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认为实体造型器是进行这项工作最好的CAD 工具新
模具主动化手艺 欧盟(通过其所属列国当局的EUREKE 打算)在1998 和2000 年间支撑了无纸模具设想和制造这一研究和开辟项目。本文引见了此项目所进行的工作以及成果。此范畴的进一步

  模具主动化手艺
欧盟(通过其所属列国当局的EUREKE 打算)在1998 和2000 年间支撑了"无纸模具设想和制造"这一研究和开辟项目。本文引见了此项目所进行的工作以及成果。此范畴的进一步研究-进一步扩大本项目标讲究功效,出格是在模具设想和制造中大量使用Internet-based(基于互联网的)东西和方式,现正由另一欧洲项目-e_mould 进行。
项目目标:
· 研究模具设想和制造的整个生命周期,找到模具设想和制造过程的瓶颈并提出减缓瓶颈的方式。
· 通过主CAD 模子间接半主动化制造模具。
· 添加模具制造所需消息到CAD 模子。
· 通过主CAD 模子主动发生所需纸头文件(如设置清单等)。
· 使所有项目相关人员能共享主CAD 模子消息。
换句话说,本项目旨在以主CAD 模子为全数工作的核心参考源,消弭(或是尽可能地消弭)描述模子形态的纸头文件,丰硕模子内容,优化及简化模子建构和维护以及自模子起头的下流过程。
项目协作单元
项目协作单元有:
· CADCAM 软件开辟单元Delcam。
· 三个模具制造厂家(包罗一个小型高精度模具如手机模具制造厂家,两个大型模具如汽车仪表盘和翼子板出产厂家)。
· 以英国模具行业协会(GTMA)和英国塑料联盟(BPF)构成的专家参谋组。
· 西班牙模具制造厂家所构成的专家参谋组。
模具设想和制造的生命周期
模具设想和制造的生命周期可分成以下几个阶段:
第一阶段:估价和报价
新产物快速交货的要求,意味着模具出产厂家需要进行更多的报价,且要求更快地给出报价。很少有用户此刻会选用一个连报价都不克不及及时给出的厂家进行加工。然而,报价时间的紧迫很容易导致错误的发生,从而使厂家付出繁重价格。
报价太高,合同会被能给出更切确报价的合作厂家夺走。更糟的是,若报价太低,则可能做亏蚀生意,或是扯进厌恶、无休止的讨价还价中,以将价钱提到现实程度。
估价和报价过程中对模具制造厂家最严峻考验是客户供给的数据为CAD 模子。凡是很难通过CAD模子供给的消息快速判断出加工此模子的模具所需的工作量。还有一个问题在估价和报价过程中必需考虑到,即若是供给的数据不完整,如模子中没有圆倒角或拔模面等,则需要对该模子进行大量的加工预备工作,以将这些细节添加到模子中。除非报价中包罗了足够的进行这些预备工作的工时和费用,不然一个看起来有必然利润的项目,会变成一赔本买卖。
研究发觉,模具设想和制造生命周期的这个阶段,模具制造厂家次要但愿能有一个面向他们的查看和估价东西。
有些模具制造厂家利用的CAD 查看器凡是是面片查看器。这种查看器可用来查看模子和截面模子,但不克不及丈量模子中的半径、直径等,由于在模子面片化过程中,现实的原始几何数据已被软件进行了近似处置。
但愿此东西具备一些简单的画图功能,如可添加一些次要长度尺寸以及可发生全尺寸画图等。
虽然没需要利用完整的CAD 系统,但他们常常需要在必然程度上对整个模子进行操作,这包罗对模子进行偏置处置,以通过外部曲面发生内部曲面;复制、镜向和扭转操作,以协助多型腔模具和具有对称设想的模子报价等。
除需查看器具有通俗CAD 模子查看器所具有的根基功能外,他们更需要一些针对模具制造的特殊东西,如可以或许找出并显示倒勾型面的东西;可以或许丈量拔模角和壁厚的东西等。
为满足这些要求,Delcam 引入了一出格版PowerSHAPE 软件-- PS-Estimator。该软件供给
了大量的CAD 模子阐发和识别方式,可丈量模子尺寸,同样可协助确保给出切确报价。这些阐发和识别功能还可协助及早发觉模子中具有的问题,以尽早、尽快、尽可能经济地对问题进行处置。
第二阶段:输入产物模子,生成高质量实体模子研究表白:
模具制造厂家需要读取包罗一些不太风行软件在内的多种软件发生的原始模子数据。让他们同时配备客户具有的每一套CADCAM 软件系统是不现实的。虽然采办转换器是一个相对经济的处理方式,但花钱采办那些仅偶尔利用一次的系统的转换器,其实不值得。为降服这些坚苦,有些公司此刻供给在线转换办事。在线转换办事是一种按次付费的办事,转换一次,付一次费,可不消花大量经费采办转换软件。
