1.1

模具入門知識(shí)

1.2模具設(shè)計(jì)方法第1章模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)結(jié)束放映1.1模具入門知識(shí)1.1.1模具的定義和分類1.1.2Creo3.0模具設(shè)計(jì)模塊1.1.3Creo3.0模具設(shè)計(jì)術(shù)語(yǔ)1.1.4Creo3.0模具設(shè)計(jì)流程1.1.1模具的定義和分類模具是指能夠使坯料（如金屬、塑料、橡膠、玻璃、陶瓷等）在外力作用下成為具有特定形狀和尺寸的制件的工具，它具有特定的輪廓或內(nèi)腔形狀。模具一般分為動(dòng)模和定模兩部分，兩者分開時(shí)可以裝入坯料或取出制件；兩者合攏時(shí)可以使坯料成型。外力可以通過(guò)模具施加在坯料上，也可以通過(guò)氣壓、柱塞或沖頭施加在坯料上。注塑機(jī)模具除自身部分外，通常還需要模架、導(dǎo)向裝置和制件頂出裝置等部件加以輔助，這些部件大都通用，可以適用于不同類型的模具動(dòng)模定模型腔中的坯料動(dòng)模和定模分開，制件被取出模具種類繁多，按照不同的標(biāo)準(zhǔn)可以劃分為不同的類型。（1）按照成型材料的不同可以分為：用來(lái)加工金屬制品的模具和用來(lái)加工非金屬制品的模具。（2）按照本身材料的不同可以分為：砂型模具、金屬模具、真空模具和石蠟?zāi)＞叩?。?）按照加工工藝和成型材料的不同可以分為：鍛造模具、塑料模具（包括注塑模具、吹塑模具和擠塑模具等）、壓鑄模具、粉末冶金模具、沖壓模具、橡膠模具、玻璃模具和陶瓷模具等。1.1.2Creo3.0模具設(shè)計(jì)模塊

Creo3.0可以滿足各種模具的設(shè)計(jì)需要，而且易用、可靠、智能、高效，該軟件提供了以下幾種模具功能模塊。

基礎(chǔ)模塊（Foundation）和組件模塊（Assembly）：將模具作為普通組件進(jìn)行設(shè)計(jì)，先通過(guò)這兩個(gè)基本模塊設(shè)計(jì)出模具元件，再將模具元件裝配成模具組件。

模具設(shè)計(jì)模塊（Creo3.0/Moldesign）：用來(lái)設(shè)計(jì)注塑模具型腔和吹塑模具型腔等。

鑄造模具模塊（Creo3.0/Casting）：用來(lái)設(shè)計(jì)合金壓鑄模具型腔和澆注模具型腔等。

EMX（模具設(shè)計(jì)專家）：是Creo3.0軟件的外掛模塊，用來(lái)為各種模具設(shè)計(jì)模架。

鈑金模架庫(kù)模塊（PDX）：是Creo3.0軟件的外掛模塊，用來(lái)為沖壓模具設(shè)計(jì)模架。

塑料顧問（PlasticAdvisor）：用來(lái)對(duì)注塑模具進(jìn)行鑄模填充分析。1.1.3Creo3.0模具設(shè)計(jì)術(shù)語(yǔ)在使用Creo3.0進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)常會(huì)碰到一些術(shù)語(yǔ)，熟悉這些術(shù)語(yǔ)，對(duì)于理解和掌握Creo3.0模具設(shè)計(jì)具有很大的幫助。

設(shè)計(jì)模型：也叫參照零件，是模具要制造的產(chǎn)品原型，它決定了模具的類型、型腔結(jié)構(gòu)等。相機(jī)殼設(shè)計(jì)模型

參照模型：系統(tǒng)以設(shè)計(jì)模型為基礎(chǔ)在模具模型中生成的參照幾何，并用其替代設(shè)計(jì)模型參與模具設(shè)計(jì)。參照模型和設(shè)計(jì)模型往往是不相同的，因?yàn)樵O(shè)計(jì)模型并不總是包含成型或鑄造技術(shù)要求的設(shè)計(jì)元素，如設(shè)置收縮率、添加拔模和圓角等。

