按國(guó)家職業(yè)定義，模具設(shè)計(jì)是指從事企業(yè)模具的數(shù)字化設(shè)計(jì)，包括型腔模與冷沖模，在傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，充分應(yīng)用數(shù)字化設(shè)計(jì)工具，提高模具設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短模具設(shè)計(jì)周期的人員。本文昆山模具設(shè)計(jì)培訓(xùn)班就為大家分享下模具設(shè)計(jì)專業(yè)的就業(yè)方向，供大家參考。
模具加工方向：①模具加工生產(chǎn)組織；②模具數(shù)控編程加工；③模具三維設(shè)計(jì)；④產(chǎn)品開(kāi)發(fā)三維設(shè)計(jì)。其他技術(shù)類方向：生產(chǎn)管理、物流管理、設(shè)備管理、質(zhì)量管理、項(xiàng)目管理以及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、汽車工業(yè)、機(jī)械制造工藝師、CNC工程師等。
楊老師（鼎典沖模技術(shù)總監(jiān)）
楊總監(jiān)（10年五金模具設(shè)計(jì)從業(yè)經(jīng)驗(yàn)）
2007-2010 在寧波公牛集團(tuán)做五金模具設(shè)計(jì)技師
2011-2013在昆山鴻泰精密模具擔(dān)任汽車五金模具設(shè)計(jì)師，
2014-2016在昆山鉅祥精密模具擔(dān)任工程設(shè)計(jì)部經(jīng)理，
2016年成立模具設(shè)計(jì)工作室并加盟鼎典教育任職五金模具技術(shù)總監(jiān)
擅長(zhǎng)各類電子產(chǎn)品，汽車（結(jié)構(gòu)件和覆蓋件）模具，CAE成型工藝分析，和解決各種模具問(wèn)題！
擅長(zhǎng)UG全3D汽車模具設(shè)計(jì)，精通各類專業(yè)軟件：Pesscad,UG,AUTOFORM，上課認(rèn)真負(fù)責(zé)！深受學(xué)員的喜愛(ài)！
1、適合人群：
01 . 機(jī)械類專業(yè)應(yīng)屆畢業(yè)生及在校大學(xué)生
02 . 模具公司所有加工人員，學(xué)徒、機(jī)加工、線切割、打火花、操機(jī)、做模師傅等,項(xiàng)目、產(chǎn)品設(shè)計(jì)周邊人群
03 . 繪圖員及會(huì)CAD、UG軟件的所有人群
04 . 從事模具行業(yè)，想快速提升目前薪資的所有人員
2、課程簡(jiǎn)介
**階段 : 學(xué)CAD軟件（3節(jié)課）燕秀外掛、標(biāo)準(zhǔn)件的優(yōu)缺點(diǎn)和選用、基礎(chǔ)的2D排位結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)理念的培養(yǎng)等
第二階段 : 學(xué)UG命令和實(shí)戰(zhàn)分模，3D基礎(chǔ)， 加工基礎(chǔ)等
第三階段 : 學(xué)全3D實(shí)戰(zhàn)設(shè)計(jì)及UG制圖出圖標(biāo)數(shù)，系統(tǒng)性思維結(jié)構(gòu)講解
第四階段 : 學(xué)模具設(shè)計(jì)師的系統(tǒng)思維，和常用結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)，以及出口標(biāo)準(zhǔn)的組立圖設(shè)計(jì)
3、教學(xué)目的
01 . 幫助有志于成為模具設(shè)計(jì)工程師的人群升值加薪
02 . 填補(bǔ)企業(yè)高端設(shè)計(jì)師崗位的空缺
03 . 讓應(yīng)屆畢業(yè)生快速上手公司工作
對(duì)于數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，數(shù)控系統(tǒng)就像大腦一樣負(fù)責(zé)處理信息并控制機(jī)床的動(dòng)力。當(dāng)要加工的零件形狀不規(guī)則時(shí)，插補(bǔ)運(yùn)算可以解決；而當(dāng)零件的形狀特殊，機(jī)床的刀具無(wú)法進(jìn)行切削時(shí)，五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)技術(shù)就派上了用場(chǎng)。
一提到工業(yè)，zui基礎(chǔ)的就是制造。
而所謂制造就是把各種各樣的東西從原材料變成零件再裝配成產(chǎn)品。
在傳統(tǒng)的金屬加工領(lǐng)域，零件的制造就是火星四濺的鑄鍛焊以及硬碰硬的車銑刨磨鉗，我們生活中見(jiàn)到的任何一個(gè)稍微有些形狀的金屬，在我們見(jiàn)到之前，都已經(jīng)在工廠經(jīng)歷了多次鐵與火的淬煉。
既然金屬零件是機(jī)器制造的，那么機(jī)器又是如何制造的呢？原來(lái)，它是**機(jī)床完成的。
(一)從機(jī)床到數(shù)控機(jī)床，機(jī)器不再無(wú)腦干活
機(jī)床是其他機(jī)器的“母機(jī)”。
煉鋼廠出產(chǎn)的鋼鐵并不是我們?cè)谏钪幸?jiàn)到的各種奇奇怪怪的形狀，而是板材、管材、鑄錠等等形狀比較規(guī)則的材料，這些材料要加工成各種形狀的零件就需要使用機(jī)床進(jìn)行切削；還有一些精度要求較高和表面粗糙度要求較細(xì)的零件，就要在機(jī)床上用精細(xì)繁復(fù)的工藝切出來(lái)或者磨出來(lái)。
