【正文】 ,設計外模和芯盒零部件。生成外模和芯盒主模零件 型面。 圖 1217 生成模具主模零件圖 生成外模和芯盒模具的二維工程圖。采用計算機輔助模具設計對這 10種鑄件按照工藝要求設計了 36套模具 ,其中 20套外模和 16套芯盒 ,共計 315種 589 個零件 ,其中 171個為主模零件。 計算機輔助模具復雜型面零件的制造 鑄造模具制造的核心在于復雜型面零件的加工 ,主要集中在帶有圓滑過渡型面的主模零件這一類型。柳工采用 CAM完成模具復雜型面零件的加工 ,即使用 Pro/E工程軟件 MFG 模塊和加工中心 (FP50CCT)來完成。 Pro/E 軟件的 MFG模塊可以對鑄造模具復雜型面零件進行模擬加工 ,調(diào)整加工的各種參數(shù)以控制零件的精度及表面粗糙 ,輸出刀軌文件。鑄造模具零件的復雜型面大都由銑削加工完成 ,銑削加工提供了區(qū)域銑、平面銑、成形銑、曲面銑、軌跡銑、清根銑等方式 ,適合不同輪廓的加工。通過直接觀察可以確定刀具運動軌跡是否最佳 ,運行 NCCHECK模塊著以不同顏色代表毛坯面、加工面或過切面 ,通過動態(tài)逼真的刀具移動和材料去除來判斷、修改加工方式和加工參數(shù)直至最滿意效果 ,如圖 1219所示。隨著數(shù)控機床和加工中心的使用 ,數(shù)控技術在柳工得到推廣和應用 ,為鑄造模具開發(fā)的成功奠定了基礎。充分利用加 工中心所具有的高精度、高效率以滿足三維復雜型面模具零件的要求。 圖 1220 加工后復雜型面零件實物 采用 CAM技術對 171個主模零件中的 64個復雜型面零件進行加工 ,約占模具零件總數(shù)的11%,加工時間為 960 小時 ,占所有模具零件加工時間總數(shù)的 %。當然在計算機輔助制造過程中也發(fā)現(xiàn)一些不理想的情況 ,這就要求在模擬加工過程中應當注意幾個問題 : （ 1）、部分加工刀具由于所加工零件形狀限制 ,不得不加長刀具、減小直徑 ,導致刀具、減小直徑 ,導致刀具剛性不足 ,容易產(chǎn)生振動 ,影響零件的加工精度和表面粗糙度。 （ 2）、設計模型由于縮水率影響導致一些小圓角產(chǎn)生“破損” ,在模擬加工中 ,軟件對“破損”的地方無法進行處理運算 ,因此必須對“破損”處進行修改 ,或在縮水率之后加小圓角。 效益和發(fā)展前景 應用 CAD/CAM/CAE進行鑄造模具的設計和制造取得了前所示未有的收獲 ,給用戶帶來的一不僅僅是經(jīng)濟上的效益 ,更多的是思想上的更新 ,同時帶動了相關項目如計算機軟硬件技術、沖壓模具、注塑模 具的發(fā)展 ,為柳工開發(fā)這些項目積累了寶貴的經(jīng)驗。開發(fā)成功后歸口專業(yè)室管理 ,在以后的開發(fā)任務中按照工作程序進行 ,也可以根據(jù)實際情況組成松散協(xié)作型項目組 ,使工作銜接和管理更加合理流暢。從公司上下都非常重視該項目 ,并給予寬松的工作環(huán)境 ,配備先進的軟硬件設備和強有力的技術力量。為了保證進度 ,制定嚴格的進度表、紀律和懲獎方案、各分項目負責人密切合作和相互監(jiān)督。這就得益于 CAD/CAM/CAE技術與傳統(tǒng)技術比有著不可比擬的明顯優(yōu)勢 。充分利用 Pro/E 各模塊的功能和特點 ,使模具各階段開發(fā)都基于單一數(shù)據(jù)庫 ,減少重復輸入、檢驗校對 ,保證從設計 模型到模擬加工數(shù)據(jù)的一致性 ,大大減少工作量 ,使開發(fā)周期縮短 50%。模具設計的修改和補充是模具開發(fā)中必不可少的環(huán)節(jié) ,又是最繁瑣和易出錯的環(huán)節(jié)。 ③專家系統(tǒng)的應用。 ④數(shù)控技術的應用。數(shù)控技術和軟件技術的充分結構產(chǎn)生了巨大的效益 ,為模具開發(fā)降低了 50%的成本 ,提高了模具制造的精度 ,節(jié)省 30%的時間。在鑄造模具開發(fā)中充分考慮分廠設備和工藝水平以及結合目前國際流行的先進技術而采用新工藝和新設備 ,使用射砂機制芯和流水線制砂型 ,保證了砂芯和砂型的尺寸精度 ,提高制芯和上下合模生產(chǎn)效率。 縮短模具生產(chǎn)周期 在市場競爭激烈、產(chǎn)品更新頻繁的形勢下，生產(chǎn)周期長短往往成為某些產(chǎn)品賴以生存的重要條件。例如，某些非標準型材模、現(xiàn)代鞋模和家電、日用品模具往往是 客戶提出構思后，幾小時內(nèi)完成設計， 2～ 3 天以后交付模具。正因為如此，汽車工業(yè)、各種家庭電器、玩具、鐘表、服裝、鞋帽??，凡市場競爭激烈又可用模具生產(chǎn)的行業(yè)，幾乎都非常重視 CAD/CAM技術。采用 CAD/CAM技術可以通過計算機檢索繼承前人的經(jīng)驗積累；可以采用一系列優(yōu)化設計程序；可以通過人機交互、反復修改，以發(fā)揮設計者最大的聰明才智；可以利用計算機模擬成形過程以增大設計可靠性。曾有人統(tǒng)計， CAD/CAM的投資，僅從提高設計質(zhì)量，減少返修正與試壓次數(shù)這一項看，就可以很快回收，并且長期受益。它由設計結果產(chǎn)生并經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)部直接傳送，速度快、錯誤少。采用CAD/CAM技術所生產(chǎn)的模具，精度高、尺寸協(xié)調(diào)一致性好，這是制造現(xiàn)代化產(chǎn)品的根本保證。例如，直升機復合材料旋翼葉片的成形模、汽車外形覆蓋件成形模、船用螺旋槳葉輪系列化壓鑄模等，采用模具 CAD/CAM技術均可保證模具制造的高質(zhì)量，并取得很好的經(jīng)濟效益。種類繁多、要求各異。從這一方面看，標準化工作大大促進了模具 CAD/CAM技術的開展。當然，在采用 CAD/CAM技術情況下，所討論的標準化的內(nèi)容和內(nèi)涵應更加廣泛，除通常的標準化工作以外，還包含有曲型化和通用化的含意。 提高人的創(chuàng)造性 開展 CAD/CAM技術，可以利用計算機代替技術人員的重復、繁瑣勞動。使用計 算機查閱設計中所需的數(shù)據(jù)及圖表，速度快、精度高、不怕繁瑣、不易出錯；用于自動繪圖，質(zhì)量好、速度快、誤記和誤定少；用于自動編程，可節(jié)省工藝人員大量手工勞動。綜上所述，分析 CAD/CAM技術的效益是一個相當復雜的投資決策問題。另一方面，它又是需要較大的投資。例如，采用 CAD/CAM技術以后，廠方易于對成本和價格進行分析，在制訂報價方案和初步計劃時，可以做到心中有數(shù)，可以壓縮庫存和使模具生產(chǎn)均衡化等等。基于特征、單一數(shù)據(jù)庫、全相關等概念進行設計。對目標進行的修改，會以“脈動”的形勢在所有相關目標上體現(xiàn)。在 Pro／ E中，特征主要有兩類： （ 1）基本特征 —— 用來確定零件大致外形的“毛坯”； （ 2）結構特征 —— 如孔、槽、導圓等零件細節(jié)特征； 當一個零件的基本特征生成后，就可以用結構特征細化設計，基本步驟如下： （ 1）確定相應基準； （ 2）從菜單中選擇所需特征及其屬性； （ 3）選擇特征定位面或定位邊或者特征的繪圖平面； （ 4）生成特征所需圖形；（ 5）標注尺寸； （ 6）確定特征在零件上的位置；（ 7）生成特 征；（ 8）修改特征尺寸和位置； 以上步驟并非固定不變，在建模過程中可根據(jù)情況變換建模順序，同時利用 Pro／ E 參數(shù)化隨時修改尺寸與相互關系。