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1、Cimatron E 8.0模具设计与数控加工简介第1章第1章Cimatron E 8.0模具设计与数控加工简介本章学习目标： 了解Cimatron E 8.0的模具设计特征； 了解Cimatron E 8.0数控加工特征； 了解型腔模具特征。Cimatron E 8.0是以色列Cimatron公司在Windows操作系统环境下原创的、高度集成的CAD/CAM软件。为用户提供从概念设计产品结构设计装配设计二维工程图材料清单等完整工作流程的解决方案。Cimatron E 8.0软件尤其在模具设计和数控加工方面显示出强大的功能，设计者根据零件的三维模型进行手工或自动的模具分模，输出设计图纸，再对凸
2、、凹模进行自动NC加工编程，输出加工的NC代码，自动生成加工工艺文件等，图1-1为其模块结构示意图。图1-1 Cimatron E 8.0模具设计和数控加工模块结构Cimatron E 8.0是2007年4月在中国市场推出的最新版本，该版本功能更加完善，处理速度更快，更能满足复杂曲面零件、模具设计和数控加工的要求。1.1 Cimatron E 8.0模具设计概述在模具制造业，制造生产的基础在于迅速而简单的模具设计。一个完整的模具可能要用多达6个月的时间才能设计完成。简单的零件设计可能只需要几分钟，而复杂的零件设计可能要几天的时间。Cimatron E 8.0的模具设计与制造模块是在世界范围对模
3、具制造的典型用户进行实地考察和调研之后，在分析大量软件需求的基础上开发的针对模具设计与制造的自动化工具。这些工具包括模具分模（QuickSplit）、模具电极（Quick Electrode ）和模具设计（Moldbase ）等。这些工具覆盖了模具设计过程中的所有工作流程和软件需求，与Cimatron E 8.0的核心系统CAD/CAM一起实现了针对模具行业的全面解决方案。Cimatron E 8.0为模具设计者提供了一种新的工作模式模具工程。它把产品的分模构建（如模型的自动断开、分模线和分模面设计）与整体模具设计（如模架的选择和型腔的布置等）紧密结合起来，这样，在Cimatron E 8.0
4、中，分模设计和模具设计就可以在一个工程流程中完整地进行下来。同时，Cimatron E 8.0还保持了Cimatron E 5.0工作模式的单独分模设计功能。1.1.1 Cimatron E 8.0分模根据产品模型进行型芯、型腔设计时，通常采用的方法有：（1）在CAD系统中近似于手工地产生所需的分模线，把属于型芯、型腔的曲面分开，对于处在分模线上的部分曲面用相应的分模线裁剪开，最后借助分模线采用一定的方式生成所需的分模面。这种分模方式在处理简单的产品模型时还可以使用，当产品模型很大，特别是产品模型含有千张以上曲面的时候，采用该方法将非常烦琐耗时。（2）利用实体造型技术，采用布尔运算的方法实现模
5、具的分模。这种方法要求产品的模型必须是实体模型，而且由于实体造型的特点，如拓扑关系的求解与管理，以及计算精度要求严格，使得采用实体布尔运算方法进行分模的工作屡受挫折，甚至无法得到所需的结果。另外由于通过数据转化接口得到的模型基本上都是曲面模型，要把数以千计的曲面组成的模型转化成实体模型是一个巨大的工作量。另外，如果产品模型不够理想，经常出现不能实现模具分模的情况，在这种情况下该方法又没有给用户进行干预控制的方式，用户常常束手无策。这些都制约着模具分模的实现。（3）直接根据曲面模型进行分模方向的分析，把曲面自动分成型芯、型腔两部分，自动为用户产生分模线，再采用多种方法根据已有的分模线快速生成分模
