proe的模具數(shù)字化設(shè)計(jì)制造技術(shù)

2013-07-21 by:廣州ProE/Creo應(yīng)用中心來(lái)源:仿真在線

1 引言
    目前,隨著CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展,三維實(shí)體造型、仿真模擬、虛擬技術(shù)已成為CAD的重要發(fā)展方向,并在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造方面引起了重大變革。傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和壓鑄模設(shè)計(jì)及加工都是根據(jù)二維圖完成,周期、成本、精度都會(huì)受影響。用CAD/CAE/CAM軟件proe來(lái)實(shí)現(xiàn)壓鑄模設(shè)計(jì)和虛擬制造,可以大大縮短模具設(shè)計(jì)周期和加工周期,提高模具設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性,大大降低模具設(shè)計(jì)成本。
2 模具數(shù)字化設(shè)計(jì)制造流程
    模具CAD/CAE/CAM系統(tǒng)是建立在單一的圖形數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上的,這三個(gè)單元之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)傳遞與轉(zhuǎn)換,使CAM、CAE階段完全吸收CAD階段的三維圖形,減少中間建模的時(shí)間和誤差,借助計(jì)算機(jī)對(duì)模具性能、模具結(jié)構(gòu)、數(shù)控加工及精度等進(jìn)行反復(fù)修改和優(yōu)化,將問(wèn)題發(fā)現(xiàn)于正式生產(chǎn)前,提高模具加工精度。
(1)串行工藝路線及并行工程技術(shù)的應(yīng)用
    串行工藝路線是將模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-模具型腔、型芯二維設(shè)計(jì)-工藝準(zhǔn)備-模具型腔、型芯設(shè)計(jì)三維造型-數(shù)控加工指令編程-數(shù)控加工順序結(jié)合。各單元獨(dú)立、數(shù)據(jù)共享困難、制造精度低、周期長(zhǎng)。不利于現(xiàn)代化的模具設(shè)計(jì)和制造。
    并行工程是設(shè)計(jì)工程師在考慮到模具的成型工藝、影響模具壽命的因素后,進(jìn)行校對(duì)、檢查,預(yù)先發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程的錯(cuò)誤。在初步確立產(chǎn)品的三維模型后,多位工程師同時(shí)進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工程詳圖設(shè)計(jì)、模具性能輔助分析及數(shù)控機(jī)床加工指令的編程,而且每一個(gè)工程師對(duì)產(chǎn)品所做的修改可自動(dòng)反映到其他工程師那里,大大縮短設(shè)計(jì)、數(shù)控編程的時(shí)間。
(2)異形件設(shè)計(jì)制造流程

3 零件實(shí)體建模
我們拿圖2所示的異形件來(lái)舉例說(shuō)明如何利用PmlE進(jìn)行實(shí)體建模:(1)創(chuàng)建第一個(gè)實(shí)體伸出項(xiàng),構(gòu)成模型的整體形狀和大小;(2)在模型頂部切除材料,創(chuàng)建凹槽;(3)在模型的底部草繪曲線并拉伸,創(chuàng)建底面的曲面特性;(4)用相同的草繪平面草繪頂面的曲線,并拉伸切除材料,創(chuàng)建頂面小端的曲面特性;(5)對(duì)底面抽殼;(6)創(chuàng)建各邊緣的圓角特性;(7)上色并渲染。
4 模具設(shè)計(jì)
4.1 建立模具裝配體
利用Pro/Manufacturing模塊下的模具型腔(Mold Cavity)子模塊進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。(1)將異形件裝配到模具模型中,建立合適的工件體積塊;(2)設(shè)置體積收縮率,利用公式R=l+S,并通過(guò)比例進(jìn)行收縮,選擇工件坐標(biāo)系,設(shè)置收縮比率為0.005;(3)分析異性件的分模特點(diǎn),建立分模面

