MASTERCAM数控铣CNC加工模具文本教程1
模具行业玩转 MASTERCAM 编写:海天双色 塑胶模具基础 3D图如何拆分前后模 铜公的拆分与火花纸的要点 常用刀路及CNC加工参数表 铜公前模后模刀路的编制 前 言 近年来，接触了很多模具专业和CNC专业的大学毕业生，有感于虽然在学校里也学到了很多理论方面的知
模具行业玩转
编写:海天双色
塑胶模具基础
3D图如何拆分前后模
铜公的拆分与火花纸的要点
常用刀路及CNC加工参数表
铜公前模后模刀路的编制
近年来，接触了很多模具专业和CNC专业的大学毕业生，有感于虽然在学校里也学到了很多理论方面的知识，但对实际方面的能力和知识就知之不多，因此，我整理了MASTERCAM在模具加工中的各方面应用,希望能够给大家以实际技能的的提高和认识.
确切地说,这不是一本书,也不是什么教材,但确确实实是你从菜鸟走向高手必不可少的一份资料.
高手之为高手,是因为经历了不断的挫折,教训后一步一步成长的,这中间没有捷径可言.
我不敢自称高手,因为我在模具CNC领域只是跌打滚爬了十几年而已.做编程不能给你赚到什么钱,只是一种谋生手段罢了.
一点感想,与大家共勉!
内部资料 只供传阅
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第一节 塑胶模具的基本知识及技术应用 1
第二节 塑胶模具设计及加工 3
第三节 塑料模具CAD集成技术 5
第四节 CNC 加工在模具加工中担当的重任 9
第五节 2D图如何画成3D 图 10
第六节 线割图的整理 14
第七节 3D 图如何拆分前后模 19
第八节 铜公的拆分及火花纸的要点 25
第九节 CNC 程序单的编写 33
第十节 常用刀路及CNC加工参数的设定 35
第十一节 铜公刀路的编制 37
第十二节 前模刀路的编制 46
第十三节 后模刀路的编制
第十四节 MASTERCAM 系统配置 65
第十五节 MASTERCAM 后处理详解 68
第十六节 DNC-MCED-RS232 接线方法 71
第一节 塑胶模具 的基本知识及技术应用
模具相关知识
<font color='#、引言
我们日常生产、生活中所使用到的各种工具和产品，大到机床的底座、机身外壳，小到一个胚头螺丝、纽扣以及各种家用电器的外壳，无不与模具有着密切的关系。模具的形状决定着这些产品的外形，模具的加工质量与精度也就决定着这些产品的质量。因为各种产品的材质、外观、规格及用途的不同，模具分为了铸造模、锻造模、压铸模、冲压模等非塑胶模具，以及塑胶模具。
近年来，随着塑料工业的飞速发展和通用与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高，塑料制品的应用范围也在不断扩大，如：家用电器、仪器仪表，建筑器材，汽车工业、日用五金等众多领域，塑料制品所占的比例正迅猛增加。一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统金属件。工业产品和日用产品塑料化的趋势不断上升。
2、模具的一般定义：在工业生产中，用各种压力机和装在压力机上的专用工具，通过压力把金属或非金属材料制出所需形状的零件或制品，这种专用工具统称为模具。
3、注塑过程说明：模具是一种生产塑料制品的工具。它由几组零件部分构成，这个组合内有成型模腔。注塑时，模具装夹在注塑机上，熔融塑料被注入成型模腔内，并在腔内冷却定型，然后上下模分开，经由顶出系统将制品从模腔顶出离开模具，最后模具再闭合进行下一次注塑，整个注塑过程是循环进行的。
4、模具的一般分类：可分为塑胶模具及非塑胶模具：
（1）非塑胶模具有：铸造模、锻造模、冲压模、压铸模等。
A．铸造模――水龙头、生铁平台
B．锻造模――汽车身
C．冲压模――计算机面板
D．压铸模――超合金，汽缸体
（2）塑胶模具根据生产工艺和生产产品的不同又分为：
A．注射成型模――电视机外壳、键盘按钮（应用最普遍）
B．吹气模――饮料瓶
C．压缩成型模――电木开关、科学瓷碗碟
D．转移成型模――集成电路制品
E．挤压成型模――胶水管、塑胶袋
F．热成型模――透明成型包装外壳
G．旋转成型模――软胶洋娃娃玩具
◆ 注射成型是塑料加工中最普遍采用的方法。该方法适用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料，制得的塑料制品数量之大是其它成型方法望尘莫及的，作为注射成型加工的主要工具之一的注塑模具，在质量精度、制造周期以及注射成型过程中的生产效率等方面水平高低，直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新，同时也决定着企业在市场竞争中的反应能力和速度。
◆注塑模具是由若干块钢板配合各种零件组成的，基本分为：
A 成型装置（凹模，凸模）
B 定位装置（导柱，导套）
C 固定装置（工字板，码模坑）
D 冷却系统（运水孔）
E 恒温系统（加热管，发热线）
F 流道系统（唧咀孔，流道槽，流道孔）
G 顶出系统（顶针，顶棍）
5、根据浇注系统型制的不同可将模具分为三类：
（1） 大水口模具：流道及浇口在分模线上，与产品 在开模时一起脱模，设计最简单，容易加工，成本较低，所以较多人采用大水口系统作业。
（2） 细水口模具：流道及浇口不在分模线上，一般直接在产品上，所以要设计多一组水口分模线，设计较为复杂，加工较困难，一般要视产品要求而选用细水口系统。
（3） 热流道模具：此类模具结构与细水口大体相同，其最大区别是流道处于一个或多个有恒温的热流道板及热唧嘴里，无冷料脱模，流道及浇口直接在产品上，所以流道不需要脱模，此系统又称为无水口系统，可节省原材料，适用于原材料较贵、制品要求较高的情况，设计及加工困难，模具成本较高。
热流道系统，又称热浇道系统，主要由热浇口套，热浇道板，温控电箱构成。我们常见的热流道系统有单点热浇口和多点热浇口二种形式。单点热浇口是用单一热浇口套直接把熔融塑料射入型腔，它适用单一腔单一浇口的塑料模具;多点热浇口是通过热浇道板把熔融料分枝到各分热浇口套中再进入到型腔，它适用于单腔多点入料或多腔模具.
