《精编》注塑模CAM设计技术和进展

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1、注塑模CAM设计技术与进展 引言 模具生产方式的关键技术 是一项高科技 高效益的系统工程 它以计算机软件的形式 为企业提供一种有效的辅助工具 使工程技术人员借助于计算机对产品性能 模具结构 成形工艺 数控加工及生产管理进行设计和优化 模具CAD CAE CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期 降低生产成本和提高产品质量已成为模具界的共识 与任何新生事物一样 模具CAD CAE CAM在近二十年中经历了从简单到复杂 从试点到普及的过程 进入本世纪以来 模具CAD CAE CAM技术发展速度更快 应用范围更广 为了使广大模具工作者能进一步加深对该技术的认识 更好发挥模具CAD CAE CAM的作用

2、 本文针对模具中应用最广泛 最具有代表性的铸造模 锻模 级进模 汽车覆盖件模和塑料注射模CAD CAE CAM的发展状况和趋势作概括性的介绍和分析 CAM的概念 CAM 计算机辅助制造 CAM是计算机应用于制造过程的统称 它有狭义CAM和广义CAM之分 狭义CAM涵盖工艺准备 数控编程与加工等内容 而广义的CAM除上述内容外还涵盖产品制造活动中与物流有关的所有过程的监视 控制和管理 通常CAM的概念是指 数控程序的编制 包括刀具路线规划 刀位文件生成 刀具轨迹仿真以及后置处理和NC代码生成等作业过程 利用计算机来进行生产设备管理控制和操作的过程 它输入信息是零件的工艺路线和工序内容 输出信息是

3、刀具加工时的运动轨迹 刀位文件 和数控程序 CAM的核心及发展过程 CAM computerAidedManufacturing 计算机辅助制造 的核心是计算机数值控制 简称数控 是将计算机应用于制造生产过程的过程或系统 1952年美国麻省理工学院首先研制成数控铣床 数控的特征是由编码在穿孔纸带上的程序指令来控制机床 此后发展了一系列的数控机床 包括称为 加工中心 的多功能机床 能从刀库中自动换刀和自动转换工作位置 能连续完成锐 钻 饺 攻丝等多道工序 这些都是通过程序指令控制运作的 只要改变程序指令就可改变加工过程 数控的这种加工灵活性称之为 柔性 加工程序的编制不但需要相当多的人工 而且容

4、易出错 最早的CAM便是计算机辅助加工零件编程工作 麻省理工学院于1950年研究开发数控机床的加工零件编程语言APT 它是类似FORTRAN的高级语言 增强了几何定义 刀具运动等语句 应用APT使编写程序变得简单 这种计算机辅助编程是批处理的 CAM的发展趋势 3 3 CAM的技术构成有三部分 一是 数控加工过程的工艺处理 二是 数控加工轨迹的形成 三是 将加工轨迹处理成机床控制器能够接受的控制代码 注射模CAM的概述 借助于CAM软件 模具型腔的几何数据能交互地转换为机床刀具的曲面运动轨迹 进而生成数控加工指令 这样不仅可省去木模制作工序 更能提高模具型腔表面的加工精度和效率 典型CAM系统

5、的构成 有五个模块组成 1 交互工艺参数输入模块 2 刀具轨迹生成模块 3 道具生成编辑模块 4 三维加工动态仿真模块 5 后置处理模块 CAM技术在国内注射模中取得的成果 软件已从单一的二维绘图CAD软件发展成为集三维绘图CAD 数控加工CAM及流动模拟分析CAE一体的系列化产品 产品的功能完善 性能稳定 系列化和售前售后服务方面有了很大的提高 并且在许多方面适合国内用户的需求 具有国外软件无法比拟的优点 CAM系统的优点 1 提高生产效率 2 提高质量 3 缩短周期 4 有效地利用有限的人力资源 5 有利于技术资料储备 价值提高 CAM技术发展存在的不足之处 1 在引进软件时存在着盲目化的

6、倾向 使企业造成使用效率低 经济效益低下 2 引进的CAM系统的二次开发工作跟不上 不能完全发挥系统的功能 3 国内开发的软件商品化 系列化程度不够 软件企业的创新能力不足 没有或缺少自己的新技术 只是简单的跟随国外技术 在功能 稳定性方面不如国外软件 售前和售后服务工作跟不上 四 模具行业采用模具CAD CAM技术的原因 传统的模具设计与制造方法不能适应工业产品迅速更新换代和提高质量的要求 因此国内外企业纷纷采用模具CAD CAM技术 模具行业采用模具CAD CAM技术的主要理由是 1 利用几何造型技术获得的几何模型可供后续的设计分析和数控编程等方面使用 2 可以缩短新产品的试制周期 例如在

