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冲压模具入门(7)

6. CAD/CAM是什么

目前CAD/CAM已经成为模具制造领域不可缺少得东西了。这里只对CAD/CAM的基础知识进行简要说明。如能使读者对CAD/CAM有一笼统认识,笔者将感到万分荣幸。

过去所有的图纸都是我用手绘的方法绘制的。

现在手绘图纸恐怕可以说是珍贵的()存在了。

时代的潮流已经到了利用二维CAD制作图纸的年代了。相信用不了几年三维CAD制图就会理所当然地成为绘图的主要手段。

于是,“您能看懂二维图纸呀,真了不起!”的时代就会来到了。

到了那个时候,我就有可能成为能用手绘制二维图纸的化石性的存在了吧 (^^)

虽然时代正在逐渐地向三维CAD的时代过渡,我们还是简单地回顾一下二维CAD是怎么回事。

以下仅对二维CAD/CAM进行阐述。(实际上我对三维的事情一无所知) (^^)

[题外话]

要想熟练使用CAD/CAM需要掌握CAD/CAM软件及电脑。但从设计到实际加工、装配的广泛知识也十分重要。制造应该全面思考,绝不能单纯地变成绘图用的CAD和编制NC程序的CAM,制造应在在什么样的系统里以如何的方式进行这一软件才是最重要的,CAD/CAM充其量不过是这一过程中的一个工具。

6.1 CAD

CAD是用“线分”(直线的一部分)与“圆弧”(圆的一部分)来绘制的。

最为辅助,也会绘制“点”、“圆”、“直线”等,但在CAD的图纸上基本只有“线分”与“圆弧”。

CAD是否也是用尺和圆规制作的呢

手绘图纸与CAD图纸原来都是一样的!

下面做为一个例子,我们来看一下一个宽200、长100、四个角均被半径为10的圆弧所联接的长方形。

设坐标原点为长方形的重心。

将这一图形分解就会发现该图形是由4条线、与4个弧组成的。

将该图形要素以任意形式表现如下。

LINE1 X-90. Y50. X90. Y50. ; LINE2 X100. Y40. X100. Y-40. ;

LINE3 X90. Y-50. X-90. Y-50. ;

LINE4 X-100. Y-40. X-100. Y40. ;

ARC1 Xc90. Yc40. R10. X90. Y50. X100. Y40. CW ;

ARC2 Xc90. Yc-40. R10. X100. Y-40. X90. Y-50. CW ;

ARC3 Xc-90.Yc-40. R10. X-90. Y-50. X-100. Y-40. CW ;

ARC4 Xc-90.Yc40. R10. X-100. Y40. X-90. Y50. CW ;

实际情况还要更为复杂。DXF数据使用文本形式写成的(其中也有二元数据),可以参阅。

CAD图纸的做成需要输入这些图形要素。

关于输入方法,每个厂家都有所不同。这也是观察各个厂家CAD特色的地方。

可将这些图形要素通过CAD软件在屏幕上显示出来,如通过标绘器或打印机打印出来的话,人就会将其看做是一张完整的图形。这就是CAD图纸。

但是电脑不会把这些看做是一个完整的图形(轮廓),而只看做是一些数据群。

将这些数据群转换成图形加以认识并与加工结合起来的就是CAM。

7.2 CAM

在这里仅举电线的放电加工为例进行说明,铣刀、MC等研磨(切削轮廓)的CAM也同样。(二维加工)
有关孔洞加工的CAM,基本上属于不同领域,有机会在专题探讨。

在CAD上,人们看着画面可以判断出图形,但在电脑内部却只不过是一些数据群,因此有必要进行操作,使电脑能够辨认出图形(形状、轮廓)。

○轮廓(形状)的定义

以上一节的长方形为例,看一看如何教会电脑辨认形状。

每一个要素都有两个端点,为前提条件。

首先先来决定第一个要素。(任意)

设LINE1为最初的要素。

以LINE1为共同端点的有两个要素,即ARC1和ARC4。

如将第二个要素指定为ARC1的话,就会产生从LINE1到ARC1的方向性。

与ARC1的另一端拥有共同端点的要素为LINE2。

同样联结LINE2→ARC2→LINE3→ARC3→LINE4→ARC4的ARC4的前进方向的端点与LINE1的端点相同,因此构成一个封闭图形。

只要首先确定两个要素,其他的要素就会自动地被连接起来。

LINE1→ARC1→LINE2→ARC2→LINE3→ARC3→LINE4→ARC4

这样电脑就能够辨认出轮廓了。

○切割轨迹(工具的轨迹) 的形成

以上述的轮廓为基础绘制工具的移动轨迹。
首先设线的起点(切割开始的位置)为X0. Y60.。(任意点)
做出点X0. Y60.在LINE1上的投影,从这一点开始分割LINE1
LINE1R X0 Y50. X90. Y50. ;
LINE1L X-90. Y50. X0 Y50. ;
因轮廓已经具有方向性故切割轨迹为
1. 起点 X0. Y60.
2. 在内插直线的同时内插工具径 X0. Y50.(工具径内插: 相对轮廓而言,进行相当于工具径半径长度的修正)
3.直线 X90. Y50.(从目前位置来看为移动目的位置)
4.顺时针圆弧内插 X100. Y40.
从目前的点(X90. Y50.)来看为圆弧的中心位置 Xi0. Yj-10
5.直线 X100. Y-40.
6.顺时针圆弧 X90. Y-50. Xi-10. Yj0.
7.直线 X-90. Y-50.
8.顺时针圆弧 X-100. Y-40. Xi0. Yj10.
9.直线 X-100. Y40.
10.顺时针圆弧 X-90. Y50. Xi10. Yj0.
11.直线 X0. Y50.
12.通过直线内补回到起点 X0 Y60.
这样从CAD图纸上将图形辨认,并生成了切割轨迹。
CAM的重要工作之一就是通过CAD图纸生成切割轨迹。

7.3 NC

以上一节的切割轨迹为基础制作操作NC机床的命令。

这个命令集就是NC程序。

制作NC程序是CAM的任务。

为了制作NC程序需要将切割轨迹复制到“终端处理机”上。

终端处理机将加进各台机械固有的信息、工具信息、切削条件等内容、将切割轨迹转换成G代码,然后生成特定的CNC机床用(目标机械)NC程序。

以下以电线放电加工机为例进行说明。

对于每一步的运转方法都必须逐一且顺此地通知切线的CNC。这个运转指令就是G代码。

对机器起辅助性命令作用的是M代码。

电线放电加工机NC程序实例

%←停止倒带

O1000;↓ 约束事项与机械固有信息的附加(终端的工作)

G90;

G92 X0 Y60. ;设定目前位置(坐标系的设定)

M60 ;

M27 ;

S1 D1 G04 X2. ;

G41 G01 X0 Y50. ;←G41:面向前进方向时左侧出现工具径修正向量

G01 X90. Y50. ;←G01:形状加工开始

G02 X100. Y40. I0 J-10. ;←G02:圆弧按顺时针方向移动

G01 X100. Y-40. ;

G02 X90. Y-50. I-10. J0 ;

G01 X-90. Y-50. ;

G02 X-100. Y-40. I0J 10. ;

G01 X-100. Y40. ;

G02 X-90. Y50. I10. J0 ;

G01 X0. Y50. ;形状加工结束

M00 ;↓约束事项与机械固有信息的附加(终端的工作)

M50 ;

G40 G01 X0 Y60. ;

M00 ;

M29 ;

M30 ;←全面重新设定(工作完毕)

%

 

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