Cimatron 软件在鼠标壳注塑模具中的应用

    塑料模具在塑料制品加工中占有非常重要的地位，其设计水平和制造能力反映了一个国家的工业水准。近年来CAD/CAM 技术在塑料模具工业中发挥着越来越重要的作用，智能化程度正在逐步提高，塑料制件及模具的3D 设计与制造在我国塑料模具工业中也已广泛使用。以生产家用电器的企业为代表陆续引进了众多的CAD/CAM 系统如以色列Cimatron 公司的Cimatron E 、美国EDS 的DC 等软件。本文通过鼠标壳模具的设计制造来说明Cimatron 软件在注塑模具CAD/CAM 中的应用。
   
    1 Cimatron 软件介绍
   
    Cimatron 软件系统是以色列Cimatron 公司开发的CAD/CAM 集成化的软件系统，它的前身是以色列为了研发幼狮战斗机而专门设计的CAD/CAM 软件。Cimatron E 系统是一个关于计算机辅助设计、计算机辅助制造、数据转换接口、产品数据管理和系统二次开发，使用于各行各业模具设计和制造的全功能无缝集成系统。该软件在模具的设计与制造方面具有自己独特的特点，其中包括:快速的概念设计;强大而省时的标准件工具;提供顶出和侧抽滑块系统等随时可用的模具机构，并可轻松创建和调用用户自定义模具机构;提供创建快速产生分型面并分离型芯型腔的专业工具;能有效编辑处理包括模架调用、注射嘴、冷却和流道系统设计的各类子系统;有强大的实体/曲面混合造型CAD 工具并专为模具设计进行了优化;进行全自动的二维图纸输出;通过可靠的解决方案可以执行任何程度或任何复杂环节中的工程变更处理。
   
    2 应用Cimatron 进行鼠标壳模具设计
   
    2.1 鼠标壳的三维造型
   
    Cimatron 软件具有最新的混合建构技术，能融合曲面与实体造型功能。首先进行实体拉伸，得出鼠标壳的外围形状。然后进行曲面扫描，由面应符合人体工学，以便于握舒服。再利用该曲面对拉伸实体进行裁剪，得到鼠标的总体外形。最后对其进行抽壳处理，得到鼠标的上壳盖，同时还要在侧面进行方孔切割，留出滑轮位置。图l 所示即为鼠标壳几何模型及由软件生成的二维视图。

    
    2.2 模具设量
   
    (1)分模 Cimatron用该功能沿着鼠标壳的最大轮廓线将其白动断开为两部分:一部分为动模面，用来形成凸模;另一部分为静模面，形成凹模。然后再利用组合曲线、拉伸和混合曲面等功能设计功、静模共有的分模面。最后调入毛坯，利用建立好的分模面将毛坯分割为动模体和静模体。图2 为分模后得到的动模体(凸模)。

    
    (2)整体设计首先确定型腔数目，即一模一腔，然后再根据鼠标壳的大小及型腔数目确定模架的尺寸。Cirnatron 软件的装配功能齐全，为模具零件装配提供了便捷的约束条件，它有自己的标准件库，也可以使用用户自定义的标准件库。模架为标准件，可从库中直接调入相应的模架。
   
    调入模架后要确定动模体和定模体在模具中的位置，软件可以通过调整座标增量来确定位置，本例将模体设在模架中心。安排好位置后进行布尔运算，对模架中的模板进行切分，以保证模体能装配到电模架中。
   
    在本例的模具装配里，设计内容还包括:侧抽芯尺寸及位置、冷却水道位置、走向及尺寸;顶杆直径大小及位置;挠口套大小及位置等等。图3 即为模具设计结果。至此，模具的CAD 工作结束。

    
    3 应用Cimatron进行鼠标壳模具制造

    Cirnatron软件的CAD和CAM是无缝集成，所以可直接调入设计所得的模具零件进行数控加工，真正实现无图纸化加工。以模具凸模为例，说明加工过程。首先进入加工环境，调入鼠标凸模。进行加工前的准备工作，毛坯是1l0x 90 X 34mm 的矩形方块，工作坐标系设定为设计时的基准坐标。加工的工艺选为粗加工-半精加工-精加工。
   
    (1)进行相加工设计，采用体积址、毛坯环切，用φ12 mm 的平刀去处理加工余量，并为后序加工留O.2mm 余量。设置参数及刀路轨迹如图4 所示。

    
    (2)半精加工设计，主要采用曲面镜、分层加工的策略，根据余量大小选用φ10R2 环刀，保证在精加工时凸起曲面部分余量一致。
   
    (3)由于平坦区域还有O.2mm余量，采用φ1 6mm的平刀可以高效率的加工。策略为曲面镜中的精就平面区域.
   
    (4)进行精加工，选用曲面镜，用φ6mm 的球形刀完成整个凸模的加工。图5 为凸模的加工轨迹及仿真图。

    
    (5)后置处理，生成G代码。Cimatron E支持法那克、西门子、海德汉等数控系统。选用不同数控系统的后置处理程序，可以生成相应的G代码，输入机床直接进行加工。
   
    4 结语
   
    本文介绍了在Cimatron E软件环境下，模具的造型、设计及制造的全过程。整个过程全部由该软件完成，体现了其在CAD/CAM 技术方面的高度集成。在塑料模具的设计和制造方面，Cimatron E有自己独到的一面，既有CAD/CAM 的完整技术于段，又有塑料模具所需的较为完整的数据库，节省了大量的设计与制造时间。在利用该软件进行实际生产的同时，进行塑料模具的CAD/CAM教学，也取得了很好的效果。