在建模過程中，主要采用實體造型，這是因為 S0LID是 Pro／ E 的強項，實體之間可直接進行拓撲運算；其次，實體造型易于觀察，發(fā)現(xiàn)錯誤。 用上述方法先后完成了轉(zhuǎn)向臂、轉(zhuǎn)向節(jié)、左右拉桿等十種 鍛件數(shù)學模型及軸承座、差速器外殼等六種鑄件數(shù)學模型，并利用 Pro／ E中的 MOLD模塊做出各零件的模具數(shù)學模型。 圖 122軸承座鑄模數(shù)學模型 在鑄鍛模數(shù)學模型的建立的過程中，充分利用了 Pro／ E提供的許多技巧： （ 1）設置合適的模型精度值。 （ 3）在生成零件幾何圖形之前，建立三個基準平面并命名； （ 4）在建模過程中，所需要的其他基準平面，最好在特征生成過程中建立，這樣不僅基準平面在特征生成后不顯示，而且可以減少特征數(shù)。 （ 6）特征壓縮是一個很好用的工具。 （ 7） REORDIR（重新排序）也是一個非常有用的工具。經(jīng)討論，我們決定在當前特征之后做一 DATUM 點，再用 REORDIR 將DATUM點重排到分型面這個特征之前，從而解決了這個問題。 2． NC加工 在 Pro／ Manufacturing模塊的加工環(huán)境中，必須建立兩個模型，一個是零件的數(shù)學模型；另一個是毛坯（ WORKPIECE），一個真正的毛坯（也可以只做一 DATUM點）。 圖 122 Pro/Manufacturing 提供的加工過程 前面提到我們用 Pro／ E完成了轉(zhuǎn) 向臂。左右拉桿等十種鍛件數(shù)學模型及軸承座、差速器外殼等六種鑄件數(shù)學模型，并利用 Pro／ E中的 MOLD模塊做出各零件的模具數(shù)學模型。 程序編制完后，通過動態(tài)仿真可以逼真地看到刀具切削毛坯的加工全過程，觀察刀具是否切傷零件，如達下到要求，可根據(jù)要求做各種修丸即可再次生成程序，而無須重新編程，相當方便。如我們編制 完軸承座鑄模的粗加工、精加工，情根程序后根據(jù)實際要求又對零件的數(shù)學模型進行了修改， Pro／ Manufacturing 即自動修改了所有加工程序，方便快捷充分體現(xiàn)了 Pro／ E之特點。導向零件、模架的選用和安裝方式）進行結構設計； （ 5）選擇壓力機； （ 6）繪制模具總圖、非標零件圖和校核。 圖 1223 應用 Pro/E軟件設計沖裁模程序 （ 1）首先建立圖庫（虛線框內(nèi)容）為簡便設計及加快模具制造，盡可能選用模具標準件、通用件，如模架和卸料螺釘?shù)?。因此，對已有沖裁模（己試模成功）模型的不斷優(yōu)化將為新沖裁模設計打下良好的基礎。 （ 2）模具設計計算要進行沖裁模設計，?，F(xiàn)模具設計程序中所列工作必不可少。 （ 3）將已建立零部件三維實體模型。 建立零部件三維實體模型一般程序，如圖 1224所示： 圖 1224 應用 Pro/E軟件建立零件三維實體模型過程 以往設計中遇上復雜結構，特別是復雜的三維結構，很難準確反映，只能近似表達，給后期加工帶來麻煩。 圖 1225 為一副冷柜鎖鉤沖孔落料復臺模中凹模三維實體模型，在計算機上實體可做空間360176。 圖 122凹模三維實體模型 ②將已建立的零部件三維實體模型結構、尺寸進行優(yōu)化，使之更簡單、更合理。惜助 Pro／ E軟件，在設計時，根據(jù)總體方案中裝配簡圖。