教大家学CimatronE分模和模具设计.doc

前言 Cimatron的MoldDesign应用软件是一套一体化解决方案，功能比CimatronE CAD/CAM工模具基本软件包更强大-更确切地说，它是特别针对模具制造的最理想解决方案。 产品亮点 丰富的CAD造型工具，优化工模具制造。 专业的应用工具，用于创建、编辑和重复使用模具及模具子系统（流道系统、顶出系统和冷却系统）。 高级模架库工具：轻松进入所有常见模架库。所有模架库零部件都客制化，使用起来简单快捷。所有组件都可定义为一个模架，可在其它项目中重复使用。 直观的操作环境：Cimatron软件的易用性操作环境不仅易于使用，还非常高效；人性化界面。把复杂的操作步骤简单化，您所需的合适工具会在正确的时间出现在界面相应位置上。 主要工序有向导，正在进行的操作有智能程序树、设置、建模视图和截面图。 完全相互关联模具设计过程无缝连接到其它工模具制造阶段，如电极、NC和制图。 主要优势 MoldDesign的优势主要体现在以下方面： 提高生产力和节省时间：MoldDesign优化模具制造。您可以更快的运行速度进行操作，减少错误，并缩短产品交付时间 覆盖范围广：一体化集成解决方案，完全相互关联，帮助您完成任何加工任务-任何复杂或任何型号的模具面面俱到 如此高效的原因何在？ 编辑重复使用的强大功能性及模架库工具使模具创建更简单高效。每个模具制造阶段都会节约一定得时间，生产出的产品精确度更高，且保持一致性，没有误差。 与其它建模程序相互关联，如制图、电极和NC，这就意味着无需进行数据转换-同样的数据应用在同样的操作环境，减少了因数据转换而产生的错误，加快运行速度 MoldDesign可完美处理导入数据-修复缝隙和几何问题-真正的全系统混合建模 3D和分析&信息工具减少了错误，生产出的产品品质更高，确保严格按照原始设计图在实际加工中进行生产 特色 模具设计功能齐全，面面俱到： 快速预设计 功能强大且省时的模架库工具 随取随用的标准件，包括斜顶&滑块设计 易于创建和重复使用任何复杂程度的用户自定义标准件 高效的专业分模功能，快速将曲面分模成型芯和型腔 有效处理子系统，包括模板操作、顶出系统、冷却&流道设计 强大的混合实体/曲面CAD造型功能，优化模具设计 自动创建图纸 决策支持环境由可视化、分析和测量工具组成 人性化操作的有力解决方案可解决在设计过程中任何阶段的任何领域、任何复杂程度问题 其中，整个模具设计过程可分为：分模阶段，布局阶段，模具组件设计阶段，工程图纸阶段，电极设计即可以作为模具设计的一部分，又可以作为 NC 加工的补充，这里不作介绍，工程图同装配出图一样，这时也不作介绍，请读者参考相关教程。 分模 分模(Quick Splite) ，即快速断开，是CimatronE曲面分模的特色模块之一。特点是直观，快速，易上手，操作灵活。这里，我们将分别以4个例子，来介绍一下CimatronE的分模。 简易零件分模 所谓简易零件分模，这里想给大家介绍的是按CimatronE的快速分模模块的流程来进行分模。其中，这七个步骤分别是 1、创建分模文件2、快速断开3、产生分模线 4、产生分模面 5、创建毛胚 6、输出分模结果 7、切割毛胚例一： 步骤一 创建分模文件 如图所示，点击分模设置向导。在弹出的界面中分别设置主零件为ex1，点击会弹出CimatronE文件浏览器，如图所示选择ex1后，点击选择就可以了。 勾选创建新文件夹，设定文件夹名称。 设置单位为mm，一般来讲，默认就是mm。 设置收缩率，假设该材料为ABS，收缩率为0.6%，则设为1.006，点击确定。此时会将文件载入，注意，这个文件并不是打开ex1，而是新建一个文件ex1-work，并在新文档中引用ex1文件里的图素，同时执行一个比例缩放的操作。 步骤二 快速断开 点击右侧工具条的快速断开工具，在如下对话框中，要了解什么叫方向。 