塑料注塑模具CAD 设计软件对比.pdf

收稿日期 78 2009 11 13 塑料注塑模具CAD设计软件对比 Comparison of CAD Softwares for Plastic Injection Mould 蒋易立 文劲松 Jiang Yili Wen Jinsong 华南理工大学聚合物新型成型装备国家工程研究中心 广东 广州 510640 National Engineering Research Center of Novel Equipment for Polymer Processing South China University of Technology Guangzhou 510640 China 摘 要 介绍了Solidworks与Pro E在注塑模设计中的使用流程和主要功能 通过实例比较了二者在模具设计过 程中的优缺点 并且提出了改进软件的方向 对实际工作中的模具设计人员和二次开发人员有一定的参考 作用 Abstract The application methods and main functions of Solidworks and Pro E softwares were introduced The characteristics of the two softwares during mould design were compared through the examples The improvement direction of the softwares was presented which would be helpful for mould design engineers and secondary development engineers 关键词 注塑模 Solidworks Pro E 分模工具 二次开发 Key words Injection mould Solidworks Pro E Mould parting tool Secondary development 文章编号 1005 3360 2010 02 0078 04 模具是重要的制造装备 在消费品 电器电子 汽车 飞机制造等工业部门中占有重要地位 据 国际生产技术协会预测 21世纪机械制造工业的零 件 其粗加工的75 和精加工的50 都将依靠模具 完成 1 塑料零件的90 是由模具完成 2 所以塑料 模具对于整个塑料行业有着至关重要的地位 注 塑成型作为一种重要的成型加工方法 生产的制品 精度高 复杂度高 一致性好 生产率高 有很大的 市场需求和良好的发展前景 占塑料模具总量的一 半以上 3 随着计算机技术的发展 注塑模具的设 计方法已经由传统的手工绘图设计逐步向计算机 辅助设计 CAD 方向发展 给模具生产带来了深 刻的变革 4 在实际生产中 使用的注塑模具CAD 软件主要有Pro E UG Solidworks等 这些软件在 功能和使用方法上有各自的特点 既有优势也有不 足 基于此 本文列举两种具有代表性的模具设计 CAD软件 Pro E和Solidworks 比较它们的功 能与特点 为模具设计人员提供参考 同时提出了 软件二次开发方向 使开发出的CAD软件更符合模 具设计人员的需要 1 Pro E及Solidworks分 模 工 具 及 分 模 流 程 1 1 Pro E模具设计 Pro E中的Mold design模块提供了方便 实用 的三维模具设计与分析的各种工具 可辅助设计人 员实现从产品三维建模到模型装配 分型面设计 浇注系统和冷却系统布置等步骤 从而完成模具成 型 即凹模和凸模 部分的设计 5 Pro E模具设计工具条主要功能如图1所示 模具设计基本流程是 图1 Pro E模具设计工具条 Fig 1 Tool bar for Pro E mould design 1 对零件进行检测 并按照需要进行修改 计算机辅助技术 文献标识码 B中图分类号 TP391 7 79 塑料注塑模具CAD设计软件对比 2 载入参考零件 设计模具布局 设置收缩率并建 立模具工件 3 设计浇注系统 4 设计分模面 包 括设计分模面 补孔和建立侧型芯面 5 分割模具 体积块并进行开模仿真 Pro E模具设计流程如图2所示 这里的模具 设计主要是指模具构件设计 包括浇注系统 