搜索模具數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造中的關(guān)鍵技術(shù)
2016-12-29 by:CAE仿真在線 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)
隨著數(shù)字化技術(shù)的快速發(fā)展和普及,數(shù)字化已經(jīng)應(yīng)用到了模具制造的全過(guò)程。由圖1分析得知,模具數(shù)字化技術(shù)是制約沖壓模具開發(fā)的一個(gè)重要因素。模具的數(shù)字化技術(shù),就是計(jì)算機(jī)技術(shù)或計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在模具設(shè)計(jì)制造過(guò)程中的應(yīng)用?？偨Y(jié)國(guó)內(nèi)外沖壓模具企業(yè)應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的成功經(jīng)驗(yàn),根據(jù)沖壓模具制造流程,數(shù)字化沖壓模具技術(shù)主要體現(xiàn)在4個(gè)方面。
1 沖壓成形CAE技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)同步工程的應(yīng)用
同步開發(fā)中沖壓工藝貫穿于新產(chǎn)品的全過(guò)程,從了解產(chǎn)品的工藝,到產(chǎn)品的沖壓工藝性分析,再到模具的開發(fā)都需要沖壓工藝人員的全程參與。沖壓CAE技術(shù)是從沖壓成形過(guò)程的實(shí)際物理規(guī)律出發(fā),借助計(jì)算機(jī)真實(shí)地反映模具與板料的相互作用關(guān)系及板料實(shí)際變形的全過(guò)程。
隨著非線性理論、有限元方法和計(jì)算機(jī)硬件的迅速發(fā)展,板料沖壓成形過(guò)程的CAE分析技術(shù)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)使用階段,并形成了一些通用或?qū)Ｓ玫能浖?如AutoForm/PAM-STAMP等。這些軟件提供以下分析和模擬結(jié)果:材料的流動(dòng)、厚度的變化、破壞、起皺、回彈,以及殘余應(yīng)力和應(yīng)變。利用CAE技術(shù)在產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)階段就可使模具企業(yè)對(duì)產(chǎn)品每一個(gè)零件的成形性、工藝性提出迅速、準(zhǔn)確的預(yù)見(jiàn)。在極短的時(shí)間內(nèi)對(duì)零件的外形提出評(píng)估意見(jiàn),給出準(zhǔn)確翔實(shí)的分析報(bào)告,包括數(shù)模修改依據(jù)、修改方法以及對(duì)后續(xù)工序的影響,作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部門對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)或方案確定的依據(jù)[1]。
2 基于模塊化的快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)
對(duì)于沖壓模具來(lái)說(shuō),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)往往占了設(shè)計(jì)工作量的很大一部分。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展, CAD/CAE/CAM 一體化技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。而沖壓模具CAD技術(shù)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用,仍然停留在依靠模具設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn),在通用CAD軟件系統(tǒng)上進(jìn)行交互繪圖和造型的層次上,從而不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中的缺陷,延長(zhǎng)了模具的設(shè)計(jì)周期,在某種程度上也影響了設(shè)計(jì)質(zhì)量?；?/span>UG/PROE等一系列計(jì)算機(jī)數(shù)字化造型軟件使模具的參數(shù)化模塊設(shè)計(jì)讓“模具快速設(shè)計(jì)”成為可能。要進(jìn)行模具的參數(shù)化模塊設(shè)計(jì),標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)和模板是基礎(chǔ)。通過(guò)軟件,將導(dǎo)柱、導(dǎo)板、沖頭等一系列的標(biāo)準(zhǔn)件統(tǒng)計(jì)入庫(kù),以便設(shè)計(jì)時(shí)調(diào)用;同時(shí),根據(jù)不同的零件把其相應(yīng)的模具結(jié)構(gòu)參數(shù)化制作成模板,同樣入結(jié)構(gòu)庫(kù)。