借助最新的 CAD/CAM 和 CAE 软件，模具制造商可以大大加快设计速度并缩短高质量模具的制造周期
模具制造商一直承受着加快模具制造过程的压力，改善他们的流程和产品质量，同时提高生产力。为了实现他们的目标，模具制造商采用最新的模具制造软件，利用 CAD/CAM 和 CAE 中的新技术，大大改进了随形冷却模拟和模具制造中的其他关键功能。
使用的应用程序在模具和冲模工艺中，从大多数主要软件开发商的 CAD/CAM 软件到复杂的 CAE 软件，这些软件提供对产品的装配和表面处理、热性能和关键差异化因素的详细模拟和分析。在这些模具制造包中，集成包允许在设计师的主要 CAD/CAM 软件中运行，从而实现从设计到仿真的轻松过渡
使其快速准确
在过去几年中，模具制造商对软件的主要要求一直保持一致，主要侧重于提高生产率，Ben Mund 指出， CNC 软件公司（康涅狄格州托兰）高级市场分析师，Mastercam CAD/CAM 软件开发商。 “这种需求贯穿整个过程，推动了我们在 CAD/CAM 软件开发中看到的趋势——机器上更快，机器外更快，质量尽可能高。
“另一个增长趋势是制造中的连通性——确保软件、机器和车间流程都相互通信，”Mund 说。 “使用 CAM，您会看到与工具库、检查、车间监控和其他项目的连接。这都是确保商店为转向数字制造做好准备的一部分。”
正确编程，像这个锥形铣刀这样的专用工具可以使用大的有效切削半径，提供更快的切削时间和更好的光洁度。图片由 CNC Software Inc. 提供。
Mund 说，提高生产力的关键是高效的 CAD/CAM 系统，它可以为用户提供过多的功能Mund 说：“它从 CAD 开始；商店越来越需要专业的 CAD 工具来帮助他们将概念或零件模型转变为生产模具。“这意味着模型的设计工具准备、实体模型修复、间隙填充、夹具创建以及电极、型芯/型腔模型分离和分型线创建等高度集中的需求——所有这些都应该在工具接触金属之前发生。”
他补充说，一旦库存在机器上，商店就会继续积极推动更快的周期时间。quo;模具制造商关注的最大领域之一是将散装材料去除成近净形状的最有效方法。 “智能”粗加工刀具路径的进步继续显着缩短加工时间。当然，最终模具的精度和质量是最重要的，这里的商店不仅关注新的刀具路径运动，而且关注新工具，所有这些都需要他们的编程软件支持。”
CNC Software 的“CAD for CAM”准备工具等功能仍然是重点，Mund 说，该公司将在即将发布的 Mastercam 版本中提供新工具，以帮助模具制造商快速、干净地修复模型、修补孔并纠正他们给出的 CAD 模型中的错误。 “这些问题可能会导致长时间的延迟，将它们最小化有助于确保模具尽快装上机器。”
除了 Mastercam 的 Dynamic Motion 引擎外，该软件还有一个新的 NC 程序Mund 补充说，这种技术称为“加速精加工”。 “它让商店可以按照预期的方式使用新形状的工具。我们与刀具制造商密切合作，开发针对椭圆形刀具、圆筒铣刀、锥形刀具、透镜形刀具等的切削策略，”他说。 “如果编程正确，这些刀具可以让小直径刀具具有较大的有效切削半径，从而可以缩短循环时间，提高表面光洁度，或两者兼而有之。”
寻找更简单、更智能的解决方案
CoreTech System Co. Ltd.（密歇根州法明顿希尔斯和台湾新竹）总裁兼联合创始人 Anthony Yang 表示，软件易用性在模具设计师和制造商中名列前茅。 Moldex3D CAE 模具制造仿真应用套件。
佛吉亚应用CoreTech的M用于汽车内饰模具应用的 oldex3D eDesign CAE 软件包，此处显示了汽车仪表板上的 CAE 覆盖图。 （下图）该软件的翘曲预测为设计人员提供了可靠的数据，以减少间隙并提高组件的齐平公差。图片由 CoreTech System Co. Ltd. 提供
