1、基于 Pro/E 軟件的積水盤注射模設(shè)計(jì)引言目前產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng) , 尤其是家用電器產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈 , 如何縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期 , 及時(shí)推出適合市場(chǎng) 的新產(chǎn)品成為各大公司共同關(guān)心的問題。 Pro/E 軟件以其強(qiáng)大的造型及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)功能在產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)中 得到越來越廣泛的使用 , 為有效縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期提供了條件。積水盤是壁掛空調(diào)器的主要部件, 是由復(fù)雜的外形特征組成 , 其設(shè)計(jì)的好壞將直接影響到空調(diào)器的積水效果、裝配性能和產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量等要素。通 過利用 Pro/E Wildfire2.0 軟件進(jìn)行積水盤的三維數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、分模設(shè)計(jì)及裝配設(shè)計(jì)和冷 卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)等 , 不僅縮短了模具的

2、設(shè)計(jì)及制造周期 ,提高了模具的質(zhì)量和使用壽命 , 而且還增加了模具的潛 在價(jià)值和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力 , 為新產(chǎn)品迅速占領(lǐng)市場(chǎng)打下了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。積水盤產(chǎn)品設(shè)計(jì)接受任務(wù)書成型塑料制件的任務(wù)書通常由制件設(shè)計(jì)者提出,其內(nèi)容如下 :( 1) 過審簽的正規(guī)制件圖紙 , 并注明采用塑料的牌號(hào)、透明度等。( 2) 塑料制件說明書或技術(shù)要求。( 3) 生產(chǎn)產(chǎn)量。( 4) 塑料制件樣品。通常模具設(shè)計(jì)任務(wù)書由塑料制件工藝員根據(jù)成型塑料制件的任務(wù)書提出 , 模具設(shè)計(jì)人員以成型塑料制件任 務(wù)書和模具設(shè)計(jì)任務(wù)書為依據(jù)來設(shè)計(jì)模具。設(shè)計(jì)依據(jù)分析該模具設(shè)計(jì)的依據(jù)是塑件圖紙和塑料制件樣品對(duì)于塑件圖紙 , 要注意圖紙的技術(shù)要求 , 許

3、多圖紙明確給出尺寸公差等級(jí)、未注圓角、產(chǎn)品壁厚等 , 這些在 模具設(shè)計(jì)時(shí)必須加以注意 ; 對(duì)于塑料制件樣品 , 重點(diǎn)是在樣件上提取有用的模具設(shè)計(jì)信息 , 避免在設(shè)計(jì)上 走彎路 , 這些信息包括分型面的位置、澆口的位置和形式、頂桿的大小和分布、抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等等。 該塑件材料為塑料 ABS, 制件顏色為乳白色 , 按統(tǒng)一色板檢驗(yàn) , 色澤為 1008 。制件成型后要求外觀挺括 , 無明顯縮印、裂紋、流痕、熔接痕、頂白、銀絲斑、冷夾、劃傷、擦毛等缺陷 , 澆口、頂桿痕及分型合模 線等飛邊毛刺應(yīng)修邊完整干凈 , 不得損傷外觀。尺寸公差按 GB/T14486- 93 標(biāo)準(zhǔn) MT2 級(jí)執(zhí)行 , 內(nèi)外表面

4、 粗糙度為 Ra3.2!m, 壁厚為 2.5mm, 未注倒圓角為 R0.5mm, 訂貨要求采用 1 模 1 腔, 模具壽命為 50 萬模 次。消化塑料制件圖和工藝資料設(shè)計(jì)人員要認(rèn)真消化圖紙 , 了解制件的用途 , 分析塑料制件的工藝性 , 尺寸精度等技術(shù)要求。 例如塑料制件 在外表形狀、顏色透明度、使用性能方面的要求是什么 , 塑件的幾何結(jié)構(gòu)、斜度、嵌件等情況是否合理 , 熔接痕、縮孔等成型缺陷的允許程度 , 有無涂裝、電鍍、膠接、鉆孔等后加工。選擇塑料制件尺寸精度最 高的尺寸進(jìn)行分析 , 看看估計(jì)成型公差是否低于塑料制件的公差 , 能否成型出合乎要求的塑料制件來。 此外 , 還要了解塑料的塑

