一.塑料成形工程的研发设计现状
近年来,中国塑料工业年均增长速度达到10%以上,塑料制品年产量位居世界第二。塑料制品在农业、塑料包装、塑料管材和异型材、汽车、家电、电子、交通等领域发展迅猛,掀起了一股投资热潮。塑料模具在高技术驱动和支柱产业应用需求的推动下,形成了一个巨大的产业链条,从上游的材料工业和加工、检测设备到下游的机械、汽车、摩托车、家电、电子通信、建筑建材等几大应用产业,尤其是塑料橡胶模具,更是有了长足的发展。
目前塑料模具行业所运用研发设计软件平台各有不同,大多只提供了塑料模具结构部分的设计,多数以通用三维CAD为设计平台,少数专用塑料模具设计模块只被引用其中的部分,对于整体解决塑料成形工程的设计质量、成本、加工、交货周期等缺少实际的解决方法,其主要体现在:
(1) 塑件成形工艺设计
塑料模具设计前的成形工艺分析设计,是确保塑件最终成形质量的重要设计环节。对塑件材料、形状、功能、品质等进行科学分析后,制定出成形工艺方案,主要设计内容有收缩设计、检测评价、翘曲变形设计、数据转换等。目前,现有通用三维CAD设计平台不能全面提供塑件形面检测分析功能,如对型腔型芯负角的自动检测等,因此影响到了模具结构的设计。对塑件的预测翘曲变形数据分析和经验判断结果,也只能将塑件数模重新造型修改,原形数模将受到影响,设计效率降低。
(2) 模具结构设计
企业多数以三维CAD为设计平台,没有塑料模具设计专用模块,部件以基本通用功能建模,孔系细部特征设计逐一创建,其操作繁琐效率、质量低。少数专用注塑模设计软件,都以固定模板设计流程形式进行操作,对应复杂塑件模具的设计解决方法不够灵活和实用。
(3) 设计的管理控制
零件的管理标识以层控制方式自定义操作,标准件及零件分类控制显示不易操作,影响了设计者对设计效果的观察判断。零件只能单独进行属性编辑,其信息只限于工程图标题栏、零件图的内容。缺少模具主要结构工艺校核检验。
二.SINOVATION软件在塑料模具研发设计中的解决方案
为了提高塑料模具研发设计的质量和效率,在日本率先将专业模具设计软件用于汽车、电子企业,其产品的优良品质也正是专业模具软件技术的体现。因此,为提高国内模具行业研发设计水平,SINOVATION软件引进了日本具有四十多年经验的专业模具设计软件,经过自主国产化开发,推出了拥有中国知识版权的塑料模具专业设计软件(即: SV_M)。SV_M为塑料成形工程提供了全面的专业设计功能,主要体现在以下主要设计过程中:
1. 预测变形功能高效简便的完善塑件数模
数据分析及设计师的经验预测,都可以利用该功能直接对塑件塑模编辑,无需重新建模操作,直接完成塑件数模工艺变形。如:型面按指定方向平行调整一段参数距离(图一),固定一端型面边界,将型面向指定方向进行距离、角度的设置(图二、图三),拉伸型面与预测边界进行无缝结合(图四)。
图1 面平移
图2 面提起
图3 面旋转
图4 面拉伸拟合
多种形面数据自动检测,如型面负角、倾角、R值的测量,型面特征信息自动判定曲面、平面,并将倾角分布、曲率分布、等高线等渲染显示。便于设计者全面了解塑件数模信息,为后续模具结构设计方案的确立。如:数模型面与Z轴的负角检查,设计者根据检测显示,直接就能判断出负角产生的部位(图五)。检测型面倾角分布,可直观了解数模各型面设计的形状是否符合工艺要求,同时为模具结构设计提供依据(图六)。可任意提取测量指定的型面倾角,并显示出测量数据(图七)。
图5 负角检测显示
图6 倾角分布检测显示
图7 局部型面倾角检测显示
