术在手机外壳注射模具设计中的应用.pdf

第5 卷第4 期 2 0 0 6 年1 2 月 常州信息职业技术学院学报 J o u r n a lo fC h a n g z h o uV o c a t i o n a lC o l l e g eo fI n f o r m a t i o nT e c h n o l o g y V j L 5N o 4 D e c 2 0 0 6 C A D 技术在手机外壳注射模具设计中的应用 王桂林于云程 ( 常州信息职业技术院机电工程系江苏常州2 1 3 1 6 4 ) 摘要：注射模具作为重要的模塑成形工艺装备，传统的设计方法已不能满足生产要求，C A D 技术在模具设计中具有较大优 势，因而得到了广泛的应用。采用U GN X 3 0 M o l dW i z a r d 软件，以手机外壳注射模具设计为例，主要介绍了模具设计 过程中的重点和难点。 关键词：C A D 技术；U G N X 3 0 ；模具设计 中图分类号：T P 3 9 1 7 2文献标识码：A文章编号：1 6 7 2 - 2 4 3 4 ( 2 0 0 6 ) 0 4 - 0 0 3 6 - 0 3 T h eA p p l i ca t i o no fC A DT e c h n o l o g yt oi n j e c t i o n M o l do fM o b i l eP l m n eS h e W A N GG u i - l i nY UY u n 。c h e n g ( D e p t o fM e c h a n i c a lE n g i n e e r i n g ，C h a n g z h o uC o l l e g eo fI n f o r m a t i o nT e c h n o l o g y ，C h a n g z h o u2 1 3 1 6 4 ，C h i n a ) A h 由鬻t ：i n j e c t i o nm o l da c t s a si m p o r t a n te q u i p m e n ti nm o l d i n g T r a d i t i o n a ld e s i g nc a l l ts a t i s f yt h en e e do fp r o d u c t i o n C A Dt e e h n o i o - g Yh a sm a n ya d v a n t a g e si nm o l dd e s i g n ，t h u si t sw i d e b ，u s e d T a k ei n j e c t i o nm o l dd e s 蒈1o fm o b i l ep h o n es h e Ua sa ne x a m p l e b ya p p l y i n gU G N X3 0 M o l dW i z a r d t h ea r t i c l em a i n l yi n t r o d u c e st h ee m p h a s i sa n dd i f f i c u l t i e si nm o l dd e s i g n 研w 伽出：C A Dt e c h n o l o g y ；U GN X3 0 ；m o l dd e s i g n 塑料模具作为一种生产工艺装备，在国民经济 中起着重要的作用。随着塑料产品在家电、电子、机 械和F t 常用品中的广泛应用，产品由原来单一品种、 大批量生产模式转向多品种、小批量、高质量生产模 式，对塑料模具设计的要求越来越高，传统的手工设 计方式已满足不了生产发展的需要，C A D 技术的发 展正适应了这种客观实际的要求。 1 C A D 技术在模具设计中的重要作用 C A D 技术在模具行业得到广泛应用，是由于它 具有以下优越性： ( 1 ) C A D 可提高模具设计的质量由于在 C A D 软件系统中包含大量的模具专业技术、知识， 因而可以引导设计者进行型腔生成、型腔布置、浇注 系统设计、模具零件结构设计等，为模具设计提供了 科学依据，使设计更加合理化。 ( 2 ) C A D 可提高工作效率，缩短设计周期设 计计算和绘图的自动化大大地缩短了设计时间，比 传统设计方法可提高几倍效率。 ( 3 ) C A D 可大大地节省劳动力，降低生产成本 计算机的高速运算和自动绘图及优化设计，使设计 人员减轻繁重的工作，从冗长的计算、校验、绘图和 编程中解放出来。 2 U GN O M 埘W i z a r d 模具设计模块 采用U GN X 3 O M o l dW i z a r d 设计模具的流程 是：加载产品、设置模具坐标系、设置收缩率、定义成 形镶块、型腔布局、分型、选择模架、选择标准件、推 收稿日期：2 0 0 6 - l O - 1 7 作者简介：王桂林( 1 9 7 5 一) ，男，助工，从事研究方向：模具设计与制造、模具C A D C A E C A M 万方数据 第5 卷第4 期王桂林等：C A D 技术在手机外壳注射模具设计中的应用 3 7 出机构设计、滑块设计、镶件设计、浇口设计、流道设 计、冷却系统、电极设计、创建腔体、材料清单、模具 工程图。 3 手机外壳注射模具设计 以手机外壳注射模具设计来介绍U GN X3 O M o l dW i z a r d 的应用。手 机外壳塑件三维产品图如 图1 所示。材质为A B S + P C ，矩形壳体形状，上表面 和下底面是自由曲面，上 表面有1 个较大的矩形图1手机外壳塑件三维 孔、3 个小圆孔和1 5 个椭 产品图 圆孔，侧面有2 个矩形孔和2 个开放的矩形凹槽，壁 厚1 51 T l I n ，要求表面光滑、无融合线等注塑缺陷。 影响模具质量的关键因素是模具结构设计的正 确与合理。首先，采用U GN X 3 0 对手机外壳塑件 精确建模，U GN X 3 0 是基于特征造型、参数化造 型，只需对模型主要参数进行适当编辑、修改，就可 以创建一个新的手机外壳塑件，从而形成一个产品 规格系列，大大提高了新产品的建模速度。然后，将 塑件三维模型加载到系统中，采用单分型面注射模 具结构、推杆推出机构、潜伏式浇口，应用M o l dW i z a r d 模块提供的模具设计和优化功能，按步骤设计模 具。分析可知：塑件上的通孔和缺口都比较规则，用 一般的修补方法就可以修补；分型面是一个曲面，在 分型面上有两个凸起，不能用一个分型面完成分型， 创建分型线时应设置过渡点；塑件下方的两个侧向 通孔必须采用侧抽芯机构完成；塑件的外表面要求 光滑，因此浇口应开设在塑件内表面。 ( 1 ) 加载产品和项目初始化打开“应用”菜 单下的“M o l dW i z a r d ”模块，在屏幕窗口将出现 M o l dW i z a r d 工具条，点击“加载产品”图标，加载手 机外壳产品文件。随后弹出“项目初始化”对话框， “项目单位”设置为“毫米”，在“项目路径”文本框 中的最后添加“m o b i l e 0 0 1 ”，即把手机外壳塑件所有 的模具设计文件都存放在“m o b i l e 0 0 1 ”文件夹中， 便于保存和管理，“零件材料”选择为“A B S + P C ”。 ( 2 ) 设置模具坐标系和收缩率将工作坐标系 ( W C S ) 移动到塑件产品的主分型面上，以当前坐标 系作为模具坐标系( M o l dC S Y S ) ，并锁定z 值，即塑 件的脱模方向为z 轴正方向。收缩率已在上一步 “零件材料”选定后自动设置为1 0 0 6 ，根据需要也 可以更改。 ( 3 ) 定义成形镶块在镶块自动产生过程中， 可在镶块参数尺寸窗口中修改标准件的参数，设定 成非标准件尺寸，也可以使用系统内的标准毛坯，在 标准件的资料中，选择出适当的毛坯。本设计中采 用标准毛坯，x 、Y 、z 正负方向均增大2 5m n l ，但为 适合标准模架A 板、B 板厚度尺寸，“z 向下移”应改 为2 7 ，“z 向上移”改为3 6 。模具的型芯、型腔镶块 如图2 所示。 _ 一一。 图2 成形镶块 ( 4 ) 型腔布局型腔布局提供了型腔在x Y 平面中的分布，通过增加型腔、移动或重新放置成形 镶块到模具装配的结构中。软件系统内有矩形、圆 形平衡配置方式，如果是单一型腔，系统自动将型腔 定位在成形镶块中心；但在多型腔的时候，就要使用 平衡功能，使型腔配置平衡。由于手机外壳的尺寸 较大，所以采用一模一腔，选择自动对准中心，系统 自动对准型腔中心与成形镶块中心。 ( 5 ) 分型为使塑件能从模具中顺利取出，模 具必须要分型，分型后模具的固定部分和可动部分 的分界面称为分型面。分型面的选择是注射模具设 计中的重点内容，其设计合理与否直接决定模具设 计质量。采用软件设计模具分型操作的基本过程 是：修补破面、创建分型线、创建分型面以及创建型 腔、型芯。 修补破面。在进行分型操作之前，应修补塑 件上的孑L 特征，使得塑件表面与分型面形成一个封 闭的片体，用来分割型芯、型腔镶块。将塑件上的按 键、话筒、听筒以及显示屏的多个孔采用“表面补 片”方法修补，修补片体如图3 所示。两个侧抽孔 则用“创建箱体”的方法修补，并进行“实体分割”， 最终得到的修补块如图4 所示。 图3 表面修补孔图4 侧子L 修补块 创建分型线。在“分型管理器”对话框中单 万方数据 3 8 常州信息职业技术学院学报 2 0 0 6 年1 2 月 击“编辑分型线”按钮，打开“分型线”对话框，单击 “自动搜索分型线”按钮，“确定”后显示的分型线如 图5 所示。由于在分型线上存在转折点，必须执行 “编辑过渡对象”命令，选择两组凸起线段组作为过 渡对象。注意，转折点是主分型面与4 段Z C 方向 直线的交点，共4 个点。 图5 分型线 创建分型面。单击“分型管理器”对话框中 的“创建编辑分型面”按钮，打开“创建分型面”对 话框，单击“创建分型面”按钮，在“分型面”对话框 中选择“扩展面”按钮，拖动百分比滑块到1 5 0 ，使分 型面大于成形镶块的尺寸，点击“第一个方向”按 钮，选择分型线段组1 的第一个端点方向为“一 X C ”，点击“第二个方向”按钮，选择分型线段组2 的第二个端点方向为“X C ”，创建分型面1 。同理， 执行相同的操作创建过渡点处的另一侧分型面2 ， 之后系统自动创建过渡对象处的分型面3 ，如图6 所示。 图6 分型面1 、2 、3 创建型腔、型芯。单击“分型管理器”对话框 中的“创建型腔和型芯”按钮，打开“型芯和型腔”对 话框，选择“创建型腔”和“创建型芯”按钮，创建的 型腔、型芯如图7 所示。 前面设计中对于手机外壳的两个与开模方向垂直的 侧孔采取补体积块的方法，应进一步细化体积块，使 之成为侧抽芯的一部分。采用M o l dW i z a r d 模块的 “S f i d e r L i f t e r ”功能，设计的侧抽芯机构如图9 所示。 图8 标准模架图9 斜导柱侧抽芯机构 ( 8 ) 创建腔体上述设计完成之后是后期处理 工作，即在相关模板上创建定位圈、浇口套、推杆、浇 注系统、侧抽芯机构等腔体，用来装配各结构零件。 最终的模具装配爆炸视图如图1 0 所示。 图l O 模具装配爆炸图 采用C A D 技术设计注射模具是生产实践的发 展趋势和必然要求，模具设计人员应积极地学习模 具设计C A D 软件，如U GN X 、P r o E 或C i m a t r o n 等， 不断提高自身的模具设计水平。 参考文献： 1 魏峥，江洪等U GN X 3 基础教程 M 北京： 机械工业出版社，2 0 0 6 2 何华妹，杜智敏，吴柳机U GN X 3 注塑模具 图7 型腔、型芯镶块 设计实例精解 M 北京：清华大学出版社， 2 0 0 5 ( 6 ) 选择模架选择“L K M S G ”型标准模架， 3 李玉龙，王学军基于M o l dW i z a r d 的注塑模 模架规格为3 0 0 3 5 0 ，如图8 所示。 自动设计 J 电加工与模具，2 0 0 3 ( 5 ) ( 7 ) 添加标准件和侧抽芯机构模架加载之 4 文劲松，李军，麻向军等C A D C A E 软件在 后，添加定位圈、浇V I 套、推杆、浇V 1 等模具标准件。注射模具设计中的应用 J D i ea n dM o u l d 此外，还有一个重要的内容是侧抽芯机构的设计，在T e c h n o l o g y ，2 0 0 3 ( 5 ) 万方数据 CAD技术在手机外壳注射模具设计中的应用CAD技术在手机外壳注射模具设计中的应用 作者：王桂林， 于云程， WANG Gui-lin， YU Yun-cheng 作者单位：常州信息职业技术院机电工程系,江苏常州,213164 刊名： 常州信息职业技术学院学报 英文刊名：JOURN