5、化及成型工藝參數(shù)。消化工藝資料 , 分析工藝任務(wù)書所提出的成型方法、設(shè)備型號(hào)、材 料規(guī)格、模具結(jié)構(gòu)類型等要求是否恰當(dāng) , 能否落實(shí)。成型材料應(yīng)當(dāng)滿足塑料制件的強(qiáng)度要求 , 具有好的流動(dòng)性、均勻性和各向同性、熱穩(wěn)定性。根據(jù)塑料制件 的用途 , 成型材料應(yīng)滿足染色、鍍金屬的條件、裝飾性能、必要的彈性和塑性、透明性或者相反的反射性 能、膠接性或者焊接性等要求。零件三維建模積水盤材料為 ABS 塑料,注射加工成型。 其形狀大體為細(xì)長(zhǎng)形 ,由兩端復(fù)雜曲面、 加強(qiáng)筋、 勾卡等特征組成 , 采用 Protrusion（ 伸出項(xiàng) ） 、Cut（ 切減項(xiàng) ） 、Rib（ 加強(qiáng)筋 ） 、Round （ 倒圓角 ）

6、 、 Offset （ 偏移 ） 、Curv e （ 曲線 ） 、 Surface （ 曲面 ） 、Surface Merge （ 曲面合并 ） 、 SurfaceExtension （ 曲面延長(zhǎng) ） 、Transf ormed Surface （ 鏡像 ） 、Draft（ 拔模 ） 等實(shí)體特征和曲面特征完成積水盤的三維數(shù)據(jù)建模。其簡(jiǎn)要建模 步驟如下 :（ 1） 建立基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)坐標(biāo)系。（ 2） 建立積水盤外形特征 （ 使用 Protrusion 、Cut 、Offset 、Round 、COPIED_GROUP 、Curve 、Surface 、 SurfaceMerge 、 Surface

7、 Extension 、Transformed Surface 、Draft 等命令 ） 。( 3) 建立柱子、溝槽等部分細(xì)節(jié)特征 ( 使用 Protrusion 、Cut 、 Offset 、 Round 、 COPIED_GROUP 、Surf ace 、 Surface Merge 、 Surface Extension 、Draft 等命令 ) 。( 4) 建立勾卡特征 ( 使用 Protrusion 、Cut、Round 、COPIED_GROUP 、Curve 等命令 ) ( 5) 建立積水盤的加強(qiáng)筋特征 (Rib 、Round) 。( 6) 加未注脫模斜度 1特征 (Draft)

8、 。( 7) 倒未注圓角 R0.5mm(Round) 。( 8) 對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行渲染。最后完成的積水盤三維數(shù)據(jù)模型如圖 1 所示。圖1 積水盤三維模型a正面 b反面模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建立分模文件、裝配參考零件 (Ref Model) 、創(chuàng)建工件 (Workpiece )Create a new object 在 Component Creat 對(duì)話框中 , Type 欄選 Manufacturing, sub - type 欄選 Mo ldCavity, 輸入文件名 kfr35gt- jsp- mold, 點(diǎn) OK 按鈕確定。 Mold Model Assemble Ref Model o penkfr

9、35gt- jsp.prt 在 Component Placement 對(duì)話框中點(diǎn)缺省按鈕 (Assemble component at default l ocation) 再點(diǎn) OK 按鈕即可。 Mold Model Create Workpiece Manual 輸入工件名稱 kfr35g t - jsp -wrk Create features OK protrusion, 根據(jù)積水盤的最大外形尺寸先創(chuàng)建出一個(gè)稍大于積水盤 的工件即可 , 因?yàn)樵谶M(jìn)行后續(xù)斜導(dǎo)柱滑塊設(shè)計(jì)時(shí)需根據(jù)滑塊的大小來最終決定動(dòng)、定模芯的大小。拔模斜度及厚度檢測(cè)為了避免在隨后的設(shè)計(jì)中產(chǎn)生不必要的失誤和少走彎路 , 在

