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模具加工的新型解決方案
發布時間: 2012/3/26 23:15:19    作者:admin
    數控加工技術作為先進生產力的代表,在汽車、模具、航空航天、機械電子等制造領域發揮著重要的作用,在科研和生產上極大地促進了生產力的發展。數控加工技術的應用從整體上改善了傳統制造業的發展面貌。制造企業如何實現其高效數控加工的目的,一直是企業領導管理者、研究人員比較關注的核心之一。  
    數控技術作為引進多年的先進制造技術,其技術含量很高,涉及到多方面的內容,包括數控加工編程的快速高效化、空間自由曲面多軸聯動加工、難加工材料的切削、高速切削的應用、數控工藝程序編制的規范化與標準化等方面。數控加工的效率發揮在很大程度上和企業本身的技術管理模式相關,尤其是在早期階段,如何在短時間內攻克一門新穎有難度的技術應用難關,使其更好地發揮效率,是企業必須重視的主要問題。  
    一、工藝技術的信息化建設  
    現有國內企業工藝技術的管理都存在一些缺陷,企業沒有根據自身的實力和發展戰略采取有效的管理模式。工藝技術的信息化管理落后主要表現在產品設計制造工藝信息資源共享不充分、數控工藝程序編制及管理混亂、數控工藝與普通工藝的結合性差、CAD/CAM軟件的應用水平參差不齊、數控加工工藝與程序的規范化與標準化程度低以及產品設計、數控工藝、數控編程并行模式實現程度小等方面。 
    針對制造工藝的信息化建設與管理要求,可從以下幾個方面開展工藝的信息化建設。  
    1. 產品設計、工藝信息資源的共享 制造工藝的信息化建設最重要的是充分利用產品設計圖形和文檔資源,充分利用企業產品成功的制造加工工藝經驗,如利用產品的三維圖形可減少數控編程人員的三維造型時間,而三維造型幾乎耗費了數控編程50%的時間。建立刀具信息庫、難加工材料切削參數庫、裝夾定位信息、典型材料與零件的加工工藝與程序模板和專家數據庫等有助于提高編程的質量和效率,要充分利用PDM及網絡資源建立開發企業內部的工藝信息管理系統,共享一切可能利用的制造信息資源。 
    2. 數控加工與傳統加工的結合 數控工藝與普通工藝合理銜接,最重要的是針對產品的設計狀態、批量要求、生產周期、加工精度、生產成本的不同特點分別采取不同的措施。在工藝方案設計過程中,應對產品的設計狀態、加工方式、工裝夾具的設計制造、刀具的選擇、粗精加工方式的結合、工序的集中劃分、企業的設備現狀與能力等方面來綜合考慮。實際應用時還需要結合企業設備能力、技術工人和技術人員的水平等因素。針對研制產品和批生產產品的加工特點,采取適合各自要求的研制工藝與批產工藝對策,實現數控加工與傳統加工的完美結合。  
    3. 數控工藝與編程的并行編制 在工藝的早期階段,數控程序編制介入變被動為主動,可很大程度上減少此類型的錯誤或風險。數控加工只有在進行產品的三維造型和數控程序的編制過程中,才能完全發現工藝和程序中存在的問題,這是由于數控工藝和編制的程序必須保證能夠把合格的產品完全加工出來止,而不像普通工藝那樣,只要總體上沒有問題,尺寸沒有遺漏,零件是否能夠完全加工合格取決于技術工人的經驗和水平。數控工藝程序并行模式的實現可從設計產品三維CAD模型的共享、數控工藝程序的單人負責制、數控技術工人參與數控程序的編制、數控加工工藝與程序的專項負責制等方面來實現。 


    4. 數控工藝程序編制的規范化 數控工藝程序編制的規范化在一定程度上體現了企業自身數控加工技術應用的水平,通過規范化來約束數控程序的多樣化,進而提高刀具軌跡的質量,如在工藝中注明定位基準、對刀基準、坐標系、刀具參數與切削參數等。可從二維輪廓的加工、三維曲面的加工、固定循環與子程序的使用、刀具補償、刀具軌跡粗精加工策略等多個方面進行規范化編程。在典型零件的加工工藝經驗基礎上,建立規范化的加工工藝模板與數控程序模板,可以大幅度提高工藝程序的質量和產品的加工效率。