这里的方向，是指分模方向，则模具各组件的运动方向。对于这个简单零件而言，其运动方向分别为Z+和Z-，即凹模沿Z+方向运动，凸模沿Z-方向运动。每一个零件的分模，必须至少有两个方向，这不同于模具上的定模和动模的理解。在模具上，凹模是不运动的，但在分模过程中，不运动的凹模相对而言是Z+方向运动，这里一定要了解。象其它的零件可能会有一些侧抽，斜顶结构的，还可以再继续指定分模方向，这个在后面会作介绍。 立面-不包括，如果点击这个按钮，会弹出下拉式菜单。这个选项的含义是指定，在本次断开中，对竖直面（即与分模方向平行的面）的操作。因为在分模过程中，某些竖直面的操作往往软件是无法准确来判断的。对一些既可以放在凹模上成形也可以放在凸模上成形的曲面，我们可能需要人工来指定其属性。这些竖直面往往产生在一些小的碰穿位中，而非碰穿位的竖直面几乎不存在，往往这些曲面都加入了脱膜斜度。对于本图而言，不需要作任何修改，设定立面操作方式为“不包括”即可。 后面的两个选项“自动选择”和“过滤未分配的面”这里我们勿需理会，第一次进入快速断开的时候，默认是对所有曲面进行操作。 所以，针对这个零件而已，在进入快速断开后，不需作任何修改，只需点击特征向导里的确定按钮即可（注：以下内容中有用到此按钮的地方均称之为“确定按钮”）。 其中蓝色和红色，分别是凹模和凸模部分的示意。 拖动滑动条，可以看到这两部分曲面分离，关闭快速断开向导。步骤三 产生分模线 此时，点击菜单的“分模分模线外分模线”（以后内容如有调用菜单指令，操作均与此类似，不再截图示意）。 产生结果如下： 为方便显示和识别，分模线这里采用了绿色2号粗虚线， 注意，如果希望一产生分模线即能按绿色2号虚线显示，则按上图设置即可，否则需要选择分模线后再修改其颜色，线宽和线型。步骤四 产生分模面 点击菜单的“分模分模面外分模面”。 选择绿色的分模线，修改宽度为50。 点击确定按钮。 再次进入快速断开，拖动滑动杆。 注意看曲面颜色的区别。 其中蓝色的为凹模面，红色为凸模面，而分型面，则分别比凹模面和凸模面颜色要浅一点点。 如图所示，可以看到其属性设置。 在这里，需要作出补充解释的是，通常某一个曲面，如果他会在凹模上成形的话，我们称之为凹模面，也可以理解成此曲面具有凹模属性，在图中，我们也可以称之为具有split-01属性。这种属性并不是具体的类似于颜色，线宽的属性，而只是指这张曲面的一个类别。这和层和集合的概念既有相似，又有一定的区别。分模面，其实是一些共有属性的面。也就是说，我们创建的分模面，是既具有split-01（凹模）属性，又具有split-02（凸模）属性的曲面。 在后面作一些复杂的零件分模时，通过这一思路去操作，会更容易，更直观。 当退出快速断开时，模型会自动合拢，同时，分型面会变成灰色。各曲面属性此时不会作任何改变。 步骤五 创建毛胚 点击菜单“分模工具新毛胚”，然后点击菜单“曲线草图”选取中间的XY平面作为草绘平面。按鼠标中键+右键，在弹出菜单中选择旋转到平面，或在工具栏上点击，使屏幕正对着草绘平面，便于我们操作。绘制如下图所示矩形框： 退出草图，切换到ISO视图，渲染模式切换为混合。如下图设置相应的拉伸参数，然后点击确认按钮。 注意，创建新毛胚操作与创建拉伸几乎完全相同，只是创建拉伸所产生的实体是不具有“毛胚属性”。如果有一些异形毛胚，便如特殊旋转体之类的，可以先用常规的几何生成指令产生毛胚，然后再用菜单“分模工具毛胚属性”来给指定的体附加毛胚属性。 步骤六 输出分模结果 点击右侧工具栏中的输出分模结果按钮。点击确定，根据提示，我们可以在ex1-parting文件夹中找到ex1-work-split-01-ex1-work.elt和ex1-work-split-02-ex1-work.elt这两个文件。 通过重命名这两个分模组件，然后重新输出。 