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发表于 2006-10-3 16:06:38
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一、 实体设计对生产全流程的影响
8 b( j; m5 M/ j1 G实体设计不但使设计方法发生巨大变化。
- `$ p$ m% N H( }$ r6 r/ n1. 无图化生产 v; j. W. N3 h9 n0 M, j
实体设计使企业走向无图化生产。企业完全抛弃2D图纸,可能节省2D图出图时间,由此可 + P7 K/ A' ^( {4 M6 h% W8 k& C
减少大约25—40%的模具结构设计时间。从这个意义上讲,实体设计优于2D设计。无图化生产是建立在生产过程实现了全数字化的基础之上的,实体设计和数字化制造是互为充分条件。实体设计可以催生无图化生产,无图化生产能全面提高汽车模具的制造水平和生产效率,是今后一段时间通过CAD/CAM两种技术互动,取得技术新突破的关键。 : [8 w r) |! k! o' P
2. 实型数控加工 $ n3 E% E% A4 u# S/ c/ `. P
实体设计可直接支持泡沫型的数控加工,取消传统泡沫型的手工制作,能大大缩短制造周期和
R" N- F2 H d7 R; B提高制造精度。
, O/ S1 I: Z$ q. h1 n# |3. 全数控化加工
& L8 e; h: V1 ]实体设计直接支持模具构造面的NC程序化加工。尽管大多数企业采用数控机床加工模
) y6 ^ B5 }9 v9 }. d' D" Z$ [具构造面,但仍然没有脱离人工识图和手动操作,现场识图所浪费的时间能及人工操作的不连续性等,致使加工效率大大下降、人为失误大大增加。一般由人工操作加工模具构造面时,出粉率很难超过40%,而采用NC程序化加工模具的构造面,可以将机床的出粉率提高20%—50%(出粉率=机床实际切削加工时间/机床总工时)。可见,提高出粉率的潜力是非常大的。
( K3 P" o% i `9 {" V总之,把实体设计的结果直接向后续工序传递,能使各个工序的效率都得到提高。反之,如果
1 o7 k1 J9 e7 i. ?9 h& u实体设计仅面向设计,最终还是以出2D图为设计目的,实体设计的优势将大打折扣。
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2 }- Y5 O! q0 D0 }, _6 f6 _二、 提高实体设计效率 - E1 A P* {+ t
实体设计存在的最大问题是,在最初应用时设计效率不高。要解决这个问题是,可采
0 a) U& Q$ V0 d; Z) O' ?( Y$ j! e取以下措施:
* V+ F$ L B7 z Y2 J1. 强化人员培训。人员培训的内容包括软件应用、设计流程和方法等方面的培训。 # c/ z& d7 |& G+ i
2. 搞好基础开发。实体设计需要积累,需要开发一系列的实体标准件和实体样板模具, & X, ~! ^( {. W, ?. ?! U
以便能自动生成局部构造的小工具等。 / H0 Z+ @! L M5 {
3. 改变观念。实体设计不单纯是设计方式的变化,更重要的是它实现了后序加工和制造的数 ' j2 o+ g- I; k. F0 P
字化,也就是无图化生产。即使实体设计为设计本身带来了麻烦,但却使制造更加容易。我们应以提高效率为出发点,将实体设计看作是非常必要的事情。
4 J. h' k) S/ w! S模具加工技术的发展
; R4 x+ P& o7 O( B9 p 模具加工技术的发展就是数控加工技术的发展。数控加工由单纯型面加工发展到全面数控加工;由模具加工发燕尾服到实型数控加工;由低速加工发展到高速高精度加工;由以人工操作按图加工发展到无图、少人或无人化加工。当前重点发展的加工技术主要包括:
; i: H" @: s* P' J0 j; Y* ?% X8 r* ~ ·实型数控加工;
5 n* ]0 a, d+ B2 H. } ·高速高精度加工; : O/ H2 S; ]$ R4 ^5 W" @# J8 P
