現(xiàn)代塑料模具設計制造中CAM技術的應用研究

摘 要：在現(xiàn)代塑料模具設計制造中，計算機輔助制造（CAM）技術極具適用性，能夠提高生產質量和效率。文章簡要論述現(xiàn)代模具設計制造中CAM技術應用，并探討其發(fā)展前景。

關鍵詞：塑料模具；設計制造；CAM技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.059

0 前言

塑料模具無論尺寸，還是形狀、位置，都要力求準確，手工制造已經(jīng)無法滿足模具零件生產制作要求，需依托數(shù)字化實現(xiàn)。其中，尤以CAM技術應用最為普遍，實施效果好，很大程度上提高了現(xiàn)代塑料模具設計質量和效率，為該行業(yè)開拓了廣闊的市場空間。

1 現(xiàn)代模具設計制造中CAM技術的應用

1.1 以并行工程為基礎的CAM技術

并行工程（CE）是以并行、集成化思路為基礎的新型生產管理模式。其通過對產品設計、制造過程進行集成，使產品各有機部件功能既可并行，又能夠交叉。這與傳統(tǒng)依次串行的管理模式存在明顯差異。以CE為基礎的CAM技術，把整個生產流程劃分為計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助工程（CAE）、計算機輔助制造（CAM）三個小組，各小組預先討論、測試自身工作內容，并與其他小組相互交流，在初始環(huán)節(jié)規(guī)避設計、生產缺陷，縮短產品開發(fā)時間，降低生產成本，使企業(yè)更具市場競爭優(yōu)勢。相較于傳統(tǒng)CAM技術，其以CE為基礎，更加強調信息實時交流、共享及數(shù)據(jù)管理功能模塊的統(tǒng)一[1]。

塑料模具曲面復雜，精度要求高，傳統(tǒng)串行生產管理中設計、制造、檢驗各環(huán)節(jié)單獨進行，因信息無法共享，導致三者之間的聯(lián)系被忽視，以至于產品成本、效率都無法達到預期要求。故而，設計制造塑料模具時，要依托數(shù)學模型，在工藝參數(shù)和制造成本關系之間建構聯(lián)系。

1.2 以逆行工程為基礎的CAM技術

逆行工程（RE）依托逆向分析思維再現(xiàn)成品設計技術，明確該產品工藝流程、組織結構等，以此為基礎，創(chuàng)新產品設計。原先的仿形加工法指的是參照模具實體，進行仿形建模和加工，再通過工人進行修正。該種加工方法是否精確，受工人技術水平影響。仿形加工無法一次成型，加工難度大，技術要求高，效率低，周期長，逐漸被以逆行工程為基礎的CAM技術替代。

該工藝主要由以下五個環(huán)節(jié)構成：優(yōu)選3D激光掃描機、坐標測量裝置等測量實物原型；用幾何造型組合模擬上述實物原型的數(shù)字化結果，并以幾何圖形為單位，對其進行分割；在CAD軟件中，導入分割后的幾何圖形3D數(shù)據(jù)，開展首次模擬建模工作，并對比實物原型；完成CAD模型數(shù)據(jù)修正后，在CAM中進行實物制造。對比擬合新模型和實物原型，進行二次修正。數(shù)次重復上述各環(huán)節(jié)，直至成功擬合。獲得最終版3D模型后，應用到生產建設工作中[2]。

在新模具設計制造中，應用以RE為基礎的CAM技術，因部分模具原型比較復雜，可采用3D坐標測量裝置測試其重要界面、邊界形狀。最后發(fā)揮CAM軟件優(yōu)勢，在計算機中，生成曲面、孔洞、卷邊等，最終生成邊界薄壁，完成3D建模工作。發(fā)揮CAM主流軟件優(yōu)勢，對這一模型進行仿真擬合。倘若擬合數(shù)據(jù)與標準不符，需要多次修改，并對毛坯原型、刀具種類、銑削方式進行調整，直至擬合數(shù)據(jù)達標。該技術除了提高模具生產制造質量，制作周期也隨之縮短，成本和風險都比較低。

