现代塑料模具设计制造中CAM技术的应用研究

0 前言

       塑料模具无论尺寸，还是形状、位置，都要力求准确，手工制造已经无法满足模具零件生产制作要求，需依托数字化实现。其中，尤以CAM技术应用最为普遍，实施效果好，很大程度上提高了现代塑料模具设计质量和效率，为该行业开拓了广阔的市场空间。

1 现代模具设计制造中CAM技术的应用

       1.1 以并行工程为基础的CAM技术

       并行工程（CE）是以并行、集成化思路为基础的新型生产管理模式。其通过对产品设计、制造过程进行集成，使产品各有机部件功能既可并行，又能够交叉。这与传统依次串行的管理模式存在明显差异。以CE为基础的CAM技术，把整个生产流程划分为计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程（CAE）、计算机辅助制造（CAM）三个小组，各小组预先讨论、测试自身工作内容，并与其他小组相互交流，在初始环节规避设计、生产缺陷，缩短产品开发时间，降低生产成本，使企业更具市场竞争优势。相较于传统CAM技术，其以CE为基础，更加强调信息实时交流、共享及数据管理功能模块的统一。

       塑料模具曲面复杂，精度要求高，传统串行生产管理中设计、制造、检验各环节单独进行，因信息无法共享，导致三者之间的联系被忽视，以至于产品成本、效率都无法达到预期要求。故而，设计制造塑料模具时，要依托数学模型，在工艺参数和制造成本关系之间建构联系。

       1.2 以逆行工程为基础的CAM技术

       逆行工程（RE）依托逆向分析思维再现成品设计技术，明确该产品工艺流程、组织结构等，以此为基础，创新产品设计。原先的仿形加工法指的是参照模具实体，进行仿形建模和加工，再通过工人进行修正。该种加工方法是否精确，受工人技术水平影响。仿形加工无法一次成型，加工难度大，技术要求高，效率低，周期长，逐渐被以逆行工程为基础的CAM技术替代。

       该工艺主要由以下五个环节构成：优选3D激光扫描机、坐标测量装置等测量实物原型；用几何造型组合模拟上述实物原型的数字化结果，并以几何图形为单位，对其进行分割；在CAD软件中，导入分割后的几何图形3D数据，开展首次模拟建模工作，并对比实物原型；完成CAD模型数据修正后，在CAM中进行实物制造。对比拟合新模型和实物原型，进行二次修正。数次重复上述各环节，直至成功拟合。获得最终版3D模型后，应用到生产建设工作中。

       在新模具设计制造中，应用以RE为基础的CAM技术，因部分模具原型比较复杂，可采用3D坐标测量装置测试其重要界面、边界形状。最后发挥CAM软件优势，在计算机中，生成曲面、孔洞、卷边等，最终生成边界薄壁，完成3D建模工作。发挥CAM主流软件优势，对这一模型进行仿真拟合。倘若拟合数据与标准不符，需要多次修改，并对毛坯原型、刀具种类、铣削方式进行调整，直至拟合数据达标。该技术除了提高模具生产制造质量，制作周期也随之缩短，成本和风险都比较低。

       1.3 以知识工程为基础的CAM技术

       知识工程（KBE）以人工智能理论为基础，解决疑难问题。其本质是依托庞大知识体系建构的专家系统。该过程中涉及的数据库模块非常多，发挥人工智能技术优势，对专家的分析、决策、判断等进行模拟，完成相关设计制造工作。以决策系统为例，其可设定切削参数，调试数控机床，其在完成数据归纳、推理工作，结合加工对象、材料、位置，把刀具、转速等工艺参数推理出来，提高数控编程工作效率，规避重复问题。还能够以知识模板形式，整合专家经验，以此为基础，设计安排相关复杂公式、程序等。在已有模板指导下，加工复杂模具零部件，缩短加工时间，对其加工过程实施控制。

       最终制造环节，优选最佳刀具、铣削方法，完成参数处理后，使数据机床顺利执行相关命令。除此之外，还要安装后置处理器、检测新式数控代码生成情况，使之更加准确。经验证无误后，在数控机床中输入相关代码，参与到制造中。以知识工程为基础的CAM技术，以丰富的知识素材为基础，选出最佳模具加工工艺，执行数控编程工作，使开发过程呈现数字、智能特征，使企业更具优势。一些模具比较复杂，可借助专家系统作用，对其进行简化。

2 现代模具设计制造中CAM技术发展趋势

       集成化。CAM技术以CAD和CAE技术为支持，控制施工成本，提高生产质量和效率。实际操作中，将CAD、CAE、CAPP等技术支持的各功能模块，在CAM软件中进行整合和集成，在各技术之间建构关联，提高企业收益。网络化。塑料模具制造行业并非孤立发展，无论前期获取模具信息，还是中期模具设计决策，乃至原材料购买、模具成型、销售等，都要以网络平台为支撑，实现信息交互。智能化。塑料模具设计较以往将更繁琐，发挥知识工程专家系统优势，整合行业标准、专业知识、相关经验等，依托分析决策，为现代模具设计制造提供参照和全方位指导。交互化。CAM技术学科领域广，涉及材料学、光学、生产管理、市场营销等各个专业领域。

3 结语

       综上，现代塑料模具设计制造专业性强，依托CAM技术，能够提高现代塑料模具设计生产质量和工艺标准等。依据实际生产工艺要求，对该技术进行灵活运用，使其朝向集成化、网络化、智能化、交互化方向发展，为塑料模具生产制造行业提供发展空间。