◆热流道系统的优势
（1）无水口料，不需要后加工，使整个成型过程完全自动化，节省工作时间，提高工作效率。
（2）压力损耗小。热浇道温度与注塑机射嘴温度相等， 避免了原料在浇道内的表面冷凝现象，注射压力损耗小。
（3）水口料重复使用会使塑料性能降解，而使用热流道系统没有水口料，可减少原材料的损耗，从而降低产品成本。在型腔中温度及压力均匀，塑件应力小，密度均匀，在较小的注射压力下，较短的成型时间内，注塑出比一般的注塑系统更好的产品。对于透明件、薄件、大型塑件或高要求塑件更能显示其优势，而且能用较小机型生产出较大产品。
（4）热喷嘴采用标准化、系列化设计，配有各种可供选择的喷嘴头，互换性好。独特设计加工的电加热圈，可达到加热温度均匀，使用寿命长。热流道系统配备热流道板、温控器等，设计精巧，种类多样，使用方便，质量稳定可靠。
◆热流道系统应用的不足之处
（1）整体模具闭合高度加大，因加装热浇道板等，模具整体高度有所增加。
（2）热辐射难以控制，热浇道最大的毛病就是浇道的热量损耗，是一个需要解决的重大课题。
（3）存在热膨胀，热胀冷缩是我们设计时要考虑的问题。
（4）模具制造成本增加，热浇道系统标准配件价格较高，影响热浇道模具的普及。
◆提供热流道标准件的有: DME、HASCO、HUSKY、EOC、FULLY、MASTER-TIP、INCOE等。
第二节 塑胶模具设计及加工
塑料模具之设计与制造,是一种高度专门化的技术范围.一个模具师在他的工作范围内要熟练的话,需要经过几年的刻苦磨练.在塑料工业开始要蓬勃发展之时,熟练模具人才之缺乏就已经是一个严重的问题.现在想要在这方面一展抱负之模具人才,依然有多数就业机会在等他.因模具是一精密昂贵的设备,同时从设计到加工完成.须数月时间.而每一套模具的设计,都要因产品的需要而作灵活运用,因此其结构上的每一细节,都须仔细考量和详加研究.假如现在我们接到一项开模通知单,将如何来展开开模动作呢?下面我们就一起一步一步来学习:
1.一般塑模结构简介:
首先让我们来了解一下一套模具的基本结构(附模型)及作用(口述),如下图:
模具的几个常用名词:
<font color='#. 溶注口或水口(sprue)
塑料由此进入模腔内,亦称主流道.溶注口p套连接喷嘴与模具,已形成标准件.有些母模板较薄的模具,不须p套,直接在模具上钻出溶注口.
<font color='#. 冷料穴(cold-slug well)
喷嘴最前端的熔融塑料温度较低,形成冷料渣.在进料口的末端公模仁上开设洞穴,以防止冷料渣进入模腔,造成堵塞流道.减缓料流速度,产品上形成冷料痕结合线.
为了开模时从p套内拉出冷凝料,一般在冷料穴末端设置拉料杆(顶针上).
<font color='#. 分流道(runne)
分流道是主流道的连接部分,是塑料流入模腔的信道,它可在压力损失最小的条件下,将主流道内的塑料以较快的速度送到浇口处,其主要类型有:圆形.半圆形.矩形.梯形. 要求分流道的表面积或侧面积与其截面积的比值为最小.
<font color='#. 栅门(gates)
亦称浇口,是分流道和型腔之间连接部分,也是浇注系统的最后部分.其作用是使流道内熔融塑料以较快速度进入模腔.型腔充满后浇口能很快冷却封闭,防止型腔内未冷却料回流.其类型.位置.形状.多种多样.主要有:盘形.扇形.环形.点状.侧进胶.直接进胶.潜伏进胶.
<font color='#. 排气槽(vent)
当模具完全闭合时,模腔与浇道内充满空气.注射时必须将空气排出模具以外,否则将产生烧焦,填充不满,毛边,气泡,银线等不良.排气槽的形式,大小.深度因材料和模具结构不同而异(如上表),其方法主要有:
分模面排气法,顶针排气法,镶件排气法,水路排气法,真空排气法.
<font color='#. 顶出系统(Ejection device)
是将产品从模具上脱出之装置,亦称脱模机构.是模具的重要组成部分,其形式和推出方式
因产品形状,结构和塑料特性有关,其零件有顶针,推板,顶出块,斜梢,司筒,油缸或气缸,齿轮等,它与模仁之间是间隙配合,表面积尽可能大,设在不影响外观和功能处,注意脱模平衡.
<font color='#. 模穴模仁(Mold cavity)
模穴是在模板上挖框,,以便埋入模仁,主要是节省材料和加工方便方面考虑.有些分模面断差大的模具母模侧,会不挖模穴直接在模板上加工产品部分.模仁主要指模具的产品部分,其精度,材质要求比模胚部分要高,其形状,形式对不同的模具有不同的要求,为整套模具最重要部分.
<font color='#. 模具钢(Mold Steel)
一套模具外观看似乎都是一样的钢铁,其实它的各部位因要求不同必须使用不同之材质,模具钢之选择对模具寿命,加工性,精度等影响很大.模具钢材料因模具之构造塑料产品要求不同而异.选材要求主要如下:
<font color='#. 采购容易
<font color='#. 机械加工性优良
<font color='#. 耐磨,耐腐蚀,耐热性好
4. 组织细密一致,无针孔等内部缺陷
<font color='#. 适合热处理变形小
<font color='#. 经济,降低成本又能满足使用要求
模具与成型设备之关系
模具要生产,必须架设在相应的成型设备上才能发挥其作用.所以从广义上讲,模具也是成型机的一个组成部分.两者之间相辅相成,互为关联.在模具设计中必须了解此模具生产中适用机台之相关规格.才能设计出符合要求之模具:
<font color='#. 注射机型号及生产厂商
<font color='#. 最大注射量
<font color='#. 最大锁模力
<font color='#. 喷嘴球面半径及喷嘴孔径
<font color='#. 定位孔直径
<font color='#. 顶杆间距坐标
<font color='#. 闭合高度(最大最小)
<font color='#. 注塑机能配合的脱模方式
<font color='#. 注塑机开模行程及开距
<font color='#. 其它相关要求
模具设计思路
一套模具的好坏,可以说一半取决于设计.而一套模具设计的好坏,牵涉面极广,除了要求设计者有丰富的模具方面理论知识和经验外,对设计前的周详检讨与思考也同样重要:
<font color='#. 了解产品图----是否具备开模条件:脱模斜度,收缩变形,能否顶出.
