模具设计入门（PPT页).ppt

第10讲模具设计入门,典型案例,1）模具-是一种工具；2）模具与塑件-“一模一样”；3）订货合同-单件生产；4）模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。,特点：,1引言,1.1模具及模具的发展概况,1.模具：是指利用其本身特定形状去成型具有一定形状和尺寸制品的工具。,我国古代模具技术已达到较为先进的水平,我国现代模具行业发展迅猛,2.模具发展概况:,工业革命推动了工业技术的发展,模具工业是我国国民经济的基础产业，是技术密集的高技术行业。模具是制造过程中的重要工艺装备。模具设计与制造专业人才是制造业紧缺人才。,美国工业界认为：模具是美国工业的基石,日本工业界认为：模具是促进社会繁荣的动力,国外将模具比喻为“金钥匙”、“进入富裕社会的原动力”。,模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。,3.现代模具分类,4.模具技术的应用,模具是先进生产力的代表是先进文化的发展方向是工业生产的基础工艺装备广泛用于各行各业,汽车模具系列MouldingDieForAutomotive,保险杠注射模,轮毂压铸模,轮胎橡胶模,密封圈挤出模,大型覆盖件模,反光镜玻璃模,绝缘陶瓷模,塑料-属合成高分子材料,塑料工业-包括塑料生产和塑料制品(塑件)生产,成型-机械加工-修饰-装配,特殊塑料,通用塑料,工程塑料,10.1.2塑料工业与塑料制品,立体状成型法（模塑成型法）,板状成型法,线状成型法,人造纤维,薄板材料或片状材料（胶片薄板、塑料薄膜）,把塑料模塑成为几何形状、尺寸精度、物理性能等符合使用要求的制品。,塑料模具,工具,1.3塑料的成型工艺方法与成型模具,1.成型方法,塑料成型方法及其模具,压注模,注射模,压缩模,吹塑模,发泡模,搪塑模,真空成型模,压棍（模）,挤出模,热压印模,彩印模,模塑成型法,压缩成型,压注成型,挤出成型,挤出成型过程,吹塑成型,吹塑成型机,真空成型,注射成型,注射成型机,塑料模具:是指利用其本身特定密闭腔体去成型具有一定形状和尺寸的立体形状塑料制品的工具。,2.注射模具,注射模具的结构一般包括塑件成型元件、浇注系统和模座三大部分。,进料口,成型元件,浇注系统,模座,2模具设计的基本内容,1.模具专业术语,（1）设计模型,（2）参考模型,（3）成型工件,（4）铸件,设计模型即最终产品。,设计模型装入模具模型时，由系统自动生成的零件。以它为参考设计模具。,成型工件表示模具组件的全部体积，这些组件将直接分配熔解材料的形状。,铸件是指所产生的最终零件。,2.与模具相关模块,（1）模具设计模块,此模块中，用户可以创建、修改和分析模具元件及组件，并可根据设计模型中的变化对它们快速更新。,（2）模座设计模块,用户可以将模具元件直接装配到标准或是定制的模座中，对整个模具进行更完全、更详细的设计，从而大大地缩短模具的研发时间。,模座,（3）塑料顾问,在此模块中，通过用户简单的设定，系统将自动进行塑料射出成型的模流分析。这样，模具设计人员在模具设计阶段，对塑料在型腔中的填充情况能够有所掌握，便于及早进行设计。,填充检测,拔模检测,3.Pro/E模具部分的安装说明,在安装Pro/E软件系统的过程中，当出现如图所示的对话框时，需安装如图所示两个子组件：,：该子组件包含一些模具元件数据（如流道的数据）。,：Pro/E塑料顾问模块。,4.模具设计步骤,分型面,开模,5.Pro/E4.0模具环境简介,3模具设计入门,1.