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模具制造CAD/CAM软件的发展趋向
关键字： DELCAM编程 CAPP技术 CAD/CAM技术 ProCAM Mastercam软件 Delcam
内容摘要：不管是选择了上述方法中的哪一种，自成一体的高度有效的生产工艺流程始终是必不可少的。对于许多企业来说，直到目前在这方面还有许多工作要做。而在这方面，进一步的重要发展趋向是...
　德国的模具和工具制造业已意识到面临着强有力的竞争，这种竞争不仅来自原东欧联盟国家，而且还来自远东地区，尤其是来自中国。为了能经受住这种竞争，很多公司已经开始采用多种途径，如高度自动化就属于这些途径之一。德国Color Metall公司已经实行两班制无人运行，且能按市场的价格按时进行供货。另一些有成就的模具和工具制造厂家扩大了他们的供应品种，这些企业已着手在产品设计中进行他们的工作，并最后将许多零件装配成完整的产品或装配成部件。另一些企业还参与零件生产。不管是选择了上述方法中的哪一种，自成一体的高度有效的生产工艺流程始终是必不可少的。对于许多企业来说，直到目前在这方面还有许多工作要做。而在这方面，进一步的重要发展趋向是...
　　CAD和CAM之间的畅通连接
　　为了能最佳地设计复杂的模具和工具以及进行数控编程，将CAD和CAM直接进行一体化是十分有益的。近年来，用于这个行业的系列软件包有了明显增多。Pro/Engineer (美国PTC公司的软件产品)同Open Mind公司的CAM—Systems Hypermill的一体化就是属于这类软件包。CAM系统集成到Pro/Engineer—用户界面提供了一个明显的优点，这就使得从设计经编程直到仿真的整个过程以一个统一的数据模型来进行工作。Hypermill包含使用一智能的Feature-Technology，这就有利于传送和进一步处理来自CAD系统的几何信息，进行数控编程，由此大大缩短编程时间。Feature可以把复杂的加工顺序以工艺宏指令的形式来进行分配，更引人注目的是CAD模型和CAM系统中的Features之间的双关联性，以及众多的分类功能和筛选功能。

　　图1 新的Feature-Technology通过基于数据库
　　的宏指令完善加工战略
　　另一个像日本的Sescoi公司这样的CAM供应商，由自己通过把CAD功能同数控编程系统联结起来而加强了软件功能。WorkNC-CAD是WorkNC整体的不可缺少的一个组成部分，但也可以作为一个用于工具和模具制造单独使用的CAD系统。
　　愈来愈智能化的系统加速工程制造
　　支持这样的见解有几个理由，一方面， Features变得越来越智能化。这时Features是一种知识，并且它可以在不同的环境中使用。一个较好的实例是新的Features，达索(Dassault)公司已将其装入Catia V5软件中。
　　自从Hypermill 9.5版以来，Open Mind公司已将Feature-Technology和宏指令外加用于知识管理的数据库进行了连接：这些由用户分配单个Features的加工战略和刀具信息，可以作为宏指令储存在数据库里，并在今后遇到类似的任务时可进行调用。
　　所谓的精灵技术(Wizard—Technology)还可带来显著的时间节省，这种软件是直接装入CAD系统的专家型软件，例如能明显加快压铸模的设计进度.在这方面，一个例子是Delcam公司的PS-Moldmaker，通过在设计中坚持应用PS-Moldmaker，它与常规设计相比，能明显提高设计效率，用户估计可节省20%～50%的时间，如图2所示。

　　图2 Wizard-Technology带来了显著的时间节省
　　作为基于知识的系统，这种软件成为了一种具有自动化和柔性功能的创新混合软件系统，以加快设计过程和以便可以有效地实现结构的变化。PS-Moldmaker利用Delcam公司CAD/CAM软件包的另一些程序集合成Power Solution。
　通过引入Power-Features软件还能以较强的判断能力来进行工作：一种参数化的组件能自动做出反应，如果这种组件在部件中置于一定位置的话，并且能给所连接的构件添加必要的配合标志。
　　如果模具设计人员例如要利用一个定位销来完善模具的装配，那么软件则会自动地在模板上作出孔的相应标注，由这个孔来使销子定位。此外，软件自动确定不同构件之间的公差。在坯件上，孔以精确的配合尺寸置于一定的位置上，并在所有布置有销子的底板上对孔添加允许的间距。如果销子的位置要进行变动，那么所有相关联的孔也随之产生变动。
　　PS-Moldmaker的虚拟智能具有其它的优点是：软件会建议通过Power-Features来确定构件的适当尺寸，并推荐标准的规格尺寸，如果在统一的构件目录中重要的配件供应厂家有这种标准规格的话。如果用户要进行设计改动， 那么软件则会推荐以最接近的规格尺寸来替代。
　　仅仅是简单数字变动的构件尺寸。因此，在大多数情况下没有必要采用价格较高、制造又费时的非标准构件。

