CAD/CAM技術在橡膠機械設計制造中的應用

摘要：CAD/CAM技術自1970年開始在我國引進，并被制造行業廣泛地推廣和使用。文章通過介紹CAD/CAM技術的特點及優勢，同時結合自身實際的經驗介紹幾種技術在橡膠設計制造中的應用，以此做經驗的分享。

關鍵詞：橡膠設計；機械設計；CAC/CAM

中圖分類號：TQ330 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）29-0029-02

隨著我國計算機技術的發展，我國的CAD/CAM技術在機械設計中被廣泛地普及和應用，特別是在橡膠行業。通過技術在該行業的大力推廣和應用，使得橡膠行業整體的產品的設計和制造的周期明顯縮短，導致市場競爭異常的激烈。但是，從整體來看，CAD/CAM技術在我國的推廣還不夠，很多的橡膠企業在該方面技術的應用有限，導致整體運用的效率不高，特以此結合自身在橡膠行業中的技術經驗與大家做分享。

1 CAD/CAM技術概述

1.1 定義

CAD（簡稱為計算機輔助設計）是指運用計算機的硬件和軟件，對產品進行設計、繪圖以及工程分析與文檔編制的總稱。CAD作為現代常用的繪圖工具，其通過利用人的經驗和判斷，將人和電腦聯系起來，通過人機對話或者是圖形顯示方法，從而達到互補的效果。而我們不能將CAD簡單地等同于計算機繪圖，而是人利用計算機的硬軟件方面的優勢，達到擺脫以往的通過手工繪制的目標。

CAM（稱為計算機輔助制造）是指利用計算機來對產品的設計、生產和管理進行控制的程序的總稱，其主要運用在模具的設計以及模具的刀切路徑等。

1.2 CAD和CAM技術的關系

CAD與CAM作為兩種不同的計算機輔助技術，其既有區別，也有聯系。首先體現在其主要的用途是不一樣的，其中CAD主要應用為產品的設計和繪圖，而CAM主要體現在后期的產品制造和道具的切割路線等；其次兩者也是緊密聯系的，這主要體現在CAD作為CAM的重要的前提，為后者提供重要的數據支持，同時CAD的不斷發展和進步，也在推動著后者技術的不斷前進。因此在實際的運用的過程中，必須將兩者有機地結合起來，通過不斷地磨合和總結，才能將兩者運用得更好。

2 CAD/CAM技術在橡膠機械設計制造中的應用

2.1 CAD技術在橡膠模具設計的應用

在橡膠的制造中，設計是第一步。設計者需要在電腦上面建立一個三維模型，在建立好三維模型之后，再對這個模型進行結構的優化和設計。而我們常見的的三維的CAD制圖軟件包括PrO/EuG或者是CATIA等。這些軟件使用各自有各自的優勢，軟件強大的設計的曲面造型以及編輯和修改的功能，給設計者和使用者強大的視覺效果的沖擊，能真正體現用戶的設計的真實意圖，同時軟件可將設計的相關的參數等一并保存起來，同時為后面的模具的制造等打下堅實的基礎。同時軟件還具有專門用于模塊的設計以及給模塊提供分型面的工具，從而使得在設計的時候，一些比較復雜的成型的零件能夠自動地生成，從而減少設計的麻煩，大大縮短設計的時間。以PrO/E為例，其作為一個參數化和基于特征的實體模型的設計軟件，該軟件具有強大的功能，主要表現在其參數的方法和自身基于其特征的相關功能，通過該軟件獨特的功能，能夠給設計者從產品的設計到整個制造過程的全相關性參數，使得設計者在對任何的一個參數進行修改的時候，都可自動對其他的參數進行相應的修改，這樣給設計者節省大量的時間。同時，該軟件工具有8個不同的設計的專業模塊，主要包含零件、裝配和制造等。這些模塊中PrO/MOLDESIGN模塊使得PTC能夠自動完成對橡膠的模具的自動化設計，大大提高設計者對模具設計的效率。

