搜索SolidWorks在汽車過濾器外殼模具設計中的應用
2013-05-21 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線
介紹了使用三維設計軟件SolidWorks及其插件IMOLD進行汽車過濾器外殼注塑模具的設計過程。利用三維設計軟件能夠大大縮短注塑模具的設計周期,提高設計效率,并且可以直接利用其設計零件的模型進行數控加工編程。
作者: 李廣玉 常興 來源: 萬方數據
關鍵字: SolidWorks IMOLD 模具設計 注塑模具
1概述
隨著塑料制品在各種家用電器、視聽設備、辦公器具、玩具以及汽車零件等的大量采用和大型塑料制件的不斷開發,對塑料注射模具的技術要求越來越高,要求其設計、制造周期也越來越短。傳統的模具設計方法已不能適應丁業產品不斷開發和及時更新換代與提高質量的要求。因此,模具CAD/CAE/CAM軟什得到了廣泛應用。SolidWorks軟件是一套功能強大、易學易用和功能創新的三維CAD/CAE/CAM軟件,它采用人們熟悉的Windows界面,初學者經過一周的學習就可進行模具設計,它以參數化和特征建模技術,為設計人員提供了良好的設計環境。本文著重介紹SolidWorks軟件中的一個插件IMOLD在塑料成型模具中的應用。以汽車中空氣過濾器為例,具體介紹具有復雜曲面外形的塑料制品的整個注塑模設計過程。
2 SolidWorks軟件系統主要功能的介紹
美國SolidWorks公司是一家專門從事二維機械設計軟件開發的高科技公軟件。SolidWorks最大的特點是易學易用,容易掌握。對硬件的要求較低。另外,在世界范圍內有數百家公司基于SolidWorks開發了專業的工程應用系統作為插件集成到SolidWorks的軟件界面中,其中包括模具設計、制造、分析、產品演示、數據轉換等等,使它成為具有實際應用解決方案的軟件系統。
2.1三維零件設計功能
SolidWorks軟件系統提供了無與倫比的、基于特征的實體建模功能.通過拉伸、旋轉、薄壁特征、高級抽殼、特征陣列以及打孔等操作來實現產品的設計。曲面設計功能對三維實體造型系統尤為重要,SolidWorks軟件系統提供了眾多的曲面創建命令,同時還提供了多個高級曲面處理和過渡的功能如混合過渡,剪裁,延伸和縫合等,而且是完全參數化的,從而能夠生成由復雜曲面產生的實體。通過可視化的三維設計,保證了產品設計合理性、高效性。設計人員在較短時問內,將設計思維在計算機中以立體造型的形式轉化出來,從而使設計人員能將注意力始終集中于創造性的設計活動中,提高設計質量和設計效率。SolidWork的三維零件設計是目前最方便的設計工具。
2.2裝配件設計功能
通過對設計模型的裝配,可以發現零件設計尺寸是否正確、整個裝配體的零件之間有沒有產生干涉,于涉量有多少。SolidWorks軟件系統提供了完善的產品級的裝配特征功能,以便創建和記錄特定的裝配體設計過程。實際設計中,根據設計意圖有許多特征是在裝配環境下在裝配操作發生后才能生成的.設計零件時無需考慮的。在產品的裝配圖作好之后,零件之間進行配合加工比如:零件焊接、切除、打孔等功能。在裝配圖打開的情況下,剛以直接設定零件的輕化,以提高系統性能。
2.3工程圖繪制功能
SolidWorks軟件系統提供全相關的產品級二維工程圖,現實世界中的產品可能由成千上力個零件組成,其工程圖的生成至關重要,其速度和效率是各3D軟件均要面臨的問題。SolidWorks采用了生成快速工程圖的手段,使得超大型裝配體的工程圖的生成和標注也變得非常快捷,并且產生各種視圖的功能比較齊全。如:剖視圖、軸測圖、局部放大圖等都能自動生成。各種尺寸標注、形位公差、焊接符號等注釋都可以自動產生。更重要的是,還能同Excel聯結,自動產生各種圖表。如:明細欄、標題欄、明細表等。而且SolidWorks提供GB標注標準,可以生成符合國內企業需要的工程圖,用于指導生產。
2.4 IMOLD插件功能
IMOLD是應用于SolidWork。軟件中的一個Window,界面的第三方軟件,用來進行注塑模的三維設計工作。它是由眾多的軟件工程師和具有豐富模具設計、制造經驗的工程師合作開發出來的,它的設計過程最大程度的滿足了加工的需要。在開發過程中利用了UG中的MoldWizard模具設計技術并進一步加強了它的功能。IMOLD軟件提供給模具設計者一系列必需的工具,來對任何類型的產品進行模具設計。它完全集成于SolidWorks的界面中,成為一個造型設計的整體,模具設計師通過它可以在一個裝配方案中進行包括設計方案管理、模具設計過程、加工和模具裝配的整個處理過程。它的無縫集成的特點使得用戶在工作時不需要離開Solid Works軟件或使用其它的設計軟件。
