UGNX在SMC成型覆蓋件及其模具設(shè)計(jì)與CAM中的應(yīng)用

一、前言產(chǎn)品的CAD三維造型是整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的重要環(huán)節(jié)，為提高產(chǎn)品的三維設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，用戶必須掌握三維CAD造型的原理，充分了解CAD軟件中的造型方法。充分利用現(xiàn)代先進(jìn)的CAD技術(shù)，不但可以輔助設(shè)計(jì)者完成其設(shè)計(jì)構(gòu)思，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高效率和精度，改善視覺效果，而且為后續(xù)的分析、模具設(shè)計(jì)、NC加工等奠定基礎(chǔ)。UnigraphicsNX提供了以參數(shù)化為基礎(chǔ)，基于特征實(shí)體造型、部件間的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)、專家設(shè)計(jì)系統(tǒng)等技術(shù)。其核心技術(shù)是采用非均勻有理B樣條(NURBS)作為曲面造型的基礎(chǔ)，融線框模型、曲面造型、實(shí)體造型為一體，參數(shù)化和特征化的混合造型系統(tǒng)。系統(tǒng)建立在統(tǒng)一的富有關(guān)聯(lián)性的數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上，提供了工程上的完全關(guān)聯(lián)性使CAD/CAM/CAE各部分?jǐn)?shù)據(jù)自由聯(lián)動(dòng)切換。UGNX吸收了各種建模技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，率先推出了最先進(jìn)的復(fù)合建模方式，將參數(shù)化實(shí)體建模、高級(jí)自由曲面建模、線框建模融于一體。復(fù)合建模技術(shù)代表了CAD發(fā)展的趨勢(shì)，即易用、自由、高效，是目前CAD行業(yè)最優(yōu)化的建模方式。它可使工程師在工作時(shí)完全不必受某種單一建模方法的束縛，自由地、快速地完成建模。它既具有參數(shù)化建模的靈活方便，在處理復(fù)雜產(chǎn)品方面又具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。UGNX以實(shí)際工程需要為導(dǎo)向，逐漸發(fā)展為了CAD/CAM/CAE/PDM一體化的系統(tǒng)。系統(tǒng)同時(shí)具備如鈑金設(shè)計(jì)、注塑模具設(shè)計(jì)、沖壓模及級(jí)進(jìn)模等多種專家設(shè)計(jì)模塊。二、UGNX/CAD覆蓋件產(chǎn)品設(shè)計(jì)1.基于SMC成型的覆蓋件設(shè)計(jì)實(shí)例基于SMC成型的覆蓋件為全復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，主要由蒙皮和加強(qiáng)筋組成。蒙皮內(nèi)的加強(qiáng)筋作為骨架以增加覆蓋件的強(qiáng)度和剛度，具體圖1所示。該復(fù)合材料覆蓋件必須滿足一定的重量和剛度要求，如重力作用下的變形和扭轉(zhuǎn)剛度，高溫烤漆的表面氣泡及熱變形問題。通過對(duì)覆蓋件的SMC成型工藝及結(jié)構(gòu)上的研究，其成型方法采用分塊模壓，并最終粘接成型，由外蒙皮、內(nèi)加強(qiáng)筋、前臉三個(gè)部件組成。由于覆蓋件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，其成型方案設(shè)計(jì)時(shí)，分別模壓成型蒙皮、加強(qiáng)筋，然后粘接成一體，并根據(jù)其強(qiáng)度和剛度要求進(jìn)行局部加強(qiáng)。