基于数控软件技术在模具加工中存在的问题及解决方案
2017-11-16 来源：武汉船舶职业技术学院机械工程系 作者：田甜
摘要:随着数控加工技术软件在模具制造中的广泛应用,本文以数控加工软件实质为基础,从设计、工艺、加工、检测四个方面进行分析,得出CAD/CAM一体化难以实现、工艺文件不完善、数字化程度不高所带来的人为因素较多、检测不到位等问题,并给出解决方案,以提高数控加工的质量、效率。但是,在实践生产中,数控加工在模具制造中逐渐暴露出一些问题,这将严重影响制件的尺寸、精度等重要质量因素,本文就这些存在的问题进行浅析。
关键词:数控加工 问题 解决方案
随着具有空间曲面的零件比例越来越大,制件结构日趋复杂,这对模具的结构设计、制造与生产都提出了更高的要求。数控加工的高效、高质以及所加工材料种类多的优点,使其应用越来越广泛。由于数控切削能加工出形状结构复杂且精度要求高的零件,很多企业都大批量引进数控机床设备,以及数控加工技术迅速成熟,为数控加工技术的推广应用奠定了基石[1]。根据模具特点,设计加工参数与加工工艺,设置刀具路径,通过数控机床识别加工代码,完成自动化加工过程[2]。但是,在实践生产中,数控加工在模具制造中逐渐暴露出一些问题,这将严重影响制件的尺寸、精度等重要质量因素,本文就这些存在的问题进行浅析。
1 、数控加工软件的实质
通过了解数控加工的实质,分析问题的产生源头。目前数控编程方法主要有手工编程和自动编程两种。由于现在所设计的图形都比较复杂,多采用自动编程。自动编程又分为APT语言自动编程和图形交互自动编程两种。其实,数控编程的一般过程包括刀具选择、刀具与零件表面相对运动的定义、切削加工参数的确定、走刀轨迹的生成、加工中的仿真显示、程序验证、后置处理等。相比经计算机的APT语言编程系统编译产生的加工程序,图形交互自动编程可以在零件设计阶段采用CAD/ CAM集成系统进行定义、显示和修改,最终得到零件的几何模型,能直接在屏幕菜单及命令驱动等图形交互方式下完成,具有形象、直观、高效、便于检查等优点,已成为目前国内外普遍采用的数控编程方法[3]。
2 、存在问题及解决方案
2.1 设计方面
计算机技术的高速发展,促使CAD/CAM/CAE软件的诞生,在模具工业中得到广泛应用。在设计方面,美国Autodesk公司开发的专业AutoCAD软件,可以快速方便地绘制二维图形;美国参数科技公司(PTC)开发的Pro/E软件,通过实体、曲面的造型,进行三维图形的设计。而在整个模具制造中,会出现CAD/CAM一体化困难的问题。因此目前设计方面所面临的问题就是:3D模型转换成2D图形的过程可以实现自动化,但2D生成3D的可逆向转换则出现问题,需要人为频繁操作与检查控制。
由于传统的工艺文件只能指导下一步的加工方法和检验方法,会需要更多的人为控制过程,势必会影响零件质量。数控加工的工艺文件包含工件坐标系建立、明确加工取数与对刀方式,补偿方式、NC程序生成与仿真、对加工过程中的风险管控以及建立统一规范的现代工艺数据库等内容。因此工艺方面的问题就是:工艺文件不完善。为此,工艺数据库要进行规范性建设。通过工艺知识的长期积累, 形成标准工艺库。根据公司产品特点,结合成熟的工艺库文件可将刀具,机床,材料,加工等参数融合成数据库系统,实现自动化操作,准确并高效。在条件允许的情况下,可以自主开发特有的加工编程系统,将工艺数据库参数化,不仅能够有效的提高编程效率,同时也能够极大的降低错误率。
2.3 加工方面
随着工业设计CAD软件的兴起,制造领域的CAM软件也得到了前所未有的发展,各种三维CAD/CAM软件应运而生,且各具特色。美国CNC SoftWare INC公司开发了一种基于PC机平台的Mastercam加工软件。这种软件具有强大的程序后处理功能,集造型加工仿真模拟和数控编程等功能于一身, 能够支持IGES、STEP等数据格式的无缝对接,使工程技术人员设计的复杂产品零件更容易实现,具有很强的数控加工能力［4］是,Mastercam的设计功能相对比较薄弱,造型麻烦。若将AutoCAD与MasterCAM 结合使用,前者发挥其强大的设计功能,后者发挥其卓越的数控加工功能,可以提高设计效率、缩短设计周期。Pro/E设计软件则利用其软件自带的模具功能模块,进行模具结构设计、塑性分析和NC加工等工作,完成从设计到制造的整个过程。这些技术的应用能够有效的提高模具设计与制造水平、缩短了模具设计与制造周期。
2.4 检测方面
传统的检测一般是加工过程暂停等待,用常规检测工具测量产品尺寸,加工完成后进行终检。如此一来,在检测方面就会出现问题:大型工件长时间停机等待浪费时间,复杂工件无法常规测量,产品终检后尺寸有偏差重新上机加大制造成本。为此,采用数字化接触式检测、非接触式检测、在线检测和线下检测来及时控制误差,纠正错误。
3 、结语
随着数控加工应用的不断扩大,其在模具制造中的问题也日益凸显,为保证产品质量和提高数控加工的效率,从图形设计、工艺规程、加工程序到制品检测都要做精做细。特别对复杂零件的数控程序编制, 设置好工艺参数后能自动生成数控代码,可大大提高程序的正确性和安全性,缩短编程人员的编程时间, 降低生产成本, 提高工作效率。
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