虛擬制造技術(shù)在模具制造中應(yīng)用

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1、虛擬制造技術(shù)在模具制造中應(yīng)用摘要：“虛擬制造技術(shù)”是一種通過計(jì)算機(jī)虛擬模型來模擬和預(yù)估產(chǎn)品功能、性能及可加工性等各方面可能存在的問題，提高人們的預(yù)測和決策水平，使得制造技術(shù)走出主要依賴于經(jīng)驗(yàn)狹小天地，發(fā)展到了全方位預(yù)報(bào)的新階段。本文論述了虛擬制造技術(shù)在模具設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：虛擬制作技術(shù)；模具制造一、虛擬制造技術(shù)概述虛擬制造技術(shù)(virtualmanufacturingtechnology,VMT)是以虛擬現(xiàn)實(shí)和仿真技術(shù)為基礎(chǔ)，對產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過程統(tǒng)一建模，在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、加工和裝配、檢驗(yàn)、使用整個(gè)生命周期的模擬和仿真。這樣，可以在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段就模擬

2、出產(chǎn)品及其性能和制造過程，以此來優(yōu)化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量和制造過程，優(yōu)化生產(chǎn)管理和資源規(guī)劃，以達(dá)到產(chǎn)品開發(fā)周期和成本的最小化，產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量的最優(yōu)化和生產(chǎn)效率最高化，從而形成企業(yè)的市場競爭優(yōu)勢。虛擬制造是融合了計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、由多學(xué)科先進(jìn)知識組成的綜合系統(tǒng)技術(shù)，是為了實(shí)現(xiàn)企業(yè)或產(chǎn)品的柔性,快速地響應(yīng)市場以及一次制造成功而提出的一種虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。它是CAD/CAE/CAM/CAPP和仿真技術(shù)的更高階段，能在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到制造到檢驗(yàn)的全過程：根據(jù)物體的虛擬模型，在計(jì)算機(jī)上模擬“實(shí)際”加工的全過程及產(chǎn)品的裝配情況；還可以及時(shí)修改設(shè)計(jì)，避免在生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的問

3、題，達(dá)到新產(chǎn)品一次開發(fā)成功，以縮短開發(fā)周期、降低開發(fā)成本、提高生產(chǎn)效率的目的。二、虛擬制造技術(shù)在模具工業(yè)中的應(yīng)用（一）虛擬產(chǎn)品和模具設(shè)計(jì)無論是塑料模具還是金屬沖壓模具，其最終的目的是能夠生產(chǎn)出符合要求的產(chǎn)品。企業(yè)可以根據(jù)市場要求進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。在保證產(chǎn)品用途要求的前提下，外觀和產(chǎn)品的最終成本也要兼顧。產(chǎn)品設(shè)計(jì)是模具工業(yè)中的第一環(huán)節(jié)，也是影響后續(xù)工作的重要一環(huán)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)是否合理直接影響經(jīng)濟(jì)效益。一般借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行的模具設(shè)計(jì)不能有效、合理地把產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、模具制造等結(jié)合起來考慮，在實(shí)際制造過程中造成返工修改的次數(shù)多、裝配性不好，在交付使用過程中則發(fā)現(xiàn)滿足不了用戶的要求，而

4、且設(shè)計(jì)出來的模具生產(chǎn)靈活性差。虛擬制造技術(shù)的虛擬設(shè)計(jì)過程能夠克服上述缺點(diǎn)，因?yàn)樘摂M設(shè)計(jì)能充分利用現(xiàn)有的CAD軟件，基于特征設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)平臺，較好地體現(xiàn)面向制造設(shè)計(jì)、面向裝配設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思想。在虛擬設(shè)計(jì)的過程中，可以充分利用虛擬制造、虛擬裝配技術(shù)等初步的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行虛擬裝配，并及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)上的問題。（二）虛擬制造與模具加工'‘質(zhì)量好”、“精度高”、“價(jià)格低”、“交貨期短”等是人們對模具制造的基本要求。但是許多模具體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸精度和表面粗糙度要求較髙，設(shè)計(jì)制造相當(dāng)困難。在模具設(shè)計(jì)階段無法預(yù)料制造過程中將出現(xiàn)的問題，有可能造成制造困難或無法進(jìn)行加工。采用虛擬制造的方式，