注意，如果在执行这个操作前，没有在ex1-parting文件夹中删掉己生成的ex1-work-split-01-ex1-work.elt与ex1-work-split-02-ex1-work.elt这两个文件，将无法产生新的文档。 步骤七 切割组件 打开其中一个文档，ex1-work-cavity.elt，该图档是凹模模仁。可以看到，这时候，只导入了原图档中的凹模曲面，分型面和毛胚实体。同样，在另一图档ex1-work-core.elt中，只导入了凸模曲面，分型面和毛胚实体。其中，分型面和毛胚实体都是属于共同的部分。由此可以引伸开来，无论一个零件在分模过程中产生了多少个部件，各个部件中，只含有其中某一分模方向的曲面，即一个方向一个文件。而分型面，即分别导出至两个部件（分型面只可能是两个部件间碰穿或插穿的部位）。毛胚实体，则会导出至每一个部件中，所有部件中的毛胚实体均是同一几何。接下来，点击菜单“分模激活工具缝合分模面”，然后点击特征向导中的确定按钮。 此时屏幕没有任何变化，但是特征树多了一个“缝隙合分模面12” 特征。 点击右侧工具栏中的激活工具按钮中的切除工具。选择毛胚实体，会以红色显示。 点鼠标中键（如果没有中键，则按下鼠标滚轮）确认。选中的毛胚，会以绿色显示。 然后再选择中间灰色的分模面，如左图所示，但此时切除方向不对，点击箭头，使其指向相反方向，这时会如右图所示。 点击确认，退出切除特征向导。 以同样的步骤对另一文档ex1-work-core.elt进行操作，会得到以下结果。 例二： 与图档一的区别在于，此图增加了圆孔，并且分型面也不在同一个平面上了。 步骤一 创建分模文件（略） 步骤二 快速断开 由于没有对立面进行操作，快速断开结果如下，为了方便显示，这里隐藏了基准的显示。按中右键，将参考前面的对勾去掉（如右图）。 此时，我们要分析一下灰色的面应该是属于哪一部分，凹模？凸模？可以通过旋转，缩放等查看功能进行分析。 这里用箭头分别指出了曲面相应的位置。要将曲面指定到相应的部件上，我们只需要在快速断开状态下，选择要指定的曲面，然后在相应的部件的任何位置上点一下鼠标的中键即可。 注意：中键点击蓝色曲面的任意位置即可！由于分析错误，导致有一张小曲面错误地指定了属性。如左图箭头指示所示： 我们只需要再选择这张曲面，然后在红色曲面的任意位置点击中键，即可为其指定正确的分模属性。如右图所示： 步骤三 创建分模线 按例一的方法创建好外分模线后，再选择菜单的“分模分模线内分模线”，产生如图所示的内分模线。 步骤四 产生分模面 先产生外分模面。 再选择菜单“分模分模面内分模面”，此时，并不需要我们选择内分模线，即会产生合适的曲面。通过快速断开，可以分离两个部件，以查看结果。 此时进行快速断开，只是因为有滑动条可以使部件分离显示，对曲面的位置不会产生任何修改，分型面的分模属性己经指定好，并不是在这一次快速断开命令中才进行指定，这一操作的唯一目的仅仅只是查看，不是必要过程，熟练后不使用此功能查看亦可。步骤五 创建毛胚 此时要将基准显示出来（也可以不显示基准，因为在分型面中，有部分曲面等效于XY平面）。 按例一的方向建立毛胚。 步骤六 输出分模结果 先修改部件名，分别为cavity和core，然后点击输出分模结果。 步骤七 切割部件 同例一中步骤七的操作，产生结果如下图，保存所有文档。 复杂零件分模 针对上两例的分模方式，我们可以看出，对一些简单零件而言，CimatronE的分模效率是相当高的。但是，如果零件形状复杂，分型面就不一定如此简单了，利用“自动分模面”产生的分模面会不如人意。针对这种情况，我们可以用一些其它的曲面指令来构建分模面，并用快速断开指令，来指定这些分模面的属性。下面先以一个简单的例子来进行介绍。 例三： 与例二不同，这里增加了一个小缺口。同时，经分析我们会发现，例二中的凸模，根部是不好加工的，往往此时，会采取组合的方式来处理。 同时通过修改此零件的分模面，可以通过线切割来进行加工从而降低成本。步骤一 创建分模文件（略） 步骤二 快速断开 生成如下断开状态。 