第八章模具设计00

1、作者：*福州大学机械工程及自动化学院福州大学机械工程及自动化学院E_MAIL:*第八章第八章 模模 具具 设设 计计Pro-Engineer/MOLDESIGN Pro-Engineer/CASTING一、模具二、Pro-Engineer模具设计三、模具装配四、收缩率设置与模具检查五、模具组件特征的建立六、分模面七、模具体积块八、模具设计实例本本 章章 内内 容容一、模具 对于形状比较复杂的零件，铸造是一种常用的工业生产方法。因此，模具是工业生产中极为重要的工艺装备。 采用模具生产制品及零件，具有生产能力高、产品质量的一致性好、原材料的利用率高，成本低廉等一系列有点，但只适用于批量生产。2.

2、模具成型的特点：1. 模具的概念： 在一定的工艺条件下，将其特定的形状和尺寸赋予材料的工具。 在工业生产中，模具的种类很多，按材料在模具内成形的特点，模具可分为冷冲模和型腔模两大类：3. 模具分类塑料制品成型： 注射、挤出、吹塑、压制、泡沫成型、浇注、热成型、滚塑(搪塑)橡胶制品成型: 压制、压铸、挤出、注射冷冲模：冲裁模、弯曲模、拉伸模、成形模、冷挤压模型腔模：锻模、铸模、塑料模、粉末冶金模、陶瓷模、橡胶模4. 评价模具技术水平的指标1. 模具制造周期2. 模具寿命3. 模具精度4. 模具制造成本5. 模具标准化程度二、Pro-Engineer模具设计 提供了模具设计工具，利用它能够创建、修

3、改和分析模具元件。当设计模型变化时，所有模具元件都会相应地自动更新。创建模具元件时系统考虑了收缩率及拔模角，开模时库可检验模具元件是否相干涉。Pro-Engineer/MOLDESIGN（模具型腔） 主要用于塑料模具和压注模具的设计。Pro-Engineer/CASTING（铸造型腔） 主要用于浇注模具的设计。1、Pro-Engineer模具设计主要模块2、Pro-Engineer模具型腔的设计基本流程零件设计零件设计（Design Model）模具装配模具装配（Model Assembly）浇口、流道等特征创建浇口、流道等特征创建（Feature）模具检验模具检验（Model Check）设

4、置收缩率设置收缩率（Apply Shrinkage）建立模具体积块建立模具体积块（Model Volume）抽取模具元件抽取模具元件（Model Component）模具开启模具开启（Model opening）模具专家系统模具专家系统（EM E）2-D工程图或工程图或NC加工加工（Drawing or NC Machining）参照零件（参照零件（Reference part）工件（工件（Workpiece)厚度检验（厚度检验（Thickness Check）拔模检验（拔模检验（Draft Check)建立分模面建立分模面（Parting Surface）设计顶杆孔、增加顶杆、模座等完设计顶

5、杆孔、增加顶杆、模座等完成模具装配图成模具装配图干涉检验干涉检验（Interference Check）对应菜单3、Pro-Engineer模具设计的系统环境遮蔽与撤销遮蔽（Blank/Unblank) 模具设计时，涉及的元件较多，互相遮挡，为显示主体元件，经常需要遮蔽一些元件或特征。仅显示凹模元件显示四个参照零件、工件、凸、凹模如：遮蔽凸、凹模仅显示分模面遮蔽与撤销遮蔽（Blank/Unblank)的操作两种方法：特征树中右键操作使用Blank/Unblank对话框过滤器：分模面体积块元件Blank/Unblank选择对象显示控制但分模面等特征在特征树中不出现，不能由此控制其可见性1、模具装

