CAD/CAM在模具中的概况及在板料成型中的应用
摘 要：本文介绍了模具CAD/CAM技术发展概况和模具CAD/CAM软件特点及其优越性，分析了模具行业采用模具CAD/CAM技术的原因，阐述了模具CAD/CAM应用情况和开发现状。最后指出了我国模具CAD/CAM软件应用与开发中存在的不足。
关键词： 模具 ； CAD/CAM ； 二次开发
0 、引言：
CAD/CAM即计算机辅助设计和计算机辅助制造，就是以计算机为平台在相关行业中提供一种高效率，低成本的设计和制造。在模具行业中存在着模具CAD，模具CAM。而模具CAD/CAM是在模具CAD和模具CAM分别发展的基础上发展起来的，它是计算机技术在模具生产中综合应用的一个新的飞跃。模具CAD/CAM是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工种。它以计算机软件的形式，为用户提供一种有效的辅助工具，使工种技术人员能借助于计算机对产品、模具结构、成形工艺、数控加工及成本等进行设计和优化。
1、 模具CAD/CAM的特点：
一个稳定的、可以满足实际生产设计需要的模具CAD/CAM系统应该具备下
列特点：
(l)强大的几何造型的能力。模具设计中因为模具的工作部分(如冲裁模、锻模和注射模的型腔)是根据产品零件的形状设计的，所以无论设计什么类型的模具，开始阶段必须提供产品零件的几何形状。这就要求模具CAD系统具备描述物体几何形状的能力，即几何造型的功能。它可以代替纸质图纸来描述零件的信息，
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尤其是三维造型，能更生动形象地表达。其次，适应现今数字传输和粗存时代，再次否则CAD造型可以方便的保存零件造型过程的数据，更适应于修改和加工的程序设计以及计算刀具轨迹。因此，几何造型是模具CAD/CAM中的一个重要问题。
(2)标准化是实现模具CAD的必要条件。模具设计一般不具有唯一性。对于同一产品零件，不同设计人员设计的模具不尽相同。为了便于实现模具CAD，减少数据的存储量，在建立模具CAD系统时首先要解决的问题便是标准化问题，包括设计准则的标准化、模具零件和模具结构的标准化。
(3)设计准则的处理。人工设计模具所依据的设计准则大部分是以数表和线图形式给出的。给编程设计造成了不便。对于某些定性的设计准则，计算机程序无法采用，需要深入研究，总结出便于使用的定量的设计准则。
（4）CAD/CAM集成化。现今很多CAD/CAM软件往往偏向于造型或着加工功能，
用户在使用过程中往往需要几个软件来回使用，数据往往需要来回导入导出，而且在这个过程中很可能出现数据错误或者丢失数据，这就给用户的使用带来了不便。所以所示一个软件同时具备CAD/CAM的功能，等能给用户带来使用上的方便。
(5)模具CAD/CAM系统应具有充分的柔性。模具的结构随产品的不同而变化，模具型面的几何形状复杂，现阶段，模具的设计方式基本上属于经验设计，设计质量在很大程度上取决于设计者的技巧。模具的生产方式为单件的或小批量的，大量生产模具的情况极为少见。所有这些，要求模具CAD/CAM系统具有充分的柔性，即可以根据不同产品的特点和生产条件，灵活地作出抉择，方便地修改设计。
2、 模具CAD/CAM的优点 ：
模具CAD/CAM的优越性赋予了它无限的生命力，使其得可以迅速发展和广泛应用。其优点主要表现在以下几方面：
（1）CAD/CAM可以提高模具的质量。在计算机系统内存储了各有关专业的综合性的技术知识，为模具的设计和工艺的制定提供了科学的依据。
（2）CAD/CAM可以节省时间，提高生产率。设计计算和图样绘制的自动化大大缩短了设计时间。CAD与CAM的一体化可显著缩短从设计到制造的周期。
（3）CAD/CAM可以较大幅度地降低成本。计算机的高速运算和自动绘图大大节省了劳动力。优化设计带来了原材料的节省
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（4）CAD/CAM可以保存零件在造型过程的数据，以方便零件导入模拟软件进行模拟。使零件在实际试模前就知道零件的成形性能，以便对于产生缺陷的设计进行合理的改进。
(5)CAD/CAM技术将技术人员从繁冗的计算、绘图和NC编程工作中解放出来，使其可以从事更多的创造性劳动。
3、CAD/CAM系统的发展方向
CAD/CAM软件的功能将不断得到完善和优化,逐步实现CAD/CAM无缝整体化集成。具体体现在以下几方面。
1、CAD/CAM技术应与多媒体技术更好的结合 。CAD/CAM技术应与多媒体更好的结合,增强使用的灵活性。未来的人机交互界面将会更加友善和方便,还可引入触摸式、声控式等各种操作方式。
2、CAD/CAM系统应具有高度的开发性 。CAD/CAM系统的开放性主要体现在系统的工作平台、用户接口、应用开发环境及与其他系统的信息交换等方面。现在市场上的CAD/CAM产品一般都会为用户提供二次开发环境,方便用户订制自己的CAD/CAM系统,具有较好的开放性。
3、CAD/CAM系统应具备更好的集成性 。集成就是向企业提供CAD/CAM一体化的解决方案,企业中各个环节不可分割,统一考虑。企业的整个生产过程实质上是信息的采集、传递和加工处理的过程。
4、CAD/CAM系统应具备更强的智能性。智能化设计功能是未来CAD/CAM软件的一个重要标志。CAD/CAM系统将包括专家系统、经验储存、智能库、推理规则和自动学习功能。软件开发要将产品设计加工过程直接与系统相结合,使用户轻松完成工作任务。
4、为什么模具行业采用模具CAD/CAM技术：
传统的模具设计与制造方法不能适应工业产品迅速更新换代和提高质量的要
求。因此国内外企业纷纷采用模具CAD/CAM技术。模具行业采用模具CAD/CAM技术的主要理由是：
（1）利用几何造型技术获得的几何模型可供后续的设计分析和数控编程等
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方面使用。
(2)可以缩短新产品的试制周期，例如在汽车工业中，可缩短模具的设计制造周期。
(3)提高产品质量的需要，如汽车车身表面等形状，需要利用计算机准备数据和完成随后的制造工作。
(4)模具制造厂和用户对CAD/CAM的需要增加。例如，利用磁盘进行数据传送，用户要求模具制造单位能够交换信息和处理这些数据。
(5)模具加工设备的效率不断提高，需要计算机辅助处理数据，以提高设 (6) 在企业中建立联系各个部门的信息处理系统。
6、我国CAD/CAM技术及产品发展的未来之路
经过多年的推广，CAD技术已经广泛地应用在机械、电子、航天、化工、建筑等行业。应用CAD技术起到了提高企业的设计效率、优化设计方案、减轻技术人员的劳动强度、缩短设计周期、加强设计的标准化等作用。近年来，我国CAD技术的开发和应用取得了长足的发展.
