板料拉延模具制造的CAD/CAM解决方案

文/Tebis中国

板料拉延模具制造的CAD/CAM解决方案

文/Tebis中国

交货期限紧迫，产品日益复杂，价格竞争激烈，技术人员短缺，给企业带来许多新挑战。Tebis公司采用CAD/CAM解决方案致力于优化模具制造流程已有三十多年。Tebis公司面向冲压模具制造行业的中小企业，提供以生产实践为导向的企业咨询服务，帮助他们提高自身竞争力，更好地面对未来的挑战。Tebis提供的软件在模型、模具制造、工业设计和机械制造、激光切割或割铣等方面进行了理想的配置，可以实现虚拟世界与现实世界的完美协作。

模具制造行业的挑战

冲压模具制造流程中，模具需要大量的手工修整。模具从铣削加工完到首次上压机，通常要经过几个星期乃至几个月的时间，此外还有无法预算的修整研磨处理时间。修整过程复杂的主要原因有：板件的回弹效应；成形时的板材变薄或变厚；模具表面精度和质量；模具和压力机的刚性。

尽管几年前回弹模拟就被广泛采用，但是回弹预测的准确度只能视情况而定。特别是对于铝制工件以及热成形工件，需要从模具的真实结果出发计算修正措施。目前，问题通常出于铣削的精度和质量，而非加工工艺。若想让模具在机加工后直接上压机，有许多工作需要完成。表面必须经过费时费力的修整，例如圆角修整和淬火处理。如果没有注意模具和压力机的挠度，即使是加工表面质量极为良好，也不能减少对模具的修整工作。

数字化系统的关键作用

数字化流程在模具制造中用途广泛。模具和模具部件的数字化有助于制作备用件，可以有效预防模具磨损或者断裂造成的停工。在数字化数据（点云）的基础上，快捷地创建3D-CAD曲面（例如模具嵌装件），并接着进行加工。较高的加工精度确保模具嵌装件无需经过重新的调试环节即可更换。将已经研磨处理过的圆角避让在CAD系统里作逆向工程处理，这样会省去复杂费时的修整和调试。

在单件或者组装环节，可在数字化数据的基础上通过CAD/CAM流程中比较设定值与实际值，进而拟定和实施补偿措施。由此既可对尺寸修正也可对表面优化进行高效快捷的处理。在屏幕上就可比较模具和工件状态。这样便可决定是在车间直接进行修改，还是将其引入设计环节。在设计变更方面，可将1∶1的数字化数据用于设定修正数据，以确保更高的精度。

图1 Tebis在数字化基础上优化冲压模具工艺流程

在加工流程方面，数字化功能同样能起到一定的作用。在这里，粗加工耗时较长。特别是在制造大型工件模具方面，需要制作铸造模型。其中问题在于铸造件与设计件不一致。如果直接在铸件到场时进行数字化，就可以产生一个可靠且省时的CAD/CAM流程，如图1所示。此外还可缩短在机床上的加工时间。即使是已经加工完毕的模具部件，数字化处理也是值得的：为了检验模具功能，应在加工后将零件数字化，并接着将其在CAD/CAM系统内进行虚拟组装，然后检查潜在的碰撞风险。只有在排除错误后，才允许将模具送交组装和调试。图2为使用Tebis模拟后高效的加工流程。

Tebis在数字化模具的基础上可以进行高效的粗加工，满刀切削避让、进给优化、针对具体坯件而优化的机床回程等集成工艺和自适应式铣削策略有利于高效粗加工。Tebis可精确建模HFC(High Feed Cutter)和HPC(High Performance Cutter)等新式刀具，从而缩短在机床上的加工时间。

创新的模面流程

图2 使用Tebis模拟后高效的加工流程

在模具制造流程中，模面流程起着关键作用。借此可确定板件的质量和尺寸稳定性。有限元计算系统可非常精确地算出回弹值。基于这些结果，可计算出模具过弯曲的补偿策略，并以点云的形式导入Tebis的CAD/CAM流程。例如可以将结构件的仿真数据用于弯曲处理。此方法同样适用于热成形。通过线框模型逆向曲面尤其适合外覆盖件，由此可以确保A级曲面的原始曲率不被更改。为了提前识别工件曲面存在的问题，Tebis提供A级曲面分析功能和功能强大的曲面优化功能。

板材变薄补偿、导入强压面和圆角区域光顺连接属于Tebis模面处理程序的一部分。凭借专门的模面功能可以不必设置虚拟壁厚，使得可见凸起和下凹在模具表面消失。方便的过弯曲定律可将压机的挠曲和模具变形考虑进来。图3为强压面和自由曲面连续过渡的模具表面。

用基于真曲面的编程替代设置虚拟壁厚属性，简化整个CAD/CAM流程。Tebis的模板技术可使NC编程达到很高的自动化级别，并因此缩短编程时间。此外还可缩短计算时间，特别是在清角清余料方面。模具修整循环减少，使得模具在机加工后可直接装入压机。

结束语

图3 强压面和自由曲面连续过渡的模具表面

近年来汽车冲压模具是整车制造技术的重要组成部分，也是形成汽车自主开发能力的一个关键环节。随着我国汽车行业的高速发展，模具行业也步入了高速发展期。Tebis系统可根据任务的需要和零件的不同，配置相应的CAD和CAM模块。这种组合搭配能够解决实际使用中的许多问题，快速检查读入的曲面和实体数据的质量，如果发现错误可以及时、方便地得到纠正，快捷设计各种所需的工艺结构，从产品的CAD数据出发，完成全套模具设计。