毕业论文-注塑模具设计

PAGEPAGEII目录TOC\o"1-2"\h\z\u第1章注塑模具设计 11.1注塑模具设计步骤 11.2模具型腔和型芯的设计 11.3模具零件的加工 31.4其他功能 4第2章基于Pro/E的注射模快速设计 62.1引言 62.5本章要点 13第3章Pro/E模具设计制造选用的硬件平台 153.1Pro/ENGINEER的集成和并行技术 153.2Pro/E注塑模具设计专家与MPro6218的安全配置 183.3Pro/E塑料顾问和高端配置的MPro6218 193.4Pro/ECAM加工与MPro6218的最低配置 20第4章桶底的三维造型及模具设计 224.1概述 224.2三维建模 224.3桶底注塑模设计 244.3.1塑件的工艺要求 24第5章Pro/E用设计来简化复杂的装配 295.1始于布局规划 295.2定义装配结构 295.3建立虚拟物料清单的步骤 29参考文献 34第1章注塑模具设计PAGE33第1章注塑模具设计1.1注塑模具设计步骤典型的注塑模设计过程在Pro/ENGINEER环境下，注塑模设计过程包含以下步骤：(1)创建塑料件模型（也称为三维造型）；(2)创建毛坯，用来定义所有模具元件的体积；(3)根据不同的收缩率、脱模斜度和塑件模型构建型腔、型芯的特征和尺寸；(4)加入模具装配特征形成浇注系统，定义分模面及模块；(5)定义模具开启的步骤及检查干涉；(6)依需要装配模座，完成冷却系统设计；(7)完成所有零件的零件图；(8)根据加工需要，生成零件的NC代码。1.2模具型腔和型芯的设计在设计过程中，首先通过对塑料件模型的不同部位尺寸设定收缩率、构建设计模型、产生型腔及型芯特征尺寸，然后使设计模型与型腔或型芯毛坯重叠，经过一系列面的生成、延伸及融合等操作形成分模面，最后从毛坯中挖去设计模型，并从分模面切割产生型腔和型芯，如图1.1、图1.2和图1.3所示。

图1.1塑件产品

图1.2凹模图1.3凸模分型面的建立是最复杂而又最关键的部分，其中复制实体表面是通常使用的命令。在复制实体表面时，应尽量采用Copy→Surf&bnd的方式，通过选择种子面与边界面一次选定所需的曲面，而不要使用Copy→Indivsurfs拷贝曲面，再将曲面合并成所需曲面的方式，因为这样做不仅速度慢，而且容易造成曲面丢失，不能完整选定实体表面。通过上述方法产生的型腔或型芯是整体式的。考虑到制造工艺，还可通过面对体的操作进一步分解型腔或型芯使整体式变为镶块嵌入式。模具设计完成后，使用拔模斜度检查功能可检查模具有无倒扣现象产生。如有倒扣，说明该件无法脱模，必须进行修改。1.3模具零件的加工在Pro/ENGINEER的NC模块下，根据加工需要，可生成数控车削、数控铣削及电火花线切割的NC代码，具体过程如图1.4所示。