<font color='#. 确认产品材质----塑料材料种类繁多,确定材质以决定收缩率,了解流动性以决定注口及浇道设计.
<font color='#. 模具材质----根据不同之塑料及产品要求,来正确选择模具钢,以便达到品质及模具寿命要求,这要求设计者对塑料和钢材有足够了解.
<font color='#. 成型机规格----了解夹模压力,注射容量,装模高度,定位环尺寸,喷嘴半径,托模孔位置.
<font color='#. 模穴及其排列----由产品的投影面积,形状,精度,产量及效益来确定.各方面互相协调制约,多方面考虑来达到一最佳组合,并确定模胚和标准件.
<font color='#. 浇道方式----热浇道,绝热浇道,无浇道,直接进胶(二板模),间接进胶(三板模)及其它方式.
<font color='#. 浇口方式----种类繁多,因需求而异,须注意浇口是否有外观要求及流动,平衡,结合线,排气等问题,.浇口型号尺寸是否足以充满整个产品.
<font color='#. 分模面----为模具设计重要环节,由设计师灵活运用,须考虑产品外观,顶出方式,模具加工等
<font color='#. 模仁----须考虑外观,加工方式,模具强度,脱模方式,冷却方式,流动性,排气等问题.
<font color='#. 侧凹----有滑块,油(气)缸,马达,斜梢,强行脱模及其它特殊方式,此部分变化最多,最复杂之设计.
<font color='#. 顶出----多种方式,顶针.扁梢.司筒.托板.滑块.二段顶出.油(气)压.注意脱模平衡,模具强度,外观,功能,冷却效果.
<font color='#. 排气----对保证产品品质至关重要,利用多种形式进行排气,注意防止产品真空吸附及模具拉不开.
<font color='#. 冷却----冷却对模具生产影响很大,而设计工作较繁杂,既要考虑冷却效果及冷却一致性,又要考虑冷却系统对模具整体结构的影响.
<font color='#. 加工方式----所有模具设计都须确实考虑模具加工可行性,才有实用价值.否则将脱离现场模具制造经验而成为一次失败的设计.
<font color='#. 模具图----按上述构思进行绘制模具图,含组立图,零件图及相关之加工用图.在绘制过程中进一步完善模具各系统之间协调,以趋完美.
<font color='#. 校对审核----模具设计完成,必须协同客户及相关人员进行校对审核,以对总体结构,加工可行性及绘图过程中的疏漏作一全面检查,征求客户意见,避免因设计失误造成模具制造和使用困难,甚至报废.
模具加工常识
一套设计再好的模具,如果在加工时不能达到设计要求,将严重影响整套模具之质量和寿命.这是现场模具师的责任,也是设计者必须了解的加工可行性重点.根据模具的难易程度,我们必须选择不同的加工方法来达到加工效果,总体来说,可分为传统加工和特殊加工:
传统加工:铣削,车削,磨削,钻削,氩焊,钳工,一般热处理等.
特殊加工:火花放电,线切割,CNC加工,化学腐蚀,雕刻,激光,特殊热处理,表面处理电铸电镀压铸等.
模具的加工过程,要靠加工者丰富的现场经验和熟练的操作技巧及先进的设备来保证.它可以引深为另一门专业学科,对于我们设计者来说,不要求精通每一个加工过程和细节,但必须结合工厂实际,清楚每一种加工工序,充分了解加工可行性,才可在低成本下设计出符合要求之模具.避免因模具设计缺陷造成模具质量问题.
第三节 塑料模具CAD集成技术
<font color='#、引言
模具CAD集成技术是一项重要的模具先进制造技术, 是一项用高技术改造模具传统技术的重要关键技术。从六五计划开始, 我国有许多模具企业采用CAD技术, 特别是近年, CAD技术的应用越来越普遍和深入, 大大缩短了模具设计周期, 提高了制模质量和复杂模具的制造能力。然而, 由于许多企业对模具CAD集成技术认识不足, 投资带有盲目性, 不能很好地发挥作用, 造成了很大的浪费。本文就塑料模具CAD集成技术及其应用发表一些观点, 供大家参考。
<font color='#、塑料模具CAD集成技术
塑料模具的制造, 包括塑料产品的造型设计、模具的结构设计及分析、模具的数控加工(铣削、电加工、线切割等)、抛光和配试模以及快速成形制造等。各个环节所涉及的CAD单元技术有: 造型和结构设计(CAD)、产品外形的快速反求(RE)、结构分析与优化设计(CAE)、辅助制造(CAM)、加工过程虚拟仿真(SIMULATION)、产品及模具的快速成形(RP)、辅助工艺过程(CAPP)和产品数据管理技术(PDM)等。塑料模具CAD集成技术, 就是把塑料模具制造过程所涉及的各项单元技术集成起来, 统一数据库和文件传输格式, 实现信息集成和数据资源共享, 从而大大缩短模具的设计制造周期, 提高制模质量。
<font color='#、塑料产品的CAD设计与外形的快速反求
进行塑料模具设计制造的第一步是塑件产品的设计。传统产品设计方法是设计者对产品的三维构思用二维平面图纸表达出来, 图纸上标明工艺及施工方法, 这种方法决定了所设计图形的简单性及不能直接控制制造质量。现代设计方法是设计者在电脑上直接建立产品的三维模型, 根据产品三维模型进行模具结构设计及优化设计, 再根据模具结构设计三维模型进行加工编程及编制工艺计划。这种方法使产品模型设计、模具结构设计、加工编程及工艺设计都以3D数据为基础, 实现数据共享, 不仅能快速提高设计效率, 而且能保证质量, 降低成本。
电脑塑件产品模型的来源有三种: 利用CAD系统软件进行产品模型设计、利用实物测量进行快速反求建模、利用其它CAD系统的标准格式文件。针对这三种产品模型的来源方式, 目前已研究出各种技术来提高产品模型的设计效率和质量。下面进一步分析各种技术的内涵和特点。
