計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)主要用來(lái)解決產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)和分析、加工問(wèn)題拴签,可完成模具產(chǎn)品造型渗某、產(chǎn)品可裝配性檢查、動(dòng)態(tài)流體分析等工作劫陌。常用軟件有UG折焙、Pro/Engineer、Mastercam倍熄、Cimatron和CAXA等户寺,這些軟件都具有模具設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)功能。運(yùn)用知識(shí)工程技術(shù)(KBE)混检,把模具設(shè)計(jì)原理抢督、經(jīng)驗(yàn)、技能和規(guī)范等結(jié)合到系統(tǒng)中写并,設(shè)計(jì)人員只要輸入工況參數(shù)喧雹、工程參數(shù)或應(yīng)用要求,系統(tǒng)就能自動(dòng)推理構(gòu)造出符合要求的數(shù)字化幾何模型于嚼。有的設(shè)計(jì)軟件如(UG)還具有數(shù)據(jù)讀入越名、零件建模、縮放控制处监、自動(dòng)模型布局渺蒿、分模等功能,通過(guò)使用過(guò)程模板和標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)彪薛,把過(guò)程向?qū)Ъ夹g(shù)應(yīng)用于模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)中茂装,使只有最基礎(chǔ)模具設(shè)計(jì)概念的初級(jí)設(shè)計(jì)人員也能設(shè)計(jì)出高質(zhì)量的模具來(lái),大大提高了模具設(shè)計(jì)工作的效率善延。
由于模具的型腔大多數(shù)由復(fù)雜曲面構(gòu)成少态,在高速數(shù)控機(jī)床上加工時(shí),數(shù)控編程是一項(xiàng)繁重工作易遣,編程質(zhì)量在很大程度上決定了模具零件的加工質(zhì)量彼妻。影響模具零件編程質(zhì)量的主要因素有:加工工藝路線(xiàn)、刀具類(lèi)型豆茫、走刀方式和方向侨歉、切削用量、轉(zhuǎn)角清根的處理以及加工精度與過(guò)切的檢查等揩魂。高速加工的工藝路線(xiàn)是影響模具制造質(zhì)量的主要因素为肮。以往加工工藝是否合理完全決定于編程人員的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)摊册,一不小心,常會(huì)忽略一些技術(shù)細(xì)節(jié)果喊,如下刀點(diǎn)不正確找骏、抬刀的安全高度不夠、走刀方式不理想实朗、沒(méi)有定義過(guò)切檢查面等测捐。如果在試加工中復(fù)查不嚴(yán),不及時(shí)糾正垮撇,輕者會(huì)造成打刀法简、降低模具制造質(zhì)量,造成工件返工状堰;重者造成工件報(bào)廢蓝鹿,甚至發(fā)生人身設(shè)備事故。
在CAM軟件的模擬仿真環(huán)境下糯驯,這些問(wèn)題可以得到很好解決贰往;在計(jì)算機(jī)軟件上虛構(gòu)出高速數(shù)控機(jī)床的加工環(huán)境,放上一個(gè)預(yù)先做好的“毛坯”耙福,讓“刀具”進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬仿真伊厉,其情形就像真實(shí)加工過(guò)程一樣,仿真過(guò)程可以隨時(shí)暫停坦冠,仿真時(shí)間可以自由控制形耗,以便編程設(shè)計(jì)人員進(jìn)行檢查。模擬仿真結(jié)束后辙浑,編程設(shè)計(jì)人員即可根據(jù)“刀具”運(yùn)行的情況和“工件”加工后的效果來(lái)調(diào)整加工工藝路線(xiàn)激涤。這種虛擬加工技術(shù),既可減輕編程人員的精神負(fù)擔(dān)判呕,又可保證模具的制造質(zhì)量倦踢。釆用高速切削技術(shù)(HSC)和CAD/CAM技術(shù)后,模具的生產(chǎn)周期可縮短約40%佛玄。
