用软件和新材料实现模具的快速设计和制造
发布时间：09-8-19 收藏
Dynamic Plastics公司的竞争力得益于其为客户快速设计和制造模具的能力，而这种能力要归功于其对节约时间的软件方法和新型材料的采用。
对于Dynamic Plastics公司来说，速度意味着一切，因为市场环境需要速度。该公司专门从事快速制造塑料注射模具原型及相关技术研发，同时为客户提供他们所需的小型、高质量部件（见图1）。
 |
| 图1通过软件与高硬度铝的结合，Dynamic Plastics 公司从设计到加工建立起了在模具原型快速制造方面的优势 |
Dynamic Plastics公司综合了训练有素的设计人员、程序员和机械师，以及新材料的选择和灵活的时间表等要素，这是其成功的关键。用户界面友好的 CAD/CAM/CNC软件和并行工作系统产生一个新的局部部件结构设计，使 Dynamic Plastics在快速制造模具原型方面充满竞争力。选用高质量铝进行精确加工使其从模具原型阶段就能生产出正确的产品。
成长源自灵活性
Dynamic Plastics公司成立于10年前，现拥有25000ft2的工厂，雇用了12名模具制造人员和13名支持/管理人员。该公司加工经理Tom Prebelich介绍，Dynamic Plastics之所以与其他模具制造竞争者不同，是因为他们承担了更多责任。对于大部分工作，他们不仅仅要确定刀具路径并进行加工，而且还需要做设计工作，即利用用户界面友好的CAD/CAM/CNC软件获得迅速而精确的加工工艺。
节约时间
Dynamic Plastics公司使用的软件为Mastercamr ，它能够接受任意文件，因此可使工作始终保持着着正确的方向。在紧急情况下，该公司可将客户的原型设计和模腔制造分开，将其交给另一个操作员，所以能够实现在模具的设计阶段就开始进行加工操作。
“ 为了确保模具部件在出厂时能够正确安装，我们采用了MoldPlusr（Mastercamr的一种附加项目），即通过拷贝径流和分型面而使模腔和模芯达到更完美的配合。我们已经使用MoldPlusr 5年了，该软件使我们节约了70％的时间。另外，我们在产品微调中倾向于使用Mastercamr/CNC 软件的实体功能，尽管很多模具制造者认为该功能不易使用。由于实体功能的采用，进一步节约了时间，提高了速度。”Prebelich说。
成功的测量
Badger Meter公司是Dynamic Plastics公司的一个终端用户。它是一家世界领先的流体测量和控制产品制造商，其手持式ReadAllr Interrogator（一种基于微型计算机的电池驱动数据收集器，专用于Badger的Tracer自动测量读取系统。见图2）的外壳部件及快速成型模具就是由Dynamic Plastics提供的。
 |
| 图2 Dynamic Plastics公司为Badger Meter公司的数据收集器的设计案例使用了低成本的铝原型模具 |
根据以往的经验，改变肋筋位置和浇口的位置可以获得更好的成型，同时也利于改善外观，防止收缩。为此，Dynamic Plastics公司采用了这种设计，并且只用了5~6周的时间就完成了ReadAllr全部14个部件的快速模具的设计和制造 (见图3)。
 |
| 图3只用了5~6周的时间，Dynamic Plastics 公司就为ReadAll 成型模具设计出了所有部件。该模具拥有13个部件 |
根据经验制图
ReadAllr被设计成滑动的模式(见图4)，能够滑进充电底座，这个充电底座是ReadAllr 14个部件中的一个。分析实体模型，可看出在充电底座后面成直线的螺丝套、窗口和孔，几乎垂直于主体部分的分型线。将模型输入到Mastercamr中，此时需要特别考虑的是要在底座的壳体(见图5)上设置零点。
 |
| 图4来自实体的刀具路径的精确性确保了部件的完美配合，包括在数据收集器及底部充电器的电子连接部分需要均匀一致的压力 |