·镶块铸件化与高效加工;
; _0 x9 B( L) |& M! m ·全数控化加工; 6 V" s1 B6 a6 C+ ]9 w5 c' k F# ^
·少人无人化加工;
7 S5 }+ z9 k# f+ ~, X5 [ ·钳工制造的只装不配少修。
1 r/ ]2 V! w! B" D4 _& @ 实型数控加工和全数控化加工技术已论述,现就其他技术进行简述。
- g3 P+ X. d4 A0 b3 S/ R& x& _一、 高速高精度加工 5 H( r% ]" |4 @& P% g& b
目前高速高精度加工已被国际先进企业普遍采用,国内也正在逐步普及并走向成熟。高速加工的目的,不单纯是了提高加工效率,更重要的是通过高速实现小步距、低残留的高精度加工。
5 }2 \+ H1 d$ z: G5 g$ b5 b 1.高速加工的现状 4 F7 Z7 G, {$ m; D- n/ ?1 L1 s
目前大家普遍认为:机床转速达6000r/min为准高速加工,达8000—10000r/min以上为高速加工。实际上,只有选用高刚度的卡头和刀体、高精度高耐磨的刀具,并保持转速与走刀速度相适应,才可能实现真正的高速加工。汽车模具型面的加工属于高度复杂的自由曲面加工。能不能实现高速加工,更重要的是取决于数控机床曲面加工的动态精度,而不是取决于一般机床产品样本中所说的静态精度。但遗憾的是,机床复杂曲面加工的动态精度还没有一个统一的标准可供参考。一台适用于汽车模具的高速数控铣,必须同时具备高刚度、高精度、高转速、优良的动态性能、高速下的连续工作时间等综合性能。而这些性能则取决于机床的结构、控制系统的性能、所选用的特殊软件程序、床身是铸件还是焊接钢板?主轴是滑枕还是圆套桶?是线形导轨还是滑动导轨?主轴是否有冷却?半闭环还是全闭环控制?是否采用光栅尺等因素。如果只凭厂家介绍的机床主轴转速高或是平面直线进给速度高,是不可能实现模具型面高速加工的。 " c8 I: B- s0 A: H3 @
目前,欧美的部分汽车模具企业采用真正的转速高于15000r/min和实际进给速度达到10m/min的高速加工,而日本企业基本上还是停留在准高速加工阶段,不管转速如何,实际曲面加工进给速度很难突破6m/min。从实际使用情况来看,如果达到了真正的高速来看,如果达到了真正的高速,刀具的费用、机床的价格和机床的维护费用等都是目前我们国内模具成本难以接受的。像30000r/min、60m/min这样的高速加工中心,都属于中小型机床,只适用于注塑模的型腔加工。
4 L6 P* x1 m, O8 r/ J% K, A 2.高速高精度加工编程
6 E* j2 U9 n4 I$ \6 q* h7 n* X' s* ~! Z' | 曲面的实际加工速度和精度的高低,除了由机床的性能决定以外,在一定条件下,更取决于加工工艺和数控编程技术。我们应重视并研究数控编程技术对加工精度和效率的影响。例如:刀具即时进给速度和刀具轨迹的曲率半径直接相关,当曲面变化非常大时,不管设定的F值多大,实际平均走刀速度都会非常低。而且如果F值设置过大,会出现过切和抹角现象,严重降低型面精度。
8 d* o/ l' Z) n$ n! f9 R 传统的仿型加工为了保证楞线清晰,一般采用垂直楞线加工。用这种方法,编程简单但实际加工速度变化极大,严重影响了加工效率。现在大部分编程方法是对整个型面作45°加工,优点是编程简单,可以保证大部分楞线清晰,但加工效率仍然不高。 ; u& B: g p1 a7 e( n- F
高速高精度加工编程的方法和应注意的问题很多,简单列举如下:
. R9 K/ c1 U& u, c+ X ·根据曲面几何特点来分块编程和加工;
, s- a: V, h [; P& [; f6 o ·加工方向选用顺楞线,大曲率方向走刀,减少拐弯引起的减速;
/ i' ~9 t- Y6 h+ f ·加工线速度与进给速度相配合,尽量保持实际切削量不变;
+ b$ f% _7 @' i# s; Q& _# d* P ·大斜率曲面加工,行间距在曲面切线方向上保持等距;
