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1、1基于 SolidWorks 的电极设计技术 3DQuickEDM摘要：SolidWorks 是目前市场上一款非常主流的三维设计软件，在机械设计领域的使用非常普及和广泛。近年来，其在模具设计方面的应用也越来越多。本文重点讨论模具加工的前处理电极设计的一般流程和在 SolidWorks 上的实现方法。3DQuickEDM是运行于 SolidWorks 平台上的专业电极设计软件，它将一般电极设计的步骤做了极大的优化，可以快速和准确地完成一系列的设计工作，满足实际生产中对电极的各种设计要求。关键字：电极设计，SolidWorks，模具设计，3DQuickEDM一、电极设计概述及一般流程电极，常用红铜
2、制造得来，所以也常称为铜公，主要是用来成型前后模上一般刀具难以加工的部位，比如一些带尖角或窄深的地方，也叫火花位。目前的一般电极设计大概有两种不同方法。 一种是基于面的做法，一般多用于 CAM 软件所带的电极设计模块中，因为CAM 软件本身的 CAD 造型系统都不算完善。这种方法的主要步骤就是选择前后模上火花位的面，适当的做些处理，比如延伸，修剪等操作，最后放上标准的电极基座。一般来说，这种方法因为处理的面比较多而显得繁琐，参数化和设计关联也不理想。 还有一种就是实体的做法，这要求系统本身的 CAD 功能强大，可以做各种参数化设计，SolidWorks 就属于这一种。这种方法的主要步骤是通过实
3、体的布尔运算来得到电极的主体，然后进行一些微调，再配以实体的标准基座。基本上，实体的做法可以有很好的关联性，速度上也快了很多，但不足的是有时局部地方的处理没有基于面的设计来得自由。目前在主流 CAD 软件中的电极设计多以这种方法为主。3DQuickEDM 可以说是结合了这两种方法的一种处理思路。它将 SolidWorks 平台的多实体造型基础和强大的曲面功能结合起来，既能够很好的保持设计参数化和关联，又比较灵活。比单一的做法更有效。其实整个电极设计的过程中，真正处理最关键的火花位的设计费时并不多，象SolidWorks 这种软件本身的功能完成也不算困难。而象后续的文档管理，出图细节，甚至干涉检
4、查，局部设计修改都更占时间。3DQuickEDM 正是为了集中解决了这些设计人员最繁琐的工作而开发，同时还加入了一些智能化的设计工具，比如自动检测零部件上需要考虑电极设计的部位，自动搜索和匹配基座与夹具标准，自动坐标位置取整，自动提前电极走位数据，以及自动电极材料清单等等功能。下面用 3DQuickEDM 的总体界面总结一般电极设计的流程如下：23DQuickEDM 的界面刚好配合了这个设计流程图。在总对话框中，一共有四个向导页面，就是 Body ，Holder ，Assembly 和 Tools 。每个页面上都有完成对应功能的常用按钮，最下面还有 Advanced 一项用来完成一些高级的设计
5、功能。这是一个电极完成图，黄色部分就是两个电极，分别为方形和圆形的基座。打开前模或后模零件从完成的前后模开始选择火花位区域，建立电极体（Body ）从标准中选择电极基座（Holder ）电极装配体（Assembly ）输出：工程图电极清单材料清单3二、电极体设计电极体设计首先就是选择火花位的区域，一般的选择方式大概就是以下几种： 直接选择前模或后模上的面，最直观的方式，但较为麻烦 封闭边线所包围的区域，但有时需要一些辅助的线来定义区域 草图定义的区域，最自由的方式，但后续细节调整处理较多 以点的方式快速设计电极实体，具体见下图示意在上图的深槽区域中，直接选面的话，区域过大，选边线的话又不是自然
6、封闭，草图也需要先去手工创建，唯有选点最容易。事实上，很多时候都可以选点来快速建立电极体，如上图所示，只要选 1，2，3，4 点，就得到一个基本的实体。当然，还有一些后续处理，比如斜面的延伸。在 3DQuickEDM，这些功能只是一个按钮就搞定。4三、电极基座快速选择与设计电极的基座一般是方形和圆形两种。在 3DQuickEDM 中，系统提供了从标准库中自动选择合适的基座尺寸，并且可以自动或手工调整基座中心的坐标，命名也是按用户的喜好自动编号。基座所参考的外部数据库可以定制。电极的标识：除了最后清单中的列表以外，在设计过程中，电极的主要数据也及时在屏幕上标注出来，尤其是电极的中心坐标数据。5四
7、、电极的装配电极本身的主要设计工作都在上面多实体的操作环境下完成了。但作为电极设计的重要一环就是档案管理的问题。首先就是建立装配体，完成和保存命名，在这个基础上来产生 BOM 和做干涉检查等等工作。通过装配体管理，还可以用阵列，复制等手段处理相同行状电极的设计问题。这部分工作基本上在 3DQuickEDM 中都完全自动化了。五、智能化的设计工具在 3DQuickEDM 中提供了各种方便实用的设计工具，比如电极实体设计阶段有专门选择区域面的工具，专门快速选择封闭边线轮廓的工具。修改过程中有面延伸，删除，替换和偏移等极常用的快捷按钮。在基座设计环节提供了最简捷的坐标系建立工具。另外还有一些一般用手工几乎没办法完成的工具，比如电极火花位检测（见下图）。这里只要给定一个宽度数据，系统就可以检测出那些窄的区域，并且直观地标识出来。根据需要，还可以自动产生草图，为后面快速生产成电极体做准备。六、总结SolidWorks 本身的多实体设计环境使得电极设计看起来不难，但实际中仍然还有很多繁琐的工作处理起来效率很低。3DQuickEDM 通过提供一系列的设计工具大大优化了设计流程，在数据的准确性上更是一般人工难以比拟的，总的设计效率提高了 70%以上，更可以帮助用户来检测和发现潜在的设计错误。