高速加工對(duì)加工工藝、走刀方式比傳統(tǒng)方式有著特殊要求累澡,因而要求CAM系統(tǒng)能夠滿(mǎn)足這些特定工藝要求梦抢。為了能夠確保最大切削效率,又保證在高速切削時(shí)加工安全性愧哟,CAM系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)加工瞬時(shí)余量大小奥吩,自動(dòng)對(duì)進(jìn)給率進(jìn)行優(yōu)化處理,以確保高速加工刀具受力狀態(tài)的平穩(wěn)性蕊梧,提高刀具使用壽命划搓。CAM軟件在生成刀具軌跡方面具備了以下功能:
1.應(yīng)保持刀具軌跡的平穩(wěn)沮念,避免突然加速或減速
2.應(yīng)避免刀具軌跡中走刀方向的突然變化,以免因局部過(guò)切而造成刀具或設(shè)備的損壞验脐。
3.殘余余量加工或清根加工是提高加工效率的重要手段澜碎,一般應(yīng)采用多次加工或采用系列刀具從大到小分層加工,避免用小刀一次加工完成织活,還應(yīng)避免全力寬切削嫡境。
4.下刀或行間過(guò)度部分最好采用傾斜式下刀、螺旋下刀或圓弧下刀稼那,避免垂直下刀直接接近工件材料褒饱;行間連接采用圓弧連接。
5.刀具軌跡裁剪修復(fù)功能也很重要搞吱,可通過(guò)精確裁剪減少空刀援儡,提高效率,也可用于零件局部變化時(shí)的編程硼县,此時(shí)只需修改變化的部分酿装,無(wú)須對(duì)整個(gè)模型重編。
6.刀具軌跡編輯功能非常重要涎才,避免多余空走刀鞋既、抬刀,可通過(guò)對(duì)刀具軌跡鏡像耍铜、復(fù)制邑闺、旋轉(zhuǎn)等操作,避免重復(fù)計(jì)算棕兼。
7.可提供優(yōu)秀的可視化仿真加工模擬與過(guò)切檢查陡舅。
生產(chǎn)實(shí)踐表明,高速加工技術(shù)在模具制造中有加工精度高伴挚、表面質(zhì)量好和生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)靶衍。舉幾個(gè)典型應(yīng)用實(shí)例。
用制造插座的壓鑄模具為例茎芋,材料硬度為54HRC颅眶。釆用傳統(tǒng)加工時(shí)的工藝過(guò)程是:粗加工-線(xiàn)切割-淬火-EDM 成形-拋光,加工總工時(shí)為55h田弥。釆用高速加工時(shí)工藝過(guò)程是:粗加工-淬火-HSC-拋光涛酗,加工總工時(shí)僅為14.5h。工效提高近4倍安仁。高速加工后的模具表面質(zhì)量極佳居鸳,還可大幅度降低生產(chǎn)成本。
另一個(gè)例子是連桿的鍛模,材料硬度為60HRC常彰,原來(lái)用電火花加工型腔需15h稼乃,電極制作需2h,共計(jì)17h盼涵。改用高速硬銑削后之仍,表面粗糙度達(dá)Ra0.5~0.6um,質(zhì)量完全符合要求彤擒,整個(gè)鍛模加工只需200min且险,工效提高5倍。當(dāng)用直徑為3mm 的球頭銑刀對(duì)鍛模型面進(jìn)行精銑加工時(shí)锯叮,為了實(shí)現(xiàn)151m/min 的切削速度敛旗,主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)達(dá)到16000r/min。
以生產(chǎn)卡車(chē)外殼的大型模具為例坦报,現(xiàn)在釆用高速加工方法制造库说,粗加工刀具為直徑25.4mm 的球頭銑刀,主軸轉(zhuǎn)速9000r/min片择,進(jìn)給速度5000mm/min潜的;精加工刀具為直徑8mm的球頭銑刀,主軸轉(zhuǎn)速20000r/min字管,進(jìn)給量2000mm/min啰挪,高速銑削后達(dá)到的表面粗糙度為1um。因此不必再進(jìn)行手工研磨嘲叔,只需用油石拋光亡呵。和原來(lái)釆用的電加工工藝相比,手工操作時(shí)間減少了40%硫戈。
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