利用CAD系统软件进行产品模型设计, 其技术主要包括二维几何图形的绘制、二维参数化图形的设计、三维实体造型设计、三维特征造型设计、三维参数化实体造型设计、三维曲面造型设计、空间自由造型设计、产品的外观渲染、产品的动态广告设计等等。这些软件有许多典型的代表。二维软件有: ME10、CADKEY、AUTOCAD、DHCAD、Genis、Sigraph等; 三维软件有: UGII、PRO/E、IDEAS、CATIA、EUCLID等; 产品自由造型及广告设计的软件有: Alias、CDRS等。二维几何图形的绘制是利用平面CAD软件绘制零件图形, 即用计算机代替手工绘图; 而二维参数化, 即计算机实现了图形的变量设计, 使修改更加方便; 三维造型设计是数字化的产品的真实形状设计, 它完全表达了产品, 能够进一步为模具设计、分析和加工提供必要的数学模型; 空间自由造型设计是产品外形的艺术设计, 使产品不仅是功能产品, 也是艺术品; 产品的外观渲染是产品的效果设计, 使产品更加美观、颜色更加能迎合人们的各种需求; 产品的动态广告设计是将产品设计的结果直接制作宣传广告, 进行市场推广。
利用实物测量进行快速反求建模是目前研究的热点之一, 它是产品仿型基础上进行产品修改设计的重要技术。其基本原理是通过三座标测量机、激光测量机或电子抄数仪对实物
进行扫描测量, 把测量所获得的数字化的大量数据点送入高级CAD软件的反求模块或专用的反求软件中, 反求软件可直接读取点数据群, 并可对点数据群进行编辑、过滤、整理、求精、排序、局部修改与重组, 然后自动生成曲面, 最终获得同实物精确一致的或经改造的电脑塑件产品模型。这一方式可极大提高新产品设计速率。目前较成熟的曲面反求建模软件有: Surfacer, Cimatronrenge, Strim100等。
利用其它CAD系统的标准格式文件来建模, 这一方式较方便。由于市场的全球化和INTERNET网络技术的发展, 模具企业的CAD技术交流和合作有许多通过CAD文件方式进行。由于CAD系统种类较多, 因此文件的格式就必须遵循国际标准, 如DXF、IGES、STEP、VDA、STL等。通过读取标准格式文件来直接建立或修改后建立产品模型, 既可加快、加深用户与模具厂家的交流, 也可缩短产品设计周期。
<font color='#、模具的CAD设计与分析
模具的CAD设计、分析, 包括根据产品模型进行模具分型面的设计、确定型腔和型芯、模具结构的详细设计、塑料充填过程分析等几个方面。利用先进的特征造型软件如PRO/E、UGII等很容易地确定分型面, 生成上下模腔和模芯, 再进行流道、浇口以及冷却水管的布置等。确定了这些设计数据以后, 再利用模具分析软件, 如MOLDFLOW、CFLOW进行塑料的成形过程分析。根据MOLDFOLW软件和它的丰富的材料、工艺数据库, 通过输入成形工艺参数, 可动态仿真分析塑料在注塑模腔内的注射过程流动情况(含多浇口注射时的塑料汇流纹分析)、分析温度压力变化情况、分析注塑件残余应力等, 根据分析情况来检查模具结构的合理性、流动状态的合理性、产品的质量问题等。比如是否存在浇注系统不合理, 出现流道和浇口位置尺寸不当, 无法平衡充满型腔; 是否存在产品结构不合理或模具结构不合理, 出现产品充不满(即短射现象); 是否冷却不均匀, 影响生产效率和产品质量; 是否存在注塑工艺不对, 出现产品的翘曲变形等。我不知道。模具通过CAD设计和分析, 就可以将错误消除在设计阶段, 提高一次试模成功率。
在塑料模具设计和分析这一阶段应用了许多新的电脑辅助技术, 如参数化技术、特征造型技术、数据库技术等。塑料模具中有许多标准件, 如标准模架、顶出机构、浇注系统、冷却系统等都可以采用基于数据库管理的参数化特征造型设计方法进行设计或建立标准件库, 这样既可以实现数据共享, 又可以满足用户对设计的随时修改, 使模具的设计分析快速、准确、高效。参数化特征造型不仅可以完整地描述产品的几何图形信息, 而且可以获得产品的精度、材料及装配等信息, 其所建立的产品模型是一种易于处理、能反映设计意图和加工特征的模型。因此, 参数化特征造型技术是模具制造过程最重要的技术之一。
<font color='#、模具的CAM技术的应用、加工仿真及制造
模具的计算机辅助制造(CAM)技术主要应用在数控铣削加工、线切割加工、电火花加工等方面。CAM技术尤其是在复杂模具的型腔、型芯及电极的铣削加工中起着更加重要的作用。其主要的技术特点包括: (1) 粗、精加工刀具轨迹的优化规划和NC指令的产生, (2) 刀具种类、特性和材料库的建立, (3) 切削加工工艺参数的确定, (4) 普通切削和高速切削加工的特性控制, (5) 过切检查与加工表面的精度控制, (6) 加工过程的电脑实体仿真切削, (7) 电脑控制数控机床的DNC技术及群控技术的应用等等。
在CAM技术的应用中特别需要CAD三维产品模型数据。较多的专业电脑编程软件如MASTERCAM、UNIMOD、CIMATRON等在多曲面的编程加工时对产品的曲面模型有较高的要求, 如相邻曲面的U、V方向的一致性、曲面与曲面的高精度拟合、曲面斜率连续变化等。在高级CAD/CAM一体化系统中(如UGII、PRO/E), 由于利用了参数化特征造型设计和同一数据库技术, 使得产品模型数据、模具的型腔和型芯模型数据、刀具轨迹数据有着内在的联系, 产品模型的修改刀具轨迹亦自动修改。
