貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 許傲

注塑模CAD/CAM技術(shù)的研究現(xiàn)狀分析

貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 許傲

本文對當(dāng)前國內(nèi)外的注塑模CAD/CAM技術(shù)研究現(xiàn)狀進(jìn)行了探討，并就后期的發(fā)展趨勢進(jìn)行展望，旨在為國內(nèi)相關(guān)行業(yè)技術(shù)發(fā)展提供參考借鑒。

注塑模；注塑工藝；CAD/CAM

如今，越來越多的模具制造企業(yè)都在加強(qiáng)CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用，用以提高模具設(shè)計(jì)與生產(chǎn)精度，提高模具制造的效率與效益。CAD/CAM技術(shù)發(fā)展多年來，已經(jīng)取得了十分顯著的成果，諸多專家不斷地研究新的技術(shù)，意圖突破固有思維來改進(jìn)技術(shù)。因此，現(xiàn)階段認(rèn)真整理注塑模CAD/CAM技術(shù)的研究現(xiàn)狀，具有重要意義。

1 注塑模具CAD/CAM技術(shù)的研究現(xiàn)狀

如今，國內(nèi)外眾多塑料模具的應(yīng)用中注塑模占比較高，同時(shí)涉及面廣泛。為了能夠在注塑成型方面展現(xiàn)出更大的優(yōu)勢，不斷提升工藝效率與產(chǎn)品質(zhì)量，塑料制品行業(yè)開始廣泛引入注塑模CAD/CAM技術(shù)。上世紀(jì)80年代中后期，注塑模CAD/CAM開始全面進(jìn)入實(shí)用改造再升級階段，其中最為出名的當(dāng)屬M(fèi)OLDFLOW軟件，直至如今，該軟件都是極為專業(yè)和先進(jìn)的流動及冷卻分析軟件；而德國IKV公司的CADMOULD系統(tǒng)在注塑模流動、冷卻分析以及力學(xué)性能校核方面也堪稱佼佼者；美國PSP公司IMES專家系統(tǒng)、AC-Tech公司的C-MOLD軟件等等，都憑借強(qiáng)大的功能成為幫助模具設(shè)計(jì)制造人員專項(xiàng)解決專業(yè)級別難題的專家型軟件。國內(nèi)的注塑模CAD/CAM研究較西方國家要晚，但成果顯著，進(jìn)入90年代后，眾多國內(nèi)自行設(shè)計(jì)開發(fā)完成的專業(yè)分析軟件很多成果已投入工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用，有力地推動了國內(nèi)注塑模CAD/CAE/CAM研究應(yīng)用的進(jìn)步。隨著現(xiàn)階段我國各項(xiàng)技術(shù)研發(fā)水平的提高，有更多的國內(nèi)專用軟件已經(jīng)在眾多模具企業(yè)中推廣和使用，在不斷試用驗(yàn)證中不斷更新升級。

2 注塑模的CAD/CAM關(guān)鍵技術(shù)

2.1 注塑模CAD技術(shù)

在多年的研究中，注塑模CAD/CAM技術(shù)集成了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)值得關(guān)注。

（1）交互式裝配建模技術(shù)。CAD系統(tǒng)的幾何模型，要求對應(yīng)的結(jié)構(gòu)零部件只有在完成對應(yīng)設(shè)計(jì)后才能明確裝配關(guān)系。該技術(shù)會讓不同的裝配零件幾何模型體現(xiàn)參數(shù)化，以人機(jī)交互操作去頂不同零部件的相對定位、規(guī)格尺寸與各約束關(guān)系，也能積極開展零件干涉檢查與關(guān)鍵部位的力學(xué)性能分析。

（2）變動設(shè)計(jì)技術(shù)。經(jīng)過傳統(tǒng)注塑模CAD系統(tǒng)來建立修改塑料制件的幾何模型往往難度較大，在研究中認(rèn)為開展基于約束和特征的變動設(shè)計(jì)，能夠降低此難度。變動設(shè)計(jì)主張圍繞變動產(chǎn)品模型，展現(xiàn)特征模型、約束模型和尺寸驅(qū)動模型的特性，主力強(qiáng)調(diào)模型變動特性。

