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上海铝型材挤压模具三维建模编程与应用

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上海铝型材挤压模具三维建模编程与应用

发布日期:2016-05-24 00:00 来源:http://www.8fly.cn 点击:

CAD-(COMPUTER AIDED DESIGN)指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行上海铝型材设计工作。在设计中通常要用计算机对不同方案进行大体的计算、分析、比较,以决定最优方案;各种设计信息,不论是数字的、文字的或图形的,都能存放在计算机里,并能快速地检索;设计人员通常用草图开始设计,将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成;由计算机自动产生的设计结果,可以快速作出图形,使设计人员作出判断和修改;利用计算机可以进行图形编辑、放大、缩小、平移和旋转等相关图形数据加工工作。现今模具行业中主流绘制二维图形的软件主要有AUTOCAD、CAXA等等。 

复杂截面工业铝型材图集

1.1.1 计算机辅助设计AUTOCAD


上海铝型材挤压模具三维建模编程与应用

AUTOCAD是由美国ATODESK欧特克公司于二十世纪八十年代为微机上应用CAD技术而开发的计算机绘图软件包,经过不断的完善,现已经成为国际上广为流行的绘图工具。 


AUTOCAD拥有良好的用户界面,通过交互式菜单或命令行方式便可以进行各种操作。它的设计环境,让非计算机专业人员也能很快地学会使用。在不断实践的过程中更好地掌握它的各种应用和开发技巧,从而不断提高工作效率。 


AUTOCAD具有广泛的适应性,它可以在各种操作系统支持的微型计算机和工作站上运行,并支持分辨率由320×200到2048×1024的各种图形显示设备40多种,以及数字化仪和鼠标器30多种,绘图仪和打印机数十种,这就为AUTOCAD创造普及的条件。 

1.1.2 AUTOCAD软件具有以下优点:



①可以采用多种方式进行二次开发或用户定制。 


②可以进行多种图形格式的转换,具有较强的数据交换能力。 


③支持多种硬件设备。 


④支持多种操作平台。 


⑤具有通用性、易用性,适用于各类用户。 

2 现今模具行业中主流绘制三维图形软件



三维图纸也就是实体图,是人类能够让人从中感觉到立体效果的平面图像。观察这类图像通常需要采用特殊的方法或借助软件。现今模具行业中主流绘制三维图形软件包括有solidworks、solidedge、mastercam等。




2.1 Solidworks 


SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统,由于技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势,Solidworks软件功能强大,组件繁多。 Solidworks 功能强大、易学易用和技术创新是SolidWorks的三大特点,使得SolidWorks成为领先的、主流的三维CAD解决方案。SolidWorks 能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。SolidWorks 不仅提供如此强大的功能,同时对每个工程师和设计者来说,操作简单方便、易学易用。 


2.1.1 SolidWorks软件具有以下优点: 


①提供了直接绘制三维草图的功能,在友好的用户界面下,像绘制线架图一样不再局限于平面,而是可以在空间直接画草图。此外,3D草图还可作为装配环境下的布局草图进行关联设计。 


②提供了动画功能,可以生成实体装配过程、爆炸过程、运动过程的动画文件,同时也可生成各个过程的组合动画文件。 


③提供了友好的界面。图形菜单设计简单明快,形象化,一看便知。系统的所有参数设置全部集中在一个选项中,容易查找与设置。实体的建模与装配完全符合于自然的三维世界,特别是装配约束的概念非常简单且容易理解。对实体的放大、缩小、旋转等操作可以在任何命令过程中使用,实体的选取非常容易和方便。 


④建模迅速,操作灵活,是一种尺寸驱动且基于特征的三维设计软件,构造历史可供事后修改,更加适合学生在制图综合实践中使用。 


2.2 MasterCAM 


MasterCAM使用CAD的设计功能设计出图纸,而用CAM的功能编制出刀具路径(NCI),最后通过NC程式输入数控机床,加工成型。 


2.2.1 MasterCAM的主要用途 


MasterCAM分CAD和CAM两部分 


使用MasterCAM的CAD在计算机上进行图形设计,然后在CAM中编制刀具路径(NCI),通过后处理转换成NC程式,传送机床立即可以加工,CAD/CAM大大地节约了时间、资源和产品成本,因此可以提高工作效率和加工精度。 


模具设计和制造是工业一项非常重要的工作,而且在制造上是一件很复杂的工作,要具有高度的专业化技术,过去依赖高级老师傅来完成这项工作,但因为各个师傅的工作方法和经验不一样,所以制造的工件不完全相同,且坏了修复很困难。经过长期的研究,设计NC机床,加工一个模具,先根据产品图纸编制加工程式,然后进行加工,编程是一个复杂而烦琐的工作,通过多种公式计算,才能编制程序。后来有了MasterCAM、Pro/E或UG等软件,彻底解决这些问题,主要按尺寸复杂计算绘制加工二维或三维图形,即可以很快的自动将程式编制好,并进行加工。 


2.2.1.1 CAD部分 


CAD部分的功能有: 


