基于Pro／Engineer的压铸模CAD实现方法研究.pdf

设 计 研 究 电加工与模具 2 0 0 4年增刊 基于 P r o E n g i n e e r的压铸模 C AD实现方法研究 肖 乾 周新 建 周 惠 兰 张缓缓 华东交通大学 江西南昌 3 3 0 0 1 3 摘要 基 于 P r o E n g i n e e r 三维软件的强大的 C A D C A M 集成功能 提 出了压铸模具 实现 C A D 的一种 新 方 法 关键词 P r o En g i n e e r 压铸模具 C A D 压铸工艺及其模具 C AD系统可缩短设计周期 降低成本 提高产品竞争力 因而受到了国内外的普 遍重视 目前 发展 起来 的系统 开发方式 主要有两 种 一 是基 于通用 的机 械 C AD C A M 软 件进 行 开 发 如美 国的 UG与 P r o En g i n e e r 等 另一种是根据 Wi n d o ws 环境下可视化编 程语言编写 C AD核心程 序 核心程序 之外 的部 件 由其 他的专业 软件开 发 P r o E是 美 国参 数 技 术 公 司 P T C 研 制 的 三 维 C AD C A M 软件 集成 了零 件设 计 产 品装 配 模具 开发 数 控加工 钣 金件设 计 铸 造件设计 造型设 收稿 日期 2 0 0 3 1 2 1 3 作者简介 肖乾 男 1 9 7 7年生 助教 硕 士研究生 计 逆 向工程 自动测量 机构仿 真 应力分析 产品 数据管理等于一体 针对 P r o E 的这些功能模 块 提出一种基于 P r o E 实现压铸模具 C AD的新方法 1 压铸模 的设计原则及 设计 内容 压铸模是进行压铸生产的重要 工艺装备 压铸 模设计 的优劣 直接影响压铸件的形状 尺寸 强度 表面质量等方面 故压铸模设计应满足下列原则 1 适应 压铸生产的各种工 艺要求 并 获得符 合 图样要求的压铸件 2 高度重视浇注系统设计 和计算 尽 量减少 压铸件浇注合金的消耗量 3 尽 可能采用标 准化构 件 以缩 短设计 和制 生产实践表明 模具排气效果及压铸质量 良好 铸件经 X光机检测 导条及端环金属组织都较为致 密 无气孔 且表面外观光滑 无冷隔等缺陷 2 模具 工作原理 模 具在 全开启位置 时 将已迭装好 的转子铁芯 放置于型腔内 压铸 时 料缸 内的铝液在压铸机冲 头推动下 从直浇道经过横浇道 在内浇 口处高压注 入型腔 留模 1 2 s后开模 在 压铸 机推杆作用 下 由顶板 2 1 通过顶杆 3 4将工件顶 出 合模时 由复 位杆 2 3将顶板复位 3 工艺参数 压铸工艺参数包 括压射 比压 充填速度 压铸温 度 型腔温度 留模时间等 比压对金属液充填型腔的能力 铸件的强度 致 密性均有很大影响 比压高可提高铸件强度和致密 性 但 比压过高 会降低压铸模 的使用寿命 增加粘 模倾 向 并使铸件 的延 伸率显著下降 此工艺 比 压设为 5 2 MP a 充填速度是影响铸件外观质量的重要因素 内 浇 口处金属液的流速设为 2 0 I T I s 压铸温度控制在 6 7 0 7 2 0 范围内 在压铸 生产中 保持模具温度恒定 可提高铸件 质量 生产效率 和模 具使用 寿命 型温控 制范围为 2 0 0 2 5 0 留模时间按铸件平均壁厚每毫米约需 3 s 转 子留模时间要根 据转 子型号正确选择 留模 时间过 短 会影响转子压铸质量 过长又影响生产效率 图 1铸件留模时间为 1 2 s 4 结 论 生产实践 表 明 该 压铸模 具结构 合理 排 气可 靠 操作灵活方便 转子芯片使用 时不用加 热 芯轴 寿命 长 铸件质量好 生产效率高 参考文献 1 姚水泮 等 提 高电机转 子压铸模使 用寿命 的途径 电机技术 2 0 0 0 2 4 8 4 9 6 3 维普资讯 电加工与模具 2 0 0 4 年增刊 设 计 研 究 造周期 压铸模由动模和定模组成 其结构设计 主要包 括 模架结构设计 推 出结构设计 抽芯结构设计 浇 注系统设计 加热 冷却系统设计 2 压铸模 C AD 的实现技术及 工作流程 I j r o 软件采用面向对象的统一数据库和参数 化造型技术 具备概念设计 基础设计和详细设计的 功能 为模具的集成制造提供了优 良平台 能在满足 压铸模具设计原则 的情况下实现其 C AD 在此我们 主要用到的 P r o E功能模块有逆向工程 模具开发 零件设计 产品装 配 数控加工和产品数据管理等 在 C A D的实现过程 中还要用到 P r o E软件的集成 制造技术 并行工程技 术及软件 的一些使用技 巧 压铸模具的设计工作量较大 但有很多设计内容可采 用并行工程技术以实现协同设计 具体流程如图 1 图 1 C AD系 统 工 作 沉程 图 3 压铸模 C AD 的实现过程 3 1 建立压铸件 3 D模型及其模具开发 在进行模具开发的过程 中 设计人员经常面对 的不是图纸 而是一个压铸件实体 这就必须通过测 量手段及三维几何建模方 法 将实体转换成 3 D模 型 即利用 P r o E的逆向工程的功能来完成 在生成 压铸 件的 3 D模 型后 设计人员 可利用 P r o E模具开发功能来进行分 型面设计 型腔 和型 芯设计及浇注系统设计等 当然 这些设计都应该 遵循其各 自的设计 原则 并达到各 自的技术要 求 值得一提的是浇注系统在不同的模具设计中是大 