隨著國家經(jīng)濟發(fā)展和制造業(yè)大國地位的確立，以及人們生活水平的提高及消費需求的不斷增長博助，汽車工業(yè)在國家整個制造業(yè)中所占比重逐漸加大险污，并將成為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)。就云南本地而言富岳，據(jù)省機械行業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)蛔糯，機械工業(yè)產(chǎn)值的80 %以上出自汽車制造相關(guān)企業(yè)。伴隨國內(nèi)汽車工業(yè)的發(fā)展窖式，本地專業(yè)科研院所和企業(yè)跟蹤引進蚁飒、消化吸收及綜合應(yīng)用國際上的先進制造技術(shù)已是大勢所趨。在國內(nèi)機械制造領(lǐng)域萝喘，從CAD淮逻、CAPP 到CAM的集成研究與應(yīng)用，已有成功案例阁簸。如曾經(jīng)在國際上獲得大學(xué)領(lǐng)先獎的清華大學(xué)CIMS國家示范工程;獲工廠領(lǐng)先獎的北京第一機床廠CIMS 項目弦蹂，等等。欲將CAE分析理念與軟件技術(shù)應(yīng)用到汽車制造企業(yè)的模具設(shè)計過程中，驗證汽車車身大型覆蓋件拉深模具設(shè)計瀑红，提高設(shè)計質(zhì)量峦铲、縮短制造周期，在國內(nèi)汽車行業(yè)還不多見贼扩。要把經(jīng)過計算機擬合以及CAD軟件設(shè)計筑轻、修改，再通過CAE 軟件分析璧酣、驗證的模具幾何信息傳送到CAM 軟件來進行數(shù)控加工及加工仿真具雹，則尚未見諸報道。

云南省機械研究設(shè)計院和一汽紅塔云南汽車制造有限公司針對公司汽車新產(chǎn)品拉深模具設(shè)計聯(lián)合進行的CAE分析與驗證扑诈，以及CAM 數(shù)控加工和仿真衔系，探索解決CAE 和CAM 軟件應(yīng)用中遇到的技術(shù)難題，初步實現(xiàn)了CAD/ CAE/ CAM集成應(yīng)用很刃。本文就CAE與CAM之間相關(guān)數(shù)據(jù)的傳遞砾褂，CAM 實現(xiàn)的方法及步驟做一介紹，以期起到拋磚引玉之效昼浦。

1 CAE幾何模型傳遞

應(yīng)用沖壓CAE軟件PAM2STAMP對拉深模具進行分析馍资、驗證后，將模型幾何信息直接導(dǎo)入UGS 軟件系統(tǒng)关噪，應(yīng)用其CAM功能來生成模具數(shù)控加工模型鸟蟹。

用PAM2STAMP 軟件產(chǎn)生的模具有限元分析模型中的幾何信息，可以調(diào)用設(shè)計模型(CAD) 或網(wǎng)格(MESH) 等菜單功能很方便地導(dǎo)出使兔。其CAD 文件格式有IGES 和VDA 等;網(wǎng)格文件格式則有UNV(IDEAS)建钥、CDB (ANSYS)、NAS (NASTRAN) 和STL虐沥，等等熊经。此外，還可以用VRML 格式導(dǎo)出文件.UGS可以直接導(dǎo)入由CAE 軟件導(dǎo)出的IGES置蜀、STL 和VRML 格式文件奈搜。對于用VRML 和STL 格式導(dǎo)入的文件悉盆，CAM加工建模時需要按照小平面體(facet body)盯荤，而不是實體(solid body) 或片體(sheet body)來處理。汽車廠根據(jù)其產(chǎn)品設(shè)計出模具焕盟，凸模秋秤、凹模和壓料圈型面如圖1所示。

2 CAM建模及加工仿真

構(gòu)建模具CAM加工模型時铣飘，在型面上選擇點來確定加工坐標系(MCS)纷辈，所以上面各圖中均不含模具的其它部分。在考慮工件裝夾時，因為模座上已留有定位與夾壓位置膛躁，故不使用夾具绞胡。

2.1 工藝方法

在CAM加工實現(xiàn)方法上，根據(jù)工廠數(shù)控機床設(shè)備條件赢虚，選擇外形銑削(mill_contour) 和多軸銑削(mill_multi-axis) 類型覆逊。

