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(shù)控加工編程。

作者: 李廣玉常興來源: 萬方數(shù)據(jù)
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(fā),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(tǒng)的模具設計方法已不能適應丁業(yè)產品不斷開發(fā)和及時更新?lián)Q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(chuàng)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(shù)化和特征建模技術,為設計人員提供了良好的設計環(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(tǒng)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(fā)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(shù)百家公司基于SolidWorks開發(fā)了專業(yè)的工程應用系統(tǒng)作為插件集成到SolidWorks的軟件界面中,其中包括模具設計、制造、分析、產品演示、數(shù)據(jù)轉換等等,使它成為具有實際應用解決方案的軟件系統(tǒng)。

2.1三維零件設計功能

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、薄壁特征、高級抽殼、特征陣列以及打孔等操作來實現(xiàn)產品的設計。曲面設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(chuàng)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(fā)現(xiàn)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(tǒng)提供了完善的產品級的裝配特征功能,以便創(chuàng)建和記錄特定的裝配體設計過程。實際設計中,根據(jù)設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(tǒng)性能。

2.3工程圖繪制功能

SolidWorks軟件系統(tǒng)提供全相關的產品級二維工程圖,現(xiàn)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?？旖?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(lián)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(yè)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(fā)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(fā)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(shù)據(jù)準備,數(shù)據(jù)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(xù)的設計提供合乎要求的三維模型;②方案控制,在模型數(shù)據(jù)準備階段后,所有的設計方案都將從這一步開始進行?？梢酝ㄟ^它開啟一個已經存在的設計方案或者創(chuàng)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(chuàng)建;④整體布局設計;⑤澆注系統(tǒng)設計;⑥模架設計;⑦頂桿設計;⑧滑塊設計;⑨冷卻系統(tǒng)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?，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計過程,其設計過程如下:

SolidWorks在汽車過濾器外殼模具設計中的應用+培訓課程圖片1

3.1數(shù)據(jù)準備

    數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(lián)的關系。

    3.2方案控制

數(shù)據(jù)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(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行分離,其他的鑲塊則可以使用SolidWorks自身的型腔功能進行創(chuàng)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(shù)控編程,將程序輸送到加工中心便可進行數(shù)控加工。

SolidWorks在汽車過濾器外殼模具設計中的應用+培訓課程圖片2

SolidWorks在汽車過濾器外殼模具設計中的應用+培訓課程圖片3

    3.4澆注系統(tǒng)設計

澆注系統(tǒng)設計模塊提供了設計澆口和流道系統(tǒng)的功能?？梢酝ㄟ^參數(shù)化的方式創(chuàng)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(shù)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(jù)具體設計情況選擇模架還可以調整參數(shù),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(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(jù)實際情況來進行設計。

    3.7滑塊設計

滑塊設計功能用于創(chuàng)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(jù)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(tǒng)設計

使用冷卻系統(tǒng)設計模塊可以在模具中創(chuàng)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(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大的專門用于機械設計的參數(shù)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。