proe的模具数字化设计制造技术

2013-07-21 by:广州ProE/Creo应用中心来源:仿真在线

proe的模具数字化设计制造技术

1 引言
    目前,随着CAD/CAM技术的发展,三维实体造型、仿真模拟、虚拟技术已成为CAD的重要发展方向,并在产品设计和制造方面引起了重大变革。传统的产品设计和压铸模设计及加工都是根据二维图完成,周期、成本、精度都会受影响。用CAD/CAE/CAM软件proe来实现压铸模设计和虚拟制造,可以大大缩短模具设计周期和加工周期,提高模具设计的准确性,大大降低模具设计成本。
2 模具数字化设计制造流程
    模具CAD/CAE/CAM系统是建立在单一的图形数据库基础上的,这三个单元之间实现数据的自动传递与转换,使CAM、CAE阶段完全吸收CAD阶段的三维图形,减少中间建模的时间和误差,借助计算机对模具性能、模具结构、数控加工及精度等进行反复修改和优化,将问题发现于正式生产前,提高模具加工精度。
(1)串行工艺路线及并行工程技术的应用
    串行工艺路线是将模具结构设计-模具型腔、型芯二维设计-工艺准备-模具型腔、型芯设计三维造型-数控加工指令编程-数控加工顺序结合。各单元独立、数据共享困难、制造精度低、周期长。不利于现代化的模具设计和制造。
    并行工程是设计工程师在考虑到模具的成型工艺、影响模具寿命的因素后,进行校对、检查,预先发现设计过程的错误。在初步确立产品的三维模型后,多位工程师同时进行模具结构设计、工程详图设计、模具性能辅助分析及数控机床加工指令的编程,而且每一个工程师对产品所做的修改可自动反映到其他工程师那里,大大缩短设计、数控编程的时间。
(2)异形件设计制造流程

3 零件实体建模
我们拿图2所示的异形件来举例说明如何利用PmlE进行实体建模:(1)创建第一个实体伸出项,构成模型的整体形状和大小;(2)在模型顶部切除材料,创建凹槽;(3)在模型的底部草绘曲线并拉伸,创建底面的曲面特性;(4)用相同的草绘平面草绘顶面的曲线,并拉伸切除材料,创建顶面小端的曲面特性;(5)对底面抽壳;(6)创建各边缘的圆角特性;(7)上色并渲染。
4 模具设计
4.1 建立模具装配体
利用Pro/Manufacturing模块下的模具型腔(Mold Cavity)子模块进行模具设计。(1)将异形件装配到模具模型中,建立合适的工件体积块;(2)设置体积收缩率,利用公式R=l+S,并通过比例进行收缩,选择工件坐标系,设置收缩比率为0.005;(3)分析异性件的分模特点,建立分模面

4.2 体积块的分割和型腔、型芯的开模检测
    (1)体积块分割,选择方型的工件为分割对象,选择分形面为分割边界,将工件分割为两个体积块。
    (2)开模检测,将所有的分型面,参考模型及工件体积块遮蔽。选取模型开模检测,定义型芯沿z轴移动200,定义参考模型移动100,开模距离后可以清楚地看到型腔和型芯(如图4)。
4.3 上下模抽取
    点击体积块抽取,选取刚才分割的两个体积块,选择proe安装目录中Template下的公制,将分割的型芯和型腔抽取并保存,在proe的工作目录下能够看到抽取的上下模零件。
5 仿真加工
    proe能够生成数控加工的全过程,包括自动调用计算机内相应的数控编程模块、进行刀具轨迹处理,计算机自动对零件加工轨迹的每个节点进行计算和数学处理、生成数控加工程序、动态的显示刀具的轨迹图形。
5.1 建立制造模型并设定NC参数
    我们拿刚才抽取的下模板来做仿真加工。首先将参考模型装入,在制造设置中建立操作的相关设置,包括:机床、刀具、机床坐标系、退刀面的相关信息。定义加工中刀具跨度、刀具进给量等参数,设定NC工序并模拟加工屏幕显示。
5.2 多步仿真铣削
    异形件下模包含了曲面、凹槽、小圆角等许多特征,如果仅仅选择一种刀具、一种加工路线,一次成形下模板,很难能达到尺寸要求。因不同特征而异的铣削工艺才是达到精确尺寸的最好办法。
    第一步:轮廓铣削,由于异形件轮廓曲率较大,铣削采用大直径的刀具(伽),并采用数控加工中的轮廓铣,依次选择轮廓面,设定迸给深度为(5)

第二步:曲面铣削,异形件的底面有一定的斜率,采用小直径的刀具,并采用较小跨度,可有效的提高被加工工件表面的精度和尺寸;
第三步:曲面和凹槽联合铣削,对下模板的上表面及凹槽用曲面和凹槽联合铣削,选择加工中的曲面铣削,依次选取下模板的上表面及凹槽的几何曲面,选择较小的刀具直径(),能够形成精度较高的圆角及表面特性。

5.3 刀具路径检查及工艺验证
    通过在proe Nc中下模的铣削路径显示,检查刀具路径的正确性,防止参数设置错误而导致零件过切,同时验证工艺的可行性,象切削量、刀具参数、及加工步骤等。虚拟加工可以减少甚至消除在实际生产中由于参数设置不当而带来的不必要的麻烦。
6 创建刀位数据文件及Nc后置处理
    在上述三步模拟的数控加工环境中,将刀位数据输出,依次选取CL数据-输出-操作-轨迹-文件,刀位数据文件是以“ncl”为后缀的文件,描述刀具加工过程中各点的坐标。刀位数据文件可用记事本打开,但刀具轨迹文件数据庞大。数据的大小和加工对象及数控参数设置有关。
    在Nc后处器中设定合适的机床控制器件,我们选择Mill中的FANUC 6M CONTROL,法兰克数控铣坐标示意图。Nc后处理将CL数据文件生成机床控制器数据文件(MCD文件),以便将其传输到机床控制器,驱动机床加工出所需的零件。下模板顶面基于法兰克数控铣的部分数控指令。

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