proe軟件在注射模具設計與制造中的應用

2013-08-10 by:proe培訓中心來源:仿真在線

1 注射成型工藝及模具設計的特點

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)品的開發(fā)都是以模具的更新和工藝的改進為前提。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。這主要是因為相對于其它塑料成型工藝方法注射成型工藝能完成復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,除了設備和工藝保障外,關鍵在于模具結構設計合理優(yōu)化。首先是注射模具在成型過程中要承受很大的注射壓力,這對于模具的整體剛度、強度、導向精度、頂出機構的運動平穩(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傳熱降溫,成型的周期會非常長,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批量生產(chǎn),一般少則幾萬件多則幾百萬件,因此要求模具結構合理優(yōu)化,模具材料及熱生理狀態(tài)良好;第四是塑料產(chǎn)品的結構越來越復雜,很多產(chǎn)品帶有側向的孔、凸臺、凹陷等結構,因此需要側向分型與抽芯機構自動完成這些結構部分的成型與脫模,抽芯動作要運用相應機構將開模的直線運動轉換為所需方向的抽芯動作,在結構設計過程中需要有巧妙的機構來完成。以上注射模具的特點決定了注射模具設計的獨特之處。過去由于塑料產(chǎn)品的外形結構相對簡單,模具設計工程師往往手繪或者利用二維軟件進行模具結構及零部件的設計。隨著塑料產(chǎn)品的外觀越來越復雜,功能性越來越多樣化,傳統(tǒng)的二維設計方法很難設計和表達出合理的模具結構,因此需要大力開發(fā)和應用模具設計、分析和制造方面的軟件。目前在國內應用的主要軟件有:美國PTC公司CAD/ CAM/ CAE集成化系統(tǒng)proengineer,美國EDS公司的CAD/CAM 軟件UGⅡ,美國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,但在國內使用相對比較普及的還數(shù)proengineer 軟件。

2 proe在注射模具設計與制造中的功能優(yōu)勢

proe是采用參數(shù)化設計的、基于特征的實體模型化系統(tǒng)。工程設計人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型。其特點是可以隨意勾畫草圖,輕易改變模型。這一功能特性給工程設計者提供了在設計上從未有過的簡易與靈活。另外,proe是建立在統(tǒng)一基礎上的數(shù)據(jù)庫,不像傳統(tǒng)的CAD/CAM 系統(tǒng)那樣建立在多個數(shù)據(jù)庫上。所謂單一數(shù)據(jù)庫,就是工程中的資料全部來自一個庫,使得每一個獨立用戶不管他是哪一個部門都為一件產(chǎn)品造型而工作。例如,一旦工程詳圖有改變,NC(數(shù)控) 工具路徑也會自動更新;組裝工程圖如有任何變動,也同樣反應在整個三維模型上。這種獨特的數(shù)據(jù)結構與工程設計的完整結合,使得一件產(chǎn)品的設計與修改結合起來。這使得設計更優(yōu)化,成品質量更高,價格也更便宜。

proe功能包括參數(shù)化功能定義、實體零件及組裝造型、三維上色實體或線框造型和完整工程圖產(chǎn)生及不同視圖。proe是一個功能定義系統(tǒng),即造型是通過各種不同的設計專用功能來實現(xiàn),其中包括:筋、槽、倒角和抽空等。采用這種手段來建立形體,對于工程來說更自然、更直觀,無需采用復雜的幾何設計方式。系統(tǒng)的參數(shù)化功能賦予形體符號式尺寸,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系,任何一個參數(shù)改變,其相關的特征也會自動顯示,還可傳送給繪圖機或一些支持Post script 格式的彩色打印機。proe還可輸出三維和二維圖形給予其他應用軟件,諸如有限元分析及后置處理等對模具的受力及熱應力情況進行分析,從而確定澆注系統(tǒng)更加合理的位置和冷卻系統(tǒng)的開設。這都是通過標準數(shù)據(jù)交換格式來實現(xiàn),用戶更可配上proe軟件的其它模塊或自行利用C 語言編程,以增強軟件的功能。它在單用戶環(huán)境下(沒有任何附加模塊) 具有大部分的設計能力、組裝能力(人工) 和工程制圖能力(不包括ANSI,ISO ,DIN 或JIS標準) ,并且支持符合工業(yè)標準的繪圖儀(HP,HPGL) 和黑白及彩色打印機的二維和三維圖形輸出。

以上功能模塊可以對使塑料產(chǎn)品造型、分型面的提取、模具結構三維設計、模具裝配及模具動作情況進行模擬,檢查是否干涉等變得更加方便可靠。

proe軟件在其它結構設計中也應用得非常廣泛,但這些功能模塊在注射模具計算機輔助設計的優(yōu)勢體現(xiàn)得更加淋漓盡致。

3 基于proe的模具設計與制造方法

3. 1 proe軟件輔助注射模具設計

計算機輔助設計應用的新技術,它與傳統(tǒng)設計方法一樣、都是基于注塑工藝及注塑模型. 注塑工藝包括開模方向、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軟件進行計算機輔助注塑工藝設計和模枋生產(chǎn)操作,利用軟件分析功能進行流道分析,溫度分析和脫模干涉檢查,減少了工藝設計過程的失誤。利用proe軟件進行注射模具設計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計模型裝配到其中。設計模型在裝入注塑模型后,即作為一個參考模型被替代了。參考模型是設計模型的一個拷貝,它們之間建立了一個關聯(lián)關系。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)開模方向和附加拔模斜度的區(qū)域.通過檢查參考模型的拔模斜度來確定一個最優(yōu)開模方向。同時,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 功能開模。

4) 設置參考模型收縮率。利用Shringe 功能為整個模型設置收縮率。

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

6) 對參考零件的壁厚、形狀進行檢查并進行必要的修改。

3.2 proe軟件輔助模具制造

注塑模具的核心在于復雜型面零件的加工,且問題集中在帶有圓滑過渡的主模零件這一類型,proe軟件提供的Manufacturing 模塊可以對復雜面零件進行模擬加工,調整加工的各種參數(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。在加工過程中,為了滿足實際加工要求,模擬加工前還必須確定和調整工藝參數(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)過運算處理將直接動態(tài)仿真刀具運動軌跡轉換為零件切削過程中的加工信息.

通過直接觀察確定刀具運動軌跡是否最佳,并可運行Color 以不同顏色代表毛坯面、加工面或過切面,通過動態(tài)逼真的刀具和運用Gouge Check 來判斷是否過切,修改加工方式和加工參數(shù)。

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