随形冷却等功能使塑料注塑成型制造过程更加轻松和高效Yang 指出，效率更高，但用户需要更易于使用的软件。 “当前的趋势是使用 DFM [可制造性设计] 进行前期模拟，”他补充说，“另一个主要趋势是使软件更加智能。”
如今的软件使用户能够更轻松地设置边界条件并创建网格，他说。 “你模拟模具如何反应，你必须指定热量的来源。设计起来并不容易。”软件越容易使用，对模具制造商来说就越好，他们是寻找更好的用户界面，以实现更快、更高效的模具设计流程。
CoreTech的Moldex3D软件主要是用于工程部门，但也由零件设计师使用。 Moldex3D 软件与 Siemens PLM 的 NX Mold 等软件集成，该公司还与主要开发商的产品合作，例如 Dassault Systèmes 的 Solidworks 和 PTC 的 Creo CAD/CAM 软件。
在 Faurecia Interior Systems India列兵Ltd.（印度浦那）的汽车座椅和内饰设计使用 Moldex3D 模拟来减少注塑成型内饰件的翘曲，从而提高尺寸精度。该公司在一个仪表板中控台面板上使用了该软件，结果包括：避免可见区域出现熔接线；减少部分偏转以保持间隙和齐平良好地保持在零件装配的公差范围内；工具调整成本降低 68%；并将传统上较高的废品率降低到可以忽略不计的水平。这在一定程度上是由 Moldex3D 的翘曲预测模拟实现的。
复杂性驱动工艺
随着复杂产品的工具增加，模具车间以及其他制造商正在转向向先进制造工艺迈进。 Siemens PLM Software（德克萨斯州普莱诺）的 NX 产品营销经理 Himanshu Iyer 指出：“自动化和集成是我们客户改进工具的推动力，工具设计工作流程优化和验证工具使产品更加准确。”他说，对于制造商来说，最重要的是“确保在设计周期中尽早捕获错误（如果有的话）。我们都知道在流程的后期处理这些问题是多么昂贵，我们必须让流程更流畅效率。”
模具的多个层次显示在 Siemens PLM Software 的 NX 模具装配模拟中。最新的 NX 为模具制造商提供了新工具，包括随形冷却技术和网格功能。图片由 Siemens PLM Software 提供
原始设备制造商和供应商之间的沟通不畅通常会导致产品开发过程中出现问题。 “其中一个问题是让客户在设计阶段的早期就参与进来，”NX Mold Wizard 产品经理 Daks Azhagappan 指出。 “你必须考虑所有的可制造性问题。除非他们密切合作，否则这会耗费他们的时间和金钱。我们的很多客户，大多数工具车间，都问我如何尽早与 OEM 合作？”
在 NX 中使用由 Moldex3D 引擎提供支持的 CAE 工具，用户可以改进网格以获得更好的整体l 设计。 “过去的一件事是通过选拔，”Azhagappan 说。 “他们面临的一个问题是翘曲。一件事是回到设计中并改变冷却方式。然后他们可能会说‘我怎样才能补偿翘曲？’”添加到 NX 10 的网格转换器使用户能够优化网格并将该信息引入他们的 CAD 环境。
最新的工具允许用户做他指出，网格转换分两个阶段进行，即在设计阶段和在 CAE 软件中。通过 Moldex3D 模流分析，“我们将很多 [那些] 功能集成到 NX 中，”Azhagappan 补充道。
NX CAM 中更快的加工技术在提高模具制造生产率和实现更快加工方面也发挥着巨大作用西门子制造解决方案和 NX CAM 产品营销经理 Sashko Kurciski 指出，高速技术时代已经到来。 “在某些情况下，我们将加工时间减少了 60%，”他说。 “它 [还] 可以将刀具寿命延长四倍。”
