SolidWorks在汽车过滤器外壳模具设计中的应用

2013-05-21 by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM 来源:仿真在线

介绍了使用三维设计软件SolidWorks及其插件IMOLD进行汽车过滤器外壳注塑模具的设计过程。利用三维设计软件能够大大缩短注塑模具的设计周期,提高设计效率,并且可以直接利用其设计零件的模型进行数控加工编程。

作者: 李广玉常兴来源: 万方数据
关键字: SolidWorks IMOLD 模具设计注塑模具

1概述

随着塑料制品在各种家用电器、视听设备、办公器具、玩具以及汽车零件等的大量采用和大型塑料制件的不断开发,对塑料注射模具的技术要求越来越高,要求其设计、制造周期也越来越短。传统的模具设计方法已不能适应丁业产品不断开发和及时更新换代与提高质量的要求。因此,模具CAD/CAE/CAM软什得到了广泛应用。SolidWorks软件是一套功能强大、易学易用和功能创新的三维CAD/CAE/CAM软件,它采用人们熟悉的Windows界面,初学者经过一周的学习就可进行模具设计,它以参数化和特征建模技术,为设计人员提供了良好的设计环境。本文着重介绍SolidWorks软件中的一个插件IMOLD在塑料成型模具中的应用。以汽车中空气过滤器为例,具体介绍具有复杂曲面外形的塑料制品的整个注塑模设计过程。

2 SolidWorks软件系统主要功能的介绍

美国SolidWorks公司是一家专门从事二维机械设计软件开发的高科技公软件。SolidWorks最大的特点是易学易用,容易掌握。对硬件的要求较低。另外,在世界范围内有数百家公司基于SolidWorks开发了专业的工程应用系统作为插件集成到SolidWorks的软件界面中,其中包括模具设计、制造、分析、产品演示、数据转换等等,使它成为具有实际应用解决方案的软件系统。

2.1三维零件设计功能

SolidWorks软件系统提供了无与伦比的、基于特征的实体建模功能.通过拉伸、旋转、薄壁特征、高级抽壳、特征阵列以及打孔等操作来实现产品的设计。曲面设计功能对三维实体造型系统尤为重要,SolidWorks软件系统提供了众多的曲面创建命令,同时还提供了多个高级曲面处理和过渡的功能如混合过渡,剪裁,延伸和缝合等,而且是完全参数化的,从而能够生成由复杂曲面产生的实体。通过可视化的三维设计,保证了产品设计合理性、高效性。设计人员在较短时问内,将设计思维在计算机中以立体造型的形式转化出来,从而使设计人员能将注意力始终集中于创造性的设计活动中,提高设计质量和设计效率。SolidWork的三维零件设计是目前最方便的设计工具。

2.2装配件设计功能

通过对设计模型的装配,可以发现零件设计尺寸是否正确、整个装配体的零件之间有没有产生干涉,于涉量有多少。SolidWorks软件系统提供了完善的产品级的装配特征功能,以便创建和记录特定的装配体设计过程。实际设计中,根据设计意图有许多特征是在装配环境下在装配操作发生后才能生成的.设计零件时无需考虑的。在产品的装配图作好之后,零件之间进行配合加工比如:零件焊接、切除、打孔等功能。在装配图打开的情况下,刚以直接设定零件的轻化,以提高系统性能。

2.3工程图绘制功能

SolidWorks软件系统提供全相关的产品级二维工程图,现实世界中的产品可能由成千上力个零件组成,其工程图的生成至关重要,其速度和效率是各3D软件均要面临的问题。SolidWorks采用了生成快速工程图的手段,使得超大型装配体的工程图的生成和标注也变得非常快捷,并且产生各种视图的功能比较齐全。如:剖视图、轴测图、局部放大图等都能自动生成。各种尺寸标注、形位公差、焊接符号等注释都可以自动产生。更重要的是,还能同Excel联结,自动产生各种图表。如:明细栏、标题栏、明细表等。而且SolidWorks提供GB标注标准,可以生成符合国内企业需要的工程图,用于指导生产。

2.4 IMOLD插件功能

IMOLD是应用于SolidWork。软件中的一个Window,界面的第三方软件,用来进行注塑模的三维设计工作。它是由众多的软件工程师和具有丰富模具设计、制造经验的工程师合作开发出来的,它的设计过程最大程度的满足了加工的需要。在开发过程中利用了UG中的MoldWizard模具设计技术并进一步加强了它的功能。IMOLD软件提供给模具设计者一系列必需的工具,来对任何类型的产品进行模具设计。它完全集成于SolidWorks的界面中,成为一个造型设计的整体,模具设计师通过它可以在一个装配方案中进行包括设计方案管理、模具设计过程、加工和模具装配的整个处理过程。它的无缝集成的特点使得用户在工作时不需要离开Solid Works软件或使用其它的设计软件。

