應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)衛(wèi)生陶瓷新產(chǎn)品*

姬 鋼

(兆峰陶瓷(北京)潔具有限公司 北京 100023)

1 兩種衛(wèi)生陶瓷新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)的比較

長(zhǎng)期以來(lái)，衛(wèi)生陶瓷新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)都采用手工技術(shù)制作石膏模具的方法來(lái)進(jìn)行，其工藝流程如下：

因?yàn)槭止げ僮髁鞒虖?fù)雜，對(duì)人的經(jīng)驗(yàn)技藝依賴(lài)性強(qiáng)，往往不能一次試燒合格，所以一個(gè)新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)往往需要3～5個(gè)月時(shí)間，周期很長(zhǎng)，不能快速反映市場(chǎng)的需求，制作的產(chǎn)品精度也不高，達(dá)不到設(shè)計(jì)或客戶(hù)的要求。

利用應(yīng)用計(jì)算機(jī)制造技術(shù)研發(fā)衛(wèi)生陶瓷新產(chǎn)品徹底改變了原有的工藝狀況。采用計(jì)算機(jī)CAD設(shè)計(jì)原形產(chǎn)品，其3D產(chǎn)品設(shè)計(jì)完成后，即可在電腦上進(jìn)行新產(chǎn)品會(huì)審或在網(wǎng)上與客戶(hù)互動(dòng)，得到客戶(hù)的認(rèn)可，然后依據(jù)原形產(chǎn)品3D圖形進(jìn)行計(jì)算機(jī)CAD模具設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)完成就可以進(jìn)行石膏模具數(shù)控加工。 因?yàn)橛?jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用(計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行仿真(CAE))，所以產(chǎn)品往往通過(guò)一次試燒，即可達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，從而縮短了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的時(shí)間、提高了精度，降低了成本。應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)后，新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)工藝流程改變?nèi)缦拢?/p>

我公司采用計(jì)算機(jī)制造技術(shù)情況如下：采用PRO/E軟件進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和數(shù)控加工編程。該軟件不僅造型功能強(qiáng)大，特別是不規(guī)則曲面造型功能強(qiáng)大，而且在模具設(shè)計(jì)、數(shù)控加工、加工仿真等方面功能強(qiáng)大，使用起來(lái)也非常方便。

數(shù)控加工設(shè)備為咸陽(yáng)陶瓷研究設(shè)計(jì)院所生產(chǎn)，該設(shè)備控制軟件使用臺(tái)灣的新一代軟件，該軟件運(yùn)行穩(wěn)定，各種加工功能齊全。

需要指出的是：由于加工的對(duì)象其材質(zhì)為石膏塊，該材料在干燥的情況下，產(chǎn)生的粉塵特別大，給環(huán)境和設(shè)備帶來(lái)很大的危害，為此加工時(shí)工件的含水量應(yīng)控制在5%～8%。

下面以衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品中結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜的坐便器為例，以此探討應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)加工石膏模具的工藝參數(shù)和加工情況：

2 應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)加工石膏模具的工藝參數(shù)及加工情況

2.1 粗加工

1)加工工藝參數(shù)：刀具Φ20,球頭刀；進(jìn)刀深度:8 mm；進(jìn)刀跨度:9 mm；轉(zhuǎn)速:12 000轉(zhuǎn)/min；坯體邊緣:1.5 mm。

2)加工完成時(shí)間為：2.53 h。

3)需要加工模具的形狀(如圖1所示)。

4)模具和工件的關(guān)系(如圖2所示)。

5)粗加工刀具的運(yùn)動(dòng)路徑(如圖3所示)。

6)粗加工結(jié)果仿真(如圖4所示)。

圖1 需要加工的模具

圖2 模具和工件的關(guān)系

圖3 粗加工刀具運(yùn)動(dòng)路徑

圖4 粗加工結(jié)果仿真

2.2 管道精加工(曲面加工1)

1)工藝參數(shù)設(shè)置：刀具Φ20,球頭刀；進(jìn)刀跨距:0.5 mm；轉(zhuǎn)速:8 000轉(zhuǎn)/min；進(jìn)刀速度:2 400 mm/min。

2)管道精加工完成時(shí)間:12 min。

3)管道精加工刀具運(yùn)動(dòng)路徑(如圖5所示)。

圖5 管道精加工刀具運(yùn)動(dòng)路徑

2.3 洗凈面精加工(曲面加工2)

1)工藝參數(shù)設(shè)置：刀具Φ20,球頭刀；進(jìn)刀跨距:0.5 mm；轉(zhuǎn)速:8 000～12 000轉(zhuǎn)/min；進(jìn)刀速度:3 000～4 000 mm/min。

2)完成時(shí)間:1.3 h。

3)洗凈面精加工刀具運(yùn)動(dòng)路徑(如圖6所示) 。

圖6 洗凈面精加工刀具運(yùn)動(dòng)路徑徑

2.4 前立面精加工(容器加工1)

1)加工工藝參數(shù)設(shè)置：刀具Φ20,直立銑；進(jìn)刀深度:0.5 mm；進(jìn)刀跨度:0.5 mm；轉(zhuǎn)速:8 000～12 000轉(zhuǎn)/min；進(jìn)刀速度:3 000～4 000 mm/min。

