SolidWorks在汽車(chē)過(guò)濾器外殼模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2013-05-21  by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM  來(lái)源:仿真在線

介紹了使用三維設(shè)計(jì)軟件SolidWorks及其插件IMOLD進(jìn)行汽車(chē)過(guò)濾器外殼注塑模具的設(shè)計(jì)過(guò)程。利用三維設(shè)計(jì)軟件能夠大大縮短注塑模具的設(shè)計(jì)周期,提高設(shè)計(jì)效率,并且可以直接利用其設(shè)計(jì)零件的模型進(jìn)行數(shù)控加工編程。

作者: 李廣玉 常興 來(lái)源: 萬(wàn)方數(shù)據(jù)
關(guān)鍵字: SolidWorks IMOLD 模具設(shè)計(jì) 注塑模具

1概述
   
隨著塑料制品在各種家用電器、視聽(tīng)設(shè)備、辦公器具、玩具以及汽車(chē)零件等的大量采用和大型塑料制件的不斷開(kāi)發(fā),對(duì)塑料注射模具的技術(shù)要求越來(lái)越高,要求其設(shè)計(jì)、制造周期也越來(lái)越短。傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)方法已不能適應(yīng)丁業(yè)產(chǎn)品不斷開(kāi)發(fā)和及時(shí)更新?lián)Q代與提高質(zhì)量的要求。因此,模具CAD/CAE/CAM軟什得到了廣泛應(yīng)用。SolidWorks軟件是一套功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和功能創(chuàng)新的三維CAD/CAE/CAM軟件,它采用人們熟悉的Windows界面,初學(xué)者經(jīng)過(guò)一周的學(xué)習(xí)就可進(jìn)行模具設(shè)計(jì),它以參數(shù)化和特征建模技術(shù),為設(shè)計(jì)人員提供了良好的設(shè)計(jì)環(huán)境。本文著重介紹SolidWorks軟件中的一個(gè)插件IMOLD在塑料成型模具中的應(yīng)用。以汽車(chē)中空氣過(guò)濾器為例,具體介紹具有復(fù)雜曲面外形的塑料制品的整個(gè)注塑模設(shè)計(jì)過(guò)程。
   
2 SolidWorks軟件系統(tǒng)主要功能的介紹
   
美國(guó)SolidWorks公司是一家專(zhuān)門(mén)從事二維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件開(kāi)發(fā)的高科技公軟件。SolidWorks最大的特點(diǎn)是易學(xué)易用,容易掌握。對(duì)硬件的要求較低。另外,在世界范圍內(nèi)有數(shù)百家公司基于SolidWorks開(kāi)發(fā)了專(zhuān)業(yè)的工程應(yīng)用系統(tǒng)作為插件集成到SolidWorks的軟件界面中,其中包括模具設(shè)計(jì)、制造、分析、產(chǎn)品演示、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等等,使它成為具有實(shí)際應(yīng)用解決方案的軟件系統(tǒng)。
   
2.1三維零件設(shè)計(jì)功能
   
SolidWorks軟件系統(tǒng)提供了無(wú)與倫比的、基于特征的實(shí)體建模功能.通過(guò)拉伸、旋轉(zhuǎn)、薄壁特征、高級(jí)抽殼、特征陣列以及打孔等操作來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。曲面設(shè)計(jì)功能對(duì)三維實(shí)體造型系統(tǒng)尤為重要,SolidWorks軟件系統(tǒng)提供了眾多的曲面創(chuàng)建命令,同時(shí)還提供了多個(gè)高級(jí)曲面處理和過(guò)渡的功能如混合過(guò)渡,剪裁,延伸和縫合等,而且是完全參數(shù)化的,從而能夠生成由復(fù)雜曲面產(chǎn)生的實(shí)體。通過(guò)可視化的三維設(shè)計(jì),保證了產(chǎn)品設(shè)計(jì)合理性、高效性。設(shè)計(jì)人員在較短時(shí)問(wèn)內(nèi),將設(shè)計(jì)思維在計(jì)算機(jī)中以立體造型的形式轉(zhuǎn)化出來(lái),從而使設(shè)計(jì)人員能將注意力始終集中于創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)活動(dòng)中,提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率。SolidWork的三維零件設(shè)計(jì)是目前最方便的設(shè)計(jì)工具。
   
2.2裝配件設(shè)計(jì)功能
   
通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)模型的裝配,可以發(fā)現(xiàn)零件設(shè)計(jì)尺寸是否正確、整個(gè)裝配體的零件之間有沒(méi)有產(chǎn)生干涉,于涉量有多少。SolidWorks軟件系統(tǒng)提供了完善的產(chǎn)品級(jí)的裝配特征功能,以便創(chuàng)建和記錄特定的裝配體設(shè)計(jì)過(guò)程。實(shí)際設(shè)計(jì)中,根據(jù)設(shè)計(jì)意圖有許多特征是在裝配環(huán)境下在裝配操作發(fā)生后才能生成的.設(shè)計(jì)零件時(shí)無(wú)需考慮的。在產(chǎn)品的裝配圖作好之后,零件之間進(jìn)行配合加工比如:零件焊接、切除、打孔等功能。在裝配圖打開(kāi)的情況下,剛以直接設(shè)定零件的輕化,以提高系統(tǒng)性能。

