proe在塑料模具设计中的应用

2013-08-11 by:广州有限元培训实践中心来源:仿真在线

proe在塑料模具设计中的应用

1 前言

随着中国正式加入WTO,大量外资企业涌人中国,各行各业将面临重大的机遇和挑战,模具行业也不例外。模具工业是国民经济的基础工业之一,在各个领域有着广泛的应用。由于世界制造业的中心正逐渐向中国转移,因此国内对模具的需求也越来越大,尤其是塑料模具。在激烈的市场竞争中,产品投入市场的周期往往是成败的关键,因此客户对模具开发周期的要求越来越严格,不少客户把模具的交货期放在第一位置,模具加工的周期长短也已成为一个不可忽略的因素。这就要求模具厂家必须在缩短模具的设计周期和加工周期上下功夫。而在加工周期固定的情况下,模具设计时间无疑成为模具能否按时完成的重要因素。

2 proe的设计思想和原理

2.1 proe在塑料模具中的应用价值

三维设计软件proe(proengineer)的出现给众多的模具设计人员提供了一个方便快捷的平台。proe自问世以来,已经被广泛地应用于航空航天、电子、机械、汽车、家电、玩具等各行各业中,已成为世界上最普及的三维CAD/CAM应用软件。与普通的二维设计软件不同,proe可以直接绘制出实体模型,因此具有直观性、快速性、仿真性等特点。proe的模具设计模块Mold Base Library和EMX(Expert Moldbase Extension)以及塑料顾问模块(Plastic advisor)可以为塑料模具设计者节省很多时间,这是用传统的二维设计软件所不能相比的。proe可以使塑料模具设计者能在最短的时间内完成模具装配、模型检验、分模面的建立和顺利地拆装模具等工作。

2.2 设计思路

典型的塑料模具,其结构包括浇注系统、导向系统、冷却系统、成型零件、工艺零件、脱模机构等。用proe进行塑料模具设计通常应包括以下几方面内容。

(1)塑料件制品分析:包括拨模分析、厚度分析、布局分析、塑料浇注系统、顶出系统及冷却系统的分析等。

(2)模具成型零件设计:包括型芯、型腔、镶件等,这些零件通过proe模具模块中的分模面分割(Parting Surface Split)和体积块分割(Volume Split)得到。

(3)浇注系统及冷却系统的设计:根据塑料件制品的形状和大小选择合适的浇口及冷却方式及孔径大小。

(4)模架及其零件的设计:用基础建模工具逐个设计出模具零件,然后用装配建模完成模架的装配;直接调用Mold Base Library模块中的标准模架和标准零件;在EMX模块中自动创建模架并选用标准零件。

(5)干涉检验:检查模具中的冷却水道、过孔、通孔以及顶出或者抽芯机构间是否有干涉现象,如发生干涉现象,立即修正。

(6)模具工程图的生成:通过proe绘制模具工程图,并生成明细表。

3 proe在塑料模具设计中的实际应用

下面通过具体实例来说明一下proe在塑料模具设计中的应用。该塑料制品如图1所示。

首先用proe的塑料顾问模块对该制品进行可行性分析,该塑料制品材料为ABS,大批量生产。初步定为一模四件,对称分布。输入正确的工艺参数,即可用塑料顾问模拟浇注系统进行填充。塑料顾问可以评估注塑工艺的参数的是否合理,所以它是塑料模具设计及相关行业节省原材料成本和设计时间的理想工具。设计者可以方便地选择材料类型和提议的浇口位置,塑料顾问则在屏幕上提供充模动画,并最终提供出可能出现的问题的部位,如熔接痕、抽坑、应力集中等问题。本例经过塑料顾问进行分析,具有实际可行性,可以进行模具设计。

用proe进行模具设计必须要养成一个良好的习惯,就是在计算机上要为产品的模具设计建立一个专用的目录,并将与该模具有关的产品图复制到该目录中(注意:目录名和文件名要用英文)。根据图1的参数信息,首先用proe基础模块绘制该塑料制品的三维效果图(图2)。考虑到该塑料制品尺寸较小、经过塑料顾问分析具备可行性,故设计为一模四件,并选用标准的A2型模架,模架尺寸为125×160mm。

下面通过以下几个步骤来具体说明如何用proe进行该塑料制品的模具设计。

3.1 引入参照模型

启动proe制造模块并点选模具型腔,输入文件名称,本实例名称为gaipian,将单位设置成公制,然后在模具模块中选择参照零件(即该塑料制品)的路径和名称进行定位,并调整好参照零件的坐标系(proe要求参照模型的Z轴与模具的开模方向一致)。接下来用proe对该塑料制品进行布局,该制品一模四件,采用矩形布局。

3.2 模具成型零件的设计

塑料制品成型冷却至常温后,其尺寸会收缩。不同塑料有不同的收缩率,该塑料制品材料为ABS,故将其收缩率设置为0.6%。运行proe中的模具收缩命令,在文本框中输入0.006,然后返回主程序。另外也可在收缩信息命令中查看详细的收缩信息。

下面进行毛坯工作部件(workpiece)的设计,它的尺寸必须完全包容参照模型。毛坯工作部件可以自动或者手动创建。设置好毛坯工作部件的尺寸后,进行分型面的设计,分型面的设计是proe模具设计中的关键步骤,如果该步骤设置不正确,proe就会分析不出如何开模,导致后续步骤无法进行,甚至前功尽弃。将分型面设置在该塑料制品的投影面积最大处的部位,即下圆面。毛坯工作部件和分型面都已确定,便可进行分模,用proe的模具体积块分割命令选择分型面对毛坯工作部件进行分割,分割的结果使毛坯工作部件成为两个体积块(动模和定模)。分割完成后,必须注意要用proe对两个体积块进行模具抽取才能真正地生成模具元件。

3.3 浇注系统及冷却系统的设计

proe的浇注系统设计包括主流道、分流道以及浇口的设计。该步骤要比传统的二维设计软件方便和快捷得多。通过proe进行该步骤的操作,可以在需要开孔的所有零件上同时进行开孔并且直接保存到该零件上。选择模具特征中流道命令和流道类型,然后绘制流道线,即可生成流道,浇口的设计亦如此。

proe的冷却系统设计也很方便,与浇注系统的设计类似。选择水线命令,设置合适的水道直径和开孔位置,绘制水线的起点和终点,即可在模具零件上自动生成水线。与流道设计相同,水道直接保存到需开水道的零件上。接下来便可进行铸模,该操作比较简单,如果前面步骤设置正确,执行铸模创建命令即可模拟模具实际注射过程生成塑料制品。

3.4 干涉检验

通过proe的开模命令(mold opening)对模具分模,可以检查模具在开模时是否有干涉现象。对该塑料制品进行分模,可以看出该制品无干涉现象 3.5 加载模架并生成工程图

该步骤可通过proe的EMX(Expert Moldbase Extension)模块直接生成。通过启动EMX模块,选择合适的模架(文中选用标准模架125×160),并正确选择装配坐标系,EMX模块即可直接生成模具总装三维效果图(如图6所示),根据需要还可加载各个型号的定位环和注塑机进行动态模拟,演示注射开模过程。EMX可加载国内外各大模具和模架制造商的标准模架,因此非常具有实际使用价值。模架加载完成后,便可转入proe工程图模块生成工程图。

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