Cimatron软件在模具CAD/CAM中的应用

　　模具制造是一个生产周期要求紧迫, 技术手段要求比较高的复杂生产过程。传统的模具设计与制造方法已远远不能适应工业产品及时更新换代和提高质量的要求。为极大地缩短产品生产周期、提高产品质量, 面向制造业的CAD/CAM 技术成为现今模具制造业中的核心和关键技术之一。我国CAD/CAM 技术虽然近年来有较大发展, 但在很多企业尤其是中小企业中, 模具设计和制造的水平仍较低下, 很难适应市场竞争的要求。要改变这种状况, 一个直接而有效的方法就是推广应用CAD/CAM 技术。

　　Cim at ron 是一个较为理想的集成的CAD/CAM 软件产品, 在一个统一的系统环境下, 使用统一的数据库, 可以完成产品的结构设计、零件设计、输出设计图纸; 可以根据零件的三维设计进行手工或自动的模具分模, 并自动生成凸、凹模的NC 加工代码。本文主要介绍Cim at ron 软件在模具设计和制造中的建模、分模以及对凸、凹模进行NC 加工的应用, 并通过实例说明设计过程的技术方法。

　　1　产品模型的建立

　　在产品建模方面, Cim at ron 支持混合造型。混合造型融合了线框造型, 曲面造型和实体造型, 使得设计者可以充分利用各种造型的特点来生成可以直接用于NC 环境, 进行NC 编程的产品模型。图1 为旋转式开关手柄产品模型简图, 是利用Cim at ron 中先进的建模工具——实体造型建立的。它采用了当今最为流行的技术——参数和变量化特征造型, 使得系列产品的设计、修改更加方便。

　　产品的主要技术要求: ①塑件材料为酚醛树脂;②塑件表面过渡光滑; ③塑件内、外表面粗糙度Ra≤011Lm; ④塑件壁厚均为2mm , 产品外形有圆角R = 2mm。按照产品的技术要求, 可以很方便地在计算机上进行零件的三维设计, 并修改到满意为止。

　　2　产品模具的分模

　　从零件造型到模具凸模、凹模的生成, 最关键的技术是分模面的构造。通常对于简单零件其分模面可以直接选取产品的最大轮廓线来实现。而对于复杂曲面零件分模面的构建, 则需对零件作具体分析。　　旋转开关手柄凹模型腔与凸模型芯决定了塑件的形状。应用Cim at ron 软件, 可根据产品模型特点,首先用wo rkp iece 功能在旋转开关最大轮廓尺寸生成一型腔坯件(此处为长方体) , 然后利用separate功能自动为用户产生分模线, 再采用一定的方式根据已有的分模线生成所需的分模面。最后把型芯部分和型腔部分分开。如图2、图3。这样可在短短几秒钟的时间内获得模具的凸、凹模, 大大缩短产品生产周期。

　　3　Cima tron NC 编程及加工仿真

　　Cim at ron NC 编程的工作大致可分为两个阶段:

　　第一阶段为轨迹计算阶段。该阶段的功能类似手工编程总基点、节点和刀具中心轨迹的计算, 以及工艺过程和工艺参数的确定。该阶段的目标程序是通用的, 适用于各种机床后置处理程序。

　　第二阶段为后置处理阶段。该阶段包括增量计算、脉冲当量转换、制成数控代码等。从而将计算阶段目标程序给出的数据、工艺参数及其它有关信息转换成数控装置的输入信息。后置处理程序与具体的数控机床有关, 控制系统不同, 代码也不同。利用Cim at ron 软件对产品进行模拟加工, 当经过各种检验证明符合设计要求后, 利用Po st 后置命令自动生成加工代码, 送入加工中心进行加工。旋转式开关手柄模具凸模型芯的模拟加工过程如下:

　　(1) 粗加工。用直径5 10mm 的平底合金刀, 逐层加工, 每层先斜向进刀(倾斜角A= 5°) 逐渐加大切深到规定值, 再水平进行切削加工, 每层切深110mm , 刀具转速n = 500röm in, 最后留余量015mm 作为半精加工和精加工的切削量。

　　(2) 半精加工和精加工。选用直径5 8mm 的球头合金刀, 做环绕轮廓切削加工。半精加工留余量0115mm 作为精加工切削量, 开关手柄所有R2mm圆角可用直径5 4mm 的球头合金刀再切削一次来保证。Cim at ron 可根据生成的走刀路径, 利用Sim u2lato r 功能进行加工模拟仿真, 精加工仿真模拟。

　　(3) 自动倾角加工。目的是在切削尚未切削到的边缘材料的加工; 能尽可能低地减少加工误差; 可选用直径5 1mm 的球头合金刀作环切。

　　经Sim u lato r 加工仿真后, 满足要求, 则可利用Po st 功能和给定的参数生成NC 代码。

　　该套模具在YCM 2V 85 加工中心机床上用Cim at ron 生成的NC 代码加工完成。

　　4　结束语　　

　　(1)Cim at ron 提供了可靠而直观的轨迹校验和仿真模拟, 支持每一加工工序成零件ö毛坯的比较分析, 并以彩色图的形式显示当前加工结果及其余量。　　

　　(2) 具有强大的可视化加工仿真模拟功能, 使用户可以检查加工过程的合理性与正确性, 可以任意剖切与旋转来观察加工的余量, 以及进行加工路线、切削参数等的定量分析、加工工时的估算等。

　　(3) 当用户每次完成了一个特定工作中的加工过程定义时, 可把该加工过程存储成为技术模板。下一次若有加工工艺相似的零件要处理时, 刀具轨迹会有自动生成, 大大节约时间。

　　(4)Cim at ron 软件允许用户在任何时间检查实际的毛坯余量, 进行刀具轨迹优化, 包括去除空走刀、自动调整进给率, 去除尖角等。另外还提供了灵活方便的轨迹编程。

　　(5) 结果表明, 在模具制造中使用Cim at ron 软件大大缩短产品生产周期, 利于生产。

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