基于emx的杯子模具设计

基于EMXPROE的杯子注塑模具设计【摘要】通过某生产企业的实际塑胶产品，利用实体模型测量产品的尺寸，对实体进行建模，并对塑件的模具进行设计，包括塑件成品的设计、工作部分的设计、模具结构的设计，其中重点介绍了分型面的设计与抽芯机构的设计，本文主要运用PRO/ENGINEER3O及其EMX41模块来完成整个设计工作，设计的整个过程实现了无纸化，有利于提高模具的生产效率和节约了生产成本，并大大缩短了生产的周期。【关键词】模具设计；杯子；PRO/ENGINEER30；EMX41；前言CAD/CAM/CAE技术在模具工业中的应用越来越广，有效提高了模具设计与制造的水平，并大大缩短了模具设计周期。PROENGINEERPROE软件是一个参数化并基于三维实体特征的造型系统，并且具有单一数据库功能。它采用统一的数据库，集三维实体和曲面造型、装配造型、二维工程图、数控加工、有限元分析、机构运动仿真、钣金设计、加工和装配工艺过程设计及模具设计等功能于一体，特别是其全参数化和全相关功能强大的实体造型技术，给设计者提供了从未有过的简易、灵活和高效的工具。在中国被广泛应用于电子、机械、模具、工业设计、家电等行业。PRO/E提供工装模具从设计到制造的全系列、完全集成的解决方案，具有多个模具设计专业模块，它为模具设计与制造集成提供了优良的平台。能快速精确地生成模具的型腔和型芯，有利于缩短模具的设计周期。本文主要介绍基于PROE的杯子模具设计流程。杯子模具的设计流程1、塑件设计，利用软件PROE进行塑件的立体建模，再在软件AUTOCAD中完成塑件尺寸及公差等技术要求的标注，并输出工程图。2、确定收缩率和分型面，首先由塑件性能的要求等，确定塑件的塑料，通过查资料确定塑件的收缩率。根据杯子的工艺及结构特点，确定具体的分形面，大致应为杯子的下部。3、模架，通过塑件的大小及型腔数、浇注系统、导向部件、推出机构、调温系统、排气槽、侧抽芯机构等的初步估算，确定使用模架的型号。4、浇注系统设计，本塑件使用的是冷流道浇注系统，在浇注系统设计中，包括流道的设计、喷嘴的选择、主流道衬套的选择等，还必须研究一模两腔浇注系统的平衡性设计。5、成型件（模腔、模芯），确定型腔数和分型面。对模腔和模芯进行结构设计。计算成型部件的工作尺寸。6、抽芯机构的设计，根据杯子的结构特点，必须设置抽芯机构便于成型，根据杯子的结构特点，选择并设计适合的侧抽芯机构。7、顶出机构的设计，根据杯子的结构特点，设计顶出机构。8、冷却系统，温度调节对塑件质量、生产效率有很大的影响，针对型腔与型芯冷却回路的形式进行设计。9、完成整套模具的三维立体图。一、杯子模型的分模过程11产品的3D模型模具设计时必须要建一个产品模型，产品模型的设计可以在PRO/E零件三维造型模块中进行，一般通过拉深、切除、拔模、圆角、抽壳等特征造型方法创建。图1为创建杯子的3D模型。图1杯子3D模型图2、杯子模具工件图12创建模具模型模具模型创建时，文件【类型】选择【制造】MANUFACTURING，再选择【模具型腔】MOLDCAVITY模块，然后将原产品设计模型装配至模具模型中，使之成为模具设计的参照模型。由于温度和压力的变化，注塑件从模具中取出后会产生收缩现象，为了补偿注塑件体积收缩的偏差，PRO/E提供了收缩率SHRINKAGE功能。设计人员通过设置适当的收缩率来放大参考模型，以便获得正确尺寸的注塑件，该杯子模型的收缩率设为05。然后利用【菜单管理器】中【模具模型】/【创建/工件】在模具中创建工件，最后生成毛坯工件（毛坯工件尺寸是300160140）。图2为杯子模具工件图。13创建模具分型面模具设计环节的关键在于分型面的设计。由于分型面的选择直接关系到模具成型零件的结构、尺寸精度、表面质量、飞边大小、脱模难易和制造成本，因此要慎重选择。