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| | 冷弯型钢的CAD/CAM一体化技术与应用 | | 发表时间：2006-11-4 刘继英 艾正青 来源： | | 关键字：CAD CAM 冷弯型钢 新产品开发 | | | 本文介绍了北方工业大学与德国data M 公司近年来合作研究开发的技术成果，给出了冷弯型钢CAD/CAM一体化技术的应用实例。应用CAD/CAM一体化技术，在激烈的市场竞争中能够缩短新产品开发的时间，提供高品质的产品，降低企业成本，更好地满足客户的需求。冷弯型钢CAD/CAM一体化技术的应用取得了良好的效果。 |
| | 1. 冷弯型钢的CAD/CAM一体化技术
冷弯型钢的CAD/CAM即计算机辅助设计与制造一体化技术得到了广泛应用。由德国data M开发的COPRA是解决冷弯型钢设计的集成软件。在应用这一优秀软件的基础上，计算机能够模拟成形过程，在更多的方面帮助设计者以得到最优的设计结果。能够快速做出工艺方案，估算成本，完成锻件下料计划。设计的辊型轮廓数据可以自动转化为计算数控加工指令代码，并经计算机传送到数控机床，利用包络法磨削及新型刀具材料实现高精度的辊型轮廓加工。
冷弯型钢CAD/CAM一体化技术的主要内容表示在图1中。
1.1 冷弯型钢的计算机仿真技术
由data M开发的变形技术模块(DTM)是在有限元法和大量实验基础上，根据几何变形条件和材料特性，就能在计算机上实现冷弯型钢的变形模拟。DTM可给出每个道次的最大纵向应变，也可分别计算出板的上、中、下层的拉应变和压应变。如果最大的拉应变超过材料的屈服点(对低碳钢最大值为 0.35%)，或最小压缩应变低于某一值 (例如日本小奈 弘教授给出的值为小于0.3*10-4)，就会产生缺陷。根据在计算机屏幕上得到的结果，就可修改变形顺序和成型角度。用计算机模拟，我们可预测在那一变形道次上会产生缺陷，然后修改设计。应用DTM模拟技术，我们为很多企业作过冷弯型钢的计算机优化。将可能出现的问题解决在设计阶段，减少调试过程，不但可以加快新产品的试制周期，还可以减少调试用料，降低成本。
冷弯型钢计算机仿真技术的实例表示在图2、图3 。 
图2 圆管成型的计算机模拟
图3 压型板成型的计算机模拟
1.2 冷弯型钢的计算机辅助制造技术
实现一个复杂断面的冷弯型钢需要上百个形状各异的轧辊。轧辊的辊型轮廓与板料的成型密切相关，保证成型部位的几何坐标的准确性是十分重要的。轧辊的轴向精度要比起径向精度更重要。实际加工过程，使用通用量具，轧辊的径向测量要比轴向容易得多；使用传统的车床加工，轴向精度的控制要比径向难很多。计算机数控技术可很好地解决异型辊的加工问题。
使用8 工位刀台的数控车床，加工硬度HRC58-62的轧辊(见图4)。使用特殊的刀具，可得到相当好的表面质量。我们采用的是两坐标联动的、控制分辨率为0.001mm 的数控系统。 
图 4 CNC 车床加工轧辊
由于每个轧辊的形状及尺寸均不相同，采用“首件试切法”检验数控程序是不可行的。一般情况下，手工编程的低效率会影响数控功能的发挥 。数据运算和程序编制很难避免错误，而任何错误都可能会造成工件报废或严重的机床及人身事故。计算机辅助制造技术可自动生成数控程序，并检验模拟数控指令。 COPRA 可根据CAD数据，按照不同的机床数控格式自动生成NC代码，并可在计算机屏幕上用动画的方式模拟刀具的运行轨迹。
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