创建模具模型,打开Pro/E后，选择【文件】【新建】命令，在弹出如上图所示的【新建】对话框【类型】选项组中选择【制造】，在【子类型】中选择【模具型腔】，在【名称】文本框中输入模具模型的名称，取消下面的【使用缺省模板】单选框，单击【确定】按钮。在下图所示的【新文件选项】对话框中，选择mmns_mfg_mold项。,1.1创建模具文件,向模具中加载参照模型首先要根据注射机的最大注射量、注射机最大锁模力、塑件的精度要求或是经济性确定型腔数目，然后再进行加载。根据型腔数目的多少，模具可以分为单腔模具和多腔模具，对应在Pro/E中也有不同的最优加载方法。,1.2加载参照模型,在【模具】菜单中选择【装配】【参照模型】命令，在弹出的【打开】对话框中选择设计模型文件，单击【打开】按钮就可以将设计模型加入到模具模型中。系统将会弹出【元件放置】对话框，在此对话框中可以对参照模型进入装配，装配的方式与装配组件的方式完全一致，经常采用【坐标系】装配方式，使参照模型坐标系与模具模型坐标系对齐。,创建单腔模具,装配完成之后，系统会弹出如图所示的【创建参照模型】对话框，选择【按参照合并】单选框，单击【确定】按钮接受默认的参照模型名称，完成参照模型的加入。,使用定位参照零件命令,创建多腔模具,工件可以理解为模具的毛坯，它完全包裹着参照模型，还包容着浇注系统，冷却水线等型腔特征。工件等于所有模具型腔与型芯的体积之和，利用分型面分割工件之后，就可以得到型腔或型芯体积块，有如下两种方法可以创建工件：,装配一个预先设计好的工件加载到模具模型。使用Pro/E提供的手动或自动工具在模具模型中创建工件。在EMX模块中进行整个模具设计，以它提供的材料作为工件。,1.3创建模具工件,装配工件模型的情况较为少见，一般都是根据加入的参照模型，在菜单管理器选择【模具模型】【创建】【工件】命令，使用【自动】或【手动】方式创建工件。,手动创建工件,除了可以使用【手动】方式创建工件外，Pro/E也提供了【自动】方式创建工件，系统根据参照模型的最大轮廓尺寸及位置来创建工件，提高工件的制作效率。,自动创建工件,拉伸生成工件（绿色矩形块）,塑料从热的模具中取出并冷却到室温后，其尺寸发生变化的特性称为收缩率。由于收缩不仅是塑料本身的热胀冷缩，而且还与各种成型因素有关，因此成型后塑件的收缩称为成型收缩。所以在创建模具时，应当考虑材料的收缩并相应地增加参照模型的尺寸。一般可将收缩应用到模具模式下的参照模型中，也可以加到设计模型中。,2.设置模具收缩率,选择【模具】菜单的【收缩】命令，在弹出菜单中选择【按尺寸】或【按比例】命令，将打开设置收缩率的对话框。,【按尺寸收缩】允许为所有模型尺寸设置一个系数，也可以为个别尺寸指定收缩系数，系统将此收缩应用到设计模型。,按尺寸收缩,【按比例收缩】允许相对于某个坐标系按比例收缩零件，可以为每个坐标指定不同的收缩因子。,按比例收缩,浇注系统是指模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道，由主流道、分流道、浇口及冷料穴组成。冷却系统则一般是指存在于型芯、型腔等部分，通过冷却水流量及流速来控制模温的冷却管道。这两类系统在Pro/E中由组件级的模具特征构成，本章将介绍冷却系统和浇注系统的创建方法，并介绍如何通过UDF（自定义）特征来定制和加快创建浇注系统。,3.浇注与冷却系统设计,在【模具】菜单管理器菜单中选择【特征】【型腔组件】命令，系统将弹出【特征操作】菜单，包括了常用的型腔组件特征类型。,3.1模具特征概述,这些型腔组件特征可以分为两类，如下所示：,常规特征：是指添加到模型中以促进铸模或铸造进程的特定特征。