基于EMX的杯子模具设计

1、 基于EMX(PROE)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/ENGINEER 3.o及其EMX4.1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/ENGINEER 3.0；EMX4.1； 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

2、了模具设计周期。ProENGINEER(ProE)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

3、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Pro-E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

4、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1.1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

5、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1.2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】(Mold Cavity)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0.5。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

6、后生成毛坯工件（毛坯工件尺寸是：300×160×140）。图2为杯子模具工件图。1.3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1.4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

7、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1.5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。1.6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

8、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2.1模架调入Pro/ENGINEER的“模具设计专家”(Expert Moldbase Extension, 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Futaba-2p标准的FA-Type组件生成了我们需要

9、的模架结构（采用的模架大小是550×650）。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2.2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_locking Z180/50×112×125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2.3其他

10、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

11、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 4.0 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3.0造型曲面篇 M 北京 :中国青年出版社 , 20085林清安. Pro/ENGINEER 3.0 模具设计 M 北京 : 北京大学出版社 , 20016冯炳尧等. 模具设计与制