SolidWorks在汽車過濾器外殼模具設(shè)計中的應(yīng)用

2013-05-21 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-www.br5w05v.cn 來源:仿真在線

介紹了使用三維設(shè)計軟件SolidWorks及其插件IMOLD進(jìn)行汽車過濾器外殼注塑模具的設(shè)計過程。利用三維設(shè)計軟件能夠大大縮短注塑模具的設(shè)計周期,提高設(shè)計效率,并且可以直接利用其設(shè)計零件的模型進(jìn)行數(shù)控加工編程。

作者: 李廣玉常興來源: 萬方數(shù)據(jù)
關(guān)鍵字: SolidWorks IMOLD 模具設(shè)計注塑模具

1概述

隨著塑料制品在各種家用電器、視聽設(shè)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(fā),對塑料注射模具的技術(shù)要求越來越高,要求其設(shè)計、制造周期也越來越短。傳統(tǒng)的模具設(shè)計方法已不能適應(yīng)丁業(yè)產(chǎn)品不斷開發(fā)和及時更新?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)過一周的學(xué)習(xí)就可進(jìn)行模具設(shè)計,它以參數(shù)化和特征建模技術(shù),為設(shè)計人員提供了良好的設(shè)計環(huán)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(yīng)用。以汽車中空氣過濾器為例,具體介紹具有復(fù)雜曲面外形的塑料制品的整個注塑模設(shè)計過程。

2 SolidWorks軟件系統(tǒng)主要功能的介紹

美國SolidWorks公司是一家專門從事二維機(jī)械設(shè)計軟件開發(fā)的高科技公軟件。SolidWorks最大的特點是易學(xué)易用,容易掌握。對硬件的要求較低。另外,在世界范圍內(nèi)有數(shù)百家公司基于SolidWorks開發(fā)了專業(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、制造、分析、產(chǎn)品演示、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等等,使它成為具有實際應(yīng)用解決方案的軟件系統(tǒng)。

2.1三維零件設(shè)計功能

SolidWorks軟件系統(tǒng)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(zhuǎn)、薄壁特征、高級抽殼、特征陣列以及打孔等操作來實現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計。曲面設(shè)計功能對三維實體造型系統(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(shù)化的,從而能夠生成由復(fù)雜曲面產(chǎn)生的實體。通過可視化的三維設(shè)計,保證了產(chǎn)品設(shè)計合理性、高效性。設(shè)計人員在較短時問內(nèi),將設(shè)計思維在計算機(jī)中以立體造型的形式轉(zhuǎn)化出來,從而使設(shè)計人員能將注意力始終集中于創(chuàng)造性的設(shè)計活動中,提高設(shè)計質(zhì)量和設(shè)計效率。SolidWork的三維零件設(shè)計是目前最方便的設(shè)計工具。

2.2裝配件設(shè)計功能

通過對設(shè)計模型的裝配,可以發(fā)現(xiàn)零件設(shè)計尺寸是否正確、整個裝配體的零件之間有沒有產(chǎn)生干涉,于涉量有多少。SolidWorks軟件系統(tǒng)提供了完善的產(chǎn)品級的裝配特征功能,以便創(chuàng)建和記錄特定的裝配體設(shè)計過程。實際設(shè)計中,根據(jù)設(shè)計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)計零件時無需考慮的。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)品級二維工程圖,現(xiàn)實世界中的產(chǎn)品可能由成千上力個零件組成,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)注也變得非常快捷,并且產(chǎn)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(biāo)注、形位公差、焊接符號等注釋都可以自動產(chǎn)生。更重要的是,還能同Excel聯(lián)結(jié),自動產(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Window,界面的第三方軟件,用來進(jìn)行注塑模的三維設(shè)計工作。它是由眾多的軟件工程師和具有豐富模具設(shè)計、制造經(jīng)驗的工程師合作開發(fā)出來的,它的設(shè)計過程最大程度的滿足了加工的需要。在開發(fā)過程中利用了UG中的MoldWizard模具設(shè)計技術(shù)并進(jìn)一步加強(qiáng)了它的功能。IMOLD軟件提供給模具設(shè)計者一系列必需的工具,來對任何類型的產(chǎn)品進(jìn)行模具設(shè)計。它完全集成于SolidWorks的界面中,成為一個造型設(shè)計的整體,模具設(shè)計師通過它可以在一個裝配方案中進(jìn)行包括設(shè)計方案管理、模具設(shè)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(shè)計軟件。

