摘 要：模具生產已經成為了工業生產中最主要的形式，CAD/CAM技術在模具生產中的應用對改善產品質量，提高生產效率和生產力具有十分重要的作用。本文將對基于CAD/CAM模具設計與制造進行深入的研究。
關鍵詞：CAD；CAM；模具設計與制造
模具是工業生產的基礎工藝裝備，模具工業在社會主義現代化建設中占據著十分重要的地位，制造業中60%～80%的零部件均需要依靠模具成型。現代社會，模具生產技術水平的高低是衡量一個國家制造業水平的重要依據。近年來，我國科學技術發展迅速，模具技術較之于過去有了明顯的提高，特別是CAD/CAM技術在模具設計與制造中的應用大大提高了產品質量、生產效率和生產力，對促進我國經濟社會的健康發展起到了十分關鍵的作用。
一、CAD/CAM概述
CAD（Computer Aided Design）計算機輔助設計，是一款具有強大功能的繪圖軟件，在汽車制造、航空航天、建筑、電子工業等領域得到了廣泛應用。CAD軟件在模具設計與制造中應用主要是零件的建模與圖形繪制。CAM （computer Aided Manufacturing）計算機輔助制造是將計算機應用于制造生產過程的系統，主要包括計算機數控和計算機輔助過程設計。CAM的組成部分主要有硬件和軟件，數控機床、輸送裝置、儲存裝置等均屬于硬件部分，數據庫、計算機輔助作業計劃編制與調度、計算機輔助工藝過程設計等均屬于軟件部分。CAM在模具設計與制造中的應用主要是實現零件的加工。近年來，隨著計算機技術的迅速發展，市場上涌現出了形形色色的CAD/CAM軟件，比較有代表性的是美國PTC公司推出的PRO/E軟件，該軟件的功能異常強大，可以進行零部件設計、模具設計、產品數據庫管理等多項工作，已經被廣泛運用于工業設計、機械生產等諸多領域。同樣是由美國推出的Mastercam軟件在加工領域優勢十分明顯，既可以對刀位的軌跡進行編程和校驗，又能對切削加工的過程進行仿真，由于該款軟件主要針對數控加工，所以其零件的設計造型功能不如PRO/E。在未來的發展中，如果能夠將Mastercam和PRO/E結合起來使用將會對模具的設計與制造產生十分積極的影響，當然，二者在實踐中的關鍵技術仍然需要進行深入的探討。
二、CAD/CAM模具設計與制造的研究背景
模具是影響制造業產品質量、效益的重要因素，對企業生產空間的拓展及經濟效益的提高具有十分積極的意義。隨著經濟全球化速度的逐步加快，通過振興模具工業來改善我國制造業長期處于產業鏈中低端的不利局面已經成為了所有從業者努力的重要方向。在過去，模具的設計與制造主要依靠技術人員的經驗和技巧，存在著諸多的弊端，比如，技術含量低，加工質量差，生產周期長，更新換代慢，工藝參數不穩定等等，這些問題嚴重制約著我國模具工業的健康發展。近年來，隨著計算機技術的不斷進步，其在模具設計與制造中的應用也越來越廣泛，最為典型的便是CAD/CAM技術。經過實踐發現，在模具設計與制造中引入CAD和CAM技術可以縮短設計周期，提高制造精度和產品質量，對我國制造業的全面提升具有十分深遠的影響。
三、CAD/CAM在模具設計與制造中的應用
（一）CAM在模具設計與制造中關鍵技術
CAM在模具設計與制造中的關鍵技術主要有三點，其一，盡量用二維代替三維。大多數機床在三維曲面或實體加工中使用直線補插的方式，而二維軌跡的速度與精度要高于三維，因此，CAM在模具加工時用二維技術更為合適。其二，要充分考慮到工藝對模具產品造型的特殊需求。在模具的實際加工過程中，由于要考慮到加工工藝的情況，實際的造型往往會與設計造型有所區別，比如用于三軸加工的造型。其三，合理使用混合模型。混合模型主要是在設計造型和加工造型中使用。在設計造型中主要表現為實體和曲面的混合，而線框和曲面的混合則較為少見。加工造型則可以是實體、曲面及二維線框的任意混合使用。
（二）大量的三維技術應用到模具的設計中
在進行模具設計與制造過程中需要考慮到多種因素，比如產品的審美價值、生產數量、生產成本、產品材料等等，如果僅靠傳統的模具設計技術很難在設計過程中將這些因素綜合起來，而在設計過程中引入三維技術不但可以很輕松的解決這些難題，還能為設計人員提供更多的選擇，為后期模具設計與制造工作打下了良好的基礎。
（三）遠程技術在模具制造與設計中的應用
在模具設計與制造中應用CAD/CAM軟件時，由于各個軟件在數據之間不能進行及時的切換，必須要利用遠程技術對數據進行集成才能確保CAD/CAM在模具設計與制造中充分發揮其作用。隨著時代的不斷發展，舊有的CAD/CAM集成已經無法滿足現代模具的設計與制造需要，在此背景下，高端集成應用應運而生，成為了當代模具設計與制造不可或缺的重要因素。
四、CAM的加工方法
CAM在模具設計與制造中的加工方法主要有粗加工、精加工、知識加工和銑槽加工。
（一）粗加工
所謂粗加工是指CAM在模具設計與制造環節擔任加工型腔的重任，具體的操作流程是根據模型對選擇好的軸進行粗加工，該環節不需要對細節進行過多的處理，只要合理選擇加工模式并實現初級加工即可。
（二）精加工
精加工是在粗加工的基礎上進行的，粗加工完成后要馬上進行精加工，精加工的要點如下：通過曲面加工使模具變得更加的光滑，這一過程需要依據模具的等高線來進行加工；在粗加工的基礎上修正不均勻區域，該操作過稱需要使用掃描線。總之，利用等高線和掃面線可以使模具的設計與制造過程更加完善。
（三）知識加工
知識加工主要包括兩點：生成模板和應用模板。生成模板的主要功能是將前期加工過程中形成的各個流程進行準確的記錄，其中包括對各項參數的記錄。應用模板的主要功能是根據生成模板記錄的流程和參數進行模具的設計與制造。
（四）銑槽加工
模具中需要加工的槽主要有直槽、環形槽、2D槽和3D槽。銑槽的加工方法主要有掃描式銑槽和曲線式銑槽。
掃描式銑槽：該加工方式利用掃面線的方式生成銑槽軌跡，主要適用于凹模、凸模及多個實體部位的加工。
曲線式銑槽：該加工方式的適合部位與掃描式銑槽相同，不同之處在于銑槽軌跡的生成用的是3D曲線。
五、結語
綜上所述，CAM/CAD技術在模具設計與生產中的應用已經成為了行業的主流發展趨勢，可節約模具設計與制造成本，提高產品質量，縮短產品生產周期，從總體上提高制造業的生產效率和生產力。隨著我國科學技術和信息化技術的不斷進步，在模具設計與制造過程中將會融入更多先進的技術，這對推動我國社會生產的跨越式發展起到了關鍵性的作用。
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