模具在制造业中的应用非常广泛、重要，随着市场经济的发展，产品形状越来越复杂，更新换代越来越快，于是对模具的加工提出了越来越高的要求。如果想全面提高模具制造水平，缩短模具制造周期，必须充分利用先进的计算机技术及机加工技术。充分利用GAD/CAM技术，实现无缝的全数字化设计、制造过程，即从设计到制造的一个集成的数字环境，是计算机应用技术中一个非常重要的领域，已经引起国内外模具制造行业广泛的关注。CAD/CAM技术的应用不仅可以从根本上改变传统的产品设计、开发和生产过程，突破时间、地域环境的限制，而且可以提高产品的设计能力与制造水平，缩短产品的设计、加工周期，增强产品的市场竞争力。
图1 CAD三维模型制作实例
1 CAD/CAM应用概况
天润曲轴有限公司是原山东曲轴总厂与美国美林集团共同投资成立的中外合资企业，以生产“天”牌发动机、冷冻机、空压机三大系列曲轴为主导产品。在市场竞争日益激烈的今天，各大主机厂对其配套产品的精度提出更高的要求，这就要求曲轴模具的精度必须不断提高。企业只有借助先进的技术，不断改善产品的设计质量，提高产品的加工精度，缩短试制周期，才能全面提高市场竞争的实力。根据公司曲轴模具的造型、加工需要，购买了一套Delcam软件，包括PowerSHAPE和PuwerMILL两部分。PowerSHAPE主要用于三维模型的造型,PowerMILL用于加工NC程序的生成,NC程序代码通过网络直接传输到HAAS加工中心。现在已经完成多套模具的加工，其中包括锡柴6110AKD9B与玉柴6108Q曲轴模具，模具精度得到很大程度的提高，取得了理想的经济价值，如图2所示。
图2 曲轴模具
2 利用CAD绘制三维模型
PowerSHAPE独特的曲面设计、复合实体设计以及专业化的模具设计功能使其最适合于具有复杂形体的产品和模具的设计。PowerSHAPE具有以下优点:全新的Windows用户界面，智能光标和智能化工具栏，能够快速、灵活地构造与编辑几何元素；独特的曲面设计、编辑工具，能完成其它CAD系统不能实现的复杂曲面设计操作，如复杂圆角、曲面调配、曲面缝补、曲面局部点位、切矢和法矢控制等；强大的复合曲面、实体设计功能，对同一组形面，既能以实体方式进行运算，又能按曲面方式进行编辑设计；自动模型比较功能，适用设计组内部和与客户之间的数据交流与比较；支持IGES,VDA-FS,DXF等通用数据接口和CATLA,Pro/E,CADDS和UG等直接接口，能够接受不同来源的CAD数据；集成一体的光照渲染图像系统、工程绘图系统、模具设计系统及配套的三维加工系统。
在造型过程中，造型公差的设定应根据实际应用而定，一般情况下三维造型中的运算量非常大，经常会遇到数据溢出、内存调用错误或CYU转到硬盘管理的情况，这都是运算量太大造成的。因此，必须在满足设计精度的前提下选择合适的值。经过较长时间的实践，发现公差参数设置在O.01～0.001mm比较合适。这样，既可以保证造型的精度，又可以避免运算的时间过长，影响工作效率。
如图1所示，采用CAD进行建模时，应对图样的数据进行认真的核对，对重要的数据重点标出，认真分析模型的结构特点，考虑好造型的先后顺序及造型的最佳方法，这样做不仅可以避免不必要的重复工作，还可以避免对后序工作造成的影响。对于复杂的模型，最好二维模型与生成二维图形相结合，利用二维图形来检验三维模型的正确性，同时采用实体造型与曲面造型相结合，从而提高造型的速度。造型过程中应注意及时存盘，并做好备份工作，以备操作失误造成的数据丢失，减小不必要的损失。另外，为使造型过程更清晰，减少出错率，应充分利用层的功能，及时关闭一些暂时不需要的层。
3 Nc程序代码的生成
PowerMILL是独立运行的、智能化程度很高二维复杂形体加工CA14I系统，在网络下实现系统集成，更符合生产过程的自然要求，代表着CAM技术最新的发展方向。在PowerMILL环境下，利用CAD完成的三维图形,通过人机信息交换，产生用于加工中心的NC程序代码。其中包括加工工艺的制定、加工轨迹的生成、加工过程仿真及NG程序的生成。该软件在模具的NC程序生成方面成效显著，只需输入模具加工中刀具参数、切削用量及其它加工参数，就可以完成刀具路径的生成，编程效率很高；同时由于其「序高度集中，减小了零件加工过程中的尺寸积累误差和以后残留给钳工的修挫工作量。
3.1 加工工艺的制定
为提高加工效率、精度及效果，应选择合理的加工工艺。对于精度要求不高的模具，一般采取粗加工、精加工两个阶段;精度要求较高的模具采取粗加工、半精加工、精加工三个阶段，这样不仅可以提高加工的效率，还可以满足模具精度的需要。粗加工及半精加工采取大切削量、低转速的加工方法，目的是去除模具上的多余材料，提高模具加工效率，应保留适当的余量；精加工采用小进给量、高转速的加工方式，目的是提高模具的表面加工精度及粗糙度。在粗加工阶段采用直径较大的平底柱铣刀(Φ20mm平底柱铣刀)分层铣削，每层铣削量定义为0.52mm，加工公差可适当放大，设定为0.05～O.lOmm，加工余量定义为0.2～0.3mm;半精加T.阶段采用Φ12mm球头铣刀(SR6球头铣刀)，加工公差设定为0.01～0.005，加工余量定义为O.lmm;精加工阶段采用。1 Omm高速钢球头铣刀(SR5球头铣刀)，加工公差设定为0.001～0.005，加工余量可不留，也可根据实际情况适当留人工抛光余量。
3.2 加工过程仿真
加工过程仿真具有非常重要的意义，仿真中可以对加工的整个过程有一个比较清晰的了解，发现加工中可能出现的错误，检验加工过程的合理性。加工仿真过程中应设定合理的图形分辨率，最好由系统自动调节，否则可能造成无法显示，为得到更清晰的模具加工形状，可将仿真图形分辨率设为最高。另外，在刀具路径中的动态模拟中，刀具的行走轨迹将更清晰，模拟的速度可以自由调节，能够清楚地反映出加工中的每一个细节。
3.3 NC程序的输出及后置处理
刀具路径完成之后，就可以利用输出工具进行输出，在此应注意加工中心的文件应用格式，如果使用软盘传输，还应对NC程序进行分段。在NC程序的传输中应尽可能使用网络传输，避免文件传输中遗漏，造成不必要的经济损失。
4 结束语
利用CAD/CAM技术，可以最大限度地避免技术人员重复的脑力劳动，减小人为失误造成的经济损失，充分发挥HAAS加工中心的加工能力，减小模具设计及制造周期，提高模具精度，增强企业综合实力，提高企业在市场经济中的竞争力。
