基于CAD／CAE的汽车右前开关控制面板注射模设计

模具工业2010年第36卷第4期 47 基于射模设计 姜 羡 ，赵龙志 ，赵明娟 ，张尚兵 (1华东交通大学载运工具与装备省部共建教育部重点实验室，江西南昌 330013； 2辽阳金兴汽车内饰集团公司，辽宁辽阳 111000) 摘要：基于用位置进行了分析，采用软件建立塑件实体模型，创建模具体积块，对模具进行了分模模拟，确保 了模具运行可靠。最后基于模具体积块利用进行了模架调用与装配。结果表明：采用三维短了产品的开发周期，模具实体感强、质量高，大大 降低了模具的设计和制造成本。 关键词：开关控制面板；型面； 中图分类号： 1320662 文献标识码：B 文章编号：10012168(2040047c 7c of n ， 130211000，n an AE n by a by a a on of 1le be in of 1，_ ：AE； 1产品结构分析 图据汽车 内饰整体美观需要，产品外轮廓由曲面构成，表面 为流线形弧面，造型简约大方，各表面之间采用曲 面过渡。表面要求光滑精致，无任何熔接痕，无顶出 收稿日期：2201。 基金项目：载运工具与装备省部共建教育部重点实验室开放基 金(01306016)和(013 作者简介：姜羡(1971一)，男，江西金溪人。工程师，主要从事 材料成型研究，地址：江西南昌华东交通大学机电工程学院，(电 话)07917046139，(电子信箱)63o 痕迹，背面为装配面，无外观质量要求。塑件整体上 为方形弧面薄板，投影面积较大，整体造型简约大 方。为了便于安装，塑件的安装壁上设有导向筋和 卡扣。导向筋呈垂直排列，分布位置符合结构力学 要求，避免了塑件在注射成型过程中的热变形，而且 筋可以使塑料容易充满型腔，减少了收缩不均。安 装卡扣设置在塑件装配面的3个方向，确保了塑件 安装的顺利进行。在塑件的拐角处设置了圆角，增 加了塑件的机械强度，改善了成型时材料的流动性， 有利于塑件脱模。 塑件材料为改性有良好的韧度、耐水陛 48 模具工业2010年第36卷第4期 和化学稳定性，综合力学性能优异，注射时流动陛 好，容易成型，但收缩率大，收缩率为1易 产生缩孔、凹痕、变形等缺陷，凝固速度较快时容易 产生内应力。因此，应注意控制成型温度，适当降 低冷却速度，否则会使塑件表面失去光泽或使塑件 产生翘曲、变形【o 2 塑件造型 在造型前，预先设定工作目录，然后在新建目 录下进行相应的设置，主要包括：材料的设定，绘图 精度的设定，单位设定，公差设置等，具体的数据可 视塑件的精度要求而定。 汽车内饰右前开关控制面板可利用拉伸、倒 角、抽壳等基本特征完成造型。特征是构成零件的 基本元素，基本特征的最简单建构功能有添加材 料，即产生实体体积；移除材料，即从现存模型中切 掉特定范围的材料体积。首先在基准面上草绘，生 (a)正II=i 成最初的平面模型，该草绘图是后续设计的定位参 考，是3过拉伸抽壳拉伸命 令得到简单的壳状零件，如图2(a)所示，然后通过 拉伸剪切去除材料的方法得到开孔的壳体，如图2 (b)所示，最后通过侧壁拉伸剪切镜面对称的方法 获取了所需要的带卡扣和加强筋的塑件，如图2 (C)、(d)所示。对曲面特征的修改也是必不可少的， 需要不断地修改，具体修改可借助的参数化 功能。 3注射模设计 31分型面的创建 分型面的正确选择对制品的质量、工艺操作和 模具制造均有很大影响。分型面的创建是模具设计 的关键环节，可根据不同的曲面特征来创建分型面， 拆出凸、凹模等模具零件。汽车内饰右前开关控制 面板是类似于长方体的塑件，塑件的尺寸比较小，因 图1汽车内饰右前开关控制面板 (a)壳体 (c)b) 配【b)简易实体 图2产品造型 (d)产品 模具工业2010年第36卷第4期 49 此该塑件采用1模2腔结构。在塑件的背面带有用 来装配的卡扣，卡扣的方向为同一个方向，因此为 了简化模具结构，降低模具制造成本，塑件采用旋 转180。加镜像方式布局。 塑料模具的分型面是其闭合时凹模与凸模相 配合的接触面。选择分型面时应考虑到分型面不应 影响制品尺寸的精度和外观；尽量简单，避免采用 复杂形状，使模具制造容易；不妨碍制件脱模和抽 芯；有利于浇注系统的合理设计；尽可能与料流的 末端重合，有利于排气。利用复制命令复制产品的 曲面，然后将曲面镜像到另一型腔。将制件的最大 投影面下表面拉伸一平面，并将复制的曲面与其合 并。由于塑件的孔壁为平面，利用最基本的曲面拉 伸的方法即可将孔填充，然后应用曲面复制和合并 创建模具的主分型面，如图3所示。最后利用分型面 分割塑件，完成模具成型体积块的建立。加入模具 装配特征形成浇注系统，模拟开模(见图4)。至此， 分型结束，模具设计时除了凸、凹模设计，倒钩处要 有滑块的设计，制件设计分型面时的重点在于孔的 填充和创建滑块分型面。 图4开模仿真 图3主分型面 32最佳浇口位置分析 在图 1)后，把后将模 型导入1其表面网格化。由于产品厚度尺 寸较小，属于薄壁件，适合于双面网格模型，图5 (d 。