6、配菜单结构三、模具装配通过装配或创建的方式将参照模型及工件加入到模具装配文件中创建多腔模具时，以此来规划参照模型的位置及排列方式2、参照模型类型将参照模型导入模具装配文件时有三种类型：1、Merge By Ref（按参照合并）：装配文件直接将设计模型装配进来，并直接对设计零件进行拆模。即：模具型腔随设计零件而变化；2、Same Model（同一模型）：装配文件复制与设计模型一模一样的文件装配进来，随后模具型腔与设计零件无关。3、单腔模具的装配与零件装配操作相同。3、单腔模具的装配4、多腔模具的装配按与零件装配操作的方法逐一装配先装配一个参照零件，再通过Create中的Mirror或inters

7、ect生成其他参照零件通过Locate RefPart操作，进行矩形或圆周阵列有三种方法如：1、装配工件（Workpice）2、装配参照零件13、通过Create中的Mirror，镜像生成其它参照零件参照零件1操作：Mold Model/Create/Ref Model通过Locate RefPart操作创建多腔模具的情形：Mold Model / Locate RefPart5、Workpice(工件)的装配或创建装配：先创建工件文件，再按零件装配方法装配AutomaticManual创建：四、收缩率设置与模具检查 一般射出成形成品脱模后由于温度、压力的变化将产生收缩，为修正收缩现象产生的体

8、积变化，Pro/E提供了设置收缩率（Shrinkage）的功能。1、设置收缩率菜单结构：两种方式按尺寸按比例各向不同时添加尺寸添加特征的所有尺寸尺寸值与尺寸代号切换公式类型 尺寸显示区查看模型收缩信息 模具检测是模具拆模前需做的工作。包括：2、模具检查拔模检测（Draft Check）厚度检测（Thickness Check）投影面积（Projected Area）分型面检测（Parting Surface Check）拔模检测（Draft Check）吃水线（之间间隙）检测（Water Line Check）模具分析拔模检测拔模方向定义拔模对象选择厚度检测（Thickness Check）检

9、测对象检测方式单面（Plane）检测层切面（Slices）检测Slices检测的设定起点终点方向输入最大、最小厚度参考值介于最大、最小厚度的区域投影面积（Projected Area）投影面积对合模力有较大影响。对象定义方向定义分型面检测（Parting Surface Check）五、模具组件特征1、模具组件菜单结构：模具组件特征有：2、Silhouette（侧面影像曲线） 侧面影像曲线：是参照模型沿特定方向投影而得到的轮廓。用途：是生成分模面非常方便有效的方法。如：投影方向 方法： 用Silhouette规划分模线，再利用它来产生裙边（Skirt）。 Silhouette的创建方法： Fe

10、atureCavity Assem(型腔组件) Silhouette命令访问选项：曲线名称（自动产生缺省名）投影方向定义包括还是排除某个环 当参照模型的曲面与投影方向平行时，在曲面的上下方都将产生曲线，用以指定上方曲线或下方曲线上下方都将产生了曲线上下方都将产生了曲线排除此环3、WaterLine（水线） 水线：用以高效创建冷却水循环通道。水线特征也可用Hole或Cut特征来做，但效率远不如WaterLine有效。如：选项循环通道相交的元件一般选自动增加末端条件名称和水道直径末端条件类型4、Runner（流道） 流道：用以高效创建标准流道几何。如：选项流道截面形状流道截面大小流道路径局部流道截

11、面大小相交的元件一般选自动增加与创建一般曲面功能基本相同六、分模面 分模面（分型面）：是用来分割工件（Workpice）或模具体积块的曲面。分模面通常为由多种不同方法（如：Create、Merge、Trim、Extend等）构建的复合曲面特征。1、分模面的创建方法：模具功能菜单Feature Cavity Assem Surface两种模具功能菜单Parting surf（分型面）Partting surf更常用2、Parting surf（分型面）菜单结构：与Surface功能基本相同遮蔽指定的分模面将已遮蔽的分模面撤销遮蔽以着色方式单独显示分模面3、正确创建分模面应注意的两个基本原则：1）