大都常用CADCAM 系统的数据互换能力很差,输入分歧软件发生的模子常常会丢失曲面数据和呈现坏裁剪曲面,需要进行大量的工作来重重生成高质量实体模子。这项工作凡是需要很多天才能完成。
大都实体造型器的复杂曲面造型能力(如曲面拟合、缝合等)很差。
大都造型器不克不及很好地处置来自粗拙公役造型器发生的模子数据。这将导致诸如数据输入、点窜因为分歧公役发生的曲面间隙、构成完全闭合的模子供阐发等良多问题。若是间隙大于所需公役,用户可利用愈合(healing)和公役处置模子(tolerant modelling)两个方式来处理。愈合涉及曲面裁剪鸿沟的从头计较,如从头订交曲面,使它们更切确。这种方式在某些环境下可行,但并非对所无情况都无效。公役处置模子涉及按必然公役,如0.1mm,婚配两个曲面的任一侧来限制一边缘。虽然从纯数学的角度来说,这种方式的精度不如前者,但在现实加工过程中这是一更为可行的方式。
利用公役处置模子方式处置过的模子在接管软件中应可一般工作,虽然在两个面片间具有一个很小的,不宜察觉的间隙。
第三阶段:完整产物模子
生命周期的下一步是完整产物模子。有时模子中的某些部门成心未完成,产物设想师仅设想出足以实现设想产物所需的花腔和格式的那部门模子,而细节造型部门(如圆倒角)则留给模具制造厂家完成。在汽车零部件出产中,模具制造厂家常常获得仅有一个面A 面(外部曲面)的模子,零件设想师但愿模具制造厂家本人生成内部曲面(按壁厚偏置而成)。偶尔模具制造厂家确实能获得一完整的实体模子,即便如许,也需他们将模子分手成型芯和型腔两组曲面。即便获得的产物模子从理论上说绝对完整,模具制造厂家也常常需对模子进行一些需要的调整,如改变拔模角、壁厚等,以确保零件能成功成型。虽然此刻良多产物设想师在产物设想过程中更多地考虑加工要求,以包管所设想产物能满足加工需要,但他们两头仍是有良多人在设想过程中我行我素,使设想的产物很难加工。模具制造厂家在此阶段碰到的次要问题是:
很多CADCAM 系统的复杂曲面偏置功能很差,因而通过A 曲面发生B曲面可能具有问题。
大都CADCAM 系统没有特地的型芯和型腔曲面分手功能。分手型芯和型腔曲面是一个劳动强度很大的工作。
大都系统没有特地的拔模角和壁厚丈量东西。
大都系统没有特地的添加额外拔模角东西(协助取出模子)。
同时考虑到数据互换和完整产物模子,模具制造厂家凡是需要分析利用曲面造型手艺和实体造型方式。良多夹杂建模CAD 系统此刻都具有这种分析能力。分析利用这两种手艺的目标在于既能操纵实体造型处置尺度几何外形快速简洁的劣势,又能操纵曲面造型的柔性来生成和点窜外形更复杂的零件。例如,很多塑料模具具有复杂的外部曲面,而其内部几何外形,如加强筋或螺孔凸台相对简单。为此,可利用曲面造型来建构可见曲面,而利用实体造型来更快地发生简单的内部布局。同样,利用实体造型可更容易地通过外部曲面发生内部曲面。
第四阶段:发生模具
修整产物模子并确保它能进行流利的加工造型后,下面便是模具发生阶段。模具的发生涉及到两个步调,其一是发生模具镶块(构成型芯和型腔);其二是发生模具的其它布局(模架及其它附件)。此阶段模具制造厂家碰到的次要问题是:
大都造型器需要一块块地生成零件曲面,然后填充间隙,最初进行交互裁剪。这是一项很是费时的工作。Delcam 对这个问题的处理方案是利用模具镶块领导法式"Die Wizard"。该法式可主动寻找产物模子的分模线并主动将模块分为合适尺寸的两部门, 主动发生高质量的分模面,主动分手型芯和型腔。
需要模具零件尺度件库。有些主动设想系统此刻已具有这种尺度件库。更高级的系统还同时答应用户设想需要的任何非尺度零件,且可将设想完毕后的零件添加到用户自定义尺度库中,供当前利用。
大都模具制造厂家但愿通过实体成立模具布局设想,认为实体造型器是进行这项工作最好的CAD 东西。然而,模具的型芯、型腔和滑块这些部门需要利用曲面造型东西完成。大都模具制造厂家感应当前市场上还没有一种合适的,能较好地分析实体造型和曲面造型长处并令他们对劲的东西。模具制造厂家利用实体造型器建构模具布局碰到的典型问题是以IGES 格局输入的曲面数据发生实体。这个过程要么耗用时间太长;要么可能会完全阻遏通过实体造型建构模具布局的进行。和模子设想的环境一样,此刻越来越多的公司都转向利用夹杂建模系统,以便利用最无效的体例来完成设想。
第五阶段:加工预备
