基于UG平台的压铸模CAD_CAM系统设计与实践.pdf

基于平台的压铸模 系统设计与实践 颜利 汕头大学科学研究院中心福建 摘 要本 文 主 要论述压铸模系统 的特 点 系统 地分析压铸模 系统的功能模块和结构 简要介绍三维实体软件的功能 以及 采用作为开发工具和平台 建立实用的压铸模系统 关键词压铸模 随着计算机技术 的不断发展和 完善 技术日趋成熟 并广泛地应用于汽车 机 械 电子 建筑和航空航天等领域 特别是在模具行业 技术的应用 能大大提高产 品质量 缩短模具生产周期 降低成本 使企业在市场竞争中立于不败之地 在我 国 模具技术起步较晚 模具技术 的应用还处于起步阶段 为了 快速推广技术在模具行业的应 用 我们应该结合我国模具行业的实际情况 总结模具生产企业的设计经验和设计标准 采用国外发展成熟的三维实体软件作 为开发工具和平台 设计 出符合模具生产企业实际使用要求的模具系统 提高模 具生产企业的模具设计和制造水平 研制压铸模系统的意义 压 力铸造加工属 于精密铸造范围 它具有生产效率高 减少加工工时 降低生产成本 缩短 生产周期等特点 压铸方法可以铸造 出精度高 粗糙度低 形状复杂的薄壁零件 因而广泛应用 于机械 汽车 钟表 航空航天等领域 压铸模具是决定铸件质量的关键 压铸模具结构是否正确合理 直接影响到压铸制品质量 的优劣 传统的压铸模具设计仍为手工和经验设计 存在的问题主要表现在以下几个方面 由于模具结构的复杂性 以及设计 中的分析 计算均需手工完成 所需设计时间长 而 模 具技术 且对设计者经验的依赖性强 手工设计的二维 图纸 无法直接应用 于加工 使得模具的生产周期长 而且也影 响 了模具的制造精度 传统的绘图工具绘制模具图是件费时费力的工作 通常 绘制模具图要占手工设计总 时间的 使得设计效率低 研制压铸模系统 可提高分析计算的能力 优化设计结果 模具设计 完成后 自动绘制设计图纸 将并行工程技术引入 压铸模系统中 大大缩短模具的设计时 间 压铸模具产生的信息直接应用于模具 实现压铸模具设计制造一体化 提高模 具的质量 功能模块简介 是美国公司的一个 集成软件 本压铸模 系统是将作为软件平台开发的 它充分运用所具有 的强大的功能 结合 压铸模具设计的特点 使其成为实用性强的系统 由于 压铸模产品的多样性 形 状 的复 杂性 单件生 产和制造困难的特点 软件提供了复合建模的设计方法 相关的主模型数据库 多组件装配功能 直观的制 图 功能 雄厚的制造实力和最紧密的连续于产品数据管理和二次开发编程工具语 言 功能 下面对设计压铸模系统所用到的模块的功能作 简要的介 绍 实体建模模块 实体建模模块将基于约束的特征建模和显式几何建模集成在一起 它提供强有力的 复合建模能力 以设计各种复杂形状 的实体模型和面片模型 它包括 特征建模模块和自动形状建模模块 两个部分 一 用户自定义特征模块 用 户 自定义特征模块提供交互式方法 建立用 户定 义的特征零件 包括捕捉 已经建立 的参数化实体模型 建立参数间的关系 定义特征变量 一 工程制图模块 工程制图模块利用建立 的实体模型和装配模型的信息 能方便地绘制 出装配图 细 节装配 图 零件图以及各种剖面 图 由于采用相应主模型数据库管理 图纸上尺寸是随着 模型的改变而更新 确保了图纸尺寸和模型尺寸的一致性 装配建模模块 装配建模模块可提供并行的自顶而下的产 品开发方法 进行整个结构的装配 零件 能灵活地定位 建立零件 间的配合关系 当零件的尺寸和位置改变时 系统能自动进行重新装 配 重新生产零件间的配合关系 保证装配模型的一致性 计算机辅助制造模块 计算机辅助制造模块提供了强有力的加工编程方法 在压铸模系统中主 协 要用到平面铣加工模块对平面的一么轴零件进行加工 主要用于多 层切削加工 去掉大量多余金属 型芯和型腔铣加工模块提供型 芯和型腔 加工过程的完全 自动化 去掉型才和型腔表面的大量多余金属 常用于对型芯和型腔 的粗加工和半精 加工 一 固定轴铣加工模块提供任何表面 或实体的轴联 动加工 常用于对型芯和型腔的精加工 流通切削加工模块 分析零件表面 检测所有双切线 条件 切除凹部或拐角处多余金属 常用于对型 芯 和型腔的清 根 切削仿真模块交互式模拟 验证和显示刀路 避免刀具与工件之间发生 干涉现象 常用于对编程的检验 编程模块 的编程工具有语言和 工具集 语言提供一整套开发自动化操作的编程工具 而 且 可以调 用工具集和其他可执行过程 工具集支持最高的复杂层次 可作 为一个可调用语言的函数库推出 提供与核心函数功能的直接接 口 这样 可以通 过编制程序来 自如地完成非常复杂的任务或操作 压铸模系统的总体方案和结构 本系统的设计 指导思想是 充分收集和分析来 自模具制造企业的第一手模具设计资料和 设计经验 以强大的功能为基础 建立 良好的人机界面 提供专业化程度较高 的交互设计工具 系统以交互式方法为主 