7、汽车工业中 可缩短模具的设计制造周期 3 提高产品质量的需要 如汽车车身表面等形状 需要利用计算机准备数据和完成随后的制造工作 4 模具制造厂和用户对CAD CAM的需要增加 例如 利用磁盘进行数据传送 用户要求模具制造单位能够交换信息和处理这些数据 5 模具加工设备的效率不断提高 需要计算机辅助处理数据 以提高设备利用率 6 在企业中建立联系各个部门的信息处理系统 国外模具CAD CAM技术的应用现状 工业发达国家较大的模具生产厂家在CAD CAM上进行了较大的投资 正大力开发这一技术 目前 应用CAD CAM技术较普遍的为美 日 德等国 例如 日本丰田汽车公司于1965年将数控用于模具加工

8、 20世纪80年代初期开始采用覆盖件冲模CAD CAM系统 该系统包括设计覆盖件的NTDFB和CADEIT软件和加工凸 凹模的TINCA软件 利用三坐标测量仪测量粘土模型 并将数据送人计算机 将所得图形经平滑处理后 再把这些数据用于覆盖件设计 冲模的设计与制造 该系统有较强的三维图形功能 可在屏幕上反复修改曲面形状 使工件在冲压成形时不致产生工艺缺陷 从而保证了模具和工件的质量 模具型面的模型保存在数据库中 TINCA软件可利用这些数据 进行模具型面的数控加工 模具CAD CAM的特点 一个稳定的 可以满足实际生产设计需要的模具CAD CAM系统应该具备下列特点 l 模具CAD CAM系统必须

9、具备描述物体几何形状的能力 模具设计中因为模具的工作部分 如拉深模 锻模和注射模的型腔 是根据产品零件的形状设计的 所以无论设计什么类型的模具 开始阶段必须提供产品零件的几何形状 否则 就无法输人关于产品零件的几何信息 设计程序便无法运行 另外 为了编制NC加工程序 计算刀具轨迹 也需要建立模具零件的几何模型 因此 几何造型是模具CAD CAM中的一个重要问题 2 标准化是实现模具CAD的必要条件 模具设计一般不具有唯一性 为了便于实现模具CAD 减少数据的存储量 在建立模具CAD系统时首先要解决的问题便是标准化问题 包括设计准则的标准化 模具零件和模具结构的标准化 有了标准化的模具结构 在设

10、计模具时可以选用典型的模具组合 调用标准模具零件 需要设计的只是少数工作零件 3 设计准则的处理是模具CAD中的一个重要问题 人工设计模具所依据的设计准则大部分是以数表和线图形式给出的 CAM中国制造业信息化的系统平台 构建中国计算机辅助设计 制造 管理系统 CAD CAM平台的选取取决于几个条件 1 自主版权 2 技术的发展水平及成熟程度 3 产品的市场应用基础 4 系统与产品的发展性 CAM功能及检测 CAM软件的CAM功能应能提供一种交互编程并产生加工轨迹的方法 它包括刀具路径 刀具参数 切削参数设置等内容 CAM功能检测应注意以下几方面 1 建立二维和三维刀具路径的难易程度 2 加工方

11、法的多样性 3 刀具路径是否易于编辑和修改 4 是否具有刀具和材料数据库 能否自动生成进给速度和主轴转速等切削参数 5 有无内置的防碰撞和防过切功能 6 能否手动调节机加工参数及缺省值 7 能否对加工过程进行模拟和估算加工时间 可发展性 升级方法和技术支援 科技发展日新月异 过去只有在工作站及Unix系统上才能运行的CAM软件 随着个人计算机性能的提高及Windows操作系统的发展 已大部分移植到个人计算机上来 提供了Windows版本 过去只支持三轴联动的 现在已支持四轴联动 五轴联动 过去在单机下运行 现在能支持网络数据共享或传递 开放型的结构不仅便于用户进行二次开发 同时也使软件系统本身能够不断地扩充与完善 因此选择CAM软件时 还要考虑是否具备技术的前瞻性 系统的可扩充和长远发展 结论 综上所述 选择合适的CAM软件 将会在数控加工中事半功倍 更加充分发挥数控加工的优越性 提高产品质量和效率 实现设计制造一体化和生产系统的集成 提高整体生产水平 谢谢观赏祝大家开心快乐张丹丹