CAD/CAM技术在橡胶机械设计制造中的应用

摘要：CAD/CAM技术自1970年开始在我国引进，并被制造行业广泛地推广和使用。文章通过介绍CAD/CAM技术的特点及优势，同时结合自身实际的经验介绍几种技术在橡胶设计制造中的应用，以此做经验的分享。

关键词：橡胶设计；机械设计；CAC/CAM

中图分类号：TQ330 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）29-0029-02

随着我国计算机技术的发展，我国的CAD/CAM技术在机械设计中被广泛地普及和应用，特别是在橡胶行业。通过技术在该行业的大力推广和应用，使得橡胶行业整体的产品的设计和制造的周期明显缩短，导致市场竞争异常的激烈。但是，从整体来看，CAD/CAM技术在我国的推广还不够，很多的橡胶企业在该方面技术的应用有限，导致整体运用的效率不高，特以此结合自身在橡胶行业中的技术经验与大家做分享。

1 CAD/CAM技术概述

1.1 定义

CAD（简称为计算机辅助设计）是指运用计算机的硬件和软件，对产品进行设计、绘图以及工程分析与文档编制的总称。CAD作为现代常用的绘图工具，其通过利用人的经验和判断，将人和电脑联系起来，通过人机对话或者是图形显示方法，从而达到互补的效果。而我们不能将CAD简单地等同于计算机绘图，而是人利用计算机的硬软件方面的优势，达到摆脱以往的通过手工绘制的目标。

CAM（称为计算机辅助制造）是指利用计算机来对产品的设计、生产和管理进行控制的程序的总称，其主要运用在模具的设计以及模具的刀切路径等。

1.2 CAD和CAM技术的关系

CAD与CAM作为两种不同的计算机辅助技术，其既有区别，也有联系。首先体现在其主要的用途是不一样的，其中CAD主要应用为产品的设计和绘图，而CAM主要体现在后期的产品制造和道具的切割路线等；其次两者也是紧密联系的，这主要体现在CAD作为CAM的重要的前提，为后者提供重要的数据支持，同时CAD的不断发展和进步，也在推动着后者技术的不断前进。因此在实际的运用的过程中，必须将两者有机地结合起来，通过不断地磨合和总结，才能将两者运用得更好。

2 CAD/CAM技术在橡胶机械设计制造中的应用

2.1 CAD技术在橡胶模具设计的应用

在橡胶的制造中，设计是第一步。设计者需要在电脑上面建立一个三维模型，在建立好三维模型之后，再对这个模型进行结构的优化和设计。而我们常见的的三维的CAD制图软件包括PrO/EuG或者是CATIA等。这些软件使用各自有各自的优势，软件强大的设计的曲面造型以及编辑和修改的功能，给设计者和使用者强大的视觉效果的冲击，能真正体现用户的设计的真实意图，同时软件可将设计的相关的参数等一并保存起来，同时为后面的模具的制造等打下坚实的基础。同时软件还具有专门用于模块的设计以及给模块提供分型面的工具，从而使得在设计的时候，一些比较复杂的成型的零件能够自动地生成，从而减少设计的麻烦，大大缩短设计的时间。以PrO/E为例，其作为一个参数化和基于特征的实体模型的设计软件，该软件具有强大的功能，主要表现在其参数的方法和自身基于其特征的相关功能，通过该软件独特的功能，能够给设计者从产品的设计到整个制造过程的全相关性参数，使得设计者在对任何的一个参数进行修改的时候，都可自动对其他的参数进行相应的修改，这样给设计者节省大量的时间。同时，该软件工具有8个不同的设计的专业模块，主要包含零件、装配和制造等。这些模块中PrO/MOLDESIGN模块使得PTC能够自动完成对橡胶的模具的自动化设计，大大提高设计者对模具设计的效率。

而PrO/MOLDESIGN作为其中的选择性的模块，为整个设计提供了方便和实用的工具，通过利用这些实用的工具，可以将三维的模型建成模具的装配的模型，从而使得能更好地对核心的设计的完成。同时利用该软件的功能，为模具设计过程提供实用的检测功能，如厚度的检测以及脱模检测等。通过这些功能的检测为设计节省大量的时间和工作。

