一浙芙、前言

　　本文講述了利用NX進(jìn)行玻璃鋼產(chǎn)品的模具設(shè)計(jì)及其數(shù)控編程的流程，以實(shí)例的形式說(shuō)明了NX軟件參數(shù)化特征造型和共享數(shù)據(jù)庫(kù)特性在模具設(shè)計(jì)和數(shù)控編程中的優(yōu)點(diǎn)，為讀者從事產(chǎn)品三維設(shè)計(jì)秋鹅、模具設(shè)計(jì)與數(shù)控編程的高效應(yīng)用提供了參考借鑒作用。

　　NX作為參數(shù)化CAD/CAM軟件系統(tǒng)的代表彤笼，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品零件組件從概念設(shè)計(jì)到制造全過(guò)程的設(shè)計(jì)制造一體化析崎，使產(chǎn)品在CAD/CAE/CAM各單元系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的自動(dòng)傳遞與無(wú)縫轉(zhuǎn)換：在CAE、CAM系統(tǒng)中能順利接受CAD系統(tǒng)建立的三維模型榜揖，且基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上同步更新勾哩，同時(shí)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)举哟、模具設(shè)計(jì)思劳、產(chǎn)品及模具的數(shù)控加工的刀具軌跡及NC加工代碼數(shù)據(jù)能夠自動(dòng)更新，避免了重復(fù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)建模和NC數(shù)控編程妨猩，實(shí)現(xiàn)了CAD/CAE/CAM數(shù)據(jù)的全相關(guān)性設(shè)計(jì)潜叛。NX提供的基于專家系統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)功能和高效的數(shù)控編程功能，克服了傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)模式的缺點(diǎn)壶硅，通過(guò)模具檢測(cè)威兜、自動(dòng)分模、模擬開(kāi)模和數(shù)控加工仿真的三維動(dòng)態(tài)顯示等設(shè)計(jì)制造與視頻技術(shù)結(jié)合等手段庐椒，使設(shè)計(jì)更加直觀地展現(xiàn)在人們面前椒舵，極大地提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的效率蚂踊，在保證產(chǎn)品生產(chǎn)進(jìn)度和質(zhì)量的同時(shí)，解放了產(chǎn)品設(shè)計(jì)及工藝人員的勞動(dòng)生產(chǎn)力笔宿。

　　二犁钟、NX的模具設(shè)計(jì)方案

　　1.基于專家系統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)

　　利用NX軟件提供的三維造型功能，設(shè)計(jì)者可快速完成產(chǎn)品的創(chuàng)建與修改安蔚。利用NX專家系統(tǒng)模具設(shè)計(jì)功能泞霹，可快速完成分模、模具型腔及型芯的自動(dòng)生成眼栽，標(biāo)準(zhǔn)模架零部件和組件的調(diào)用等相關(guān)內(nèi)容俱菜，最終完成注塑模、鑄造模贸渐、沖壓模的設(shè)計(jì)恕琅。其模具設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)建立在產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造工藝流程 相結(jié)合的基礎(chǔ)之上，對(duì)如鑄造当盘、注塑成型中的澆口接窍、流道、凸凹模間隙設(shè)計(jì)驮肄、模具分型面的設(shè)計(jì)川霞、零件厚度和拔模檢測(cè)等制造工藝經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了吸收和應(yīng)用。利用NX可以對(duì)模具的性能悬朱、模具結(jié)構(gòu)和注塑件在成型過(guò)程中的溫度場(chǎng)進(jìn)行有限元傳熱分析和流道分析勇垛。

　　NX模塊在注塑鑄造成型模具設(shè)計(jì)過(guò)程中提供的功能包括：①分析設(shè)計(jì)零件是否可塑，對(duì)問(wèn)題區(qū)域進(jìn)行檢驗(yàn)和修復(fù)士鸥。②零件材料闲孤、幾何模型和模具設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)的收縮間隙設(shè)計(jì)。③進(jìn)行模具凸凹模分型面的設(shè)計(jì)烤礁。④模具凸凹模型芯型腔和澆口流道的設(shè)計(jì)讼积。⑤模具開(kāi)模模擬及厚度、拔模和干涉等檢測(cè)脚仔。⑥ 標(biāo)準(zhǔn)模架零部件組件調(diào)用及脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)勤众。⑦模具的單型腔模和多型腔模設(shè)計(jì)。⑧產(chǎn)品鲤脏、凸凹模型芯和型腔的模具全相關(guān)性設(shè)計(jì)们颜。⑨注塑模擬流動(dòng)、傳熱及成型分析凑兰。