2)前立面精加工完成時(shí)間:28 min。

3)前立面精加工刀具的運(yùn)動(dòng)路徑(如圖7所示)。

圖7 前立面精加工刀具運(yùn)動(dòng)路徑

2.5 底面精加工(容器加工2)

1)加工參數(shù)設(shè)置：刀具Φ20,直立銑；進(jìn)刀深度:0.5 mm；進(jìn)刀跨度:0.5 mm；轉(zhuǎn)速:8 000～12 000轉(zhuǎn)/min；進(jìn)刀速度:3 000～4 000 mm/min。

2)底面加工完成時(shí)間:28 min。

3)底面加工刀具的運(yùn)動(dòng)路徑(如圖8所示)。

圖8 底面加工刀具運(yùn)動(dòng)路徑

2.6 蓋面精加工(容器加工3)

1)加工參數(shù)設(shè)置:刀具Φ20,直立銑;進(jìn)刀深度:0.5 mm;進(jìn)刀跨度:0.5 mm;轉(zhuǎn)速:8 000～12 000轉(zhuǎn)/min;進(jìn)刀速度:2 500～4 000 mm/min。

2)蓋面精加工完成時(shí)間:23 min。

3)蓋面精加工刀具的運(yùn)動(dòng)路徑(如圖9所示)。

圖9 蓋面精加工刀具運(yùn)動(dòng)路徑

2.7 后立面精加工(曲面加工3即表面加工)

圖10 后立面精加工刀具運(yùn)動(dòng)路徑

1)工藝參數(shù)設(shè)置：刀具Φ20,球頭刀；進(jìn)刀跨度:0.5 mm；轉(zhuǎn)速:8 000～12 000轉(zhuǎn)/min；進(jìn)刀速度:2 400～4 000 mm/min。

2)后立面精加工完成時(shí)間:12 min。

3)后立面精加工刀具的運(yùn)動(dòng)路徑(如圖10所示)。

2.8 結(jié)合面精加工(表面加工即曲面加工4)

1)工藝參數(shù)設(shè)置：刀具Φ20,球頭刀；進(jìn)刀跨度:0.5 mm；轉(zhuǎn)速:8 000轉(zhuǎn)/min；進(jìn)刀速度:2 400～4 000 mm/min。

2)結(jié)合面精加工完成時(shí)間:11 min。

3)結(jié)合面精加工刀具的運(yùn)動(dòng)路徑(如圖11所示)。

圖11 結(jié)合面精加工刀具運(yùn)動(dòng)路徑

3 加工過(guò)程中應(yīng)注意的技術(shù)問(wèn)題

1)工件應(yīng)比理論尺寸四周大5～8 mm為宜。這樣可避免因刀具在加工邊緣時(shí)崩小塊，造成加工后的零件邊緣不完整。

2)工件水分含量應(yīng)控制在5%～8%。

3)在最后加工表面時(shí)，應(yīng)采用球頭刀，用加工曲面的方法加工表面。由于球頭刀為點(diǎn)接觸，不會(huì)對(duì)邊緣產(chǎn)生崩小塊的情況，可以使表面加工得非常漂亮，其缺點(diǎn)是時(shí)間長(zhǎng)。如采用直立銑，則先用軌跡加工邊緣3 mm，然后改用平面銑，可節(jié)約一半時(shí)間。

4)對(duì)于有些相互重疊的小件，應(yīng)注意留有余地，避免加工完成后不能組裝。

5)加工前要制定加工計(jì)劃，一種刀盡可能把該加工的部分一次完成，然后再換另一種刀，這樣可節(jié)省換刀時(shí)間。

6)加工前一定要讓設(shè)備空運(yùn)行加工程序，預(yù)進(jìn)行一遍，檢查無(wú)誤后，再進(jìn)行加工。

7)工件的擺放應(yīng)和編程序時(shí)的坐標(biāo)方向一致，這一點(diǎn)非常重要。

8)粗加工也可用端刀。

9)進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真時(shí)，有些地方速度要慢一些，以便觀察刀具運(yùn)動(dòng)軌跡是否合理，若有不合理的運(yùn)動(dòng)軌跡，或有損壞零件的刀路，則應(yīng)重新編寫(xiě)程序。

4 結(jié)論

我們通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于衛(wèi)生陶瓷新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的研究和實(shí)踐，可以得出以下結(jié)論：

1)計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用使新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期大幅度縮短。由實(shí)際加工時(shí)間可以看出，一件傳統(tǒng)的，簡(jiǎn)單的4大件模具，在4個(gè)工作日內(nèi)即可完成。

2)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的成功率得到大幅度提高。在設(shè)計(jì)階段，就可以審查，修正方案，也可以與客戶(hù)進(jìn)行互動(dòng)，滿(mǎn)足客戶(hù)要求，增加客戶(hù)的訂購(gòu)信心。

3)計(jì)算機(jī)的仿真功能和數(shù)控加工設(shè)備的精確度，可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，減少對(duì)開(kāi)發(fā)員工經(jīng)驗(yàn)技藝的依賴(lài)度。

應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)衛(wèi)生陶瓷新產(chǎn)品是衛(wèi)生陶瓷行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，可以給企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，在陶瓷行業(yè)中推廣這項(xiàng)新型技術(shù)具有十分重要的意義。