但是，我国CAD/CAM软件不管是从产品开发水平还是从商品化、市场化程度都与发达国家有不小的差距。由于国外CAD/CAM软件出现得较早，开发和应用的时间也较长，所以它们发展比较成熟，现在基本上已经占领了国际市场。目前，国外一些优秀软件，如UG、SolidWorks、Pro/Engineer、CATIA等，已经占领了一部分国内市场。所以，我国CAD/CAM软件前景不容乐观。但是，我们也应该看清自己的优势，比如了解本国市场，提供技术支持方便，价格便宜等。在这些前提下，我们不仅要紧跟时代潮流，跟踪国际最新动态，遵守各种国际规范，在国际国内形成自己独特的优势，更要立足国内，结合国情，面向国内经济建设的需要，开发出有自己特色，符合中国人习惯的CAD/CAM软件。
总之，我们还有很长的路要走，但我们要时刻记住，开发CAD/CAM软件的最终目的是应用CAD/CAM技术，提高企业的设计和制造水平，所以，CAD/CAM软件不仅要水平高，有自己的特色，更要能够市场化，从市场中收回投入，从而能够根据用户的需求不断地更新发展软件。
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7、板料成型件在生产生活中的应用
金属类得板料成型件在我们日常生活中随处可见。下到电子仪器仪表，大到汽车，飞机覆盖件。不管是在工业，航空航天还是在军工船舶中都有广泛的应用。板料成型以其质量轻，刚度好，精度高和外表光滑，美观等特点在各行各业中占有不可代替的作用。
8、CAD/CAM在板料成型中的应用过程
近几十年，随着模具CAD/CAM技术的迅猛发展和更新，板料成型的CAD/CAM技术也得到了日新月异的进展。其技术对板料成型的作用是不可估量的。 利用CAD/CAM技术对板料成型进行辅助设计和制造，与其他模具的设计和制造过程大体相近。首先，对于不同的零件应该先进行建模。把零件的尺寸表达在模型上。不管是那种板料成型的模具，其最终目的都是生产零件。所有对零件的建模在模具设计和制造过程有尤为重要。可以说它是模具设计和制造的依据。然后根据各种板料成型模具的特点对模具的工作部分进行造型，在这个过程中可以利用零件的参数进行造型，也可以对于不能的模具工作零件单独造型（如在建模过程中对工作零件进行建模）。对于标准话的零件为了减少造型时间，提高效率往往可以调用软件里集成的标准零件。这也是CAD软件的优越性之一。当各种模具零件做好之后就可以利用CAD软件中的装配模块将模具的各个零件装配到一起，检查各运动零件之间是否发生干涉。当整体模具设计好且零件之间没有干涉之后就可以利用CAM软件进行辅助加工了。在CAM软件中进行各参数的设定，刀具的选择以及导轨的设置等等。由于CAM软件里含有自动编程功能，所以对于形状复杂的零件用自动编程可以减轻编程人员的工作量，有助于模具设计效率的提高。尤其是汽车覆盖件，曲面较多，而且大都是不规则的曲面，手工编程几乎是不可能的。此时计算机自动编程就显示它独特的作用。自动编程之后编程人员检查程序无误之后就可将程序导入机床里就可以指导机床的加工了。这就是CAD/CAM技术在板料成型模具行业中的大体应用过程。
结 束 语
在模具CAD/CAM的应用方面，经过这几十年的发展，我国模具CAD/CAM的
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应用有了长足的发展，模具CAD/CAM技术已经被广泛应用于我国企业。在模具CAD/CAM系统开发方面，我国研制模具CAD/CAM软件的开发水平也逐渐接近国外先进水平。在模具CAD/CAM人才方面，在政府的大力支持下，高校和企业培养了一大批模具CAD/CAM软件开发及应用人才。
但总的来说，我国目前模具行业使用CAD/CAM技术还存在着许多弊端， 模具CAD/CAM技术水平还处于高技术集成和向产业化商品化过渡的时期，自主开发的模具CAD/CAM软件的开发水平、商品化、市场化程度都不如发达国家。软件在可靠性和稳定性方面与国外工业发达国家的软件尚有一些差距。
但是我们不但要看清我们的劣势，也要看到我们的优势。与国外软件相比我们的优势是：了解本国市场，提供技术支持方便，价格便宜等。我国模具CAD/CAM产业要充分利用优势，更要立足国内，结合国情，面向国内经济建设的需要，开发出有自己特色，符合中国人习惯的CAD/CAM软件，走一条适合自己的合理发展道路。
参 考 文 献
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