注塑模具设计流程-课程综述

1、Cimatron 模具设计与制造指导进阶篇 Cimatron it 支持注塑模具设计的各 第 1 章 注塑模具设计流程 本章的目的：熟悉注塑模具设计的基本流程，了解 功能模块的基本情况。 1.1 设计流程 在 Cimatron it CAD/CAM 系统中，除提供了各种丰富的通用设计功能来支持各类模具 设计外，还提供了主要用于支持注塑模具设计的各种专用功能。 Cimatron it 中的注塑模具设计功能基于成型产品零件的三维模型来实现。 因此，在模具 设计以前，需要首先在 MODELING 模块下生成产品零件的三维模型，或通过图形数据接 口将其他 CAD 系统中生成的零件模型转化生成 Cima

2、tron it 格式的零件模型。在 Cimatron it 中，以产品零件的三维模型为基础，可将整个模具设计过程分为以下三个阶段： 零件分模 零件分模是整个模具设计的关键。在该阶段中，首先载入产品零件的三维模型，并指 定主分模方向。然后，根据分模方向定义分模线并生成分模面。最后，将模具的成型嵌件 毛坯用分模面分割为型芯及型腔块。如果根据模具的结构及工艺要求，需要进行抽芯及嵌 件的设计，可继续在型芯或型腔块中分割出来。完成零件分模后形成的各成型零件可参见 图 1-1 所示，分模结果可继续进行模具的三维结构设计，也可直接用于 NC 加工编程。 模具三维结构设计 传统的模具结构设计是整个模具设计中非

3、常繁琐并容易出错的阶段。 基于 MOLDBASE 3D 功能的模具结构设计，可直接从符合工业标准的各类标准三维模架库中选择合适的模 架，并自动生成各模板间的导柱导套、连接螺钉等标准件。在完成型芯及型腔等嵌件的定 义后，能继续加入定位环、主流道衬套、螺钉、顶杆及冷却水道等标准零件及结构，形成 整个模具结构的三维实体模型，参见图 1-2 所示。完成的模具三维模型基于参数化实体造 型技术完成， 因此， 设计完成后， 如果需要进行编辑修改， 可以很方便地通过 MOLDBASE 3D 标准件编辑功能及通用的实体编辑功能对模具各部分的尺寸进行修改。 电极设计 在模具的型芯、型腔或嵌件中，常有一些狭窄的内凹

4、区域，通常无法直接通过铣加工 来达到最终的加工要求，此时需要采用电火花加工。另外，模具中形状较复杂的型面在铣 加工后，往往无法满足对模具的尺寸精度及表面质量要求，此时，同样也需要制作电极后 用电火花加工来完成精加工。 第 1 章 注塑模具设计流程 型腔嵌件 产品零件 型腔 抽芯 图 1-1 零件分模后形成的各成型零件 图 1-2 成型嵌件及模具三维实体模型 在面向模具制造的过程中，必须解决好电极的快速设计。由于电极在设计时，需要从 模具型面中提取局部表面，并进行裁剪、延伸等操作，用实体功能往往对这类问题处理较 困难，使用基于曲面技术的快速电极功能， 可较好地处理上述问题。 1.2 零件分模 C

5、imatron 模具设计与制造指导进阶篇 由于通过图形数据接口 DI 输入的模型数据一般为曲面模型，即使直接在Cimatron it环 境下进行造型，也不一定能形成实体模型。因此，针对分模零件的模型状态及不同的复杂 程度， Cimatron it提供了两种零件分模应用功能，一种为支持实体模型的实体分模功能，另 一种为支持曲面模型的快速分模功能。 1.2.1 实体分模功能 在实体造型环境下， 将应用功能菜单翻至第二页， 选择其中的 MOLDPREP 、SEPARATE 功能，可进行零件的实体分模，如图 1-3 所示。 图 1-3 实体分模功能菜单 实体分模的基本流程如下： 分模环境设置。通过选择

6、 MOLDPREP 功能，按步骤完成分模零件的定义、收缩 率的设置， 并定义成型嵌件毛坯的形状、 尺寸及相对于零件的放置位置， 如图 1-4 所示。 第 1 章 注塑模具设计流程 图 1-4 设置实体分模环境 模具分模。通过选择 SEPARATE 功能，指定分模方向，确定内外分模线，并自动 生成分模面，如图 1-5 所示。再根据分模面将成型嵌件毛坯分割为型芯及型腔 部分。 图 1-5 零件实体分模 1.2.2 曲面分模功能 在线框造型环境下，将应用功能菜单翻至最后一页。该页中提供了支持曲面快速分模 的各项功能，如图 1-6 所示。 图 1-6 曲面分模功能菜单 快速分模的基本流程如下： 选择

7、QSPLIT 功能，进入快速分模 Qsplit 界面。通过定义开模方向将分模零件的 1-7 所示。 Cimatron 模具设计与制造指导进阶篇 模型面分组为型芯面、型腔面及抽芯面，并自动生成分模线，如图 图 1-7 快速分模 Qsplit 界面 退出 Qsplit 界面，使用 P_SURF 功能进行分模面的定义， 如图 1-8 所示。通过 EDIT 等功能可对分模结果进行编辑修改， 并根据成型毛坯的大小对分模面进行裁剪后， 最终通过 EXTR_OBJ 功能，输出分模结果。 图 1-8 分模面的定义 第 1 章 注塑模具设计流程 1.2.3 两种分模功能的特点 实体分模与曲面分模是各具特色的两种