( a6 `5 v8 u3 k ·根据曲面的部位改变行间距,如:凸圆角行距加密、凹圆角清亏等; 2 k) a. L+ |1 a! n" \
·合理安排加工分块的顺序,避免因刀具磨损造成的型面断差。
' N; y# y, [3 l+ G+ x 总之,高速高精度加工的NC编程比普通加工麻烦得多,只有投入大量的编程工时和编程人员才有可能完成编程工作,但这种投入会因为加工效率和精度的提高而得到成倍的回报。
& @( {2 N+ r! |$ L6 K 3.高精度加工的目标
4 }. h+ ~/ L1 a A# X% ~ 高精度加工的目标就是最大程度地减少修正。如:上下模刃口间隙直接加工到位;冲孔凸凹模直接安装无需调试;拉延模曲面很高的光顺性、无接刀痕迹;凸楞的较高光洁度和凹角无干涉等等。 7 |! n. H) c7 ^+ ?! f0 V
4.粗加工高速化 ) J" }/ h6 k: r, G- R' z
传统的粗加工一般通过深切削、低转速、低进给而一次加工完成。随着机床加工速度的提高,机床的加工性能已经发生了改变。数控机床在低转速、低进给条件下的加工扭力很大,而总的功率却很低,机床效率发挥不出来。为提高加工效率,现在粗加工的发展趋势是中转速、中吃深、高进给、多层加工完成。虽然加工的层数增加了。但由于机床功率实现了最大化,一般可使加工效率提高30%以上。粗加工高速化的工艺方法,特加适应了粗精一体化加工机床的特点,不失为一种值得推广的新技术。
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6 B$ g$ h) A1 c1 X& j3 d二、 镶块铸件化与高效加工
& u. t! Q" q! w7 @0 r* I 镶块的加工在模具总的加工量中占很大比重,有效降低这部分工时意义很大。最好的加工办法是少切削和无切削,目前发展的重点就是镶块的铸件化和通过合理设计来最大程度地减少加工面。
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% g3 b# U) D. B( u9 t2 p: e三、 少人无人化加工 ' Q8 V* z3 C* j3 j) x O! r
随着模具加工的程序化、机床加工的中心化,少人和无人化加工是一种必然的发展趋势。无人化加可以最大程度地降低人工成本和人为错误,并能实现24小时的连续生产。在目前劳动保护条件越来越高、节假日越来越多的情况下,少人和无人化加工技术成为一种天然的选择。 # g9 P( Z0 j. h/ p1 K( s7 N4 X
无人化可以从少人化、从精加工、或从拉大两班之间的时间等等最容易实现的方面开始。无人化应紧紧围绕提高机床利用率、降低失误率来发展。
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! r% @" A# `2 `: d7 T6 W四、 钳工制造的只装不配少修
$ g, T/ ?5 ~2 h4 {2 E 提高机械加工水平的一个主要目的和重要表现就是做到钳工制造的只装不配少修。消灭钳工是国外一些模具企业提出的理想和口号,它集中地代表了模具制造技术的发展方向;通过CAD技术的提高而实现全数字化制造和少人无人化加工;通过CAM技术的提高而实现装配、研合、推磨等钳工作业的高效;通过CAE技术的提高而实现模具调试一次成功。汽车模具制造技术依*计算机等高新技术的应用已发展到一个新阶段。
4 U5 D8 }9 N0 X- q2 `1 `7 b 当前应该重视和发展的技术因企业不同而不同,但总结起来无外乎是冲压工艺、结构设计和制造技术等三个方面,其所对应的就是CAD/CAM/CAE技术的提高。在汽车模具制造行业,计算机应用技术和数控加工技术正越来越显示出其核心技术的作用。
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/ Z$ B! G1 G/ P U7 Q[ 本帖最后由 阿帕奇 于 2006-10-4 21:21 编辑 ] |
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