工件 等 也就是模具型腔内的基本结构 其中最为重要 的是分型面的设计 6 分型面的建立方法主要分 自动和手动两种 自动创建分型面法通过侧面影像 自动创建分型线 和裙边曲面来实现 手动创建主 要是应用填充 拉伸 旋转 复制等面操作来完成分 型面的设计 7 对于零件中有内孔或侧孔的情况 需要在分型面建立过程中进行修补 侧抽芯的设 计也要先拉伸零件边界到模腔表面来建立一个封 闭的曲面 再分割出体积块来实现 在完成分模操 作后 可以利用EMX提供的标准件库和标准模架 库 完成模具总体装配设计 图2 Pro E模具设计流程图 Fig 2 Flow chart for Pro E mould design 1 2 Solidworks模具设计模块 Solidworks有其特有的智能特征技术 Solidworks intelligent feature technology SWIFT 而且公司一 直致力于改进软件界面 所以不仅软件得到了简 化 而且效率大大提高 8 Solidworks模具设计工具 条如图3所示 图3 Solidworks模具设计工具条 Fig 3 Tool bar for Solidworks mould design Solidworks模具设计工具主要包括曲面工具 分析诊断工具 修正工具和分模工具四个模块 1 曲面工具 包括平面区域 等距曲面 延展 曲面 直纹曲面 填充曲面和缝合曲面等命令 主要 是对分型面和零件做一些修补或进行分型面的手 工设计 2 分析诊断工具 包括拔模分析 底切分析 分型线分析等命令 主要是对零件结构进行分析 3 修正工具 包括分割线 拔模 移动面 比例 缩放等命令 主要针对前面的分析来对零件进行修 改 并设置收缩率 4 分模工具 包括插入模具文件夹 分型线 关闭曲面 分型面 切削分割 型芯等命令 主要用 来完成模具设计操作 9 图4 Solidworks模具设计流程图 Fig 4 Flow chart for Solidworks mould design Solidworks模具设计流程如图4所示 Solidworks 的分模方法与UG类似 通过分型线延展的方式来 设计分型面 然后建立工件并切削分割 自动分模 过程较为简单 基本上是按照工具条的设计步骤一 步步来进行操作 主要包括以下步骤 1 载入模型 进行分析诊断 并设置收缩率 2 按照分析对零件 进行修改 使其符合模具设计需要 3 设计分型线 4 延展分型面 并对通孔和侧孔进行填补 5 切削 分割出上下模腔 6 设计侧型芯 1 3 两个软件分模功能对比 Pro E的优点是手动分模功能强大 可以满足 设计者的各种需求 其中不仅包含了Solidworks没 有的浇注系统设计 而且还包括一模多腔布局设计 和铸模模拟开模等功能 可以便于观察设计结果 80 塑料注塑模具CAD设计软件对比 与Pro E相比 Solidworks最大的特点就是操作 简单方便 Solidworks从UG的Mold Wizard中借鉴 了分型线创建分型面这一分模的基本思路 使得分 型面设计更快速 而且Solidworks在需要复杂特 征选取和定义的操作中都会采用左侧的对话框来 进行交互操作 选取的线和面都在对话框列表中列 出 并在零件上用不同颜色显示 Pro E的选取基 本都是按设定好的步骤菜单一步步进行 操作较为 繁琐且可视化不够 但是 对于较为复杂的零件 往往不能简单通过分型线自动查找和延展来创建 分型面 所以对于这种情况 Solidworks就没有其 方便快捷的优势了 2 实例分析 以电话机听筒外壳 图5 为例对两种软件分 模方法进行对比 主要讨论分型面设计和分模步 骤 该电话机外壳材料为ABS 外形最大尺寸为 194 mm 22 5 mm 60 mm 听筒上部有通孔 左 侧有一侧孔 整体为一薄壁壳体 分模中需要修补 上部通孔 同时侧面的孔需要添加型芯来完成侧向 分模 a 外部 b 内部 图5 电话机听筒外壳 Fig 5 Phone shell 2 1 Pro E分模过程 采用Pro E分模时 由于零件上侧面和顶面都 有孔 所以无法用简单的阴影曲面或者裙边曲面的 方法来设计分模面 而需要增加设计型芯面 首先 先绘制型芯面 如图6 a 所示 绘制好型芯面后 使用此分型面进行体积块分割 分割出侧型芯块 留下的部分工件再进行分模 这时可以直接使用 