12、分模面必须与欲分割对象边缘完全相交2）分模面不可与自身相交4、裙边曲面（Skirt）裙边曲面是常用的一种分模面创建方法。创建方法： 指导脱模方向和表示分模线（Parting Line）的曲线特征后，Skirt特征由系统自动生成。分模线曲线通常为Silhouette（侧面影像）曲线如：参照模型的成品面产生的Skirt特征Skirt特征不包含参照模型的成品面分模线但可用其直接分模使用裙边曲面（Skirt）常出现的问题1）产生靠破面2）产生延伸不完全的情况分模线产生的Skirt特征延伸不完全延伸后的Skirt特征解决方法：Redefine Skirt特征,设置Extend选项设置Extend选项的操

13、作点添加选取某一延伸方向控制点集选取工件表面作为延伸方向图中，黄色箭头为曲面缺省的延伸方向，重新设置延伸方向后箭头变为橘色5、用Shadow创建分模面创建方法： Parting surfCreate输入曲面名AddShadowDone选定投影方向Okay。用Shadow创建的分模面包含参照模型的成品面七、模具体积块 模具体积块是3D、无质量的封闭曲面组。它是将工件（Workpice）分割成公模（Core）、母模（Cavity）和抽芯（Slide）的基础。1、模具体积块的创建方法创建完整的分模面后，应用Split（分割）命令自动完成。方便快捷。自动手动CreateGather（聚合）Sketch

14、 （草绘）Slide （滑块）Gather是通过定义曲面边界及封闭范围来产生体积Sketch通过一般实体特征的构建方法来产生，但产生后为封闭曲面特征Slide 通过自动计算参照零件的过切边界，并延伸到工件表面来产生2、Split（分割）命令的应用Split（分割）命令利用分模面分割工件，以创建模具体积块。分割后产生两个体积块，通常用于将工件初步分为公模（Core）和母模（Cavity）两个体积块分割后产生一个体积块，通常用于从一个现有体积块中分割出其它体积块。定义欲分割的对象操作：其中：Sel Comp包括工件、参照模型及抽取后的零件文件结果3、 Gather（聚合）命令的应用 Gather是

15、通过复制参照模型的表面，再将其边界延伸至某特定的平面，构建封闭面组后产生体积块选择指定聚合面的方式 指定聚合面的环8.18.1 模具模架简介模具模架简介 8.2 8.2 模架设计方法模架设计方法八、八、EMX5.0EMX5.0模架设计模架设计8.3 EMX5.08.3 EMX5.0安装与设置安装与设置8.4 EMX5.08.4 EMX5.0操作界面操作界面8.5 EMX5.08.5 EMX5.0模架设计流程模架设计流程8.6 EMX5.08.6 EMX5.0常用操作常用操作8.1 模具模架简介模具模架简介8.1.1 模架分类模架分类8.1.2 模架结构模架结构8.1.1 模架分类模架分类 模架

16、模架是实现型腔和型芯的装夹、顶出和分离的机构，是实现型腔和型芯的装夹、顶出和分离的机构，其结构、形状及尺寸都已经标准化和系列化，用户也可对其结构、形状及尺寸都已经标准化和系列化，用户也可对标准模架进行修改或扩展以满足特殊需要。标准模架进行修改或扩展以满足特殊需要。以塑料注射模为例，我国制定了模架的基本形式和标以塑料注射模为例，我国制定了模架的基本形式和标准，即注射模的模架以其在模具中应用方式的不同，可分准，即注射模的模架以其在模具中应用方式的不同，可分为为直浇口直浇口和和点浇口点浇口两种形式。两种形式。（1）直浇口模架直浇口模架基本型分为基本型分为A型、型、B型、型、C型和型和D型型4种类型。

