模具是制造業(yè)中使用最大、影響面廣的工具產(chǎn)品。沒有型腔模、壓鑄模、鑄模、深拉模和沖壓模，就無(wú)法生產(chǎn)出被廣泛應(yīng)用和具有競(jìng)爭(zhēng)價(jià)格的塑料件、合金壓鑄件、鋼板件和鍛件。在現(xiàn)代批量生產(chǎn)中，沒有高水平的模具，就沒有高質(zhì)量產(chǎn)品，它對(duì)企業(yè)提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本也有重要作用。模具制造已成為先進(jìn)制造技術(shù)的一個(gè)重要組成部分。制造模具的材料通常是難加工材料，目前國(guó)內(nèi)模具型腔一般都釆用電火花加工成型和高速加工技術(shù)。現(xiàn)代加工技術(shù)中，模具制造業(yè)是最早應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)來提高設(shè)計(jì)、制造水平的。自從現(xiàn)代高速加工技術(shù)被引進(jìn)模具制造工業(yè)以來，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量（CAT）、反求工程（RE）、計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）和快速原型制造（RP）等在模具制造中獲得了廣泛而有效的應(yīng)用。下面只簡(jiǎn)要介紹高速加工中CAM技術(shù)的應(yīng)用情況。

    計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）主要用來解決產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)和分析、加工問題，可完成模具產(chǎn)品造型、產(chǎn)品可裝配性檢查、動(dòng)態(tài)流體分析等工作。常用軟件有UG、Pro/Engineer、Mastercam、Cimatron和CAXA等，這些軟件都具有模具設(shè)計(jì)開發(fā)功能。運(yùn)用知識(shí)工程技術(shù)(KBE)，把模具設(shè)計(jì)原理、經(jīng)驗(yàn)、技能和規(guī)范等結(jié)合到系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)人員只要輸入工況參數(shù)、工程參數(shù)或應(yīng)用要求，系統(tǒng)就能自動(dòng)推理構(gòu)造出符合要求的數(shù)字化幾何模型。有的設(shè)計(jì)軟件如（UG）還具有數(shù)據(jù)讀入、零件建模、縮放控制、自動(dòng)模型布局、分模等功能，通過使用過程模板和標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)，把過程向?qū)Ъ夹g(shù)應(yīng)用于模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，使只有最基礎(chǔ)模具設(shè)計(jì)概念的初級(jí)設(shè)計(jì)人員也能設(shè)計(jì)出高質(zhì)量的模具來，大大提高了模具設(shè)計(jì)工作的效率。

    由于模具的型腔大多數(shù)由復(fù)雜曲面構(gòu)成，在高速數(shù)控機(jī)床上加工時(shí)，數(shù)控編程是一項(xiàng)繁重工作，編程質(zhì)量在很大程度上決定了模具零件的加工質(zhì)量。影響模具零件編程質(zhì)量的主要因素有：加工工藝路線、刀具類型、走刀方式和方向、切削用量、轉(zhuǎn)角清根的處理以及加工精度與過切的檢查等。高速加工的工藝路線是影響模具制造質(zhì)量的主要因素。以往加工工藝是否合理完全決定于編程人員的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，一不小心，常會(huì)忽略一些技術(shù)細(xì)節(jié)，如下刀點(diǎn)不正確、抬刀的安全高度不夠、走刀方式不理想、沒有定義過切檢查面等。如果在試加工中復(fù)查不嚴(yán)，不及時(shí)糾正，輕者會(huì)造成打刀、降低模具制造質(zhì)量，造成工件返工；重者造成工件報(bào)廢，甚至發(fā)生人身設(shè)備事故。

    在CAM軟件的模擬仿真環(huán)境下，這些問題可以得到很好解決；在計(jì)算機(jī)軟件上虛構(gòu)出高速數(shù)控機(jī)床的加工環(huán)境，放上一個(gè)預(yù)先做好的“毛坯”，讓“刀具”進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬仿真，其情形就像真實(shí)加工過程一樣，仿真過程可以隨時(shí)暫停，仿真時(shí)間可以自由控制，以便編程設(shè)計(jì)人員進(jìn)行檢查。模擬仿真結(jié)束后，編程設(shè)計(jì)人員即可根據(jù)“刀具”運(yùn)行的情況和“工件”加工后的效果來調(diào)整加工工藝路線。這種虛擬加工技術(shù)，既可減輕編程人員的精神負(fù)擔(dān)，又可保證模具的制造質(zhì)量。釆用高速切削技術(shù)（HSC）和CAD/CAM技術(shù)后，模具的生產(chǎn)周期可縮短約40%。