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)計方案都將從這一步開始進(jìn)行?？梢酝ㄟ^它開啟一個已經(jīng)存在的設(shè)計方案或者創(chuàng)建一個新的設(shè)計方案,在它的設(shè)置界面中還可以對設(shè)計方案所用的單位、塑料材料及相關(guān)文件的命名進(jìn)行定義,還可以針對材料、外形等因素對零件設(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;⑤澆注系統(tǒng)設(shè)計;⑥模架設(shè)計;⑦頂桿設(shè)計;⑧滑塊設(shè)計;⑨冷卻系統(tǒng)設(shè)計等。

    3應(yīng)用實例

汽車過濾器分為底殼和上殼,所進(jìn)行的模具設(shè)計是底殼模具的設(shè)計。汽車過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)以汽車過濾器底殼為例說明SolidWorks軟件及IMOLD插件的塑料注射模具設(shè)計過程,其設(shè)計過程如下:

SolidWorks在汽車過濾器外殼模具設(shè)計中的應(yīng)用+培訓(xùn)課程圖片1

3.1數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

    數(shù)據(jù)準(zhǔn)備功能可以對要設(shè)計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模一致的方向上。它是通過將原始模型變換方向后產(chǎn)生一個復(fù)制品,然后使用這個復(fù)制品進(jìn)行設(shè)計工作,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)計方案都要從這里開始。如要設(shè)計汽車過濾器底殼模具時,需要定義一些設(shè)計方案的相關(guān)信息,在后面的設(shè)計中要使用這些相關(guān)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(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(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。

SolidWorks在汽車過濾器外殼模具設(shè)計中的應(yīng)用+培訓(xùn)課程圖片2

SolidWorks在汽車過濾器外殼模具設(shè)計中的應(yīng)用+培訓(xùn)課程圖片3

    3.4澆注系統(tǒng)設(shè)計

澆注系統(tǒng)設(shè)計模塊提供了設(shè)計澆口和流道系統(tǒng)的功能。可以通過參數(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(jìn)行澆注。

    3.5模架設(shè)計

模架設(shè)計功能是以參數(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)計時,可以根據(jù)具體設(shè)計情況選擇模架還可以調(diào)整參數(shù),并且可對模架結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)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(shè)計中,選模架類型為HASCO的A型,其長X寬為:400x500mm,根據(jù)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(dǎo)柱的位置。

    3.6頂桿設(shè)計

在頂桿設(shè)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(jìn)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(jù)實際情況來進(jìn)行設(shè)計。

    3.7滑塊設(shè)計

滑塊設(shè)計功能用于創(chuàng)建滑塊。在設(shè)計時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)械抽芯的方法來抽芯。在設(shè)計中我們采用液壓抽芯的方法來抽芯,經(jīng)在注塑機(jī)注塑驗證,效果良好。

    3.8冷卻系統(tǒng)設(shè)計

使用冷卻系統(tǒng)設(shè)計模塊可以在模具中創(chuàng)建出各種簡單和復(fù)雜的冷卻回路。該模塊在設(shè)計冷卻回路時使用了3D草圖技術(shù),以便觀察和設(shè)計復(fù)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(shè)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(shè)計的模具進(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)果無誤。加工、裝配完成后,通過試模一次成功。

    4結(jié)束語

使用SolidWorks軟件中的IMOLD插件進(jìn)行注塑模具設(shè)計同以往相比,縮短了設(shè)計周期,減少了設(shè)計費用,設(shè)計的精確性大大提高。同時,可以利用設(shè)計中產(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圖紙再繪制數(shù)控編程所用的模型。SolidWorks作為一種功能比較強(qiáng)大的專門用于機(jī)械設(shè)計的參數(shù)化造型軟件,操作簡單,并且具有較強(qiáng)的開放性,能縮短產(chǎn)品設(shè)計周期,為新產(chǎn)品快速占領(lǐng)市場提供保證。