17、种类型。A型型：定模和动模均采用两块模板B型型：定模和动模均采用两块模板，加装推件板D型型：定模采用两块模板，动模采用一块模板，加装推件板C型型：定模采用两块模板，动模采用一块模板（2）点浇口模架点浇口模架基本型分为基本型分为DA型、型、DB型、型、DC型和型和DD型。这些类型是通过在对应的直浇口模架上加装推料型。这些类型是通过在对应的直浇口模架上加装推料板和拉杆导柱而得到的。板和拉杆导柱而得到的。DA型模架DB型模架DC型模架DD型模架8.1.2 模架结构模架结构 标准模架一般由定模座板、定模板、动模座板、动模标准模架一般由定模座板、定模板、动模座板、动模板、垫块、支承板、推杆固定板、推板、

18、复位杆、导柱、板、垫块、支承板、推杆固定板、推板、复位杆、导柱、导套、螺钉等组成。下图所示为典型的直浇口模架结构。导套、螺钉等组成。下图所示为典型的直浇口模架结构。典型的点浇口模架结构8.2 模架设计方法模架设计方法在在Pro/E中，可以采用三种方法设计模架，即分别用中，可以采用三种方法设计模架，即分别用组件设计模块、组件设计模块、MoldLib模块（模块（Mold Base Library，模架，模架库）和库）和EMX模块（模块（Expert Moldbase Extension，模架设，模架设计专家扩展）进行设计。计专家扩展）进行设计。组件设计模块组件设计模块：将模架作为一个装配体进行设计

19、。进：将模架作为一个装配体进行设计。进入组件设计模式后，首先逐一创建各个模架元件（即零部入组件设计模式后，首先逐一创建各个模架元件（即零部件），然后再装配成模具模架。此种设计方法操作比较繁件），然后再装配成模具模架。此种设计方法操作比较繁琐，不易维护，因而使用较少。琐，不易维护，因而使用较少。MoldLib模块模块：MoldLib是是PTC提供的模架库，包含提供的模架库，包含众多标准模具组件。如果安装了众多标准模具组件。如果安装了MoldLib扩展模块，则可扩展模块，则可以在模具布局模式下直接调用模架库中的模具组件，非常以在模具布局模式下直接调用模架库中的模具组件，非常方便。方便。EMX模块模

20、块：Pro/E的扩展功能模块，它封装了大量标的扩展功能模块，它封装了大量标准模架和模架标准件，并提供了一系列模架设计向导，使准模架和模架标准件，并提供了一系列模架设计向导，使模架设计更加高效、快捷。模架设计更加高效、快捷。EMX模块的功能比模块的功能比MoldLib模块更加强大，是模块更加强大，是Pro/E模架设计的首选工具。模架设计的首选工具。8.3 EMX5.0安装与设置安装与设置8.3.1 EMX5.0简介简介8.3.2 EMX5.0安装安装8.3.3 EMX5.0设置设置8.3.1 EMX5.0简介简介 EMX（Expert Moldbase Extension，模架设计专家扩，模架设

21、计专家扩展）是展）是PTC公司合作伙伴公司合作伙伴BUM公司专门为模具设计人员公司专门为模具设计人员开发的模架装配和细化工具，它能简化模具设计过程，提开发的模架装配和细化工具，它能简化模具设计过程，提高工作效率。高工作效率。用EMX设计的模架8.3.2 EMX5.0安装安装 要使用要使用EMX 5.0设计模架，首先必须将其安装到电脑设计模架，首先必须将其安装到电脑中，具体方法如下。中，具体方法如下。（1）将EMX 5.0安装光盘放入光驱，系统会自动出现安装启动界面（2）稍后弹出“PTC.Setup”对话框，单击“EMX”按钮，开始安装（3）系统弹出“定义安装组件”对话框，在“目标文件夹”选项区

22、域指定EMX 5.0的安装目录，在“要安装的功能”列表框中选取要安装的组件（选中“简体中文”语种，其余保持默认即可），然后单击“安装”按钮（4）系统弹出“安装进度”对话框，等安装完成后单击“下一步”按钮，返回初始安装界面，单击“退出”按钮，即可完成EMX 5.0的安装8.3.3 EMX5.0设置设置 EMX 5.0安装完成后，还需要进行一些设置才能让其安装完成后，还需要进行一些设置才能让其随随Pro/E 4.0一起启动，具体设置方法如下。一起启动，具体设置方法如下。（1）打开）打开EMX 5.0的安装目录（如的安装目录（如“D:Program Filesemx5”），在此目录下新建一个文件夹）