步骤三 产生分模线（略）步骤四 产生分模面 由于外分模面我们将手工创建，因此先生成内分模面如下图： 显示参考，进入草绘功能，以XZ平面作为草绘平面，调正视图。通过添加参考功能，将分模面的一部分，以增加几何的方式投影到草绘平面上（图中深红色线条）。 再修改线条成下图所示，注意，投影时产生的重复图素要删除掉。 退出草绘，进入“曲面扫掠”，产下如左图所示曲面，然后利用“曲面裁剪”指令对分模面进行裁剪。 组合缺口处曲线，并产生扫掠面（方向沿X轴）。 再组合曲线，并生成边界曲面。 组合曲线，并裁剪最后一个平面。 再次进入快速断开，我们可以看到，自定义的分模面是不具备分模属性的。 这个时候，有两种方法来处理。 1、己有内分模面或其它外分模面，直接选中自定义分模面后，然后在内分模面上点击鼠标中键（滚轮），即可完成分模面的属性指定。 2、如果没有内分模面或其它外分模面，或者不希望使用己有分模面属性，我们可以点击选项“分模属性”，进入新的特征向导。 先在状态1下选择要指定属性的分模面后点中键进入状态2，在状态2下，分别选择蓝色和红色的曲面，最后点“确定”即完成分模面属性指定。 结果如图，此时，自定义分模面的过程完成。 其实，还有很多零件的分模面（内和外）都可能会比较复杂，不能用自动分模面来产生，我们要能灵活地运用曲面指令来创建，并通过指定分模属性来完成。 步骤五 创建毛胚（略） 步骤六 输出分模结果（略） 步骤七 切割部件（略） 由于加工条件的限制，凹模中红圈部位是无法直接在数控铣床上加工到位的，最终结果将是圆角，我们可以将凹模和凸模这两个配合部位分别进行导圆角处理（凹模圆角为R2，凸模圆角为R2.5，以方便其配合）。 大家可以看到，除了不使用外分模面进行分模外，其它的操作几乎是一模一样的。例四： 具体操作见AVI文件。 布局 当分好模后，就要进入模架设计的环节了。模架设计环节其实主要就是三个步骤： 一、确定分模后的几何。 二、载入合适的模架 三、生成模架各组立件的细节。 这一节，将集中介绍布局过程。布局适用于一模单腔和一模多腔，其实，一模单腔也可以称之为一种布局。每一种布局，都有一个对应的布局文件。布局文件里，主要就是包含有坐标系。布局文件保存在C:CimatronCimatronEDatadatApplicationsDataLayout-partsMM 中。 例五： 进入模具设置向导，我们先利用例一的结果来进行操作。 如上图所示设置相关参数，红圈处可以设定装配保存于哪个文件夹，我们可以保存到ex1-parting中去，然后确定即可。其中布局零件选用的是layout-1-cav-mm。 选择菜单“模具设计增加激活零件”，点浏览按钮，在弹出的CimatronE文件浏览器中，选择ex1-work-cavity.elt和ex1-work-core，然后点击选择按钮，就会把这两个文件加载到该对话框中。 接下来，在特征向导对话框中，选取蓝圈处选项后点击“附属到装配”按钮（下图红圈处），然后点确定按钮，选择对齐坐标系，再点确定按钮，即可将相应的部件附属到子装配中。 如果这是一个一模四腔的，则进入模具设置向导时，设置如下参数，其中布局零件选取的是layout-4-cav-mm。然后再增加激活零件，即可产生下图结果。 我们可以看到，上图中，由于间距过小，使零件都挤在一起了。在模具设计树处找到布局文件然后点右键，选择“激活部件”来对布局文件进行编辑。 在模具设计树下面有特征树，找到草绘特征，编辑草绘，修改间距尺寸。 退出后草绘会自动更新布局，如图所示，这时候零件没有挤在一起了。 组件载入及设计 模架载入 增加分模部件后，接下来应该是载入模架，请确认您的计算机上己经安装好所需的模架库标准件。为了简化操作，使读者更容易成功地根据本教程练习，本节内容，将以例一零件进行一模单腔的设计。 接上例，在空白工作区点击右键，选择“激活主装配”。