借助最新的 NX 12 CAM，西门子增加了内部开发的使用组件技术的高速粗加工策略。 “这对我们来说是一项类似于 Volumill 的新技术，但在某些情况下更好，”Kurciski 说。 “它不是附加组件。”
附加技术是另一个重要因素。 “我们认为，这将对工具行业产生多种影响。其中一个领域是随形冷却，”Iyer 说。 “借助增材技术，我们看到客户已经在以不同的方式思考问题。”
市场上使用减材/增材混合机器，其优势在于能够在机器的任一侧以及机器两侧之间实现流程自动化，库尔奇斯基说。一家商店可以构建一个带有内部冷却通道的添加剂侧的模具，然后“您可以使用同一台机器来获得他们需要的高质量表面
加快加工速度，添加增材制造
加快加工速度是模具制造商的关键，CAD/CAM 开发人员提供了多种方法来实现这一目标。 Autodesk Inc.（加利福尼亚州圣拉斐尔）的 PowerMill 产品营销经理 Clinton Perry 指出：“模具制造商如今承受着与以往一样大的压力，这并不是什么大事。” “他们每天都面临着满足客户期望的挑战：缩短交货时间、保持或提高零件质量并最大限度地降低成本，所有这些都是为了提供[高]水平的客户服务。与此同时，模具制造商必须密切关注可为他们带来竞争优势的新兴技术类型。”
Autodesk Moldflow 模拟显示水泵中的一致螺旋冷却住房组成部分。 Autodesk 已添加d 访问公共材料数据库中的 10,000 多种材料，使用户能够查看其对最终零件形状和可制造性的影响。图片由 Autodesk Inc. 提供。
为了满足这些需求，模具制造商需要能够快速将客户设计转化为高质量的工具。 “速度无疑是这里的头号挑战。 CAD/CAM/CAE 软件需要简化整个设计、模拟和制造工作流程，以缩短整体上市时间，”Perry 说。 “硬件功能的改进当然有所帮助——例如 64 位处理器、多核和云计算——但还有一些更基本的东西。 Autodesk 和其他软件公司继续开发建模工具，以帮助导入客户模型并将其快速转换为可用工具。这个过程通常需要一定程度的模型修复工作来修复导入数据中的错误。”
CAD 建模产品，例如 Autodesk PowerShape，提供工具来防止维修造成延误，他补充说。 Perry 说，功能最强大的建模软件可以分析导入的 CAD 文件，以识别和（自动）修复可能使下游制造复杂化的问题，而曲面、实体和直接建模工具则允许模具制造商快速将客户设计转化为模具。
另一个主要趋势是基于物理的模拟，Autodesk 模拟业务线经理 Mark Hennebique 说。仿真允许在加工钢块之前“签署”设计。
Autodesk Moldflow 的分析工具等仿真软件可用于开发过程，以帮助优化零件设计的可制造性和模具加工在早期设计阶段的性能，Hennebique 说。 “仿真允许对多种设计进行试验和测试，并提供快速反馈以确认对成型周期和零件质量的影响。门等变量位置、壁厚、成型工艺、冷却回路设计和材料特性都可以通过快速反馈进行修改，以建立对模具在第一个成型周期中提供预期结果的信心。”
在最新的 Moldflow 中发布后，用户现在可以访问公共材料数据库中的 10,000 多种材料，他说。 “通过获得更多材料，用户将能够看到制造工艺对最终零件形状和可制造性的影响，从而使他们能够选择正确的工艺/材料组合以满足项目需求。用户还将看到其他性能改进，从求解器速度到运行速度，从而更容易转向解决方案。”此外，Moldflow 将随附 Autodesk Fusion 360，为用户提供改进的互操作性和 CAD/CAE 功能以迭代设计和共享数据，以及其他好处。
