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2013-08-11 by:廣州有限元培訓(xùn)實(shí)踐中心 來源:仿真在線
proe在塑料模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
1 前言
隨著中國正式加入WTO,大量外資企業(yè)涌人中國,各行各業(yè)將面臨重大的機(jī)遇和挑戰(zhàn),模具行業(yè)也不例外。模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)之一,在各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。由于世界制造業(yè)的中心正逐漸向中國轉(zhuǎn)移,因此國內(nèi)對模具的需求也越來越大,尤其是塑料模具。在激烈的市場競爭中,產(chǎn)品投入市場的周期往往是成敗的關(guān)鍵,因此客戶對模具開發(fā)周期的要求越來越嚴(yán)格,不少客戶把模具的交貨期放在第一位置,模具加工的周期長短也已成為一個(gè)不可忽略的因素。這就要求模具廠家必須在縮短模具的設(shè)計(jì)周期和加工周期上下功夫。而在加工周期固定的情況下,模具設(shè)計(jì)時(shí)間無疑成為模具能否按時(shí)完成的重要因素。
2 proe的設(shè)計(jì)思想和原理
2.1 proe在塑料模具中的應(yīng)用價(jià)值
三維設(shè)計(jì)軟件proe(proengineer)的出現(xiàn)給眾多的模具設(shè)計(jì)人員提供了一個(gè)方便快捷的平臺。proe自問世以來,已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于航空航天、電子、機(jī)械、汽車、家電、玩具等各行各業(yè)中,已成為世界上最普及的三維CAD/CAM應(yīng)用軟件。與普通的二維設(shè)計(jì)軟件不同,proe可以直接繪制出實(shí)體模型,因此具有直觀性、快速性、仿真性等特點(diǎn)。proe的模具設(shè)計(jì)模塊Mold Base Library和EMX(Expert Moldbase Extension)以及塑料顧問模塊(Plastic advisor)可以為塑料模具設(shè)計(jì)者節(jié)省很多時(shí)間,這是用傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)軟件所不能相比的。proe可以使塑料模具設(shè)計(jì)者能在最短的時(shí)間內(nèi)完成模具裝配、模型檢驗(yàn)、分模面的建立和順利地拆裝模具等工作。
2.2 設(shè)計(jì)思路
典型的塑料模具,其結(jié)構(gòu)包括澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、成型零件、工藝零件、脫模機(jī)構(gòu)等。用proe進(jìn)行塑料模具設(shè)計(jì)通常應(yīng)包括以下幾方面內(nèi)容。
(1)塑料件制品分析:包括撥模分析、厚度分析、布局分析、塑料澆注系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)的分析等。
(2)模具成型零件設(shè)計(jì):包括型芯、型腔、鑲件等,這些零件通過proe模具模塊中的分模面分割(Parting Surface Split)和體積塊分割(Volume Split)得到。
(3)澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì):根據(jù)塑料件制品的形狀和大小選擇合適的澆口及冷卻方式及孔徑大小。
(4)模架及其零件的設(shè)計(jì):用基礎(chǔ)建模工具逐個(gè)設(shè)計(jì)出模具零件,然后用裝配建模完成模架的裝配;直接調(diào)用Mold Base Library模塊中的標(biāo)準(zhǔn)模架和標(biāo)準(zhǔn)零件;在EMX模塊中自動(dòng)創(chuàng)建模架并選用標(biāo)準(zhǔn)零件。
(5)干涉檢驗(yàn):檢查模具中的冷卻水道、過孔、通孔以及頂出或者抽芯機(jī)構(gòu)間是否有干涉現(xiàn)象,如發(fā)生干涉現(xiàn)象,立即修正。
(6)模具工程圖的生成:通過proe繪制模具工程圖,并生成明細(xì)表。
3 proe在塑料模具設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用
下面通過具體實(shí)例來說明一下proe在塑料模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。該塑料制品如圖1所示。
首先用proe的塑料顧問模塊對該制品進(jìn)行可行性分析,該塑料制品材料為ABS,大批量生產(chǎn)。初步定為一模四件,對稱分布。輸入正確的工藝參數(shù),即可用塑料顧問模擬澆注系統(tǒng)進(jìn)行填充。塑料顧問可以評估注塑工藝的參數(shù)的是否合理,所以它是塑料模具設(shè)計(jì)及相關(guān)行業(yè)節(jié)省原材料成本和設(shè)計(jì)時(shí)間的理想工具。設(shè)計(jì)者可以方便地選擇材料類型和提議的澆口位置,塑料顧問則在屏幕上提供充模動(dòng)畫,并最終提供出可能出現(xiàn)的問題的部位,如熔接痕、抽坑、應(yīng)力集中等問題。本例經(jīng)過塑料顧問進(jìn)行分析,具有實(shí)際可行性,可以進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。