表面网格是由三节点的三角形组成，与中面网 格不同，它是创建在模型的上下两层表面上。再对 网格交叉、纵横比以及零面积单元等方面存在问题， 利用网格工具通过合并、移动、插入节点等方式，进 行逐一修改、解决。在对模型进行网格划分时也保 证各单元的匹配率应大于85，自由边和非交叠边 个数为0，未定向单元为O，交叉单元个数为O，单元 纵横比最大值控制在6以内H】型 的网格统计信息如图5(b)所示，所有信息都满足要 求。 浇口位置在模具设计中起着至关重要的作用， 它直接影响塑料熔体在模具型腔内的流动，从而关 (a)删格模型 (b)列格统计信息 图5网格戈具工业2010年第36卷第4期 系到注射件成型后是否会产生翘曲变形、熔接痕等 缺陷。最佳浇口位置分析主要基于流动的平衡性、 型腔内的流动阻力、产品的形状和壁厚、注射成型 中浇口位置的可行性等因素进行分析。分析时成型 条件设置为：模温60，料温235。分析的结果在 模型中以不同的颜色显示最佳浇口位置，如图6所 示，图中深色区域为最佳浇口区域，浅灰次之，白色 区域最差。从图中可以看出，最佳浇口位置位于产 品的导向板根部和面板中部。当浇口设置在导板根 部时。产品注射成型时必须设置双浇口，这提高了 模具的制造成本，否则破坏了产品的流动平衡，降 低了产品的成型性能。因此，产品的最佳浇口位置 为面板的中部。 一一 (b)装配面 图6最佳浇口位置 33模具温度调节系统 一般注射到模具内的塑料温度为200左右， 而塑件固化后从模具型腔中取出时其温度在60 以下。由于制品平均壁厚为25品尺寸又较 小，通过在模具上直接打孔，并通以冷却水进行冷 却，确定水孔直径为 8瑚m。由于冷却水道的位置、 结构形式、孔径、表面状态、水的流速、模具材料等 很多因素都会影响模具的热量向冷却水传递，精确 计算比较困难。根据模型的结构设计时冷却水道布 置如图7所示。 (a)动模 (b)定模 图7冷却水道 34模架实体生成 根据生成的分型面尺寸合理选用由标准模架， 利用xe,自动产生 模板及各个模座标准零件，再根据预先选用的标准 模座零件尺寸调整模板及模座零件。基于独立参数 化元件的使用，活，并且可以快速更改或修改。所有标准模架零 件的尺寸都有n指定的缺省值。在关联中使用这 些尺寸时，可以驱动要添加到模型中的特征尺寸，从 而既可以完成整体模架的调用，又可以完成局部零 件参数的修改，因此运用 (生成整体模架是一种 快捷的模具设计方法。 应用每个零件的相对位置及尺寸形态。对于一些特征 如滑块组件、复位杆、斜顶杆、冷却系统。可以根据基 准点、面、坐标进行自动装配。 模架生成的步骤如下： (1)导入装配模型，装配完成后，对元件进行分 类，使 可以识别它们。 (2)型腔布局。在型腔板上切槽。选择矩形切口， 可以自动识别型腔尺寸。 (3)定义模板。可以在主视图和侧视图中看到载 入的模架。 (4)添加复位杆和顶杆。定义杆的数量、类型、直 径、位置、阵列长度和宽度。至此模架主体定义完 毕，可以生成三维图形(见图8)。 图8模架 (5)定义冷却系统。：创建冷却水孔和装配相关的元件如塞子、接头、 喷嘴等。使用的基准曲线。在走冷却水的平面上绘制基 准曲线，并且给定水孔的直径。 模具工业2010年第36卷第4期 51 注射模中特殊斜顶块的设计技巧 黄能会。许树勤 (太原理工大学材料科学与工程学院，山西太原030024) 摘要：简述了4种特殊斜顶机构的使用场合及斜顶块的结构特点，总结了斜顶块机构的一些设计技术 要求。对模具设计者有一定的指导意义。 关键词：倒扣；斜顶块；设计 中图分类号：贼 文献标识码：B 文章编号：10012168(2010)04005103 in of e f U 3 ，of of in of 引言 在各类工业产品中，注射产品在生活中的应用 越来越多，而且产品趋于复杂化。常见的结构有滑 收稿日期：2009作者简介：黄能会(1983-)，男，湖北京山人，硕士研究生，研究 方向：现代材料加工与模具技术，地址：山西省太原市迎泽西大 街79号太原理工大学迎西校区3251信箱，(电话 (电子信箱)63、齿轮、斜顶块以及这些结构的组合形式。而对于 一些侧面卡钩、凸台【l 常常由于模具的空间结构 位置限制而不能使用滑块或内滑块机构，为了简化 结构，常常采用斜顶机构口指斜 导杆导滑的侧向分型与抽芯机构13 它是由斜顶块 与侧型芯制成整体式或组合式机构后与动模板或型 芯上的斜导向件进行导滑推出的一种斜滑块抽芯机 构6)装配元件，系统短暂计算后可以看到已定 义的螺钉、导向件以及顶杆自动装配在模架上，检 查各元件的尺寸与相对位置，看是否有干涉或孔壁 过薄现象。 (7)定义模架开模模拟。定义开模距离、步长以 及顶板运动时间，并执行干涉检查。设计完成后， I)工程图，生成工程图后，需对图纸进行修改，删除 看不见的特征，添加一些辅助引线如指引线、标注 线等。 4结束语 注射模正朝着数字化设计方向发展，国内外一 些模具成型零件方面的软件都得到了比较普遍的 应用。介绍了和前开关控制面板注射模具设计中的应用，利用 建模具体积 块，进行塑件浇口位置