模具数控加工【计算机辅助工艺设计在模具数控加工中的应用】

时间：2019-03-31 03:19:01　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　摘要随着信息技术的发展，以计算机为载体的相关技术在工业生产、设计中得到广泛应用，而且这些技术的应用不仅提高了加工效率，还有效地提高了工业产品的质量。通过对计算机辅助工艺设计的介绍，分析计算机辅助工艺设计在模具数控加工中的具体应用。
　　关键词计算机辅助工业设计；模具；数控加工
　　中图分类号：G434 文献标识码：B 文章编号：1671-489X(2012)18-0125-02
　　1 计算机辅助工艺设计
　　计算机辅助设计，也被称为CAPP，它是computer aided process planning的缩写，它的作用主要是通过使用计算机来完成工艺零件的加工工艺过程的制定，并将毛坯加工成零件图纸上所要求的零件。计算机辅助设计可以在进行零件加工工艺时通过向计算机输入所需要加工零件的各种信息，如零件的形状、尺寸大小以及零件材料、数量等，计算机按照所输入的资料自动生成零件的生产工艺路线和供需等过程。
　　2 计算机辅助工业设计在模具数控加工中的应用
　　2.1 计算机辅助工业设计应用于模具粗加工工艺中的参数选择
　　例如，在机车覆盖件的加工中，由于机车中覆盖件的空间结构极其复杂，不利于人员掌握覆盖件的结构规律，进而增加了模具工艺参数的计算。所以，在选择模具的加工方案时，首先要做的是将加工资源和模具参数等相关参数输入计算机主导的数控机床控制平台，创建出零件加工的资源和工艺数据库，获得零件自身的所有信息，如尺寸大小、数量以及参数等；然后进行零件加工的控制编码和数控程序单的编制。这些控制编码都是由文字、数字以及符号按照固定的规范和编码格式所编织而成的，由数控机床控制平台发出相应的零件加工动作指令。以下是通过对机车覆盖件的模具粗加工工艺的实例分析，具体介绍模具计算机辅助设计/计算机辅助制造/分布式数控（CAD/CAM/DNC）的一体化过程。
　　1）通过使用激光测量出模具的相关数据并扫描出它的造型，把获取的模具模型的表面特征用坐标的方式通过计算机传递到数控系统中，进行模型图像处理，控制系统再通过对编码的运算向各工序传递指令，在数控系统的调动下驱动机器运转，完成加工工序。
　　2）在数控系统运行的过程中，要综合性地考虑零件的半径，以及不同类型加工中的刀具之间的关系。首先，根据零件的模型，计算出零件的相关参数。如最小和平均曲率半径，如果这两项的数值相差较小，则可以选择相同的刀具来完成零件精加工；如果两项数值相差大，就采用不同类型的刀具完成精加工。其次，在进行零件的半精加工或者粗加工时，最重要的是在加工方案确定后选择合适的加工刀具以及工步数等。当凹边界的夹角处于0°和180°之间时，粗加工刀具的选择要以最大直径值为标准。当凸边界的夹角不小于180°时，可以选择任意直径的刀具或者以加工的实际情况为标准进行选择。
　　2.2 计算机辅助工艺设计在模具粗加工走刀方式选择中的应用
　　1）粗锐刀位轨迹的生成。首先是将模具模型进行分层，也就是降维处理，从原有的三维模型得到一个二维的模型轮廓，进而得出2D的轨迹。在这一过程中，要对生成的轮廓进行处理，获取相交面的交线，这条交线可以使用参数曲线近似表示。然后以上一步结果为标准，生成2D刀位。同时，粗锐刀位轨迹的生成主要包括两种轨迹的生成方法。1）螺旋线刀位轨迹生成。螺旋线刀位轨迹的生成主要有两种方法，即偏置法和区域分治算法。其中，偏置法指的是直接对轮廓进行偏置以取得刀位的轨迹，但是这种方法不适用于复杂的轮廓，因此在实际应用中也很少；而另一种方法则是利用轮廓的角划分区域，使得每个区域都能够从属于边界线，然后再划分刀位轨迹，这是一种常用的算法。2）平行线刀位轨迹的生成。使用这种方法最重要的是要先确定参考线，并以参考线为基准划分区域，进而获得刀位轨迹，主要有单、双向两种轨迹生成方法。
