锌合金制品压铸模具CAD/CAM软件的研究与开发

计算机辅助设计，可以选择的软 件非常多，如 CAD,PROE,CAXA,MASTERCAM,POWERSHAPE等，这些软件各有其特点，但都是通用型设计软件。研制专用软件来实现模 具设计的自动化，能够减少模具设计时间，减少设计误差，避免设计错误，提高设计效率。 压铸模设计包括以下工作：数据处理、图形处理、大量 的数值计算（见图 1）。这些工作如果能由计算机来自动完成，无疑将提高设计效率。通过对拉链制品及其模具设计过程的分析和研究，结合计算机技术开发了适合拉链行业使用的压铸模专用CAD系统 。




1 软件的功能及特点

根据制品特点和设计人员的需要，生成模具设计的各种图纸以及工艺卡，并对工艺参数进行确定。该系统建立在 CAD 平台上，系统完成后，将自动完成浇注系统、排溢系统的设计，自动完成标准件的选择，最终完成整个模具设计过程。型芯部分的模型通过与 NSI56Q2ST 的接口直接进入加工中心。需要普通加工的零件也会由系统来自动生成零件图。本软件的特点是

1针对开发模具数量多，制品变化比较大的特点。可大幅度缩短开发周期，节省人力物力，更重要的是增强了公司产品的市场竞争力。

2由于采用大量的理论、实验数据和经验数据，设计的很多步骤都会由计算机来进行优化，尽量减少设计人员主观因素对模具设计的影响，因而能有效的

保证模具的质量。

3提高了开发过程的连贯性。系统由产品设计部门接受数据，直接输出数据到加工中心，全部过程都在计算机上完成，使整个过程形成一个有机整体。

4提高设计效率，该系统尽量减少设计人员的参与，凡是能够由计算机提取的信息，基本上都实现了自动提取，能由计算机完成的计算，都实现了自动计算，最后通过图纸自动生成，极大的减轻了设计人员的负担， 缩短了设计周期。

5保证设计质量， 一方面， 计算机所使用的数据是在对以往经验的进行分析的基础上得出的， 很大程度上避免了人的主观设计所带来的偏差， 总体上能够保证设计的合理性。另一方面， 关键部分的设计使用了压铸领域最新的研究成果， 能够得出比以往质量更加优良的制品。

2软件的功能模块介绍
为了对程序实现模块设计， 规划好 CAD系统的结构 （见图2） ， 压铸模专用 CAD系统大致分为五个模块：输入部分、 排样生成部分、 分析部分、 工艺生成部分、 输出部分等。由于篇幅所限， 本文只介绍3个模块。




2.1数据输入模块
数据输入模块提供人机接口， 非常驻内存， 顺序处理。通过该界面， 用户输入各种初始信息， 以便后面模块使用。对已做成块的制品俯视图和主视图、 制品的型号、 类型、 形状等信息进行操作 （图3） 。




2.2分析模块
本模块为其它模块提供分析支持， 非常驻内存， 调用时处理。在确定进料口、 出料口、 分型面等元素时对制品进行结构上的分析。本模块是关键模块， 技术难度比较大， 需要大量的计算， 用计算机来模拟人脑的分析功能， 性能上要做到高效、 可靠。该模块的输入项见表 1。



输出项内容给出每一个输出项的特性， 包括名称、 标识、 数据的类型和格式， 数据值的有效范围， 输出的形式、数量和频度， 输出媒体、 对输出图形及符号的说明、 安全保密条件， 见表 2。




   本模块的算法是建立平面直角坐标系， 将图块中的图形以方程的形式表现出来， 原点定在制品图的几何中心上。用直线从制品的最上方开始以预定的步距向下移动， 求出直线与制品交点的数目及横坐标， 由此判断制品轮廓线的走向、 制品表面的高低变化等特征，见图4。



本模块建立的方程： 搜索DXF 文件中的坐标信息， 用 4个变量存储X 向和 Y 向的极值， 确定制品中心。根据文件里的图元名称标识， 获取点的坐标， 并调用相应图元方程生成函数， 生成一定区域的图元方程，X轴向和Y 轴向的取值范围用变量记录下来。扫描比较： 以图4的 Y轴方向的扫描为例， 用直线与各图元求交点， 首先比较直线的Y值与各图元在Y轴的取值范围， 若取值范围包含该直线的Y值， 则求取交点， 否则求下一图元。在读取DXF文件的数据时， 用一变量来记录图元个数， 初始值为 0， 每发现一个图元，变量值加0， 用该变量来保证程序的正常结束。

3.2进料口与出料口布置模块
本模块进行进料口与出料口的分析、 开设， 可根据制品信息和分析结果， 从相应的库中找出开设位置、 方式等信息， 并作出尺寸计算。该模块要求有较高的精度， 但结果需根据情况进行优化以利于加工， 该模块的输入项如表 3。



并且给出每一个输出项的特性， 包括名称、 标识、 数据的类型和格式， 数据值的有效范围， 输出的形式、数量和频度， 输出媒体、 对输出图形及符号的说明、 安全保密条件等， 输出项如表 4。



本模块的流程逻辑见图5




目前， 国内外对采用热喷涂技术制备非晶涂层、 纳米涂层以及非晶纳米晶涂层的研究报道比较多。利用热喷涂表面涂层技术， 结合非晶纳米晶复合涂层技术可以在基体表面获得一层综合性能优异的高硬度耐磨涂层， 是很有可能用于连铸结晶器的表面处理技术。并且热喷涂技术具有喷涂材料丰富， 能赋予工件表面以耐磨、 耐蚀、 耐高温、 基体内残余应力小等多项性能。另外， 其工艺和操作简单、 灵活， 特别适用于现场施工和工件表面修复， 可以很好的提高生产效率， 节约成本。同时随着近几年来热喷涂技术的进步，如高能、 高速等离子喷涂技术和高能高速超音速火焰喷涂技术的发展， 以及各种新型高质量喷涂材料的不断开发， 基本上克服了涂层的结合强度低、 抗冲击性能差等弱点。相对于电镀工艺而言， 克服了电镀镀层产生的缺点， 具有巨大的市场潜力和竞争力


连铸结晶器的表面处理技术， 对于防止铸坯表面缺陷和延长结晶器寿命是很有效的， 热喷涂作为材料表面的一种改进技术， 是用于制备耐磨耐蚀非晶纳米晶涂层的有效方法。特别是近年来高能高速热喷涂技术的发展， 基本上克服了以往热喷涂技术的不足和缺陷。就目前已有的连铸结晶器热喷涂技术的推广研究而言， 它已经显示出了在连铸结晶器表面处理方面的独特优越性。对于提高我国连铸结晶器的使用寿命和生产效率， 以及降低结晶器的生产成本， 是具有很重要意义和很好的发展前景的表面处理技术。