图1.4模具零件加工流程1.4其他功能Pro/ENGINEER具有强大的接口功能，能通过IGES、STL、SET、STEP等格式与其他CAD/CAE/CAM软件实现数据文件的交换。在塑料产品开发中，通常利用这个接口与C-MOLD、MOLDFLOW、Z-MOLD等软件相连，利用它们的分析模块，对Pro/ENGINEER中的造型进行分析，以确定模具的结构及注塑工艺。Pro/ENGINEER提供的Pro/PROGRAM是零件与装配自动化设计的一个重要工具，用户可经由非常简单的高级语言来控制零件特征的出现与否、尺寸的大小与零部件的出现与否、零部件的简易显示或完全显示以及零部件的数量等。当零件或装配件的Pro/PROGRAM设计完成后，读取此零件或装配件时，其各种变化情况即可利用交互方式得到不同的几何形状，达到产品设计要求。利用Pro/ENGINEER还可以方便地建立零件库。在注塑模设计中所需的通用件和标准件都可根据用户的要求建立，同时用户所设计的每副模具都可作为模具库的组成部分，以供后续模具设计应用。Pro/ENGINEER提供的设计理念将设计、制造、装配以及生产管理融为一体，赋予“设计”完整的概念。它提供的强大功能尤其是曲面造型和模具设计功能为工程技术人员和生产管理人员短期内完成高质量的产品开发提供了强有力的工具。此外，将并行工程技术引入Pro/ENGINEER的模具设计中，可以由传统的模具设计与制造工艺路线（即模具结构设计→模具型腔、型芯二维设计→工艺准备→模具型腔、型芯三维造型→数控加工指令编程→数控加工），改变为由不同的工程师同时进行设计、工艺准备的并行路线，不但提高了模具的制造精度，而且能缩短设计、数控编程时间达40%以上。设计工程师在进行产品三维零件设计时就考虑模具的成型工艺和影响模具寿命的因素，并进行校对、检查，预先发现设计过程的错误。在初步确立产品的三维模型后，设计、制造及辅助分析部门的多位工程师可同时进行模具结构设计、工程图设计、模具性能辅助分析及数控机床加工指令的编程等工作，而且每一个工程师对产品所做的修改可自动反映到其他工程师那里，大大缩短了设计、数控编程的时间。另外，Pro/ENGINEER软件具有的单一数据库、参数化实体特征造型技术为实现并行工程提供了可靠的技术保证。第2章基于Pro/E的注塑模快速设计第2章基于Pro/E的注射模快速设计以Pro/E为基础，将"mold模具"功能、"Replace替换"功能和"Emx4"模块应用在模具开发过程中，实现了注射模的快速设计，免去了一些模具通用件(如导向件、复位支承件、浇口套、定位圈等等)繁锁的重复绘图工作，使得模具开发周期大大缩短，让模具企业及时提供用户满意的产品。2.1引言最近几年，我国模具工业的发展非常迅速，新材料、新工艺以及不断增加的模具工厂，不断增强着模具市场的竞争力，随着中低档模具市场的不断成熟和新产品开发周期的越来越短，模具厂的压力也越来越大，缩短模具的开发周期是确保模具工厂在竞争中处于不败之地的一条有效途径。那么如何缩短模具开发周期呢?下面通过实例介绍一条有效途径。产品见图2.1所示零件。

图2.1产品图

a——35w阀罩b——50w阀罩1.产生模具型芯零件利用Pro/E中“mold模具”功能产生所需的模具型芯零件，就是将part零件经由分模转换成模具所需的型芯零件(如图2.2所示)，其基本过程是：①建立零件与模块；②将零件与模块组合准备好后，进入mold模块；③设计收缩率、拔模角与模型检验；④建立浇道、流道、浇口、冷却水道；⑤产生分模面；⑥生成型芯、型腔。图2.2模具型芯生成

a——35w阀罩型芯b——50w阀罩型芯2.产生整个模架零件利用Pro/E中“Emx4”模块产生整个模架零件，就是从“专家模具基体”中选择适合自己所需的模架各配件，形成完整的模具装配结构，其基本过程是：(1)开始新项目：输入项目及设计员名称，装入在Pro/E“mold”中产生模芯组件，同时设置型腔布局(包括型腔嵌件的数量和位置)。(2)选择创建适合自己公司的模座及所需零件。(3)选择或定义滑块，Emx以逐渐引导方式让用户可选择合适的滑块零件，而且完成后会自动在零件间放上预定。(4)加入顶杆：Emx便会自动把顶杆与塑件进行剪裁，避免人为错误。(5)生成冷却系统：Emx不但能预定及生成冷却系统，还能提供浇口套、O型密封圈等数据库，以供选择。(6)加入螺钉：选取螺钉后，用户可用鼠标浮标选择适合的位置。(7)仿真开模动作及干涉检查：透过仿真检查，用户可视察模具开合时的动作有否对其它零件造成干涉，以减少错误。(8)制作二维图及BOM下料单：Emx能为模具设计提供不同零件的图纸，而当中也包括BOM，以减少设计者处理二维图纸的时间。(9)其它零件：包括支撑柱、浇口套、定位环、定位钉、锁模力计算、成本计算等。3.所需型芯的更换利用Pro/E中“Replace替换”功能进行所需型芯的更换。4.新模具的设计对于外形尺寸相近、结构相似的塑料制品需要开模时，只需重复进行上述第1步、第3步的操作，不必重复进行第2步的重复劳动，就可完成一副新模具的设计了。在此需要提醒读者注意的是：①所有零件的单位一定要统一，否则组合时零件比例会相差很多，单位确认的方法是：setup→units选择我国通用的单位制mmNs制；②执行“Replace替换”功能的两零件的最大外形尺寸长、宽、高最好一致，若相差过大时，就要对其相对应的模框重新进行切出处理。5.应用实例图2.1所示为某系列空调室外机组上两种型号的阀罩，它们的结构相似，外形尺寸大体上差不多，长×宽×高为234mm×134mm×61.3mm(见图2.1a)和234mm×134mm×60.5mm(见图2.1b)。2.2型芯的设计首先对35w阀罩(图2.1a)进行型芯设计，New→manufacturing/mold→在名字栏输入“35w”→ok。(1)创建参照零件：Moldmodel→assemble/Refmodel→选择参照零件35w.prt→open→默认坐标系放置/ok→按参照合并/在参照模型名称栏内输入“35w_REF”→ok。(2)创建毛坯：creat→workpiece→manual→part/solid→在名字栏内输入“work”→ok→创建第一特征→ok→protrusion→Extrude/solid→Done创建330mm×230mm×130mm的毛坯。(3)设计收缩率：Shrinkage→Bydim→Set/Reset→AllDims→在信息框内输入0.005的收缩率→Done→点击DoneReturn两次。

