1 引言
模具是制造业的基本工艺装备,模具设计制造的效率对产品的开发效率具有决定性的影响。目前模具制造企业基本上是承接式生产。制品设计者提供给模具制造者制品实物或制品图纸,楔具制造者再进行模具的设计制造。若提供的是制品实物,采用逆向工程技术,通过测量出制品数据,并反求出其CAD模型,就可以在模具的设计制造过程中,运用这一数字模型,设计模具;并基于该模型进行数控自动编程,从而大大提高了模具的生产效率,降低了模具的制造成本。因此,逆向工程技术在我国,特别是在注塑模具行业有着十分广阔的应用前景。将以某玩具塑料件为例,阐述基于逆向工程的注塑模具快速设计。
2 制品CAD模型重构
依据扫描数据点来构建CAD模型,经常会遇到这样的问题:应用激光扫描仪获得的测量数据量非常大,被称之为“点云”数据,就目前的技术水平,这样的数据还不能被现有的CAD/CAM系统直接用来构建实体模型。而采用数据精简方法,不仅费时,而且易于导致特征数据点的丢失。依据制品表面的特性,将该制品表面分为上表面、下表面、侧面和过渡面几个曲面片,其中,上表面的构型较为复杂。经过分析,在现有技术的基础上,采用了如下的重构策略:上表面是一个直纹面,采取“点—线—面”的重构方法,即依据扫描数据点提取部分截面线,然后采用截面线来构建曲面。侧面的构建可以采用同样的方法。而下表面是—个平面,构建就简单得多。过渡面是—个变曲率半径的圆弧面,可以直接利用软件中所提供的变曲率过渡面生成功能来构建。将所构建的曲面片进行缝合,形成—个完整的曲面。然后以IGES格式导出,输入到现有的CAD/CAM软件中。在该曲面的基础上,进行加厚,并构建制品上的圆柱体等结构,形成一个完整的CAD模型。实例证明,采用该方法,所构建模型的精度较高,可以满足模具设计的需要。该塑料制品模型重构的关键步骤和重要结果,如图1所示。
图1 重构制品CAD模型
3 制品注塑模具的设计
注射模结构设计主要包括:分型面的选择、型腔数目及排列方式的确定、分流道的设计、冷却水道布局、浇口的位置、模具工作零件的结构设计。分型面是决定模具结构形式的一个重要因素,它与模具的整体结构、浇注系统设计、塑件的脱模和模具制造工艺有关。依据该CAD模型,在对曲面的曲率进行了分析,采用了阶梯形式的分型面,如图2所示。
图2 分型面的确定
本例中,制品的尺寸较小,且结构较为简单,因此型芯、型腔结构采用了整体式结构。在确定型腔数目时,由于每增加一个型腔,塑件的尺寸精度会降低4%。而本制品的塑件有精度要求,因此型腔数目不宜过多,要尽量保证成型条件一致。综合考虑浇注系统、模具结构的复杂程度等因素,拟采用一模四腔、H形排列的方式。如图3所示。
图3 型腔排列方式
本制品模具分流道采用直的、截面形状为圆形的结构。浇口是浇注系统中截面最小的部分,但却是浇注系统的关键部分。浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。浇口可分为限制性和非限制性浇口两种,考虑到本制品的结构,将采用限制性浇口。限制性浇口一方面通过截面积的突然变化,使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度,提高剪切速率,使其成为理想的流动状态,迅速而均衡地充满型腔,另一方面改善塑料熔体进入型腔时的流动特性,调节浇口尺寸,可使多型腔同时充满,可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量,同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流,并便于浇口凝料与塑件分离的作用。具体到这套模具,其浇口形式为侧浇口,如图4所示。
图4 浇口形状及位置
型芯和型腔时模具结构中的关键性工作部件。本模具结构中,型芯和型腔的模仁采用整体镶拼式,通过螺钉固定在板上,如图5所示。基于上述的讨论和设计,完成后的模具结构,如图6所示。
图5 型芯及型腔模仁
图6 模具CAD结构图
4 结束语
在当今产品更新速度不断加快的时代,逆向工程技术在模具的快速设计与制造中具有广阔的应用前景。利用逆向工程技术,在完成制品CAD模型重构的基础上,快速设计出制品的注塑模具。实践证明,恰当的重构方法,可以获得很高的重构模型精度,满足高精度模具设计的需要。采用逆向工程技术,可以有效地缩短模具的设计与制造周期,提高产品的竞争能力。
核心关注:拓步ERP系统平台是覆盖了众多的业务领域、行业应用,蕴涵了丰富的ERP管理思想,集成了ERP软件业务管理理念,功能涉及供应链、成本、制造、CRM、HR等众多业务领域的管理,全面涵盖了企业关注ERP管理系统的核心领域,是众多中小企业信息化建设首选的ERP管理软件信赖品牌。
转载请注明出处:拓步ERP资讯网http://www.toberp.com/
本文标题:基于逆向工程的注塑模具快速设计