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      [分享] 信息化技术在压铸产品与模具设计上的应用

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      发表于 2010-1-19 14:59:31 | 显示全部楼层 |阅读模式
      信息化技术在压铸产品与模具设计上的应用
      在现代压铸生产上,信息科技、软件技术等发挥着重要作用,不少企业都致力扭转以往依靠个人经验的局面,力图以科学化的方法,使用计算机辅助软件协助设计及生产。
      由于压铸适用于大量生产,而且产品精度高、外观好,可有效地降低成本,锌、铝、镁、铅、锡、铜等合金都可进行压铸。压铸产品应用范围广泛,如汽车零部件,机械设备,家具五金,成衣配件,家用电器等,压铸工业有着广阔的发展前景。
      铸造业经受着前所未有的挑战
      和其他行业一样,铸造业也正经受着前所未有的挑战。归结起来,这种挑战主要体现在:
      1.
      以长三角、珠三角为例,这一带累计有近万台压铸机,对压铸人才需求极大。但人才严重不足,且员工流失率高,这对压铸业的发展带來了严重的影响。而技术人员流动性大,社会上又缺乏扎实的基础理论培训体系和机构,严重影响着技术人员水平的提升。
      2.
      由于压铸技术参数难以控制,并互相影响,解决问题要靠经验累积,而目前高等院校有铸造专业的已经不多,而深入的压铸课程培训基本没有,因此企业普遍需要依赖少数有经验的师傅
      3.
      压铸在职业竞争中并不具备太大优势,而且需要长时间培训,对年青人吸引力较低。
      4.
      压铸厂商多为中小企业,资金有限,较难对企业进行改造。
      5.
      对国际买家来说,中国是生产成本低的地区,适宜在此寻找平价产品;但对高要求的买家,他们会担心质量问题而选择其他区域。这种认识上的偏差,使得压铸产业一直在低水平徘徊,一定程度上也阻碍了压铸产业的升级。
      在未有大量的经验技术人才出现之时,系统化的计算机软件将是最有效而实用的工具,这不仅可建立一套模具设计及压铸技术的知识系统,同时亦可让新一代的技术人员及模具工程师更快地掌握。
      信息化技术有助于铸造业转型和提高竞争力
      信息化技术在制造业中的应用已经不是新的命题,并且得到了广泛的工业验证。即使在压铸业也是如此。比如管理企业物流和生产流程的企业信息系统,采购系统,设计系统,甚至是工程分析仿真系统(CAE Simulation)等。在这里我们以和压铸产品与模具设计息息相关的压铸模流道设计系统进行说明。
      理论上说,任何三维CAD软件如UG, PRO-E, CATIA, SOLIDWORKS等都能进行压铸模流道设计,但这些都是通用的CAD系统,功能强大但并不专业,特别是进行压铸模流道设计时非常费时费力且对使用者的要求很高。在企业中的应用状况是“一直在用但一直用不好”。由于市场规模的限制,压铸专用的软件并不多,行业内曾经使用过的有澳大利亚的CastFlow, 印度的Diedifice, 香港的Datacast等。这些软件属于针对铸造行业特别客户化的产品,在设计指导上有些改善,但仍存在许多不如人意的地方,比如Castflow技术太老,且基本属于2D的设计范畴;Diedifice完全依赖于AutoCAD的三维功能,无法让人满意,而其中的某些指导性的算法也过于粗燥并没得到很好的工业验证;Datacast是香港本地的产品,基于Solidwork平台开发,但其自动化程度仍不算高,对简单的零件意义不大,对复杂的零件,设计又未必完全满意。通过比较,我们觉得CAST-DESIGNER是这个行业中的佼佼者。
      CAST-DESIGNER是C3P Software针对压铸行业专门开发的压铸模流道设计系统,其技术依托是日本理化学研究所,日本人的精细化在软件中也有所体现。和其他同类软件不同,这个系统并不依附于其它CAD软件,是一个独立的软件产品,这对我们这样的公司是非常有用的,这省却了一大堆软件升级上的问题,比如基础软件也得同时升级或两个软件的版本不匹配等。CAST-DESIGNER的几何内核是与CATIA同宗同源的OpenCASCADE BREP技术,因此其基础的三维CAD功能毫不逊色。使用CAST-DESIGNER的一个最重要原因就是利用这个软件设计非常快,设计一个包含浇铸系统、溢流槽和排气系统以及冷却水道等在内的流道系统,对于通常的零件,二十分钟左右就差不多了,最多不超过一个小时。即使对于具有非常复杂的分模面的流道设计,CAST-DESIGNER中的处理也并不复杂,这一点是值得可圈可点的。
      此外,CAST-DESIGNER也是一个非常不错的铸造模拟软件的前端。我们知道,模拟软件能分析存在的问题,但并不能直接对几何模型进行修改,CAST-DESIGNER能成功地弥补一些数值模拟分析软件的不足。比如,将所用设计都参数化,如果要对一个设计进行局部修改,只需在原来数据的基础进行简单的操作,而其CAD到CAE的转换也非常顺畅,估计和公司背景有关。
      采用这类属于知识型(Knowledge-based)的产品,不仅能在较短的时间内设计出专业的浇注系统直接为设计和生产服务,对企业而言既是一个培训的过程也是一个累积的过程。长期地使用这类系统,能为企业累积和建立一套标准化的设计规则,逐渐摆脱对人的过分依赖。
      利用信息化系统进行压铸流道设计
      在进行压铸流道设计前,首先要导入三维的铸造零件,导入的可以是CAD实体模型(如STEP, IGES格式)或系统支持的任何网格模型(如STL等),但对网格模型无法进行布尔运算。虽然CAST-DESIGNER也有一些专业的接口直接读入PRO-E, UG, CATIA等的数据,但授权费用实在太贵且还存在未来版本升级的问题,故并不推荐使用。
      压铸模的整条流道通常由五部分组成,根据金属流向依次是分流锥流道(sprue runner)、横浇道(runner)、浇口流道(gate runner)、内浇口(innear gate)和缓冲区(Shock absorber)。而流道系统的设计则是从浇口的末端开始,然后反金属流动方向推算,直到热室机射咀或冷室机射室。
      在设计流道及选定其位置时,以下这些因素是必需要考虑的:
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      尽量缩短流程,减少冷流;
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      如果有多个浇口,应避免流程互相重迭,产生湍流;
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      关键薄壁位置应靠近浇口,以免发生填充不足;
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      连接浇道要有宽裕的倒角,减少困气;
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      金属流动最好是全程向远方推进,不要有倒流;
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      多浇口设计时要讲究平衡,尽量做到金属同时到达各个浇口;
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      还要考虑其它限制如分模面、表面要求的关键位置、关键精度要求、后加工、模具加工等。
      发表于 2010-1-19 22:19:39 | 显示全部楼层
      在设计流道及选定其位置时,以下这些因素是必需要考虑的:



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      尽量缩短流程,减少冷流;



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      如果有多个浇口,应避免流程互相重迭,产生湍流;



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      关键薄壁位置应靠近浇口,以免发生填充不足;



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      连接浇道要有宽裕的倒角,减少困气;



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      金属流动最好是全程向远方推进,不要有倒流;



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      多浇口设计时要讲究平衡,尽量做到金属同时到达各个浇口;



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      还要考虑其它限制如分模面、表面要求的关键位置、关键精度要求、后加工、模具加工等
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