　　图3 像汽车进排气管这类如此复杂的模芯，
　　还只能通过5轴铣削加工来合理制造
　　（供图:MTC公司）
　　现实和虚拟世界的连接
　　加快制造过程和节约成本也包含着现实和虚拟世界之间有效连接的另一个重要趋向。就在几年前，人们还在认为：在工程技术方面的所有一切仅仅是在进行虚拟研讨。但在当时已证实了两个世界的连接恰恰是特别有益的。连接的环节称之为测量技术：非常快速的测量系统用来采集数据，然后将测得的数据直接输入到CAD系统进行进一步处理。在欧洲模具博览会上通过参展商众多的新产品，便可以明显地看出这种趋向。CAD/CAM供应商Tebis甚至把一套齐全的扫描工作室建在它的测量台上，同扫描仪供应商GOM、Steinbichler和Konica Minolta一起把原型汽车进行数字化，并把测量数据输入到Tebis-CAD系统中。在通过一个专门的表面生成软件(Rapid-Surface-Creation)转换为CAD表面之前，测量数据还需经过过滤、平滑等操作处理。这种表面可以进行修改，并经铣削程序和铣床的加工重新转换为实体表面。随时能进行重新的核定和测量，这种重复的过程能快速的实现非常好的效果。CAD和测量技术特别紧密的结合，把Revworks跟Solidworks联系了起来。先从测量开始，随之从CAD系统出来，产生一个Solidworks几何造型。在CAD系统的粗略模型中可以对点、直线、圆弧、半径、椭圆、矩形、样条曲线等进行数字化处理。如果要产生一个基础几何造型，可以通过转动或延伸就能立即产生模型实体，通过Solidworks可以产生包括全参数化的所有解决方案。

　图4 通过十分完善的5轴数控工艺，可以使
　　经过数字化和编程的物体重新快速转换为现实
　　通过新的CAM技术正确而快速地铣削
　　在德国由3D Concepts公司代理销售的Surfcam软件以Truemill-Technology 宣告了一个新的CAM时代:加工时间将显著缩短。Truemill-Technology用Surfcam Velcity进行控制，特别是在CAM史上这是首次使刀具切削角以及在刀具切削点上的进给速度保持恒定，此外，高效切削(HPC)将走均匀的、且从过程来看完全是新的刀具轨迹。这样的好处是使刀具承受一个恒定不变的载荷，不会出现负载峰值。这样便可以采用比过去更具有挑战性的加工参数，以显著缩短机加工时间。通过采用Truemill软件，根据制造商的资料，加工时间可以缩短达50%。由于不会产生峰值负载，这就延长了刀具的耐用度，并提高了主轴的使用寿命。

　　图5 采用Surfware公司用以申报专利权的
　　Truemill-Technik所生成的刀具轨迹同传统
　　的刀具轨迹是完全不一样的
　　（供图: 3D Concepts公司）
　　不能忘记数据管理
　　以PDM(产品数据管理)系统形式的数据管理在普通机器制造业中的应用要比在模具和工具制造业的应用要早，应用相当广泛。 MTC软件系统公司的人认为，在模具和工具制造中，有着许多可以通过PDM进行有效支持的类似过程。MTC公司一方面以Pro/E-Hypermill和 Winchill提供合适的软件系统，另一方面通过姊妹公司ATC自己设计模具和工具。
　　PDM除了可以进行纯粹的CAD模型和图纸管理外，还能管理许多其它的工艺和过程。这些可以从同客户进行首次会谈记录开始，而未必以提供附有首次样品的文件来结束。
　　PDM系统可以由像MTC这样的供应商尽可能地针对用户的实际情况来进行配置，并在随后的实际工作中可以十分方便地进行应用。