模具零件设想完毕后,正式加工前还需进行一些预备工作。对那些需进行切削加工的区域,加工工程师必需拔取合适的加工刀具;对那些不克不及进行切削加工的区域(如锋利内角,狭小沟槽等),则需利用电极来对这些区域进行放电加工。通过对加入项目标模具加工场家的查询拜访发觉,此阶段次要具有以下问题:
很难通过目测判断来为加工区域拔取最合适的刀具。此刻利用CAD 系统中的最小半径暗影选项进行判断要快得多,也容易得多。
电极模子设想是工时耽搁的次要缘由。典型电极模子是零件模子区域的求逆,它通过复制模子区域几何外形然后裁剪发生。电极设想完毕后,需填充上主模子上的电极加工区域,以包管切削加工时不会加工到放电区域。需将复制曲面(描画电极)沿电极加工边缘做微量延长,以包管具有必然的过放电区域,然后将它添加到挤出曲面上而构成电极体。在此次要具有以下问题:
独立电极几何形体需要很是好的曲面裁剪(凡是需要逐一曲面地进行),这需破费很长时间。
发生过放电延长面也是一件劳动强度很大的工作(凡是得逐一面地进行)。
需发认为实体造型器是进行这项工作最好的CAD 工具新闻资讯生EDM 设置清单,以定位电极。这项工作十分单调且容易犯错。
Delcam 此刻供给了一特殊的电极设想模块PS-Electrode,它可主动进行电极设想。模块可主动识别放电区域,用户仅需在领导法式中填写几个简单表格,即可完成全数电极设想。
第六阶段:发生加工刀具路径
在本项目进行期间,通过主CAD 模子发生3D 切削刀具路径的主动化程度已相当高,问题出在2D加工。人们凡是利用零丁的2D 加工软件包来发生2D 加工的刀具路径(供钻孔等)。最典型的是模具制造厂家将数据以2D DXF 格局(这也是2D 加工软件凡是利用的一种输入格局)输出,然后从头手动输入诸如孔深等数据。明显,这种方式很容易犯错,也很费时,能够说完全没有需要。
另一个问题是随后必需从模子中删除2D 特征供3D 切削(免得切削刀具切入孔中)。
此刻,孔发生后,孔的加工消息(如是通孔仍是盲孔,是钻孔仍是攻螺纹等)可包含在模子中。这些消息可主动被加工软件转换并发生出所需的钻孔刀具路径。
并行工程
凡是在产物设想完毕之前,模具制造厂家即已起头进行模具设想。在上述的这些阶段中,他们会不竭地获得点窜过的设想的IGES 文件。一般来说,他们获得的是整个模子,而不只仅是模子中点窜过的部门。这就意味着他们总在担忧会丢失模子的某些改变。在模具设想和加工的后期才发觉轻忽了模子的某个处所的变更,那是致命的。他们但愿有一种方式能协助识别出分歧版本模子中模子设想的变化部门。此刻有些CAD 系统已具备这种可视识别功能。
结论
本项目成立了一完全针对模具制造的CAD 软件系统,该系统采用了分析实体造型和曲面造型劣势的夹杂建模方式。除供给通俗CAD 系统所具有的全数东西外,该系统还供给了大量针对模具设想和制造各个阶段的特地东西。通过该CAD 系统成立的3D 模子包含有丰硕的加工学问,可作为模具加工场家模具设想和制造过程的主CAD 模子和主消息源,供整个公司共享。模子可利用toolmaking-oriented 查看器(该查看器为免费查看器)查看,可用来发生3D 切削刀具路径和2D 钻孔刀具路径,发生EDM 所利用的电极以及加工过程中所需要的所有设置清单。在那些还需要纸头文件的处所,纸头文件可通过主模子半主动发生,没需要输入其它处置器(如2D 加工软件)。
出产实践成果
此中一个加入项目标模具制造厂家做了以下描述利用项目所开辟的系统进行模具设想和制造后,我们看到的最间接的结果是整个模具设想和制造的质量、机能和节制较着改善。CAD 零件和模具精度也有很大提高。此刻我们能快速无效地发生和阐发来自分歧客户的复杂模具曲面。此外,刀具路径生成能力及路径质量也有很大程度提高。我们的CAD 系统的利用效率及工程手艺人员的工作效率显著提高。
加入项目标另一模具制造厂家做了以下描述
自利用项目开辟的系统进行模具设想和制造后,我们可接管更复杂外形模子的模具设想和加工使命,可发生外形极其复杂的模具概况以及十分经济无效的刀具路径。不到8个礼拜时间,我们即可设想和出产出外形十分复杂的模子的加工模具,而以前设想和加工雷同模具需10到12个礼拜。此刻我们能更容易地分模复杂3D 模子,更无效地发生拔模角和分模线。三轴3D 加工的利用也简单得多。系统所供给的多种新加工策略,极大提高了淬火钢、铜、和石墨的高速加工速度。别的,主动发生设置清单处理了我们过去感应最耗时,最头疼的问题。
 



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