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基于CAD/CAM自动化数控编程

  • 分类:大通新闻
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  • 发布时间:2020-07-21
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基于CAD/CAM自动化数控编程

  高速数控加工作为模具加工的前沿技术,关键技术之一就是采用先进的CAD/CAM集成设计和制造系统,进行图形交互的自动数控编程,这种方法速度快、精度高、直观、使用简便和便于检查。而解决高速数控加工编程的关键是NURBS插补技术,其特点如下:

  (1)可以在NC控制器下进行样条曲线插补计算。

  (2)减少数据量,提高数据的传输速度。

  (3)在CAD-CAM-CNC之间进行数据的精确传递。

  (4)易于生成光顺的刀具轨迹。这对加工高质量的复杂型面的模具极为有利。

  二、 快速成形与快速制模技术

  快速成形技术又称快速原型制造技术(即RPM技术),诞生于上世纪80年代后期,是基于材料累加成形的一种高新制造技术,被认为是20世纪制造领域的一次革命性突破。据专家估计,它的发展速度比当年数控技术的发展更快。快速成形技术是将CAD、CAM、CNC、精密伺服驱动和新材料等技术集于一体的先进技术,它的成形过程是:依据计算机上构成的产品三维设计模型,对其进行分层切片,得到各层截面的轮廓,再依不同工艺将不同的材料逐层叠加形成,从而得到三维实体产品。

  虽然快速成形技术问世时间不长,但由于它对制造业带来的巨大效益使得这一技术的应用日益广泛,特别是给模具的设计与制造带来了一次飞跃。在各种包装制品的成型过程中,大量使用了各种不同的模具,比如注射模具、吸塑模具和纸浆模塑模具等等。由于快速原型制造(RPM)这一新技术的应用,使包装模具的设计与制造逐步趋向于数字化、快速化,使模具制造在缩短周期,降低成本的进程中,大大前进了一步。

  三、结束语

  模具先进制造技术种类繁多,几乎大部分的先进制造技术都可以应用到模具制造中,而且在不断发展之中,在此不可能尽数概述。从我国的国情出发,所有模具企业都尽快采用高速数控加工技术是不现实的,因为设备及技术装备费用昂贵。而适当采用相对廉价的面向快速制造的特种加工技术,而值得某些模具企业考虑。从不同角度讲,除了上述发展中的模具先进制造技术以外,还有模具反求工程技术(Reverse Engineering)、模具虚拟制造技术(Virtual Manufacruring)、模具柔性制造技术(FMS)和模具集成制造技术(CIMS)等。而有人提出,下一代的先进制造技术采用可重构和可扩展的制造设备和系统、知识供应链和独立制造岛等。

  第五部分 我国模具工业20年发展及未来20年发展方向

  一、概述

  模具,是金属与非金属压力成形加工工艺系统的专业工艺装备(工装),是专用成型工具,是专用技术产品。

  模具实现工业化和商品化生产,是制造业生产技术进步和水平的标志,是制造业现代化的工艺基础。

  现代模具设计与制造技术,涉及机械工程、信息与电子工程、冶金与材料工程、工程管理等学科专业范围。

  模具生产(设计与制造)技术,可略分为下列三个阶段,即:

  1.手工作坊制造阶段;主要依赖模具工人的手工技艺。只能制造单工序冲模,胶木压模等简单模具。

  2.工业化生产阶段:采用通用切削机床和电火花机床,实现机械化,标准化生产技术。模具型件成形加工精度已可达0.0xmm级;其通用零部件已制订成标准,实现了批量生产,缩短了模具制造周期(一般为3~4个月)。

  此间,已能设计和制造中大型、较复杂、精度较高的各种类模具。

  3.现代化生产阶段:采用数控加工设备,在高度标准化的基础上,实现了模具CAD/CAE/CAM生产,其型件加工精度已可达微米级,按模具大小和复杂程度,生产周期已达90~20天或更短。模具标准化,对只能进行单件生产的模具,则具有特殊的技术、经济意义。其内容包括:模具设计参数的规范化:通用零部件的标准化、参数化;系列化产品生产用模具的系统结构原型设计及其参数。这是实现模具CAD/CAE/CAM的必备条件。

  研究高精、高效CNC机床加工的工艺,降低作业量,是提高模具工艺水平的关键技术;试验、研究易切削、耐高温、耐磨模具材料是提高模具使用性能的技术基础;研究单件生产过程的控制与管理理论、模式、方法,对模具企业则具有特殊的技术、经济意义。

  所以,在未来20年内,试验、研究模具生产技术、模具高性能材料和模具生产过程的控制与管理,不断提高、发展模具专业工作的水平,是非常重要、非常必要的。

  二、技术发展现状与发展趋势

  优化模具系统结构设计和型件的CAD/CAE/CAM,并使之趋于智能化,提高型件成形加工工艺和模具标准化水平,提高模具制造精度与质量,降低型件表面研磨、抛光作业量和制造周期;研究、应用针对各种类模具型件所采用的高性能、易切削的专用材料,以提高模具使用性能;为适应市场多样化和新产品试制,应用快速原型制造技术和快速制模技术,以快速制造成型冲模、塑料注射模或压铸模等,应当是未来5~20年的模具生产技术的发展趋势。

  自上世纪80年代初(1980~2003年)到现在,国外模具发达国家的模具生产技术,随着信息与电子工程中计算机工业和NC、CNC机床工业的进步,有了长足的发展,如:

  1.在广泛采用加工中心(MC)和普及CAD/CAM的基础上,一些先进企业已普及了高速成形铣削工艺和模具CAD/CAE/CAM一体化生产技术。其中,MC和CNC坐标磨已成为广泛采用的通用生产装备;模具CAD/CAE/CAM一体化生产技术,已成为模具设计、制造过程中关键性的核心技术。

  2.在IT技术和模具CAE软件应用的基础上,一些先进企业已实现远程设计、资源共享,以及建立在核心技术CAD/CAE/CAM基础上的虚拟设计与制造。所谓虚拟设计与制造,是指应用模具CAE软件,通过仿真或模拟塑件、金属板材成形件的成形过程,优化型件结构、注射浇口与流道、冷却水道、分型与抽芯等模具系统结构设计,以减少试模、修模次数,提高模具系统结构设计的可靠性。

  3.一些专业化模具企业,在高度标准化、通用化、全面实现CAD/CAE/CAM(企业核心生产技术)的基础上,已从单件生产方式趋于无研、抛作业、工艺过程可控的集成、流水线型的生产方式。

  在模具生产线上,为优化型件制造工艺,还配制了具有组合加工工艺的CNC机床,如:成形铣削和电火花加工,成形铣削和激光加工,成形铣削和深孔加工等等。

  4.近10余年来,应用快速原型制造(RPM)技术和硅橡胶应用技术相结合,快速制造小型塑料注射模、压铸模等成型模,已获得了应用,以适应市场多样化和产品试制的快速制造模具的要求。此外,多腔、多色、多种材料的塑料注射模,在国外已较常见。

  5.近年来,采用掺有Zn、Cu、Mg、Mn元素的铝合金材料制造塑料注射模、吹塑模日趋增多。这是一大变革。如德国Hoogovens公司生产的三种铝合金系列:Hokotol、Weldura和Gianta具有重量轻(比重为钢的1/3);切削抛光性能好,(许用切削速度为钢的5倍);传热系数比钢高4倍,这可使塑件成形周期大幅缩短,并简化冷却系统,其导电率比钢高10倍,有利于电加工

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