6、曲面，最后经整理与编辑形成最终的设计结果。与基于实体布尔运算的方法相比，该方法是直接针对曲面模型进行型芯、型腔设计，不需要数据模型转换到实体模型，没有拓扑关系的求解与管理，因此，可以非常灵活地处理模型的曲面信息。又由于该方法允许用户对计算精度进行细调，这样用户可以得到更加精确的结果，同时该方法为用户的人工干预提供了灵活的手段。第三种方法代表了当今最新的技术发展路线，成为面向工具制造行业，特别是模具制造行业最有生命力的工具，Cimatron E 8.0的快速分模正是采用了这种方法。Cimatron E 8.0快速分模设计包含交互式的工具，它使得分模的生成和分模方向的分析完全自动化。它由Cimat
7、ron E 8.0系统激活，然后把初始模型分成型芯、型腔和滑块。先进的可视化工具在运动的过程中说明零件的组成部分，使得在零件内部和外部的漫游非常方便。Cimatron E 8.0快速分模的强大功能保证了准确无误的模具设计。1Cimatron E 8.0分模设计的特点用户可以方便地把模型分成型芯、型腔和滑块的方向，反复操作可得到优化的结果，如图1-2所示。基于Windows窗口的界面包含了菜单、工具条、颜色编码的图案和对话框。可以定义分模线，从而使分模面的定义更加方便。 （a）（b）图1-2 定义断开方向并分模在这一阶段的设计过程中，用户可以反复改进设计结果，不仅能满足零件的分模要求，还可以考虑
8、不同分模形式对将来模具结构复杂程度和工艺上的影响，同时照顾零件表面的外观质量而采取特殊的分模手段。另外，还具有拔模角度分析功能，帮助用户分析零件分模是否合理，是否存在拔模负角引起的倒扣现象。对图形化的模型可以快速而简单地进行修改，通过简单的拖曳操作就可以实现模具组件的编辑。分模方式灵活多样，可以用线分模、垂直面分模和轮廓分模等。可视化程度高，先进的可视化工具减少了人为的错误，可对零件设计进行有效的校验检查，可以实现从曲面造型到模具组件的三维动态的可视化显示。零件可以采用线框或光照方式显示，从而方便地进行内部曲面的正确性校验，透视浏览方式的使用可以在零件内部和外部进行自由的漫游。2Cimatro
9、n E 8.0分模设计的功能Cimatron E 8.0分模设计的功能主要包括下列内容。（1）分模：它可以自动将零件按照不同的方向分离组件，可以按坐标轴的方向进行分模；也可按任意的矢量方向进行分模；还可以提前做一个旋转轴进行轴向旋转分模。（2）分模线：用户可以自定义分模线，也可由系统自动生成分模线。分模线可按照组合曲线的方式生成。（3）分模面：分模面的形成方式有自动方式，也可手动建立导动面、扫掠面、边界面、岛屿面、混合面。此处建立内分模面、外分模面用到的曲面创建功能与以前的曲面功能相同。（4）拔模角度分析：系统可对零件进行拔模角度分析，并可进行验证分析，重新进行分离零件。（5）毛坯：根据零件的
10、形状，采用合理的方式，用户定义并添加镶块毛坯。（6）输出：系统可以自动将组件输出，并在项目文本中自动形成组件文件。（7）生成镶块：用户可以用系统提供的自动工具进行面分割操作来得到模具的各个组件，完成整个分模设计任务。1.1.2 Cimatron E 8.0电极在塑料模具的设计与制造过程中，难免会存在数控铣削不能很好加工完成的区域，这些区域一般都比较细小，常常深度也比较深。虽然随着高速铣削加工技术的发展与成熟，这样的加工要求逐渐得到了满足，但仍然存在大量零件具有数控加工不能完成的部分，因此通过设计电极进行放电加工的方法仍然有着广泛的应用，有时甚至起着不可或缺的作用。Cimatron E 8.0的
11、电极设计专门针对模具设计过程中电极的设计与制造，以使电极的设计、制造以及工艺图纸和管理信息实现自动化。使用Cimatron E 8.0的电极设计使得用户的工作效率与传统方式相比可提高50%以上。丰富全面的电极设计和自动化加工程序加速了电极分析、电极提取、电极生成和电极文档的建立，如图1-3所示。 （a）（b）图1-3 电极设计与制造1Cimatron E 8.0电极设计的特点 根据用户限定毛坯的动态移动来确定电加工区域。随着用户定义放电区域的移动，系统会自动识别和提取可以用于电极设计所需的几何模型，同时用户也可以根据需要，手动拾取或取消一些几何曲面。 对于一些常用形状的电极详细设计，即根据已经
