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风扇叶片注射模CAD/CAM/CAE一体化技术应用

2016-03-15王巍

科技与创新 2016年3期
关键词:模具风扇叶片

王巍

摘 要:阐明了模具CAD/CAE/CAM技术的概念,并介绍了常用的CAD/CAE/CAM模具软件。通过介绍风扇叶片注射模的制造案例,阐述了利用CAD/CAM/CAE技术完成注射模制造的全过程。

关键词:风扇叶片;注射模;模具制造;3D模型

中图分类号:TQ320.66 文献标识码:A DOI:10.15913/j.cnki.kjycx.2016.03.153

模具行业是制造业中的一项基础产业,企业制造模具的能力和技术水平对企业产品的质量、企业的市场竞争力和发展前景具有决定性的作用。随着计算机技术在模具领域的全面推广和应用,我国模具行业的生产能力和技术水平得到了很大的提高。

1 模具CAD/CAE/CAM技术的概念

模具CAD/CAE/CAM技术是指模具生产中的计算机辅助设计/计算机辅助工程/计算机辅助制造技术。在模具CAD/CAE/CAM系统以及相应专家数据和图形库的辅助下,技术人员能够对产品和模具进行直观、形象的设计和构思,并建立数字模型,进行快速、准确地计算和分析。

2 常用的CAD/CAM/CAE软件

Pro/Engineer软件是最早应用参数化技术的软件,目前在大量的三维造型软件中得到了广泛的应用,是现今国内产品设计领域主流的CAD软件之一。

Cimatron软件目前在全球模具和工具的CAD/CAM领域中处于先进地位。它所提供的CAD/CAM制造集成解决方案能够为模具、工具和其他制造商提供全面而完整的解决方案。

Autodesk Moldflow能够使设计师在模具加工制造前对设计方案进行全面、准确的模拟评估和优化处理,帮助模具设计师减少潜在的设计失误,缩短产品的开发周期,降低开发成本。

3 应用实例

以某风扇叶片为例,该零件壁厚为0.5 mm,ABS塑料,年产12.7万件,需采用注射模塑工艺生产。

3.1 零件注塑工艺分析

在该零件的生产中,塑件尺寸较小,且叶片曲线形状复杂,加工难度大;薄壁叶片注塑成型困难,塑件表面质量要求较高。

由于风扇零件的曲面结构较为复杂,在传统制造工艺中,为了达到零件的要求,必须绘制大量的二维线图,并在制造中使用大量样板和专用检具。这大大增加了工作量,延长了整个模具的生产周期。而在模具CAD/CAM/CAE一体化制造技术中,模具设计、CAE模拟分析、模具CNC加工、模具CMM检测、塑料件CMM检测等所有技术工作始终围绕塑料件的3D模型开展,完全消除了使用二维图纸时工程信息的不完整和不准确等缺陷,而且使整个模具制造过程便于实现自动化,大幅度降低了对技术工人的要求,并能有效缩短生产周期,降低制造成本。

3.2 模具CAD/CAM/CAE一体化制造流程

图1为该零件注射模采用的CAD/CAM/CAE一体化技术流程详解。

3.2.1 零件造型 、模具设计

该零件数字模型的建立可以采用pro/E软件,从而快速得到零件的3D数模和各种特征参数,例如零件的质量、质心、表面积等。在pro/E软件中,也可直接通过3D图纸和所得到的参数设计注射模具,所有模具零件设计均可以利用pro/E软件中的EMX专家系统来完成。

3.2.2 模具结构分析和优化

当完成模具设计方案后,就可在Moldflow软件中用CAD软件建立的数模进行CAE分析和优化,发现并改正设计失误,提高模具质量,降低开发成本。

3.2.3 设计变更

通过Moldflow软件得出分析结果后,模具技术人员可以据此对模具结构进行设计优化,大幅降低了模具生产人员在后期试模、调模时的工作量。由于使用了统一的参数化数字模型,所以后期零件设计、模具设计和制造中的相关项目人员都可以方便地进行相应改动。

3.2.4 CNC数控加工

当完成模具设计工作以后,可以直接将CAD软件所设计的零件数模直接导入CAM软件中编制CNC加工程序。这样能够保证零件信息的完整性,并使整个制造过程实现自动化。

3.2.5 CMM三坐标检测

零件构成曲面非常复杂,传统的测量工具已经不能满足相关要求,必须进行CMM三坐标检测。通过比对测量的点云与原有的数字模型,保证产品尺寸的准确性。

3.2.6 装配、试模、修整

对于模具制造来说,总装调试工作是非常重要的一个环节,需要工人具有高超的技术和丰富的经验,才能得到合格的产品。而利用CAD/CAM/CAE一体化技术生产的模具已经在CAE阶段进行过模拟分析,并针对分析结果提出了相应的解决方案,这降低了现场工人的技术要求,提高了注射零件的合格率。

4 注射模CAD/CAM/CAE一体化技术的优越性

射模CAD/CAM/CAE一体化技术的优越性在于:①基于统一的3D模型开展所有的设计、加工和检测工作,整个模具工艺链是完全封闭的;②使用数字模型可以消除技术信息传递过程中的不准确性,特别是在跨国协作模具生产中,数字化3D模型实现了技术信息传递的准确和完整,减少了生产错误,降低了产品成本,缩短了制造周期;③利用CAE软件对零件和模具成型过程进行提前分析和模拟,可以大幅缩短试模周期;④利用CAM软件进行CNC编程,可以减少程序错误,提高加工效率和制造精度。

5 结束语

现代模具业的发展趋势是日益精密、复杂、大型和高效化,只有使用模具CAD/CAM/CAE一体化技术,才能实现塑料模具的高效和精益化开发,而且计算机技术的快速发展和模具加工、检测技术数字化的不断提高更是为模具CAD/CAM/CAE一体化技术在模具企业的大规模应用铺平了道路。

〔编辑:王霞〕

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