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                        压铸模CAD/CAM及高速传输加工集成系统
                        作者:管理员    发布于:2019-01-07 09:28:41    文字:【】【】【】浏览 (1103)
                        摘要:为适应市场竞争的需要,在短的时间内、以少量的开发成本、生产优质的新产品,已成为当今企业家们的共识。为此,人们先后提出了各种产品开发策略。如计算机集成制造系统(CIMS)、并行工程(CE)等等......

                        为适应市场竞争的需要,在短的时间内、以少量的开发成本、生产优质的新产品,已成为当今企业家们的共识。为此,人们先后提出了各种产品开发策略。如计算机集成制造系统(CIMS)、并行工程(CE)等等,其中皆以CAD/CAM技术为基础。

                        在模具设计全过程中利用先进的计算机技术,不仅可以大大减少产品设计工作量,减少模具制造及试模时间,提高设计的科学性,较为容易地得到较佳的方案,而且对复杂的曲面以及精度要求比较高的加工部位,可以利用CAM完成加工过程,大大缩短工时。本系统是在以上基点上去完成的。

                        1、压铸模CAD/CAE/ACM集成系统的总体结构

                        本文借鉴了别的模具的设计中的方法,吸收了现代的机械加工思想,并根据中心的实际情况,其中包括:计算机软硬件情况,机加工设备,通用刀具库、压铸设备等,提出了切实可行的压铸模CAD/CAM集成系统的总体结构。见图1。

                        图1   压铸模CAD/CAE/CAM集成系统的总体结构图

                        在压铸模数据库中,存有常用压铸参数,如压铸机参数,工艺参数,浇注系统形状选择依据、尺寸计算经验公式等,以供CAD设计时用。

                        根据零件图纸要求,首先进行二维CAD标准化设计,然后按标准化设计的结构图进行三维CAD造型,建立起基于制造的模型。放收缩余量、加工余量、出模斜度等,生成铸件图。选择、生成浇注系统。选择分型面等,软件根据铸件形状及分型面自动生成模具型腔。在压铸件造型完毕,选择整个模具装配重新生成,系统就可以根据铸件图,自动生成相应的模具型腔,然后将生成的模具型腔(动、定模镶块、抽芯滑块等)的三维立体图形信息存入压铸模具数据库,以备后用。或在CAD造型时,查找压铸模具数据,找出相同或相似零作为新的CAD起点,实现数据重用。这样就不必从头做起,所以大大减少了工作量,缩短产品开发周期,体现了现代先进的制造思想。

                        根据三维造型,使用CAM软件,采用标准的模具刀具库,生成刀具轨迹文件。利用已生成的铸件图、型腔图、抽芯、镶块、浇注系统和加工前毛坯尺寸、形状及刀具,利用Vericut加工过程仿真软件模拟分析,找出加工中可能产生缺陷处,对工艺参数作适当调整,重新模似、再修改,直至完全正确为止。在软件上进行模拟仿真加工,避免因工艺不对造成损失。从而产生较佳模具的设计与制造。由此降低成本,缩短加工周期。

                        然后通过后处理,生成数控机床指令,由加工中心加工模具型腔,以及电火花加工用电极(利用电火花加工模具型腔)。

                        在设计加工过程中建立压铸模具数据库、刀具库,依然可在下次使用。

                        2、模具设计

                        为了适应企业的要求,迅速地建立起实用的压铸模CAD/CAM系统,我工程中心采用了国际流行的通用机械 CAD/CAM软件作为工作平台进行设计。引进国外成熟的CAD系统,不仅可以利用其实用性来加快我国传统压铸模技术的改造,更可以弥补在这方面起步较晚的不足。从而缩短开发周期,并提高压铸CAD系统的质量和可靠性。基于这样的指导思想,着眼于实用、解决厂方的实际问题,消化、吸收了国外名气的CAD/CAM软件以及高速传输加工软件,采用开放的知识积累系统模式,我中心选择名气的高集成度、多模块的UGII软件作为CAD/CAM的平台。使用高集成度及功能强大的软件可以保证图形无缝连接,避免因尺寸及特征丢失造成的错误,保证模具加工质量及寿命。在软件使用过程中形成自己的压铸模系统。

                        工程中设计一项新产品,需要大量的经验知识,包括从以前的产品中继承大量的信息,加上创新、修改。传统的手工绘图,一个新产品就要绘制一整套新图纸。而利用CAD,就可以从压铸数据库中调出相似件,使用相同、相似的零件或浇注系统,稍加修改即可。即应用工程数据重用(EDR,Engineering Datd  Reuse)思想。可以使设计过程简化,大大缩短了设计周期。

