工模具生產過程自動化
- 2008-5-29 15:50:57
- 來源:阿里巴巴
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關 鍵 詞:模具,自動化
文獻摘要:為了保持他們的競爭力,許多具有領導優勢的加工企業一直都在提高自身的生產力,并通過生產過程的自動化來保證加工的質量。
傾聽用戶的意見在任何行業中都是一條重要的準則。
工模具制造者對當前工作感到非常沮喪,他們非常迫切需要將日常工作自動化,并且十分關注工模具制造的創新。他們希望只用實體造型功能便能自動地完成重復單調的工作,而且需要軟件具有強大的建模功能,以便他們可以隨時控制對已完成工作的修改。工模具制造者通常被告知工程變更只會影響某些領域,但是當他們謹慎的進行分析時,會發現其它部分也受到了影響。因而,省時,高效的方法有巨大的商機。
現如今,由于多種CAD/CAM解決方案,各種標準的數據共享使得對復雜的產品設計生成刀具軌跡的過程變得越來越繁復(如圖1所示)。刀具軌跡生成過程所帶來的多種問題浪費了時間、降低了效率。工模具制造者認識到,要想在今天的全球商業競爭中取得一席之地,就必須時時的為其用戶提供創新的方案、卓越的品質、有競爭力的價格以及準時的交付產品。同時,為了保持他們的競爭力,許多具有領導優勢的加工企業一直都在提高自身的生產力,并通過生產過程的自動化來保證加工的質量。
 圖1,復雜零件的加工曾經只在曲面模型中適用, 而現如今的混合建模技術可以適用于最復雜的設計 工模具制造者最初通過三種解決方式試圖改進生產力:最佳方案,同步工程和協作工程。最佳方案是指在每一加工過程(或部門)選擇最佳CAD/CAM解決方案,但是這個方案沒有考慮到加工的上一步或下一步過程;同步工程是指生產過程的各個方面從一開始就同時進行的生產方式;協作工程是指所有的工作人員長期在一個加工部門里,在這里他們共享并處理所有復雜的生產數據,自由溝通設計和加工的全過程。這樣導致的結果就是生產數據經常被遺漏和丟失,錯誤的數據造成錯誤的加工結果,最終使成本上升。
有三方面因素限制了工模具制造者貫徹任何一種解決方式。首先,工模具制造業依賴于多種供應商,但在這些供應商中缺少必要工具以便他們進行實時的協調;其次,多種軟件產品的使用、工模具設計和加工的過程在任何一個階段都需要數據的轉換;第三,一個能完成從概念的設計到工模具的設計以及最終完成加工的系統需要最基礎的實體建模技術。當前有一種方式無奈的應對這不可避免的工程變更:回避工模具制造業需要(IGES,STEP,VDA等文件)數據轉換與復雜曲面(最高級實體造型也不可替代)所帶來的問題。
多數工模具模型的數據是從上游客戶處得到的。通常,當數據被引入系統時形成離散的曲面。從這點來看,制造復雜工模具所需要的是既能編輯每一個曲面又能編輯整個拓撲幾何數據的軟件。強大的軟件工具需要有如下功能:曲面的縫補、還原、封閉間隙、修改,增加拔模,生成圓角/過渡、分模線、分模面。Cimatron公司利用革新的技術手段開發了Cimatron E,Cimatron E免除了當前數據處理過程中必須生成完全封閉實體的要求,開放的實體在整個過程中都可以被處理,同時可以處理封閉實體與開放曲面的混合體。當工模具制造者對離散的曲面進行布爾運算以產生的型心/型腔時,Cimatron E提供兩種方法,既可以將離散的曲面縫合在一起進行操作,也可以直接對整個模型執行操作而不需要縫合離散的曲面。最終結果的模型是全相關的。
設計的變更存在于設計過程中的任何一個階段,工模具制造者必須及時有效的處理這些變更。越是接近于工程的結束階段,由于變更所帶來的時間和金錢的損失就越大。如果每一個階段的工作都可以讀入新的數據并可以自動的更新輸出結果,那么在設計變更后,整個設計過程都可以自動的進行更新。這個過程要實現,要求不同的應用軟件有一致數據格式的幾何數據、以及共享的相關特征。老一代的實體建模系統只有在處理符合其自身格式數據的時候才能實現設計的變更,而這在當今的工模具業中是不容易實現的一種情形。