23、，在此目录下新建一个文件夹“bin”。（2）将）将EMX 5.0安装目录下安装目录下“text”文件夹中的文件夹中的“”和和“config.win”这两个文件复制到这两个文件复制到“bin”文文件夹中。件夹中。（3）在桌面上单击鼠标右键，从弹出的快捷菜单中选择“新建”“快捷方式”，打开“创建快捷方式”对话框，通过单击“浏览”按钮找到并选中新创建的“bin”文件夹，然后单击“下一步”按钮（4）系统弹出“选择程序标题”对话框，在编辑框中输入快捷方式的名称“EMX5.0”，然后单击“完成”按钮（5）右击新创建的快捷方式“EMX5.0”，从弹出的快捷菜单中选择“属性”，打开“EMX

24、5.0 属性”对话框，将“目标”编辑框中的内容（即D:Program Filesemx5bin）剪切到“起始位置”编辑框中，然后在“目标”编辑框中输入Pro/E 4.0的程序文件路径（如D:Program FilesproeWildfire 4.0binproe.exe），最后单击“确定”按钮，完成设置（6）双击新创建的快捷方式“EMX 5.0”，即可启动Pro/E 4.0主程序，并加载运行EMX 5.08.4 EMX5.0操作界面操作界面EMX 5.0是作为扩展功能模块挂在是作为扩展功能模块挂在Pro/E软件上的，软件上的，其所有功能都包含在其所有功能都包含在“EMX 5.0”菜单中。菜单中

25、。比较常用的命令则以按钮图标的形式列于右侧工具栏（以下简称“EMX工具栏”）中启动启动EMX5.0后，可以将设计好的模具模型导入到后，可以将设计好的模具模型导入到EMX 5.0中进行模架设计。中进行模架设计。EMX工具栏中提供的所有命令按钮8.5 EMX5.0模架设计流程模架设计流程 EMX模架的一般设计流程如下。模架的一般设计流程如下。 （1）新建模架项目）新建模架项目：在：在EMX中定义一个新的模架项中定义一个新的模架项目，并导入模具模型，然后对模具零件进行分类。目，并导入模具模型，然后对模具零件进行分类。 （2）加载标准模架）加载标准模架：直接加载整组标准模架，再针：直接加载整组标准模架

26、，再针对各细节尺寸进行修改，或者以手动方式添加所需要的模对各细节尺寸进行修改，或者以手动方式添加所需要的模板和元件。板和元件。 （3）添加浇注系统）添加浇注系统：在模架中设置主流道衬套和定：在模架中设置主流道衬套和定位环等的型号和尺寸，并为模具添加分流道和浇口等。位环等的型号和尺寸，并为模具添加分流道和浇口等。 （4）添加标准元件）添加标准元件：在模架的模板上显示导柱、导：在模架的模板上显示导柱、导套、螺钉、定位销、拉杆等标准元件。套、螺钉、定位销、拉杆等标准元件。 （5）添加侧抽芯机构）添加侧抽芯机构：在模架上添加滑块、斜导：在模架上添加滑块、斜导柱、螺钉、定位销等，这些元件负责将侧型芯从模

27、具中柱、螺钉、定位销等，这些元件负责将侧型芯从模具中抽出。抽出。 （6）加载推出机构）加载推出机构：定义顶杆等元件，用于将制品：定义顶杆等元件，用于将制品从模具型腔中脱出。从模具型腔中脱出。 （7）添加冷却系统）添加冷却系统：为模具添加冷却水线，即调用：为模具添加冷却水线，即调用模架库中提供的标准冷却元件，将其添加到模架中。模架库中提供的标准冷却元件，将其添加到模架中。 （8）模具后期处理）模具后期处理：对模具模板和元件进行处理：对模具模板和元件进行处理（如添加边框、通孔等），以满足加工和成型的需要。（如添加边框、通孔等），以满足加工和成型的需要。 （9）开模运动模拟）开模运动模拟：模拟模架的

