板料拉延模具製造的挑戰

虛擬世界與現實世界完美協作

 

30 多年以來，Tebis的CAD/CAM解決方案紮根於模具製造流程。在當今業界，除加工流程自動化外還有數字化工程屬於中心議題。這裡也包括用於保證板件及模具質量的3D照相測量法。為此就需要虛擬世界與現實世界的完美協作。

模具製造行業的挑戰

沖壓模具製造中的最大挑戰之一是模具需要大量的手工修整工作。從銑削加工完到首次上壓機，通常要經過幾個星期乃至幾個月的時間，此外還有無法計算的修整磨削處理時間。

 

• 板件的回彈效應
• 成型時的板材變細或變粗
• 模具表面精度和質量
• 模具和壓力機的剛性

儘管早在幾年以前一般的回彈模擬試驗就被廣泛採用，不過，板材的回彈效應只能視情況而定的被預測。特別是對於鋁製工件以及在熱成型工件，有必要從模具的真實結果出發計算修正措施。板材變薄的模擬試驗和補償修正也越來越重要。目前，模具製造商通過手工方法在成型壓力機內對相關效應進行修正。問題通常比較少出於工藝方面，而更多出於已銑削的精度和質量。若想讓模具直接上壓機，有許多工作需要完成。表面必須經過費時費力的修整，例如對倒圓角並淬火處理。如果沒有註意模具和壓力機的撓度，即使是表面質量極為良好，也不能減少對模具的修整工作。

 

數字化系統的關鍵作用

數字化流程在模具製造中用途廣泛。模具和模具部件的數字化有助於防止模具磨損或者斷裂造成停工。

 

鑄造件數字化

 

在數字化數據（點雲）的基礎上，便可簡便快捷地創建3D-CAD 曲面（例如模具嵌裝件），並接著進行加工。較高的精度確保無需經過重新的模具調試環節即可更換模具嵌裝件。正是因為這樣才可將已調試的模具作數字化處理，例如將已經研磨處理過的圓角避讓在CAD 系統裡作逆向工程處理。

在單件或者組裝環節，可在數字化數據的基礎上通過在CAD/CAM流程中比較設定值與實際值而擬定和實施補償措施。由此既可對尺寸修正也可對錶面優化進行高效快捷的處理。在屏幕上就可比較模具和工件狀態。這樣便可決定是在車間直接貫徹執行這些變化，還是將其引入設計環節。在設計變更方面，可將1:1 的數字化數據用於設定修正數據，以確保更高的精度。

在加工流程方面，數字化功能同樣起一定的作用。在這裡，粗加工耗時較長。特別是在模具製造領域的大型工件方面，需要製作鑄造模型。其中問題在於鑄造件與設計件不為一致。如果直接在鑄件到場時進行數字化，就可產生一個可靠且人工操作量很少的CAD/CAM流程。此外還可縮短在機床上的加工時間。選項：即使是已經加工完畢的模具部件，數字化處理也是值得的：為了檢驗模具功能，應在加工後將零件數字化，並接著將其在CAD/CAM 系統內進行虛擬組裝，然後檢查潛在的碰撞風險。只有在排除錯誤後，才允許將模具送交組裝和調試。

 

Tebis 流程解決方案

Tebis 在數字化鑄造件的基礎上可以進行高效的粗加工。滿刀切削避讓、進給優化、針對具體坯件而優化的機床回程等的集成工藝和自適應式銑削策略有利於高效粗加工。選項：Tebis 可精確建模HFC (High Feed Cutter) 和HPC (High Performance Cutter) 等新式刀具，從而縮短在機床上的加工時間。

 

3D 表面加工時的精度和優異質量

Tebis的3D刀軌恆定分佈和HSC點分佈策略有利於取得優異的銑削質量並減少模具修整時間。
銑削完畢後進行敲擊加工，可以降低粗糙度並使表面密實。應力要求很高的模具內倒圓、刀口和仿形滑塊一般需經過淬火處理。兩個流程步驟已完整地整合到Tebis軟件中。

 

強壓面和自由曲面連續過渡的模具表面

 

Tebis環境中的敲擊加工仿真

 

創新的模面流程

在模具製造流程中，模面流程起著關鍵作用。藉此可確定板件的質量和尺寸穩定性。有限元計算系統可非常精確地算出反彈值。基於這些結果，可得出一個可用作所有模具過彎曲的建議性補償策略，並以點雲的形式導入Tebis的CAD/CAM流程。在此過程中，可以將例如結構件的仿真數據用於彎曲處理。此方法同樣適用於熱成型。通過線框模型逆向曲面尤其適合外覆蓋件，由此可以確保A級曲面的原始曲率不被更改。為了提前識別工件的曲面問題，Tebis提供A 級曲面分析功能和功能強大的曲面優化功能。

板材變薄補償、導入強壓面和圓角區域光順連接屬於Tebis模面處理程序的一部分。憑藉專門設計的功能可避開設置虛擬壁厚，使得可見凸起和下凹在模具表面消失。方便的過彎曲定律可將壓機的撓曲和模具變形考慮進來。

用基於真曲面的編程替代設置虛擬壁厚屬性，簡化整個CAD/CAM 流程。Tebis的模板技術可使NC 編程達到很高的自動化級別，並因此縮短編程時間。光順的模面是使用HFC銑削加工的基礎。此外還可縮短計算時間，特別是在清角清餘料方面。研磨流程的優勢：模具修整循環減少，使得模具可直接裝入壓機。