同 6 4 小异的 设计人员可建立相应 的 UDF数据库 以便 直接从中选用 UD F特 征 以节 省时间 并逐 步达到 模具设计标准化的 目的 在完成了上述设计 内容之 后 要对模具进行相关检 测并模拟开模进行干涉检 查 最后形成 上模下 模 的 3 D模 型 以便后续设 计 具体的设计过程 可参 照有关 的参考文献 这里不再 详述 3 2零件设计 数控加工及产品装配 对于压铸模具 的各项零件设计 可利用 P r o E 的并行工程技术 采用协 同工作 的方式来完成 关 于零件的设计过程可参 照后 文的零件设计示例进 行 为了加快造型速度 缩短设计周期 可充分利用 P r o E的一个可程序化 的工具 P r 0 p r o g r a m 其 功能类似 于 o f f i c e软件 中的宏 Ma c r o和 VB A的应 用 P r o g r a m会 将 P r 0 E中 Mo d e l T r e e 模型树 中 的每个特征详细记 录下来 仅需 加入几个相关语法 指令就可 以让整个零 件和组件变得 弹性化 与多样 化 即只要修改程序段里的某些参数 就可 自动生成 另外 的零件 由于大部分压铸件有共同的几何特征 部件 我们也可以将设计 出来的模具保存至零件族 表 中 在遇到有相似特征的模具设计时 可直接调用 其族表 通过修改其 中参数 并 经过检验之后 即可 快速得到不同的设计 最后 对于设计的结果可全 部生成工程图纸来进行统一管理 对于 已设计好 的模具零件 可通过 P r o E的数 控加工模块来进 行虚 拟加工 从 而生成数控 G代 码 具体工作有 建立工件坐标系 设置加工刀具 设置 NC加工类型和工艺参数 设置退刀平面 选择 加工部位 模拟数控加 工 数控 G代码 生成 在数 控a n T 过程中 会遇到设置大量的参数 为了提高工 作效率 可建立加工刀具及加工参数库 在进行数控 加工指令编程时 直接从数 据库 中提取有关 的刀具 及a n T 参数 可大大缩短编程时间 当然 在数控加 工中还有一些需要 注意 的问题 譬如 在 曲面加工 时 尽量使用 Mi l l Mo l d i n g指令方便选择加工曲面 提高a n T 效率 适 当调整 C u t a n g l e的数值 有 时能 消除过切 现象 设定加工 参数时 将 C i r c i n t e r p o a t i o n中的可选项选 为 P o i n t o n l y 将加工数据用直 接方式输 出 将圆弧加工转化成直线加工 能消除数 控 加工 圆弧 的错误 合理使 用材料移 出 Ma t e r i a l r e mo v a 1 指令 能给仿真加工提供更 多的方便及提 高速度 最后得 到 NC文件之后 保存 到相应 的数 据库进行统一管理 维普资讯 设 计 研 究 电加工与模具 2 s 4 年增刊 4 零件 C A D示例 由于压铸模具设计所涉及到的零件较多 在现 实工作中为了提高效率 缩短设 计周期 大多采用 协 同工作的方式 现以压铸模具抽芯机构 中导向零 件 L e a d i n g p a r t 为例 来说 明基于 P m E的 C A D 实 现 过程 1 进入 P r o E主界面 设置合适 的工作 目录 工作环境 和零件材 料的各特性 根据前 面 的部分 设 计数据绘制零件草图 并最后生成 3 D模型 然而这 并非是我们所要的最后结果 因此要对零件进行分 析 笔者在设 计过 程 中 一般采 用软 件 中的 Ex c e 1 分析来得到符合要 求的设计结果 对 于导 向零件 应 有足够的刚性 一般计算 导柱导滑段直径 的经验 公 式为 d K 式 中 K为 比例 系数 般取 0 O 7 0 0 9 F为模具 分 型面 上的表 面积 当然 在分析之前应 已建 立好 相应 的 x l s文 件 各数据 问 包含相应的验算关 系 由相应的设计公式决定 在 已建立好的 3 1 3 模型中选择需要验算的尺寸 输入 到 E x c e 1 分析中 2 在得到最后 的设计结 果后 即可修改 原来 的 3 D模型 井在此 基础 上建立该 零件 的族表 以便 以后的相似设计调用 选 中你所需 的零件名称后 点 击打开按钮 就 可得到新 的零件 模型 图 3 图 2 E x c e 1 分析对话 框 史舒衄 辑g d m 鼻 二l 旦 j xJ 蔬 矗 羹哺 一 蕾鄙 j 一 I 再 端 t E 瑚 靠 冒 哺 B 奢 峻 e m萆 囊 1 I I MJ 柚 1 I 惦 I i E 0 孺 J E 啦 i 5 端 l坤 f H I q 4 一 l 垫 一 1 r 二 塑 幽 3辱 件 联 最 对 话 框 3 在得到最后 的 3 D模型后 可通过此模 型的 设计和制造周期 降低 了模具设计成本 同时也增加 参数得到该模型的工程图纸 过程非常简单 具体可 了模具的价值和市场竞争力 本文以压铸模具的一 以查看 相关参考书籍 将 得到的图纸保存 到工程图 个零件为侧 说明基于 P r o E的 C AD实现方 法 对 纸数据 库 于其他 的零部件都可以仿照这个方法完成 4 在源模型界面我们也可 以进 入 P r o E的数 控加工模块 对该零件进行数控虚拟加工 并最后得 参考文献 到所需 的 NC3 并将文件 置于相应 的数 据库 以 1 于彦东主嫡 压锋筷具设计厦C A D 北京t 电子工业出版社 便于管理 该 N