板料拉延模具制造的CAD/CAM解決方案

文/Tebis中國

板料拉延模具制造的CAD/CAM解決方案

文/Tebis中國

交貨期限緊迫，產品日益復雜，價格競爭激烈，技術人員短缺，給企業帶來許多新挑戰。Tebis公司采用CAD/CAM解決方案致力于優化模具制造流程已有三十多年。Tebis公司面向沖壓模具制造行業的中小企業，提供以生產實踐為導向的企業咨詢服務，幫助他們提高自身競爭力，更好地面對未來的挑戰。Tebis提供的軟件在模型、模具制造、工業設計和機械制造、激光切割或割銑等方面進行了理想的配置，可以實現虛擬世界與現實世界的完美協作。

模具制造行業的挑戰

沖壓模具制造流程中，模具需要大量的手工修整。模具從銑削加工完到首次上壓機，通常要經過幾個星期乃至幾個月的時間，此外還有無法預算的修整研磨處理時間。修整過程復雜的主要原因有：板件的回彈效應；成形時的板材變薄或變厚；模具表面精度和質量；模具和壓力機的剛性。

盡管幾年前回彈模擬就被廣泛采用，但是回彈預測的準確度只能視情況而定。特別是對于鋁制工件以及熱成形工件，需要從模具的真實結果出發計算修正措施。目前，問題通常出于銑削的精度和質量，而非加工工藝。若想讓模具在機加工后直接上壓機，有許多工作需要完成。表面必須經過費時費力的修整，例如圓角修整和淬火處理。如果沒有注意模具和壓力機的撓度，即使是加工表面質量極為良好，也不能減少對模具的修整工作。

數字化系統的關鍵作用

數字化流程在模具制造中用途廣泛。模具和模具部件的數字化有助于制作備用件，可以有效預防模具磨損或者斷裂造成的停工。在數字化數據（點云）的基礎上，快捷地創建3D-CAD曲面（例如模具嵌裝件），并接著進行加工。較高的加工精度確保模具嵌裝件無需經過重新的調試環節即可更換。將已經研磨處理過的圓角避讓在CAD系統里作逆向工程處理，這樣會省去復雜費時的修整和調試。

在單件或者組裝環節，可在數字化數據的基礎上通過CAD/CAM流程中比較設定值與實際值，進而擬定和實施補償措施。由此既可對尺寸修正也可對表面優化進行高效快捷的處理。在屏幕上就可比較模具和工件狀態。這樣便可決定是在車間直接進行修改，還是將其引入設計環節。在設計變更方面，可將1∶1的數字化數據用于設定修正數據，以確保更高的精度。

圖1 Tebis在數字化基礎上優化沖壓模具工藝流程

在加工流程方面，數字化功能同樣能起到一定的作用。在這里，粗加工耗時較長。特別是在制造大型工件模具方面，需要制作鑄造模型。其中問題在于鑄造件與設計件不一致。如果直接在鑄件到場時進行數字化，就可以產生一個可靠且省時的CAD/CAM流程，如圖1所示。此外還可縮短在機床上的加工時間。即使是已經加工完畢的模具部件，數字化處理也是值得的：為了檢驗模具功能，應在加工后將零件數字化，并接著將其在CAD/CAM系統內進行虛擬組裝，然后檢查潛在的碰撞風險。只有在排除錯誤后，才允許將模具送交組裝和調試。圖2為使用Tebis模擬后高效的加工流程。

Tebis在數字化模具的基礎上可以進行高效的粗加工，滿刀切削避讓、進給優化、針對具體坯件而優化的機床回程等集成工藝和自適應式銑削策略有利于高效粗加工。Tebis可精確建模HFC(High Feed Cutter)和HPC(High Performance Cutter)等新式刀具，從而縮短在機床上的加工時間。

創新的模面流程

圖2 使用Tebis模擬后高效的加工流程

在模具制造流程中，模面流程起著關鍵作用。借此可確定板件的質量和尺寸穩定性。有限元計算系統可非常精確地算出回彈值?；谶@些結果，可計算出模具過彎曲的補償策略，并以點云的形式導入Tebis的CAD/CAM流程。例如可以將結構件的仿真數據用于彎曲處理。此方法同樣適用于熱成形。通過線框模型逆向曲面尤其適合外覆蓋件，由此可以確保A級曲面的原始曲率不被更改。為了提前識別工件曲面存在的問題，Tebis提供A級曲面分析功能和功能強大的曲面優化功能。

板材變薄補償、導入強壓面和圓角區域光順連接屬于Tebis模面處理程序的一部分。憑借專門的模面功能可以不必設置虛擬壁厚，使得可見凸起和下凹在模具表面消失。方便的過彎曲定律可將壓機的撓曲和模具變形考慮進來。圖3為強壓面和自由曲面連續過渡的模具表面。

用基于真曲面的編程替代設置虛擬壁厚屬性，簡化整個CAD/CAM流程。Tebis的模板技術可使NC編程達到很高的自動化級別，并因此縮短編程時間。此外還可縮短計算時間，特別是在清角清余料方面。模具修整循環減少，使得模具在機加工后可直接裝入壓機。

結束語

圖3 強壓面和自由曲面連續過渡的模具表面

近年來汽車沖壓模具是整車制造技術的重要組成部分，也是形成汽車自主開發能力的一個關鍵環節。隨著我國汽車行業的高速發展，模具行業也步入了高速發展期。Tebis系統可根據任務的需要和零件的不同，配置相應的CAD和CAM模塊。這種組合搭配能夠解決實際使用中的許多問題，快速檢查讀入的曲面和實體數據的質量，如果發現錯誤可以及時、方便地得到糾正，快捷設計各種所需的工藝結構，從產品的CAD數據出發，完成全套模具設計。