　　2.模具設(shè)計(jì)流程

　　首先將設(shè)計(jì)好的產(chǎn)品零件和依標(biāo)準(zhǔn)模架設(shè)計(jì)的模具毛坯零件進(jìn)行裝配掌桩，設(shè)置好正確的拔模方向，進(jìn)行拔模和厚度檢測(cè)，設(shè)定產(chǎn)品收縮率與凸凹模間隙波岛。然后乾哆，進(jìn)行模具分型面的設(shè)計(jì)與凸凹模的分割，再進(jìn)行開(kāi)模模擬和干涉檢測(cè)锅吝。待凸凹模抽取成功后翩愧，進(jìn)行澆口流道及脫模機(jī)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)模架及組件的裝配設(shè)計(jì)询晦。最后坑箭，將所有的設(shè)計(jì)成品轉(zhuǎn)入生產(chǎn)部門進(jìn)行零部件的選取與加工制造。

　　可以看到捉泣，該設(shè)計(jì)流程將企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)弹臂、工藝設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)和數(shù)控加工編程集成在一起舵素，因此提高了產(chǎn)品梨伸、模具、工藝設(shè)計(jì)和數(shù)控編程的效率弥容。

　　3.熱復(fù)合模設(shè)計(jì)實(shí)例

　　玻璃鋼產(chǎn)品的加工制造常用的有纏繞成型痪罐、模壓成型、層壓成型和拉擠成型等工藝手段葫督。玻璃鋼熱復(fù)合模的模壓成型是根據(jù)熱固性玻璃鋼復(fù)合材料產(chǎn)品的成型特點(diǎn)竭鞍，通過(guò)一定的配料和填料工藝，在壓力機(jī)上經(jīng)一定溫度橄镜、壓力和時(shí)間的共同作用偎快，最終加熱、固化和冷卻模壓成型的蛉鹿。玻璃鋼熱復(fù)合模設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是：其模具分型面的設(shè)計(jì)滨砍、凸凹模設(shè)計(jì)與注塑耐或鑄造模相似妖异，但沒(méi)有澆口和流道，其脫模機(jī)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單领追，模具設(shè)計(jì)的主要部分集中在凸凹模型芯和型腔的設(shè)計(jì)上他膳。

　　傳統(tǒng)的熱復(fù)合模具設(shè)計(jì)方式是：首先進(jìn)行工藝性分析和標(biāo)準(zhǔn)模架的選取，然后進(jìn)行凸凹模绒窑、脫模機(jī)構(gòu)及相關(guān)部件的二維繪圖設(shè)計(jì)棕孙。這種模具設(shè)計(jì)手段效率低，不易檢查設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤些膨，且模具設(shè)計(jì)質(zhì)量很大程度上依賴于設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)椅洗。當(dāng)二維繪圖完成后，進(jìn)行數(shù)控加工編程時(shí)，需要重新進(jìn)行三維造型耍缩。且當(dāng)試模完成后转甥，模具設(shè)計(jì)需要更改時(shí)，又要進(jìn)行二維繪圖交印、三維造型和數(shù)控編程等大量重復(fù)的勞動(dòng)享立，尤其是在凸凹模的型芯型腔設(shè)計(jì)與后續(xù)數(shù)控加工編程時(shí)，繪圖和檢測(cè)的工作量極大丘梭。

