1、本文只是我精心從網絡上搜集來的，我保留了原作者的姓名。如果有侵犯了你的權利，請第一時間通知我，我在第一時間內做出刪除處理。給你帶來的不便表示抱歉。另外，如果文章中出現了應該有圖片而沒有顯示出來的，可能是因為文檔在轉換過程中的丟失造成的問題，如果圖片的請和我聯系。先進模具數字化制造技術及其在航空航天領域的應用 網絡收集先進模具數字化制造技術及其在航空航天領域的應用近10 年來，我國模具工業的發展突飛猛進，這要歸功于國家對模具工業發展的高度重視以及模具工業人才培訓、軟硬件工具的飛速發展。無論是現在的生產實踐還是未來發展趨勢，數字化都是模具工業發展的必由之路，在這方面，以高精尖的航空航天領域的模具技

2、術發展狀況最具代表性。隨著數字化技術的快速發展和普及，數字化已經應用到了模具制造的全過程，包括數字化設計、加工、分析以及制造過程中的信息管理，即模具的CAD/CAE/CAM/DNC 技術。有實力的模具企業正在不斷提高模具的設計、制造水平，逐漸將工作重點轉向大型、精密、復雜及長壽命模具的開發與研制。隨著行業內的良性競爭以及對質量、效率要求的不斷提高，數字化技術水平也在不斷提高。快速原型設計、高速加工、鏡面加工、微銑削、標準化率和逆向工程等概念、術語在模具制造領域大家都已耳熟能詳，也足以說明數字化技術已被廣泛應用。從CAD/CAM 軟件應用看，一體化的設計、制造軟件逐漸被行業認可，比單純的設計或編

3、程工具容易被用戶接受。所謂的一體化設計、制造，是指從模具設計、加工、電極設計和加工完全由一個軟件完成，減少了設計、編程間的數據轉換和錯誤，提高了制造效率和質量，這也會給企業的管理帶來不少好處。以色列Cimatron 公司的CimatronE 軟件就是典型的模具一體化設計、制造軟件。CimatronE 的快速分模技術一直處于行業領先地位。首先，基于混合造型理論，在分模過程中不必區分模型的實體、曲面屬性便可自動分模，避免了數據模型處理的繁瑣過程，同時也提高了分模的成功率和效率。其次，CimatronE 提供了專業的分模工具，可以實現分模線的預覽、分析以及分模面自動生成等功能。友好的用戶界面更人性化

4、，易學易用，大大提高了分模的質量和效率。從標準化角度看，C i m a t r o n E提供了豐富的模具標準庫和標準模架。標準件和標準模架的使用有利于提高企業的標準化程度和生產率。軟件系統是實現設計、制造一體化的基本手段并能支持并行工程。在確定模具的型芯、型腔的同時便可以開始模具結構設計和數控編程，不需要數據轉換和模型的進一步處理。CimatronE 的數控編程功能代表了當今數控編程領域的先進技術，是真正的基于毛坯殘留知識的加工，能支持高速加工、微銑削加工，具有強大的五軸加工和多軸機床后置處理能力以及機床仿真功能，確保了加工的高效、高質和高安全性。高速加工編程時加工方法的選擇隨著高速加工中心

5、的引進，模具企業開始應用高速加工解決方案來實現高精、高效模具的制造。采用高速銑削加工編程與數控伺服系統、加工材料和所用刀具等方面有關。使用CAM 系統進行數控編程時，除去刀具選擇、切削用量以及合適的加工參數可以根據具體情況設置外，加工方法的選擇就成為高速加工數控編程的關鍵。如何選擇合適的加工方法來較為合理、有效地進行高速加工的數控編程，需要考慮以下幾個方面的問題：（1）高速加工中心具有前視或預覽功能，在刀具需要進行急速轉彎時加工中心會提前進行預減速，在完成轉彎后再提高運動速度。機床的這一功能主要是為了避免慣性沖擊過大，從而導致慣性過切或損壞機床主軸而設置的。有些高速加工中心盡管沒有這一功能也能

6、較好地承受慣性沖擊，但這種情況對于機床的主軸也是不利的，會影響主軸等零件的壽命。在使用CAM 進行數控編程時，要盡一切可能保證刀具運動軌跡的光滑與平穩。（2）由于高速加工中刀具的運動速度很高，而刀具通常又很小，這就要求在加工過程中保持固定的刀具載荷，避免刀具過載。因為刀具載荷均勻與否會直接影響刀具的壽命，對機床主軸等也有直接影響，在刀具載荷過大的情況下還會導致斷刀。（3）采用更加安全和有效的加工方法與迅速進行安全檢查校驗與分析。例如：進行刀柄、夾頭干涉檢查, 保證刀路軌跡的安全；并設置程序代碼如下：RE-EXECUTION WILL BEDUE TO PROCEDURE BEINGSUSPEN