8、分模功能， 其特点如下： 1实体分模的特点 基于实体造型环境，在产品零件的实体模型基础上，通过参数化特征的定义来完 成分模过程中的每个步骤。每次的操作结果都可通过对特征的编辑，很方便地修 改定义参数或删除某个步骤的结果，如：毛坯尺寸的修改、零件收缩率改变、删 除不正确的分模线或分模面等操作，使用非常方便。 对零件实体模型的质量要求较高，如果模型中存在几何或拓扑问题，可能将导致 无法分模。一般适用于直接在 Cimatron it 中生成的零件实体模型，或通过曲面至 实体转化后转化效果较好的模型。 整个分模过程非常简单，只要通过导入产品零件模型、定义收缩率、定义毛坯、 定义分模线，自动生成分模面等

9、几个步骤，就能完成零件的分模，生成模具的型 芯、型腔部分。 整个分模过程智能化程度很高，可自动搜索模型中可能的分模线，确定分模线后 能自动生成分模面，但自动生成的分模面形状有时不一定能完全满足用户的实际 需要。 可直接应用 MOLDBASE 3D 功能，继续进行模具的三维结构设计。 2快速分模的特点 基于曲面造型环境，可直接对产品零件的曲面模型进行分模。无需耗费时间进行 曲面至实体的转化，对于复杂的曲面模型，可大大提高分模效率。同时，对零件 模型的精度要求相对较低，特别可解决使用实体分模功能无法完成的许多零件分 模问题。 整个分模过程非常直观，通过确定分模方向后，可自动将零件面分组，并能模拟

10、模具开模过程。零件面准确分组后，能自动生成分模线。 使用 P_SURF 功能，可根据分模线各段的具体特点，采用自动或交互的方式来生 成较为理想的分模面。相比实体分模功能生成的分模面，能更好地满足用户的实 际需要。 MOLDBASE 3D 功能支持使用快速分模生成的曲面数据进行模具的三维结构设 计，但一般情况下，分模结果生成后，可直接用于 NC 加工编程。 1.3 模具结构设计 Cimatron 模具设计与制造指导进阶篇 当使用实体分模功能完成零件的分模，并生成模具成型嵌件中的各个成型部分后，可 直接选择应用功能菜单中的 MOLDBS 3D 功能，进行模具的三维结构设计。 选择该功能后， 出现如

11、图 1-9 所示的 MOLDBASE 3D 主功能菜单。 MOLDBS3D 中提供了一系列模具结构设计功能， 能帮助模具设计人员自动生成模架中 的各模板及螺钉、推杆等标准元件，并可在模板上进行打孔、开冷却水道等详细设计，形 成整个模具的三维模型，如图 1-10 所示。最后，可自动输出整个模具的材料表及工程图， 用于后续的模具制造。相比传统的二维设计，可大大提高设计的可视化程度，并提高模具 的设计效率。 图 1-10 整个模具的三维实体模型 模具结构设计的基本流程如下： 在零件分模的基础上，选择 MOLDBS 3D 功能，进入模具结构设计环境。 选择某种模架标准工业目录，根据分模形成的成型嵌件的

12、大小，插入一个模架。 根据分模生成的成型嵌件定义模架中的插件，并自动在对应的模板上开腔。 加入螺钉、 顶杆及冷却水道等模具标准件及标准结构， 并自动在对应的模板上开孔 第 1 章 注塑模具设计流程 根据需要对模架的尺寸及各零件尺寸进行编辑修改，完成整个模具结构的三维 设计。 进入工程图模块，定义模具的工程图。选择 MOLDRAFT 功能，可完成模具图中 的零件编号及自动生成材料表。 1.4 电极设计 随着特种加工技术的发展，近十年来，在模具制造业中大量采用电火花加工，来解决 模具中一些采用传统铣削加工方式难以达到的高精度加工及狭槽等难加工结构的加工 问题。 但是，使用电火花加工是一种比较费时费

13、力的工艺过程，不仅电极放电加工是一种非 常费时的加工过程，而且电极本身的设计与制造同样也需要耗费大量的时间。当前模具制 造中有用高速铣削来替代放电加工的趋势，但随着电火花加工技术本身的发展及高速加工 技术的一些局限，使得当前的模具加工中呈现高速加工技术与电火花加工技术共同发展， 相互补充的局面。 面对激烈的市场竞争，当前模具制造商迫切需要解决的是如果尽可能地缩短整个模具 的制造周期，而电极设计与制造的过程自动化是有效缩短整个模具的制造周期的一种有效 途径， Cimatron it 提供的快速电极功能， 是一个支持电极设计过程自动化及放电加工过程模 拟的一个应用功能集。具有放电区域的选择、电极的

14、设计与管理及自动生成电极图档等功 能，能大大提高电极设计的效率。 电极设计使用基于曲面模型的快速电极功能来实现，使用该功能前，需在 Cimatron it 的启动参数中加入 -electrode（或 -el ）参数。 在线框造型环境下， 将应用功能菜单翻至倒数第二页。 该页中提供了电极面快速提取、 电极面延伸及电极管理等功能。 完成电极设计后， 可切换至工程图模块，自动生成电极图， 如图 1-11 所示。 图 1-11 快速电极功能 10 Cimatron 模具设计与制造指导进阶篇 电极设计的基本流程如下： 选择 ELECTRODE 功能，进入快速电极 QElectrodes 界面。通过指定放电加工区 域的位置及电极毛坯的形式及参数，快速从模型中提取电极设计所需的放电面及 参考面，如图 1