基于PRO/E EMX的杯子注塑模具设计

2016-01-26陈兵

塑料制造 2015年9期

陈兵

（惠州商贸旅游高级职业技术学校机电工程系，广东惠州，516003）

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；

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，并大大缩短了模具设计周期。Pro／ENGINEER(Pro／E)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，有利于缩短模具的设计周期。本文主要介绍基于PROE EMX的杯子模具设计流程。

2　杯子注塑模具的设计流程

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，选择并设计整体的侧抽芯机构。

7）顶出机构的设计，根据杯子的结构特点，设计顶出机构，采用推板推出机构。

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。

3　杯子模型的分模过程

3.1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

3.2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。

3.3创建模具分型面

图3　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。

3.4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

3.5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。

3.6注塑模仿真和开模仿真

图5　模具开模仿真

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，以确保模具正常开模。模具开模仿真见图5所示。

4　杯子模具的标准件调入过程

4.1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。