2.2 CAM技术的应用

CAM的作用是实现模具的制造，在制造的过程中，控制其中的设计和道具的切割等。而实现上面的过程，第一种方法是通过CAE的优化和分析之后即可实现，这主要是通过CAE对数据模具的相关的参数进行优化和分析，将其中的错误消除之后，再通过CAM自动地生成加工所需NC代码后，以此即可实现产品的制造。如在实际的运用中，我们可以通过利用PrO/E进行优化后，最终在CAM中生成仿真，以此产生代码，从而对整个过程实施有效的控制，这样不仅可以提高效率，同时可以降低制造的成本。

第二种方式是通过专业的CAM软件来实现注射模。通过利用PrO/E的设计，经过CAE的评估消除错误后，直接将数据传入CAM中进行模拟的加工。在这其中，MasterCAM作为现阶段我国数据加工的产用的工具，具有模拟切割、规划切割的路径等一系列的功能，最终将数据传到数控的机床，完成橡胶制品的加工。

2.3 橡胶行业中常用的CAM软件SW的应用

SW，即Solid Works，是由美国的生信国际有限公司推出的一款机械设计软件。该软件主要运用于各种复杂结构的分析、工程相关数据的管理以及数控模具的加工等。

在模具的制造过程中，SW主要是利用三维造型技术，对复杂的模具进行生产和加工。在实际的建模中，形成特征与添加特征作为三维造型最基本的方法。同时实际建模是生成特征和添加特征的一个过程。在软件的使用的过程中，其基本的原则是三维建模的过程当中，尽可能地与其在加工的过程保持一致；同时在建模的整个过程中应该尽可能地考虑到文件修改的方便与加工过程的要求，在其中尽量利用多个特征建造一个模型，通过对特征的压缩得出模型新配置，作为在零件的加工过程中的中间环节，以此更好地满足后续的加工要求。

在实际的运用中，SW是具有全参数化特征的造型软件。其具有非常全面的零件实体的建模功能，同时可进行变量化的草图的轮廓设计，驱动参数以此改变特征的大小和具体的位置，自动进行过程的约束，进行特征换续的操作。通过软件自身的放样、曲面的缝合以及曲面的拱顶等功能可生成比较复杂的一些构造的曲面。通过该软件可快捷和方便地完成对整个工程图的设计和制造，同时图纸具有的相关性，简化了其中的设计过程。运用SW软件，其建立的实体的模型、其中的图纸和装配能自动进行相关的更新，同时当图纸中试图在修改的时候，其三维立体的模型也会随着参数的变化而不断的改变。SW软件可允许用户通过利用相关零件的设计参数来定义自身的标准的件库，从而在很大地程度上减少了设计人员的劳动力，同时SW可支持不同类型的软件，如ASCⅡ等。同时通过SW的使用，可以对那些比较复杂的零件通过自顶向下的设计，运用一个几何体零件看定义相关联的零件的相关的参数和加工特征，从而节约设计者设计的时间，缩短开发周期。正是运用了SW的这种装配体的设计方法，可有效地将一个零件的几何体去定义另一个零件或者是生成组装的零件后，在添加其加工的特征，这是SW在复杂的橡胶行业复杂零件的制造中最独特的作用。

3 结语

随着我国的橡胶行业前进的步伐，我国与国际的模具的制造水平也在越来越缩小。要不断提高我国的制造技术，就必须使得我国的橡胶模具等朝着数据化、精细化和智能化方向发展，同时也只有不断地开发出新的CAD的技术，不断完善CAM的技术体系，将其中的相关的技术细分化和精细化，做到通过技术将设计的周期不断地缩短，从而才能从整体上推动橡胶模具的不断向前发展。

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作者简介：陈刚（1982—），男，山东青岛人，软控股份有限公司助理工程师，研究方向：机械设计。