IMOLD插件的主要功能有:①數據準備,數據準備模塊的功能是進行原始模型文件的調用、定位、復制等操作,以便為后續的設計提供合乎要求的三維模型;②方案控制,在模型數據準備階段后,所有的設計方案都將從這一步開始進行。可以通過它開啟一個已經存在的設計方案或者創建一個新的設計方案,在它的設置界面中還可以對設計方案所用的單位、塑料材料及相關文件的命名進行定義,還可以針對材料、外形等因素對零件設置不同方向上的不同收縮率;③型芯/型腔創建;④整體布局設計;⑤澆注系統設計;⑥模架設計;⑦頂桿設計;⑧滑塊設計;⑨冷卻系統設計等。
3應用實例
汽車過濾器分為底殼和上殼,所進行的模具設計是底殼模具的設計。汽車過濾器底殼所用的材料為硬質聚丙烯,其外形較為復雜,并且側抽芯較多。所用軟件為SolidWorks2003,底殼零件如圖I所示。現以汽車過濾器底殼為例說明SolidWorks軟件及IMOLD插件的塑料注射模具設計過程,其設計過程如下:
3.1數據準備
數據準備功能可以對要設計的塑料制品的三維模型進行處理,將其置于正確的方向上。在1MOLD中,分模的方向定義為Z軸,數據準備功能就是將模型定位到與開模一致的方向上。它是通過將原始模型變換方向后產生一個復制品,然后使用這個復制品進行設計工作,復制品與原始模型始終保持著關聯的關系。
3.2方案控制
數據準備完成后,要進行的設計工作是方案控制。這是所用其他IMOLD模塊的入口模塊,所有的設計方案都要從這里開始。如要設計汽車過濾器底殼模具時,需要定義一些設計方案的相關信息,在后面的設計中要使用這些相關的信息這些信息包括:方案名稱、零件所用的樹脂材料、收縮率以及系統信息如工作目錄、需要用到的文件等等。
3.3型芯/型腔創建
型芯/型腔創建模塊用于分模過程中創建型芯和型腔的一系列工具。它主要是使用生成的分模面對毛坯進行分離,其他的鑲塊則可以使用SolidWorks自身的型腔功能進行創建。它的分模處理方法有兩種:標準分模法和進階分模法。在設計過程中,兩種方法都使用過,各有千秋。圖2和圖3分別是模具的型芯和型腔。型芯和型腔完成后,便可對復雜的型芯和型腔進行數控編程,將程序輸送到加工中心便可進行數控加工。
3.4澆注系統設計
澆注系統設計模塊提供了設計澆口和流道系統的功能。可以通過參數化的方式創建標準澆口和流道,然后置人模組結構中。在汽車過濾器底殼模具中,通過對制品的方向,我們采用的澆口是點澆口。因為點澆口較小,所以可將點澆口放在制品的外表面進行澆注。
3.5模架設計
模架設計功能是以參數化方式集成了流行的模架廠商的各種模架結構。在設計時,可以根據具體設計情況選擇模架還可以調整參數,并且可對模架結構進行調整,如增加模板等同時還提供了定制模架的功能。在汽車過濾器底殼模具的模架設計中,選模架類型為HASCO的A型,其長X寬為:400x500mm,根據實際情況確定各模板厚度。另外,還需要確定固定螺釘孔和導柱的位置。
3.6頂桿設計
在頂桿設計中,可以很方便地將頂桿添加到模具中。使用提取的型芯外形曲面對其進行修剪,同時在型芯模塊和它們通過的模板中切除槽腔。其長短、直徑大小都是可以選擇和編輯的,頂桿頭部形狀根據實際情況來進行設計。
3.7滑塊設計
滑塊設計功能用于創建滑塊。在設計時可以從模塊中提供的多種標準滑道裝置中選擇一種,或者根據零件情況定制一個更合適的滑塊結構。從圖I可以看出,直徑為30的側抽芯和塑料接觸的面積較大,抽芯所用的力量也較大,不能用機械抽芯的方法來抽芯。在設計中我們采用液壓抽芯的方法來抽芯,經在注塑機注塑驗證,效果良好。
3.8冷卻系統設計
使用冷卻系統設計模塊可以在模具中創建出各種簡單和復雜的冷卻回路。該模塊在設計冷卻回路時使用了3D草圖技術,以便觀察和設計復雜的冷卻回路。同時為了使加工方便,它可以指定鉆孔面和過鉆部分。每一個單獨的回路是一個一單獨的,位于一個子裝配體文件中。設計完成后,這些冷卻通道可以從模塊或它們通過的模板中形成空腔。
3.9干涉檢查
利用SolidWorks軟件裝配模塊中的干涉檢查功能對所設計的模具進行干涉檢查,該功能可以檢查出干涉的情況及千涉量的多少。檢查結果無誤。加工、裝配完成后,通過試模一次成功。
4結束語
使用SolidWorks軟件中的IMOLD插件進行注塑模具設計同以往相比,縮短了設計周期,減少了設計費用,設計的精確性大大提高。同時,可以利用設計中產生的復雜型芯和型腔直進行數控編程而不需要按照圖紙再繪制數控編程所用的模型。SolidWorks作為一種功能比較強大的專門用于機械設計的參數化造型軟件,操作簡單,并且具有較強的開放性,能縮短產品設計周期,為新產品快速占領市場提供保證。
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