模具加工实体仿真技术越来越成熟, 也越来越受到人们的重视。加工实体仿真是在电脑上模仿机床的加工过程, 能直观反映加工的结果, 能直接评估加工后零件的质量, 能检查出加工的错误。在检查加工后零件的质量时, 可在电脑上对加工后的实体模型进行任意的剖切, 直接测量其尺寸和精度。因此, 它能把错误消除在加工工艺编程设计阶段, 减少加工后的修补和返工, 大大提高模具的制造效率和质量。
<font color='#、塑料产品及其模具的快速成形制造
塑料产品及其模具用电脑CAD技术设计完成后, 可通过快速成形技术来制造。这是一种全新概念的制造技术, 它摒弃了传统的机械加工方法。其成形原理是将三维CAD实体模型离散成设定厚度的一系列片层数据, 利用激光成形机或其它成形设备读取这些数据, 用材料添加法技术, 依次将每层堆积起来成形。这一技术称为快速自动成形技术(Rapid Prototype)。它也是CAD集成技术的重要组成部分。
快速成形技术的作用主要在于: 制造用于设计和试验的产品模型、制造用于小批量生产的模具和小批量特殊零件的加工。快速成形技术制造的产品模型在材质方面比传统加工方法制造的产品模型有所差别, 但在外形及尺寸方面几乎完全一样, 而且有一定的机械强度, 可作功能性试验, 同时经过表面处理, 看起来与真实产品一样, 可作广告宣传品。快速成形技术制造的模具, 目前主要是软材料的成形模(蜡模、环氧树脂模、硅橡胶模、低熔点合金铸造模等)和陶瓷或金属基合成材料硬型腔模。制造硬模时可用快速成形零件作母模, 先制作环氧树脂模或其它材料的软模, 在软模中浇注陶瓷或石膏模, 然后浇铸钢成钢模; 或者在软模中浇注混合有化学粘结剂的钢粉, 进行烧结成钢模。快速成形技术制造的钢模需进一步做抛光等后加工, 制成小批量生产的注塑模。由于模具是用钢粉浇注或烧结而成, 材质与普通模具钢有一定的差距, 因此, 寿命较短, 只能做试制产品或小批量生产。另外, 快速成形技术也可以制作特殊的零件, 如用冶金粉末法制作金属电极、精密铸造法制作铜电极、研模法制作石墨电极等。
快速成形技术制作模具和产品的成型设备, 均是读取CAD系统产生的STL或CLI等文件格式数据, 不同的文件格式数据对制作的产品精度有较大的差距, 因此, 研究CAD系统对快速成形设备的文件格式输出有相当重要的意义。
<font color='#、模具CAD集成技术的发展趋势
综上所述, 模具CAD集成技术就是应用于模具制造各个环节的计算机辅助技术和实现各环节信息集成的技术。显然, 信息集成与数据统一管理是关键。产品的信息是贯穿于设计、分析、加工、检测、装配等各个阶段, 实现各环节信息的流畅、解决数据格式的标准化及数据维护与共享是未来CAD集成技术发展的重点。PDM系统的出现为解决这一问题带来了曙光。PDM系统的实施是模具企业应用CAD集成技术的重要课题。在模具的设计制造方面, 含有丰富专家知识的智能化模具CAD/CAM系统的研究、高速切削加工及其编程等是未来研究发展的趋势。
第四节 CNC加工在模具加工里担当的重任
首先，模具作为工业技术的核心产品，本身就充满了各种各样的技术含量，包括结构设计、加工工艺、进度优化等等，蕴含了工业机械设备加工中的主要切削功能；是不折不扣的各种工业机械设备加工技巧代言人，并且模具在现实生活中担当的角色相当重要，比如很多家庭生活中使用的家电产品，电视机、影碟机、空调、冰箱等等，以及日常工作中使用的手机、小灵通、电话机、传真机、电脑、打印机等，都需要模具来做父母一样的角色，才能生产出模具成品来，还有社会交通工具，特别是各类型汽车上的配件，发动机、杠、仪表盘、方向盘、门把手等，塑胶的、铝锌压铸的、胶木的、五金冷冲的、吹塑的、橡胶的很多，尤其在我们国家改革开放以后，社会不断的进步发展，人民生活日新月异，消费不断的刺激需求，新产品、新款式的不断开发变换，模具就作为一种产业经济一样发展壮大起来，并且还作为一种区域经济被另眼看待，比如很多慧眼独具的城市利用本地优势的产业经济树立起模具产业的城市品牌来，比如“中国模具生产基地”，“中国模具之都”，“中国模具之乡”，“中国轻工业模具城”等等，各式各样的模具招牌，相继落户到各地区，以招睐客商，引进外资，持续发展本地区经济。看来模具不单单是一件产品而已了，而是一个城市的形象品牌了。
其次，我提出的一个关键问题，就是要抓住模具加工的要害：数控铣加工。模具这么重要的作用，内部生产上的问题却不可小觑了数控铣，它是我们很多模具加工技术人员和模具企业老板必须要认识到的一个关键部位，它是在模具结构设计、加工工艺、进度优化等等中扮演了精度与速度、效益与效率的主导者角色，也一直是模具技术变革的跨越者。模具加工在70、80年代的时候，还是以手工作业为主，尤以钳工优先，且分一至八等级，模具结构中简单的、复杂的产品面，基本上以手工来完成（型腔、型芯、滑块等），开始用锉刀来挫，凿子来铲或者用锯来锯，再加一些简易的测量设备、角度尺、卡尺、千分尺等，很多老师傅因此还练就了一双能目测尺寸的火眼金睛，据说能精确到0.02mm。到了80年代90年代初，有了现在一些基本的机械设备来辅助手工制作模具了，加工，线切割加工车床，铣床，刨床，磨床等等，还依靠了手摇动作，在精度与速度上还远远不能适应时代发展的需要；而且我的学徒时代还是经历过师傅带徒弟的基本功锻炼时代，记得我那时一个模芯镶块的R角先拿凿子加榔头铲它，再用锉刀平衡挫直、平、弧，接着用红丹泥来覆模，一次上来，看见黑块，铲去它，不多也不要少，接着再覆下去，反复这样，直到模芯镶块到底面为止。我想很多师傅都经历过这一阶段。模框到了90年代，国家经济发展的不断提速，进入了一个更加先进的时代。模具加工中于是出现了以数字化控制工业机械设备的技术，早期比如电子尺，接着就以电脑形式来控制机床的设备叫做控制面板，普通的铣床就升级到叫数控铣了，也有名称谓它叫电脑锣，电脑铣，加工中心等等，它从结构上优化了原来的基础配置，加上了先进的电路板，导轨上强化了钢质，手摇动作上更是以电脑数字化设备来代替。下面我就说说数控铣加工的基本情况吧。