这些特征包括侧面影像曲线、顶杆孔、流道、水线、拔模线、偏移区域、体积块和修剪特征。用户定义特征：是指在零件模式中创建，用于创建在工件或夹模器中通常使用的结构。创建用户定义特征后，修改其尺寸时多次使用它，且每次都将其复制到组件中。,注塑机将熔融塑料注入模具型腔形成塑料产品，通常把模具与注塑机喷嘴接触处到模具型腔之间的塑料熔体的流动通道或在此通道内凝结的固体塑料称为浇注系统。浇注系统分为普通流道浇注系统和无流道（热流道）浇注系统两大类。浇注系统的主要作用是将成型材料顺利、平稳、准确地输送充满模具型腔深处，并在填充过程中将压力充分传递到模具型腔的各个部位，以便获得外形轮廓清晰，内部组织质量优良的制件。,3.2浇注系统,3.2.1浇注系统概述,浇注系统组成结构,对于塑料模具，浇注系统一般由主流道、分流道、冷料井和浇口组成。,3.2.2浇注系统设计原则,设计浇注系统需要注意的主要原则如下：,型腔和浇口的开设部位力称对称，防止模具承受偏载而产生溢流现象，如下图是不合理与合理的流道布置。,浇注系统的体积应取最小值，以减少浇注系统所占用的成型材料量，起到减少回收料的作用。在满足成型和排气良好的前提下，尽量选择最短的流程，以减少压力损失，缩短填充的时间。型腔和浇口的排列要尽可能地减少模具外形尺寸。排气良好，能顺利引导熔融成型材料到达型腔的各个部位，尤其是型腔的各个深度，不产生涡流、紊流。,3.2.3浇注系统设计,设计浇注系统的方法如下：,使用【实体】特征中切割材料方式来建立浇注系统，这样将浇注系统视为由一般的零件切剪特征构成，一般采用拉伸流道横截面和旋转流道纵截面的方式来绘制.直接利用模具特征中的【流道】特征建立浇注系统，利用流道特征可以快速创建标准流道。,直流道,3.2.4浇注系统分类,侧浇口,点浇口,塑料模具的温度直接影响塑件的成型质量和生产效率，而各种塑料的性能和成型工艺是不同的，所以对模具温度的要求也是不同的。温度调节系统根据不同的情况，包括冷却系统和加热系统两种。对于要求模具温度较低的较低的材料，由于熔融材料被不断的注入模具，导致模具温度升高，单靠模具本身的散热是无法将模具保持较低的温度的，所以必须添加冷却系统。,3.3冷却系统,3.3.1冷却系统设计原则,设计冷却系统需要注意的主要原则如下：,冷却水孔数量多，孔径尽可能的大，对塑件冷却也就越均匀。水孔与型腔表面各处最好有相同的距离，排列应与型腔吻合。制件的壁厚处，浇口处最好要加强冷却。,在热量积聚大，温度较高的部位应加强冷却。如浇口附近的温度较高，在浇口的附近要加强冷却，一般可使冷却水先流经浇口附近，再流向其他部分。冷却水线应远离熔接痕部分，以免熔接不良，造成制件强度降低。降低出口与入口的水温差，使模具的温度分布均匀。,3.3.2Pro/E水线特征,在【模具】菜单中选择【特征】【型腔组件】【水线】命令，系统会弹出【水线】对话框，有【直径】、【回路】和【末端】等选项，输入水线的直径后，接下来将创建水线回路。,未添加水线,添加水线,塑料件,在浇注系统设计中，经常利用几个去除材料特征来设计浇道、流道和浇口，由于在这些系统中相邻模具间非常类似（如下图所示的按钮和盒盖都采用侧浇口，具有相似的浇注系统），因此可以使用【特征】菜单下的【UDF库】（UDF为UserDefinedFeature的缩写）命令来将这几个特征装配在一起，并给予有设计意义的名称，作为用户自定义的特征。,3.4UDF特征应用,3.4.1UDF特征创建概述,选择【工具】【UDF库】命令，在系统弹出的【UDF】菜单管理器中选择【创建】命令，通过对话框可以定义UDF特征。