2.3工程圖繪制功能
   
SolidWorks軟件系統(tǒng)提供全相關(guān)的產(chǎn)品級(jí)二維工程圖,現(xiàn)實(shí)世界中的產(chǎn)品可能由成千上力個(gè)零件組成,其工程圖的生成至關(guān)重要,其速度和效率是各3D軟件均要面臨的問(wèn)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(biāo)注也變得非?？旖?并且產(chǎn)生各種視圖的功能比較齊全。如:剖視圖、軸測(cè)圖、局部放大圖等都能自動(dòng)生成。各種尺寸標(biāo)注、形位公差、焊接符號(hào)等注釋都可以自動(dòng)產(chǎn)生。更重要的是,還能同Excel聯(lián)結(jié),自動(dòng)產(chǎn)生各種圖表。如:明細(xì)欄、標(biāo)題欄、明細(xì)表等。而且SolidWorks提供GB標(biāo)注標(biāo)準(zhǔn),可以生成符合國(guó)內(nèi)企業(yè)需要的工程圖,用于指導(dǎo)生產(chǎn)。
   
2.4 IMOLD插件功能
   
IMOLD是應(yīng)用于SolidWork。軟件中的一個(gè)Window,界面的第三方軟件,用來(lái)進(jìn)行注塑模的三維設(shè)計(jì)工作。它是由眾多的軟件工程師和具有豐富模具設(shè)計(jì)、制造經(jīng)驗(yàn)的工程師合作開(kāi)發(fā)出來(lái)的,它的設(shè)計(jì)過(guò)程最大程度的滿足了加工的需要。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中利用了UG中的MoldWizard模具設(shè)計(jì)技術(shù)并進(jìn)一步加強(qiáng)了它的功能。IMOLD軟件提供給模具設(shè)計(jì)者一系列必需的工具,來(lái)對(duì)任何類(lèi)型的產(chǎn)品進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。它完全集成于SolidWorks的界面中,成為一個(gè)造型設(shè)計(jì)的整體,模具設(shè)計(jì)師通過(guò)它可以在一個(gè)裝配方案中進(jìn)行包括設(shè)計(jì)方案管理、模具設(shè)計(jì)過(guò)程、加工和模具裝配的整個(gè)處理過(guò)程。它的無(wú)縫集成的特點(diǎn)使得用戶在工作時(shí)不需要離開(kāi)Solid Works軟件或使用其它的設(shè)計(jì)軟件。
   
IMOLD插件的主要功能有:①數(shù)據(jù)準(zhǔn)備,數(shù)據(jù)準(zhǔn)備模塊的功能是進(jìn)行原始模型文件的調(diào)用、定位、復(fù)制等操作,以便為后續(xù)的設(shè)計(jì)提供合乎要求的三維模型;②方案控制,在模型數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段后,所有的設(shè)計(jì)方案都將從這一步開(kāi)始進(jìn)行。可以通過(guò)它開(kāi)啟一個(gè)已經(jīng)存在的設(shè)計(jì)方案或者創(chuàng)建一個(gè)新的設(shè)計(jì)方案,在它的設(shè)置界面中還可以對(duì)設(shè)計(jì)方案所用的單位、塑料材料及相關(guān)文件的命名進(jìn)行定義,還可以針對(duì)材料、外形等因素對(duì)零件設(shè)置不同方向上的不同收縮率;③型芯/型腔創(chuàng)建;④整體布局設(shè)計(jì);⑤澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì);⑥模架設(shè)計(jì);⑦頂桿設(shè)計(jì);⑧滑塊設(shè)計(jì);⑨冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。
   
    3應(yīng)用實(shí)例
   
汽車(chē)過(guò)濾器分為底殼和上殼,所進(jìn)行的模具設(shè)計(jì)是底殼模具的設(shè)計(jì)。汽車(chē)過(guò)濾器底殼所用的材料為硬質(zhì)聚丙烯,其外形較為復(fù)雜,并且側(cè)抽芯較多。所用軟件為SolidWorks2003,底殼零件如圖I所示?，F(xiàn)以汽車(chē)過(guò)濾器底殼為例說(shuō)明SolidWorks軟件及IMOLD插件的塑料注射模具設(shè)計(jì)過(guò)程,其設(shè)計(jì)過(guò)程如下:
   

  3.1數(shù)據(jù)準(zhǔn)備
   
    數(shù)據(jù)準(zhǔn)備功能可以對(duì)要設(shè)計(jì)的塑料制品的三維模型進(jìn)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(shù)據(jù)準(zhǔn)備功能就是將模型定位到與開(kāi)模一致的方向上。它是通過(guò)將原始模型變換方向后產(chǎn)生一個(gè)復(fù)制品,然后使用這個(gè)復(fù)制品進(jìn)行設(shè)計(jì)工作,復(fù)制品與原始模型始終保持著關(guān)聯(lián)的關(guān)系。
   
