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板料拉延模具制造的挑战

虚拟世界与现实世界完美协作

30 多年以来,Tebis的CAD/CAM解决方案扎根于模具制造流程。在当今业界,除加工流程自动化外还有数字化工程属于中心议题。这里也包括用于保证板件及模具质量的3D照相测量法。为此就需要虚拟世界与现实世界的完美协作。

模具制造行业的挑战

冲压模具制造中的最大挑战之一是模具需要大量的手工修整工作。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,此外还有无法计算的修整磨削处理时间。

  • 板件的回弹效应
  • 成型时的板材变细或变粗
  • 模具表面精度和质量
  • 模具和压力机的刚性

尽管早在几年以前一般的回弹模拟试验就被广泛采用,不过,板材的回弹效应只能视情况而定的被预测。特别是对于铝制工件以及在热成型工件,有必要从模具的真实结果出发计算修正措施。板材变薄的模拟试验和补偿修正也越来越重要。目前,模具制造商通过手工方法在成型压力机内对相关效应进行修正。问题通常比较少出于工艺方面,而更多出于已铣削的精度和质量。若想让模具直接上压机,有许多工作需要完成。表面必须经过费时费力的修整,例如对倒圆角并淬火处理。如果没有注意模具和压力机的挠度,即使是表面质量极为良好,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防止模具磨损或者断裂造成停工。

铸造件数字化

在数字化数据(点云)的基础上,便可简便快捷地创建 3D-CAD 曲面(例如模具嵌装件),并接着进行加工。较高的精度确保无需经过重新的模具调试环节即可更换模具嵌装件。正是因为这样才可将已调试的模具作数字化处理,例如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。

在单件或者组装环节,可在数字化数据的基础上通过在CAD/CAM流程中比较设定值与实际值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贯彻执行这些变化,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。

在加工流程方面,数字化功能同样起一定的作用。在这里,粗加工耗时较长。特别是在模具制造领域的大型工件方面,需要制作铸造模型。其中问题在于铸造件与设计件不为一致。如果直接在铸件到场时进行数字化,就可产生一个可靠且人工操作量很少的CAD/CAM流程。此外还可缩短在机床上的加工时间。选项: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。

Tebis 流程解决方案

Tebis 在数字化铸造件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的集成工艺和自适应式铣削策略有利于高效粗加工。选项: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。

3D 表面加工时的精度和优异质量

Tebis的3D刀轨恒定分布和HSC点分布策略有利于取得优异的铣削质量并减少模具修整时间。
铣削完毕后进行敲击加工,可以降低粗糙度并使表面密实。应力要求很高的模具内倒圆、刀口和仿形滑块一般需经过淬火处理。两个流程步骤已完整地整合到Tebis软件中。

 

 

强压面和自由曲面连续过渡的模具表面

 

 

 

Tebis环境中的敲击加工仿真

创新的模面流程

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反弹值。基于这些结果,可得出一个可用作所有模具过弯曲的建议性补偿策略,并以点云的形式导入Tebis的CAD/CAM流程。在此过程中,可以将例如结构件的仿真数据用于弯曲处理。此方法同样适用于热成型。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。为了提前识别工件的曲面问题,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。凭借专门设计的功能可避开设置虚拟壁厚,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。

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。光顺的模面是使用HFC铣削加工的基础。此外还可缩短计算时间,特别是在清角清余料方面。研磨流程的优势:模具修整循环减少,使得模具可直接装入压机。

Tebis AG产品部经理 Stephan Galozy 撰写的这篇文章,于 2016年在TOPOMETRIC股份公司的质量工程实践日首次发表。活动主题为“板材加工质量保证 — 汽车工业创新解决方案”。

 

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模具制造商 Sanvito & Somaschini 一直在寻找改进生产工艺的途径。 使用Tebis,可实施有针对性的干预措施,从而在铣削过程中完美优化并提高生产效率。 公司非常重视质量、可靠性和按时完成流程。

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