 |
| 图5在垂直于底座充电器部分的附近凸起部分拥有复杂的几何形状，而且在脱模以后要求装配的部件能够用手拔出 |
ReadAllr的模具要求一个手工装填的铸件(见图6)在成型之后能够以适当的方向被放入模具。此铸件具有5个面的复杂造型，并拥有凹槽和钻孔。
 |
| 图6放置在洁净布上的手工安装部件的内部显示出复杂的几何形状 |
Prebelich解释：“我们是在改变结构平面和加工面(相对于机械切割)使其垂直于模具的基础上，通过实体模型本身来设计这一手工装配部件的(见图7)。”
 |
| 图7 Tom Prebelich正在检查部件的配合情况。在他的后面，Mastercamr 界面正在显示实体，通过软件坐标系统，能够区分出不同的水平面 |
通过为所有的几何构型配置非标准的原始文件，模型的设计以及刀具路径能够更快地形成。 Prebelich使用Mastercamr的新坐标系统(WCS)简化了这一工作。在大多情况下，WCS将坐标系统移动到部件上，而不是将部件移动到坐标系中，这与部件最初的坐标系有很大不同。这一过程使操作者更容易描述和修改部件。
“对于第一次原型的成功，我们的最佳选择是使用6种不同设置，并为每一方向写出刀具路径”，Prebelich表示：“我们使用3轴机器，通过移动工作台，使每一刀具路径具有不同的加工设置(见图8)。因为5轴研磨机对产品而言成本太高。”
 |
| 图8在完成了Dynamic Plastic公司的3步加工阶段后， Mastercamr控制一台0.06in.研磨机加工剩余的边角 |
WCS系统对于Dynamic Plastics设计人员的工作极其重要。它可用于确定非标准方向，并能够在部件的原始方向进行编程。另外它也能够容易地创建和确定偏移量，从而确定出需要机加工的量。
更多的操作，更少的时间
在从主ReadAll模具分离并重新坐标化之前，Prebelich会将一般塑料的收缩率考虑到Mastercamr内。同时，从客户得到的关于部件表面的信息帮助他确定模具开闭的方式。为了获得最好的结果，Prebelich旋转了实体模型，以使有纹理的一面靠在型腔壁上(见图9)。
 |
Prebelich强调，一旦部件设计开始，他就开始演示所有用于注射的操作以及部件的一些特征，接着使用表面粗糙的刀具沿路径去掉多余的材料，并使用1/2in.(1in.=25.4mm)喷管的研磨机进行加工。研磨机刀尖半径为0.03in.。
为了获得模具的光滑表面和加工模具的边角和细节部分，还要采用刀尖半径为0.02in. 的1/4in.喷管研磨机和更小的设备（0.06in.的平板研磨机或球磨机）对模具进行最后的处理。切削量由Mastercamr确定和控制。
Dynamic Plastics的这种3步加工法能够更为快速地进行模具粗加工。这是因为该工艺无需考虑刀具的限制，从而能够保持自始至终的高速切削。
硬质铝=质量＋效益
对于Badger的ReadAll来说，如果用钢制造模具，则模具必须进行机加工。由于这是一个模具原型，不但有时间的限制，而且将造成不必要的浪费。为此， Dynamic Plastics使用Alcoa QC7高硬度铝制造该模具。“这种金属能够经受热和塑料的磨损，即使像这样的模具原型，也能够保证加工50000个以上的部件(见图10)。 ”Prebelich 介绍道。
 |
| 图10 ReadAll充电器壳最终完成的部件被放置在完整的Dynamic Plastics模具中。 Alcoa QC7 高硬度铝节约了客户几乎一半的成本，用它可生产5万个部件 |
许多更软的铝在切削时会变得更粘。而Alcoa QC7 不仅容易加工，也容易进行抛光等精加工。
出于成本考虑，Dynamic Plastics在能够达到钢模具的质量标准的基础上，把客户的低产量模具成本削减了一半。Badger公司对此十分满意。
关于 “用软件和新材料实现模具的快速设计和制造” 的 0 个评论
请您登录之后，发表评论。