    3.2方案控制
   
數(shù)據(jù)準(zhǔn)備完成后,要進(jìn)行的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)方案都要從這里開(kāi)始。如要設(shè)計(jì)汽車(chē)過(guò)濾器底殼模具時(shí),需要定義一些設(shè)計(jì)方案的相關(guān)信息,在后面的設(shè)計(jì)中要使用這些相關(guān)的信息這些信息包括:方案名稱(chēng)、零件所用的樹(shù)脂材料、收縮率以及系統(tǒng)信息如工作目錄、需要用到的文件等等。
   
    3.3型芯/型腔創(chuàng)建
   
型芯/型腔創(chuàng)建模塊用于分模過(guò)程中創(chuàng)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(duì)毛坯進(jìn)行分離,其他的鑲塊則可以使用SolidWorks自身的型腔功能進(jìn)行創(chuàng)建。它的分模處理方法有兩種:標(biāo)準(zhǔn)分模法和進(jìn)階分模法。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,兩種方法都使用過(guò),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(duì)復(fù)雜的型芯和型腔進(jìn)行數(shù)控編程,將程序輸送到加工中心便可進(jìn)行數(shù)控加工。
   

    3.4澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
   
澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊提供了設(shè)計(jì)澆口和流道系統(tǒng)的功能?？梢酝ㄟ^(guò)參數(shù)化的方式創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)澆口和流道,然后置人模組結(jié)構(gòu)中。在汽車(chē)過(guò)濾器底殼模具中,通過(guò)對(duì)制品的方向,我們采用的澆口是點(diǎn)澆口。因?yàn)辄c(diǎn)澆口較小,所以可將點(diǎn)澆口放在制品的外表面進(jìn)行澆注。
   
    3.5模架設(shè)計(jì)
   
模架設(shè)計(jì)功能是以參數(shù)化方式集成了流行的模架廠商的各種模架結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)時(shí),可以根據(jù)具體設(shè)計(jì)情況選擇模架還可以調(diào)整參數(shù),并且可對(duì)模架結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整,如增加模板等同時(shí)還提供了定制模架的功能。在汽車(chē)過(guò)濾器底殼模具的模架設(shè)計(jì)中,選模架類(lèi)型為HASCO的A型,其長(zhǎng)X寬為:400x500mm,根據(jù)實(shí)際情況確定各模板厚度。另外,還需要確定固定螺釘孔和導(dǎo)柱的位置。
   
    3.6頂桿設(shè)計(jì)
   
在頂桿設(shè)計(jì)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(duì)其進(jìn)行修剪,同時(shí)在型芯模塊和它們通過(guò)的模板中切除槽腔。其長(zhǎng)短、直徑大小都是可以選擇和編輯的,頂桿頭部形狀根據(jù)實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
   
    3.7滑塊設(shè)計(jì)
   
滑塊設(shè)計(jì)功能用于創(chuàng)建滑塊。在設(shè)計(jì)時(shí)可以從模塊中提供的多種標(biāo)準(zhǔn)滑道裝置中選擇一種,或者根據(jù)零件情況定制一個(gè)更合適的滑塊結(jié)構(gòu)。從圖I可以看出,直徑為30的側(cè)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(jī)械抽芯的方法來(lái)抽芯。在設(shè)計(jì)中我們采用液壓抽芯的方法來(lái)抽芯,經(jīng)在注塑機(jī)注塑驗(yàn)證,效果良好。
   
    3.8冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)
   
使用冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊可以在模具中創(chuàng)建出各種簡(jiǎn)單和復(fù)雜的冷卻回路。該模塊在設(shè)計(jì)冷卻回路時(shí)使用了3D草圖技術(shù),以便觀察和設(shè)計(jì)復(fù)雜的冷卻回路。同時(shí)為了使加工方便,它可以指定鉆孔面和過(guò)鉆部分。每一個(gè)單獨(dú)的回路是一個(gè)一單獨(dú)的,位于一個(gè)子裝配體文件中。設(shè)計(jì)完成后,這些冷卻通道可以從模塊或它們通過(guò)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(duì)所設(shè)計(jì)的模具進(jìn)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(jié)果無(wú)誤。加工、裝配完成后,通過(guò)試模一次成功。
   
    4結(jié)束語(yǔ)
   
使用SolidWorks軟件中的IMOLD插件進(jìn)行注塑模具設(shè)計(jì)同以往相比,縮短了設(shè)計(jì)周期,減少了設(shè)計(jì)費(fèi)用,設(shè)計(jì)的精確性大大提高。同時(shí),可以利用設(shè)計(jì)中產(chǎn)生的復(fù)雜型芯和型腔直進(jìn)行數(shù)控編程而不需要按照?qǐng)D紙?jiān)倮L制數(shù)控編程所用的模型。SolidWorks作為一種功能比較強(qiáng)大的專(zhuān)門(mén)用于機(jī)械設(shè)計(jì)的參數(shù)化造型軟件,操作簡(jiǎn)單,并且具有較強(qiáng)的開(kāi)放性,能縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期,為新產(chǎn)品快速占領(lǐng)市場(chǎng)提供保證。

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