(4)分型面的创建：Partingsurf→creat→名字栏默认曲面名称为“part_surf_1”→ok→add→copy→done→选择surf&bnd→pick选择参照零件35w的内表面，再选取35w的所有边界面→Donesel/Done→Done→ok，再延拓copy面的边界至毛坯“work”的表面，Extend→AlongDir→Uptoplane→Done→oneByone/select→Querysel查询选取刚才复制的曲面边界→Donesel/Done→Plane/pick选取毛坯表面→Done/Extend，4个方向都延拓完成后，点击Done/Return两次。(5)分割模具体积块：Moldvolume→split→Twovolumes/Allwrkpcs→Done→pickDone选取分型面“part_surf_1”→Donesel→在名字栏内默认蓝色显示体积块的名称为“mold_vol_1”→ok→在名字栏内默认青色显示体积块的名称为“mold_vol_2”→ok→(6)抽取模具元件：Moldcomp→Extract→选取“mold_vol_1”、“mold_vol_2”→默认元件名称为“mold_vol_1”、“mold_vol_2”→ok→Done(7)铸件的生成：molding→creat→输入铸件名称“PRT0003”→Enter回车。(8)模具的打开：moldopening→Definestep/Definemove→pick选取定模型腔“mold_vol_1”→Donesel→选取定模型腔“mold_vol_1”上一条可代表移动方向的边线→在信息栏输入向上移动距离80→Enter回车→Definemove→pick选取动型芯“mold_vol_2”→Donesel→选取动模型芯“mold_vol_2”上一条可代表移动方向的边线→在信息栏输入向下移动距离50→Enter回车→Done/Return。至此就得到了如图2.(9)重复上述步骤，对50mx阀罩进行模芯的开制，结果得到如图2.2b所示的型芯结构，以及如图2.3b所示的模型树结构。

