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汽车内饰件模具高效五轴加工技术
模协会长 发表于:2012-4-4 13:55:53
针对现在汽车内饰件模具制造企业对提高效率和降低成本的要求,对CAM软件的使用阶段性评估、及进一步的拓展到不同类型模具制造企业提高加工效率、提高编程人员编程效率、节约刀具和设备运行成本为主要导向,把模具车间CNC拖期成为历史。本文作者综合众多模具制造企业应用经验,希望把Delcam相关基于软件系统成功用户的部分成果和经验,进行推介、推动、实施,倡导专业的功能解决专业的问题。Delcam应用创新不仅仅在一汽模具模具中心、中山志和、上海延峰伟世通等可以成功应用,其他希望提高模具制造质量和效率的企业同样可以成功实施。基于大量的汽车内饰件模具制造企业采购了Delcam PowerMILL放弃传统CAM系统,作者做了提高整体模具编程效率和制造效率在各个生产步骤一些总结:

一、基于软件系统的智能知识库制造系统

基于PowerMILL 独特的BathMILL功能而定制开发的,具备智能化功能电极自动化编程系统,该项目在Delcam用户中山志和多年成功应用,在汽车内饰件模具制造企业的应用现状同样非常乐观,电极编程由过去的超过10人编程实现现在的3人编程,效果显著,保守数据提高编程效率100%以上。该项目的主要特点以数据库的形式管理所有的编程知识和经验,有效的传递经验,同时简化了学习的时间操作人员一天内可以基本掌握。该项目使用到了3套Delcam PowerMILL产品完成。

基于上述应用,和较多厂家CAM部门相关人员探讨进一步拓展到模具型芯的自动化编程,数据库化希望提高模具制造质量和效率的企业机床库参数、模具库参数,把型芯编程的流程化操作进一步推动和完善,同时可以考虑借鉴Delcam公司在汽车模具客户一汽模具中心的无人职守加工经验和方法,流程化编程将解决大多数人为错误,有效避免设备安全事故等。

1、电极设计和车间生产编程关联,Delcam公司电极设计产品立足现有电极设计人员超过20人。使用推广该项目,利用该专业功能,自动生成电极抽取、自动延展补充,自动电极管理(HTML、XML、EXCEL等结构化数据)、自动备料图、自动放电位置图、自动夹夹持系统(system_3R、Erowa、Hirschmann)、自动碰撞处理、自动开放区域曲面生成、自动放电面积计算等,保守提高设计效率30%,此项目需要双方化大力气进行实施推动,仍掉习惯、仍掉观望、同心同力积极实施。专业的功能解决专业的问题,也是制造业流程化的必须措施和步骤(成功用户广州茂泽、格力空调、东莞毅昌等)。

2、车间EDM放电工艺的的自动化生成和应用,目的是解决过去大多数认为电加工是黑学问,没办法控制加工时间,EDM拖期是模具制造企业普遍存在问题。Delcam公司的电极设计专业模块开放有专门的客户化接口,可以方便用户根据自己的火花机进行相关编程,自动生成根据不同放电条件的火花机程序,保证火花机的工作状况可控,杜绝黑洞。此功能和希望提高模具制造质量和效率的企业相关人员沟通论证,实施的必要性非常迫切。同时Delcam公司的电极设计模块可以自动生成不同放电面积、不同粗糙度要求、不同放电顺序等,现阶段电极设计系统拥有完善的阿奇AGIE的电火花程序和工艺文件,可以有效控制放电全过程。针对汽车内饰件模具制造企业的沙迪克(sodick)设备,Delcam公司和希望提高模具制造质量和效率的企业合作完成该项目。