                        例:曲轴箱体是一个十分复杂零件,本文运用了实体造型与曲面造型相结合的办法,造型结果相当理想。

                        图2       铸件造型结果图

                        在产品图上根据压铸工艺要求作适当调整,如加收缩率等,生成铸件图。

                        在UGⅡ软件的模具模块里,系统根据铸件图,分型面形状、抽芯块形状,自动生成动、定模镶块。同时,成型零件也在这过程中自动生成。并可模拟模具开启,并可检查在这一过程中各零件之间是否存在干涉。模具模拟开启示意图见图3。

                        在UGⅡ软件里,可以根据动、定模、镶块、抽芯块之间是否存在间隙或者其它由于工作失误造成的错误。有些相配合的面分开造型的情况下,在装配时可能错开一个很小的距离,由于装配图很复杂不大容易检查得出,所以很容易产生错误。应用装配和干涉检查功能就可以避免上述问题的产生。

                        在老的方案设计完毕后,根据新设计的浇注系统,替代老的浇注系统,软件根据原来的设计过程重新自动生成动、定模镶块等成型零件,由于抽芯块没有改变,所以不用重新生成抽芯块。由于数据重用,在新的设计里只使用新的浇注系统替代老的浇注系统,别的均由软件自动生成,所以只需很短时间就可以完成新方案的设计,体现了现代计算机的的强大威力及优势。

                        图3       模拟开启示意图

                        3、建立标准模具刀具库

                        在模具的加工中,采用刀具的种类相对于产品加工刀具种类较少。常用到的有开粗的大盘刀、圆角牛鼻刀、球头刀、清角刀等。因此,将这几种常用的刀具较优切削参数固定下来,如刀具的直径大小、切深、转速、进刀量、刀长、悬伸长度等存放于刀具数据库里,刀具编程人员就可以随时调取。这样就不会因人员变动造成加工参数和加工质量的变化。同时能延长刀具的寿命,为日后的刀具库维护提供好的基础。并大大缩短了车间刀具准备的时间。

                        4、数控加工及加工刀具的模拟

                        根据Vericut软件的要求,可以直接使用UGII的.PTP格式的文件,软件会根据定义好的座标系及按工艺要求、从模具刀具库选用相关刀具类型、尺寸、及毛坯形状,就可准确模拟加工形状及过程,当出现错误时,立即出现警告提示,要求编程员进行修改。

                        要得到准确的加工结果,编程人员可以很快的修改相关参数,在很短的时间内重新模似,达到加工要求,大幅提高工作效率及加工质量。

                        5、数控加工

                        在模具生产厂家,钳工工作量很大,并且技术经验要求较高。在工厂里,较困难的曲面,无法手工编程,没有数控指令,数控机床只能“巧妇难为无米之炊”,不能加工,只有靠钳工凭经验,一点一点地完成。如果碰到相配合的面,钳工工作的难度就更大了。另外,由于钳工的工作性质,必然依靠人的手工劳动,偶然因素太多,所以同一零件,每次做的总是有或多或少的不同,给质量控制带来难度。所以需要用计算机来辅助加工。

                        本文利用UGII的CAM功能,对模具的动、定模,镶块及抽芯零件、进行曲面加工。首先生成刀路文件,然后通过后处理,将前面生成的刀路文件(*.CLS)转为FAUNC系统加工中心适用的数控指令。大大减少技术人员编程等工作(包括有些手工无法编程的曲面),使模具制造周期缩短了30%,有些抽芯块加工后甚至可以减小钳工60%的工作量。

                        6、高速传输加工

                        一般的加工中心采用RS232接口传输, 这种传输模式为对话式,带宽窄,效率低。在加工过程中,常会出现因接受数据不及时,造成加工停顿现象,工件表面出现微小凹坑,影响表面质量。

                        工程中心经研究比较,采用由一台计算机配合数据服务器(DATA SERVER)同时控制若干台加工中心,一次性不间断完成加工程序的传输。再通过加工中心内部宽带数据总线,向控制器连续,不间断发送加工程序,从而避免了因低速传输带来的对加工影响。较显著表现在1)、在不中断前一个程序的执行状况下,可以对任意机床进行若干个程序传输,减少辅助工作时间。2)、对加工中心提供宽带数据,保证机床在加工过程中无停顿,确保工件表面质量。

                        结束语

                        1、由压铸模工程中心和宁波北仑模具压铸厂共同开发的压铸模CAD/CAM集成系统已获得成功,并在该厂的2001~2002年间已在100多套模具设计与生产中和得到了广范应用。提高了在CAD/CAM方面的整体水平。

                        2、该系统不仅适用于压铸模,也适用于其他金属模具的开发,并且实用性很强。

                        3、该系统加工的压铸模具使模具生产周期有较大缩短,其中电火花工作量减少50%~70%,模具钳工工作量减少30%。压铸模整体精度进一步得到提高,模具寿命也得到相应提高。

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