图2.3模型树

a-35w型芯的模型树b-50w型芯的模型树2.3完善整个模具结构打开“Emx4”模块，产生整个模架零件。(1)定义新项目：New→在项目名称栏输入“35W”、零件前缀栏输入“35W”、主要单位选择“mm”、模具基体类型选择“组件、模型.ASM”→ok。(2)模具组件定义：DefineMoldbaseAssembly→载入/保存组件→选择“Hasco”中的“Type4”→载入→输入动模框尺寸450×350×90、定模框尺寸450×350×120、动、定模座板尺寸450×450×25→ok→ok。(3)装入型芯：component→assemble→mold_vol_1→open→完全约束放置后点击ok，已装入在2.1步骤设计好的定模型腔，用同样方法装入动模型芯mold_vol_2→ok。(4)切出动、定模框的型腔：component→Advutils→cutout→选出树要对其执行切出处理的零件35w_B_plate1.prt动模框、35w_A_plate1.prt定模框→Donesel→选出参照零件定模型芯mold_vol_1、动模型芯mold_vol_2→Donesel→点击Done4次。此时已完成模具的下列零件的设计(参见图4模型树)：35w_housing_1.prt动模座板、35w_ejbpl_mh1.prt推板、35w_ejepl_mh1.prt顶杆固定板、35w_risers_mh1.prt侧支柱、35w_B_plate1.prt动模框、35w_A_plate1.prt定模框、35w_topclplate1.prt定模座板。(5)其它零件的载入：在DefineMoldbaseAssembly栏目下继续进行其它零件如：导柱、导套、复位杆、复位弹簧、浇口套、定位环、顶杆、限位柱等的载入设计，直到最终完成整个模具的装配图设计，图5所示即为35w阀罩的装配图。2.4Replace替换通过“Replace替换”功能进行另一副与之相似制件50w模具的设计(1)首先创建替代组件V1(见图2.3)，New→Asm/Interchange→在名字栏输入“V1”→ok→component→add→选择已开制好的定模型腔mold_vol_1→open→add→选择“装配、功能元件”→ok→选择已设计好的定模型腔mold_vol_1_1→open→无约束→ok→donereturn。(2)用同样方式创建替代组件V2，New→Asm/Interchange→在名字栏输入“V2”→ok→component→add→选择已开制好的动模型芯mold_vol_2→open→add→选择“装配、功能元件”→ok→选择已设计好的动模型芯mold_vol_2_2→open→无约束→ok→donereturn。(3)关闭“V1”、“V2”两窗口，打开“35w.asm”→component→Advutils→Replace→pickmdl(选出要替代的元件)→从模型树中选取“mold_vol_1”→byinterchangemode→在Browse中选取“V1.asm”下拉目录中的mold_vol_1_1→ok→play→Done，完成了定模型腔的交换；同样方式进行动模型芯的替代，在“35w.asm”窗口中→component→Advutils→Replace→pickmdl(选出要替代的元件)→从模型树中选取“mold_vol_2”→byinterchangemode→在Browse中选取“V2.asm”下拉目录中的mold_vol_2_2→ok→play→Done。所需零件替换完成后，对体积干涉部分再进行“cutout”等处理后，就可进行新文件的保存了。file→saveas→输入名称“50w”。至此完成了模具型芯的替换，也就是已完成了第二副模具“2.5本章要点对于已熟悉Pro/E的使用者，应该体会到这一点，很多模具外形尺寸大体一致，模具结构也大同小异，只有少数几个零件不同(如动、定模型芯型腔或浇口套等)，常常需要重复同样的步骤来重复组装整个模具，这样便显得效率低。本文介绍了一种基于Pro/E的模具快速设计方法，也就是说对于外形尺寸相近、结构相似的制件开模时，只需在一副已完善结构的模具上，对少数几个相异零件执行替换，就可完成一副新模具的设计了，这大大提高了外形尺寸相近制品的模具开发速度，让设计者有更多的时间去寻求更精彩的创新设计，从而更有效地缩短模具的设计开发周期。第3章Pro/E模具设计制造选用的硬件平台第3章Pro/E模具设计制造选用的硬件平台中国已加入WTO，我国将获得一个更加稳定的国际经贸环境，大量外资企业将进入中国，各行各业将面临重大的机遇和挑战，模具行业也不例外，同时由于国内多数模具企业在技术上和质量上与国外先进水平存在较大差距，如何在最短时间内缩小这种差距，是关系到国内多数模具企业生存的关键问题。众所周知，科学的管理系统，有条不紊的工艺流程，配合先进的设计软件和硬件设备，是完成高质量模具的坚实基础。目前多数模具企业在制造设备投入方面比较慷慨，然而在软件和硬件技术方面重视度不够，企业利用盗版软件和低端PC勉强运作的问题比比皆是。中国已入关，企业使用落后的软硬件平台将会得不偿失，对企业形象、生产效率和产品质量都会造成负面影响。本文，就以注塑模、冲压模设计制造为主线，介绍Pro/E软件平台和相应IBMIntelliStationMPro6218系列个人图形工作站平台的功能特色和选配方式。3.1Pro/ENGINEER的集成和并行技术3.1.1模具CAD/CAE/CAM系统的集成模具CAD/CAE/CAM系统的集成关键是建立单一的图形数据库、在CAD、CAE、CAM各单元之间实现数据的自动传递与转换，使CAM、CAE阶段完全吸收CAD阶段的三维图形，减少中间建模的时间和误差；借助计算机对模具性能、模具结构、加工精度、金属液体在模具中的流动情况及模具工作过程中的温度分布情况等进行反复修改和优化，将问题发现于正式生产前，大大缩短制模具时间，提高模具加工精度。在这方面，Pro/ENGINEER软件采用面向对象的统一数据库和参数化造型技术，具备概念设计、基础设计和详细设计的功能，为模具的集成制造提供了优良的平台。统一的软件平台对硬件平台的一致性提出了要求，首先是硬件性能的一致性，在CAD、CAE、CAM阶段统一采用三维模型，就需要这三个阶段均采用高性能的图形工作站平台。其次，是品牌服务的一致性，全部环节采用同一家厂商的产品有利于获得稳定一致的维护、维修和技术咨询服务。当然，在不同阶段也需要根据需求采用不同的配置，以IBMIntelliStationMPro6218系列个人图形工作站为例（配置如表1所示）。MPro6218系列是IBM公司基于全新Inteli955X芯片组推出的新型个人图形工作站，基于新的芯片组、处理器，用户完全可以根据需求灵活搭配处理器、内存和专业图卡。针对模具行业的需求，显卡方面，仅需要将显卡分为高端和低端选择即可，高端采用FIREGLV7100或NV3400/3450系列的显卡，低端采用FIREGLV3100或NV450/1300/1400系列的显卡。按内存可分为高中低三档，高档选择2GB或以上的内存，中档在1GB内存，低档选择512MB内存。从处理器上划分，MPro6218系列可以灵活选用LGA775接口的处理器，包括：IntelPentium4630（3.0GHz）、IntelPentium4640（3.2GHz）、IntelPentium4650（3.4GHz）和IntelPentium4670（3.8GHz），Pentium4940(3.2G)双核处理器。实际上，大部分模具设计、分析和制造工作在中低端配置上就可以完成。3.0GHz以上主频的处理器、1GB内存和FIREGLV3100/NV1400显卡属于模具行业的主流安全配置。

