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一种能使客户与模具制造商实现协调的CAD系统

来源:《现代模具》杂志 时间:2009/12/19 9:37:47

作者:译自 [美] 《模具制造技术》

  由于全球市场上的竞标已变得司空见惯,因此模具制造商在模具开发的方方面面均面临越来越多的挑战。缩短前置时间、为降低利润率而对定价施加的压力,以及对质量和较长的工作周期提出更高的要求,已大大改变了当今模具制造行业的规范。以较快的速度和较低的成本生产质量更优异的模具,是模具制造业成功的秘诀。而模具制造商也正在不断地评估用于模具设计的工具和技术,从而助其实现这些目标。

  沟通是关键要素

  对模具开发过程本身进行检验,是对于确定专用工具和开发平台同样重要并有利于制造模具的操作过程。这种评估揭示了一个事实,即大多数模具制造商都已了解与零部件设计者之间的相互影响。他们可以通过模具开发过程中最有可能节省时间和成本的某一方面,提高生产率。这是一种客户与模具制造商之间的互动。它可以为模具制造商保留提高生产效率的最好机会,而这正是节省时间、减少成本和利润最大化所需要的。

  虽然一些厂商采取并行的策略,在对零部件设计采取激励措施的同时也关注模具开发,但对于绝大多数产品来说,这通常是两个单独并按顺序排列的过程。从最初的零部件设计者到模具制造商,通过对成型性、生产问题、估算和报价进行评价,以及客户对工序间设计所进行的修改,两者之间的相互作用的是一个高度互动的过程。这一过程中充满了会拖延生产和产生非预期成本的可能性。一种易于使用且具有灵活性的三维CAD系统,包含了可以对设计自动化/沟通、参数化建模和堆焊/几何形状进行操控的工具,可弥补零部件设计者和模具制造商之间的不协调,并使制造模具过程的利益最大化。

图片中是一种可以帮助模具制造商自动建立模具特性3-D CAD设计系统,可用于处理复杂的零部件特性,如图片中所展示的模唇和沟槽。图片由Solidworks提供。

  处理各类数据、几何形状和文件

  模具开发过程的第一步,是对建议要求书(RFP)做出回应。为此,模具制造商应在其文件中导入零部件几何形状,对其进行诊断和修补、评估其是否适合于注塑成型,再进行估算,并提出正式报价。由于模具制造商甚至要在开始业务之前就必须完成此步骤,因此他们应尽可能通过利用3-D CAD系统快速、经济地实现这一目标。这一系统具有多种可导出的模型,并能控制部件的几何形状。当然,最好还是使用特定的CAD软件包。由于大多数模具制造商的客户都可用该软件包设计零部件,因此模具设计者只要直接打开该文件即可。然而,客户关于零部件的文件中包含二维图纸和中立的文件格式(DXF™, DWG, IGES, STEP, ACIS®和Parasolid®)。而3-D CAD系统可自动生成这些文件格式。因此利用CAD平台,可以直接导入范围最广的各类数据格式,或通过转换文件输出,从而使该系统具有一个真正的优势。

  每当模具设计者导入塑料零部件的数据时,必然会遇到包含误差的、具有几何形状的模型,尤其是需要转换文件时。虽然CAD系统可自动诊断和修复这些误差,但模具设计者仍经常需要采用手动方式对模型进行修补。使用能对导入的几何形状进行特征识别的CAD系统,会对这些案例提供很大的帮助。

  由于该CAD系统除了能诊断被导入的、处于破损状态的几何形状,还包含修补几何形状误差的工具,因此其优势变得更为明显。例如,模具设计者要有能力消除圆角和随后进行重复修剪,特别是在有拔模锥度的零部件上增设出模角时。模具制造商也可能会遇到有复杂几何形状的模型,且其表面有空隙。对此,他们需要有能力实施先进的堆焊工艺(例如对有多个表面的曲面片)。这样,模具设计者至少就能处理圆角、拔模锥度,并进行堆焊工艺(例如用扫描或举升方式创建或编辑实体),从而更有效地处理具有各种复杂度的、被导入电脑的模型。