3、随着汽车内饰件模具制造企业3+2轴和连续五轴设备的增多,大多数模具企业都曾经不断的尝试和选择,大多数模具企业都出现过五轴应用的问题,如碰撞、过切、五轴编程学习困难、软件计算速度慢、五轴软件3轴基础功能薄弱,还有大模型(例如200兆以上的UG、PRO/E、CATIA等的CAD系统PART模型的直接读入等)处理能力。针对现阶段CAM软件现状,不仅仅解决能不能编程的问题,相信现阶段所有的CAM系统,都具备基本的编程能力。现在汽车内饰件模具制造企业对提高效率降低成本提出了更高的要求,如编程效率和机床运行效率的提升(相关资料:东莞明利钢材相关人员评价Delcam PowerMILL同样长的路径机床运行效率可以提高15~20%)。相关解决方案会从安全、快速、提升机床运行效率、无人职守安全保障上解决(希望提高模具制造质量和效率的企业CAM编程室相关人员评价,使用PowerMILL可以睡放心觉了),以上几点是数字制造流程化的必须条件。汽车内饰件模具制造企业CAM室多个分厂有多个使用CAM的工程师,让效率和质量可以复制,使用知识系统为汽车内饰件制造企业创造价值。如下是Delcam客户加工采用Delcam PowerMILL高速五轴系统加工的高质量模具。

使用PowerMILL加工的模具实拍图片
二、汽车保险杠仪表盘类大型模具加工技术

1、数据转换:针对汽车大型内饰、保险杠等产品的模具编程,和某汽车内饰件模具制造企业战略企业CAM组相关人员沟通,汽车大型内饰、保险杠等产品的模具编程是CAM应用水平的重要体现、重要选项。Delcam长期服务于上海延峰伟士通、江阴万奇、中山志和、航天模塑、台湾富士康等同类产品制造企业,首先考虑的是成功经验的移植,然后根据希望提高模具制造质量和效率的企业现状进行必要的创新。针对汽车内饰件的设计加工、电极抽取,同样重申一个理念,专业的功能解决专业的问题,针对汽车模具的订单包括国内和国际订单,数据形式包括UG、CATIA、PRO/E、IDEAS等的数据,数据量非常大,通常保险杠的模具可能要300M左右的数据量,很多CAM处理就会存在问题,并且存在多平台的问题。Delcam拥有完善的数据处理方案,包括对CAD模型处理、坏面修复、电极功能、电极区域填充等需要交较强的CAD数据处理能力和分析能力等。针对汽车内饰件的加工,大量的深腔、微细区域需要高精度安全加工、高效材料去处预期,必须有优秀的3轴、3+2轴高速加工策略支持、安全五轴功能、完善的刀具路径编辑系统(任何脱离编程环境的刀具路径编辑都是非常危险的)。

Delcam公司可以直接使用UG、PRO/E、CATIA等的PRT模型,避免了数据模型转换的数据丢失。同时Delcam Powershape可以解决通过中间格式(IGS、STP等)转换的曲面描述会存在较多的问题,如缝隙、坏剪裁面、重叠曲面等;缝隙是造成高精度模具废品的罪魁祸首,缝隙会导致跳刀、机床震动、波纹产生等,大多数CAD软件不具备自动缝隙处理工具,首先CAD软件处理到比较合理,同时CAM软件具备对缝隙的处理策略,公差连接和抬刀。
2、模型分析:借鉴Delcam公司成功客户上海延峰伟世通、台湾勋龙、中山志和、毅昌模具、航天模塑、黄岩申吉、黄岩星泰、Synergetic/M2M Group 、Siemens VDO (Germany)、Arrk, Japan, UK, Germany, France 、韩国现代汽车公司等服务经验,对闭角区域分析,对加工工艺确定、电极工艺确定、五轴加工工艺等模型分析的应用具备非常重要的意义。

模型对比分析左右相同区域,再模具编程过程中,不同的模型版本,会导致致命错误,根据曾经出错过的模具公司负责人交流,对要求较高的模具,不容许烧焊等恶劣的补救工艺,直接损失在100~200万之间,其中材料费会在30~100万,大型模具任何的错误都不容许产生。

