CimatronE针对模具行业的一体化解决方案

        模具是工业生产中使用极为广泛的重要工艺装备。采用模具生产制品及零件，具有生产效率高、节约原材料、成本低廉、保证质量等一系列优点，是现代工业生产的重要手段和主要发展方向。许多现代工业的发展和技术水平的提高，在很大程度上取决于模具工业的发展水平。模具工业的水平和发展状况已被认为是衡量一个国家工业水平的重要标志之一。
        
        模具生产全过程是指根据制品零件的形状、尺寸要求，制造出结构合理、寿命较长、精度较高、能批量生产出合格的相应零件制品的模具的过程。主要包括模具设计、模具制造工艺规程制定、模具原材料的运输和保存、生产的准备工作、模具毛坯制造、模具零部件的加工和热处理、模具的装配、试模与调整及模具包装等内容。从模具生产的全过程看，模具设计、制造贯穿于全过程的始终，模具设计、制造的技术手段直接影响模具设计、制造过程，进而影响模具生产的全过程。本篇重点阐述CAD/CAM软件在模具设计、制造中的重要地位。
        

图1：CimatronE为模具行业提供了专业CAD/CAM解 决方案 图2：设计流程

        模具制造者最关注的重要因素
        
        在当今激烈的市场竞争中，凡是设计到用模具生产的产品，面市的周期要求都非常短，而且不能靠降低质量来争取时间，为了获取一定的经济利润，降低模具成本也是模具制造者非常关注的，所以模具的交付时间、模具制造成本、模具质量便成了模具制造者关注的重中之重的三个因素，这三个因素最直接地影响模具企业的发展。如何缩短交付时间，降低模具成本，提高模具质量是每个模具企业不断追求的目标。要缩短模具交付时间，提高模具质量就要在模具设计、制造过程中采用先进的技术手段，包括优秀的CAD/CAM软件，引进先进的加工设备，不断提高模具标准化程度，强化模具企业的管理水平。
        
        CimatronE软件概述及在模具制造业的应用
        
        如图1所示，CimatronE为模具行业提供了专业CAD/CAM解决方案。CimatronE涵盖了产品设计，数据转换，模具设计，电极设计和加工，模具零件本身的数控编程，二维图纸生成等模具设计、制造的全部工具。下面以具体产品的模具设计为例说明CimatronE在模具设计、制造全过程的解决方案。
        
        ◆ 产品设计
        
        CimatronE的产品设计功能包括线框造型，曲面造型，参数化实体造型，而且真正实现高级曲面和参数化实体的混合造型，强大的曲面编辑、修改功能。强大、灵活的产品设计功能为模具设计、数控编程的工艺补充做了充分准备。
        
        ◆ 数据接口
        
        CimatronE提供了丰富的，功能强大的数据接口，转换中保证几何信息的准确性，满足模具设计、制造者接受上游数据需求，便于和协作单位进行流畅的数据交流。如PTC，UG，CATIA V4，CATIA V5，SOLIDWORKS等。
        
        ◆ 3D模具设计
        
        1）基于曲面的分模理念，容错性强，自动生成内外分模线、内外分模面，进而生成模具的型芯、型腔、侧滑块、斜顶等模具零部件，工作效率高，成功率高。
        
        2）拔模角分析功能：分模前对零件进行拔模角分析处理，通过预设定相应拔模角度，提示颜色来分析产品件关键部位的拔模斜度情况，并给予不同的颜色提示，便于查找修正，以弥补零件设计过程中对拔模角处理的疏漏。
        
        3）圆角删除功能，实现新的拔模角创建，使分模工作顺利进行；高级曲面功能，对有问题的面进行快速修复。
        
        4）快速变更功能，确保模具设计者在产品零件没有最后完善前就可以进行预设计、模具设计，使得整个模具设计的时间提前。更重要的是适应“擅变”的模具设计工作特点，尽管模具设计变更、修改频繁，用快速变更工具，在模具设计的任何阶段，原始零件模型发生改变，都会根据变化的形状快速重新生成模具的型芯、行腔及侧滑块、斜顶等模具零部件。
        
        5）支持并行工程，可以满足模具设计、制造过程中多人分工协作，在不同空间、地点，同时对模具的各个部件展开工作，提高模具设计、制造效率，大大缩短模具的交付时间（图2）。
        
        6）丰富的标准模架库——Hasco、Dme、Misumi、Futaba、LKM（龙记）等，其中Futaba，LKM，Misumi在国内模具企业广泛应用。模具标准件库，包括浇注系统，顶出系统，冷却系统，导向系统等，使得模具机构设计、模具装配变得简单、方便，同时大量的标准模架、标准件的使用，节约这部分零部件的设计、制造时间，而且便于模具企业管理的标准化，有利于模具企业的快速发展。
        
