模具製造-模具加工體系的探討

提示： 楔橫軋是一種高效、低耗、射出代工清潔的軸類零件成形新工藝、新技術，是當今先進制造技術的組成部分

　　楔橫軋是一種高效、低耗、清潔的軸類零件成形新工藝、新技術，是當今先進制造技術的組成部分< 1>。隨著采用楔橫軋工藝加工零件的種類越來越多，結構越來越複雜，楔橫軋模具的制造漸漸成爲零件是否能精確軋制成形的瓶頸之一。

　　虛擬加工（Virtual M achining，VM）一直是國內外CAD/ CAM技術的模具製造一個研究熱點< 2>。利用VM技術，工程技術人員可以在計算機上組織和實現楔橫軋模具加工過程，在實際加工前對模具的可加工性進行評估，保證模具的一次生産成功率，這不僅縮短模具開發周期、減少了模具生産成本，而且保證了模具的質量。

　　2 VMS的優點及體系結構傳統楔橫軋模具加工首先由工程設計人員根據設計要求設計模具，然後由工藝人員編制數控程序，最後通過試切來檢驗設計及數控代碼的正 確性。這種方法不僅延長了模具的開發周期，而且提高了模具的成本。而在虛擬加工環境中，楔橫軋模具的試切、評估都是在真實的加工制造前通過在虛擬環境下對 模具的數字化模型進行模擬仿真來實現的，從而實現了楔橫軋模具加工技術走出僅僅依賴經驗的天地。

　　楔橫軋模具虛擬加工系統V MS的體系結構如圖3所示。其中底層支撐層主要指計算機硬件環境、操作系統、數據庫、CAD、CAM軟件等支撐環境。

　　應用層主要有加工環境建模M EM、自動編程A P、數控代碼識別INCC、加工過程仿真SM P等模塊構成。實施理念層是指先進制造理念CE（並行工程）、虛擬制造（VM）等。VM S的實施離不開先進制造理念的指導，只有將模具的加工與這些先進制造理念完美的結合起來，才能體現V MS的真正價值。

　　傳統楔橫軋模具制造流程圖Fig 1 Flowt of traditional manufacturing of DCWR圖2楔橫軋模具虛擬制造流程圖Fig 2 Flowt of virtual m anufacturing of DCWR 3加工環境建模模塊（MEMM）加工環境建模模塊的主要任務就是要建立與實際加工環境相對應的虛擬加工環境，即對加工系統中的各個實體進行數字化的虛擬描述。

　　虛擬加工環境中的實體模型主要包括虛擬加工機床模型、夾具模型、刀具模型以及其他制造資源圖3楔橫軋模具虛擬加工的體系結構示意圖Fig 3 Schem atic diagram of framewk of VMS of DCWR模型。由于本系統主要是幾何仿真，爲了盡可能簡化建模過程，我們這裏建立的模型只要能表達出加工設備的形狀特征和功能特征即可，一些與仿真模擬無 關的部件可以不予考慮。

　　4自動編程模塊APM自動編程模塊A PM的主要功能包括：提取楔橫軋模具有關的幾何和工藝信息；然後由工藝決策系統根據這些信息生成加工工藝文件；再由這些工藝文件生成驅動機床的NC程序。圖4所示爲自動編程模塊APM實現的示意圖。

　　自動編程模塊APM實現示意圖Fig 4 Schem atic diagram of im plem ent of APM模具信息的獲取首要任務就是要把設計領域的設計特征轉換爲加工領域的加工特征。由于CAD和CAM是兩個不同的研究領域，這導致了特征有了不同的含 義和表達形式。在設計領域，設計特征表示爲一組面和一組諸如尺寸和材料的屬性。而在加工領域，加工特征則表示爲一組面和那些對加工操作有意義的面之間的關 系。提出了用特征匹配處理的數學描述，並用集合操作從設計特征推導出加工特征。

　　由于從CAD模型中不能直接導出和實際加工有關的工藝信塑膠射出息，因此還需從零件信息庫中提取相應的工藝信息附加到各加工特征上，這樣便形成了加工領域所需的楔橫軋模具加工信息模型。

　　模具信息模型生成後，工藝決策就按照預先規定的決策邏輯，調用相關的知識和數據，進行必要的比較、推理和決策，生成所需的零件加工工藝規程。然後通過 刀位文件生成器這一接口將工藝文件轉換爲刀位數據文件。最後後置處理模塊根據所使用數控系統的指令代碼及格式生成N C加工文件。

　　5數控代碼識別模塊INCCM數控代碼識別模塊INCCM主要有：對NC程序進行有效、合理的分析；從NC程序中提取與加工的運動和狀態有關的信息，並生成中間仿真加工文件。

　　虛擬加工模塊實現示意圖Fig 5 Schematic diagram of implement of INCCM前置處理的任務主要是去掉不必要的注釋及空格，形成僅含功能字的標准程序段。詞法檢查的主要功能就是判斷NC程序中是否有機床不能識別的指令。 爲此首先要建立機床可以識別的字符集，然後逐個讀入NC程序的字符，判斷它是否在機床字符集中，如果不在，則說明程序使用了機床不能識別的指令，這時顯示 錯誤發生的位置和錯誤類型，並給出錯誤信息，返回到程序+++++++++編輯++++++++++狀態< 4>。語法錯誤相對于詞法錯誤內容更加豐富，主要有：書寫錯誤，如無效的刀號；指令使用不當，如在同一組中使用兩條G或M指令；邏輯錯誤，如倒角的 長度大于較短邊的長度。