模具工業(yè)是工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)之一，CAD／CAM技 術(shù)則是模具工業(yè)生產(chǎn)中的重要技術(shù)裝備，是一種高附加值型制造技術(shù)的核心技術(shù)，也是自動(dòng)化和信息 化的集成化的黃金領(lǐng)域，其技術(shù)水平的高低是國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。自80年代以來(lái)，我國(guó) CAD／CAM技術(shù)以高技術(shù)、更新速度迅猛的特點(diǎn)發(fā) 展，大大縮短了模具的生產(chǎn)周期，提高了產(chǎn)品質(zhì)量， 增強(qiáng)了企業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)中的應(yīng)變能力，是工程技術(shù)人員 利用計(jì)算機(jī)對(duì)模具設(shè)計(jì)產(chǎn)品的進(jìn)一步優(yōu)化。

　　鑒于此，本文就從CAD／CAM技術(shù)在冷沖模、鍛 壓模、塑料模、壓鑄模中的應(yīng)用來(lái)闡述CAD／CAM技 術(shù)在現(xiàn)代模具生產(chǎn)中的應(yīng)用現(xiàn)狀。

　　1、CAD／CAM技術(shù)在冷沖模中的應(yīng)用

　　冷沖模CAD，CAM系統(tǒng)一般包括系統(tǒng)工作管理、 工藝分析、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析、圖形系統(tǒng)與工程數(shù)據(jù) 庫(kù)五大模塊，主要的內(nèi)容有：導(dǎo)入原圖及原始數(shù)據(jù)； 制件工藝設(shè)定與分析；確定方案；科學(xué)計(jì)算，選用壓 力機(jī)；模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，圖形處理；導(dǎo)出相應(yīng)的數(shù)控加 工程序；輸出工藝過(guò)程文件。完成其他相關(guān)工作。

　　上世紀(jì)，CAD／CAM技術(shù)就用于汽車(chē)覆蓋件的模 具設(shè)計(jì)與制造，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效果。日本豐田汽 車(chē)公司就率先應(yīng)用于汽車(chē)覆蓋件的模具設(shè)計(jì)與制 造，該汽車(chē)公司還利用包括有NTDFB、CADErIT兩類(lèi) 設(shè)計(jì)軟件和加工凸、凹模的TINCA軟件的汽車(chē)覆蓋 件CAD／CAM系統(tǒng)，來(lái)設(shè)計(jì)車(chē)身外形、車(chē)身結(jié)構(gòu)、沖模 CAD、主模型與沖模制造和夾具加工【2】。據(jù)報(bào)道，由于 該系統(tǒng)投入使用，使得豐田公司的汽車(chē)覆蓋件成形 模的設(shè)計(jì)和制造周期減少50％左右。國(guó)外在UG—II 軟件平臺(tái)上也開(kāi)發(fā)了用于汽車(chē)覆蓋件模具設(shè)計(jì)的專(zhuān) 用模塊，如鈑金件設(shè)計(jì)、車(chē)身設(shè)計(jì)、復(fù)蓋件沖壓工藝 設(shè)計(jì)和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。

　　上世紀(jì)60年代末，開(kāi)始研究級(jí)進(jìn)模CAD／CAM， 到了70年代便有初步應(yīng)用。早期的主要功能是條料 排樣、凹模布置、工藝計(jì)算和NC編程，僅用于二維圖 形的簡(jiǎn)單沖裁級(jí)進(jìn)模。進(jìn)入90年代，國(guó)際著名的Pro／ E、UG—II、CADD5、Solidworks、MDT等均陸續(xù)在模具 界得到應(yīng)用【31。并逐漸在金零件造型、毛坯展開(kāi)、毛坯 排樣，模具設(shè)計(jì)和數(shù)控加工等模塊進(jìn)成形工藝及模 具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的專(zhuān)用模塊。我國(guó)在上世紀(jì)80年代時(shí)， 上海交通大學(xué)、西安交通大學(xué)紛紛相繼開(kāi)展了級(jí)進(jìn) 模CAD／CAM系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)。華中科技大學(xué)與美 國(guó)UGS公司合作也開(kāi)發(fā)出級(jí)進(jìn)模CAD／CAM軟件 NX—PDW，該軟件具有自動(dòng)化設(shè)計(jì)的功能，已在2003 年作為商品性投入市場(chǎng)使用。