数控铣加工，它是两个部分，一个是操机部分，一个是编程部分，二者分而兼合，合而分之，是需要分工协作，强调的是配合精神。为什么说分而兼合，合而分之呢？因为操机的工作主要是将需要加工的模具工件放在机床工作台面上后，压板，打表，分中，对刀，控制面板的坐标交换，以及电脑传输程序，启动加工自动执行，是一个执行工作。而编程部分的工作主要是将需要加工的模具工件结构设计好，设定机械系统，编辑加工方式，加工区域，
加工程序，设计程序单，是一个安排工作。二者可以是分开的，独立的工作，但两者又必须是相互衔接的，对于加工工件的加工部位，分中数，对刀点，基准面方向，压板位置，以及加工中主轴转速的调整，走刀速度的调整，刀片损耗情况的更换，二者需要交代清楚，对于模具加工出来的成品是否清爽，漂亮，用行话说，生活做的好否好，二者是缺一不可的。就比如说，编程人员加工部位的先后顺序选择会影响到操机时候的安全性；加工时走刀方式的编排会影响到操机部分的模具加工后的表面光洁度；编程部分加工方法的选择会影响到操机时的模件配合间隙；编程部分刀路参数的设置，会影响刀具刀片的损耗率，包括吃刀量，刀间距，缓降高度，主轴转速，进给率等，关键的还直接影响到时间，在以时间为金钱单位计算的现代模具企业，重视的是工期和质量，那是他们直接接单的根本，是业务的保证，所以数控铣这种机床一直是模具技术人员与模具企业老板技术保证与业务追求的希望，工作人员更是他们寄托理想的重要一环，人才是他们的灵魂。 一个好的操机师傅，是好的模具产品的直接质检员，一个好的编程师傅是一件好的模具产品的形象设计师，二者的配合精神更是一件完整的ISO质量体系。管理好数控铣加工这一体系就是抓住了模具加工的要害，是模具产品工期和质量的保证，也是模具企业老板们追求效率与效益的保证。就比如操机的部分缺一个环节，在操机控制面板上少输入了一个小数点，就会产生严重后果，撞刀，过切等，以致直接会报废模具，就算编程部分上少补一张曲面，也会如此，整个模具生产线上会全都崩溃，一家模具企业也会因此直接受损，作出赔偿，倒闭，破产等严重后果。所以，作为每一个模具技术人员与模具企业老板必须要控制好这一个环节――数控铣加工。何况以前的手工作业时代已经过去了，新的加工设备，加工技术是发展的保证，壮大壮强的。
我们作为一个模具技术人员，一家模具企业老板我们别无选择，一定要抓住我们在模具加工中的要害――数控铣加工，那是我们是肋骨，不能让它有丝毫疏忽，大意，麻痹，闪失，就象我们在战场上只有一个冠军一样，，命只有一条，它也能产生出球场上一样体育项目比赛的亚军，季军吗？所以我强调的一点，数控铣加工是模具产品加工中的关键部位，是一根肋骨，要害，不能让小错误酿成大事故，小闪失挫败大企业。对于这一环节的狠抓稳扎，更需要管理与培训的双重落实，一方面在管理上要加强，，细节上要精致，另一方面，培训上要整合经验提升水平，尽量将小错误掐死在警醒下，大事故消灭在萌芽初，这里我要对模具技术人员与模具企业老板说一句话，就是：先期的维护培训，警醒教育，一定比后期的错误维修，后悔叹气要省力的多，省心的多，为你创造价值更有效率，更有效益！
第五节 2D图如何转成3D图
对于刚接触MASTERCAM的人来说，虽然书上已经讲了如何画面之类的，但真正给你一张2D图，。让你把它画成3D图，还是有点无从下手的感觉。
为此，我整理了一些2D-3D的基本步骤，拿出来与大家共享。
1：按照图形，定义一个合适的坐标系统。
2：把两个侧视图旋转90度。
要点：FRONT图要在SIDE构图面上旋转-90度。
SIDE 图要在FRONT构图面上旋转90度。
3：移动旋转好的FRONT和SIDE视图到基本的构图点上。
4：根据构成面的要点，用作面的方法构建各自的面。
1：按照图形，定义一个合适的坐标系统。
2：把两个侧视图旋转90度。
要点：FRONT图要在SIDE构图面上旋转-90度。
SIDE 图要在FRONT构图面上旋转90度。
3:把旋转好的FRONT和SIDE视图移动到基本的构图点上。
4：根据构成面的要点，用作面的方法构建各自的面。
5．因为是对称的图形，所以只用画出一半，另一半可以MIRROR
第六节 线 割 图 的 整 理
线割机在模具加工中应用的比较多，象割一些前模的镶块，后模芯，后模板，还有一些铜公清角之类的。
线割图一般用的DWG文档，所以在MASTERCAM里把要割的图形整理好后，要转为DWG或DXF文档
下面分别举前模镶块，铜公，和后模的线割图整理：
1：前模线割图
这是一个前模图，我们现在要把型腔部分两个凸起部分做镶件，所以前模要线割，
象这种底部带圆角的，一定要取圆角的最外边，原因你们想想就清楚了。
这是整理好的线割图，要有前模框的外形，前模的形状，还有需要线割部分
2：铜公线割图
有时候，铜公碰到清不到角的时候，就需要把锣好的铜公再线割清角。这种比较简单。
记得把铜公的基准线也一起画上。加工时基准不要放火花位。
3: 后模线割图的整理
一般的产品，分前壳，底壳的。合在一起时它就是一个完整的产品，这种底面壳的一般都有止口的，一个凸，一个凹。
我们看它的截面图：
一般是，凹止口取中间那条外形，凸止口取最里面那条外形。
以下是整理好的后模板线割图：
第七节 3D图如何拆分前后模
分模面简介
打开模具，取出成品的面，称之为分模面。分模面为模具设计的第一步。英文叫parting line(简称PL线或PL面)。
一p选择分模面的一般原则
1）为了便于开模，分模面一般要使成品在开模时留在公模上,避免黏母模o但要注意是否会影响到外观。
2） 有利于排气。