和所有的機(jī)器一樣，zui初的機(jī)床包括動(dòng)力裝置、傳動(dòng)裝置和執(zhí)行裝置，靠電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)輸入動(dòng)力，**傳動(dòng)裝置帶著被加工的工件或者刀具進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)，至于在哪兒下刀、切多少、多快速度切等等問(wèn)題，則由人在加工過(guò)程中直接進(jìn)行控制。
由于傳統(tǒng)機(jī)床使用的電機(jī)的轉(zhuǎn)速在工作時(shí)基本上是不變的，為了實(shí)現(xiàn)不同的切削速度，傳統(tǒng)的機(jī)床設(shè)計(jì)了極為復(fù)雜的傳動(dòng)系統(tǒng)。這種復(fù)雜度的機(jī)械在現(xiàn)今的設(shè)計(jì)中已經(jīng)不多見(jiàn)了。
而隨著伺服電機(jī)(伺服電機(jī)就是可以在一定范圍內(nèi)精確控制電機(jī)的位置和轉(zhuǎn)速的電機(jī))技術(shù)的發(fā)展及其在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用，直接控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速變得方便快捷效率高，而且基本上是無(wú)級(jí)變速，傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，甚至出現(xiàn)了很多環(huán)節(jié)電機(jī)直接連接到執(zhí)行機(jī)構(gòu)上，而省略了傳動(dòng)系統(tǒng)。
這種“直接驅(qū)動(dòng)”的模式是現(xiàn)在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一大趨勢(shì)。
結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化還不夠，要實(shí)現(xiàn)各種各樣的形狀的零件的加工，還需要讓機(jī)床可以高效、準(zhǔn)確的控制多臺(tái)電機(jī)合作完成整個(gè)加工過(guò)程。
這就要讓機(jī)床成為有“腦子”的數(shù)控機(jī)床了。而這個(gè)腦子就是數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)的水平高低決定了數(shù)控機(jī)床能干多復(fù)雜、多精密的活兒，也決定了這臺(tái)機(jī)床和他的操作者的身價(jià)。
(二)數(shù)控系統(tǒng)能干嘛？處理信息并控制動(dòng)力
數(shù)控系統(tǒng)(Numerical Controller System)是數(shù)控機(jī)床的大腦。
對(duì)于一般數(shù)控機(jī)床而言，往往包含人機(jī)控制界面、數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)床、檢測(cè)裝置等等，操作人員在一些計(jì)算機(jī)輔助制造軟件的幫助下，將加工過(guò)程所需的各種操作(如主軸變速等步驟以及工件的形狀尺寸)用零件程序代碼表示，并**人及控制界面輸入到數(shù)控機(jī)床，之后由數(shù)控系統(tǒng)對(duì)這些信息進(jìn)行處理和運(yùn)算，并按零件程序的要求控制伺服電機(jī)，實(shí)現(xiàn)刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以完成零件的加工。
數(shù)控系統(tǒng)完成諸多信息的存儲(chǔ)和處理的工作，并將信息的處理結(jié)果以控制信號(hào)的形式傳給后續(xù)的伺服電機(jī)，這些控制信號(hào)的工作效果依賴于兩大核心技術(shù)：一個(gè)是曲線曲面的插補(bǔ)運(yùn)算，一個(gè)是機(jī)床多軸的運(yùn)動(dòng)控制。
(三)零件形狀太“自由”？靠插補(bǔ)運(yùn)算搞定
如果運(yùn)動(dòng)軌跡可以用解析式表達(dá)，則整個(gè)運(yùn)動(dòng)就可以分解為幾個(gè)坐標(biāo)的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的合成運(yùn)動(dòng)，就可以直接控制電機(jī)生成了。
但是制造過(guò)程中很多零件的形狀可以說(shuō)是十分“自由”的，既不圓、也不方，甚至都不知道是什么形狀，例如汽車、輪船、飛機(jī)、模具、藝術(shù)品等產(chǎn)品常遇到不能用解析式描述的曲線曲面，這類曲線曲面稱為自由曲線(Free Form Curves)或自由曲面。
要切出來(lái)這些“自由”的形狀，刀具和工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)也相應(yīng)的十分復(fù)雜。具體到操作中，就是要控制工件臺(tái)、刀具都按照設(shè)計(jì)好的位置-時(shí)間曲線進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，控制這二者在規(guī)定的時(shí)間以指定的姿態(tài)到達(dá)指定的位置。
機(jī)床可以在工件和刀具之間很好地完成直線段、圓弧或其他的有解析式的樣條曲線的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而這種復(fù)雜的“自由”運(yùn)動(dòng)又該怎么完成呢？答案是依靠插補(bǔ)運(yùn)算。
