可读取文件格式为IGES，SAT，DXF，DWG等，其中应用最广泛的则是IGES数据交换标准，因此，利用PRO/E技术设计完成模具后，就要将模具文件打开，打开方法为单击选择菜单中【文件】/【保存副本】的指令，将文件以IGES的格式进行保存。然后将Mastercam9.0系统的【Mill9】模块启动，并将档案/档案转换/IGES/读取命令等命令转到IGES文件中，最后调整坐标，达到坐标一致的目的。

2.2模具加工的工艺分析

工艺分析的主要内容主要有以下几点，加工坯料的选择、确定刀点、外形加工刀具路径的规划，以及曲面的规划等内容。

2.3加工的模拟过程以及数控代码的生成

在设置好工艺参数后，就可以对“刀具路径”菜单下的“实体验证”功能进行选择并进行模拟加工，如果此过程没有发生错误，就会生成一个NC代码。但是一个完整的CAM系统是由两部分组成的，分别为主处理程序和后置处理程序。主处理程序主要用来接收用户的输入信息，并且对输入信息作进一步的编译、计算和处理等相关工作，并在坐标中显示出刀具路径的数据，刀位数据CLD文件则主要是用来存放其处理结果的，但是这种文件必须有一个后置处理程序，原因在它的不能直接作为一个控制指令来用作数控装置。后置处理程序是一种计算机处理程序，它是根据数控机床的功能和数控加工的相关程序来编写的。CLD文件的内容和功能就是被CAM系统转换成由数控机床所控制的数控机床单元所能接收到的程序代码。每一个不同的数控系统都需要一个不同的后置处理程序，因为它们的加工程序代码的规定不相同。所以，CAM基本上对一些常用的系统都有其配套的后置处理程序，但是国内的一些系统就没有后置处理程序，此时就需要用户对后置处理程序进行修改或者是重新设计，总之只有用相应的后置处理程序才能有与机床格式相匹配的NC代码。最后，通过DNC直接进行加工或者将生成代码通过相关接口输入机床后再加工。

3.结束语

随着CAD技术在模具设计中的广泛应用，使得模具的质量有了很大的提高，同时也将模具设计的周期大大缩短，提高了效益。在未来的模具设计与加工过程中，CAD技术的研究与应用会有更大的应用和发展空间。

参考文献：

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