工欲善其事，必先利其器，只有保证了硬件平台的一致性，才能保证软件的集成性。图形工作站是在实际生产活动中运行Pro/ENGINEER这类三维CAD软件的必须品。

此外，模具是面向定单式的生产方式，属于单性生产，制造过程复杂，要求交货时间短。如果利用CAD、CAM单元技术制造模具，制造精度低、周期长，为了解决上述难题，Pro/E将并行工程技术引入到模具制造过程中。3.1.2Pro/E的并行技术所谓并行工程是设计工程师在进行产品三维零件设计时就考虑模具的成型工艺、影响模具寿命的因素，并进行校对、检查，预先发现设计过程的错误。在初步确立产品的三维模型后，设计、制造及辅助分析部门的多位工程师同时进行模具结构设计、工程详图设计、模具性能辅助分析及数控机床加工指令的编程，而且每一个工程师对产品所做的修改可自动反映到其他工程师那里，大大缩短设计、数控编程的时间。

在实际生产过程中，应用Pro/ENGINEER软件，将原来模具结构设计→模具型腔、型芯二维设计→工艺准备→模具型腔、型芯设计三维造型→数控加工指令编程→数控加工的串行工艺路线改为由不同的工程师同时进行设计、工艺准备的并行路线，不但提高了模具的制造精度，而且能缩短设计、数控编程时间达40%以上。如图3.1所示要实施并行工程关键要实现零件三维图形数据共享，使每个工程师使用的图形数据是绝对相同。相同的数据同样意味着性能和品牌一致的工作站平台，我们推荐统一使用IBMIntelliStationMPro6218系列个人图形工作站。3.2Pro/E注塑模具设计专家与MPro6218的安全配置

注塑模具设计专家EMX是PTC在2001年11月28日首发的Pro/E

Pro/ENGINEEREMX能大大缩短模具设计人员花费在创建、定制和细化模架部件以及注塑模具和压铸模具所需的模具组件上的时间。Pro/ENGINEEREMX提供了智能的、自动化模架和模具组件。组件就位后，系统会自动完成相邻板材和组件上的余隙切口以及钻孔和螺纹孔的操作。该过程把模具设计人员从耗时的、重复性的模具细化工作中解放出来。

