借助Cimatron E系統(tǒng)提供的注塑模具設(shè)計專家系統(tǒng)Mold Design，用戶可以完成完整的模具設(shè)計，包括分模設(shè)計、標準模架、標準件和非標件的設(shè)計裝配、電極設(shè)計等功能，并以三維或二維工程圖數(shù)據(jù)輸出。模具設(shè)計向?qū)е饕ㄒ韵轮饕獌?nèi)容：加載凸凹模、冷卻、注射、頂出機構(gòu)、定位設(shè)計、標準模架和標準件調(diào)用、非標準件設(shè)計與子裝配體設(shè)計、工程圖及BOM表輸出、NC數(shù)控加工代碼設(shè)計等。MoldDesign是基于三維參數(shù)化實體造型的解決方案，它實現(xiàn)了模具三維設(shè)計的自動化，可完成所有單個零件、部件組件及標準件的設(shè)計和加載裝配，可以方便地將對模型分成形芯、型腔、滑塊和鑲件。

    Cimatron E的注塑模具設(shè)計Mold Design模塊，可使用戶進行如下功能設(shè)計：

    (1)加載凸凹模工作部件于動定模架上；

    (2)定位凸凹模工作部件；

    (3)標準模架調(diào)用；

    (4)加載替換模具工作組件，如螺釘、注射頂出機構(gòu)單元、滑動單元等；

    (5)冷卻及注射流道設(shè)計；

    (6)BOM表輸出；

    (7)模具設(shè)計規(guī)則及配置存儲；

    (8)一模多腔設(shè)計。

Mold Design模具設(shè)計模塊中標準模架調(diào)用、BOM表輸出與模具設(shè)計標準模板配置調(diào)用等功能，使用戶針對企業(yè)自身的資源合理配置，同時可以提高模具設(shè)計的效率和質(zhì)量。如圖2所示的是系統(tǒng)提供的標準模架及標準件調(diào)用產(chǎn)品界面；圖3、圖4、圖5分別為某產(chǎn)品凸凹模設(shè)計實例、模具設(shè)計裝配樹及模具設(shè)計完成后的零部組件BOM表。

四、電極設(shè)計

在模具型腔制造過程中，金屬切削加工無法完成的狹縫、尖角或清根部位可采用電火花加工，因此必須進行電極設(shè)計。作為電火花加工的關(guān)鍵部分，電極設(shè)計的合理性影響著狹縫、尖角或清根部位、型面等特征的成形以及影響加工效率的電參數(shù)的選用。使用CimatronE提供的電極設(shè)計模塊用戶可以完成完整的電極設(shè)計和電極工程圖輸出，實現(xiàn)電極設(shè)計、制造、工藝圖檔信息管理的自動化，加速電極的分析、提取、生成和文檔的建立。

電極設(shè)計流程依次為定義火花加工面、根據(jù)加工面抽取電極三維信息、電極毛坯設(shè)置（毛坯一般提供圓形和方形）、電極坐標系設(shè)定、電極刀柄設(shè)計、電極外圍輪廓的創(chuàng)建、搭接延伸面設(shè)計等。系統(tǒng)提供了火花面和電極本體放電間隙設(shè)置、新電極設(shè)計與工程圖輸出等功能，在已成形電極的基礎(chǔ)上，標準電極可以模板形式存儲，用戶可以完成多型腔或相似特征的電極設(shè)計。此外，系統(tǒng)還可以進行電極模擬加工等生動的可視化模擬，圖6所示的是產(chǎn)品型腔中的矩形狹縫而設(shè)計的專用電極。

五、Cimatron E模具數(shù)控銑削加工編程

Cimatron E數(shù)控編程由三維建模、刀具軌跡設(shè)計、刀具軌跡編輯修改、加工仿真、后置處理、數(shù)控編程模板、二次開發(fā)功能接口、數(shù)據(jù)文件交換等幾個重要組成部分。系統(tǒng)提供了鉆孔、攻螺紋和鏜孔循環(huán)等點位加工編程功能，具有多種輪廓加工、等高環(huán)切行切以及島嶼加工平面銑削編程功能。其提供的3~5坐標復雜曲面多軸聯(lián)動加工編程功能，具有基于殘留毛坯、曲面輪廓、等高分層、環(huán)繞等距、曲面流線、角落清根、曲線五軸等多種刀具軌跡控制方式。刀具軌跡的主要加工策略包括平行銑削、環(huán)繞、等高、深孔鉆削、基于毛坯等多種形式的粗精加工。

Cimatron E提供的模具數(shù)控銑削加工編程方便簡潔，吸收了其他CAD/CAM系統(tǒng)的數(shù)控編程功能的優(yōu)點。使用系統(tǒng)豐富的三軸粗精加工配合基于殘留毛坯的智能切削、高速切削軌跡的控制、定位5軸控制刀具軸矢量的前傾角和側(cè)傾角的粗精加工、快速鉆孔、插削粗精加工等編程功能，可以快速高效地完成產(chǎn)品的數(shù)控加工程序的編制。針對每一種加工策略，其刀具軌跡生成控制方式有多種，對于大余量的型腔和空間曲面的加工，其刀具軌跡的控制方式有：基于殘留毛坯的螺旋循環(huán)加工(Stock Spiral)；空間曲面平行等距銑削(Parallel Cut)，其軌跡平行于XY平面上某直線；以平面上的某點為圓心，軌跡沿徑向以放射狀加工(Radial)；等高分層銑削加工(By Layer)；曲面輪廓三維環(huán)繞等距(3D Step)；軌跡沿曲面的外形按環(huán)繞輪廓的形式進行固定Z軸的XY平面內(nèi)的等距加工(Profile)；深孔鉆削粗加工排量(Plunge Mill)；空間曲線三軸或五軸加工(Curve 3x& Curve 5x)等。典型刀具軌跡控制策略如圖7所示。

