proe骨架模型在模具设计中的应用

2013-08-06 by:ProE/Croe培训中心来源:仿真在线

proe骨架模型在模具设计中的应用

proe软件中PTC公司开发的Pro/Molddesign和Pro/Casting两个模具设计模块是注塑模和压铸模设计模块,其为基于组件设计法,以模具设计的流程为架构,创建的一套宏程序,并组建成一个模块,其功能偏重于拆模,主要为分型面法和体积块法拆模。但对于复杂零件的造型,很难符合Pro/Molddesign和Pro/Casting拆模的标准,常导致开不出模,且找不出原因。而且Pro/Molddesign和Pro/Casting主要应用于注塑、锻造和压铸等型腔类模具设计,对于砂型铸造等模型类模具设计必须进行两次拆模才能达到需要的模型,而对于组合式芯盒的设计,Pro/Molddesign和Pro/Casting就更失去了其优势。

随着proe软件功能的不断改进,对于砂型铸造等复杂模型类模具的设计,通用的组件设计法变的更有优势,且组件设计法不会出现开不出模的问题。

proe组件设计法中,尤以“自上向下”(Top Down)设计模式倍受推崇,其自顶向下的信息传递,方便管理大型组件,可有效地传递设计意图,可以实现各个设计小组的分工协作、资源共享,同步设计指定框架下的元件和组件,提高设计效率,缩短模具开发周期。

本文以图1所示某型号拖拉机提升器壳体为实例,运用proe组件设计法中的骨架模型法进行铸造模具设计的探讨。

提升器壳体的铸造工艺如图2,采用中间分型分模法,设计了1^#、2^#、3^#、4^#、5^#共5个型芯,其工艺特点相当于半组芯造型,分芯面较复杂。其中1^#型芯为零件内腔主体,因形状复杂和芯头的拔模斜度与脱模方向相反,需做成双层活块组合式脱落芯盒;3^#、4^#型芯也因四周不允许有拔模斜度,需做成活块组合式脱落芯盒。本文模具设计的工作流程如图3。

1 主控件骨架模型及模具各部分的创建

1.1 主控件骨架模型的创建

首先在零件模型的基础上创建铸件模型,按铸造工艺要求去除所有非铸出孔,各加工面添加加工余量,按铸造工艺需要添加工艺补正量。进行创建拔模斜度等细节处理,完成铸件模型的创建。如果零件模型未考虑铸件创建规律要求,则先对零件模型进行相应处理,再按铸造工艺要求进行铸件模型的创建。在铸件模型的基础上按铸造收缩率对其实体尺寸进行放大,创建工艺模型以备模具设计使用。

骨架模型的创建,选择主菜单:【文件】→【新建】,创建一装配组件文件,进入装配组件的工作界面,选择主菜单:【插入】→【元件】→【创建】按钮翻,在“元件创建”对话框“类型”选项组中选择@骨架模型,在“元件选项”对话框“创建方法”选项组中选择@复制现有,在“复制自”选项组中选择“浏览”按钮,选取前面创建的工艺模型文件,将工艺模型的所有模型数据传递入骨架模型,完成骨架模型的初步创建。分型及分芯的处理与模型及型芯创建并行进行。

1.2上模的创建

本套模具中上模相对较独立,故先创建上模模型。打开骨架模型文件,选择主菜单:【插入】→【共享数据】→【发布几何】,在“出版几何”对话框“曲面集”选项组中选择上模创建所需的相应面组,创建相应的发布几何集,完成上模创建所需数据的标识打包。

返回装配组件的工作界面,选择元件创建按钮,在“元件创建”对话框“类型”选项组中选择@零件、“子类型”选项组中选择@实体,在“创建选项”对话框“创建方法”选项组中选择@定位缺省基准、“定位基准的方法”选项组中选择@对齐坐标系与坐标系,创建上模模型文件(创建其它装配组装时,可直接使用缺省装配,保证其空间位置,提高下一步设计效率)。激活新创建上模模型文件,选择主菜单:【插入】→【共享数据】→【复制几何】,在复制几何操控板中选择“参照”→“发布几何”选择骨架模型中相应的上模发布几何集,完成上模模型文件所需数据的传递复制,得到上模模型框架(如图4所示),这时可安排相关人员完成上模模型创建的剩余工作及工程图创建等工作。

1.3 3#型芯及芯盒的创建

下模型牵涉1 ^#、3^#、4^#、5^#型芯的型芯头形状。因此在型芯创建后,再在其基础上进行创建。3#型芯相对简单独立,先进行3^#型芯的创建。激活装配组件文件,进入装配组件的工作界面,打开骨架模型文件,进入骨架模型文件的工作界面。用旋转、拉伸和填充等工具创建3^#型芯两端的芯头曲面组,选择主菜单:【插入】→【共享数据】→【发布几何】,在“出版几何”对话框“曲面集”选项组中选择与3^#型芯相关的面组,创建相应的3#型芯发布几何集,完成3^#型芯创建所需数据的标识打包,如图5a。

