合作设计生产模具

燃料价格不稳定的特性,迫使航空航天工业不得不将减轻重量作为其首要工作,大幅度减少飞机座位的重量,降低飞机使用寿命中的油耗和CO2排放量。

DeltaCAD有限公司与Casting Support Systems有限公司合作,共同承包为一家民用航空企业提供碳纤维材料座椅外壳铝制模具的工程项目。

这个项目的原始CAD模型是由客户以Unigraphics NX文件的形式提供,采用来自Vero软件公司的VISI Modelling造型软件进行零件分析和模具设计

“VISI造型软件对于非本地数据具有非常好的兼容特性。”Dean Challis先生解释说,“在通常情况下,模型是原创设计,其制造要求总是不太明确。为了使一个零件易于生产制造,数据之间应能互相交叉使用,并可进行相关的修改变,这一点非常重要。对这些特定的组件以及来自最初设计小组的权威人士而言,需要对模具进行修改,去除倒凹区,并在尖锐的边缘上应用混合半径倒角。在通常情况下,混合半径倒角是一项非常复杂的任务,为了使一个模型分解成多个平面,这样做是十分必要的,并应用CAD手工方式进行修改。VISI是一款非常强大的造型软件,可在实体环境和表面环境之间交替使用,这使我们能够在其他CAD系统经常受到妨碍的地方作出复杂的变化。”

该模具是由Casting Support Systems有限公司制造,可为熔模铸造、塑胶成型和燃气轮机等产业提供大型模具;当与Versa-tote姐妹公司联合后,就成为一个设计和制造可回收运输箱、分拣箱和订货手提箱的先进运营商,为全欧洲的分销和储运企业提供服务。

所有的刀具路径采用VISI加工软件进行编程,而铝制模具则采用XYZ 1060型高速立式加工中心铣削加工,该机床通过西门子840D ShopMill控制软件运行,并采用专门设计的WNT整体硬质合金立铣刀,用于切削加工铝金属一类质地较软的材料。模具的几何形状可使其能够以较高的进给速度,即相当于传统钢材切削刀具两倍的切削速度,将沟槽切削加工到1.5倍直径的深度。刀具切削加工该模具的使用寿命约为3000h。

Casting Support Systems有限公司工具室领班Sam Cox先生解释说:“复杂的模具通常包含有很多的插件,其设置时间与CAM的实际运行时间是不成比例的。为了克服这一障碍,我们围绕一个单一的数据设置了一些独立的加工件,使其能通宵进行无灯光运行加工。虽然机床能够以最佳的生产效率运行,但为了保护通宵运行的刀具使用寿命,我们采用了备份刀具。使用VISI软件准确地预测实际刀具路径的切削时间和相应的程序。一组典型的通宵应用程序将可运行长达14h的工作时间。”

其所使用的碳纤维材料是一种2×2的斜纹编织物,用环氧树脂浸渍处理,这样,当该模具被加温到120℃~140℃时,该树脂将在约1h的时间内固化。然后,尽可能快速地冷却该模具,并除去该模具的上半部分,从而暴露出碳纤维成型体。碳纤维具有拉伸强度高、重量轻、热膨胀系数低的特性,从而使其在航空航天、土木工程、军事和竞技体育中得到非常普遍的应用。

经过组装和带有多个插件的整套模具被发送到的客户手中,用于最终碳纤维组件的生产,其重量仅为5.25lb,是“第一次几乎看不到分型线的产品”。“Dean 和VISI相结合,提供了许多额外的要求,并且在实际上已经超越了我们的预期目标。Vero公司为复杂模具的设计和制造,提供了一个功能强大和成本效益很好的解决方案。”


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