3D 打印技术的出现Perry 补充说，ng 作为制造工具为模具制造商提供了改变模具设计和制造方式的机会。 “一个很好的例子是 3D 打印被用于设计模具，其中包括冷却回路，这些冷却回路更接近被模制的形式。这些随形冷却回路可以缩短成型周期。” Perry 说，像 Fado 这样的模具制造商现在使用 Autodesk 设计和制造软件为越来越多的模具添加随形冷却。
新模具模块
Vero Software 的另一个新更新是VISI 2018 R1 引入了基于 VISI 的 Assembly-Ng 技术的新模具工具模块。这个重新开发的模块在构建供应商和非标准工具配置时提供了更大的灵活性。可定制的模板，包括空白和预钻孔板的管理，允许在任何设计阶段轻松创建工具布局和增强编辑。
更新后的VISI Vero Software 的 2018 R1 更新具有增强功能，其中包括塑料流动翘曲预测模块，可帮助模具制造商提高准确性和速度性能，同时减少计算时间。图片由 Vero Software 提供
“新的模具工具提供了更高水平的Vero 的 VISI 产品经理 Marco Cafasso 说：“工具创建和高级编辑的灵活性。这允许在工具设计的任何阶段进行调整。在进行板调整时，所有装配组件都会自动更新，包括组件型腔制造数据。” p>
该公司表示，塑料流动翘曲预测模块已得到增强，以提高复杂技术聚合物的结果准确性。这些改进是通过对保持阶段的算法进行全面修订来实现的。压力和流量速率计算调整与新的形状求解器相结合，可以将过程的计算时间减少多达 40%。
验证模拟
模具设计人员具有严格的公差，因此可以防止出现小错误CGTech（加利福尼亚州尔湾市）的 Vericut 产品经理 Gene Granata 指出，凿痕很重要。 “模具程序通常很多而且很大，因此离线验证是保持机器运行的关键。用户可以在批处理过程中运行模拟，以确保 [所有] NC 程序将创建您期望的最终模具。此外，随着更多制造方法可用于制造模具 [机加工、增材制造、EDM 开模等]，仿真软件可以提供有价值的信息，帮助商店预测制造时间并保持最佳生产率。”
通过刀片进行平面粗加工立铣刀，机器在 CGTech 的 Vericut 软件中制造由 D2 钢制成的汽车车身面板模具。 Vericut 中的力优化使该工具的机器时间减少了 24%，在条形图和力图中可见，显示了原始数据与优化数据。力尖峰已得到纠正，优化的进给率可保持更一致的最大切屑厚度，从而节省时间、延长刀具寿命并获得更好的零件光洁度。图片由 CGTech 提供压缩的时间安排意味着模具制造商正在寻找更精简和更快的工作方式，他补充说。 “Vericut Force 是一个基于物理学的 NC 程序模块，可微观分析切削条件并优化程序进给率以实现理想的切屑厚度，但不会超过刀具的力限制或机器的主轴功率。力优化可为给定的切削刀具、库存材料和加工条件创建最有效的 NC 程序。结果是显着节省了时间，更高质量的零件和更好的表面光洁度，提高切削工具和机器寿命，”他说。
Granata 指出，模具制造商对 AM 的兴趣非常浓厚，新的 Vericut Additive Module 模拟增材材料沉积和传统加工能力新型混合数控机床。 “混合机器上的增材制造可以使某些精密模具的制造和模具维修变得更容易和更快。随着增材编程软件变得越来越强大，我们看到了一种新趋势：希望以任何顺序模拟任何制造过程，以获得 [他们将] 制造出预期最终零件的信心，”Granata 说。 “用户依靠我们的软件来确保所有 NC 程序都能在他们的 CNC 机器上正确、最佳地运行。为了做到最好，用户 [应该] 选择由驱动机器的相同 NC 代码驱动的仿真软件，从而确保尽可能高水平的验证。”