EMX必须基于Pro/ENGINEER软件，同时由于自动化、智能化性能的提高，以完成复杂曲面、精密公差和模具嵌件的生成，系统对硬件的需求有所提高，EAX处于模具设计阶段，这一阶段的工作建议采用MPro6218的安全配置——3.0GHz以上主频的处理器、1GB内存和FIREGLV3100/NV1400显卡，如果模具实在比较复杂，可以相应更换更好的显卡。不过，注塑模很少有非常复杂的模具的。对于冲压模，有一些复杂形状的大型模具，可以适当提高显卡的档次。同时，由于模具设计的继承性很强，原始设计数据的保留非常重要，一块容量比较大的高速硬盘时需要的，可以选择160GB的SATA硬盘，经济实惠，性能上也有保障。

使用EMX后效果是非常明显的，以富士康电子有限公司旗下的鸿海精密元件制造公司为例，其中一个工厂实施EMX后，在仅仅两个月内，模具产量就提高了270%，而良好的硬件平台支持也功不可没。图3.23.3Pro/E塑料顾问和高端配置的MPro6218塑料顾问能模拟浇铸塑料零件的铸模填充动作。高级特征提供了大量的工艺性知识，可以大大减少后期的设计更改和重新设计铸模的成本。Pro/ENGINEER塑料顾问为塑料零件设计人员提供了能够实时方便地得到、可靠、易理解的加工反馈和建议。塑料顾问用于评估注塑工艺性的每次设计更改，而不是每个设计，所以它是与注塑设计有关的行业节省成本和时间的理想工具。设计人员可以方便地选择材料类型和提议的浇口位置，塑料模设计顾问则在屏幕上提供了填模动画、描述设计“可模塑性”的图形以及熔合线和气坑等可能出现的问题的位置。塑料顾问属于模具设计中的模拟分析部分，虽然它不需要像MOLDFLOW的MPI、MPA那样抽取复杂的模型中性面，但是其仿真模拟过程仍然对计算机系统提出了高于CAD设计阶段的需求。要用好塑料顾问，特别是预测熔合线和气坑，必须提高处理器的主频，例如选用IntelPentium4650（3.4GHz）、IntelPentium4670（3.8GHz）甚至Pentium4940(3.2G)双核处理器。内存则要根据模型的复杂程度和运算规模适当增加，除非进行复杂的分析计算或大量的数据逆向采集，高于2GB内存的需求在模具行业比较少见。显卡在这一阶段倒不是很重要，一块FIREGLV3100或NV1300足矣，甚至NV450就可以满足要求。3.4Pro/ECAM加工与MPro6218的最低配置模具设计和分析最终的目的是加工，Pro/ENGINEER提供了非常完善的加工功能。其高级加工模块的功能包括：3到5轴铣削、2到4轴车削、2到4轴线切割以及多轴铣削/车削。因而，NC高级加工选件除支持多轴铣削机床（4到5轴）和带活动刀具（铣/车）的多轴车床外，兼具生产加工选件和机械加工专家的功能。需要特别说明的是，成套NC加工选件允许设计人员为广泛的加工方法提供支持，同时拥有最大的柔性。在正式加工前，Pro/ENGINEER能让用户模拟材料被切削的过程，这可以预先查出编程人员的所有可能错误，来验证离散零件的加工程序。这样就减少了用实际零件进行验证的工作，从而省掉零件报废、加工工具损耗以及工具、夹具和压板损坏所需要的费用。除了三维模型的现实外，这一阶段的工作不需要太高的配置，低于安全配置的MPro6218也能胜任，内存可以减低到512MB，显卡可以采用NV450甚至更低，处理器采用入门的IntelPentium4630（3.0GHz）即可，这能在满足需求的基础上，最大程度地降低成本。综上所述，Pro/ENGINEER为模具行业的设计、分析和加工提供了一系列的软件工具，而这些软件工具必须依据用户需求合理搭配IBMIntelliStationMPro6218这样的工作站产品，才能获得最佳的运行效果。