1.3 以知識工程為基礎的CAM技術

知識工程（KBE）以人工智能理論為基礎，解決疑難問題。其本質是依托龐大知識體系建構的專家系統(tǒng)。該過程中涉及的數(shù)據(jù)庫模塊非常多，發(fā)揮人工智能技術優(yōu)勢，對專家的分析、決策、判斷等進行模擬，完成相關設計制造工作。以決策系統(tǒng)為例，其可設定切削參數(shù)，調試數(shù)控機床，其在完成數(shù)據(jù)歸納、推理工作，結合加工對象、材料、位置，把刀具、轉速等工藝參數(shù)推理出來，提高數(shù)控編程工作效率，規(guī)避重復問題。還能夠以知識模板形式，整合專家經(jīng)驗，以此為基礎，設計安排相關復雜公式、程序等。在已有模板指導下，加工復雜模具零部件，縮短加工時間，對其加工過程實施控制。

最終制造環(huán)節(jié)，優(yōu)選最佳刀具、銑削方法，完成參數(shù)處理后，使數(shù)據(jù)機床順利執(zhí)行相關命令。除此之外，還要安裝后置處理器、檢測新式數(shù)控代碼生成情況，使之更加準確。經(jīng)驗證無誤后，在數(shù)控機床中輸入相關代碼，參與到制造中。以知識工程為基礎的CAM技術，以豐富的知識素材為基礎，選出最佳模具加工工藝，執(zhí)行數(shù)控編程工作，使開發(fā)過程呈現(xiàn)數(shù)字、智能特征，使企業(yè)更具優(yōu)勢。一些模具比較復雜，可借助專家系統(tǒng)作用，對其進行簡化。

2 現(xiàn)代模具設計制造中CAM技術發(fā)展趨勢

集成化。CAM技術以CAD和CAE技術為支持，控制施工成本，提高生產質量和效率。實際操作中，將CAD、CAE、CAPP等技術支持的各功能模塊，在CAM軟件中進行整合和集成，在各技術之間建構關聯(lián)，提高企業(yè)收益。網(wǎng)絡化。塑料模具制造行業(yè)并非孤立發(fā)展，無論前期獲取模具信息，還是中期模具設計決策，乃至原材料購買、模具成型、銷售等，都要以網(wǎng)絡平臺為支撐，實現(xiàn)信息交互[3]。智能化。塑料模具設計較以往將更繁瑣，發(fā)揮知識工程專家系統(tǒng)優(yōu)勢，整合行業(yè)標準、專業(yè)知識、相關經(jīng)驗等，依托分析決策，為現(xiàn)代模具設計制造提供參照和全方位指導。交互化。CAM技術學科領域廣，涉及材料學、光學、生產管理、市場營銷等各個專業(yè)領域。

3 結語

綜上，現(xiàn)代塑料模具設計制造專業(yè)性強，依托CAM技術，能夠提高現(xiàn)代塑料模具設計生產質量和工藝標準等。依據(jù)實際生產工藝要求，對該技術進行靈活運用，使其朝向集成化、網(wǎng)絡化、智能化、交互化方向發(fā)展，為塑料模具生產制造行業(yè)提供發(fā)展空間。

參考文獻：

[1]唐北平.CAM技術在現(xiàn)代塑料模具設計制造中的應用[J].塑料工業(yè)，

2015，43（11）：4-7.

[2]陳隆波，李國輝.淺析CAD/CAE/CAM常用軟件在注塑模具設計中的應用[J].科學技術創(chuàng)新，2017（04）：161.

[3]熊義.CAM技術在工模具加工中的應用探討[J].南方農機，2018

（09）：172.

作者簡介：徐石交（1967-），男，湖南岳陽人，本科，副教授，研究方向：機械設計與制造。