3D模具设计用CAD软件的选择

　　软件世界可提供多种CAD软件，凡是希望在模具设计中使用最新3D技术的加工车间，都可以在一些软件中选用最适合于他们的产品。本文根据各种方法所体现的优点，介绍了一些方法，以便用户能够选则最适合于他们的软件。

　　创造性设计模具的方法主要有实体造型和表面造型两种方式。表面造型是最早的CAD设计形式，它根据成形的表面形状，然后对其进行拉伸、弯曲、扭动和延伸等手段，直至创造设计出人们所需要的一个形状。总之，设计时可以将各种表面连接组合成一个封闭的立体形状，这就是一个完整物体的代表。而实体造型主要以标准几何形状为基础，其组成方式多种多样，但主要是通过Boolean（布尔）加、减、乘运算法则开发而成。它们最初被引进使用的时间大约在20年以前，采用实体造型器具有易于学习和使用的优点。但是，在创建复杂形状时，它们缺乏表面造型器所具有的那种灵活性。从那时起，表面造型器的开发者们就开始使他们的系统变得更加易于使用。同时，实体造型器的供货商们添置了更灵活造型工具。因此，目前这两类系统的区别已不再那么明显了。

　　型芯和型腔的设计

　　在模具设计的第一阶段，以及在创建型芯和型腔的过程中，表面造型器仍然要比实体造型器更为优越。一般来说，前者具备两个优点：第一，它们更能适应低质量的数据。这两种类型的程序可以提供确定问题的方法，例如修整较差的表面或重叠的边缘，出现这些问题可能源于产品设计人员的经验不足或数据转换不够精确。然而，表面造型器通常可以引用这些数据，而实体造型器可能无法接受这些数据。

　　许多表面和实体造型程序可根据零件的几何形状，自动地为创建型芯和型腔的设计图提供独特的功能。在这两种情况下，这种独特的功能可以以更快的速度完成其全部过程。然而，为了达到最佳的设计效果，当采用自动化方法生成的离合表面需要进行微小调节时，表面造型器就显得更为灵活。按一般情况而言，如设计比较简单的产品，采用实体造型方法可能更好，因为其易于使用，而对于生产较复杂元件的模具而言，采用具有更大灵活性的表面造型方法更好。

　　模具设计人员选用何种方法造型的另一关键是在产品模型的制作过程之中，是否需要引用设计历程。这一历程可以说明整个设计是如何创造的，从中可以了解不同设计因素之间的关系。产品设计和模具设计需要一个完整的软件方案，其支持者认为这是非常重要的，因为它会随着产品的设计而发生变化，使其自动地在模具设计中反映出来。然而，为了有助于提高生产性能，对产品的设计做一些微小的变化时，保留历史可能会造成一些不利的因素。

　　例如，为了改善材料的流动性能，模具设计人员希望增加模具中某一圆角的半径，但是他们发现如果不改变其他的相关圆角，要做到这一点是不可能的。同样，为了使零件更容易脱模，他们希望增加单一表面上的倾斜角。结果发现这样做必然会影响到其他表面。

　　模具总成

　　一旦当型芯和型腔最终确定以后，就可以开始进行模具总成的其余工作了。由于大部分模具的元件是由相对比较简单的棱镜状几何图形组成的，因此采用实体造型方法是设计和组装完整模具的最合适方法。为了有效地完成模具的设计，需要采用标准模具元件的样本目录，因为用户不希望花费时间，一次又一次地去创建这些元件。在现有的很多模具设计系统中都提供这类样本目录，尽管各系统之间的样本目录范围各不相同。这种软件能够让模具制造商快速和简单地设计任何所需的非标准元件，因为只有很少一部分模具可以简单地通过标准元件完成设计。一旦完成之后，这些设计就可添加到用户的个人样本目录之中，以备将来使用。

　　模具设计系统除了提供不同的样本目录功能以外，其所提供的自动化程度也是各不相同的。有些软件包含有特殊的选项，当各种元件安装于一个组件之中时，这种特殊的软件可以让参数元件自动反应，将所有必要的合适的特点添加到相关的元件之中。该软件甚至可以将所需的公差添加到元件之间。

　　当然，这种软件选项也以同样的方式与其他CAD系统中的相关物体保持着相应的关系。举例来说，如果脱模销钉随后发生移动，所有相关的销钉孔也随之与其一起移动。然而，其相关程度更加灵活，其所有的元件尺寸、公差和位置都可以修改。既可以单独修改，也可以作为相似零件组件的一部分进行修改，还可以采用多组元件全球编辑法进行修改。为了进一步提高设计速度，凡是组件中所有一致的零件都可以自动地作为相同的元件看待，以避免不必要的数据重复。这就有利于缩小整个模型的尺寸，从而使设计改变以后的模型复制速度大大提高。

　　然而，采用尺寸自动调节参数可能会产生某些问题。单纯根据数学关系所作的变化往往会产生非标准尺寸。这就意味着，元件需要特别制造，这样做势必要比采用标准元件花费更多的资金和时间。为了解决这个问题，软件就必须使用智能参数。此时，软件向设计人员推荐使用最接近的标准尺寸，而不是使用确切的数学结果。然后，设计人员可以选择这些数据，看看它们是否足以接近设计需要，或是需要一个非标准的元件。

　　制作设计图纸

　　尽管对模具提出了无纸化设计的要求，但是所有的模具制造商仍需要在他们的生产、检验和组装部门使用一些图纸。为此，软件供货商采取了很多措施，使创建设计图纸的工艺实现自动化。例如，某些CAD/CAM软件中的新图纸生产工艺，可以自动地生成总装图以及所有零件生产和检验所需的图纸。

　　由于达到了高度的自动化水平，即使是生产一套复杂模具所需的全套图纸，其所花费的时间也不会超过一天。如果采用传统的制图方法，一般需要花费2~3周的时间。所有的尺寸都可以在图纸上显示出来，包括参数表。与将全部尺寸标注在图纸周围的传统图纸相比，采用这种方法编制2D加工操作程序更加容易和快速。

　　今天，随着对新产品开发速度的要求越来越快，模具设计人员所面临的压力比以往任何时候都大，他们必须在尽可能短的时间内完成设计工作。幸运的是现在市场上有一系列的软件供他们选用，帮助他们完成设计和创建必要的文件。各企业需要在这个技术方面加强投资，以缩短交货时间，保持竞争能力。

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