10、建立分型面前必須對(duì)參考零件 (RefParts) 進(jìn)行 拔模斜度和厚度檢測(cè) , 看是否有倒勾 (Untercut) 、拔模斜度不合理或零件厚度嚴(yán)重不均等現(xiàn)象。若存在就 要修改零件模型 , 有時(shí)候甚至要修改零件模型的部分結(jié)構(gòu) , 直到消除所有該類現(xiàn)象為止。 但是必須注意在進(jìn) 行分模設(shè)計(jì)前最好先將造型好的零件模型請(qǐng)客戶過來確認(rèn) , 看修改的地方會(huì)不會(huì)影響外觀、裝配性能等。 因?yàn)槿裟阋婚_始就不注意這些問題 ,當(dāng)你送樣件給客戶確認(rèn)時(shí) , 客戶可能提出很多修改要求 ( 包括在零件模 型分析后進(jìn)行修改的地方以及客戶沒有考慮到的地方 ) 。這樣就會(huì)增加很多后續(xù)改模工作 , 既浪費(fèi)了寶貴的 時(shí)間 , 也增加了

11、模具的制造成本。設(shè)置收縮率 ( 0.5%)Shrinkage By Dimension Set/Reset AllDims Enter shrink ratio S ( Formula:1 +S) for alldimensions: 0.005 Done Scale 。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的作用是將熔融狀態(tài)的塑料填充到型腔內(nèi) , 并在填充的過程中將注射壓力傳遞到塑件各部位 ,從而 得到所需的塑件。澆注系統(tǒng)一般由澆口、流道、進(jìn)料口、冷料井四部分組成。本模具設(shè)計(jì)采用 4 個(gè)點(diǎn)澆口 進(jìn)料 , 澆口隨二次分型時(shí)自動(dòng)脫落 ,這樣既節(jié)約了生產(chǎn)時(shí)間 ,又提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率。該澆注系統(tǒng)是在 Pro/E 塑料

12、顧問選件中建立的 , 通過在流動(dòng)分析過程中不斷調(diào)整澆口位置、 數(shù)量及大小來優(yōu)化流道系統(tǒng) , 最終得到 如圖 2 所示的最佳澆注系統(tǒng) , 在這里就不再贅述。圖 2 積水盤澆注系統(tǒng)建立分型面 ( Parting Surface )由于積水盤形狀復(fù)雜 , 其模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就更為復(fù)雜 , 因此主分型面設(shè)計(jì)的好壞直接影響到相關(guān)成型零件設(shè) 計(jì)和加工的難易程度 , 甚至?xí)绊懙秸蹦＞叩氖褂脡勖?為此, 在綜合考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理和加工方便等要 素的前提下最后設(shè)計(jì)出如圖 3 所示的主分型面。其簡(jiǎn)要操作步驟為 : Parting Surface Creat輸入分型面 名稱( 如 Parting_Surface01

13、) Add根據(jù)零件幾何形狀通過采用 Copied_Group 、Surface 、SurfaceMer ge 、 Surface Extension 、Transformed Surface 等命令來完成主分型面的創(chuàng)建。圖 3 積水盤主分型面分模Mold Volum Split 選取分型面 ( PartingSurface) 分割出動(dòng)、定模芯。接著使用 Mold VolumCr eate, 輸入要建立的鑲件的名稱 , 如 dongm- huak01 、 dingm- huak01 和 xietui1234 等, 建立如圖 4 所 示的 5 個(gè)滑塊和 4 個(gè)斜推。然后抽取出動(dòng)、定模芯 (Mold

