normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">本文从机床模具的两个设计制造案例中，去了解新一代模具CAD/CAM软件在机床设计与生产中的智能化应用。
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">This article demonstrates the new intelligent applications for mold CAD/CAM software in machine tool design and production with case studies.
新一代模具CAD/CAM软件建立在从模具设计实践中归纳总结出的大量应用技术上。这些技术经过了系统化和科学化的整理，以特定形式存储在工程知识库中并能方便地被模具所调用。在智能化软件的支持下，模具CAD/CAM软件不再是对传统设计与计算方法的模仿，而是在先进设计理论指导下，充分运用本领域专家的丰富知识和成功经验，其设计结果必然具有合理性和先进性。新一代模具软件以立体思想、直观的感觉来设计模具结构，所生成的三维结构信息能方便地用于模具可制造性评价和数控加工，这就要求模具软件在三维参数化特征造型、成型过程模拟、数控加工过程仿真及信息交流、组织与管理方面达到完善的程度并有较高集成化水平。
模具 CAD/CAM技术发展很快，应用范围日益扩大。在冲模、锻模、挤压模、注射模和压铸模等方面都有比较成功的CAD/CAM系统。
用于模具五轴铣削的CimatronE
Cimatron集团致力于为工模具制造商和零部件制造商提供CAD/CAM集成解决方案，并为客户提供快速有效的销售和技术支持服务。在下文中，我们一起了解CimatronE软件在机床模具加工中的应用。
五轴联动铣削。
CimatronE是为NC编程人员量身打造的软件，是理想的型芯和型腔铣削加工策略，可快速进行多轴钻孔和开槽。和三轴编程一样，CimatronE软件界面简单，参数设置直观便捷，便于编程人员操作使用。CimatronE五轴铣削策略允许用户一次装卡，从不同方位加工产品，从而确保加工精确性，用更短的刀具进行加工。从根本上说，这就意味着能提高产品表面加工质量，缩短机床设置时间，减少电极使用。
该系统可全方位进行任何三轴铣削定位加工，便于用户使用更短的刀具达到理想的加工状态。减少空走刀，确保完成切除剩余毛坯操作（没有加工不到的区域），创建无碰撞的刀路，实时多方位识别毛坯。如果需要，还可全方位转换和复制任何现有刀路。同时，分类并优化加工，尽量缩短换刀时间和加工时间，简化多型腔模铣削。钻孔模板有数百个不同方向的孔，支持宽孔开槽、螺纹铣削和枪钻。通过创建钻孔工艺库缩短编程时间，使加工标准化。这样可以发挥五轴机床的最大功效，仅一步设置就可完成，缩短整体加工时间并确保加工的精确性，而且编程也很简单。
当五轴铣削不是最理想的加工方式时，可采用能用短刀的联动铣削。CimatronE提供联动铣削所有必需的加工策略，包括专为工模具制造者开发的策略。
采用该方法时，加工深腔和型芯凸出的零件使用小直径的锥形短刀。刀具、刀具加长杆和刀柄都可根据零件和多向毛坯自动定向。还可直接铣削窄槽和较小圆角半径，减少电极加工。利用五轴流线加工策略编程连续的刀具运动，采用倒扣加工策略，成功加工非常复杂形状的产品，如橡胶模具和弯形隧道浇口。五轴联动铣削功能还包括：倾斜雕刻、真空模板五轴整缘加工、自动倒斜角和去毛边。该方法可发挥五轴机床的最大功效，并减少电极加工，能以较短的加工时间加工出高质量曲面，刀轴倾斜加工策略编程非常简单。
采用VISI Machining对刀具轨迹进行编辑。