而PrO/MOLDESIGN作為其中的選擇性的模塊，為整個設計提供了方便和實用的工具，通過利用這些實用的工具，可以將三維的模型建成模具的裝配的模型，從而使得能更好地對核心的設計的完成。同時利用該軟件的功能，為模具設計過程提供實用的檢測功能，如厚度的檢測以及脫模檢測等。通過這些功能的檢測為設計節省大量的時間和工作。

2.2 CAM技術的應用

CAM的作用是實現模具的制造，在制造的過程中，控制其中的設計和道具的切割等。而實現上面的過程，第一種方法是通過CAE的優化和分析之后即可實現，這主要是通過CAE對數據模具的相關的參數進行優化和分析，將其中的錯誤消除之后，再通過CAM自動地生成加工所需NC代碼后，以此即可實現產品的制造。如在實際的運用中，我們可以通過利用PrO/E進行優化后，最終在CAM中生成仿真，以此產生代碼，從而對整個過程實施有效的控制，這樣不僅可以提高效率，同時可以降低制造的成本。

第二種方式是通過專業的CAM軟件來實現注射模。通過利用PrO/E的設計，經過CAE的評估消除錯誤后，直接將數據傳入CAM中進行模擬的加工。在這其中，MasterCAM作為現階段我國數據加工的產用的工具，具有模擬切割、規劃切割的路徑等一系列的功能，最終將數據傳到數控的機床，完成橡膠制品的加工。

2.3 橡膠行業中常用的CAM軟件SW的應用

SW，即Solid Works，是由美國的生信國際有限公司推出的一款機械設計軟件。該軟件主要運用于各種復雜結構的分析、工程相關數據的管理以及數控模具的加工等。

在模具的制造過程中，SW主要是利用三維造型技術，對復雜的模具進行生產和加工。在實際的建模中，形成特征與添加特征作為三維造型最基本的方法。同時實際建模是生成特征和添加特征的一個過程。在軟件的使用的過程中，其基本的原則是三維建模的過程當中，盡可能地與其在加工的過程保持一致；同時在建模的整個過程中應該盡可能地考慮到文件修改的方便與加工過程的要求，在其中盡量利用多個特征建造一個模型，通過對特征的壓縮得出模型新配置，作為在零件的加工過程中的中間環節，以此更好地滿足后續的加工要求。

在實際的運用中，SW是具有全參數化特征的造型軟件。其具有非常全面的零件實體的建模功能，同時可進行變量化的草圖的輪廓設計，驅動參數以此改變特征的大小和具體的位置，自動進行過程的約束，進行特征換續的操作。通過軟件自身的放樣、曲面的縫合以及曲面的拱頂等功能可生成比較復雜的一些構造的曲面。通過該軟件可快捷和方便地完成對整個工程圖的設計和制造，同時圖紙具有的相關性，簡化了其中的設計過程。運用SW軟件，其建立的實體的模型、其中的圖紙和裝配能自動進行相關的更新，同時當圖紙中試圖在修改的時候，其三維立體的模型也會隨著參數的變化而不斷的改變。SW軟件可允許用戶通過利用相關零件的設計參數來定義自身的標準的件庫，從而在很大地程度上減少了設計人員的勞動力，同時SW可支持不同類型的軟件，如ASCⅡ等。同時通過SW的使用，可以對那些比較復雜的零件通過自頂向下的設計，運用一個幾何體零件看定義相關聯的零件的相關的參數和加工特征，從而節約設計者設計的時間，縮短開發周期。正是運用了SW的這種裝配體的設計方法，可有效地將一個零件的幾何體去定義另一個零件或者是生成組裝的零件后，在添加其加工的特征，這是SW在復雜的橡膠行業復雜零件的制造中最獨特的作用。

3 結語

隨著我國的橡膠行業前進的步伐，我國與國際的模具的制造水平也在越來越縮小。要不斷提高我國的制造技術，就必須使得我國的橡膠模具等朝著數據化、精細化和智能化方向發展，同時也只有不斷地開發出新的CAD的技術，不斷完善CAM的技術體系，將其中的相關的技術細分化和精細化，做到通過技術將設計的周期不斷地縮短，從而才能從整體上推動橡膠模具的不斷向前發展。

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作者簡介：陳剛（1982—），男，山東青島人，軟控股份有限公司助理工程師，研究方向：機械設計。