基于MasterCAM软件的特种陶瓷产品设计及模具加工技术

    虽然CAD/CAM技术已在机械、汽车、电子、服装等行业得到了较为广泛应用，但在特种陶瓷行业还没有得到足够的重视，应用程度远低于其他，以至于目前的特种陶瓷产品设计仍以手工操作为主，模具制作手段也相对落后。这种缺乏足够创新意识的状况已严重制约了特种陶瓷行业发展，务必尽快得到改善，才能使我国的特种陶瓷行业尽早赶上世界先进水平。

    目前国内应用的CAD/CAM软件的种类较多，具有代表性的有Pro/ENGINEER、MasterCAM、Cimatron、UG、CAXA等，下面主要介绍基于MasterCAM软件的特种陶瓷产品设计及模具加工技术。

    基于CAD/CAM技术的特种陶瓷产品设计及模具制作过程一般可按图1所示的步骤进行。

图1采用CAD/CAM技术的特种陶瓷产品设计及模具制作一般过程

    现以图2所示的胡椒磨芯为例，具体说明使用MasterCAM软件进行特种陶瓷产品设计及模具制作过程。

图2胡椒磨芯造型设计

    1.结构分析

    在产品造型设计之前，首先应当分析产品结构特点，找出产品特殊的点、线、面，并用适当的量具加以测量，记下测量数据，同时要考虑到产品的收缩率，在产品造型设计时适当调整其尺寸大小。

    2.造型设计

    随着现代科学技术不断发展，人们对各种各样产品品种的需要不断更新，特种陶瓷产品也不断有新的产品出现。新的产品造型设计，可借助于计算机及设计软件来完成。也就是说，设计人员只要通过键盘、鼠标等输入设备将设计的原始数据输入到设计软件中去，人们便可以看到由计算机按照设计师的意图设计的产品样本了。MasterCAM软件提供了丰富的曲面、实体等三维产品造型设计手段，特别是对一些特种陶瓷产品的不规则形状也可以进行比较精确的表达，还可以通过材质、光源等方面的渲染设置给人以仿真的视觉效果。本例胡椒磨芯可通过实体挤出(Extrude)、实体举升(Loft)、实体旋转(Revolve)等手段得到产品的造型，如图3所示。

图3胡椒磨芯模具型腔

    产品设计完成后，应该根据客户的需要进行适当产品造型修改，最后利用MasterCAM进行模具型腔生成及加工程序的生成工作。

    3.具型腔生成

    根据胡椒磨芯全套模具的实际尺寸，生成胡椒磨芯模具毛坯，与胡椒磨芯进行Boolean(实体布尔运算)生成胡椒磨芯模具型腔，如图3所示。这里要根据产品干燥及烧成收缩情况，对模具型腔按给定的收缩率（1.15）进行缩放。

    4.胡椒磨芯电极设计

    因胡椒磨芯模具型腔形状特殊，有垂直的4条棱，又有40个相互交错的倾斜棱角，如图4所示，很难直接进行机械加工，最好用电火花成形机床进行加工。同时，要根据电火花机床的实际火花间隙(大约0.05mm)，把胡椒磨芯模具型腔缩放，生成胡椒磨芯紫铜电极。

图4胡椒磨芯紫铜电极

    5.胡椒磨芯电极加工

    (1)加工工艺分析

    根据胡椒磨芯紫铜电极特点，为了获得较好的加工质量和提高生产率，应采用单刃指形合金铣刀进行加工。刀杆直径为3.18mm，刀刃直径为1.6mm，前角为5°，后角为25°，副后角为15°，副偏角为15°，如图5所示。粗加工每次进刀0.25mm，进刀速度为150mm/min，精加工每次进刀0.05mm，进刀速度为50mm/min。

图5单刃指形铣刀

    (2)生成加工轨迹

    选用合适的数控加工方法，生成加工轨迹是最为关键的......More↓↓↓