　　綜上所述，CAD／CAM技術(shù)在汽車(chē)覆蓋件模和級(jí) 進(jìn)模中的應(yīng)用及CAD／CAM軟件的研制和應(yīng)用，在冷 沖模的生產(chǎn)中占有重要作用，對(duì)于其縮短整個(gè)加工 過(guò)程，優(yōu)化冷沖模的結(jié)構(gòu)，提高模具的生產(chǎn)效率起到 極其重要的地位。如今，很多研究機(jī)構(gòu)也開(kāi)始這方面 的研究，并且取得了一定的成績(jī)。例如：使用UG／API、 GRIP、以及VC++等對(duì)汽車(chē)覆蓋件模具的數(shù)控編程盡 量簡(jiǎn)單化，把類(lèi)和對(duì)象帶人到參數(shù)定義中，建立智能 的汽車(chē)覆蓋件模和級(jí)進(jìn)模系統(tǒng)。但我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家 相比，在車(chē)型和模具的自我設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)能力較弱，還 需進(jìn)一步建立起自主二次開(kāi)發(fā)軟件在汽車(chē)工業(yè)中的 應(yīng)用。

　　2、CAD／CAM技術(shù)在鍛壓模中的應(yīng)用

　　上世紀(jì)70年代，國(guó)內(nèi)外開(kāi)始對(duì)CAD／CAM技術(shù) 在鍛壓模中的應(yīng)用進(jìn)行了廣泛的研究，在工藝設(shè)計(jì)、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)模擬方面均取得較好成績(jī)。大多數(shù) 人都是以軸對(duì)稱(chēng)鍛模人手，來(lái)開(kāi)發(fā)鍛模CAD／CAM 系統(tǒng)，因?yàn)閷?duì)稱(chēng)鍛件幾何形狀簡(jiǎn)單，易于描述和定 義，而長(zhǎng)軸類(lèi)鍛模的CAD／CAM系統(tǒng)的難度大、通用 性不高，其設(shè)計(jì)遠(yuǎn)比軸對(duì)稱(chēng)鍛模復(fù)雜[21。軸對(duì)稱(chēng)鍛模 CAD／CAM系統(tǒng)有鍛件、模鍛工藝、鍛模結(jié)構(gòu)三個(gè)設(shè) 計(jì)模塊和一個(gè)NC編程模塊。鍛件設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)冷 鍛件圖、熱鍛件圖，其中包括對(duì)分模面的選擇、機(jī)加 工余量的補(bǔ)充、圓角的添加和拔模斜度的設(shè)計(jì)【4】。模 鍛工藝設(shè)計(jì)是決定要不要采用預(yù)成形工序、怎樣采 用以及鍛壓設(shè)備如何選擇其噸位is]。鍛模CAD／CAM 系統(tǒng)的發(fā)展方向是朝著統(tǒng)一化和模具標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)進(jìn) 一步的發(fā)展執(zhí)行，并在工業(yè)技術(shù)和人工智能技術(shù)中 深入應(yīng)用。

　　3、CAD／CAM技術(shù)在塑料模中的應(yīng)用

　　根據(jù)模塑方法的不同，塑料模分為注射模、壓縮 模、中空吹塑模等，其中注射模應(yīng)用最為廣泛。注射模 CAD／CAM技術(shù)主要從兩個(gè)方面對(duì)技術(shù)人員提供強(qiáng)有 力的幫助：一是通過(guò)CAE技術(shù)對(duì)模具進(jìn)行科學(xué)計(jì)算 和動(dòng)態(tài)模擬；二是對(duì)注射模結(jié)構(gòu)CAD優(yōu)化設(shè)計(jì)、仿真 和圖形處理等[61。注射模CAD／CAM主要內(nèi)容有：

　　(1)建立幾何模型。

　　(2)模腔設(shè)計(jì)。

　　(3)模具結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)。

　　(4)標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇。

　　(5)圖形處理。

　　(6)模具數(shù)控加工程序生成。

　　(7)數(shù)控加工。

　　從上世紀(jì)60年代到70年，由基于線框模型的 CAD系統(tǒng)開(kāi)始到以曲面造型為核心的CAD／CAM系 統(tǒng)，而80年代到90年代，是對(duì)實(shí)體造型技術(shù)的成功 應(yīng)用到對(duì)基于特征的參數(shù)化實(shí)體，曲面造型技術(shù)的完 整，為塑料模采用CAD／CAM技術(shù)打下堅(jiān)固的基礎(chǔ)。