　　2）走刀方式与轨迹长度之间的关系分析。在一个特定的区域中，即使零件加工的相关参数相同，如果选择的刀具和刀位轨迹生成方式不同，所形成的刀位轨迹也会有所差异，所以，怎样选择一个合适的走刀方式，对零件的加工工艺具有非常重要的作用。
　　2.3 计算机辅助工艺设计应用于模具精加工的参数选择
　　一般来说，模具加工的对象都不是成品，所以，加工工艺的选择对成品的质量具有重要影响。而且在进行曲面加工时，判断的精准性和干预也是一个影响因素。因此，在进行零件的精加工时，要切实考虑加工的效率因素。
　　2.4 计算机辅助工艺设计应用于模具精加工走刀方式的选择
　　在零件的精加工中，刀位轨迹的生成是以参数空间的轨迹生成方法为基础的，它按照参数曲面参数来计算刀位轨迹，进而获取与目标曲面相应的刀位。这种方法由于它的简便成为使用较为广泛的方法之一。而且这种方法所获得的轨迹与投影的方向相关联。如果要求很高的离散度，那么所获取的轨迹精度与模型就更为相似，反之亦相反。同时，不同的走刀方式会引起铣削状态的不同，进而对零件加工的质量产生影响。因此，为了保证铣削状态的良好性，要合理选择走刀方式。
　　3 计算机辅助工艺设计在模具数控加工工艺中的
　　技术实施
　　计算机辅助工艺设计的应用理论是通过使用以文字、数字和符号组成的代码将与零件相关的信息传递到计算机中，进而形成专业的零件信息数据库。同时，将工艺人员的思想、实践经验以计算机可识别的方式输入到控制系统中，形成工艺控制库，对零件进行逻辑分析和参数计算，并生成相应的文件。在这一过程中，计算机辅助工艺设计发挥着极其重要的作用。
　　随着信息技术的发展，以及计算机辅助设计、制造、工艺设计等技术的发展，在模具数控加工工艺中使用计算机辅助工艺设计，会大大减少加工时间，提高加工效率，进而提高数控加工的信息传递和处理能力。
　　首先，计算机辅助工艺设计为模具数控加工提供了一个信息分析、处理的工作平台。零件相关的数据库所包含的所有零件加工工序的数据和工艺知识，都是为数控加工的逻辑推理和计算奠定基础。因为数控系统可以确定零件加工所需的各种资源。也就是说，它是模具数控加工中最为重要的一个环节，直接影响着产品的质量。
　　其次，在模具的数控加工中，工艺是联系产品和加工的重要纽带，而传统的加工工艺并不适用于现代模具加工的要求。模具数控加工工艺主要由两部分组成，即方案设计和工序设计。而且，在这两部分中，方案设计是以对模具的结构分析为基础的，只有在确定结构之后才能够进行方案设计和工序设计，然后再按照设计结构对模具进行加工。
　　最后，在模具数控加工过程中，结构分析是数控加工的依据，同时也是实施计算机辅助工艺设计的组成内容，因为数控加工工艺的完成都是按照模具结构分析所得的信息为依据的。在模具的数控加工中使用计算机辅助工艺设计，不仅可以提高整体的零件制造水平，还可以较大程度地提高产品质量，所以，加工工艺也是产品质量的一个保证。此外，计算机辅助工艺设计还可以提高工艺的科学化、精准化和规范化。随着计算机技术的发展，计算机相关工艺技术已经在企业生产中被广泛应用，计算机辅助制造、工艺设计等技术在工业中的改革作用已经被充分体现出来。
　　参考文献
　　[1]高崇晖,周雄辉,王玉,等.面向模具制造的CAPP系统研究与开发[J].模具技术,2003(5):50-53,59.
　　[2]李湘宁,梁立超.模具CAPP系统研究与探讨[J].模具工业,2007(5):15-18.
　　[3]叶家飞,曾珠.计算机辅助工艺设计在模具数控加工中的应用[J].煤矿机械,2011(11):127-129.

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