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五金模設計的過去、現狀以及未來發展方向-余姚雕刻機培訓

五金模設計的過去、現狀以及未來發展方向

在過去,高科技的五金模設計就像繪圖設備的電子橡皮擦,邊畫邊改。到20世紀90年代初,二維CAD程序開始流行,就像五金模設計專業軟件包那樣進行編程。而我們現在呢?請往下讀 

Raymond Proeber是Accurate Die Design公司總裁,該公司位于美國威斯康星州新柏林,是一家3D軟件供應商,是法國三維模具設計軟件 Logopress3在美國的技術中心,在銷售軟件的同時還為工模具、五金模及沖壓模行業提供培訓與技術支持。 

我從三十多年前開始入行做工模具和五金模學徒,那時候五金模采用手工布局,加工沖孔和五金模部件采用銑削和磨削。在那個時代,各種方形、硬質合金劃線器、測高規、轉移螺旋線和很多Dykem紅墨水標注的流動布局設計等結合使用。由于工模具制造者控制整個工藝流程,他經常在沒有正式設計圖的情況下自己創建草圖。 

有經驗的模具設計師,往往曾是工模具和五金模制造者,為了創建更復雜的五金模具,有時會提供在制圖機或繪圖板上繪制的圖;而真正復雜的五金模具,設計師甚至會在設計圖上添加尺寸說明。隨著數字讀出技術開始在Bridgeport銑床上出現,更多部件需在繪圖板上詳細說明,特別是易腐爛的零部件。 

上世紀80年代末90年代初,絕大多數五金模設計從繪圖板轉換到2D CAD。與此同時,美國五金模設計師們在操作AutoCAD時可自由應用多個不同的五金模設計軟件包。那些添加了這些專業軟件包到他們的2D CAD軟件的設計師們工作效率明顯提高。 

從那時起,五金模制造逐漸發展為裝配流水作業。因此,工模具和五金模制造者不太愿意成為五金模設計師,如果不提供設計圖,就不能自己創建五金模。

3D CAD成為主流 

1995年,首個能在個人電腦上運行的基于參數的3D CAD軟件發布。此款軟件只有實體造型功能,沒有任何曲面或裝配功能。隨著時間的推移,功能逐步完善,有了曲面和裝配等功能,也就是混合系統。 

二維CAD主要由線和圓弧組成,因而迅速發展成熟;基于參數的3D CAD需較長時間發展。在過去十年里,工模具和五金模公司應用3D CAD軟件蔚然成風。原因何在?效率開發產品設計使用2D而不是3D軟件幾乎聞所未聞。因此,3D CAD軟件中有很多實體或曲面模型供五金模零部件設計使用。 

節省時間的五金模設計 

設計師們發現,當添加專業的3D五金模設計軟件到他們所使用的3D CAD軟件中時,他們可以大幅度縮短設計時間根據五金模大小和復雜程度,可縮短多達30%到50%的設計時間。 

一個最直接的節省時間的因素是使用有限元分析軟件(FEA)能展平復雜形狀的3D沖壓零部件。有些軟件公司的五金模設計軟件包中包含FEA模塊,沒有這個模塊的會有這個功能選項。此外,一些有限元分析軟件不僅能展平,還能根據用戶輸入的參數自動創建過渡零件形狀模型。 

雖然這些有限元分析工具已被證明非常好用,但他們不會替代專業的有限元分析成形仿真軟件包。專業的FEA成形仿真軟件包處理復雜的沖壓模零部件時特別有效。這些專業的有限元分析程序允許設計師模擬成形,預測各種結果,包括皺紋、故障或回彈這些任務對很多經驗豐富的工模具制造者而言都很具挑戰性并且預測得非常精確。 
在不到5分鐘的時間內,沿著楔子或靠板添加一個入子到模板中,以適當間隙沿著各個角處理模板上要放入子的型腔。 

設計線性彎曲五金模具時,通常單獨的3D CAD軟件包不能展開零件,但五金模設計展開軟件就可以展開零件。當軟件不能展開零件時,也能自動計算每個彎曲處的K因素。當零件展平或展開后,軟件往往在幾分鐘內就能生成帶有沖孔的帶料布局圖。 

專業的五金模設計軟件包還有專門的工具和實用程序,可大大縮短設計時間,如快速創建切削和成形沖孔。專業的軟件還能采用正確的間隙和錐度自動切除五金模板上所有型腔。在不到5分鐘的時間內,沿著楔子或靠板添加一個入子到模板中,以適當間隙沿著各個角處理模板上要放入子的型腔。 

