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2013-08-11 by:廣州有限元培訓實踐中心 來源:仿真在線
proe在塑料模具設計中的應用
1 前言
隨著中國正式加入WTO,大量外資企業涌人中國,各行各業將面臨重大的機遇和挑戰,模具行業也不例外。模具工業是國民經濟的基礎工業之一,在各個領域有著廣泛的應用。由于世界制造業的中心正逐漸向中國轉移,因此國內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,產品投入市場的周期往往是成敗的關鍵,因此客戶對模具開發周期的要求越來越嚴格,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不可忽略的因素。這就要求模具廠家必須在縮短模具的設計周期和加工周期上下功夫。而在加工周期固定的情況下,模具設計時間無疑成為模具能否按時完成的重要因素。
2 proe的設計思想和原理
2.1 proe在塑料模具中的應用價值
三維設計軟件proe(proengineer)的出現給眾多的模具設計人員提供了一個方便快捷的平臺。proe自問世以來,已經被廣泛地應用于航空航天、電子、機械、汽車、家電、玩具等各行各業中,已成為世界上最普及的三維CAD/CAM應用軟件。與普通的二維設計軟件不同,proe可以直接繪制出實體模型,因此具有直觀性、快速性、仿真性等特點。proe的模具設計模塊Mold Base Library和EMX(Expert Moldbase Extension)以及塑料顧問模塊(Plastic advisor)可以為塑料模具設計者節省很多時間,這是用傳統的二維設計軟件所不能相比的。proe可以使塑料模具設計者能在最短的時間內完成模具裝配、模型檢驗、分模面的建立和順利地拆裝模具等工作。
2.2 設計思路
典型的塑料模具,其結構包括澆注系統、導向系統、冷卻系統、成型零件、工藝零件、脫模機構等。用proe進行塑料模具設計通常應包括以下幾方面內容。
(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、頂出系統及冷卻系統的分析等。
(2)模具成型零件設計: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)澆注系統及冷卻系統的設計:根據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)模架及其零件的設計:用基礎建模工具逐個設計出模具零件,然后用裝配建模完成模架的裝配;直接調用Mold Base Library模塊中的標準模架和標準零件;在EMX模塊中自動創建模架并選用標準零件。
(5)干涉檢驗:檢查模具中的冷卻水道、過孔、通孔以及頂出或者抽芯機構間是否有干涉現象,如發生干涉現象,立即修正。
(6)模具工程圖的生成:通過proe繪制模具工程圖,并生成明細表。
3 proe在塑料模具設計中的實際應用
下面通過具體實例來說明一下proe在塑料模具設計中的應用。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行可行性分析,該塑料制品材料為ABS,大批量生產。初步定為一模四件,對稱分布。輸入正確的工藝參數,即可用塑料顧問模擬澆注系統進行填充。塑料顧問可以評估注塑工藝的參數的是否合理,所以它是塑料模具設計及相關行業節省原材料成本和設計時間的理想工具。設計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畫,并最終提供出可能出現的問題的部位,如熔接痕、抽坑、應力集中等問題。本例經過塑料顧問進行分析,具有實際可行性,可以進行模具設計。
用proe進行模具設計必須要養成一個良好的習慣,就是在計算機上要為產品的模具設計建立一個專用的目錄,并將與該模具有關的產品圖復制到該目錄中(注意:目錄名和文件名要用英文)。根據圖1的參數信息,首先用proe基礎模塊繪制該塑料制品的三維效果圖(圖2)。考慮到該塑料制品尺寸較小、經過塑料顧問分析具備可行性,故設計為一模四件,并選用標準的A2型模架,模架尺寸為125×160mm。
下面通過以下幾個步驟來具體說明如何用proe進行該塑料制品的模具設計。
3.1 引入參照模型
啟動proe制造模塊并點選模具型腔,輸入文件名稱,本實例名稱為gaipian,將單位設置成公制,然后在模具模塊中選擇參照零件(即該塑料制品)的路徑和名稱進行定位,并調整好參照零件的坐標系(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 模具成型零件的設計
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,故將其收縮率設置為0.6%。運行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的收縮信息。
下面進行毛坯工作部件(workpiece)的設計,它的尺寸必須完全包容參照模型。毛坯工作部件可以自動或者手動創建。設置好毛坯工作部件的尺寸后,進行分型面的設計,分型面的設計是proe模具設計中的關鍵步驟,如果該步驟設置不正確,proe就會分析不出如何開模,導致后續步驟無法進行,甚至前功盡棄。將分型面設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行分割,分割的結果使毛坯工作部件成為兩個體積塊(動模和定模)。分割完成后,必須注意要用proe對兩個體積塊進行模具抽取才能真正地生成模具元件。
3.3 澆注系統及冷卻系統的設計
proe的澆注系統設計包括主流道、分流道以及澆口的設計。該步驟要比傳統的二維設計軟件方便和快捷得多。通過proe進行該步驟的操作,可以在需要開孔的所有零件上同時進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,澆口的設計亦如此。
proe的冷卻系統設計也很方便,與澆注系統的設計類似。選擇水線命令,設置合適的水道直徑和開孔位置,繪制水線的起點和終點,即可在模具零件上自動生成水線。與流道設計相同,水道直接保存到需開水道的零件上。接下來便可進行鑄模,該操作比較簡單,如果前面步驟設置正確,執行鑄模創建命令即可模擬模具實際注射過程生成塑料制品。
3.4 干涉檢驗
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是否有干涉現象。對該塑料制品進行分模,可以看出該制品無干涉現象 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EMX模塊,選擇合適的模架(文中選用標準模架125×160),并正確選擇裝配坐標系,EMX模塊即可直接生成模具總裝三維效果圖(如圖6所示),根據需要還可加載各個型號的定位環和注塑機進行動態模擬,演示注射開模過程。EMX可加載國內外各大模具和模架制造商的標準模架,因此非常具有實際使用價值。模架加載完成后,便可轉入proe工程圖模塊生成工程圖。
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