①可绘制二维和三维图形,标注尺寸等各种编辑功能。 


②提供图层色设计,可隐藏和显示图层,使绘图变得更简单,显示更清楚。 


③提供字形设计,对各种标牌的制作提供更好的方法。 


④可构建曲线的交线、延伸、修剪、顺接、打断、倒角、倒圆角等操作。 


⑤图形可转换至AutoCAD或其他软件,也可从其他软件转换至Mastercam。 


⑥6Mastercam可以进行实体模型的制作。 


2.2.1.2 CAM部分 


CAM部分的功能有: 


①分别提供2D、2.5D、3 D 模组。 


②提供外形铣削、挖槽、钻孔加工。 


③提供曲面加工,粗加工可用7种加工方法。 


④提供曲面精加工,精加工可用10种加工方法。 


⑤提供线框模型曲面的加工。 


⑥提供多轴加工。 


⑦提供刀具模拟显示,编制NC程式,可显示运行情况,估计加工时间。 


⑧提供刀具路径实体模型,检验真实显示实体加工生成的产品,避免达到车间加工发生错误。 


⑨提供多种后处理程式,以供各种控制器使用。 


⑩可建立各种管理,如刀具管理、操作管理,以及工件设置和工作报表。 


3 使用solidWorks三维建模 


利用solidWorks建模可以很直观地查看模具的效果图。根据效果图可以为模具体设计师更完善设计,同样减少加工过程中的出错情况。更好地加强高级老师傅与设计的技术交流。在这里我们以挤压模(分流模)为例子。 


如下图所示:(平面图跟实体不是同一张图纸) 

铝材分流模具使用solidWorks三维建模


铝材模具下模刀面与焊合室3D图


由于solidWorks可以对实体实时的放大、缩小、旋转等操作让模具设计师更直观成型后的模型,加强了模具师傅跟模具设计师交流。从而减少不必要的矛盾,减少生产成本,提高生产效益。 

  

4 使用Mastercam三维建模与编程 


利用Mastercam可以构建各种不同的实体,可以进行修剪、倒角、倒圆角、布尔运算、挖空实体等,来编辑和修改原有实体。这样可加快曲面的构建,也可以在实体上编制刀具路径。下面我们以铜电极的编程举例说明。 


下模一级空刀铜电极: 


⑴在CAXA中保留产品图形线、空刀线、模具中心线,另存为Auto CAD 2004版DWG文件。 


⑵用CAD打开上术所存文件,将所有线段合并为多段线,将产品图形中工头线向内偏移空刀边界线。 


⑶将设计图中工作带图形复制到以上空刀图形文件中,如图一所示。 


⑷移动图形将分中点移到0,0点,然后另存为R12版DXF文件。(以上步骤也可以在Mastercam上完成) 


⑸打开Mastercam,进入主界面。导入上述DXF文件。(快捷键F-V-D-R)。 


⑹把铜电极线向上偏移5MM,作为编程线。此处偏移必须是复制,即使Z+5(构图面为府视图) 


⑺平移高低点:XTCD(平移-选择串连),如图二所示。图中工作带平面区域至设计图中工作带参数Z轴负值(构图面为府视图) 


⑻做高低点平面:CUTFC(曲面修整-平面修整-选择串连),如图三所示 。 


⑼做高低点斜面:CULS(举升曲面-选择单体)。若空刀线没有完全包裹住的斜面延伸,需要用“曲面修剪”[CUTC]工具修剪曲面。 


⑽平移所有图素到设计图中下模工作带高低点最小数值减0.2mm后的正值(构图面为府视图,Z+XX.XX)。注意平移图素不包含步骤(6)的编程线。 


⑾铜电极编程包含粗加工与精加工。其中粗铣高低点:TURKAUD(所有曲面,曲面粗加工-挖槽),精铣高低点:TUFPAUD(所有曲面,曲面精加工-平行铣削)。两者的编程的边界线为步骤(6)的编程线。产生的刀路如图四所示。其中实体切削验证如图五所示。


5 总结  

随着工业技术的发展,生产科研中常会用到一些形状复杂或高硬度材料的零件。这些零件的材料,采用传统的切削、磨削方式很难达到预定的加工效果。为此科学工作者便寻求更有效的解决办法,在模具加工过程中新的工艺应运而生。其中,三维建模起到非常关键的作用。工程师可以更加直观地观察模具的效果图,可以及时地完善设计。 CAD/CAE/CAM计算机辅助设计、模拟与制造一体化,CAD/CAE/CAM一体化集成技术是现代模具制造中最先进、最合理的生产方式。使用计算机辅助设计、辅助工程与制造系统,按设计好的模具零件分别编制该零件的数控加工程序是从设计到制造的一个必然过程。  


对于模具行业内挤压模具,铝型材挤压技术有理论性强,工艺技术性高等许多重要特点,它是金属材料工业生产、新材料制备与加工的重要方法之一。在现在或未来将对节能降耗、简化生产工艺、提高成品率与生产效率等方面模具三维建模编程与应用必然起一个主导的作用。 


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