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    高速加工對(duì)加工工藝、走刀方式比傳統(tǒng)方式有著特殊要求，因而要求CAM系統(tǒng)能夠滿足這些特定工藝要求。為了能夠確保最大切削效率，又保證在高速切削時(shí)加工安全性，CAM系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)加工瞬時(shí)余量大小，自動(dòng)對(duì)進(jìn)給率進(jìn)行優(yōu)化處理，以確保高速加工刀具受力狀態(tài)的平穩(wěn)性，提高刀具使用壽命。CAM軟件在生成刀具軌跡方面具備了以下功能：

    1.應(yīng)保持刀具軌跡的平穩(wěn)，避免突然加速或減速

    2.應(yīng)避免刀具軌跡中走刀方向的突然變化，以免因局部過切而造成刀具或設(shè)備的損壞。

    3.殘余余量加工或清根加工是提高加工效率的重要手段，一般應(yīng)采用多次加工或采用系列刀具從大到小分層加工，避免用小刀一次加工完成，還應(yīng)避免全力寬切削。

    4.下刀或行間過度部分最好采用傾斜式下刀、螺旋下刀或圓弧下刀，避免垂直下刀直接接近工件材料；行間連接采用圓弧連接。

    5.刀具軌跡裁剪修復(fù)功能也很重要，可通過精確裁剪減少空刀，提高效率，也可用于零件局部變化時(shí)的編程，此時(shí)只需修改變化的部分，無(wú)須對(duì)整個(gè)模型重編。

    6.刀具軌跡編輯功能非常重要，避免多余空走刀、抬刀，可通過對(duì)刀具軌跡鏡像、復(fù)制、旋轉(zhuǎn)等操作，避免重復(fù)計(jì)算。

    7.可提供優(yōu)秀的可視化仿真加工模擬與過切檢查。

    生產(chǎn)實(shí)踐表明，高速加工技術(shù)在模具制造中有加工精度高、表面質(zhì)量好和生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)。舉幾個(gè)典型應(yīng)用實(shí)例。

    用制造插座的壓鑄模具為例，材料硬度為54HRC。釆用傳統(tǒng)加工時(shí)的工藝過程是：粗加工-線切割-淬火-EDM 成形-拋光，加工總工時(shí)為55h。釆用高速加工時(shí)工藝過程是：粗加工-淬火-HSC-拋光，加工總工時(shí)僅為14.5h。工效提高近4倍。高速加工后的模具表面質(zhì)量極佳，還可大幅度降低生產(chǎn)成本。

    另一個(gè)例子是連桿的鍛模，材料硬度為60HRC，原來用電火花加工型腔需15h，電極制作需2h，共計(jì)17h。改用高速硬銑削后，表面粗糙度達(dá)Ra0.5~0.6um，質(zhì)量完全符合要求，整個(gè)鍛模加工只需200min，工效提高5倍。當(dāng)用直徑為3mm 的球頭銑刀對(duì)鍛模型面進(jìn)行精銑加工時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)151m/min 的切削速度，主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)達(dá)到16000r/min。

    以生產(chǎn)卡車外殼的大型模具為例，現(xiàn)在釆用高速加工方法制造，粗加工刀具為直徑25.4mm 的球頭銑刀，主軸轉(zhuǎn)速9000r/min，進(jìn)給速度5000mm/min；精加工刀具為直徑8mm的球頭銑刀，主軸轉(zhuǎn)速20000r/min，進(jìn)給量2000mm/min，高速銑削后達(dá)到的表面粗糙度為1um。因此不必再進(jìn)行手工研磨，只需用油石拋光。和原來釆用的電加工工藝相比，手工操作時(shí)間減少了40%。