14、CompExtract) 生成澆注件 (Molding) 根據(jù) 生成的各滑塊和斜推對(duì)動(dòng)、定模芯進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì) 開模(Mold Opening) , 如圖 5 所示。最后再次進(jìn)行拔 摸檢測(cè) , 看是否存在倒勾現(xiàn)象 , 若有就必須進(jìn)行相應(yīng)修改 ,直到消除所有倒勾為止。在創(chuàng)建圖 5 中定模側(cè)的 兩滑塊組件時(shí) , 必須特別注意每組滑塊之間的運(yùn)動(dòng)方向和形式 , 由于采用滑塊套滑塊的方式 , 其動(dòng)作的穩(wěn) 定性就顯得尤為重要 , 既要保證開模時(shí)斜導(dǎo)柱滑塊能順利抽芯 , 同時(shí)又得保證在閉模時(shí)每個(gè)滑塊組件能順 利回復(fù)到位。在進(jìn)行每組滑塊設(shè)計(jì)時(shí)必須清楚它們各自的運(yùn)動(dòng)角度以及斜導(dǎo)柱的運(yùn)動(dòng)角度 , 為了保證運(yùn)動(dòng) 平穩(wěn)決

15、定在脫澆板和定模板之間加 4 個(gè)復(fù)位彈簧 , 經(jīng)實(shí)踐證明這一舉措是很正確的 , 若沒有復(fù)位彈簧就會(huì)經(jīng)常造成斜導(dǎo)柱咬死、拉毛以及斷裂等現(xiàn)象。另外動(dòng)模側(cè)3 個(gè)滑塊按照常規(guī)方法去進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)即可 , 但必須注意中間的大滑塊為了產(chǎn)品能順利出模 , 不是在水平面內(nèi)運(yùn)動(dòng) , 而是在和水平面成一小角度的斜面上運(yùn)動(dòng) ,故在設(shè)計(jì)斜導(dǎo)柱時(shí)必須特別注意這一點(diǎn)圖 4 滑塊和斜推圖 5 積水盤分模模架裝配和零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用 Pro/ASSEMBLY 裝配模塊創(chuàng)建的三維注射模架 , 該模架為三板式細(xì)水口系列模架 , 模架最大外形尺 寸為 1250750700 ( 單位: mm) , 擬選用海天 HTF760X 型注射機(jī)

16、。 同樣在 Pro/ASSEMBLY 裝配模塊 中創(chuàng)建各相關(guān)零部件的三維模型 , 并不斷進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) , 以保證各零部件不僅加工簡(jiǎn)單方便 , 而且模 具動(dòng)作也靈活自如。在繪制完所有相關(guān)零部件后 , 使用菜單欄中的 Analysis 進(jìn)行全局干涉檢查 (MoldAnaly sis Global interference Compute) , 對(duì)有干涉的地方及時(shí)進(jìn)行修改和優(yōu)化 , 直到?jīng)]有任何干涉為止。冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)塑料充滿型腔后 , 應(yīng)通過冷卻使之定型 , 從而得到所需制品。 冷卻水道的位置分布應(yīng)遵循一定的原則 , 總的 來說 , 應(yīng)保證塑件充分冷卻且收縮平衡 , 而又不和其它零部件、孔系發(fā)生連通現(xiàn)象 , 以免漏水。本例中動(dòng)、 定模水道均采用縱向排布 , 直徑均為 10mm, 采用 Pro/ASSEMBLY 裝配模塊中的 Cut 命令來完成水道孔 的設(shè)計(jì) , 其具體布置形式見圖 6。冷卻系統(tǒng)設(shè)有翻水孔 , 以增加冷卻效果 , 同時(shí)采用 O 型密封圈密封 , 以免 出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象 , 而且冷卻管接頭不要露在模具外面 ,以免吊裝和放置模具時(shí)將其壓壞。最后使用 Mold Analysis 中的 Assembly MassProperties 進(jìn)行重量計(jì)算 , 結(jié)果為 3.9t 。最終生