一旦發(fā)現(xiàn)干涉現(xiàn)象，可隨時修改相關零件，避免出現(xiàn)結構問題，例如：在模擬裝配鎖鉤沖孔落料復臺模的下模和上模部件時，發(fā)現(xiàn)它們的幾個螺釘孔、定位銷孔不重臺，偏差 4mm左右；經(jīng)檢查原來上、下墊板兩零件的相關孔位尺寸有錯誤；修改這些尺寸后零件相關部分自動修改，且按比例自動生成，修改后的零件重新迸廳裝配，問題就解決了。 圖 122沖裁復合模下模部分三維實體模型 圖 1227 沖裁復合模上模部分三維實體模型 出二維工程圖根據(jù)已建立的各零部件及裝配三維實體模型。見圖 1228和圖 1229。需要修改時，修改原始零件就能使模具及加工指令重新更改，極為方便。同時，大家越來越深刻地體會到 Pro／ E 軟件直觀而方便的優(yōu)越性，不必再為復雜的空間三維結構苦思冥想不得其解，模擬裝配和干涉檢查功能在結構設計中顯示出其不同凡響、修改迅速方便及多方案設計，讓設計人員有更多的精力思考優(yōu)化模具結構和 經(jīng)濟性方面的問題。 按照公司要求，本公司將借助于 Pro／ E 軟件的三維設計功能和模具數(shù)控加工能力，逐步實現(xiàn)從產(chǎn)品設計、模具設計到模具數(shù)控加工全過程無圖化設計制造，在保證模具及加工出的產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，縮短了新產(chǎn)品開發(fā)周期，以新穎、質(zhì)優(yōu)、多功能的新產(chǎn)品占領市場。 七、 CAD/CAM技術在液壓傳動與控制中的應用 液壓系統(tǒng)作為一種傳動技術，有許 多突出的優(yōu)點：能產(chǎn)生很大的且容易控制的力、能在很寬的范圍內(nèi)實現(xiàn)無級變速、很容易防止過載、重量輕、體積緊湊、輸出力的調(diào)整簡單準確以及便于實現(xiàn)頻繁及平穩(wěn)的換向等等，因此在現(xiàn)代工程機械及日常生活中獲得了廣泛的應用。雖然目前有許多基于 AutoCAD繪圖平臺的機械 CAD軟件，但有些軟件沒有液壓系統(tǒng) CAD模塊或者只有液壓圖形符號庫，所以使用時十分不便。 實例 9 基于基本回路的液壓系統(tǒng)原理圖 CAD系統(tǒng) 系統(tǒng)的設計思想 AutoCAD 是我國企業(yè)廣泛應用的商品化 CAD 軟件，它最顯著的特點就是其開放式體系結構，我們利用它所提供的 ADS、 DCL對話框語言、菜單技術以及 AutoLisp）開發(fā)環(huán)境開發(fā)了基于基本回路的液壓系統(tǒng)原理圖 CAD 系統(tǒng)。 圖 1230 基于基本回路的液壓系統(tǒng)原理圖 CAD系統(tǒng)的構成 液壓回路是用圖形符號表示的液壓系統(tǒng)，其構成千變?nèi)f化，但是再復雜的液壓系統(tǒng)也是由一些基本回路構成的，這些基本回路是多年的經(jīng)驗積累而形成的。在基于基本回路的液壓系統(tǒng)原理圖 CAD系統(tǒng)中，根據(jù)大量的液壓設計資料，把液壓基本回路分為油源回路、壓力控制回路，速度控制回路、同步回路、順序回路、卸荷回路、增壓回路、減壓回路以及制動回路等等。 系統(tǒng)的構成與功能 基于基本回路的液壓系統(tǒng)原理圖 CAD系統(tǒng)的構成如圖 1230所示。 （ 2）液壓系統(tǒng)基本回路本模塊提供給用廣各類液壓系統(tǒng)基本回路，用戶可以根據(jù)所需基本回路的名稱或相應的幻燈片選擇，并把選擇的基本回路插入到所設計的液壓系統(tǒng)原理圖中，以提高設計的效率。 （ 4）打印元件清單 本模塊根據(jù)用戶所選取的各類液壓元件，打印輸出液壓元件清單，以供企業(yè)生產(chǎn)及訂購。界面友好，用戶可以利用鼠標從下拉式萊單及圖標菜單選取所需功能，也可以從鍵盤輸入命令 ，使用非常方便。