1. Cimatron E數(shù)控編程基本流程

由于系統(tǒng)界面嚴格遵循實際產(chǎn)品的數(shù)控加工流程來設(shè)計，因此其操作簡單，在整個刀具軌跡設(shè)計規(guī)劃過程中，可任意修改加工對象、切削參數(shù)等內(nèi)容，值得注意的是，由于其相關(guān)性，在進行刀具軌跡流程設(shè)計時，對于加工對象的定義，*有一個總體的規(guī)劃?？蓪Φ毒哕壽E和加工程序進行拷貝、粘貼、刪除和隱藏等操作，同時可以對具體的刀具軌跡方案進行編輯修改，如下刀、轉(zhuǎn)角速度的調(diào)整等。系統(tǒng)數(shù)控加工編程模塊提供如下功能：在圖形方式下觀測刀具沿軌跡運動的情況、進行圖形化修改；具有刀位文件復制、編輯、修改、刀具定義、機床和切削參數(shù)數(shù)據(jù)庫等功能，如可對刀具軌跡進行延伸、縮短、剪裁等編輯修改等。

Cimatron E用于產(chǎn)品零件的數(shù)控加工，其流程如圖8所示。首先是調(diào)用產(chǎn)品零件加載毛坯，調(diào)用系統(tǒng)的模板或用戶自定義的模板、設(shè)計刀具。然后分別創(chuàng)建加工的程序、定義工序、加工的對象、定義加工的方式生成該相應(yīng)的加工程序。用戶依據(jù)加工程序的內(nèi)容來確立刀具軌跡的生成方式，如根據(jù)加工對象的具體內(nèi)容，刀具的導動方式、切削步距、主軸轉(zhuǎn)速、進給量、切削角度、進退刀點、干涉面及安全平面等詳細內(nèi)容生成刀具軌跡。對刀具軌跡進行仿真加工后再進行相應(yīng)的編輯修改、拷貝等操作提高編程的效率。待所有的刀具軌跡設(shè)計合格后，進行后處理生成相應(yīng)數(shù)控系統(tǒng)的加工代碼進行DNC傳輸與數(shù)控加工。

2. 模具數(shù)控編程模板

使用數(shù)控編程模板有利于利用已有的經(jīng)驗和專家知識，達到企業(yè)內(nèi)部資源共享的目的。系統(tǒng)提供了加工程序模板、刀具模板、加工對象模板、刀具軌跡模板等。在模板中不斷注入數(shù)控編程員、加工工藝師、技術(shù)工人的知識、經(jīng)驗和習慣，建立起規(guī)范的數(shù)控加工工藝過程，為強化企業(yè)生產(chǎn)管理提高產(chǎn)品的加工效率和質(zhì)量打下良好的工藝技術(shù)基礎(chǔ)。

Cimatron E系統(tǒng)創(chuàng)建用戶自己的模板可以將預先的加工順序、工藝參數(shù)、切削參數(shù)設(shè)置好，針對相似的零件加工對象，應(yīng)用模板可以大幅度提高數(shù)控編程的效率和質(zhì)量，尤其是在模具行業(yè)。用戶通過加工向?qū)Х浅Ｈ菀椎貜哪０逯蝎@得專家級的制造過程指導，全部內(nèi)容可非常簡單而有效地提供給缺乏經(jīng)驗的用戶，有利于吸收別人的經(jīng)驗。通過向?qū)?，預先定義的模板可以被激活，并通過簡單的交互快速生成數(shù)控加工刀具軌跡。加工程序模板與刀具軌跡模板分別以*.pct、*.tpt和*.mtt的文件格式保存。

3. 變速切削及基于殘留毛坯切削

Cimatron E系統(tǒng)提供的等體積恒功率變速切削功能，尤其適合在普通數(shù)控機床上對加工余量比較大的難加工材料產(chǎn)品的切削，以充分發(fā)揮刀具和機床的性能。由于普通數(shù)控機床在現(xiàn)有企業(yè)所占的比重仍然較大，因此采用變速切削的刀具軌跡策略可以很好地降低制造成本，提高加工的效率。如圖9所示為系統(tǒng)提供的變速切削功能設(shè)置。CimatronE的高速銑削加工功能同時支持等高分層的粗加工和曲面的精加工，通過在轉(zhuǎn)角處以圓角的形式過渡，避免90。急轉(zhuǎn)（高速場合對導軌和電機容易損壞），同時采用螺旋進退刀配合進給速度的自動調(diào)節(jié)功能，非常適合于高速切削加工，系統(tǒng)還提供環(huán)繞等距等多種方式支持高速加工刀具軌跡的生成策略。借助基于殘留毛坯切削的編程功能，軟件自動排除空的刀具軌跡，減少了用戶的工作量，也提高了編程的效率。

如圖10所示的是在CimatronE平臺上，充分利用系統(tǒng)數(shù)控編程模板、等體積變速切削等功能完成的某復合材料產(chǎn)品熱壓模凸凹模型腔和型芯的數(shù)控銑削加工程序的刀具軌跡示意圖。

六、結(jié)束語

Cimatron E是一款功能非常豐富的CAD/CAM一體化軟件，非常適合于各種模具的開發(fā)和加工。本文所介紹的只是其最基本的一些應(yīng)用，相信，隨著大家對Cimatron E的熟悉和應(yīng)用，一定會發(fā)現(xiàn)其更多各種各樣的強大功能，希望本文能起到拋磚引玉的作用。