用proe進(jìn)行模具設(shè)計(jì)必須要養(yǎng)成一個(gè)良好的習(xí)慣,就是在計(jì)算機(jī)上要為產(chǎn)品的模具設(shè)計(jì)建立一個(gè)專用的目錄,并將與該模具有關(guān)的產(chǎn)品圖復(fù)制到該目錄中(注意:目錄名和文件名要用英文)。根據(jù)圖1的參數(shù)信息,首先用proe基礎(chǔ)模塊繪制該塑料制品的三維效果圖(圖2)?？紤]到該塑料制品尺寸較小、經(jīng)過塑料顧問分析具備可行性,故設(shè)計(jì)為一模四件,并選用標(biāo)準(zhǔn)的A2型模架,模架尺寸為125×160mm。
下面通過以下幾個(gè)步驟來具體說明如何用proe進(jìn)行該塑料制品的模具設(shè)計(jì)。
3.1 引入?yún)⒄漳Ｐ?/strong>
啟動(dòng)proe制造模塊并點(diǎn)選模具型腔,輸入文件名稱,本實(shí)例名稱為gaipian,將單位設(shè)置成公制,然后在模具模塊中選擇參照零件(即該塑料制品)的路徑和名稱進(jìn)行定位,并調(diào)整好參照零件的坐標(biāo)系(proe要求參照模型的Z軸與模具的開模方向一致)。接下來用proe對該塑料制品進(jìn)行布局,該制品一模四件,采用矩形布局。
3.2 模具成型零件的設(shè)計(jì)
塑料制品成型冷卻至常溫后,其尺寸會收縮。不同塑料有不同的收縮率,該塑料制品材料為ABS,故將其收縮率設(shè)置為0.6%。運(yùn)行proe中的模具收縮命令,在文本框中輸入0.006,然后返回主程序。另外也可在收縮信息命令中查看詳細(xì)的收縮信息。
下面進(jìn)行毛坯工作部件(workpiece)的設(shè)計(jì),它的尺寸必須完全包容參照模型。毛坯工作部件可以自動(dòng)或者手動(dòng)創(chuàng)建。設(shè)置好毛坯工作部件的尺寸后,進(jìn)行分型面的設(shè)計(jì),分型面的設(shè)計(jì)是proe模具設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵步驟,如果該步驟設(shè)置不正確,proe就會分析不出如何開模,導(dǎo)致后續(xù)步驟無法進(jìn)行,甚至前功盡棄。將分型面設(shè)置在該塑料制品的投影面積最大處的部位,即下圓面。毛坯工作部件和分型面都已確定,便可進(jìn)行分模,用proe的模具體積塊分割命令選擇分型面對毛坯工作部件進(jìn)行分割,分割的結(jié)果使毛坯工作部件成為兩個(gè)體積塊(動(dòng)模和定模)。分割完成后,必須注意要用proe對兩個(gè)體積塊進(jìn)行模具抽取才能真正地生成模具元件。
3.3 澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
proe的澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括主流道、分流道以及澆口的設(shè)計(jì)。該步驟要比傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)軟件方便和快捷得多。通過proe進(jìn)行該步驟的操作,可以在需要開孔的所有零件上同時(shí)進(jìn)行開孔并且直接保存到該零件上。選擇模具特征中流道命令和流道類型,然后繪制流道線,即可生成流道,澆口的設(shè)計(jì)亦如此。
proe的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)也很方便,與澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)類似。選擇水線命令,設(shè)置合適的水道直徑和開孔位置,繪制水線的起點(diǎn)和終點(diǎn),即可在模具零件上自動(dòng)生成水線。與流道設(shè)計(jì)相同,水道直接保存到需開水道的零件上。接下來便可進(jìn)行鑄模,該操作比較簡單,如果前面步驟設(shè)置正確,執(zhí)行鑄模創(chuàng)建命令即可模擬模具實(shí)際注射過程生成塑料制品。
3.4 干涉檢驗(yàn)
通過proe的開模命令(mold opening)對模具分模,可以檢查模具在開模時(shí)是否有干涉現(xiàn)象。對該塑料制品進(jìn)行分模,可以看出該制品無干涉現(xiàn)象 3.5 加載模架并生成工程圖
該步驟可通過proe的EMX(Expert Moldbase Extension)模塊直接生成。通過啟動(dòng)EMX模塊,選擇合適的模架(文中選用標(biāo)準(zhǔn)模架125×160),并正確選擇裝配坐標(biāo)系,EMX模塊即可直接生成模具總裝三維效果圖(如圖6所示),根據(jù)需要還可加載各個(gè)型號的定位環(huán)和注塑機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬,演示注射開模過程。EMX可加載國內(nèi)外各大模具和模架制造商的標(biāo)準(zhǔn)模架,因此非常具有實(shí)際使用價(jià)值。模架加載完成后,便可轉(zhuǎn)入proe工程圖模塊生成工程圖。
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