在拿到模具設(shè)計(jì)任務(wù)后,預(yù)先消化任務(wù)要求(生產(chǎn)廠家要求、沖壓要求);其次結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),調(diào)用模具結(jié)構(gòu)庫(kù),進(jìn)行初設(shè)計(jì);再次進(jìn)行模面設(shè)計(jì),再進(jìn)行調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù),組裝標(biāo)準(zhǔn)件;最后合裝成一套完整模具[2]。通過(guò)參數(shù)化模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)典型結(jié)構(gòu)模板化和重復(fù)工作智能化。
(1)典型結(jié)構(gòu)模板化?；谀０寤乃枷?將沖壓模具各種典型的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類總結(jié),提取其中可實(shí)現(xiàn)參數(shù)化控制之處,生成智能化模板在整個(gè)設(shè)計(jì)的建模過(guò)程中予以應(yīng)用。
(2)重復(fù)工作智能化。將設(shè)計(jì)過(guò)程中的重復(fù)工作,通過(guò)載入智能化模板和二次開發(fā)工具來(lái)達(dá)到縮短設(shè)計(jì)周期的目的。
3 參數(shù)化程編實(shí)現(xiàn)模具的高速加工
隨著模具制造節(jié)奏的加快,數(shù)控加工已由單純的型面加工發(fā)展到型面和結(jié)構(gòu)面的全面加工,由中低速加工發(fā)展到高速加工。高速加工技術(shù)應(yīng)用于模具制造業(yè)中主要有如下優(yōu)點(diǎn): (1)小切深、高進(jìn)給;(2)改善工件加工表面質(zhì)量,減少打磨;(3)精度提高,減少試模工作量;(4)使用小刀具加工模具細(xì)節(jié),減少刀具規(guī)格。降低使用費(fèi)用;(5)以高精度、大進(jìn)給的方式完成淬火鋼的精加工,且達(dá)到很高的模具表面質(zhì)量,可以減少傳統(tǒng)加工因精加工后再淬火引起模具變形,從而替代某些工藝。
高速加工技術(shù)應(yīng)用模具制造主要涉及機(jī)床、刀具和數(shù)控編程3個(gè)方面,具體工作流程如圖2所示。要實(shí)現(xiàn)模具安全、高效的加工,更安全的走刀軌跡和合理的加工策略就顯得尤為重要。將使用的刀具和機(jī)床設(shè)備按實(shí)物尺寸做成刀具庫(kù)和機(jī)床庫(kù),再將不同零件的技術(shù)要求羅列成庫(kù)(零件庫(kù)),3個(gè)庫(kù)的數(shù)字參數(shù)值整理整合到程編軟件中做成CAM加工模板,數(shù)控程編就會(huì)更安全、快速。
4 數(shù)字化裝配技術(shù)在模具調(diào)試中的應(yīng)用
模具的裝配方法一般分為4種:互換裝配法、分組裝配法、修配裝配法和調(diào)整裝配法。最早,模具在加工中心加工完后,現(xiàn)場(chǎng)的裝配多采用分組裝配法:工人直接參考2D零件裝配圖精導(dǎo)柱導(dǎo)板零件進(jìn)行分類,然后按先裝導(dǎo)板后裝導(dǎo)柱的先后順序來(lái)進(jìn)行模座其他零件的裝配,裝配好后直接進(jìn)行精加工,精加工后也沒(méi)有對(duì)單件狀態(tài)的導(dǎo)柱精度/導(dǎo)滑面位置度沒(méi)有進(jìn)行有效對(duì)比和檢查,這樣,在單件精加工完后,上下模座合模,發(fā)現(xiàn)上下模座導(dǎo)向偏差很大,導(dǎo)致導(dǎo)柱導(dǎo)板拉傷,標(biāo)準(zhǔn)件損壞。
現(xiàn)在,將模具單件進(jìn)行精加工后在線測(cè)量(OMV)的測(cè)量結(jié)果(比如上模座的導(dǎo)柱導(dǎo)向數(shù)據(jù)和下模座的導(dǎo)柱導(dǎo)向數(shù)據(jù))在軟件里面進(jìn)行記錄和統(tǒng)計(jì),進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)超差馬上進(jìn)行更改。圖3為某項(xiàng)目發(fā)動(dòng)機(jī)引擎蓋內(nèi)板拉延模上下模座在加工完后的測(cè)量誤差分布圖。根據(jù)這樣的測(cè)量結(jié)果就可以對(duì)上下模座合模之前誤差較大區(qū)域進(jìn)行整改,保證導(dǎo)向間隙,并保證模具合模質(zhì)量。
目前,一些歐美國(guó)家的模具制造可以直接采用修配裝配法(在裝配時(shí)修去指定零件上的預(yù)留修配量以達(dá)到裝配精度的方法,稱為修配法)進(jìn)行模具的裝配。他們通過(guò)測(cè)量數(shù)據(jù),直接配磨導(dǎo)板或其他零件保證導(dǎo)向間隙或裝配質(zhì)量的方式進(jìn)行合模裝配。這種方法提高了模具的合模進(jìn)度,為后續(xù)模具的調(diào)試贏得了周期。以測(cè)量數(shù)據(jù)為依據(jù),應(yīng)用軟件進(jìn)行分析處理,這種修配裝配法的方式應(yīng)該會(huì)成為以后模具發(fā)展的趨勢(shì)。
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