PRO/E有拉伸、复制、裙边曲面等分型方法。对于分型面和破孔均为平面型的模型，采用裙边曲面的方法能快速准确地建立分型面。该杯子模型采用拉伸和填充命令就可以快速创出分型面，最终创建出来的分型面如图3所示。图3分型面14创建模具元件的体积块利用分型面将工件拆分成型腔、型芯体积块。通常利用【分割】菜单下的【两个体积块】命令将工件拆分成各个体积块，即所谓的分模（拆模）。体积块是没有质量的三维封闭曲面组（在PROE中曲面是用红色的线条表示），并不是模具元件。分割以后的效果图如图4所示。图4分割的体积块15抽取模具元件通过向体积块中填充实体材料，使之转换成实际的模具成型元件，此即所谓的抽取模具元件。完成抽取后，模具成型元件就成为功能齐全的PRO/E零件，存为IGS格式供后续分析加工模块调用或转换到其他软件中进行数控加工。16注塑模仿真和开模仿真PRO/E在完成模具元件抽取后，可自动将熔融材料通过浇口注入模具型腔，成型注塑件。针对杯子的结构工艺，该杯子模具采用点浇口。对模具开模进行仿真，同时进行装配干涉检查，以确保模具正常开模。模具开模仿真见图5所示。图5模具开模仿真二、杯子模具的标准件调入过程21模架调入PRO/ENGINEER的“模具设计专家”EXPERTMOLDBASEEXTENSION,EMX，利用该模具库，很多企业将可在模具开发及制造方面有效地控制成本。另外，只需要若干次的鼠标点击，用户便可从模具库内抽出所需部份，然后安装出一个完整的模具。由于模具库内的所有零部件均为3D格式，并能够对它们进行快速及实时预览，因此，设计者能够及早发现设计误差。这一特征可以大幅减少最后时刻的设计变更，最终节约了资金和资源。根据本模具的实际要求我们选择了FUTABA2P标准的FATYPE组件生成了我们需要的模架结构（采用的模架大小是550650）。通过计算与分析，借助EMX数据库最终得到的模具装配图如图6所示。图6模具装配图22抽芯结构的设计调入模架以后，我们可以进行抽芯结构的设计。针对该杯子模型的实际结构形式，该杯子的抽芯是左右两侧整体抽芯，所以抽芯的面积和抽芯力相对来说比较大。根据抽芯的实际情况，我们选择SINGLE_LOCKINGZ180/50112125斜导柱滑块抽芯机构。导入滑块抽芯机构以后，由于PROE并没有自带有限位机构，所以必须要采用建模模式创建限位机构。最终导入滑块抽芯机构和创建限位机构如图7所示。图7抽芯和限位机构的创建23其他标准件及冷却系统的设计调入模架并设计好抽芯和限位机构以后，就可以把推杆调入，针对该杯子模型，这里采用的是推板加推杆推出，推板直接用建模创建，所以只需调入四跟推杆即可，如图8所示。图8推板推杆顶出图9冷却系统的设计顶出机构设计完后，就可以设计冷却系统，因为该杯子模型相对来说体积比较大，所以冷却系统的设计必须要能完全冷却模具，除了要考虑冷却的效果，还必须要考虑冷却管道的加工，所以最终的冷却系统如图9所示。至此整套模具的3D设计就已经完成了。剩下的就是出2维图纸，以给加工时做参考。三、结论在PRO/E环境下设计出的该杯子模具结构紧凑、设计合理、能满足生产的要求。依此说明了基于PRO/E塑胶模具设计缩短了模具的设计和制造周期,增加了模具的价值和市场竞争力。为模具设计提供了一种新方法,特别为同类产品的模具设计提供了简捷的途径，使生产效率和产品合格率大大提高。参考文献1凯德设计PRO/ENGINEER中文野火版40模具设计M北京中国青年出版社20082塑料模具设计手册编写组编塑料模具设计手册M北京北京机械工业出版社，20003张信群等塑料成型工艺与模具结构M第2版人民邮电出版社20044艾菲教育编著精通PRO/E中文野火版30造型曲面篇M北京中国青年出版社,20085林清安PRO/ENGINEER30模具设计M北京北京大学出版社