模具行业发展至今，已成为机械制造业中的重要门类。模具制造技术在轻工、电子、汽车、航空和航天等行业中更具有举足轻重的地位和作用，这些行业开发和生产一些新产品甚至很大程度上需要依靠模具的设计和制造才能完成。而模具行业的发展离不开CAD/CAM技术的支持和推动，正是过去20年多来CAD/CAM技术的广泛应用，实现了缩短模具生产周期、提高模具设计水平、改进模具质量、降低模具生产成本以及增进模具标准化程度的效果。但是在看到模具行业取得巨大成就的同时，却不应该漠视所存在的问题。CAD/CAM技术的应用层次还比较低，仅仅达到可以利用CAD/CAM技术把产品制造出来，而CAD/CAM技术的巨大潜能远未挖掘和得到充分应用，直白地讲就是CAD/CAM模具技术的应用解决了“能与不能”的问题，但还没到“好与不好”的层次[1]。有鉴于此，笔者探讨和分析了模具行业CAD/CAM技术的系统构成、实现方法及应用。
1.CAD/CAM技术的系统构成及实现方法
1.1CAD/CAM技术概述
CAD/CAM是计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）/计算机辅助制造（Computer Aided Manufacturing，CAM）的简称，意即采用计算机为主要技术手段来处理各种数字信息和图形信息，以达到辅助完成产品设计和制造的目的。模具CAD/CAM技术就是以计算机为辅助工具进行模具的设计和制造并实现其一体化的技术。
1.2模具CAD/CAM系统构成
模具CAD/CAM系统由硬件系统和软件系统所构成，如图1所示[2]。计算机可采用大、中、小型机和微机，目前大多数的CAD/CAM系统软件都已能在微机上运行。外部设备包括输入设备（鼠标、键盘、数字化仪器等）、输出设备（绘图仪、打印机、数控机床、自动测试装置等）。系统软件主要是操作系统，常用的有微软Windows系统、UNIX系统（工作站系统）等。支撑软件是实现CAD/CAM功能的通用软件，目前常用的软件有UG NX、Pro/E、CATIA、SolidWorks、Cimatron、MasterCAM等。应用软件主要指完成特定目的的软件，如冲裁模设计程序、线切割自动编程软件等。
1.3CAD/CAM技术实现方法
CAD/CAM的实现过程如图2所示。由图可见，CAD及CAM均有广义与狭义之分，一般所称CAD/CAM为CAD设计和狭义的CAM。
CAD/CAM工作过程如下：
⑴零件图样分析。通过分析零件的尺寸、加工工艺等，决定造型及编程加工的方法。
⑵零件造型。通过人机交互方式，利用线条、曲面、实体等造型方法形成零件的立体图形；或者利用三维扫描仪测量零件的形体表面，处理后进行曲面造型。
⑶模具设计。分析模具的结构与分型面，绘制模坯图形及其分型面，分割模具后得到模具零件。
⑷加工工艺分析。根据零件特征选择加工方法、刀具类型、加工顺序以及得到工艺参数的过程。
⑸形成刀具路径和加工程序。选择切入方式和走刀方式，系统经过处理生成走刀路线和刀具位置数据并存入刀位文件中，同时在屏幕上显示出刀具轨迹。刀位文件经过模拟仿真加工验证，修改干涉或过切等问题，再经优化得到所需的工艺方案。由于不同的机床所需的文件格式不同，一般须经后置处理形成符合数控加工格式要求的加工程序（NC代码文件）。
⑹进行加工。将加工程序输入到数控机床进行加工。
2.CAD/CAM技术在模具行业中的应用
2.1模具CAD/CAM技术应用概述
各行各业所使用的模具种类很多，按照模具成型的材料，可将其分为金属成型模具和非金属成型模具两大类。金属成型模具根据成型方法又可再分为金属板材成型模具和金属体积成型模具，前者如冲压模；后者如锻造模、压铸模、铸造模、粉末冶金模等。非金属成型模具有塑料注射模、挤塑模、压缩模、橡胶模等。这些模具应用CAD/CAM技术的方法大致上都如前面所介绍那样。目前模具行业使用比较普遍的方法有：⑴采用UG NX设计和编制加工程序；⑵利用Pro/E进行三维零件和模具的设计，采用MasterCAM 或Cimatron编制加工工艺、刀具路径和生成NC文件；⑶航空、汽车行业多采用CATIA进行设计和加工。下面简要介绍前面两种方法的应用。
2.2UG NX在模具CAD/CAM技术中的应用
UG NX是美国UGS公司出品的大型CAD/CAM软件，目前最新版本为NX 8.5。以某机车轴箱体铸造模具[3]为例进行说明。经分析产品的三维实体模型，进行三维铸造工艺设计。设计内容包括机车轴箱体浇口、冒口、砂芯和分型面的设计。然后进行模具设计，模具分为上、下两部分及芯盒。输入工艺参数并优化加工工艺，形成刀位文件，再经模拟仿真加工验证，利用后处理软件进行后置处理，最终形成可被数控机床识别的NC文件。
利用UG NX对上、下模具及芯盒进行编程时，先选用加工模块，并创建刀具库、加工方法，选择加工类型及设置加工参数，软件即可生成刀具位置源文件。采用UG/PostBuilder进行后置处理。将NC文件输入5轴数控加工中心即可加工出模具来。模具设计加工过程如图3所示。
2.3Pro/E和MasterCAM在模具CAD/CAM技术中的应用
Pro/ENGINEER是美国PTC公司开发的CAD/CAM软件，采用全相关性参数和单一数据库进行设计，目前最新版本为Pro/E 5.0。Pro/E的设计方法非常符合工程人员的设计思维习惯，所以深受设计人员喜爱。Pro/E也具有很强的CAM能力，可以编程生成NC程序文件，但参数设置较繁。MasterCAM是美国CNC Software公司出品的CAD/CAM软件，对硬件要求低，CAM功能适应性很强，但CAD功能较弱，所以采用Pro/E设计结合MasterCAM进行数控加工成为很好的选择[4]。其操作过程是：先用Pro/E建模，对零件进行造型。利用Pro/E加工模块进行分模，生成上、下模腔，仿真验证后将其存为iges格式文件。然后MasterCAM读取该文件，调整坐标系后选择加工方法、编制刀具路径等，处理后形成加工刀迹。经仿真及调整后生成NC加工代码。
3.结语
由于CAD/CAM技术的广泛应用以及数控加工设备的普及，模具行业竞争态势日趋激烈，企业之间已没有多少优势可言，在这种局面下模具行业应当认识到自己的不足，努力提高CAD/CAM技术的应用水平和产品的竞争能力。