        7) 自动生成模具装配图纸，包括模具装配结构尺寸，零件ID号，物料清单（BOM），有助于模具材料的提前准备，有助于模具车间进行实际装配参考。
        

图3：自动生成电极图纸功能

        ◆ 电极设计、加工
        
        在模具制造过程中，模具零件上会有一些较深、窄槽腔，常规的铣削加工很难实现，需要进行放电加工。这样就涉及到电极的设计、加工。
        
        1、CimatronE电极向导自动完成单个电极的设计，方便、快捷。提供了从电极设计、自动提取放电工位面，方便快捷地生成电极延伸面，提供国际通用的、标准的EROWA电极柄。
        
        2、电极模板自动完成特征相同、相近的大批量电极设计，大大提高电极的设计效率。
        
        3、电极模拟功能，自动进行电极和需要放电加工模具零件上不同特征间的干涉检查，保证放电加工的安全性。
        
        4、自动生成电极图纸功能，图纸中提供了电极毛坯的尺寸规格、电极的放电间隙值、平动间隙值及电极在放电加工中的相对坐标位置。用于电极毛坯的准备，点击“加工”，放电加工前的准确定位来参考。如图3。
        
        5、电极加工，提供电及加工模板，与电极设计模板结合使用，方便、高效、易学易用，其效率是传统电极设计、加工的十几倍，甚至几十倍。而且CimatronE是唯一一款在加工参数中定义电极放电间隙、平动间隙的CAM系统，避免了采用“骗刀”方式加工电极可能带来的误差，尤其针对高精度模具的电极，在保证模具精度上起到至关重要的作用。
        
        CimatronE的电极解决方案问世以来一直得到用户的好评，广大模具用户从中受益匪浅，尤其是型芯、型腔类模具，有大量的电极，电极设计、制造效率提高，在某种程度上对模具制造效率起到了非常重要的作用。
        
        ◆ 数控编程
        
        CimatronE在模具加工领域一直以稳定、高效、安全著称。提供了从2.5轴到5轴的数控编程功能，提供了从粗加工、半精加工、精加工到清根的全部加工策略，易使用，对编程人员水平要求不高。尤其是高效的开粗、二次开粗功能，深受广大数控编程人员的喜爱。主要包括以下特色：
        
        1、基于知识的加工（KBM）
        
        基于知识的加工是Cimatron系统内置的智能加工核心，汲取了加工专家的实践经验，自动识别零件和毛坯，根据刀具材料、规格以及工件材料特点，自动定义加工工艺参数；自动基于前一把刀计算出最佳的刀路轨迹，因而在加工过程中避免了过切和干涉。
        
        2、基于毛坯残留知识（KSR）的加工
        
        多种定义毛坯的方法：包容框法、随形法、从文件调用法、轮廓定义法等。加工过程由始至终，每一道程序都记忆上一道程序残留毛坯，自动把零件与当前毛坯进行比较加工，二次开粗，为高速加工匀化余量，自动删除空走刀，保证刀具路径的稳定、高效、安全，保证加工出合格产品。
        
        3、基于斜率的一体化分析功能
        
        对于复杂的零件，可以根据一定的角度自动区分水平区域和垂直区域，在同一个加工过程中分别采取等高、等宽加工策略，避免因接刀而影响复杂零件的表面质量，得到最优的表面质量。
        

图4：自动清根功能

        4、自动化加工（ANC），可以称为面向NC的CAPP
        
        对于加工工艺相近、相同的零件，使用模板自动编程，既提高编程效率，又充分利用高水平的编程人员的丰富经验，有利于企业知识储备和后续人员培养。
        
        5、自动清根功能
        
        自动识别需要清根部位，与毛坯残留知识相结合，根据前一把刀参数自动计算清根路径、清根的起始位置点，水平部分、垂直部分采用不同的清根策略，保证清根质量；而且高效、安全，永无过切。如图4。
        
        6、提供丰富的高速铣削(HSM)策略
        
        摆线加工，圆弧连刀，随形加工，自动分层细化余量，根据切削载荷变化自动调节进给速率等，通过与后置处理相结合实现样条逼近、圆弧逼近走刀路径。提高加工效率和零件的表面质量。如图5。
        
        7、自动干涉检查
        
        根据毛坯，零件的几何特征，刀具规格，刀柄参数，机床参数进行干涉检查，保证刀具路径的安全。
        

图5：提供丰富的高速铣削（HSM）策略

        8、仿真模拟功能
        
        刀路轨迹模拟，机床仿真功能，在实际加工前进行真实刀路模拟，定义机床结构，进行机床仿真，进一步确保程序的稳定安全。
        
        9、强大的后置处理功能
        
        支持任何机床、控制系统，只要用户提出明确需求，就可以编制出符合需求的后置处理程序，输出正确的机床加工代码。
        
        10、根据用户需求，提供定制化的加工工艺报告，使数控编程、现场加工的联系更紧密，避免了手工填写工艺卡片而产生的错误，确保了数控加工最后一个环节的稳定性。
        
        总结：综上所述，CimatronE提供了全方位的模具设计、制造解决方案，而且易学易用，通过在实际生产中的应用，为模具企业、模具制造者提高效率，缩短模具交付时间；提高模具质量，降低成本，同时有利于模具企业快速发展，在激烈的市场竞争中立于不败之地。

思美创（北京）科技有限公司技术总监    栾合俊 

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