4.2 體積塊的分割和型腔、型芯的開(kāi)模檢測(cè)
    (1)體積塊分割,選擇方型的工件為分割對(duì)象,選擇分形面為分割邊界,將工件分割為兩個(gè)體積塊。
    (2)開(kāi)模檢測(cè),將所有的分型面,參考模型及工件體積塊遮蔽。選取模型開(kāi)模檢測(cè),定義型芯沿z軸移動(dòng)200,定義參考模型移動(dòng)100,開(kāi)模距離后可以清楚地看到型腔和型芯(如圖4)。
4.3 上下模抽取
    點(diǎn)擊體積塊抽取,選取剛才分割的兩個(gè)體積塊,選擇proe安裝目錄中Template下的公制,將分割的型芯和型腔抽取并保存,在proe的工作目錄下能夠看到抽取的上下模零件。
5 仿真加工
    proe能夠生成數(shù)控加工的全過(guò)程,包括自動(dòng)調(diào)用計(jì)算機(jī)內(nèi)相應(yīng)的數(shù)控編程模塊、進(jìn)行刀具軌跡處理,計(jì)算機(jī)自動(dòng)對(duì)零件加工軌跡的每個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算和數(shù)學(xué)處理、生成數(shù)控加工程序、動(dòng)態(tài)的顯示刀具的軌跡圖形。
5.1 建立制造模型并設(shè)定NC參數(shù)
    我們拿剛才抽取的下模板來(lái)做仿真加工。首先將參考模型裝入,在制造設(shè)置中建立操作的相關(guān)設(shè)置,包括:機(jī)床、刀具、機(jī)床坐標(biāo)系、退刀面的相關(guān)信息。定義加工中刀具跨度、刀具進(jìn)給量等參數(shù),設(shè)定NC工序并模擬加工屏幕顯示。
5.2 多步仿真銑削
    異形件下模包含了曲面、凹槽、小圓角等許多特征,如果僅僅選擇一種刀具、一種加工路線,一次成形下模板,很難能達(dá)到尺寸要求。因不同特征而異的銑削工藝才是達(dá)到精確尺寸的最好辦法。
    第一步:輪廓銑削,由于異形件輪廓曲率較大,銑削采用大直徑的刀具(伽),并采用數(shù)控加工中的輪廓銑,依次選擇輪廓面,設(shè)定迸給深度為(5)

第二步:曲面銑削,異形件的底面有一定的斜率,采用小直徑的刀具,并采用較小跨度,可有效的提高被加工工件表面的精度和尺寸;
第三步:曲面和凹槽聯(lián)合銑削,對(duì)下模板的上表面及凹槽用曲面和凹槽聯(lián)合銑削,選擇加工中的曲面銑削,依次選取下模板的上表面及凹槽的幾何曲面,選擇較小的刀具直徑(),能夠形成精度較高的圓角及表面特性。

5.3 刀具路徑檢查及工藝驗(yàn)證
    通過(guò)在proe Nc中下模的銑削路徑顯示,檢查刀具路徑的正確性,防止參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤而導(dǎo)致零件過(guò)切,同時(shí)驗(yàn)證工藝的可行性,象切削量、刀具參數(shù)、及加工步驟等。虛擬加工可以減少甚至消除在實(shí)際生產(chǎn)中由于參數(shù)設(shè)置不當(dāng)而帶來(lái)的不必要的麻煩。
6 創(chuàng)建刀位數(shù)據(jù)文件及Nc后置處理
    在上述三步模擬的數(shù)控加工環(huán)境中,將刀位數(shù)據(jù)輸出,依次選取CL數(shù)據(jù)-輸出-操作-軌跡-文件,刀位數(shù)據(jù)文件是以“ncl”為后綴的文件,描述刀具加工過(guò)程中各點(diǎn)的坐標(biāo)。刀位數(shù)據(jù)文件可用記事本打開(kāi),但刀具軌跡文件數(shù)據(jù)龐大。數(shù)據(jù)的大小和加工對(duì)象及數(shù)控參數(shù)設(shè)置有關(guān)。
    在Nc后處器中設(shè)定合適的機(jī)床控制器件,我們選擇Mill中的FANUC 6M CONTROL,法蘭克數(shù)控銑坐標(biāo)示意圖。Nc后處理將CL數(shù)據(jù)文件生成機(jī)床控制器數(shù)據(jù)文件(MCD文件),以便將其傳輸?shù)綑C(jī)床控制器,驅(qū)動(dòng)機(jī)床加工出所需的零件。下模板頂面基于法蘭克數(shù)控銑的部分?jǐn)?shù)控指令。

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