裙边曲面分模 也可以先将零件外表面复制 再沿 底面绘制草绘图形填充曲面 然后合并这两个曲面 作为分型面 显然 裙边曲面要快捷些 建立的裙 边曲面如图6 b 所示 通过裙边曲面可以分割出 型芯型腔组件 进行开模仿真如图6 c 所示 a 型芯面绘制 b 裙边曲面绘制 c 模具开模 图6 Pro E分模示意图 Fig 6 Schematic drawing of Pro E mould parting 2 2 Solidworks分模过程 采用Solidworks进行分型时 首先导入零件并 设置好收缩率 然后采用典型的简单分模方法 即 分型线 分型面 关闭曲面 分割体积块 侧型 芯块设计 分模后其示意图如图7所示 图7 Solidworks分模示意图 Fig 7 Schematic drawing of Solidworks mould parting 3 结语 Pro E和Solidworks这两款软件在注塑模设计 上都有着广泛的应用 Pro E的模具设计菜单灵活 81 塑料注塑模具CAD设计软件对比 性强 手动设计功能强大 设计者可以完全按照自 己的意图进行设计 但是操作较为繁琐 可视化不 够好 对于简单零件的分模不够快捷 与Pro E相比 Solidworks的模具设计更为简单明了 易于操作 对 于简单零件模具设计有优势 但是对于较为复杂的 零件 自动分模功能就无法设计出满意的模具结构 了 而且Solidworks没有浇注系统设计和与Pro E 类似的铸模功能 所以无法直观检查制品的设计情 况 在对比了两软件的分模特点后 就Pro E而言 提出以下几点二次开发方向 1 简化设计步骤 将操作清晰化 流程化 使设计者可以直观地进行设计 2 强化分型线设计操作 增强Pro E的自动 分模功能 实现自动补面等功能 3 浇注系统设计标准化 自动化 并且能与工 艺结合起来 使得设计更合理 参考文献 1 何涛 模具CAD CAM M 北京 北京大学出版社 2006 2 王庆五 仇亚琴 张昱 Solidworks 2006中文版模具设计专家指 导教程 M 北京 机械工业出版社 2006 3 尹春辉 注塑模具计算机辅助工艺设计系统的研究和开发 D 大连 大连理工大学 2005 5 6 4 李名尧 模具CAD CAM M 北京 机械工业出版社 2004 5 陶筱梅 杜小清 Pro ENGINEER在塑料模具设计中的应用 J 塑料科技 2008 36 11 74 77 6 林清安 Pro ENGINEER 2000i2模具设计 M 北京 北京大学 出版社 2001 7 铭卓科技 Pro ENGINEER Wildfire 4 0模具设计实例详解 M 北京 清华大学出版社 2008 112 122 8 刘国良 Solidworks 2007完全学习宝典 M 北京 电子工业出 版社 2007 4 6 9 谢昱北 禹营 刘昌丽 Solidworks 2007中文版模具设计 M 北 京 机械工业出版社 2007 16 43 日本开发 水材料 替代塑料 近日 日本东京大学的研究人员开发出一种以水为 主要原料的凝胶状新材料 专家希望它能代替塑料广泛 应用于医疗 环保等领域 根据日本科学技术振兴机构发表的新闻公报 东京 大学超分子化学教授相田卓三等研究人员开发的这种 新材料含超过95 的水分 研究人员向水里添加黏土 和常用作尿不湿吸水材料的聚丙烯酸钠 在此基础上再 添加由医用高分子有机物改良而成的一种黏结剂 几秒 钟后就会生成一种凝胶状物质 水材料 在外力作用下能伸展或压缩 即使被切 断 只要迅速把断面贴在一起 仍能复原 水材料 能 耐100 的高温 昊华宇航PVC树脂聚合新工艺通过鉴定 位于河南焦作的昊华宇航公司自主研发的缩短 SG3型PVC树脂聚合反应时间新技术 日前通过河南省 科技厅组织的成果鉴定 SG3型PVC树脂的生产存在 聚合反应温度低 周期长的问题 与SG5型PVC树脂相 比 每釜生产时间增加60 min 昊华宇航组织技术人员 对缩短SG3型PVC树脂聚合反应时间进行技术攻关 并 于去年9月份进行了批量生产 各项质量指标全部合格 单釜反应时间可缩短40 min 亨斯迈聚氨酯泡沫用于欧洲铁路 欧洲铁路基建公司Edilon Sedra近期和亨斯迈公司 展开合作 旨在开发一种可减少城市交通网络噪音污 染的聚氨酯泡沫 双方决定在Ed