3）有利于防止溢料。
4）有利于加工，强度的考量。
二p分模面有插破与靠破组成下面有几点注意事项：
1）能用靠破的情况下不用插破。
2）在用到插破时一定要做斜度。
3）遵循选择分模面的一般原则。
现在我们加工模具，一般客户会提供已设计好的3D图，如何把它拆分成前后模是能否顺利加工出成品的关键所在，掌握一定的拆分方法对刚开始接触MASTERCAM的人来说尤为重要，尽管现在PE,UG都可以自动分模，本人还是建议用MASTERCAM拆模，虽然有时候有些功能可能比不上PE和UG。为什么要建议用MC，原因很简单：你掌握一种软件快还是两种软件快？等你把MC摸透了再去学PE,UG也不晚。
下面简单说说3D图怎样拆分前后模：
1：乘缩水，并打上标记。
2：根据产品形状确定哪些胶位出前模，哪些胶位出在后模。（改颜色，换图层）
3：找出分模线，根据模胚料画出外形线，利用分模线做出分模面。
4：补上枕位，行位，碰穿面和擦穿面。
下图为3D产品图
乘上缩水后打上标记（以前有同学出现过这种情况，要不就是忘记乘缩水，要不就是乘了两次缩水）。
前后模分色，建议前模改色（相对来说，前模的面少一些，后模多一些筋位之类的）。
把前模芯单独分离出来（ALT+E取ALL COLOR),再复制到另一个LEVEL图层上。
把后模芯也复制到另一个LEVEL图层上
找出分模线，根据模胚料画出外形线，利用分模线做出分模面。
正规的模具厂除了提拱产品图外，还有一份模具组立图，里面包含了模胚大小，排位，分模方式，行位大小等等信息，作分模面时需把组立图也调进MASTERCAM里，按照组立图的设计来构建分模面。
把分模面和前模芯的图层一起打开，再旋转180度，构建出完整的前模图。（另起一个LEVEL)
再把分模面和后模芯的图层一起打开，构建出完整的后模图。（另给一个新的图层）
下图为图层的应用
这里重点介绍一下拐角处的分模，如图
产品是两边包R角的。在拐角处可以用PART LINE求出分模线，分模线求出后，沿两个端点向两个垂直方向拉直线，再做一条两条直线端点的圆弧线。用四条边作一个昆氏曲面。这样作出的分模面平缓过度。
第八节 铜公的拆分及火花纸的要点
火花机就是电火花加工机床，又称EDM，铜公又称为电极，在加工一些大的型腔（预先CNC加工，留0.1左右余量，根据实际情况）和一些倾角之类的其他机床难以加工的部位。加工原理简单的说就是利用铜公和工件之间产生的电火花来腐蚀的，加工原理和线切割差不多，在加工中铜公和工件是不接触的。类似于复制。就是把铜公的形状复制到型腔上面，中间要有放电间隙，通过电流控制来调整加工面的粗糙度。
其实模具行业随发展作业分工也越来越细,拆电极属大公司作业分工的重要一环,电极拆得好坏直接影响模具加工速度和质量, 古语云:与君一席话,胜读十年书!!! 在此建议各同袍多多和模房师父和EDM(火花机)师父沟通,交流总结经验,其实拆电极不要想像的那么复杂,说白了就是化繁为简!无非就是复制曲面加适当延伸再合并,当然你有做模经验的话拆起电极来就更轻松了.
我们在拆电极前首先要考虑电极的方向性问题,所以事前必做的步骤是选一大平面为Z轴的基准面,写上DATUM英文,另倒一斜角作X Y轴的方向角,
我们在拆电极前首先要了解公司用料情况,尽量做到物尽其材,进口铜较四正一般以标准尺寸单边减1mm至1.5mm已足够,国产锻打铜做得较不标准建议单边减2mm较妥, 还有最重要的较表位,如公司条件较好的话XY轴较表位预设单边8mm左右,最少不能低于5mm,方便较表通过,如下图所示:
电极的基座相当重要,很多拆组合电极的同胞应该遇到利用线切割清除刀具不能加工的地方(下右上图属典型须用线切割清角的电极),这时须要用基座进行分中碰数,还有利用线割铜丝(慢走丝EDW)和基座调节电极的垂直度,这时基座重要性离就突现出来了!以三角形(勾股定理)为例:如股和弦的夹角(tan)设一小小角度,将弦越拉长,勾的长度亦跟随变化大家可以随便摆个工件在机床做个试验,用较表移动2mm可看到表针移动很少,移
到50mm时表针变化很大,证明角度和长度关系重要吧,从这一实验可以证明电极的基座多么重要!基座越厚调节电极的垂直度越准,建议设置15mm以上,当然有些山寨厂要省铜料的话我无话可说，如下图所示:
EDM冲水位高度的预设也要注意,在工件最高处加5mm以上较妥,这样方便火花机加工时冲走残渣,大家不要小看这环,EDM放电加工时会产生残渣,如果不能及时冲走碳粉的话会,EDM的二次放电会损伤电极,更致命的是积碳造成工件损坏!!!特别是加工深骨位(加强筋之类),由于积碳造成大肚倒扣,注塑时会出现粘模现象.当然前模影响就更不用说了,相信做过模具的同胞应有深刻的体会!!!
拆电极X.Y.Z三轴偏移尺寸有两种方法,一种方法是以电极边沿最大点均匀放大,结果是出现小数点,第二种方法三轴预设整数不考虑电极边沿均匀放大问题,好处是EDM加工时不会因有小数点移错尺寸,减少出错机会所以推荐第二种方法,如下图所示:
这是电极Z轴预设示意图:
电极方向性很重要,方向性示意方法:四角中其它三处倒圆角对应基准角(DATUM)倒斜角,
拆电极要非常注意拨模斜度问题,注塑时出现粘模现象,往往就是不注意拨模斜度的后果,现在的3D设计工程师画的产品90%都不注意拨模斜度问题,每次分模前要我们都要花费大量时间修改拨模斜度,有时修改拨模斜度时间比分模还长,这也是现代工程师不太了解做模工序,又不善于和不同作业分工的师父沟通吸取经验不肯屈驾就尊哦,我所接触的欧、美、日本3D产品较注意这问题,特别是日本模具只要骨位(加强筋之类)高度超过0.5mm都要求做拨模斜度,可见拨模斜度是多么重要,注塑时出现粘模现象跟拨模斜度有着直接关系(当然还和真空排气也有关联),大家千万要注意!!!
