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现代制造工程20052Pro/E在注塑模具设计中的应用陈光忠文求实摘要探讨Pro/E在注塑模具设计中的应用,分析其CAD/CAE针对不同零件时出现的问题及解决办法。关键词Pro/E软件模具设计CAD/CAE中图分类号TP399文献标识码B文章编号16713133200502009502TheapplicationofPro/EforinjectionmoulddesignChenGuangzhong,WenQiushiAbstractApplicationprobingintoPro/Einmouldingplasticsthewholedesignofthemould,ProblemandsolutionappearingwhileanalysingitsCAD/CAEtodifferentparts.KeywordsPro/EsoftwareMoulddesignCAD/CAEPro/E提供了模具CAD/CAE/CAM系统集成,建立了单一的图形数据库,在CAD、CAE、CAM各单元之间实现数据的自动传递与转换,使CAM、CAE阶段完全吸收CAD阶段的三维图形,减少中间建模的时间和误差,借助计算机对模具结构、加工精度、浇注件在模具中的流动情况等进行反复修改和优化,及时发现问题,大大缩短制模具时间,提高模具加工精度。在模具设计过程中应引入并行工程技术,这样就可在产品三维零件设计时考虑模具的成型工艺、影响模具寿命的因素等,并进行校对、检查,应用到模具制造时不但提高了模具的制造精度,而且能缩短设计、数控编程及加工时间。具体在模具设计中注意以下几方面。图1拔模斜度与倒角1注意精度的设置对于两个要兼容的Pro/E建模的模型,它们必须具有相同的绝对精度即Pro/E内设置的精度。Pro/E使用绝对精度和相对精度,在型芯操作过程中,为制造和铸型设计而设计模型,将输入的几何精度匹配到其目标模型等几种情况都使用绝对精度,一般通过提高精度给一个较小的Accuracy数值来解决。2倒角的处理倒角应在拔模斜度设计完成后才进行,若先完成倒角,与倒角关联的曲面可能无法完成拔模斜度的设计。如图1所示,如果要完成内、外壁的拔模斜度构建,则不能先倒角。倒角面可在屏幕显示,但无法完成倒角,这时将AttachmentType的选项中选择MakeSurface可产生倒角曲面,再将产生的倒角曲面相合并,用合并后产生的曲面切实体就可获得所需的倒角结构。3创建分模面Pro/E在模具设计中最复杂,也是最重要的莫过于创建分模面。创建分模面的方法是多种多样的,不同零件的分模面的创建是不同的。根据不同的零件介绍创建分模面的方法。1以图1所示零件为例,对于这类具有最大投影尺寸的零件常采用shadow方式生成分模面,也有直接使用Extrude来生成分模面,但要注意岛屿的选择。2对于分模面上有破孔的零件,须通过不同的方法将破孔完整。对于这种零件在选择主分模面时尤其注意漏选,为避免漏选一般都使用surfBnd方式选择分模面,以图2所示零件为例,Seedsurface面应选择零件上表面见图2a,Boundary面除了选择如图3的下底面边缘外,一定注意不能漏选含有破孔的曲面。ab图2创建分模面图3创建分模面当所有的曲面选择完成后,必然会出现部分曲面被重复选择,这时还需排除Ex2cld,只有经过反复的排除选择,才能得到正确的分模面,最后是补破孔Fill,在补破孔时,一般设计人员是一次完成的,即直接在建立分模面中完成,本文建议退出此模59工艺与工艺装备现代制造工程20052型面后单独建立,然后合并,因为这样才能充分考虑分模面的合理性。完成后的上、下模分模面如图4、5所示。图4上模图5下模3分模面的建立中还有一种简单方法就是复制Copy,直接复制Copy零件表面,但这种方法只适用规则零件,尤其是上、下模的分模面处必须规则,如图6所示的零件。图6用Copy方式建立分模面4在建立分模面之前一定要熟悉零件,由于Pro/E模具设计中有抽空模型零件体积MoldVolume功能,就是复杂零件使其分模面的建立也很简单,仅用拉伸或平整方式即可实现分模面建立,如图7、图8所示。图7拉伸方式建立分模面图8拉伸方式完成的下模4型芯、滑块及镶块分模面设计模具设计中广泛应用型芯、滑块及镶块等,这些分模面的建立与上述介绍的主分模面的建立方法类似,应注意的是型腔拆分顺序。图9所示在型腔拆分中就应先将型芯拆出TwoVolumes/AllWrkpcs,然后再拆分前、后型腔TwoVolumes/MoldVolume。而图10中则是先拆分上、下模,再将滑块从上模腔中拆分出来OneVolume/MoldVolume。图9型芯分模方式图10滑块分模方式5CAE分析型腔建立后,浇注件是否符合设计要求,Pro/E提供了CAE分析,该工具建立在相对准确的数学模型基础之上,从而可以近似获得实际指导生产实践的结果,此外,计算的快捷性使得在实际试模前,可以对于多个浇注系统和冷却系统进行评估直至优化,从而达到缩短设计和制造周期,提高质量的目的。图11a所示是简单的轴套件,一般都是将4的孔放在上面进行开模,通过熔融状态流体的数学模型分析发现,在A2A剖面将会出现熔结痕,该熔结痕将导致在使用过程中在A2A处开裂。如果将4孔开在壁厚处,则应对整个相关零件重新修改设计,于是改成图11b所示方式设计模具,将浇铸件旋转180°,而不改变原浇道位置,通过CAE分析完全解决了问题。ab图11偏心轴套在对模具进行CAE分析时,其CAE分析结果的可信程度取决于三个方面1计算时采用的熔融状态流体的数学模型的准确程度2计算时的几何模型同实际制品的差异3所采用的注塑材料的数据来源是否准确、可靠。一般情况,由数学模型产生的误差在实践中是可以接受的,实践证明,只要按照模型简化原则对模型作适当简化,则由此带来的计算误差是可以接受的。相反,如果采用的材料数据不准确,即使几何模型精确程度再高,则计算结果也相差甚远。参考文献1孙江宏.Pro/ENGINEER结构分析与运动仿真M.北京中国铁道出版社,20042林清安.Pro/ENGINEER2001模具设计M.北京北京大学出版社,2001作者简介陈光忠,讲师,主要从事机械CAD/CAM教学与研究。文求实,讲师,主要从事机械制造专业教学。作者通讯地址湖南长沙市望城湖南信息职业技术学院410200收稿日期2004091769工艺与工艺装备
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