    5. 數控工藝程序的數據庫管理 對不同型號產品零件、工裝夾具、模具的數控程序按工序工步的內容、數控設備、刀具、程序清單等進行基于數據庫系統的集中管理,避免傳統文件夾形式的管理的缺陷,既方便程序的二次使用、查詢、編輯修改等使用,又可節省數控人員的程序管理與查找時間,避免程序錯誤使用,防止程序的丟失或同種產品數控程序的重復編制。 
    6. Vericut機床加工仿真軟件的應用 對于五坐標加工和加工量變化較大的場合,利用Vericut軟件可以實現避免碰撞干涉等優化刀具軌跡的目的。 
   二、提高CAD/CAM軟件的應用水平 
    CAD/CAM軟件的應用水平是數控加工技術應用水平的因素之一。數控編程時應根據產品的特點采取合理的造型編程模式。 
    1. 手工與CAM編程的結合 
    充分利用相關數控機床系統本身提供的編程模塊,如數控銑削加工矩形槽、U形槽、鉆孔循環,數控車削加工的端面、外圓循環加工,電火花機床的電極搖動加工功能,線切割加工的放電工藝參數的專家選擇等,可大幅度提高數控編程的效率和正確性。 
    2. 選擇合理的CAM編程策略 
    在進行產品加工模型的建立時,應該針對產品加工對象的具體特點采取有效而簡捷的措施。按產品加工的部位編程,多用于工序的內容比較單一,且干涉較少的情形,如孔、凹槽、凸臺等特征多出現于對結構零件的編程與加工中。對產品加工模型進行整體造型,多用于加工工序的內容比較多、干涉區域多、復雜曲面等特征的加工。 
    3. 數控編程模板的使用 
    利用CAM系統創建用戶自己的模板,并加以重復利用可大大提高編程效率。例如,制造模具時將加工凸模和凹模時的最佳工藝過程定義為加工模板,在加工新的相似產品對象時只需調用模板文件選擇所需的幾何體并啟動這個流程即可,用戶通過加工向導可非常容易地從模板中獲得專家級的制造過程指導,并通過簡單的交互,快速生成數控加工刀具軌跡。 
    4. CAD/CAM專家系統的應用 
    利用CAD/CAM軟件的功能模塊,如鈑金設計、模具設計、關聯設計、零件族設計、用戶自定義設計等專家設計知識,有助于減少產品的三維造型時間,從而提高數控編程的效率和正確性。 
    5. 專用后置處理程序的開發 
    企業一般都存在數控系統的多樣性,如FANUC、SIMENSE、HEIDENHANE等,各數控系統各有優點但互不兼容,很難做到統一。開發企業現有數控機床系統的后處理程序,可在通用數控程序處理的基礎上,從機床配置、程序輸出格式、坐標變換等方面,由具有軟件開發和數控加工經驗的技術工程師對其進行專門的開發,確保在同一類型的機床進行加工時,在共享同一刀位軌跡的情況下,能輸出相應數控機床加工的程序代碼。 
    6. 設計合理的刀具軌跡    
    數控加工最終體現在刀具軌跡的快速、高質量設計上,尤其是在模具毛坯除去量很大的情況下更為突出。傳統的方法一般是采用立銑刀進行粗加工,采用球頭刀進行半精加工與精加工。在粗加工時應力求高效快速排量,充分利用普通設備與數控設備結合進行。在進行精加工時應考慮企業模具鉗工的水平,選用合理刀具和步距,刀具和步距過大或過小都不利于產品的加工效率和制造成本。數控程序編制應結合材料及加工余量來科學綜合考慮加工的切削參數,以等體積變速切削和高速切削為目標,建立開發常用材料刀具的切削工藝參數庫。
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