有些五金模設計軟件包還有專門做圓形零部件的工具。設計師能精確處理圓形零部件的中間步驟,在10到15分鐘內布局料帶,包括攜帶零件的拉伸網。另外,還可以預覽疊加在原有零件上的新零件,或預覽零件剛進入型腔時的狀態。 

標準件庫 

五金模設計軟件標準件庫中包含了多個不同品牌零部件內置規格,以及幾乎所有五金模需要用到的規格,包括落料沖頭與導正銷、彈簧與氮氣缸、導向條和導套。設計人員不再必需從供貨商網站下載特定的模型后在切孔,因為軟件能即時創建模型。至于氮氣缸,軟件自動創建合適的行程長度,應用到氮氣缸的實體模型中;自動計算沖裁力;在氮氣缸和所有經過的模板上切孔;最后,自動創建并插入固定氣缸的螺桿。所有這些操作只需設計師設置好參數后點擊一下鼠標就可以完成,用戶在點擊鼠標前可以看到氮氣缸的圖示。 

自動2D繪圖 

很多公司的生產現場仍然需要2D繪圖。五金模設計軟件中有特殊工具,可自動創建這些2D圖,還能在圖上自動填入工程圖明細表。 

物料清單(BOM表)也能自動生成,BOM表和balloon可自動排序。有一家客戶說他們完成所有設計圖紙很少超過8小時,包括詳圖在內。 

3D設計使得后續操作受益 

多數后續操作受益都是由于使用專業的3D五金模設計軟件,部分是由于動畫功能。有些軟件只能讓料帶動畫顯示,而有些軟件包可動畫顯示完整的五金模操作步驟,就像正處于實際加工中,操作時,設計師還可以進行動態干涉檢測。動畫包括仿真毛坯斜頂和擠壓墊運動,料板移動,五金模開模與合模,五金模料帶進給到下一進程。 

在動畫顯示過程中,設計師能應用過濾功能查看料帶上升、前進或成形時的五金模下模,或僅查看上模和料板等。設計師可以放大或縮小圖像,并根據自己想法隨意操作模型。 

總之,3D設計讓五金模設計可視化程度大大提高,動態顯示和過濾技術使得五金模設計進入一個嶄新的階段,幫助設計人員大幅縮短排除錯誤和程序調試時間。此外,由于設計師設計的五金模型包括幾乎CAM編程人員要用到的所有3D成形毛坯,這就省去了設計師與編程人員間的來回交流。整個設計可在同一個環境中完成,而無需使用2D設計再加3D CAM造型。 

在今后五年,你無需到處查找毛坯的3D模型,因為之前設計的模型可以保存到模架庫中,便于以后使用。 

培訓新的五金模設計師防止錯誤 

可以理解,在2D設計時代,無論是用繪圖板還是2D CAD,模具很難形象化。因此,我們在2D設計時犯了很多錯誤,而使用專業的五金模設計軟件進行3D設計不會發生這些錯誤。同樣,培訓使用2D的五金模設計師也極具挑戰性。由于3D設計可視化程度高很多,還使用專業的工具動畫顯示,并進行動態干涉檢測,這使得培訓五金模設計師不那么辛苦了。 

鍛壓行業很多人仍然認為最好的五金模設計師是之前做過工模具制造者的人,現在很多人都不能勝任。事實上,我們有一個客戶以前是企業質量部經理,2年后他已然成為一名有造詣的3D五金模設計師,能熟練使用3D設計軟件。他設計的很多產品是復雜的卷帶電子零件。 

五金模設計的未來發展趨勢 

3D五金模設計軟件的功能可能會使我們行業中的有些企業緊張,擔心他們的飯碗不保。我曾聽到這么一句話: 

我們只是按了一下按鈕,計算機很快就完成設計了。 

是的,軟件能自動設計非常相似的零件族中的零件,但絕大多數的零件差異還是較大,需要人工/設計師手工輸入。我也聽到過有關智能五金模設計軟件的討論,即軟件可自行設計,無需人為操作。這聽起來想科幻小說。軟件不會自己做決定;軟件只是執行操作命令而已,通過設計師或開發者寫入軟件的代碼執行操作。 

雖然軟件自動化程度非常高這是事實,但軟件仍需設計師來操控;無論何時,軟件都不能操控設計師。

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