一旦設計變更不可避免的發生,新的數據不得不被加以注釋、分發到每一個工作部門,整個工作過程都必須分析新的數據并測定新的數據對該工序的影響。工模具制造者們都知道工程變更(ECO)是他們工作過程中不可避免的一部分內容,即使用戶以嚴格的數據形式傳達了設計的變更,潛在的錯誤也經常存在。
為了幫助工模具制造者,我們開發了一種新的工具,它可以自動的數字化的比較兩個模型的數據,鑒別兩個模型的不同,并以圖形的形式將區別反映出來,以文件的形式將變化表達出來。(如圖2所示)Cimatron的QuickCompare(快速比較)工具允許工模具制造者對相關的組件和加工進行自動更新,從而最終達到設計的變更。 平常長時間、不確定的CAD的設計過程被簡化為片刻間就能得到清晰結果、易于管理信息的過程。
 圖2,Cimatron的QuickCompare(快速比較)工具 對CAD數據的設計變更進行數字化的標識和分類 QuickCompare(快速比較)只是新一代軟件解決方案中的一部分,新一代軟件解決方案采用的是面向過程方法,因而能夠避免那些面向任務方法的缺陷,創造了工業制造中的一個新名詞--全過程解決方案。Cimatron E就是這樣的系統。它采用一個統一的環境來管理來自各方面的參數,此外,它還可以讓用戶對整個工程項目進行管理和定義(PDM)。使得CAD數據、工模具設計數據和派生出的數據都實現可視化。Cimatron E充分均衡了各種工業生產標準和Cimatron公司20多年來CAD/CAM業經驗來完成全過程解決方案。
Cimatron 的QuickElectrode(快速電極)工具是另一項面向過程解決方案的典范--這是一個對電極的自動抽取、建模、編制文檔并加工的解決方案。放電加工(EDM)過程通過腐蝕金屬從而獲得理想的外形,各種物理因素限制了我們提高加工本身的速度。QuickElectrode(快速電極)通過迅速提取出前端CAD階段的電極部分信息,生成分模曲面,確定一個毛坯、電極底座、夾頭,然后確定放電部分,同時生成電極圖紙,該軟件盡可能的減少了整個放電加工過程所需要的時間。
通過使用快速電極(QuickElectrode,如圖3所示),整個電極的設計就能自動的完成并可以進行優化。這種應用軟件提供了一個含有CAD,CAM文件以及完整的ISO 9001和QS9000文檔(包括自動出圖)完全相關的數據庫,能夠定義放電曲面, 處理以放電曲面的數據設計電極分模面, 利用設計模板使電極的設計過程自動化,并使電極文檔完成自動化。
 圖3,應用Cimatron的QuickElectrode(快速電極)工具可以使電極設計, 加工自動化,電極文檔完成自動化 工模具制造者現在有了一個真正的融實體、曲面以及線框造型功能為一體的混合建模環境,允許他們修正數據輸入的問題, 完成工模具設計全過程。結合特殊的面向工模具制造軟件,可以使制造者充分協調工模具設計和制造的時間,避免重復勞動,生產高質量的產品。借助自動程序處理軟件來自動處理重復工作,可以使制造者節省大量的時間。這樣就使生產商直接增加財力,進而擴張,爭取到質量上的主動。如今,工模具制造商們是Cimatron E顯著推動生產力的見證人。
利用全過程解決方案不僅使制造商們能夠順利的完成他們設計工程中的所有方面,還能使他們避免重復勞動。這樣,工程師們的技術能夠發揮到工序中有創造性的部分,而不是浪費在瑣事上。如果制造者們能夠將他們更多的時間用于處理工模具制造中的難點,那么他們就能夠生產出少有瑕疵的高質量的產品。當然,制造者們并不是指望CAD/CAM軟件能夠自動完成所有的工作,但確實有那么一種軟件能自動完成部分工作,從而給制造者們留下創造的空間。
今天,在全部的工作過程中,制造者希望的工作是監督、管理和支配自動操作的步驟,而不是把他們的時間浪費在辨別、抽取和生成電極的分模面等工作上,也無須再去處理繁瑣,冗長的文檔。擁有新的“特殊過程處理技術”,軟件公司、硬件公司、機械公司、模具企業都能夠在市場上處于領先地位。展望整個工業前景,這種簡易的設計程序能夠消除限制設計能力的瓶頸,并且最終縮短制造周期,增加利潤。
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