Pro-E软件在注射模具设计与制造中的应用

第19卷第3期湖北工学院学报2004年6月Vol.19No.3JournalofHubeiPolytechnicUniversityJun.2004[收稿日期]2004-03-01[作者简介]钱应平(1970-,男,湖北应城人,湖北工学院讲师,华中科技大学博士研究生,研究方向:模具CAD/CAM,快速制造,高能束加工.[文章编号]1003-4684(20040620146203Pro/E软件在注射模具设计与制造中的应用钱应平,刘小鹏(湖北工学院机械工程学院,湖北武汉430068[摘要]介绍了注射模具的工艺及结构设计特点,说明了Pro/engineer三维造型软件应用于模具设计的功能模块,利用该软件进行注射模具设计的具体方法和步骤及辅助制造的程序流程,指出Pro/engineer软件应用于注射模具设计需要进一步扩充或者改进的功能模块.[关键词]注射模具;特点;Pro/engineer软件;模具设计与制造[中图分类号]TG76,TP317[文献标识码]:A1注射成型工艺及模具设计的特点在塑料加工行业中约有95%的产品靠模具生产,产品的更新及新产品的开发都是以模具的更新和工艺的改进为前提.注塑制件约占所有塑料制件总产量的30%,注射模具的产量占世界塑料成型模具总产量的一半以上.这主要是因为相对于其它塑料成型工艺方法注射成型工艺能完成复杂精密塑料制作的成型,而且成型效率高.注射成型的工艺过程如图1所示.要顺利完成注射的工艺循环周期,除了设备和工艺保障外,关键在于模具结构设计合理优化.首先是注射模具在成型过程中要承受很大的注射压力,这对于模具的整体刚度、强度、导向精度、顶出机构的运动平稳度以及定位精度等都有很高要求;其次是注射成型时塑料熔体的温度大都在200℃左右,如果仅仅靠模具自身的传导传热降温,成型的周期会非常长,成型效率很低,因此需要良好的冷却循环系统;第三是注射模具用来批量生产,一般少则几万件多则几百万件,因此要求模具结构合理优化,模具材料及热生理状态良好;第四是塑料产品的结构越来越复杂,很多产品带有侧向的孔、凸台、凹陷等结构,因此需要侧向分型与抽芯机构自动完成这些结2Pro/E在注射模具设计与制造中的功能优势是建立在统一基础上的数据库,不像传统的CAD/CAM系统那样建立在多个数据库上.所谓单一数据库,就是工程中的资料全部来自一个库,使得每一个独立用户不管他是哪一个部门都为一件产品造型而工作.例如,一旦工程详图有改变,NC(数控工具路径也会自动更新;组装工程图如有任何变动,也同样反应在整个三维模型上.这种独特的数据结构与工程设计的完整结合,使得一件产品的设计与修改结合起来.这使得设计更优化,成品质量更高,价格也更便宜.Pro/E功能包括参数化功能定义、实体零件及组装造型、三维上色实体或线框造型和完整工程图产生及不同视图.Pro/E是一个功能定义系统,即造型是通过各种不同的设计专用功能来实现,其中包括:筋、槽、倒角和抽空等.采用这种手段来建立形体,对于工程来说更自然、更直观,无需采用复杂的几何设计方式.系统的参数化功能赋予形体符号式尺寸,不像其他系统是直接指定一些固定数值于形体.这样,工程师可任意建立形体上的尺寸和功能之间的关系,任何一个参数改变,其相关的特征也会自动显示,还可传送给绘图机或一些支持Postscript格式的彩色打印机.Pro/E还可输出三维和二维图形给予其他应用软件,诸如有限元分析及后置处理等对模具的受力及热应力情况进行分析,从而确定浇注系统更加合理的位置和冷却系统的开设.这都是通过标准数据交换格式来实现,用户更可配上Pro/E软件的其它模块或自行利用C语言编程,以增强软件的功能.它在单用户环境下(没有任何附加模块具有大部分的设计能力、组装能力(人工和工程制图能力(不包括ANSI,ISO,DIN或JIS标准,并且支持符合工业标准的绘图仪(HP,HPGL和黑白及彩色打印机的二维和三维图形输出.以上功能模块可以对使塑料产品造型、分型面的提取、模具结构三维设计、模具装配及模具动作情况进行模拟,检查是否干涉等变得更加方便可靠.Pro/E软件在其它结构设计中也应用得非常广泛,但这些功能模块在注射模具计算机辅助设计的优势体现得更加淋漓尽致.3基于Pro/E的模具设计与制造方法3.1Pro/E软件辅助注射模具设计计算机辅助设计应用的新技术,它与传统设计方法一样、都是基于注塑工艺及注塑模型.注塑工艺包括开模方向、拔模斜度、分模线、分模面、收缩率以及浇注系统、生产工艺流程等.工艺选择得正确、合适,不仅可保证零件尺寸、形状精确,提高生产率,也可降低成本.采用Pro/E软件进行计算机辅助注塑工艺设计和模枋生产操作,利用软件分析功能进行流道分析,温度分析和脱模干涉检查,减少了工艺设计过程的失误.