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(yè)帶來許多新挑戰(zhàn)。Tebis公司采用CAD/CAM解決方案致力于優(yōu)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(yè)的中小企業(yè)，提供以生產實踐為導向的企業(yè)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(zhàn)。Tebis提供的軟件在模型、模具制造、工業(yè)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(xiàn)虛擬世界與現(xiàn)實世界的完美協(xié)作。

模具制造行業(yè)的挑戰(zhàn)

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(fā)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(tǒng)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(chuàng)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(huán)節(jié)即可更換。將已經研磨處理過的圓角避讓在CAD系統(tǒng)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(huán)節(jié)，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(yōu)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(tài)。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(huán)節(jié)。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(yōu)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(tǒng)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(yōu)化、針對具體坯件而優(yōu)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(chuàng)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(wěn)定性。有限元計算系統(tǒng)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(yōu)化功能。

板材變薄補償、導入強壓面和圓角區(qū)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(xù)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(huán)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(xù)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(fā)能力的一個關鍵環(huán)節(jié)。隨著我國汽車行業(yè)的高速發(fā)展，模具行業(yè)也步入了高速發(fā)展期。Tebis系統(tǒng)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(fā)現(xiàn)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(fā)，完成全套模具設計。