5、可以優(yōu)化模具零件加工過程中的工藝參數(shù)，及時(shí)解決加工過程中出現(xiàn)的問題。數(shù)控仿真加工是目前應(yīng)用較廣的加工方法，在計(jì)算機(jī)上采用仿真軟件根據(jù)Pro/E產(chǎn)生的零件圖即可生成零件的加工程序代碼。通過計(jì)算機(jī)構(gòu)造出一個(gè)虛擬的加工環(huán)境，在虛擬加工過程中可以觀察到刀具完整的運(yùn)行路徑，完成常規(guī)加工的各種功能，如銃流道、銃平面、鉆孔等，同時(shí)還可以發(fā)現(xiàn)加工過程中存在的問題，并及時(shí)修正。仿真加工結(jié)束后，將加工程序輸入數(shù)控機(jī)床即可進(jìn)行實(shí)物加工。（三）虛擬制造與模具裝配在傳統(tǒng)模具裝配過程中，需要反復(fù)修改和調(diào)試，才能得到滿意產(chǎn)品。在調(diào)模過程出現(xiàn)的缺陷，如破裂、起皺、回彈、翹角等，主要憑裝配人員的經(jīng)驗(yàn)，通過

6、反復(fù)試模、修模、再試模、再修模的循環(huán)過程才能解決，這樣經(jīng)常導(dǎo)致零件的報(bào)廢或工期的延長。而虛擬制造技術(shù)可以大大縮短這一過程，因?yàn)樵谔摂M現(xiàn)實(shí)環(huán)境下，不需要建造實(shí)體模型,工程師可以利用虛擬的“自然”環(huán)境、可視化優(yōu)勢進(jìn)行設(shè)計(jì)，避免出現(xiàn)干涉等問題，這樣可以避免反復(fù)修模，從而保證模具的精度和制造周期。在模具裝配中，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以直觀地進(jìn)行設(shè)計(jì)，避免可能出現(xiàn)的干涉和其他不合理問題。產(chǎn)品設(shè)計(jì)必須解決運(yùn)動(dòng)構(gòu)件工作時(shí)的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)關(guān)系、運(yùn)動(dòng)范圍設(shè)計(jì)、可能的運(yùn)動(dòng)干涉檢查、產(chǎn)品動(dòng)力學(xué)性能、強(qiáng)度、剛度等。例如，生產(chǎn)線上各個(gè)環(huán)節(jié)的動(dòng)作協(xié)調(diào)和配合是比較復(fù)雜的，采用仿真技術(shù)，可以直觀地進(jìn)行配置和設(shè)計(jì),

7、保證工作的協(xié)調(diào)。（四）虛擬調(diào)試模具的調(diào)試主要是指虛擬模具的動(dòng)作過程，對不合理的地方及時(shí)反饋信息進(jìn)行調(diào)整。試模是具出廠前必須經(jīng)歷的一個(gè)階段。虛擬試模是虛擬制造模具生產(chǎn)的產(chǎn)品，對于虛擬生產(chǎn)出的產(chǎn)品是否滿足顧客需求予以檢驗(yàn)，以確定模具能否投入正常生產(chǎn)。例如對塑料注射模具，通過虛擬注射過程檢驗(yàn)生產(chǎn)出的制件是否有缺陷，澆口、澆道是否設(shè)計(jì)合理，型腔能否正常填滿。從時(shí)間上講，產(chǎn)品的開發(fā)有先后順序的，比如設(shè)計(jì)、工藝、制造，只有在設(shè)計(jì)進(jìn)行之后才能進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)；從數(shù)據(jù)上來說，工藝性分析在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)給出后才能進(jìn)行。然而，關(guān)鍵的問題在于設(shè)計(jì)后何時(shí)以及數(shù)