第4章桶底的三维造型及模具设计第4章桶底的三维造型及模具设计本文主要使用了Pro/E零件模块中的旋转、混成、阵列、切割、倒圆等实体特征和Merge等曲面特征,构造出桶底的三维数据模型。在此基础上,完成了桶底的注塑模设计。特征。模具结构：Pro/E可谓是一个全方位的3D产品开发软件,集成了零件设计、产品装配、模具开发、数控加工、钣金件设计、铸造件设计、造型设计、逆向工程、自动测量、机构仿真、应力分析,产品数据库管理等功能于一体。Pro/E软件具有强大的三维造型功能,特别适合于复杂曲面。本文主要使用了Pro/E零件模块中的旋转、混成、阵列、切割、倒圆等实体特征和Merge等曲面特征,构造出桶底的三维数据模型。在此基础上,完成了桶底的注塑模设计。4.1概述Pro/E可谓是一个全方位的3D产品开发软件,集成了零件设计、产品装配、模具开发、数控加工、钣金件设计、铸造件设计、造型设计、逆向工程、自动测量、机构仿真、应力分析,产品数据库管理等功能于一体。其首创的参数式设计给传统的模具设计带来了许多新观念,强调实体模型架构优于传统的面模型架构和线模型架构。Pro/E还具有良好的数据接口,它可以将图纸输出为多种格式,可以方便地和AutoCAD,SolidsＷork等进行数据交换[1]。洗衣机桶底是洗衣机的主要部件,是由复杂曲面组成,桶底的设计好坏将直接影响洗衣机的质量。以Pro/E为软件平台建立桶底的三维数据模型,以此为基础进行注塑模设计,然后在数控机床上完成桶底模具的加工。4.2三维建模桶底材料为PP塑料,注塑加工成型。桶底形状基本为旋转体,由凸台、加强筋、圆孔等特征组成,采用旋转、混成、阵列、切割、倒圆等实体特征和Merge等曲面特征,完成了桶底的三维建模。具体步骤如下:(1)建立基准面和基准坐标系;(2)建立旋转曲面特征;(3)建立拉伸曲面特征;(4)建立曲面Merge特征;(5)利用曲面生成薄壁实体特征;(6)建立Copy曲面特征;(7)建立凸台特征,包括混成挤压特征、圆孔特征、方孔特征、group特征、用Copy特征创建其余五个凸台,然后将凸台伸出桶底的部分切除;(8)建立桶底的圆孔特征,包括圆柱体的拉伸特征、柱体上的圆孔特征、group特征、Copy特征创建其余七个圆孔;(9)建立桶底外侧的旋转特征;(10)建立底部的肋板薄壁拉伸特征;(11)倒圆角;(12)建立侧壁的加强肋特征。完成的桶底三维实体如图1所示。4.3桶底注塑模设计4.3.1塑件的工艺要求为了保证在生产过程中制造出理想的塑料制品,应了解零件的用途、使用状况、外观要求等。除了合理的选用塑料材料外,还必须考虑塑件的成形工艺性。塑件的工艺分析与模具设计有直接的关系,只有塑件的设计能适应成型工艺要求,才能设计出合理的模具结构。这样即既够保证塑件顺利成型,防止塑件产生缺陷,又能达到提高生产率和降低成本的目的。本零件为洗衣机桶底,零件要求无缩瘪毛刺变形等缺陷,内表面为镜面。零件的注塑模浇口不能设在桶底的内壁。塑件的工艺性应重点考虑如下几个问题:(1)脱模斜度为了便于从模具型腔中取出或从塑件中抽出型芯进行设计时必须考虑塑件内外壁应具有足够的脱模斜度。设计中取脱模斜度为1′。(2)孔在设计模具时应考虑零件上的孔是否能够一次性注塑成型,如果不能一次成型应考虑在完成注塑加工后再采用其他加工方法将孔加工到要求尺寸。本零件可以一次直接成型。(3)零件壁厚合理的确定零件的壁厚是很重要的,零件的壁厚应尽量均匀,避免太薄,否则会因收缩不均匀而使塑件变形产生气泡。本零件的壁厚为25ｍｍ,符合热塑性塑料制品的最小壁厚。(4)其它在零件设计过程中应注意的工艺要求如:加强筋、支撑面、圆角等在模具设计过程中可以按照图纸进行设计。4.3.2注射模具设计(1)确定成型腔数考虑到零件尺寸比较大,在注射方向的投影面积也比较大,本零件采用一模一腔的成型方法。