12、提取的几何模型完成电极整个形状的定义。这个工作可以由用户定义的自动设计模板来迅速完成，从而减少了用户使用电极形状专项设计进行电极整个形状定义的麻烦。 为避免浪费材料，可根据电加工区域自动调整毛坯尺寸。定义电极底面和零件之间的距离，定义用来加工电极的毛坯余量。 可视化移动电极加上选定的底座，可以检查电极设计是否存在与零件发生冲突的情况。 进行电极工艺参数的设定，生成每个电极的零件图纸和每个电极相对于被加工件的定位图纸以及用于管理的电极装配图纸。Cimatron E 8.0的电极图纸生成系统支持出图模板，用户可以定义自己的出图模板来自动化成用户需要的所有图纸。 可以产生生产部门进行生产准备的备料清
13、单。2Cimatron E 8.0电极设计的功能电极形状提取是专门针对电极设计的电极形状设计功能，可以方便地实现沿电极提取的曲面进行自动延伸，强大的曲面建立、编辑和修正功能使电极的形状设计非常自动化。用户可以让系统自动定义一个电极定位坐标系统，系统将使用该坐标系和模具的定位坐标系确定放电电极的定位基准。用户可以定义自己的电极加工备料库，从已有的备料单中选择合适的毛坯和夹头。具有面向一个或多个筋板进行电极设计的专向功能。针对当前的项目进行项目和文档管理，自动生成电极装配、电加工顺序和电加工位置报告，这些报表输出为Excel格式，可以直接供管理部门和生产准备部门使用。自动完成烦琐的绘图并生成整个电
14、极加工过程报告，电极设置文件可直接输入机床、电极设置报告，方便操作者正确进行电加工操作。允许多个用户对同一零件的多个电极进行并行设计、可控制电极的显示和激活。在电极的设计过程中，用户可以定义一个模板来让系统自动完成一些烦琐的操作过程，如生成电极加工所需的图纸；对相似电极的详细设计既可以采用相同的方式，也可以使用模板，这些模板提高了电极设计的效率。电极设计提供了大量的环境设计工具帮助用户对电极设计的各个方面进行实际情况的定制，这些定制为用户结合工厂实际进行工作提供了坚实的基础。3Cimatron E 8.0电极设计的步骤（1）定义电极放电区域，调整区域大小，定义圆柱或矩形电极，可拖动设置其大小。
15、（2）抽取定义电极的几何形状。（3）激活电极，定义一个电极毛坯底座，定义放电坐标系并选择其位置和方向。（4）定义电极形状边界延伸曲线。（5）延伸曲面到电极底座。（6）设置电极，保存电极报告。（7）自动输出电极图纸。1.1.3 Cimatron E 8.0模具设计在用户完成了模具的分模设计之后，用户要根据模具的具体情况进行模具的结构设计。在这个设计过程中，用户要为该模具选配模架，用户还要进行冷却系统、浇注系统等方面的设计，从而完成一个完整的模具设计。然后用户可以使用专门针对模具出图的工具迅速生成生产所需的模具图纸。1Cimatron E 8.0模具设计总体介绍Cimatron E 8.0的三维模架库支持国际上通用的各种标准模架，它们包括DME（mm & inch）、Hasco（mm & inch）、Futaba、Meusburger、Misumi、LKM等。用户还可以根据自己的需要来定制特定的模板、模架及其标准件，并且允许用户在选配模架时选择模板的数量。而且用户还可以定义自己的模板，从而满足某些情况下的特殊应用。图1-4 模具零部件模架标准件不仅含有常用的模具标准件，而且还为用户提供了定制工具。用户可以根据自己的需要对原有的标准件库进行扩充和修改。标准件库包括导柱、导套、连接件、浇注、流道、冷却、定心等。用户在对标准