28、开模过程，并能捕：模拟模架的开模过程，并能捕获成动画。获成动画。8.6 EMX5.0常用操作常用操作8.6.1 定义与修改模架项目定义与修改模架项目8.6.2 加载与修改标准模架加载与修改标准模架8.6.3 添加、修改与删除螺钉添加、修改与删除螺钉8.6.4 添加、修改与删除定位销添加、修改与删除定位销8.6.5 添加、修改与删除顶杆添加、修改与删除顶杆8.6.6 添加、修改与删除冷却元件添加、修改与删除冷却元件8.6.7 添加、修改与删除顶出限位柱添加、修改与删除顶出限位柱8.6.8 添加、修改与删除滑块添加、修改与删除滑块8.6.1 定义与修改模架项目定义与修改模架项目 要用EMX设计模架

29、，首先必须新建一个EMX项目。具体方法为：单击EMX工具栏中的“定义一个新EMX项目”按钮，或者选择“EMX 5.0”“项目”“新建”菜单，弹出“项目”对话框，在该对话框中指定项目名称（如lid_emx）、前缀、后缀、单位和项目类型等，单击“确定”按钮，即可创建一个EMX项目进入模架设计环境后，单击右侧工具栏中的“装配”按钮，可以导入设计好的模具模型文件（.asm）。导入后，需要对各个模具零件进行分类，即单击EMX工具栏中的“分类”按钮，弹出“分类”对话框，双击某加载元件右侧的“模型类型”单元格，可以从弹出的下拉列表中选取分类（如将LID_MOLD_WRK归类为工件等）8.6.2 加载与修改标

30、准模架加载与修改标准模架 单击EMX工具栏中的“组件定义”按钮，或者选择“EMX 5.0”“模架”“组件定义”菜单，打开“模架定义”对话框，通过该对话框可以加载标准模架和标准件，还可以修改模架参数和模架元件等。这里单击“从文件载入组件定义”按钮系统弹出“载入EMX组件”对话框，从“供应商”下拉列表中选取一种模架标准，从“保存的组件”列表框中选取一种模架，单击“从文件载入组件定义”按钮，再单击“确定”按钮即可将所选模架加载到工作区和“模架定义”对话框中若希望对模架中的某个元件进行修改，可以在“模架定义”对话框的模架预览区右击要定义的元件，打开其元件定义对话框。此为修改模板参数的对话框加载模架后，

31、工作区中的模架不会显示其细节元件（如螺钉、定位销、顶杆等），此时可以单击EMX工具栏中的“元件状态”按钮，打开“元件状态”对话框，勾选要显示的元件类型8.6.3 添加、修改与删除螺钉添加、修改与删除螺钉 要添加螺钉，可单击EMX工具栏中的“定义螺钉”按钮，打开“螺钉”对话框，首先指定螺钉型号，并定义螺钉各部分的尺寸，然后单击“(1)点|轴”按钮，为螺钉选取一个基准点作为放置参照；单击“(2)曲面”按钮，为螺钉头选取放置平面；单击“(3)螺纹曲面”按钮，为螺纹曲面选取方向参照，最后单击“确定”按钮即可。若要修改或删除螺钉，则可以单击EMX工具栏中的“修改螺钉”按钮或“删除螺钉”按钮8.6.4 添加、修改与删除定位销添加、修改与删除定位销 定位销的添加方法和螺钉类似，单击EMX工具栏中的“定义定位销”按钮，打开“定位销”对话框，首先选取定位销型号，并定义其尺寸，然后单击“(1)点|轴”按钮，为定位销选取一个基准点作为放置参照；单击“(2)曲面”按钮，选取一个平面作为偏移参照，最后单击“确定”按钮即可。若要修改或删除定位