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基于數(shù)控軟件技術(shù)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(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系  作者：田甜




       摘要:隨著數(shù)控加工技術(shù)軟件在模具制造中的廣泛應(yīng)用,本文以數(shù)控加工軟件實質(zhì)為基礎(chǔ),從設(shè)計、工藝、加工、檢測四個方面進(jìn)行分析,得出CAD/CAM一體化難以實現(xiàn)、工藝文件不完善、數(shù)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(shù)控加工的質(zhì)量、效率。但是,在實踐生產(chǎn)中,數(shù)控加工在模具制造中逐漸暴露出一些問題,這將嚴(yán)重影響制件的尺寸、精度等重要質(zhì)量因素,本文就這些存在的問題進(jìn)行淺析。
   
      關(guān)鍵詞:數(shù)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(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜,這對模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造與生產(chǎn)都提出了更高的要求。數(shù)控加工的高效、高質(zhì)以及所加工材料種類多的優(yōu)點,使其應(yīng)用越來越廣泛。由于數(shù)控切削能加工出形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜且精度要求高的零件,很多企業(yè)都大批量引進(jìn)數(shù)控機(jī)床設(shè)備,以及數(shù)控加工技術(shù)迅速成熟,為數(shù)控加工技術(shù)的推廣應(yīng)用奠定了基石[1]。根據(jù)模具特點,設(shè)計加工參數(shù)與加工工藝,設(shè)置刀具路徑,通過數(shù)控機(jī)床識別加工代碼,完成自動化加工過程[2]。但是,在實踐生產(chǎn)中,數(shù)控加工在模具制造中逐漸暴露出一些問題,這將嚴(yán)重影響制件的尺寸、精度等重要質(zhì)量因素,本文就這些存在的問題進(jìn)行淺析。
  
      1 、數(shù)控加工軟件的實質(zhì)
  
     通過了解數(shù)控加工的實質(zhì),分析問題的產(chǎn)生源頭。目前數(shù)控編程方法主要有手工編程和自動編程兩種。由于現(xiàn)在所設(shè)計的圖形都比較復(fù)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(shù)控編程的一般過程包括刀具選擇、刀具與零件表面相對運(yùn)動的定義、切削加工參數(shù)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(jīng)計算機(jī)的APT語言編程系統(tǒng)編譯產(chǎn)生的加工程序,圖形交互自動編程可以在零件設(shè)計階段采用CAD/ CAM集成系統(tǒng)進(jìn)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(qū)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(yōu)點,已成為目前國內(nèi)外普遍采用的數(shù)控編程方法[3]。
  
     2 、存在問題及解決方案
  
     2.1 設(shè)計方面
  
     計算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展,促使CAD/CAM/CAE軟件的誕生,在模具工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。在設(shè)計方面,美國Autodesk公司開發(fā)的專業(yè)AutoCAD軟件,可以快速方便地繪制二維圖形;美國參數(shù)科技公司(PTC)開發(fā)的Pro/E軟件,通過實體、曲面的造型,進(jìn)行三維圖形的設(shè)計。而在整個模具制造中,會出現(xiàn)CAD/CAM一體化困難的問題。因此目前設(shè)計方面所面臨的問題就是:3D模型轉(zhuǎn)換成2D圖形的過程可以實現(xiàn)自動化,但2D生成3D的可逆向轉(zhuǎn)換則出現(xiàn)問題,需要人為頻繁操作與檢查控制。
  
     由于傳統(tǒng)的工藝文件只能指導(dǎo)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(zhì)量。數(shù)控加工的工藝文件包含工件坐標(biāo)系建立、明確加工取數(shù)與對刀方式,補(bǔ)償方式、NC程序生成與仿真、對加工過程中的風(fēng)險管控以及建立統(tǒng)一規(guī)范的現(xiàn)代工藝數(shù)據(jù)庫等內(nèi)容。因此工藝方面的問題就是:工藝文件不完善。為此,工藝數(shù)據(jù)庫要進(jìn)行規(guī)范性建設(shè)。通過工藝知識的長期積累, 形成標(biāo)準(zhǔn)工藝庫。根據(jù)公司產(chǎn)品特點,結(jié)合成熟的工藝庫文件可將刀具,機(jī)床,材料,加工等參數(shù)融合成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),實現(xiàn)自動化操作,準(zhǔn)確并高效。在條件允許的情況下,可以自主開發(fā)特有的加工編程系統(tǒng),將工藝數(shù)據(jù)庫參數(shù)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(yè)設(shè)計CAD軟件的興起,制造領(lǐng)域的CAM軟件也得到了前所未有的發(fā)展,各種三維CAD/CAM軟件應(yīng)運(yùn)而生,且各具特色。美國CNC SoftWare INC公司開發(fā)了一種基于PC機(jī)平臺的Mastercam加工軟件。這種軟件具有強(qiáng)大的程序后處理功能,集造型加工仿真模擬和數(shù)控編程等功能于一身, 能夠支持IGES、STEP等數(shù)據(jù)格式的無縫對接,使工程技術(shù)人員設(shè)計的復(fù)雜產(chǎn)品零件更容易實現(xiàn),具有很強(qiáng)的數(shù)控加工能力［4］是,Mastercam的設(shè)計功能相對比較薄弱,造型麻煩。若將AutoCAD與MasterCAM 結(jié)合使用,前者發(fā)揮其強(qiáng)大的設(shè)計功能,后者發(fā)揮其卓越的數(shù)控加工功能,可以提高設(shè)計效率、縮短設(shè)計周期。Pro/E設(shè)計軟件則利用其軟件自帶的模具功能模塊,進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、塑性分析和NC加工等工作,完成從設(shè)計到制造的整個過程。這些技術(shù)的應(yīng)用能夠有效的提高模具設(shè)計與制造水平、縮短了模具設(shè)計與制造周期。
  
       2.4 檢測方面
  
      傳統(tǒng)的檢測一般是加工過程暫停等待,用常規(guī)檢測工具測量產(chǎn)品尺寸,加工完成后進(jìn)行終檢。如此一來,在檢測方面就會出現(xiàn)問題:大型工件長時間停機(jī)等待浪費時間,復(fù)雜工件無法常規(guī)測量,產(chǎn)品終檢后尺寸有偏差重新上機(jī)加大制造成本。為此,采用數(shù)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(jié)語
  
     隨著數(shù)控加工應(yīng)用的不斷擴(kuò)大,其在模具制造中的問題也日益凸顯,為保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高數(shù)控加工的效率,從圖形設(shè)計、工藝規(guī)程、加工程序到制品檢測都要做精做細(xì)。特別對復(fù)雜零件的數(shù)控程序編制, 設(shè)置好工藝參數(shù)后能自動生成數(shù)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(chǎn)成本, 提高工作效率。
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