proe軟件在注射模具設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用

2013-08-10 by:proe培訓(xùn)中心來(lái)源:仿真在線

1 注射成型工藝及模具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

在塑料加工行業(yè)中約有95 %的產(chǎn)品靠模具生產(chǎn),產(chǎn)品的更新及新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)都是以模具的更新和工藝的改進(jìn)為前提。注塑制件約占所有塑料制件總產(chǎn)量的30% ,注射模具的產(chǎn)量占世界塑料成型模具總產(chǎn)量的一半以上。這主要是因?yàn)橄鄬?duì)于其它塑料成型工藝方法注射成型工藝能完成復(fù)雜精密塑料制作的成型,而且成型效率高。要順利完成注射的工藝循環(huán)周期,除了設(shè)備和工藝保障外,關(guān)鍵在于模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理優(yōu)化。首先是注射模具在成型過(guò)程中要承受很大的注射壓力,這對(duì)于模具的整體剛度、強(qiáng)度、導(dǎo)向精度、頂出機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)度以及定位精度等都有很高要求;其次是注射成型時(shí)塑料熔體的溫度大都在200 ℃左右,如果僅僅靠模具自身的傳導(dǎo)傳熱降溫,成型的周期會(huì)非常長(zhǎng),成型效率很低,因此需要良好的冷卻循環(huán)系統(tǒng);第三是注射模具用來(lái)批量生產(chǎn),一般少則幾萬(wàn)件多則幾百萬(wàn)件,因此要求模具結(jié)構(gòu)合理優(yōu)化,模具材料及熱生理狀態(tài)良好;第四是塑料產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜,很多產(chǎn)品帶有側(cè)向的孔、凸臺(tái)、凹陷等結(jié)構(gòu),因此需要側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)自動(dòng)完成這些結(jié)構(gòu)部分的成型與脫模,抽芯動(dòng)作要運(yùn)用相應(yīng)機(jī)構(gòu)將開(kāi)模的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為所需方向的抽芯動(dòng)作,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中需要有巧妙的機(jī)構(gòu)來(lái)完成。以上注射模具的特點(diǎn)決定了注射模具設(shè)計(jì)的獨(dú)特之處。過(guò)去由于塑料產(chǎn)品的外形結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,模具設(shè)計(jì)工程師往往手繪或者利用二維軟件進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)及零部件的設(shè)計(jì)。隨著塑料產(chǎn)品的外觀越來(lái)越復(fù)雜,功能性越來(lái)越多樣化,傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)方法很難設(shè)計(jì)和表達(dá)出合理的模具結(jié)構(gòu),因此需要大力開(kāi)發(fā)和應(yīng)用模具設(shè)計(jì)、分析和制造方面的軟件。目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用的主要軟件有:美國(guó)PTC公司CAD/ CAM/ CAE集成化系統(tǒng)proengineer,美國(guó)EDS公司的CAD/CAM 軟件UGⅡ,美國(guó)SOL IDWORKS公司的Solidworks 軟件,以色列CIMATRON 公司的三維CAD/ CAM 軟件Cimat ron ,北京航空航天大學(xué)軟件工程研究所的CAD/ CAM 軟件CAXA 等。上述各種軟件各具特色,但在國(guó)內(nèi)使用相對(duì)比較普及的還數(shù)proengineer 軟件。

2 proe在注射模具設(shè)計(jì)與制造中的功能優(yōu)勢(shì)

proe是采用參數(shù)化設(shè)計(jì)的、基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng)。工程設(shè)計(jì)人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型。其特點(diǎn)是可以隨意勾畫(huà)草圖,輕易改變模型。這一功能特性給工程設(shè)計(jì)者提供了在設(shè)計(jì)上從未有過(guò)的簡(jiǎn)易與靈活。另外,proe是建立在統(tǒng)一基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)庫(kù),不像傳統(tǒng)的CAD/CAM 系統(tǒng)那樣建立在多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)上。所謂單一數(shù)據(jù)庫(kù),就是工程中的資料全部來(lái)自一個(gè)庫(kù),使得每一個(gè)獨(dú)立用戶不管他是哪一個(gè)部門(mén)都為一件產(chǎn)品造型而工作。例如,一旦工程詳圖有改變,NC(數(shù)控) 工具路徑也會(huì)自動(dòng)更新;組裝工程圖如有任何變動(dòng),也同樣反應(yīng)在整個(gè)三維模型上。這種獨(dú)特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與工程設(shè)計(jì)的完整結(jié)合,使得一件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與修改結(jié)合起來(lái)。這使得設(shè)計(jì)更優(yōu)化,成品質(zhì)量更高,價(jià)格也更便宜。