用前述上模模型创建及数据传递复制方法,完成3^#型芯模型文件的创建及所需数据的传递复制。打开3^#型芯模型文件进行实体化,3^#芯盒为对开式芯盒,在此按工艺要求完成3^#型芯的拔模斜度和铸造圆角的创建(3^#型芯位于模型内部,其铸造圆角及拔模斜度在零件及铸件建模时一般都不会创建)。

此时可将3^#芯盒模型创建的剩余工作及工程图创建等工作安排相关人员完成,按3^#芯盒的结构特点,建议用组件设计模式中的主控件法进行建模,其工作量相对较小。

1.4 4^#、5^#型芯及芯盒的创建

4^#、5^#型芯除起成型作用外,同时还起压住1^#型芯防止其产生漂芯的作用,因此先进行4^#、5^#型芯的创建。首先打开骨架模型文件,进入工作界面,用填充工具完成4^#型芯与1^#型芯相连处的分隔面创建,然后用拉伸、切除工具创建4^#型芯四周的分芯面组。此时注意,型芯的外分芯面暂不创建,以利于发布几何集创建时模型的面组选取,同时利于4^#芯盒创建时次级骨架模型创建和数据传递操作。同前述方法,将需要传递的数据用发布几何集准备好,完成4*型芯创建所需数据的标识打包。

用前述上模模型创建及数据传递复制方法,完成4^#型芯模型文件的创建及所需数据的传递复制工作,得到4^#型芯模型框架。此时可将4^#型芯模型创建的剩余工作、4^#芯盒骨架模型的创建、4#芯盒的组装及部件的创建(图6c)以及有关工程图创建等工作安排相关人员完成。

用同样方法完成5^#型芯、芯盒及工程图等创建工作。

4^#、5^#型芯上、下面为平行面,成型面与外模有相接处,必须与外模斜度一致,而型芯又要有自身的脱模斜度,因此需做成活块组合式脱落芯盒,如图6c、d所示。为方便制造芯盒的结构工艺采用芯盒底板和芯盒框分开制造,底板形状可由数控进行加工,芯盒框和内壁4活块一起加工,然后用线切割加工内腔形状,并将芯盒框和活块分离,最后用线切割将4活块分别分离,这样可以保证各活块的配合间隙,同时使加工工艺简单,提高制造效率。

按4^#、5^#芯盒的结构特点,设计中可用组件设计模式中的骨架模型法,也可以用组件设计模式中的主控件法进行创建,这两种方法都较Pro/Molddesign和Pro/Casting法工作量小。

1.5 1^#、2^#型芯的创建

如图2所示,因1^#型芯中间油缸支撑板需要向上抽活块,所以必须在1^#型芯头中间处增加一2^#型芯,使中间油缸支撑板活块可连续到1^#型芯外,以实现活块的抽出操作,在抽出油缸支撑板活块后,用2^#型芯将1^#型芯产生的空缺进行填补,从而达到要求。同前述方法完成28型芯模型文件的创建及所需数数据传递复制(图7 a)工作,将2^#型芯模型创建的剩余工作、2^#芯盒模型创建及工程图创建等工作安排相关人员完成。

在完成2^#、3^#、4^#、5^#型芯创建后,可开始1#型芯的创建。打开骨架模型文件,进人工作界面,在前面建模的基础上,在骨架模型的界面进行1^#型芯芯头的轮廓线草绘,选择主菜单:【插入】→【扫描】→【曲面】,用扫描工具创建1#型芯型芯头的侧轮廓面组,用填充工具将115 mm孔与外模相接处向内偏移一工艺间隙距离创建面组。同前述方法完成1^#型芯模型文件的创建及所需数数据传递复制,完成1^#型芯框架的创建。将1#型芯模型创建的剩余工作、1#芯盒模型创建及工程图创建等工作安排相关人员完成。

1^#型芯位于模型内部,其铸造圆角、拔模斜度及平滑过渡在零件及铸件建模时一般都不会创建,在型芯实体化后要根据零件及铸件结构要求进行详细处理。

1.6 下模的创建

至此可以进行下模的创建。打开骨架模型文件,进入工作界面,将外模芯头与型芯需有配合间隙的配合面向外偏移一工艺间隙距离(此操作也可在模型文件中进行),填充外型面的各空缺面。打开骨架模型文件,选择主菜单:【插入】→【共享数据】→【发布几何】,在“出版几何”对话框“曲面集”选项组中,选择下模模型创建所需的相应面组,创建下模模型相应的发布几何集,完成下模模型创建所需数据的标识打包。

用前述上模模型创建的同样方法,完成下模模型文件及所需数据的传递复制,得到下模模型框架,如图8所示。下模模型的实体化、结构细节处理、创建积砂槽和通气道等工作,可安排相关人员按工艺要求完成,实现并行工作。

2 模具分析检验

模具的设计过程中,如果是协同工作或设计中除骨架模型外还使用其它建模方法,最后还应进行各种检验分析。分别对各芯盒进行组装,在组件模式下进行元件干涉检验。分别对各芯盒和型芯进行组装,在组件模式下进行运动干涉检验。将型芯和型腔进行组装,在组件模式下进行元件干涉及下芯、合箱运动干涉检验,同时可检验型芯和型腔的配合间隙。在模具制造前进行相应的检测,可以避免模具制造中不必要的返工,缩短模具的开发周期。

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