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现代塑料模具设计制造中CAM技术的应用研究

2019-05-29徐石交

山东工业技术 2019年9期
关键词:设计制造

摘 要:在现代塑料模具设计制造中,计算机辅助制造(CAM)技术极具适用性,能够提高生产质量和效率。文章简要论述现代模具设计制造中CAM技术应用,并探讨其发展前景。

关键词:塑料模具;设计制造;CAM技术

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.059

0 前言

塑料模具无论尺寸,还是形状、位置,都要力求准确,手工制造已经无法满足模具零件生产制作要求,需依托数字化实现。其中,尤以CAM技术应用最为普遍,实施效果好,很大程度上提高了现代塑料模具设计质量和效率,为该行业开拓了广阔的市场空间。

1 现代模具设计制造中CAM技术的应用

1.1 以并行工程為基础的CAM技术

并行工程(CE)是以并行、集成化思路为基础的新型生产管理模式。其通过对产品设计、制造过程进行集成,使产品各有机部件功能既可并行,又能够交叉。这与传统依次串行的管理模式存在明显差异。以CE为基础的CAM技术,把整个生产流程划分为计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程(CAE)、计算机辅助制造(CAM)三个小组,各小组预先讨论、测试自身工作内容,并与其他小组相互交流,在初始环节规避设计、生产缺陷,缩短产品开发时间,降低生产成本,使企业更具市场竞争优势。相较于传统CAM技术,其以CE为基础,更加强调信息实时交流、共享及数据管理功能模块的统一[1]。

塑料模具曲面复杂,精度要求高,传统串行生产管理中设计、制造、检验各环节单独进行,因信息无法共享,导致三者之间的联系被忽视,以至于产品成本、效率都无法达到预期要求。故而,设计制造塑料模具时,要依托数学模型,在工艺参数和制造成本关系之间建构联系。

1.2 以逆行工程为基础的CAM技术

逆行工程(RE)依托逆向分析思维再现成品设计技术,明确该产品工艺流程、组织结构等,以此为基础,创新产品设计。原先的仿形加工法指的是参照模具实体,进行仿形建模和加工,再通过工人进行修正。该种加工方法是否精确,受工人技术水平影响。仿形加工无法一次成型,加工难度大,技术要求高,效率低,周期长,逐渐被以逆行工程为基础的CAM技术替代。

该工艺主要由以下五个环节构成:优选3D激光扫描机、坐标测量装置等测量实物原型;用几何造型组合模拟上述实物原型的数字化结果,并以几何图形为单位,对其进行分割;在CAD软件中,导入分割后的几何图形3D数据,开展首次模拟建模工作,并对比实物原型;完成CAD模型数据修正后,在CAM中进行实物制造。对比拟合新模型和实物原型,进行二次修正。数次重复上述各环节,直至成功拟合。获得最终版3D模型后,应用到生产建设工作中[2]。

在新模具设计制造中,应用以RE为基础的CAM技术,因部分模具原型比较复杂,可采用3D坐标测量装置测试其重要界面、边界形状。最后发挥CAM软件优势,在计算机中,生成曲面、孔洞、卷边等,最终生成边界薄壁,完成3D建模工作。发挥CAM主流软件优势,对这一模型进行仿真拟合。倘若拟合数据与标准不符,需要多次修改,并对毛坯原型、刀具种类、铣削方式进行调整,直至拟合数据达标。该技术除了提高模具生产制造质量,制作周期也随之缩短,成本和风险都比较低。

1.3 以知识工程为基础的CAM技术

知识工程(KBE)以人工智能理论为基础,解决疑难问题。其本质是依托庞大知识体系建构的专家系统。该过程中涉及的数据库模块非常多,发挥人工智能技术优势,对专家的分析、决策、判断等进行模拟,完成相关设计制造工作。以决策系统为例,其可设定切削参数,调试数控机床,其在完成数据归纳、推理工作,结合加工对象、材料、位置,把刀具、转速等工艺参数推理出来,提高数控编程工作效率,规避重复问题。还能够以知识模板形式,整合专家经验,以此为基础,设计安排相关复杂公式、程序等。在已有模板指导下,加工复杂模具零部件,缩短加工时间,对其加工过程实施控制。

最终制造环节,优选最佳刀具、铣削方法,完成参数处理后,使数据机床顺利执行相关命令。除此之外,还要安装后置处理器、检测新式数控代码生成情况,使之更加准确。经验证无误后,在数控机床中输入相关代码,参与到制造中。以知识工程为基础的CAM技术,以丰富的知识素材为基础,选出最佳模具加工工艺,执行数控编程工作,使开发过程呈现数字、智能特征,使企业更具优势。一些模具比较复杂,可借助专家系统作用,对其进行简化。

2 现代模具设计制造中CAM技术发展趋势

集成化。CAM技术以CAD和CAE技术为支持,控制施工成本,提高生产质量和效率。实际操作中,将CAD、CAE、CAPP等技术支持的各功能模块,在CAM软件中进行整合和集成,在各技术之间建构关联,提高企业收益。网络化。塑料模具制造行业并非孤立发展,无论前期获取模具信息,还是中期模具设计决策,乃至原材料购买、模具成型、销售等,都要以网络平台为支撑,实现信息交互[3]。智能化。塑料模具设计较以往将更繁琐,发挥知识工程专家系统优势,整合行业标准、专业知识、相关经验等,依托分析决策,为现代模具设计制造提供参照和全方位指导。交互化。CAM技术学科领域广,涉及材料学、光学、生产管理、市场营销等各个专业领域。

3 结语

综上,现代塑料模具设计制造专业性强,依托CAM技术,能够提高现代塑料模具设计生产质量和工艺标准等。依据实际生产工艺要求,对该技术进行灵活运用,使其朝向集成化、网络化、智能化、交互化方向发展,为塑料模具生产制造行业提供发展空间。

参考文献:

[1]唐北平.CAM技术在现代塑料模具设计制造中的应用[J].塑料工业,

2015,43(11):4-7.

[2]陈隆波,李国辉.浅析CAD/CAE/CAM常用软件在注塑模具设计中的应用[J].科学技术创新,2017(04):161.

[3]熊义.CAM技术在工模具加工中的应用探讨[J].南方农机,2018

(09):172.

作者简介:徐石交(1967-),男,湖南岳阳人,本科,副教授,研究方向:机械设计与制造。

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