用户作为设计的主体 而计算机则是作为设计的工 具 在繁琐的计算 绘 图 编制程序和仿真加工方面起辅导作用 充分发挥人机双方的优 势 立足于模具生产的实际 使软件能稳定有效地应用于生产实践 根据复杂系统模块的结构化设计原则 本系统的结构图如 图所示 压铸模系统可分 为压铸零件输入 工艺设计 与计算 模具结构设计和加 工四个模块 下面分别介绍这四个模块的结构和功能 压铸零件模块 压铸零件模块的功能是建立压铸零件的三维实体模型 以供工艺设计与计算模块调用 此 模块可完全 由 记 模块来完成 工艺设计与计算模块 工艺设计与计算模块是本系统需二次开发的重要模块之一 它主要包括材料和工艺参数 输入模块 工艺性判断模块 型芯型腔计算和生成模块 压铸机选择及计算模块如图 压铸模 了 日侧 系统 工艺 设计与 计算模块 压铸零件 输入 工艺设计 与计算 模具结 构 设计 加 工 模块 材料和工艺 参数输入 工艺性 判断 型芯型腔 计算和生成 压涛仃 选 择旋三十谭 图压铸模系统结构图图工艺设计与计葬模块的结构图 汉材料和 工艺参数输入模块的功能包括输入材料的各种性能参数 如材料的收缩性 热 模具技 米 导性等从 材料数据库中选取参数 输入各种工艺参数 由于压铸加工 的特 点是在高温 高压 高速下进行操作 这些工艺参数对成型优质铸件至关重要 狱工艺性判 断模块 的功能有 自动搜索压铸件的图形元素 计算窄条 孔 间距 最大厚 度 最 小圆角半径与临界参数比较 从而判断压铸件的工艺性 同时指 出零件上的不 良之处 以 及可能产生的缺陷 此模块产 生的信息 可供设计者在满足压铸零件使用要求的前提下 对工 艺性不 良地方进行改进设计 此模块通过语言和功能实现 灭型芯型腔计算和生成模块 的功能包括分型面的确定根据压铸零件 的实体信息 提取 型芯 面和型腔面综合考虑材料 的收缩性 机械加工的精度 以及型芯面和型腔面表面磨损程 度等因素 计算出型芯面和型腔面的尺寸 以供模具结构设计模块和加工模块调用 此模 块通过语言和功能实现 试压铸机选择及计算模块的功能包括计算锁模力 根据锁模力选定适当的压铸机 模具结构设计模块 模具结构设计模块是模具设计系统的关键 其功能是 处理工艺设计于计算模块产 生的信息 采用自动与交互相结合的方法 设计模具的各个装置 零件的三维 实体模型 建立它 们之间的关系 以提供加工模块所需的信息 绘制 出总装 图和零件图 该模块以 为基础 使用语言编 程 建立友好的人机交互界面 给用户提供指导性揭示 提高设计的效率 模具结构设计模块分为三个子模块 即确定压铸模方案 模具总装及零件设计 图纸生成 如图 压压铸模具具具 模具总装及及及图纸纸 方方案确定定定零 件设计计计生成成 浇浇浇浇浇浇浇浇注系统统统型芯型腔腔腔准出机 沟沟 基基本结构构构设计计计设计计计设计计 设设计计计计计计计计 模模具结 构构 设设计计 压压铸模具具具 模具总装及及及图纸纸 方方案确定定定零 件设计计计生成成 图模具 结构设计模块的结构图 压铸模具方案确定模块的功能是 根据压铸件的特征和精度要求 确定适当的模具结构方 案 如模具结构的正装或反装 型腔的数目和布排等 模具总装及零件设计模块是模具结构设计的核心部分 其功能是设计模具的各个组成部 分 整个模块可分为基本结构设计 浇注 系统设计 型芯型腔设计 推 出机构设计四个子模块 如图 基本结构设计模块的功能是根据用户的要求 产品的实体信息和模具的典型组合 进行模具 的标准结构选择或非标 准结构设计浇注系统设计模块的功能主要是设计浇注系统 的形式 形 状和尺寸 大小等 包括对直浇道 横浇道 内浇道 溢 流槽和排气槽等的设计 合理正 确地设计浇注 系统 能提高铸件质量 稳定 生产 提高效率型芯型腔设计模块 的功能是 根据 模具结构信息 结合工艺设计及计算模块 生成的型芯面和塑腔面尺寸 下转 第页 模具技 米 主要参考文献 一 份压 一 一 珑 一一 伽 一 皿 召弓健台毯召 乡盆越召 屯召之亏召弓过宙名客弓名越召召召健仅越召超 口 毯名题召屯召越召召宙县毯心召含召盆趋召越公召家越公资召 毯台召之召弓盆习召召公之召召召母公佗叹毯么屯召是么 上接 第页 确定型芯型腔的组合方式整体式和镶拼式和 固定方式 推出机构设计模块的功能是 根据脱 模力的大小来设计推出机构的尺寸 确定推出机构的方式 图纸生成模块的功能是 根据总装及零件设计模块生成的模具实体装配模型和各零件的 实体模型 产生总装图 零件图 剖面图及相应的视图 得到图形文件 加工模块 加工模块的功能是 对工艺设计和计算模块产生的型芯面型腔面 模具结构 设计模块 产生的实体零件模型进行编程加工 以及对铜极的数控编程 由于软件的计算机辅助加工 功能很强 完全能完成加工模块的功能 总结 本系统采 用作为开发平台 开发实用性强的压铸模系统 主要有以下几 个特点和有待改进之处 充分利用强大的实体造型功能和加工功能 由于起点