修改骨位(加强筋)拨模斜度的厚度设计跟产品的缩水现象有很大关系:
关于骨位(加强筋)计算方法,以塑胶原料ABS为例: 加强筋为产品厚度的2/3或不超过70%,以产品2.5mm厚方为例:加强筋的拔模斜度最厚地方不得大于1.7mm否则会出现缩水现象!
关于拨模角度的计算方法: (勾股定理和反函数)
以产品2.5mm厚方为例:加强筋的拔模斜度最厚地方不得大于1.7mm,顶端最薄处改成1.3mm,相减得出0.4mm再除二等于0.2mm就是勾长,加强筋股的高度为15mm,求夹角正切(Tan), 0.2mm除以15mm的得数再反函数Tan,就可求出拨模角度了
其实我们做任何产品设计首要条件是要考虑修改可行性,任何时要做到有所保留有得救,记住做模诀窍:"加胶容易减胶难"!!!希重大家在设计时要特别注意这问题!!! 改拨模斜度也一样哦,如下图所示:
拆电极要非常注意延伸问题,不延伸EDM加工后的模具,注塑出来的产品外观及夹口都有一定影响,现在很多产品直接用火花纹做外观滴! 本人遇到很多来我厂见工拆电极时都不注意这种问题,这可不是合格模具工作者所为哦
大家都知道EDM加工要预留火花位,以精加工单边0.07mm火花位为例,驳口处两个电极须延伸交差才能达到完美效果(当然有些模具由于产品需要,有些地方不能延伸,精加工电极局部地方不放火花位就OK了),大家记住这个口诀:"拆电极时能延伸的地方尽量延伸!!!",就好像我们分模时做型面要延伸一样,千方要注意,现在好多打着清华、北大,铁道出版的所谓模具设计书,分模教程看了叫人冷汗直冒,几乎就将产品边沿不做延伸直接延长出来就算OK了,这是做模的大忌哦,很多东西有姿势没实际,有的简直是在误导人家!!!
所以再次强调:拆电极时能延伸的地方尽量延伸
拆电极时为减少EDM拆卸次数和数量,厂方铜料允许情况下尽量组合在一起(当然要考虑刀具能否加工问题,大家要举一反三灵活运用哦)
下图是典型高低跌差很大的产品!如下图所示
由于高低跌差很大,CNC加工时极容易变形,拆电极要特别注意加强防护问题,所以做加强筋可起到防止变形的作用于!!!遇到类似问题大家要举一反三灵活运用哦
我们还须做以下步骤:在电极后面雕上模具编号、前模或后模、电极编号、XYZ三轴偏移数据,EDM粗精加工的火花位,当敲字的工序由CNC操作员来做了
拆好电极我们要出详细下料单的,这时就要分析电极材料大小了,其实大部分软件都有BOX这功能
这是给火花机的示意图。
再举两个例子。
如上图所示，这个铜公如果整体加工，就不好清角，碰到这种旋转型的，可以把它分成两个，即两个相邻的去掉一个，再在基准上锣出旋转角度的基准，就是说，基准要有两个基准，一个对应实际保留的，另一个对应被去掉的。这样打火花时，只要在火花机上调整，就可以打出整个形状了。
如下图所示：
下面举一个特例，以便开阔思路
如下图所示：
如图所示，这是一个后模，中间半圆形的是一条骨位（加强筋），需要做一个铜公打火花，一般人拆的话，会拆成这样：
这是最常见的，但那么大的铜料只做中间这么一个薄铜料，感觉有些浪费。有没有更好的办法呢？答案是有，见下图：
明白了吗？在图里斜着拆，画出打火花的基准，在CNC加工时把铜公图旋转一个角度编刀路。嘿嘿！
第九节 CNC程序单的编制
填写程序单是加工工件必需的操作过程，一个程序单可以反映出编程人员的
对工件加工过程的整体思路和步骤，也侧面反映出编程人的水平。
程序单力求书写工整，整洁，思路清晰。因为这是编程人员和操机人员沟通的桥梁。
CNC程序编制的一般步骤:
数控机床程序编制（又称数控编程）是指编程者（程序员或数控机床操作者）根据零件图样和工艺文件的要求，编制出可在数控机床上运行以完成规定加工任务的一系列指令的过程。具体来说，数控编程是由分析零件图样和工艺要求开始到程序检验合格为止的全部过程(电脑自动计算，给出机床的加工指令）。
一般数控编程步骤如下：
1．分析零件图样和工艺要求
分析零件图样和工艺要求的目的，是为了确定加工方法、制定加工计划，以及确认与生产组织有关的问题，此步骤的内容包括：
1）确定该零件应安排在哪类或哪台机床上进行加工。
2）采用何种装夹具或何种装卡位方法。
3）确定采用何种刀具或采用多少把刀进行加工。
4）确定加工路线，走刀路线
5）确定切削深度和宽度、进给速度、主轴转速等切削参数。
6）确定加工过程中是否需要提供冷却液、是否需要换刀、何时换刀等。
2．自动编程
电脑根据编程人员给的相关加工命令，自动计算出刀路，如2D外形，3D多曲面开腔等等
3．编写加工程序单
在完成上述两个步骤之后，即可根据已确定的加工方案（或计划）及自动编程的刀路数据，后处理出符合数控系统要求的程序文件，编程者除应了解所用数控机床及系统的功能、熟悉程序指令外，还应具备与机械加工有关的工艺知识，才能编制出正确、实用的加工程序。
4．程序检验
编制好的程序，在正式用于生产加工前，必须进行程序运行检查。在某些情况下，还需做零件试加工检查。根据检查结果，对程序进行修改和调整，检查-修改-再检查-再修改……这往往要经过多次反复，直到获得完全满足加工要求的程序为止。
CNC加工程序单的基本格式，内容
CNC加工程序单
加工内容： 图档名： 编程： 日期：
加 工 内 容
刀具（刀号）
加工简图：
分中位置：
安全高度：
对刀位置及高度
(责任编辑：admin)
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