　　利用NX基于專家系統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)功能模塊嫂镇，設(shè)計(jì)師可以直接根據(jù)產(chǎn)品進(jìn)行模具分型面設(shè)計(jì)、凸凹模設(shè)計(jì)柄叹、干涉檢測(cè)竞茂、開(kāi)模模擬和模具裝配等，將凸凹模設(shè)計(jì)一次完成漓客，避免了模具設(shè)計(jì)人員因經(jīng)驗(yàn)不足引起的錯(cuò)誤斜劳。同時(shí)，將模具設(shè)計(jì)完成后得到的凸凹模较幌，直接轉(zhuǎn)入后續(xù)的NC加工模塊進(jìn)行數(shù)控加工編程揍瑟，且當(dāng)產(chǎn)品和模具需要修改時(shí)，凸凹模及數(shù)控加工的刀具軌跡隨著設(shè)計(jì)更改而全部自動(dòng)更新乍炉，提高了模具設(shè)計(jì)和數(shù)控編程的效率和質(zhì)量绢片，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程都是在集成的環(huán)境下完成的。

　　利用NX模塊進(jìn)行某玻璃鋼產(chǎn)品及其模具的凸凹模設(shè)計(jì)實(shí)例岛琼，為設(shè)計(jì)時(shí)的分型面及拔模方向底循。整個(gè)凸凹模的設(shè)計(jì)完全根據(jù)產(chǎn)品模型進(jìn)行分模設(shè)計(jì)，開(kāi)模同時(shí)將凸凹模一次設(shè)計(jì)完成槐瑞，與采用傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)相比熙涤，大幅度提高了設(shè)計(jì)的效率，縮短了模具設(shè)計(jì)制造周期困檩。

　　三祠挫、NX的數(shù)控加工編程

　　1. 數(shù)控編程功能簡(jiǎn)介

　　在產(chǎn)品的數(shù)控加工編程方面，NX軟件提供了功能強(qiáng)大的數(shù)控編程模塊NX/NC悼沿。該CAM模塊和CAD模塊集成在一起等舔，具有強(qiáng)大的數(shù)控加工編程和后置處理功能。NX/NC可分別對(duì)各種加工機(jī)床的各種加工方式進(jìn)行數(shù)控加工編程摊咨，能產(chǎn)生生產(chǎn)過(guò)程規(guī)劃恤诀，提供參數(shù)化的刀位軌跡，估計(jì)加工的時(shí)間氏长。它所具有的數(shù)控車削碑肚、銑削和線切割加工編程功能悍暴，支持車削中心、五軸銑削中心和四軸線切割數(shù)控加工編程功能尔芯，具備完整的關(guān)聯(lián)性鹅昭，對(duì)任何設(shè)計(jì)更改，能自動(dòng)生成加工程序和資料贺壮。

　　利用NX/NC生成的刀具軌跡文件稱為CLData(Cutter Location Data)束湃。通過(guò)Nc Check可以進(jìn)行仿真加工檢測(cè)切削狀況，其中大愁，系統(tǒng)提供的Vericut模擬功能可以模擬材料的去除過(guò)程袖共，用戶可以對(duì)切削過(guò)程進(jìn)行快速校驗(yàn)，對(duì)刀具軌跡進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)乎壮，以預(yù)測(cè)誤差和干涉過(guò)切敷矫。產(chǎn)生的CL刀位文 件經(jīng)Ncpost或Gpost的后置處理，即可產(chǎn)生NC代碼汉额。其提供的后置處理程序能滿足如Fanuc曹仗、Heidenhain、Simenses蠕搜、Mitsubishi怎茫、Mazak、Agie和Charmilles等數(shù)控系統(tǒng)的要求妓灌。用戶可以通過(guò)修改Option File文件(機(jī)床配置文件)和FIL File 文件(數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)接口文件)轨蛤，產(chǎn)生適合自有數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)的后置處理程序。

　　2. 數(shù)控編程流程

　　數(shù)控編程是指根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求虫埂、幾何形狀祥山、 尺寸及工藝要求來(lái)確定加工方法、加工路線和工藝參數(shù)掉伏、切削參數(shù)(主軸轉(zhuǎn)速缝呕、刀具進(jìn)給量、切削深度等)及輔助功能(主軸正反轉(zhuǎn)斧散、冷卻液開(kāi)關(guān)等)的設(shè)置诚咪，進(jìn)行數(shù)值計(jì)算獲得實(shí)際加工時(shí)的刀具軌跡，然后按數(shù)控機(jī)床所采用的代碼及程序格式沉卷， 輸出工件的數(shù)控加工程序的過(guò)程准贯∷凳埃　　