IMOLD插件的主要功能有:①数据准备,数据准备模块的功能是进行原始模型文件的调用、定位、复制等操作,以便为后续的设计提供合乎要求的三维模型;②方案控制,在模型数据准备阶段后,所有的设计方案都将从这一步开始进行。可以通过它开启一个已经存在的设计方案或者创建一个新的设计方案,在它的设置界面中还可以对设计方案所用的单位、塑料材料及相关文件的命名进行定义,还可以针对材料、外形等因素对零件设置不同方向上的不同收缩率;③型芯/型腔创建;④整体布局设计;⑤浇注系统设计;⑥模架设计;⑦顶杆设计;⑧滑块设计;⑨冷却系统设计等。

    3应用实例

汽车过滤器分为底壳和上壳,所进行的模具设计是底壳模具的设计。汽车过滤器底壳所用的材料为硬质聚丙烯,其外形较为复杂,并且侧抽芯较多。所用软件为SolidWorks2003,底壳零件如图I所示。现以汽车过滤器底壳为例说明SolidWorks软件及IMOLD插件的塑料注射模具设计过程,其设计过程如下:

SolidWorks在汽车过滤器外壳模具设计中的应用+培训课程图片1

3.1数据准备

    数据准备功能可以对要设计的塑料制品的三维模型进行处理,将其置于正确的方向上。在1MOLD中,分模的方向定义为Z轴,数据准备功能就是将模型定位到与开模一致的方向上。它是通过将原始模型变换方向后产生一个复制品,然后使用这个复制品进行设计工作,复制品与原始模型始终保持着关联的关系。

    3.2方案控制

数据准备完成后,要进行的设计工作是方案控制。这是所用其他IMOLD模块的入口模块,所有的设计方案都要从这里开始。如要设计汽车过滤器底壳模具时,需要定义一些设计方案的相关信息,在后面的设计中要使用这些相关的信息这些信息包括:方案名称、零件所用的树脂材料、收缩率以及系统信息如工作目录、需要用到的文件等等。

    3.3型芯/型腔创建

型芯/型腔创建模块用于分模过程中创建型芯和型腔的一系列工具。它主要是使用生成的分模面对毛坯进行分离,其他的镶块则可以使用SolidWorks自身的型腔功能进行创建。它的分模处理方法有两种:标准分模法和进阶分模法。在设计过程中,两种方法都使用过,各有千秋。图2和图3分别是模具的型芯和型腔。型芯和型腔完成后,便可对复杂的型芯和型腔进行数控编程,将程序输送到加工中心便可进行数控加工。

SolidWorks在汽车过滤器外壳模具设计中的应用+培训课程图片2

SolidWorks在汽车过滤器外壳模具设计中的应用+培训课程图片3

    3.4浇注系统设计

浇注系统设计模块提供了设计浇口和流道系统的功能。可以通过参数化的方式创建标准浇口和流道,然后置人模组结构中。在汽车过滤器底壳模具中,通过对制品的方向,我们采用的浇口是点浇口。因为点浇口较小,所以可将点浇口放在制品的外表面进行浇注。

    3.5模架设计

模架设计功能是以参数化方式集成了流行的模架厂商的各种模架结构。在设计时,可以根据具体设计情况选择模架还可以调整参数,并且可对模架结构进行调整,如增加模板等同时还提供了定制模架的功能。在汽车过滤器底壳模具的模架设计中,选模架类型为HASCO的A型,其长X宽为:400x500mm,根据实际情况确定各模板厚度。另外,还需要确定固定螺钉孔和导柱的位置。

    3.6顶杆设计

在顶杆设计中,可以很方便地将顶杆添加到模具中。使用提取的型芯外形曲面对其进行修剪,同时在型芯模块和它们通过的模板中切除槽腔。其长短、直径大小都是可以选择和编辑的,顶杆头部形状根据实际情况来进行设计。

    3.7滑块设计

滑块设计功能用于创建滑块。在设计时可以从模块中提供的多种标准滑道装置中选择一种,或者根据零件情况定制一个更合适的滑块结构。从图I可以看出,直径为30的侧抽芯和塑料接触的面积较大,抽芯所用的力量也较大,不能用机械抽芯的方法来抽芯。在设计中我们采用液压抽芯的方法来抽芯,经在注塑机注塑验证,效果良好。

    3.8冷却系统设计

使用冷却系统设计模块可以在模具中创建出各种简单和复杂的冷却回路。该模块在设计冷却回路时使用了3D草图技术,以便观察和设计复杂的冷却回路。同时为了使加工方便,它可以指定钻孔面和过钻部分。每一个单独的回路是一个一单独的,位于一个子装配体文件中。设计完成后,这些冷却通道可以从模块或它们通过的模板中形成空腔。

    3.9干涉检查

利用SolidWorks软件装配模块中的干涉检查功能对所设计的模具进行干涉检查,该功能可以检查出干涉的情况及千涉量的多少。检查结果无误。加工、装配完成后,通过试模一次成功。

    4结束语

使用SolidWorks软件中的IMOLD插件进行注塑模具设计同以往相比,缩短了设计周期,减少了设计费用,设计的精确性大大提高。同时,可以利用设计中产生的复杂型芯和型腔直进行数控编程而不需要按照图纸再绘制数控编程所用的模型。SolidWorks作为一种功能比较强大的专门用于机械设计的参数化造型软件,操作简单,并且具有较强的开放性,能缩短产品设计周期,为新产品快速占领市场提供保证。