加工工序與切削參數(shù)。在CAM 加工模型中舰秀，針對拉深模具模面特征和模具毛胚鑄造方式劃分粗波媒、精加工工序。以粗加工工序一次加工模具所有型面枚鸭，留后工序余量0. 5;用半精加工及精加工工序由內(nèi)及外順序加工各個型面腮鹦。凹模壓料面在半精加工階段完成，其余各面留精銑余量0. 2饵较。半精加工時拍嵌，工件切入/切出公差(Intol/Outol)按默認值0.03;精加工取一半值或0.01。半精加工及精加工以環(huán)繞方式(Follow Periphery)順銑告抄，用殘余波峰高度(Scallop)控制切削步長與精度撰茎。殘余波峰高度預(yù)設(shè)值0.001，應(yīng)依據(jù)后工序需要調(diào)整打洼，在保證加工精度的前提下龄糊，應(yīng)盡量減少加工程序代碼數(shù)量，提高加工效率募疮，降低加工費用炫惩。比如精加工燈飾座模具壓料面，假設(shè)刀具不變阿浓，如果直接使用預(yù)設(shè)值他嚷，生成的加工程序行數(shù)是236 000。將設(shè)定值改為0.05時芭毙，NC 代碼數(shù)量驟降到35 000 行筋蓖，減少了67 %;在相同切削速度下，加工時間縮短2/ 3魁跷，加工效率提高2倍孟若，加工成本也相應(yīng)降低。

2.2 刀具選用

結(jié)合模具加工工藝要求洗念，對應(yīng)鑄件材料炮方，兼顧加工質(zhì)量和效率等因素，優(yōu)先選用硬質(zhì)合金材料刀具提蕴。粗加工采用多齒立銑刀誊批，半精加工和精加工使用球頭銑刀橱泻。刀具尺寸依據(jù)模具型面形狀和尺寸確定，以盡量不留或少留加工殘余面為原則卦唇。

2.3 NC 程序

在CAM軟件自動計算出粗加工抢坯、半精加工和精加工各道工序刀具軌跡之后，選擇UGS 提供的三軸聯(lián)動(MILL 3 AXIS) 數(shù)控機床模板進行后處理欢公。新建程序組聯(lián)接單個工件的全部工序象掖，生成包括換刀在內(nèi)的工件整個加工過程的NC 代碼。按照汽車廠OKUMA 五面加工中心程序格式要求歹恬，對程序開頭部分略做修改腾蔼，即可用機床的DNC 加工配置與計算機聯(lián)機驗證及運行程序。

半精加工NC 程序示例：

N10 G90 G15

N20 G00 X0. 0 Y0. 0 Z300. 0

N30 T03 M06

N40 X571. 367 Y307. 3017 S4000 M03

N50 G43 Z220. 4864

N60 Z202. 6136

N70 G01 Z199. 6136 F3000 M08

N80 X569. 0259 Y307. 2905

N90 X571. 9014 Y305. 9651 Z199. 6142

N100 X572. 8294 Y305. 5417 Z199. 6143

N110 X590. 9711 Y305. 5395 Z199. 6101

N120 X609. 1128 Y305. 5373 Z199. 6144

N130 X612. 8419 Y307. 243 Z199. 6136

N140 X592. 1045 Y307. 2724 Z199. 6096

N150 X571. 367 Y307. 3017 Z199. 6136

N160 X571. 3691 Y308. 8017 Z199. 613

N170 X571. 3645

N180 X562. 2656 Y308. 7579

以上所述主要為各模具凸模的加工情況晌该。至于凹模及壓料圈加工肥荔，則是應(yīng)用UGS 的CAM 軟件的對象變換功能(Object →Transform) 進行鏡像生成工序。其工序余量按設(shè)計和工藝要求給定;NC 程序的生成同凸模朝群。

2. 4 加工仿真

與UGS的CAM環(huán)境集成的加工仿真工具U-NISIM燕耿，既能夠動態(tài)地觀察各道加工工序，又可以檢查工序中所包含的任何部件相互之間的干涉或碰撞情況姜胖。應(yīng)用中需要定義的部件誉帅，按工件裝夾要求包括機床、夾具右莱、工件和刀具等蚜锨。各部件定義完成以后，再按工序指定NC 程序慢蜓，隨后即可進行加工仿真亚再。仿真時機床運動速度(連續(xù)或單步)可按觀察需要調(diào)控。

3 結(jié)語

將用于汽車車身覆蓋件拉深模具分析的專業(yè)CAE軟件PAM2STAMP 與CAD/ CAM 通用平臺UGS相結(jié)合,把CAE幾何模型交由CAM 軟件進行數(shù)控加工建模晨抡、運算及仿真氛悬，填補了從CAE分析直接擴展到CAM加工的空缺，讓汽車模具設(shè)計/分析/制造并行工程的推進成為可能慷抛，并使我們的應(yīng)用研究工作針對汽車設(shè)計制造企業(yè)實現(xiàn)了CAD/ CAE/ CAM集成應(yīng)用勃撼。這為本地及國內(nèi)汽車行業(yè)做出了有效的示范，同時睹协，我們非常樂意與各地從事和即將從事汽車模具CAD/ CAE/ CAM的朋友們進行更加深入細致的溝通和交流鳞集。

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