这些图片表明了具备先进的堆焊功能的3-D CAD系统,可以为模具制造商提供必要的堆焊手段,从而更有效地生产模具,用于设计具有复杂几何形状的部件。

  自动进行模具开发,并进行评估和沟通

  一旦模具设计者导入零部件数据,并对其有几何形状进行维修,模具制造商就可节省附加时间,并利用3-D CAD软件包减少双向沟通。这样,就可以在提出建议之前,自动生成零部件采用的模具模型、评价零部件的成型性,并将设计中的变更建议传达给客户。这类功能可以减少生产基准模具所需的时间和投入的精力,并基于此提出变更建议。与最终的模具成品相比,这类功能还能提高建议的准确性。

  大多数情况下,模具设计者都会利用零部件的几何形状设计模具的模腔和模芯,并采用根据零部件材料确定的收缩因子。在寻求可自动完成作业的CAD软件包时,还需要根据零部件开发模具模型。例如,建议将零部件内部的拔模锥度作为分型线的最佳方向,并通过修正出模角的误差矫正拔模锥度不够的区域,生成模具的分型面。无论对单个模具所采用自动化生产过程,还是利用必要的建模和堆焊工具,都应采用手动方式为复杂模具创建分型面,上述过程均可适用。这种CAD软件包是否能对底切进行分析,从而为模腔准确定位?是否需要滑块、举模器或模芯?设计者是否要检查零部件的壁厚,并处理太厚或太薄的区域?该设计平台是否能根据嵌件、模芯、顶出梢、侧型芯和举模器的几何形状,自动生成模型,从而满足将成品零部件从模具脱除出来的要求?

  这些功能可以帮助模具制造商对零部件快速进行审查,根据潜在的生产问题确定必要的变更,然后按零部件的生产量开发性能最好的模具。设计时,模具制造商通过采用沟通手段,快速、廉价地就生产过程中发现的问题与零部件设计者进行沟通。而且能在递交建议之前,进一步有效地促进文档的编写工作,并解决生产问题。

图片中展示的是一种具有灵活性的参数化3-D CAD系统,模具制造商需要导入各类CAD 数据、并对其进行诊断和修补的工具。它还能对评估零部件的成型性,从而识别生产过程中的潜在问题,并更有效地处理零部件设计中的变更。

  加快进行设计变更

  模具制造商和零部件设计者之间最后也许是最耗时的相互作用,涉及了基于客户驱动的设计变更。这种变更,是在接受建议之后和进行实际生产之前做出。模具制造商将在几乎不产生失误的情况下,解决任何成型性方面的问题,并在客户发送设计变更时,按常规方法对已生产的模具进行切割。在过去,这些在后期做出的变更(无论其来自工程变更命令(ECO)或仅仅是为了销售产品而对修改产品的美观性)都可能造成延误和费用超支,这是由于需要耗费大量的时间和精力去更新所有模具组件,才能完成这一变更。

  然而,由于现在的模具开发者可采用参数化3-D CAD软件包将相关组件装配在一起,因此如果零部件发生变化,相关组件——即模具组件在这种情况下也将相应地发生变化,并被更新。每当客户发送包含所需变更内容的新CAD文件时,模具制造商可将该模型直接导入至零部件设计的原始文件中,并用它来自动更新模具设计。这种做法不仅节省时间和精力,而且还避免模具制造商为了进行变更而犯下代价高昂的错误。使用参数化三维CAD系统,生产过程中发生的任何变更,都可自动更新包括零部件、组件和图纸在内的所有模具模型和文件。

  小结

  如今,促进模具开发者和零部件设计者之间的有效互动作用已成为获得成功的关键因素。对于解决生产问题和高效的模具生产来说,模具制造商和客户之间的互动过程仍然极为重要。易于使用、且具有灵活性的3-D CAD系统可自动进行设计/沟通。通过采用这一系统、参数化建模和能控制堆焊/几何形状的工具,模具制造商可缩短生产时间,并减少在互动过程投入的精力,从而有效地减少零部件设计者和模具开发者之间的偏差。

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