利用Pro/E软件进行注射模具设计与分析的方法及步骤为:4设置参考模型收缩率.利用Shringe功能为整个模型设置收缩率.5注塑模型特征操作填补加工孔、增加流道、浇口等特征并进行装配.沿分模面确定开模步骤,可以检查干涉并对模型进行必要的修改.6对参考零件的壁厚、形状进行检查并进行必要的修改.3.2Pro/E软件辅助模具制造通过直接观察确定刀具运动轨迹是否最佳,并可运行Color以不同颜色代表毛坯面、加工面或过切面,通过动态逼真的刀具和运用GougeCheck来判断是否过切,修改加工方式和加工参数.其具体流程[3]如图2所示.741第19卷第3期钱应平等Pro/E软件在注射模具设计与制造中的应用4结束语[参考文献][1]张培耘,戴勇,华希俊,等.国内模具工技术现状和发展趋势[J\〗.机械设计与制造,2000,29(6:1-2.[2]彭海涛,郭剑峰,陈杉.Pro/ENINEERING2000i[M].北京:人民邮电出版社,2001.[3]赵丹阳,宋满仓,王敏杰.Pro/E中CAM模块在模具制造中的应用[J].模具制造,2002(4:3-6.ApplicationofPro/EngineeringintheDesigningandManufacturingofInjectionMouldQIANYing2ping,LIUXiao2peng(SchoolofMechanicalEngin.,HubeiPolytechnicUniv.,Wuhan430068,ChinaAbstract:Inthisthesis,thefeaturesofmoldingandstructureofinjectionmouldareintroduced.ThefunctionmoduleusedinmoulddesigningofthesoftwareofPro/engineeringandmethodsandprogramsoftheinjectionmoulddesigningandmanufacturingbythePro/engineeringsoftwarearepresented,andsomefunctionmoduleswhichshouldbemodifiedarediscussed.Keywords:injectionmould;Pro/engineeringsoftware;moulddesigningandmanufacturing[责任编辑:张众](上接第131页[7]TilmansHAC.EquivalentCircuitRep2resentationofElectromechanicalTransducers.II.Distributed2parameterSystems[J].JournalofMicromechanicsandMicroengineering,1997(7:285-309.[8]TimoshenkoSP,WeaverW.VibrationProb2lemsinEngineering4thed[M].NewYork,JohnWiley,1974.AnalysisofSizeEffectonMicro2beamResonatorbyEquivalentCircuitZHANGChuan2Li,ZHOUSi2zhu(,ZhangjiangUniv.,Wuhan430068,ChinaAbstract:Adesignforanequivalentelectriccircuitofamagnetically2actuatedmechanicalbeamresonatorispre2sented.Thebeam,placedinauniformmagneticfield,isdriventovibratetransverselybyLorenzforcegenerat2edbyanelectricalsignalpassingthroughaleadattachedtothebeam.Basedonthedynamicanalysisofbeamresonator,thevariationofoutputvoltagewiththeinputcurrentisobtainedandtheelectromechanicalimpedanceofbeamresonatorisalsoobtained.ThisimpedanceleadstotheequivalentelectriccircuitofaseriesparallelRLCcircuit.Theeffectofbeamsizeonthequalityfactoroftheequiv