　　數(shù)控加工編程的功能模塊一般包括圖形幾何造型凰拇、刀具軌跡設(shè)計(jì)、刀具軌跡編輯蝗广、加工仿真堡脱、后置處理和全數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)參數(shù)化驅(qū)動(dòng)修改等功能模塊。利用NX/NC進(jìn)行數(shù)控程序的編制流程與實(shí)際加工的邏輯思維是相似的」馐瘢　　

　　利用NX/NC模塊進(jìn)行數(shù)控編程時(shí)算郭，要求制造工程師遵循一定的邏輯步驟來(lái)設(shè)計(jì)加工所需的刀具軌跡，其過(guò)程是：首先設(shè)計(jì)加工所需的制造模型(產(chǎn)品與毛坯)估态，然后建立包含加工機(jī)床循谨、刀具、夾具和加工坐標(biāo)系等方面內(nèi)容的制造工程數(shù)據(jù)庫(kù)(加工環(huán)境設(shè)置)嗡身，其定義可在刀具軌跡設(shè)計(jì)規(guī)劃之前完成倔撞，也可在進(jìn)行刀具軌跡設(shè)計(jì)的同時(shí)進(jìn)行設(shè)置。接下來(lái)慕趴，選擇被加工的幾何對(duì)象(點(diǎn)痪蝇、輪廓、曲面或?qū)嶓w)和加工方式(如體積銑削和曲面銑削等)冕房，根據(jù)具體的加工方式確立合適的切削工藝參數(shù)(如步距躏啰、深度、主軸轉(zhuǎn)速等制造參數(shù))耙册，系統(tǒng)根據(jù)加工對(duì)象和加工方式给僵，及切削工藝參數(shù)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，生成需要的刀具軌跡详拙。這里為了提高刀具軌跡的設(shè)計(jì)質(zhì)量想际，通常通過(guò)仿真加工(Vericut功能)檢測(cè)刀位軌跡的不合理之處。最后溪厘，利用后處理程序胡本，將CL Data文件經(jīng)Gpost或Ncpost等后置處理生成相應(yīng)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)的NC加工程序代碼。

　　3. 數(shù)控編程實(shí)例

　　利用NX進(jìn)行產(chǎn)品及模具的數(shù)控編程與仿真加工畸悬，當(dāng)產(chǎn)品模型更改時(shí)粮锻，所設(shè)計(jì)的凸凹模型芯型腔和數(shù)控加工程序數(shù)據(jù)，刀具軌跡和NC代碼都會(huì)隨之更新蒂拯。從而實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造數(shù)據(jù)的全相關(guān)刃拼，即設(shè)計(jì)制造一體化。用戶可以根據(jù)加工的需要任肯，對(duì)數(shù)控編程過(guò)程樹(shù)和工藝參數(shù)表的內(nèi)容進(jìn)行編輯修改额晶，從而生成高效優(yōu)質(zhì)的數(shù)控程序。

　　四绿窿、小結(jié)

　　本文以玻璃鋼熱復(fù)合模的模具設(shè)計(jì)和數(shù)控編程的應(yīng)用為例豌挫，系統(tǒng)介紹了模具設(shè)計(jì)與數(shù)控編程的流程。在實(shí)際應(yīng)用中纹轩，本文所述的應(yīng)用可擴(kuò)展到以空間型面定位的專用工裝夾具的設(shè)計(jì)與數(shù)控編程泄艘，可以快速高效地進(jìn)行專用夾具的設(shè)計(jì)與數(shù)控編程加工宦噩，為提高NX的軟件應(yīng)用水平和擴(kuò)大其應(yīng)用范圍提供了借鑒。CAD/CAM一體化是解決產(chǎn)品設(shè)計(jì)宗商、數(shù)控加工編程高效率高質(zhì)量的主要途徑之一衰拄，也是當(dāng)今機(jī)械工程應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展方向，CAD/CAM一體化的實(shí)現(xiàn)對(duì)于提高制造企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力和經(jīng)濟(jì)效益有著重要的意義裕照。

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