基于制造工艺的电极安排和抽取,电极自动表格和项目生成在编程环境中自动产生,并对电极设计中的碰撞区域自动处理,自动碰撞修剪处理,自动修剪并产生缝隙。

软件必须具备抽取电极后的区域标示和电极抽取区域曲面填充,以方便加工编程工艺处理;工艺管理方面可以提取相关信息,纳入企业管理系统,让整个的工作过程和结果,是质量追溯真者能够实现,形成制造信息化的闭环系统,职能化制造编程,基于企业知识和软件承载能力、开放性才可以实现。
3、加工编程:短期培训即可安全使用的3~5轴CAM系统,在希望提高模具制造质量和效率的企业,避免人员培训、人员成本、培训成本,以及软件应用人员离开造成的损失等,人员培训的角度提出,要求软件易学易用、安全性高、经验能够传递、“编程也是生产线,谁来都可以”、分类应用人员层次、高级应用人员规划工艺,一般编程人员作为操作工等,恰恰这些正是的优点之一,Delcam PowerMILL安全性、易学易用、经验传递等都可以有效满足,并且谈到当时希望提高模具制造质量和效率的企业电极自动化加工Delcam PowerMILL应用是看的到的成绩,软件的应用氛围谈到上海延峰伟世通、江阴万奇、成都航天模塑以及大量的台资、港资、国外知名企业,都是可圈点的客户。

某单位编程主管,购买高速五轴机床后,经过一段时间,有具朴素而精辟的总结“现在保险杠模具编程,编程人员,不摆头不会干活了”,这里的“摆头”是指采用Delcam PowerMILL的五轴编程技术,采用先进的五轴仿真技术,对编程过程进行仿真,避免错误发生。Delcam PowerMILL拥有的全程无过切技术也是众多CAM软件中独有的,并且Delcam公司是世界上唯一一家拥有数控加工车间的软件公司,能够对开发产品进行有效的测试,并且可以在计算程序后判断路径和模型的关系或路径和毛坯及残留毛坯的关系。

针对保险杠、仪表盘模具加工新工艺的应用,特别的插铣功能对陡壁区域进行加工,提高加工精度,避免让刀,大副提高机床效率和加工质量。

另外值得一提的是,PowerMILL的五轴干涉自动避让功能,最大限度的保证程序的合理有效,方式描述如下,PowerMILL的嵌入式加工可以让刀具自动调整刀具失量到安全的位置,编程人员可以任意设置碰撞距离,能够自动调整五轴刀具矢量确保碰撞不会发生的软件为数不多,PowerMILL的自动避让技术支持全系列刀具如端刀、牛鼻刀、球刀、锥度球刀等如下图:

采用自动避让和不采用自动避让对比 更复杂情况PowerMILL仍然能够处理
4、数控机床在机检测技术:大型模具制造过程质量控制, 现阶段大多数国内模具企业,立足数控机床标准论,因为是数控机床干的活,怎么会错,而不去对加工模具进行必要的评估,随着大量的国外订单,将需要更先进的质量控制技术,Delcam OMV技术作为一套完整的具备完善CAD设计模型和实际加工模型进行对比的测量系统,进行数控加工在线质量控制,作为一个具有前瞻性的应用,真正表现出企业的差异化,该系统依托Delcam产品运行,大型模具脱离加工设备进行检测,有问题然后再返回加工机床进行修复,后文将对该系统在模具数控机床在线检测、电极加工在线检测和实现原理进行阐述,力求把先进的技术应用在先进的企业。
数控机床在机检测技术,是Delcam在航空航天制造业,备受重视和推崇的先进制造技术,对汽车大型模具制造,采用此技术能很好体现高效五轴加工的优势,对制造过程进行完全控制,避免数控机床“正在加工废品,而不被发现”对陡壁和其他配研面进行和CAD模型进行比对的数控机床在线质量控制,对大型模具制造尤其重要。

三、总结:

限于篇幅,不能展开论述更多关于汽车内饰件加工的细节,随着现代软件技术、刀具技术、机床技术的发展,模具企业的生产制造能力得到了很大的提升。但在激烈的市场竞争中发展壮大我们的企业,提高效率降低成本是所有企业将面临的事实,新产品新技术的应用是提升生产力的最重要的途径。采用先进的CAM技术,为汽车内饰件模具加工提供高效的数控加工程序、安全的数控加工程序、智能知识库制造系统和质量控制等方面提供技术保障,进一步提升企业产能与缩短交货周期,与新的CAM技术、刀具技术、机床技术共同进步,共同发展。
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