首饰模具CAD系统的设计与实现

副标题#e#    0引言
   
    模具行业是工业的基础行业，汽车、电子、通讯器材等许多产品中的零部件是依靠模具来制造的，其技术水平决定着产品质量和市场的开发能力。在模具设计的过程中，利用先进的CAD技术会省时、省力，可以保证成型后制品的合格率，减少试模的次数，从而缩短模具设计及生产的周期。本文将要讨论的是，CAD技术在首饰模具设计领域的应用。众所周知，千百年来首饰行业大都是靠手工作业来完成的，效率极低。随着科学技术的进步，我们没有理由忽略CAD技术在这一领域的应用。现在，越来越多的人留意到这个问题，并逐步开始运用现代化的科技手段来促进这方面的技术进步。
   
    1背景知识
   
    市场上的金银首饰和其它常见金属流行饰品，例如:戒指、项链、吊坠、耳环，制作精良、花式品种繁多。它们的加工方法也很多，首饰制作的传统工艺有手造法和铸造法两种。手造法加工是最原始的首饰制作方法，就是纯手工作业，靠师傅用特制工具敲打成型;一件作品往往需要较长的时间才能完成。铸造法现在用得比较多，它的流程是起板、压胶、注蜡、浇铸等。
   
    近年来，由于采用先进技术工艺装备，我国首饰行业开始由传统手工艺加工转向精密铸造方向发展，出现了许多专业制作首饰模具的企业。所谓首饰模具，就是利用CNC电脑雕刻机、高速电火花加工机床、精密线切割机床等各种设备进行模具制造，使用油压机和冲床等生产设备生产首饰制品。运用先进的电脑辅助设计和CNC雕刻精加工，将人工技能与先进的技术设备完美结合，具有操作简便、成型快捷、图案精致、光泽度好、成功率高等特点。
   
    1.1什么是首饰模具:
   
    首饰的冲压，适用于某些结构复杂但外型比较对称或没有曲面相交盲区的款式。模冲自然离不开模具，所以模具的设计十分重要，需要考虑贵金属板材的塑性、拉伸压缩极限以及模具组合和工作方式等因素。此外，模具本身的材质、制作和热处理等需要较高的技术知识和技巧以及较高的制造条件(如数控机床等)。
   
    首饰模具大多是采用冷冲压成形技术，用铂金、黄金、K金、纯银等金属以及其它常用首饰金属材料进行产品的生产。和其他模具生产一样，要历经产品的零件造型、冲压工艺分析、模具结构设计、工艺设计、模具制造、装配、试模等一系列开发过程。由于首饰零件的千差万别，因而首饰模具的特点是单件小批量生产。
   
    1. 2首饰模具CAD系统
   
    传统的模具设计需要经过"概念设计-分析-样品生产叶分析-设计-分析-生产"这样繁杂的过程后才最终确定那些复杂的模具原形。随着计算机的发展，CAD技术逐渐取代了传统的模具设计理念和设计方法。应用相应的CAD软件，可以根据要实现的功能、外观和结构要求，先设计草图，然后生成相应的实体，接着子装配和总体装配，仿真模具开模过程，检查干涉情况，并进行真实渲染。整个过程也可以从上到下进行修改，每个过程的参数都可以改变，并可以设定参数间的关联性。
   
    为了适应产品更新换代的加快以及高质量、高效益的要求，在统一的软硬件平台上，需要建立计算机辅助设计系统，使首饰模具设计实现自动化;对快速、准确地完成整套模具的生产，意义十分重大。
   
    2首饰模具CAD系统的开发
   
    首饰模具属单件小批量生产，制品形状复杂、品种繁多，对冷冲模的需求量最大。冲裁时，落料凹模，凸模与凸凹模作用对坯料进行冲孔落料。在冲压模设计过程中，需要考虑其可加工性与装配问题，要预测模具与条料运动时可能产生的各种干涉。另外，冲压模具按工艺性质可分为冲裁模、弯曲模、拉伸模、成形模等，无论何种模具，基本上都需要上、下模体、导向装置、压料装置、定位装置等等。
   
    本文所研究的首饰模具CAD系统主要是面向冲压模的首饰模具设计。
   
    2.1首饰模具CAD系统的参数化设计开发思想
   
    首饰模具中既包含大量的标准件和常用件，也包含一些专用件。常用的首饰模具可以分成三类:单冲模、连续模(跳步模)、冷挤压模。单冲模常用于制作耳钉、吊坠、配件以及开料模，连续模常用于制作手链、项链、耳坠，冷挤压模常用于制作吊牌、男式方戒、女式蛇肚戒、耳环，等等。
   
    在对首饰零件进行设计和应用时，每一种首饰零件按要求不同，有一组或多组尺寸系列，但同一种首饰零部件的结构基本相同。因此，在首饰模具设计数据库的建库过程中，常采用参数化方法。参数化设计主要有程序驱动法和尺寸驱动法两种。程序驱动法是在程序的控制下，顺序执行设计表达式，通过与用户的交互完成设计工作，应用程序输人不同值，便生成不同的图形;尺寸驱动法是指在保持首饰零件结构不变的情况下，将首饰零件的尺寸标注视为变量，给予不同的尺寸值，便能获得一系列结构相同而尺寸不同的相似零件，它允许用户在进行必要的尺寸参数标注后，通过尺寸参数值的变化来生成结构相同而参数不同的首饰零件族。通过人机交互或自动提取获得首饰零部件必需的主参数，然后从数据库中提取相应的图形模板文件、辅助参数，再经过程序调用API函数进行尺寸驱动，生成所需要的首饰零件。图1所示为首饰模具CAD系统的工作流程示意图。