所謂插補(bǔ)，就是按照一定方法確定數(shù)控機(jī)床上刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡的過(guò)程。根據(jù)給定的速度和軌跡，在軌跡的已知點(diǎn)之間，增加一些新的中間點(diǎn)，并控制工件臺(tái)和刀具**這些中間點(diǎn)，進(jìn)而就能完成整個(gè)運(yùn)動(dòng)。
而這些中間點(diǎn)之間，則**線段、圓弧或者樣條曲線等來(lái)連接。相當(dāng)于用數(shù)段微小的線段和圓弧去逼近要求的曲線和曲面，這就是插補(bǔ)的本質(zhì)。
流行的插補(bǔ)算法包括逐點(diǎn)比較法、數(shù)字增量法等，而利用Nurbs樣條曲線進(jìn)行插補(bǔ)因?yàn)槠湫矢?、精度好而得到了高端?shù)控機(jī)床的青睞。
(四)刀的姿態(tài)不對(duì)無(wú)法加工？五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)分分鐘搞定
加工復(fù)雜曲面不光要理論上可以加工，還需要考慮刀具和被加工的表面之間的相對(duì)位置關(guān)系。
一方面如果刀具的姿態(tài)不合適會(huì)導(dǎo)致加工的表面質(zhì)量低下；另一方面刀具還會(huì)和加工好的零件結(jié)構(gòu)互相干涉，不調(diào)整刀具的相對(duì)姿態(tài)根本沒(méi)有辦法加工。這就需要賦予數(shù)控機(jī)床更多的運(yùn)動(dòng)自由度，使之更為靈巧。
由于我們所處的三維空間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)只包含六個(gè)自由度(3個(gè)平動(dòng)自由度以及3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度)，五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)就是使數(shù)控機(jī)床在具有空間上x、y、z三個(gè)方向的平動(dòng)自由度外，又增加了兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度，再加上刀具本身的用于切削的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，這樣刀具和工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)就有了全部的六個(gè)自由度，使得刀具和工件之間可以呈現(xiàn)任意的相對(duì)位置和相對(duì)姿態(tài)。
如上圖所示，雖然圖中標(biāo)了4個(gè)平動(dòng)自由度，但是其實(shí)質(zhì)上也只是實(shí)現(xiàn)了x、y、z三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，有一個(gè)自由度是冗余的，其實(shí)質(zhì)上是一個(gè)五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)機(jī)床。
(五)國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)：逐漸邁向高端市場(chǎng)
中國(guó)是當(dāng)今世界機(jī)床制造大國(guó)，數(shù)控系統(tǒng)在性能、功能和成套化應(yīng)用方面均取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。
其中，低檔數(shù)控系統(tǒng)幾乎完全取代了進(jìn)口，中檔數(shù)控系統(tǒng)在系列化、商品化和產(chǎn)業(yè)化方面成效顯著。高檔數(shù)控系統(tǒng)已突破實(shí)現(xiàn)了五軸聯(lián)動(dòng)功能，并在六軸數(shù)控砂帶磨床、五軸葉片銑床和車銑復(fù)合機(jī)床等設(shè)備上得到了示范應(yīng)用。
此外，中國(guó)企業(yè)針對(duì)零件(如手機(jī)殼)的大批量、表面光潔度高等特點(diǎn)，各自開(kāi)發(fā)了多款專用系統(tǒng)和小型高速加工中心，大大降低了生產(chǎn)成本，該市場(chǎng)現(xiàn)已基本被國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)和主機(jī)占領(lǐng)。
不過(guò)，還是應(yīng)該看到，國(guó)際上的數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)有很多成熟的高端產(chǎn)品，與世界機(jī)床強(qiáng)國(guó)相比，中國(guó)的機(jī)床產(chǎn)品在全球機(jī)床市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力差距依然很大。
結(jié)語(yǔ)
雖然時(shí)下機(jī)床產(chǎn)業(yè)不夠景氣，但作為機(jī)器的母機(jī)，在中國(guó)大力發(fā)展智能制造產(chǎn)業(yè)的大背景下，智能機(jī)床產(chǎn)業(yè)也必將有光明的未來(lái)。
(作者| 陳俊宇，清華大學(xué)機(jī)械工程系博士研究生)
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