　　目前塑料模的CAD／CAM系統(tǒng)的在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)得到 成功應(yīng)用。例如Pro／E、UG—III—DEAS系統(tǒng)都帶有獨(dú) 立的塑料模設(shè)計(jì)模塊，利用它們來(lái)設(shè)計(jì)塑件模具，將 塑件的三維模型在計(jì)算機(jī)中準(zhǔn)確地建立起來(lái)，再根 據(jù)塑件的幾何特征來(lái)設(shè)計(jì)型芯和型腔，設(shè)計(jì)澆注系 統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)、模流分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。目前這些軟 件在塑料模具工業(yè)中的得到廣泛的應(yīng)用。

　　隨著我國(guó)數(shù)控技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的加工流 程和技術(shù)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)在數(shù)控技術(shù)要求，還應(yīng)采 用數(shù)控代碼驗(yàn)證、仿真與優(yōu)化功能來(lái)縮短模具生產(chǎn) 周期，來(lái)適應(yīng)現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)要求。

　　4、CAD／cAM技術(shù)在壓鑄模中的應(yīng)用

　　壓鑄模CAD是指利用計(jì)算機(jī)技術(shù)完成的信息檢 索、方案構(gòu)思、分析、計(jì)算、工程繪圖和文件編制等壓 鑄工藝和壓鑄模設(shè)計(jì)過(guò)程中的工作。CAD中的“設(shè) 計(jì)”包含很多學(xué)科，它利用計(jì)算機(jī)輔助完成分析、計(jì) 算及工程繪圖是設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的活動(dòng)。

　　壓鑄模的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：根據(jù)幾何 模型特征、合金種類(lèi)，相應(yīng)的科學(xué)計(jì)算；選擇合適壓 鑄機(jī)、材質(zhì)；模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(主要是澆注系統(tǒng)、型腔鑲 塊、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、模板、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì))；最后繪出模 具圖紙[71。

　　一個(gè)典型的三維壓鑄模CAD系統(tǒng)[81，主要包括 下面幾個(gè)各個(gè)模塊：

　　(1)壓鑄件工藝參數(shù)的計(jì)算。

　　(2)壓鑄機(jī)的參數(shù)選擇。

　　(3)澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

　　(4)分型面的設(shè)計(jì)。

　　(5)模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

　　(6)推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

　　通常所說(shuō)的壓鑄模CAM主要包括模具加工工 藝設(shè)計(jì)、數(shù)控編程、數(shù)控加工過(guò)程的仿真模擬。 CAM主要選擇加工機(jī)床類(lèi)型、加工路徑制定、模 擬仿真加工等任務(wù)。數(shù)控技術(shù)是CAM中最核心的技 術(shù)。數(shù)控加工主要包括：生成數(shù)控程序；數(shù)控加工過(guò) 程。例如：日本的豐田公司開(kāi)發(fā)的壓鑄模設(shè)計(jì)專(zhuān)家系 統(tǒng)，將設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)信息數(shù)據(jù)庫(kù)化的專(zhuān)家系統(tǒng)基礎(chǔ) 上，根據(jù)零件圖進(jìn)行壓鑄模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、草圖設(shè)計(jì)、型腔 設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)、裝配圖設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工路徑制 定、模擬仿真加工成數(shù)控程序、數(shù)控加工過(guò)程等。

　　壓鑄模的CAD／CAM及科學(xué)地將壓鑄模的設(shè)計(jì)、 制造一體化，進(jìn)行完整的計(jì)算機(jī)控制，大大縮短了生 產(chǎn)周期，優(yōu)化了模具設(shè)計(jì)，是保證模具生產(chǎn)質(zhì)量、周 期的重要的手段。我國(guó)壓鑄模CAD／CAM技術(shù)與國(guó)外 先進(jìn)技術(shù)相比，差距還很大，為適應(yīng)產(chǎn)品創(chuàng)新的需 求，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，應(yīng)加快壓鑄模CAD／CAM一體 化技術(shù)的發(fā)展步伐。

　　5、結(jié)束語(yǔ)

　　由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)13益激烈以及人們對(duì)產(chǎn)品需求的 多樣化，產(chǎn)品更新?lián)Q代速度越來(lái)越快。采用CAD／CAM 技術(shù)的優(yōu)越性是模具技術(shù)智能化、革新化的措施，是 模具技術(shù)發(fā)展賦予了它無(wú)限的生命力，使其得以快 速發(fā)展和成功應(yīng)用，大大提高了模具質(zhì)量，節(jié)約時(shí) 間，提高生產(chǎn)效率，大幅度降低成本，將技術(shù)人員從 高強(qiáng)度的勞動(dòng)力解放出來(lái)。CAD／CAM技術(shù)的優(yōu)化設(shè) 計(jì)是傳統(tǒng)的模具生產(chǎn)方面所無(wú)法比擬的。