其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有以下特點(diǎn)：圖1外蒙皮及總體裝配示意圖(1)制品的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)形狀制品的外部形狀應(yīng)該力求簡(jiǎn)單，內(nèi)腔是制品的主要型面，為保證易于脫模和成型，應(yīng)設(shè)計(jì)成圓滑結(jié)構(gòu)。避免內(nèi)腔深度尺寸過大，對(duì)模壓成型造成困難。該覆蓋件三個(gè)部件的所有連接特征均采用可能大的過渡圓角，從而使其易成型。鍛(2計(jì))脫警模斜毛度榜對(duì)于螞熱固優(yōu)性塑兄料，恨脫模蛛斜度產(chǎn)在平徑行于災(zāi)壓制嫁方向猛的表違面上剝一般瓣不小幣于1正゜，低對(duì)于僻脆硬批材料攔，脫位模斜環(huán)度應(yīng)淘設(shè)計(jì)照要求巾大一弱些。泡而對(duì)淚于精駕度要伯求較記高的斤產(chǎn)品遍應(yīng)采膠用較械小的糞脫模囑斜度趟，對(duì)堤于形孩狀復(fù)稻雜，掉收縮極率大瀉，厚宋壁不喘易脫沸模的坡制品椅應(yīng)采遞用較蒼大的予脫模箱斜度拐。由父于覆造蓋件綱尺寸幼較大牙，拔純模斜虜度設(shè)至計(jì)一幻般都迷設(shè)計(jì)攏在3開゜以夕上，電局部擁地區(qū)然介于符1.看5゜藝～8色゜之粉間。純?cè)?3虹)壁怪厚烈由于蝶SM嚼C具搶有良太好的健流動(dòng)扣性，兇可以兔成型敞各種仍薄壁逼變厚起度尺帝寸的郊制品聾，其睬最厚圓截面綱應(yīng)保嶼持在肌13三mm懼以下峰，對(duì)屢于超南過2扮5m菜m的余厚度刻，可廊采用歪特殊神的引黎發(fā)體偵系，縣在S責(zé)MC憐產(chǎn)品豪設(shè)計(jì)占時(shí)，袍避免強(qiáng)過薄證尺寸么，大初面積絮尺寸登應(yīng)大劑于1返mm笛厚，蜻由于有壁厚鈴的不芽均勻勿性易毅產(chǎn)生戲變形紐，因留此在靠變厚戚度地廈區(qū)，觸應(yīng)采教用圓鋪滑過杰渡。槳SM誕C成酸型的朗覆蓋寶件產(chǎn)最品厚望度一酷般在貨3m抗m左糊右。橡甚(4聞)加凈強(qiáng)筋團(tuán)和凸堵緣結(jié)丘構(gòu)描對(duì)于劫覆蓋橫件薄腳壁結(jié)剪構(gòu)，摩為增絮加剛摧度，泥防止正產(chǎn)品器變形擾，在脈多處專地區(qū)釣設(shè)計(jì)農(nóng)了加動(dòng)強(qiáng)筋啊和凸倉(cāng)緣結(jié)破構(gòu)，舅筋的覽側(cè)面田均為佩3゜摩以上桂的拔大模斜蘆度和饒3m棟m以臉上的弊圓角爽半徑斷，其出加強(qiáng)金結(jié)構(gòu)難如下雪圖2擺所示啊。對(duì)使于整匆體粘潔接后虜?shù)墓す鳑r要莊求，賣在局釋部地吩區(qū)采到用薄弄板鋁仿合金戰(zhàn)橫梁田加強(qiáng)沾，采紫用粘鉆接和拿螺釘妹對(duì)S致MC趕和鋁投合金川橫梁察進(jìn)行話連接?jì)?。結(jié)昏構(gòu)強(qiáng)肆度剛粥度優(yōu)筍化則宮主要招采用越盒形亭件、陪矩形良加強(qiáng)你筋及黃凸緣工等結(jié)飼構(gòu)來齊加強(qiáng)哲。頸圖2焦盒王形件渡、加懼強(qiáng)筋奏、凸說緣結(jié)受構(gòu)示襪意圖晉2.吹基怒于U辜GN扶X的予覆蓋肝件設(shè)沿計(jì)技撫巧提該覆藝蓋件跪比較振復(fù)雜網(wǎng)，需垃要對(duì)直其結(jié)巾構(gòu)合靜理地護(hù)分解潑，確槽定產(chǎn)唯品結(jié)宣構(gòu)的述主要腐特征注。在味造型重時(shí)根圈據(jù)產(chǎn)業(yè)品的斧主要桂結(jié)構(gòu)巨建立糞特征承曲線野，通執(zhí)過拉襪伸、京旋轉(zhuǎn)滿、掃紙描等廚建立異一個(gè)瓶合理囑的令“到毛坯愛”環(huán)，再滔進(jìn)行梯外觀賴的細(xì)爬節(jié)設(shè)峽計(jì)，響產(chǎn)品錦的外談?dòng)^形亞狀多技由光電順圓憶順的埋自由贏型曲狂線曲怕面組避成。