（3）智能化技術(shù)。如今隨著大數(shù)據(jù)的廣泛應(yīng)用，更多的注塑模設(shè)計(jì)開始在計(jì)算機(jī)中開設(shè)已有知識庫、專家經(jīng)驗(yàn)庫以及邏輯推理庫等多項(xiàng)數(shù)據(jù)庫，通過遵循基于規(guī)則或基于事例的推理原則，提高注塑模CAD/CAM系統(tǒng)的智能性。

2.2 注塑模CAM技術(shù)

在注塑模CAM技術(shù)的應(yīng)用研究中，其關(guān)鍵技術(shù)主要包括：可用系統(tǒng)三維曲面造型功能精確建模；以計(jì)算機(jī)程序算法來自動完成復(fù)雜型面的模具加工；同時(shí)還能夠直接由輔助系統(tǒng)控制刀位，自動干涉檢查刀具并就切刀行進(jìn)軌跡進(jìn)行規(guī)劃。如今，對曲面的加工思路主要有幾種：一是整體加工思想，通過整個(gè)加工面的不同加工軌跡進(jìn)行邏輯性規(guī)劃，從而形成較為統(tǒng)一的行進(jìn)路徑；二是分片加工思想，若加工面由多曲面拼接而成，則可集中處理片間干涉、逐片完成精確加工?？梢?，分片加工更加適用于擁有復(fù)雜型面的產(chǎn)品加工需求。

3 注塑模的CAD/CAM技術(shù)研究發(fā)展方向

（1）產(chǎn)品可變化。變動產(chǎn)品模型的設(shè)計(jì)研究將進(jìn)一步加強(qiáng)。無論是以2D或3D幾何推理技來實(shí)現(xiàn)推理，還是以基于知識的高級約束管理與變動路徑求解技術(shù)，都可幫助完成理想化CAD技術(shù)系統(tǒng)的完善。

（2）復(fù)雜模具的一次成功。隨著技術(shù)的進(jìn)步，大量的CAD輔助設(shè)計(jì)工具擁有更多智能化功能，可結(jié)合注塑模設(shè)計(jì)特性，直接嘗試開展復(fù)雜模具的一次設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提升設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率。

（3）人工智能。在人工智能技術(shù)的大力創(chuàng)新發(fā)展下，注塑模CAD/CAM將迎來更多的升級機(jī)遇，CAD系統(tǒng)可發(fā)揮更高的實(shí)用性，完成全面自動化。

（4）綜合性集成化。注塑模CAD/CAM系統(tǒng)技術(shù)的集成化程度更高。未來將逐漸淘汰靠多軟件松散組合來完成離散數(shù)據(jù)傳輸?shù)纳唐坊上到y(tǒng)，大量可基于產(chǎn)品數(shù)據(jù)變換標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)制造的綜合性集成化系統(tǒng)會廣泛推廣普及。

4 結(jié)束語

CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了幾十年的研究探索期，已經(jīng)取得了各種成果，在技術(shù)上也趨于完善和成熟。隨著各種配套技術(shù)的發(fā)展，注塑模CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展必然能夠在產(chǎn)品可變化、復(fù)雜模具一次成功、人工智能、綜合性集成化等方面獲得更多的發(fā)展。

[1]張琦.基于實(shí)例的注塑模具CAD/CAE/CAM集成技術(shù)研究[D].華北電力大學(xué),2012.

[2]李和仙.CAD/CAM技術(shù)在現(xiàn)代模具生產(chǎn)中的應(yīng)用現(xiàn)狀[J].裝備制造技術(shù),2017(01)∶233～235.

許傲，男，1978年出生，貴州畢節(jié)人，研究生，副教授，研究方向：機(jī)械工程。

貴州省信息產(chǎn)業(yè)廳科研項(xiàng)目（12jxw12336-04）。