利用型腔、型芯识别功能自动区分数模型面,并将型面按设计者的定义进行上色渲染,便于设计者直观对型面进行判断,同时也能对不确定面进行编辑归类(图八)。
图8 型面自动识别分离编辑
根据确定的型腔型芯数模,利用分模线自动抽出功能,自动快速的创建分模线。无需设计者对数模边界线逐一操作确定。
图9 自动创建分模线
a. 利用分模面创建专用功能,依据分模线快捷设计出边界分模面。
b. 利用曲面设计编辑功能,对非结合分模线进行分模面设计和补充面的设计。
c. 利用预测变形功能,对分模面进行工艺编辑设计。
d. 利用结合功能,可将非结合面进行连接,使之成为一个整体分模面,为上下模准确分离提供了必要手段。
图10 分模面的快捷创建
可直接引用数模分界线或辅助线,快速将模型进行分割。如滑块的任意分割,型芯镶块的分离等。
图11 模块、镶块快捷创建
MOLD设计功能中的模架为参数化数据库,所有模架结构都可根据工艺要求进行参数化变形设计。设计者也可根据产品要求进行客户化模架创建,以建立自己的模架标准库。 8. 参数化斜楔机构设计
利用滑块功能提供的斜楔机构类型,进行参数化变形设计,斜导柱与滑块、模板自动进行关联设计创建,相关的孔和工艺间隙、空位自动创建。 9. 高效率设计标准件、专用配件的装配
专用型芯杆、顶杆、标准配件调用设计功能,为设计者提供了高效的设计手段,自动关联打孔功能更为准确可靠,无需单独对部件逐一校核打孔。部件的安装位置随时可以编辑调整和删除。
图14 标准件、配件装配设计
利用浇口、流道功能,可以根据工艺要求设计不同形式的浇口、流道,如:浇口有点浇口、直浇口、潜伏式浇口、侧浇口、点浇口套等;流道形式有梯形、圆弧、圆、梯圆弧形。 11. 冷却系统的设计
利用水管设计功能,可以直接定位设计立体水管,也可以利用草图创建水管。水管的参数及位置可进行参数设置变更。并可将关联部件一并打孔设计。
图16 立体水管、草图水管设计
利用零件分解功能,自动区分标准件和加工件,并无遗漏的将加工件的图纸自动拆出,可随意拆出分组件的分装图。 三. 完善的设计管理与工艺评测
1. 设计过程的自动组、层控制管理
全中文设置编辑标识,将设计的各要素自动归入组、层中,为方便设计者显示操控指定部件,提供了快捷操控平台。
图18 设计过程中的层、组自动管理
为了对设计的模具进行工艺验证,MOLD设计模块提供了工艺解析功能,可对模具机构进行运动检查、干涉缝隙检查,可计算主要模板的受力分析和注射压力模板的校核,为设计者提供了科学依据,确保了模具的结构设计符合注塑工艺要求。
图19 干涉、缝隙检查
模具的所有标准件和加工零件都将自动的登录到零件表中,设计者可按工艺要求对加工件进行工艺设置,确定加工件的加工工艺参数和技术要求,并且可将零件表中的数据输出为BOM表和以CSV或EXCEL 格式输出。输出数据可被企业的PDM管理系统和辅助生产加工所引用。部件特征属性的定义,为CAM自动编程的联合属性加工,提供了可靠高效快捷的数据。
综述
上述MOLD设计功能在满足于注塑模设计的同时,而且在设计过程中不受于操作流程限制。上下模和模架可分别设计,整体的装配设计部件之间相互关联,软件平台的所有功能都可调用交互设计。全面的设计功能被引用到了整个塑料成形工程设计过程中,因此,SINOVATION的注塑模设计软件,不只限于模具结构设计,而是为注塑模设计制造企业,提供了专用的塑料成形工程研发设计应用平台。(end)
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