proe功能包括參數(shù)化功能定義、實(shí)體零件及組裝造型、三維上色實(shí)體或線框造型和完整工程圖產(chǎn)生及不同視圖。proe是一個(gè)功能定義系統(tǒng),即造型是通過(guò)各種不同的設(shè)計(jì)專用功能來(lái)實(shí)現(xiàn),其中包括:筋、槽、倒角和抽空等。采用這種手段來(lái)建立形體,對(duì)于工程來(lái)說(shuō)更自然、更直觀,無(wú)需采用復(fù)雜的幾何設(shè)計(jì)方式。系統(tǒng)的參數(shù)化功能賦予形體符號(hào)式尺寸,不像其他系統(tǒng)是直接指定一些固定數(shù)值于形體。這樣,工程師可任意建立形體上的尺寸和功能之間的關(guān)系,任何一個(gè)參數(shù)改變,其相關(guān)的特征也會(huì)自動(dòng)顯示,還可傳送給繪圖機(jī)或一些支持Post script 格式的彩色打印機(jī)。proe還可輸出三維和二維圖形給予其他應(yīng)用軟件,諸如有限元分析及后置處理等對(duì)模具的受力及熱應(yīng)力情況進(jìn)行分析,從而確定澆注系統(tǒng)更加合理的位置和冷卻系統(tǒng)的開(kāi)設(shè)。這都是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式來(lái)實(shí)現(xiàn),用戶更可配上proe軟件的其它模塊或自行利用C 語(yǔ)言編程,以增強(qiáng)軟件的功能。它在單用戶環(huán)境下(沒(méi)有任何附加模塊) 具有大部分的設(shè)計(jì)能力、組裝能力(人工) 和工程制圖能力(不包括ANSI,ISO ,DIN 或JIS標(biāo)準(zhǔn)) ,并且支持符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的繪圖儀(HP,HPGL) 和黑白及彩色打印機(jī)的二維和三維圖形輸出。

以上功能模塊可以對(duì)使塑料產(chǎn)品造型、分型面的提取、模具結(jié)構(gòu)三維設(shè)計(jì)、模具裝配及模具動(dòng)作情況進(jìn)行模擬,檢查是否干涉等變得更加方便可靠。

proe軟件在其它結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中也應(yīng)用得非常廣泛,但這些功能模塊在注射模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)得更加淋漓盡致。

3 基于proe的模具設(shè)計(jì)與制造方法

3. 1 proe軟件輔助注射模具設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用的新技術(shù),它與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法一樣、都是基于注塑工藝及注塑模型. 注塑工藝包括開(kāi)模方向、拔模斜度、分模線、分模面、收縮率以及澆注系統(tǒng)、生產(chǎn)工藝流程等。工藝選擇得正確、合適,不僅可保證零件尺寸、形狀精確,提高生產(chǎn)率,也可降低成本。采用proe軟件進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助注塑工藝設(shè)計(jì)和模枋生產(chǎn)操作,利用軟件分析功能進(jìn)行流道分析,溫度分析和脫模干涉檢查,減少了工藝設(shè)計(jì)過(guò)程的失誤。利用proe軟件進(jìn)行注射模具設(shè)計(jì)與分析的方法及步驟為:

1) 建立注塑模型。建立注塑模型并將設(shè)計(jì)模型裝配到其中。設(shè)計(jì)模型在裝入注塑模型后,即作為一個(gè)參考模型被替代了。參考模型是設(shè)計(jì)模型的一個(gè)拷貝,它們之間建立了一個(gè)關(guān)聯(lián)關(guān)系。也可直接修改參考模型,然后將注塑模型Regenerate ,也能得到理想的效果.

2) 確定最優(yōu)開(kāi)模方向和附加拔模斜度的區(qū)域.通過(guò)檢查參考模型的拔模斜度來(lái)確定一個(gè)最優(yōu)開(kāi)模方向。同時(shí),根據(jù)工藝需要為參考模型增加拔模斜度及圓角.

3) 生成參考模型分模線和注塑模型分模面。分模線可從參考模型中提取或依據(jù)參考模型確定。它們是一些注塑特征,用于確定分模面的位置,要利用Pro/ Molding 功能開(kāi)模。

4) 設(shè)置參考模型收縮率。利用Shringe 功能為整個(gè)模型設(shè)置收縮率。

5) 注塑模型特征操作填補(bǔ)加工孔、增加流道、澆口等特征并進(jìn)行裝配。沿分模面確定開(kāi)模步驟,可以檢查干涉并對(duì)模型進(jìn)行必要的修改。

6) 對(duì)參考零件的壁厚、形狀進(jìn)行檢查并進(jìn)行必要的修改。

3.2 proe軟件輔助模具制造

注塑模具的核心在于復(fù)雜型面零件的加工,且問(wèn)題集中在帶有圓滑過(guò)渡的主模零件這一類型,proe軟件提供的Manufacturing 模塊可以對(duì)復(fù)雜面零件進(jìn)行模擬加工,調(diào)整加工的各種參數(shù),控制零件的精度,輸出刀軌文件。模具的復(fù)雜型面大都由銑削加工完成。proe銑加工提供了體積銑、局部銑、表面加工、等高線加工、輪廓加工、面加工等加工方法。在加工過(guò)程中,為了滿足實(shí)際加工要求,模擬加工前還必須確定和調(diào)整工藝參數(shù)、毛坯材料和加工余量、刀具、裝夾方式、切削參數(shù)、銑削方式,經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理將直接動(dòng)態(tài)仿真刀具運(yùn)動(dòng)軌跡轉(zhuǎn)換為零件切削過(guò)程中的加工信息.

通過(guò)直接觀察確定刀具運(yùn)動(dòng)軌跡是否最佳,并可運(yùn)行Color 以不同顏色代表毛坯面、加工面或過(guò)切面,通過(guò)動(dòng)態(tài)逼真的刀具和運(yùn)用Gouge Check 來(lái)判斷是否過(guò)切,修改加工方式和加工參數(shù)。

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