(2)注射机的选择

在模具设计过程中,为了获得良好的塑件应选择合理的注射机。选择本模具注射机型号为SZY2000型。

(3)选择分型面

分型面的位置直接影响模具的使用、制造及塑件质量,必须慎重选择。

本模具选择如图2所示分型面。

开模时先从Ⅰ分型面分型,塑件留在动模上以便于使用脱模机构脱模,然后再从Ⅱ分型面分型,凸台上的通孔由动模上的型芯成型,圆柱上的螺钉孔由定模上的型芯成型。

(4)收缩率和成型尺寸计算

影响收缩率的因素主要有塑料的品种,塑件形状及壁厚。对于收缩范围较小的塑料品种,确定收缩值时一般取其平均值,可以不考虑塑件形状及壁厚;对于收缩率较大的塑料品种,确定收缩率时应根据塑件形状,尤其是壁厚来选择收缩值,塑件的各个部位的收缩值也各不同。

(5)浇注系统

浇注系统的作用是将熔融状态的塑料填充到型腔内,并在填充的过程中将注射压力传递到塑件各部位,而得到要求的塑件。浇注系统一般由浇口、浇道、进料口、冷料穴四部分组成。

本模具设计有以下两个特点:

(1)本模具采用了点浇口。

(2)浇口自动脱落,节约生产时间,提高生产效率。

最终的模具装配图如图3所示。开模时在弹簧3的作用下,首先从分型面Ⅰ开模,在浇道拉料杆5的作用下分流道及浇口留在浇道卸件板2上,定模板1继续滑动。当接触到止动螺钉7后停止运动,这时分型面Ⅱ开模,在浇道卸件板2的作用下,浇道从浇口套4内脱出,靠自重落下,在定距螺钉碰到定模板1后浇道卸件板2停止运动。这时分型面Ⅲ开模,当动模板9运动到指定位置,这时机床的顶出器推动推板8,在推板的带动下,由顶杆6推动的卸件板及顶杆联合将零件顶出。CAD/CAM集成功能很强的软件Pro/E在模具上的应用,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。在桶底注塑模设计中成功地应用旋转、混成、阵列、切割、倒圆等技术完成了三维建模和模具设计,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。第5章Pro/E用设计来简化复杂的装配第5章Pro/E用设计来简化复杂的装配5.1始于布局规划Pro/ENGINEER提供了一个电子记事薄，随着设计概念的发展，可以在此获取和更新设计意图。采用自顶向下方法，可以把实体模型链接到布局，并随着布局的变化自动更新模型。虽然它们不是自顶向下设计的必要条件，但是，布局能把设计信息集中保存，这有助于在建立实体模型之前建立设计意图。-技巧-在检索引用了布局的模型时，通常会把布局调出到缓存区中。即使装配不在缓存区中，模型需要的所有关系也都有效。5.2定义装配结构在建立装配结构的过程中，用户实质上建立了一个虚拟的物料清单（BOM）。这是一种确定设计小组主要工作的方法，如果只有一个人负责项目，那么，这种结构就可以起到类似标签或标记的作用，它们可以指出需要完成或需要处理的地方。虚拟物料清单可以帮助用户为各个小组成员分配工作，从而使用户把精力放在某些具体的工作上，而不是整个装配上。另外，虚拟物料清单还允许关联前面的零件库，把模型提交给Pro/INTRALINK或PDMLink，并把它们分配给适当的库或文件夹。5.3建立虚拟物料清单的步骤5.3.1建立顶层装配用户可以输入名称，使用缺省的模板，或者复制另一个文件。在设计需要的时候添加空组件或子装配。添加一些散件，比如润滑油，用以表示物料清单中不用建模的项目。骨架为装配设计提供了框架。当骨架发生变化时，所连接的实体模型也跟着发生变化。图建立骨架骨架模型是设计的框架，相当于装配的三维布局。像布局一样，骨架是一个集中储存与装配相关的设计信息的地方。当骨架发生变化时，与之相连的实体模型也将发生变化。骨架模型简化了设计的建立和可视化，有助于减少父/子关系，并能控制外部引用的更新。另外，可以以任何顺序给装配添加组件。-技巧－对于唯一标识的目的，则要考虑：使用骨架模型的命名习惯，如"assyname_skel.prt"。重命名您的骨架数据，使它的前缀为"sk_"。-技巧－简单的