7、DED；* P R O C E D U R EE X ECUT ION S TA RT T I M E:08/10/2004.13:59:30；* S e e S e t : N C S p e c i a lApprox. Faces；* =；* ENTRY POINT:X=-65.30,Y= 2.20，Z=20.00；* ENTRY POINT:X=-33.64，Y=56.20，Z=15.00；* ENTRY POINT:X=-38.17，Y=56.20，Z=10.00；* ENTRY POINT:X=-38.23，Y=56.20，Z=5.00；* ENTRY POINT:X=0.0000

8、8,Y=-51.80，Z=0.00000；* P ROC.O P T I M I Z AT IONSTART TIME:08/10/2004.13:59:31* T H E C U R R E N T S E TOF HOLDERS GOUGE S THESTOCK；* HOLDER 1 SHOULD BE RAISED TO 34.88 ABOVE THECUTTER TIP（刀柄1 應高出刀尖34.88mm）；* E X I S T ING CUT T E R S SCANNOT AVOID GOUGING（當前刀具無法避免干涉）；* PROC. OPTIMIZATIONEND TIME:

9、 08/10/2004.13:59:41；* PROCEDURE EXECUTIONEND TIME : 08/10/2004.13:59:41。高速加工編程采用的編程策略1 采用光滑的進、退刀方式在C i m a t r o n 系統中, 有多種多樣的進、退刀方式，如在走輪廓時，有輪廓的法向進、退刀，輪廓的切向進、退刀和相鄰輪廓的角分線進、退刀等。在進行高速加工時應盡量采用輪廓的切向進、退刀方式以保證刀路軌跡的平滑。加工曲面時刀具可以實現Z 向垂直進、退刀，曲面法向的進、退刀，曲面正向與反向的進、退刀和斜向或螺旋式進、退刀等。在實際加工中，用戶可以采用曲面的切向進刀或更好的螺旋式進刀，而且螺

10、旋式進刀切入材料時，如果加工區域是上大下小的，螺旋半徑會隨之減小以進刀到指定深度，有些CAM 系統具有基于知識的加工功能，在檢查刀具信息后發現刀具存在盲區時，螺旋加工半徑不會無限制減小，以避免撞刀。這些都為程序的安全性提供了周全的保障。2 采用光滑的移刀方式這里所說的移刀方式指的是行切中的行間移刀、環切中的環間移刀以及高加工的層間移刀等。普通C A M 軟件中的移刀大多不適合高速加工的要求，如在行切移刀時，刀具多是直接垂直于原來行切方向的法向移刀，致使刀具路徑中存在尖角；在環切的情況下，環間移刀也是按原來軌跡的法向直接移刀，也致使刀路軌跡存在不平滑情況；在等高線加工中的層間移刀時，也存在移刀尖

11、角。這些會導致加工中心頻繁的預覽減速影響了加工的效率甚至使高速加工不成為高速加工。高速加工中采用的切削用量都很?。▊认蚯邢饔昧亢蜕疃惹邢饔昧亢苄。频哆\動量也會急劇增加，因此必須要求C A M 產生的刀路軌跡中的移刀平滑。在支持高速加工的Cima t r o n 系統軟件中，則提供了非常豐富的移刀策略，包括：（1）行切光滑移刀。· 行切的移刀直接采用切圓弧連接。這種方法在行切切削用量（行間距）較大的情況下處理得很好，在行切切削用量（行間距）較小的情況下會由于圓弧半徑過小而導致圓弧接近一點，即近似為行間的直接直線移刀，從而也導致機床預覽減速，影響加工的效率，對加工中心也不利。

12、3; 行切的移刀采用內側或外側圓弧過渡移刀。這種方法在一定程度上會解決在前面采用切圓弧移刀的不足。但是在使用非常小的刀子（ 0.6mm 的球頭刀）進行精加工時，由于刀路軌跡間距非常小（側向切削用量為0.2mm），使得這種方法也不夠理想。這時用戶可以考慮采用下述的更為高級的移刀方式。· 切向的移刀采用高爾夫球竿頭式移刀方式。（2）環切的光滑移刀。· 環切的移刀采用環間的圓弧切出與切入連接。這種方法的弊端是在加工3D 復雜零件時，由于移刀軌跡直接在2 個刀路軌跡之間生成圓弧，在間距較大的情況下會產生過切。因此這種方法一般多用于2.5軸的加工，在加工中所有的加工都在一個平面內。&

13、#183; 環切的移刀采用空間螺旋式移刀。該種移刀方法由于移刀在空間完成，避免了上述方法的弊端。（3）層間的空間螺旋移刀。在進行等高加工時，用戶要采用螺旋式等高線間的移刀，確保切削載荷的平穩性、均衡性。3 采用光滑的轉彎走刀采用光滑的轉彎走刀與進行光滑的移刀一樣，對保證高速加工的平穩與效率同樣重要。（1）圓角走刀。這種走刀方式并不是什么新的走拐角方式，一般C A M 系統都有提供。該方式較適合高速加工，用戶可予以采用。（2）圓環走刀。這種方法是較為高級的走拐角方式，就像駕駛高速行駛車在高速公路上跑時，要想在不損失速率的情況下轉彎和保證轉彎更平穩以及沿著立交環島來轉彎一樣。這種方法在走銳角彎路時