创建UDF前必须定义要保存的几何，了解所创建特征的父子关系，通过重新使用参照来尽量减少创建几何所用的参照数目，例如用同一平面既作为一个特征的草绘平面，又作为另一个特征对齐参照。,3.4.2UDF特征应用于浇注系统,在模具模块中通过选择【模具】菜单的【模具特征】【特征】【用户定义的】命令，从UDF数据库中选用UDF特征，建立模具专属特征，以达到节省时间和实现模具设计标准化的目的。,分型面是指将模具型腔分开以便取出制品的分离曲面，即上、下模的接触面，应当根据实际情况定义分型面。分型面的位置选择与形状设计是否合理，不仅直接关系模具的复杂程度，也关系着模具制件的质量、模具的工作状态和操作的方便程度，因此分型面的设计是模具设计中最重要的一步。分型面的位置不同，使得成型制件型腔的相对位置也不相同。,分型面,4.分型面设计,有利于脱模。有利于保证塑件外观质量和精度要求。有利于成型零件的加工制造。有利于侧向抽芯。,4.1分型面概述,4.1.1.分型面设计的原则,在Pro/E中分型面作为曲面特征存在，它是极薄的，并且定义了边界的非实体特征，在模型树中以特征标识显示。曲面特征的外部边是黄色的，内部边是洋红色的，当多个曲面被组合或合并后即被称为曲面面组，分型面就是用于将工件分为单独零件的曲面面组，可以由几个的曲面特征经过合并、裁剪和其他操作特征组成。,4.1.2.分型曲面特征,（1）.创建曲面,4.1.3.曲面的创建方法,拉伸,混合,旋转,扫描,（2）.裁剪曲面,（3）.合并曲面,（4）.曲面延拓,原曲面,延拓至底面,延拓至右面,垂直延拓至底面,塑料在模具型腔凝固形成塑件，为了将塑件取出，必须将模具型腔打开，型腔就是沿着分型面分割开来的，分型面既是模具设计的术语，也是Pro/E中一种特殊的曲面特征，用于分割工件或现有体积块来创建模具体积块。使用分型面分割模具将导入分割特征，创建完成之后，可以进行抽取得到上下模和铸模的实体零件，并且通过分离打开模具，从而形成模具爆炸图。,5.模具分割及抽取,5.1模具体积块,5.1.1分型面分割体积块,工件或现有模具体积块可用分型曲面分割，当指定一分型面用于分割时，系统会计算材料的总体积，并用所有用于创建浇口、流道、注入口的模具组件特片从材料计算出工件的体积，再将其转化成模具体积块。,分型面分割体积块的优点：,用分型曲面分割系统复制了工件或模具体积块的边界曲面，对它们的设计更改不会影响分割本身，如果以后需要加大或缩小工件，只要分型曲面与工件边界完全相交，分割就不会有问题。系统计算的结果只是为模具体积块确定了一个新的形状，这意味着所有模具元件的形状也将更新。保证分型曲面的边始终与工件边界相交的一种方法是使分型曲面边以某种方式参照这些边界，如前面使用的延拓参照。工件内的所有元件体积之和等于该工件原有体积，系统会自动对此进行跟踪，因此不会发生因忘记型腔内的某一小体积块，而使模具体积块出现不精确的情况。,分型面分割体积块的顺序：,指定一分型曲面用于分割。系统计算材料（工件或现有模具体积块）的总体积。系统将材料减去创建浇道、流道和浇口的模具组件特征，并裁剪所有参照零件。系统对分型曲面的一侧材料计算出工件的体积，再将其转化为模具体积块。对分型曲面另一侧上的剩余体积重复此过程。,实例1：,塑件,分型面,成型零部件,5.1.2直接创建体积块,直接创建模具体积块是参照“参照模型”来进行增加或减去，使体积块与参照模型相适应，并设定模具体积块的拔模角。可以通过聚合体积块、草绘体积块和滑块三种方法直接创建体积块。,聚合体积块,塑件,