基于數控軟件技術在模具加工中存在的問題及解決方案
2017-11-16 來源： 武漢船舶職業技術學院機械工程系 作者：田甜
摘要:隨著數控加工技術軟件在模具制造中的廣泛應用,本文以數控加工軟件實質為基礎,從設計、工藝、加工、檢測四個方面進行分析,得出CAD/CAM一體化難以實現、工藝文件不完善、數字化程度不高所帶來的人為因素較多、檢測不到位等問題,并給出解決方案,以提高數控加工的質量、效率。但是,在實踐生產中,數控加工在模具制造中逐漸暴露出一些問題,這將嚴重影響制件的尺寸、精度等重要質量因素,本文就這些存在的問題進行淺析。
關鍵詞:數控加工 問題 解決方案
隨著具有空間曲面的零件比例越來越大,制件結構日趨復雜,這對模具的結構設計、制造與生產都提出了更高的要求。數控加工的高效、高質以及所加工材料種類多的優點,使其應用越來越廣泛。由于數控切削能加工出形狀結構復雜且精度要求高的零件,很多企業都大批量引進數控機床設備,以及數控加工技術迅速成熟,為數控加工技術的推廣應用奠定了基石[1]。根據模具特點,設計加工參數與加工工藝,設置刀具路徑,通過數控機床識別加工代碼,完成自動化加工過程[2]。但是,在實踐生產中,數控加工在模具制造中逐漸暴露出一些問題,這將嚴重影響制件的尺寸、精度等重要質量因素,本文就這些存在的問題進行淺析。
1 、數控加工軟件的實質
通過了解數控加工的實質,分析問題的產生源頭。目前數控編程方法主要有手工編程和自動編程兩種。由于現在所設計的圖形都比較復雜,多采用自動編程。自動編程又分為APT語言自動編程和圖形交互自動編程兩種。其實,數控編程的一般過程包括刀具選擇、刀具與零件表面相對運動的定義、切削加工參數的確定、走刀軌跡的生成、加工中的仿真顯示、程序驗證、后置處理等。相比經計算機的APT語言編程系統編譯產生的加工程序,圖形交互自動編程可以在零件設計階段采用CAD/ CAM集成系統進行定義、顯示和修改,最終得到零件的幾何模型,能直接在屏幕菜單及命令驅動等圖形交互方式下完成,具有形象、直觀、高效、便于檢查等優點,已成為目前國內外普遍采用的數控編程方法[3]。
2 、存在問題及解決方案
2.1 設計方面
計算機技術的高速發展,促使CAD/CAM/CAE軟件的誕生,在模具工業中得到廣泛應用。在設計方面,美國Autodesk公司開發的專業AutoCAD軟件,可以快速方便地繪制二維圖形;美國參數科技公司(PTC)開發的Pro/E軟件,通過實體、曲面的造型,進行三維圖形的設計。而在整個模具制造中,會出現CAD/CAM一體化困難的問題。因此目前設計方面所面臨的問題就是:3D模型轉換成2D圖形的過程可以實現自動化,但2D生成3D的可逆向轉換則出現問題,需要人為頻繁操作與檢查控制。
由于傳統的工藝文件只能指導下一步的加工方法和檢驗方法,會需要更多的人為控制過程,勢必會影響零件質量。數控加工的工藝文件包含工件坐標系建立、明確加工取數與對刀方式,補償方式、NC程序生成與仿真、對加工過程中的風險管控以及建立統一規范的現代工藝數據庫等內容。因此工藝方面的問題就是:工藝文件不完善。為此,工藝數據庫要進行規范性建設。通過工藝知識的長期積累, 形成標準工藝庫。根據公司產品特點,結合成熟的工藝庫文件可將刀具,機床,材料,加工等參數融合成數據庫系統,實現自動化操作,準確并高效。在條件允許的情況下,可以自主開發特有的加工編程系統,將工藝數據庫參數化,不僅能夠有效的提高編程效率,同時也能夠極大的降低錯誤率。
2.3 加工方面
隨著工業設計CAD軟件的興起,制造領域的CAM軟件也得到了前所未有的發展,各種三維CAD/CAM軟件應運而生,且各具特色。美國CNC SoftWare INC公司開發了一種基于PC機平臺的Mastercam加工軟件。這種軟件具有強大的程序后處理功能,集造型加工仿真模擬和數控編程等功能于一身, 能夠支持IGES、STEP等數據格式的無縫對接,使工程技術人員設計的復雜產品零件更容易實現,具有很強的數控加工能力［4］是,Mastercam的設計功能相對比較薄弱,造型麻煩。若將AutoCAD與MasterCAM 結合使用,前者發揮其強大的設計功能,后者發揮其卓越的數控加工功能,可以提高設計效率、縮短設計周期。Pro/E設計軟件則利用其軟件自帶的模具功能模塊,進行模具結構設計、塑性分析和NC加工等工作,完成從設計到制造的整個過程。這些技術的應用能夠有效的提高模具設計與制造水平、縮短了模具設計與制造周期。
2.4 檢測方面
傳統的檢測一般是加工過程暫停等待,用常規檢測工具測量產品尺寸,加工完成后進行終檢。如此一來,在檢測方面就會出現問題:大型工件長時間停機等待浪費時間,復雜工件無法常規測量,產品終檢后尺寸有偏差重新上機加大制造成本。為此,采用數字化接觸式檢測、非接觸式檢測、在線檢測和線下檢測來及時控制誤差,糾正錯誤。
3 、結語
隨著數控加工應用的不斷擴大,其在模具制造中的問題也日益凸顯,為保證產品質量和提高數控加工的效率,從圖形設計、工藝規程、加工程序到制品檢測都要做精做細。特別對復雜零件的數控程序編制, 設置好工藝參數后能自動生成數控代碼,可大大提高程序的正確性和安全性,縮短編程人員的編程時間, 降低生產成本, 提高工作效率。
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