而CimatronE11新的数控编程策略能加工出更优质的产品。数控编程自动化程度更高，包含精加工和粗加工新策略，以及新的超高效能的材料去除加工策略；改进了自动钻孔功能，能避免钻孔时过切和连刀时发生碰撞，从而生成更灵活的钻孔工艺；可处理多种类型的钻孔，使用户完全掌控所有枪钻进程；可实现快速高效的NC编程；新的NC功能确保编程的高效性，模板改进使自动化程度更高，NC装配增强了对导入零件的控制；新的材料去除仿真能提供精确的结果；具有卓越的快速电极设计和加工性能；可视化的电极控制树，可对电极项目中各个部分进行集中显示/隐藏控制；自动根据电极的形状和功能进行不同区域的颜色定制，分别建立集合；电极的自动化加工，确保在最短时间内设计并创建电极。
VISI建模方法进行部件分析和刀具设计
燃料价格上涨已经迫使飞机制造商在设计中优先考虑减轻重量。而且，减轻飞机座位的重量，是一条在飞机的使用寿命内减少航空燃料消耗量和CO2排放量的有效途径。
英国DeltaCAD与一家模具分包制造商共同提供用于航空业铝制模具的CAD模型。DeltaCAD公司的Dean Challis是一位具有CAD/CAM和刀具设计经验的设计工程师，他提供二维图纸、三维建模和CAM编程在内的设计和制造服务。对于该项目，客户提供的原始CAD模型被作为Unigraphics NX文件，并采用Vero软件公司提供的VISI建模方法进行部件分析和刀具设计。
Vero软件公司开发用于设计和制造的CAD/CAM/CAE软件，特别是注塑建模和模具成型。Challis解释说，“VISI能很好地容纳非本地数据能力。最初设计模型时，生产要求并不总是为人所知。为了能制造部件，与数据的交互和相关更改是至关重要的。对于这些特殊的组件，并基于最初设计团队的权威性，可以对模具进行改进，从而消除根切，并使锋利边缘有过渡半径。
绘制的成品模具。
他继续说：“通常情况下混合是一项非常复杂的任务，要求模型在表面‘爆炸’，并手动采用CAD进行修改。 VISI在固体和表面环境之间具有很强的切换能力，这让我们能够作出复杂的更改，而用其他CAD系统是做不到的。”
Casting Support Systems有限公司，是一家为熔模精密铸造、塑料建模和燃气涡轮机制造商提供大型模具的公司。它与其姊妹公司Versa-tote一起设计和生产可回收的中转箱，提供给整个欧洲的仓库和配送中心。
所有刀具轨迹采用VISI加工软件进行编程，并采用XYZ 1060高速立式加工中心对铝模具进行铣削，该加工中心使用西门子840DShopMill Control软件，并采用切削铝等软质材料的硬质合金立铣刀。刀具的几何形状，使得它能以高进给率（通常为传统钢制刀具的两倍）对相当于直径1.5倍的插槽进行切削。刀具的模具寿命约3,000h。可在短短9天内生产和装配完整的多面模具，部分原因在于使用优化的刀具轨迹，并在同一时间内运行多项作业。
Casting Support System公司负责刀具的萨姆考克斯解释说：“复杂模具通常包括若干内嵌件，其设置时间与CAM的实际运行时间不相称。为了克服这个障碍，我们围绕单一数据设置了若干独立的作业，可在夜间无人值守的情况下进行加工。虽然机床可在最佳的生产效率下运行，但为了保护刀具寿命我们还是不敢通宵运行。我们使用VISI能准确地预测实际刀具轨迹的切削时间，并编制相应的程序。通宵运行的程序通常为14h。”
虽然碳纤维材料重量轻，但具有较高的抗拉强度和较低的热膨胀性，所以倍受航空航天、土木工程、军事和体育用品设备行业设计师的欢迎。Casting Support Systems公司所使用的碳纤维材料是一种采用环氧树脂浸渍的22斜纹织布，从而当刀具在约1h内升温至120-140℃（取决于树脂）时，使树脂固化。然后，尽快冷却模具，并将其上半部分拿走，露出碳纤维模型。
将多个嵌件的完整模具组装好后，送给模具制造商，用于生产。最终的碳纤维组件（测量尺寸为700mm680 mm460 mm，重量只有5.25磅）具有“一次性良品率”，且几乎没有可见的“分割线。”