14、效果特別明顯。4 采用更適合高速加工的加工方法Cimatron 先進的CAM 系統提供了許多更適合高速加工的加工方法。使用這種方法進行輪廓加工時，刀具一邊沿輪廓切削，一邊在縱向進刀，這保證了刀具載荷的穩定，刀路軌跡也自然平滑。采用擺線式加工是利用刀具沿一滾動圓的運動來逐次對零件表面進行高速與小切量的切削。采用這種方法可以有效地進行零件上窄槽和輪廓的高速小切量切削，對刀具具有很好的保護作用。進行零件的精加工時，在加工中心支持N u r b s 代碼的情況下，應采用N u r b s 編程。這樣產生的刀路軌跡的數據量不僅少，而且刀具運動也更光滑、平穩、高效。5 利用CAM 內在的優良功能許多C A

15、 M 系統都有很多高級的加工能力，充分利用和挖掘這些能力將極大地改善加工的效果。粗切時使用具有層間二次粗加工優化的功能。在等高線粗切中，由于零件上存在斜面，在斜面上會留有臺階，導致殘留余量不盡均勻。這會對后續的加工帶來不利影響，如刀具載荷不均勻。盡管系統具有載荷的分析與優化功能，但畢竟將影響加工的效率和質量，因此，在進行粗切時，用戶應選擇具有優良的層間二次粗加工功能，在粗切時就得到了余量均勻的結果，為后續加工提供了更有利的條件，也提高了加工的效率。在最后階段對零件進行清根時，利用具有斜率分析的清根算法，對陡峭拐角和平坦拐角區別對待，即對陡峭拐角的清根使用等高線一層一層清根，對平坦區域采用沿輪廓

16、清根，這樣可以更好地保護刀具，獲得更好的表面質量。在等高線精加工時，應使用螺旋式改變進刀位置的方式，以避免在固定位置留有進刀痕跡，保證加工結果的整體優良。在編程過程中，應利用有效的刀柄干涉檢查功能，確保刀具的安全性。要選擇具有毛坯殘留知識加工的系統，這種系統的干涉檢查更為合理，因為系統能將刀具信息與上次加工的殘留毛坯進行校驗。用戶可以利用Cimatron 系統提供的結果校驗工具進行余量可視化分析，加快作出進一步調整加工策略和進行補充加工的決定。我們可以利用C i m a t r o n 系統具有的自動化編程機制，制定結合工廠實際的加工模板，提升加工的效率與可靠性。同時可以針對高速機床的控制系統

17、編制適合高速加工的后置處理，指導NC 程序生成正確加工代碼。微銑削是加工微小零件和高精密零件的一種全新的加工技術，可獲得高精度的加工結果，有效公差可達0.0001m m，最小刀具直徑可達0.1m m。微銑削除了面向微細零件外，還能夠對常規或者大型模具的細小幾何特征進行高精密加工，得到鏡面效果的超高精度的表面質量。微銑削加工可以替代電火花加工，提高模具制造效率。五軸加工除應用于復雜的零件加工外，也逐漸應用于復雜模具、大型模具、深腔模具加工，部分取代了電火花加工。應用策略為定位加工開粗，聯動精加工。通過五軸加工工藝的應用，提高產品質量，縮短交付周期，大大提高了企業的行業競爭力。五軸加工與普通的三軸

18、加工相比有本質區別，安全性對五軸加工極為重要，編程階段就必須考慮加工機床的運動情況、行程（直線、角度等）、運動方向（直線運動、旋轉運動等）。由于用于五軸加工的模具大多具有結構復雜、材料價格較高、工期長以及機床價格昂貴的特點，一旦出現事故會大大提高制造成本，給企業帶來巨大損失，所以對于大型模具加工的安全要求非常高。CAM 軟件發展到今天，在安全性上采用了多方面措施：編程階段有干涉過切檢查、刀長計算、線框刀路模擬、實體刀路模擬以及機床仿真等手段。以上所有策略都僅限于編程階段的理論檢查，最為重要的是機床后置處理階段的工作是否做得完善、準確無誤，如果后置處理出現問題，那么前面的編程無論多么完善，都會在

19、實際加工中出現問題，所以后置處理在整個軟件服務階段占據非常重要的位置。有時軟件功能很強，但技術支持能力不夠，也會給用戶帶來效率或直接的經濟損失。所以企業在選擇軟件解決方案時，既要考查軟件的功能，又要關注軟件企業的售后服務能力。結束語綜上所述，我國的模具企業已經開始將先進的數字化技術應用于模具制造，包括民用、航空航天等領域。而且近幾年發展迅速，部分企業已經有了較好的業績，甚至開始走出去到歐美市場承接訂單。但是數字化技術的普及還有待深入、提高，我們的模具行業發展水平尤其是復雜、大型的高精尖模具與歐美一些國家、日本相比還有很大差距。應當大力開展模具數字化制造技術的研究開發，使數字化制造技術普遍應用于模具工業，用來改造傳統的模