点击菜单“模具设计模架新模胚”。 这时，我们还只看到DME Inch Configurations这个选项。点击浏览，选择LKM。 现在可以看到 LKM 的模架库了。 选择合适的类型和合适的模架编号。 其中，激活零件限制盒的设定，是利用设定的尺寸（自动获取到分模时所选用的毛胚的尺寸）然后再选择最合适的模架编号，注意，所有的标准模架库都是以编号为准的。每一种编号对应的尺寸是固定的，不可修改。也有一些模具支持非标准尺寸，这时只需要在下图中中填入尺寸就可以了。 选择CI TYPE，模架编号为2527-CI，再点击“下一步”。 由于默认尺寸不一定适合，导致右图中显示某些板料的厚度并不如人意。 按下图修改尺寸，此时可以看到预览中尺寸基本合适了。因为都是标准件，所以尺寸，厚度不是能精确设定的，只能按模胚厂的型号来选择。 再点击下一步： 最后点击完成，这时候，CimatronE会把所需要的标准全部复制到ex1-parting目标下，由于导入零件很多，所以需要耗用一定的时间。 由于后面都是基于装配环境下的操作，所以在学习模架设计之前，需要多熟悉一下装配的操作。 顶杆 顶针的设计又分为三个步骤 一、增加顶杆 二、裁切顶杆 三、裁切模具 先点击右侧工具栏中的“顶出设计增加顶杆”，弹出如图所示界面，注意标准件库要选择misumi，因为LKM里是不包含顶杆的。Misumi下的顶杆比较多，可以找到合适的。 由于这个零件不大，结构也比较简单，我们可以按下图所示进行选择。 然后点击确定，进入下一步，这一步的工作是确定顶杆的位置。 隐藏定板系统，使顶出系统的设计更为直观。 实际上，这个时候是在草绘状态下，我们通过画点的方式，来确定顶杆的位置。 画好后，点右键，在弹出的菜单中选择确定。 可以看到，顶杆太细了，这是之前选择的顶杆型号不合适造成的。 在特征树中“增加1”上点击右键，选择“编辑特征”，就又可以进入增加顶杆操作。 选择C-EPHB 3.5-140-P3这个型号，在预览中可以看到，此时顶杆粗细会比较合适。当然，也可以选择其它型号，再次确定，即可成功修改顶杆。 接下来需要把顶杆中多余的那一部分切除掉。 在右侧工具栏中选择“顶出设计”下的“顶杆裁剪”工具，换到主视图，从这一角度，框选刚才加入的顶杆（右图所示）。 然后点击中间，此时选中的顶杆会变成绿色，代表己被确认。确认以下选项，再点击确定按钮，即可生成如右图所示的结果。 可以看到，多余的部分己被剪裁掉了。 选择右侧工具栏中的“顶出设计”下的“顶杆切槽”工具，和上一步一样，切换一个角度，选择所有顶杆，然后点击中键。 确认以上参数后，点击“确定”按钮。隐藏顶出系统，结果如下： 其中，顶杆孔的下半部分，直径会比较大，这是避空用的。 冷却水 冷却水，需要在定板系统下完成，显示定板系统，隐藏动板和顶出系统。 我们可以看到，因为此时没有进行挖槽操作，所以板料还是一块实心的，我们需要挖一个槽，使其能把凹模仁放进去。 激活部件AP-I-SG plate_AP-I-SG 2530x70，或者在绿色模板上点击右键，选激活部件。 进入草绘，以模板上表面作为草绘平面。 添加模仁的任意两个对角点作为参考，以这两个参考点绘制矩形，不需标注尺寸。 退出草绘，进入“实体删除拉伸”，选中刚才做好的草绘，隐藏模板（用显示/隐藏工具而不是在装配树中隐藏），拉伸方式选为“到参考”，选择模仁底面作为参考面。 点击确定按钮。显示模板实体，隐藏部件ex1-work-cavity，可以看到模板中间己经挖出一个槽来了。 同样，在动板系统下也用同样的操作进行挖槽。下面开始进行冷切水道的操作。 冷切水道的设计，大致分为四个步骤： 一、 绘制冷切水道中心线。 二、生成冷切水道实体。 三、将水道实体与定板系统进行布尔运算，产生管道。 四、添加水嘴堵头等辅件。 一、绘制冷切水道中心线 点击冷切系统设计中的平行平面，点击模板最上表面，分别偏移40和60，形成两个平面。 进入冷切系统设计里的冷切道草