燕要保釀證構(gòu)朝造出疲來的極曲面晨既光握順又蚊能滿塑足一駝定的逐精度壇要求殘，就嚇必須牲掌握泥一定扒的曲輛面造到型技晶巧。蠶由于士覆蓋慚件產(chǎn)紀(jì)品設(shè)奮計(jì)造昌型本稈身比兆較復(fù)俘雜，進(jìn)對(duì)設(shè)抗計(jì)者雁的要搞求比孟較高連，以竄下為手作者金在完蚊成該兇產(chǎn)品宴設(shè)計(jì)撒時(shí)總骨結(jié)出杜的一失些經(jīng)弓驗(yàn)：哪喇(1故)先涉整體相后局僻部、大參數(shù)祖化與探非參傳數(shù)化伶有效羽的結(jié)東合衣在工泉程中鬼，?；贸ｋy悶以用脂一張向連續(xù)測(cè)完整似的曲狂面來副表達(dá)果一個(gè)梨復(fù)雜派的產(chǎn)壽品外磁形。叼這樣獻(xiàn)構(gòu)造頸的曲賞面往啄往不撈光順笑，產(chǎn)尖生大克的變?cè)冃?。善這時(shí)明可根達(dá)據(jù)軟刑件提翠供的波曲面鍋造型酸方法牽，結(jié)揭合產(chǎn)勇品的湯外形涌情況嫁，將功其劃攀分為扛多個(gè)信區(qū)域疫來構(gòu)悠造多睛張曲當(dāng)面，波然后鞋將其朱縫合掛，或腦用過狗渡面跨與其拳連結(jié)龜。針孔對(duì)產(chǎn)吩品的蜜需求渾及優(yōu)杏化設(shè)首計(jì)的汪目標(biāo)擱，在扮進(jìn)行石造型核時(shí)應(yīng)驗(yàn)合理倚的利零用U否GN尿X提忽供的燈參數(shù)桂化和址自由鼠曲面羽造型品的混岸合使圖用問辱題，朗如在沫加強(qiáng)籠筋的胸布局罩設(shè)計(jì)須時(shí)采當(dāng)用參朋數(shù)化降的線陜框模蹤型，靈有助帳于優(yōu)熱化分茅析和股曲面得重構(gòu)防設(shè)計(jì)李等提狹高產(chǎn)虧品的秩設(shè)計(jì)柔質(zhì)量丟效率伯；對(duì)猶于S舍MC雄成型悔的R罰角等難局部源特征游，可賤待有漢限元倡分析任后的慢結(jié)果猶來進(jìn)街行最宇終確俱定。哈青(2火)基等本造日型功復(fù)能的拋熟練桃使用踢疫在利驚用U淋GN宿X進(jìn)貴行S繩MC瓦成型趙的覆稻蓋件懼產(chǎn)品啄設(shè)計(jì)擱時(shí)，棗涉及宵基本尸曲線墊曲面鹿操作周比較極多，動(dòng)如常粱用的們直紋太曲面豐（R訊ul醒ed判S澇ur側(cè)fa曾ce才）、業(yè)拉伸訓(xùn)面（倒Ex奸tr豈ud瓶ed溉S貨ur地fa倚ce叉）、爸掃描屑面（殲Sw淹ep盼t襯Su舉rf疲ac削e）厘、縮剖放面關(guān)（E賊nl偶ar滾ge服S辱ur填fa舅ce濤）、歪等距礦面（居Of趣fs哀et筒S且ur嬌fa叼ce弄）、摸融接跨圓角陳面（胖Bl鵝en膊d泡Su聾rf裝ac肌e）忌、裁游剪面多（T陜r(jià)i元m徐Su終rf況ac野e）貓、縫斤合面芳（S于ew顆S逆ur諷fa暈ce烤）、挺延伸靈面（栗Ex褲te昨nd拳S躲ur襪fa短ce氣）、嚼邊界鐵面（刑Bo戀un電da催ry捉S糟ur濟(jì)fa扎ce殊）?？恳⒓右膺@誰(shuí)些基廢本曲驕面和填派生斷曲面室的使奴用特說點(diǎn)，鍋如拉濃伸功逆能可茄進(jìn)行縫帶傾巴斜拔暗模角猴度的唯曲面巷設(shè)計(jì)值。同株時(shí)對(duì)祖于基趣本的匯曲線宋，如塑直線慰、圓宮弧、日曲線東裁剪三（T邪ri壯m散cu麥rv烤e）做、長(zhǎng)遲度調(diào)昌節(jié)（喪Ar閑c飽le桃ng熊th崇）、泳等距潔線（鳳Of駕fs錢et打C濟(jì)ur伙ve喜）、章投影拖曲線現(xiàn)（P圣ro獻(xiàn)je運(yùn)ct申C魯ur劍ve有）、惕相交串曲線漫（I概nt靠er鑰se咱ct腥io噸n稱Cu朋rv拖e碎）和低曲線均連接年（J寫oi勻n釣Cu覺rv戒e）驚等生肥成及邊其編資輯修會(huì)改，奪應(yīng)做如到靈論活熟恩練。震同時(shí)剝還應(yīng)甜區(qū)分茶Sk紀(jì)et饅ch絞和C癥ur蘭ve噴的使吊用方卵法以汽及坐眉標(biāo)系愁統(tǒng)的迫靈活鑰使用茶。百(3躲)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