工件模型：也叫坯料模型，代表直接參與熔料成型的模具元件的整個(gè)體積，它應(yīng)包圍所有的參照模型、模穴、澆口、流道和冒口等。參照模型工件模型

收縮率：將制件從模具中取出并冷卻至室溫后，其尺寸會(huì)發(fā)生收縮，也就是說(shuō)制件的尺寸要比模具型腔小一些，而收縮率就是衡量尺寸收縮大小的參數(shù)。在設(shè)計(jì)模具型腔時(shí)通過(guò)設(shè)置收縮率，可以抵消由于制件收縮而產(chǎn)生的誤差。

模具模型：一個(gè)裝配體（即組件，擴(kuò)展名為.mfg），它包括參照模型、工件、分型面、各種型腔組件特征、模具體積塊、模具元件和鑄模等，它是模具模塊的最高級(jí)模型。

分型面：由一個(gè)或多個(gè)曲面組成，能夠?qū)⒐ぜ颥F(xiàn)有體積塊分割開的一種曲面特征，要求其必須與要分割的工件、體積塊完全相交。分型面

鑄模：鑄造最終的制件，通過(guò)觀察鑄件可以檢查其是否與設(shè)計(jì)模型一致。

開模：模擬模具的打開過(guò)程，即分離模具，取出制件，該過(guò)程可以檢查模具設(shè)計(jì)是否合理。模擬模具的打開過(guò)程（即開模仿真）1.1.4Creo3.0模具設(shè)計(jì)流程利用模具設(shè)計(jì)模塊（Pro/Moldesign）可以模擬模具的設(shè)計(jì)過(guò)程。模具設(shè)計(jì)由許多環(huán)節(jié)組成，且密不可分，其基本設(shè)計(jì)流程如下。

（1）創(chuàng)建模具模型：模具模型由參照模型和工件模型組成，前者對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)模型一般在零件模式下創(chuàng)建，然后裝配到模具模式中，工件模型則通常直接在模具模式下創(chuàng)建。

（2）設(shè)置收縮率：由于制件在冷卻固化后，會(huì)出現(xiàn)收縮，為了彌補(bǔ)這種缺陷，需要在整個(gè)模型上按比例或按尺寸設(shè)置收縮率。

（3）創(chuàng)建分型面或體積塊：創(chuàng)建合理的分型面，用其對(duì)工件進(jìn)行分割，或者直接創(chuàng)建模具體積塊。

（4）分割工件：利用分型面或模具體積塊將工件分割成多個(gè)單獨(dú)的模具體積塊。

（5）抽取模具元件：通過(guò)抽取模具體積塊得到模具實(shí)體元件（如凹模、凸模等）。

（6）創(chuàng)建澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)：為模具創(chuàng)建進(jìn)料通道和水冷系統(tǒng)等。

（7）模具檢測(cè)：對(duì)模具進(jìn)行分析檢測(cè)，包括拔模檢測(cè)、吃水線檢測(cè)、厚度檢測(cè)和分型面檢查等。

（8）創(chuàng)建鑄件：用坯料填充模具型腔，從而創(chuàng)建模具鑄件。

（9）開模仿真：模擬打開模具。

（10）創(chuàng)建模架：為模具創(chuàng)建模架，也可直接從EMX中調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)的模架零件來(lái)創(chuàng)建。綜合實(shí)例1——熟悉模具設(shè)計(jì)環(huán)境此綜合實(shí)例的操作過(guò)程請(qǐng)參考本書配套光盤中的“綜合實(shí)例1—熟悉模具設(shè)計(jì)環(huán)境.avi”視頻文件模具型腔中的鑄件模具工具欄1.2模具設(shè)計(jì)方法1.2.1組件設(shè)計(jì)法——法蘭螺帽模具1.2.2分型面法——盤形螺母模具1.2.3體積塊法——鍵帽模具1.2.1組件設(shè)計(jì)法——法蘭螺帽模具

Creo3.0軟件提供了許多模具設(shè)計(jì)模塊和工具，用戶在設(shè)計(jì)模具時(shí)，可以根據(jù)產(chǎn)品的具體形狀、樣式和復(fù)雜程度，選用不同的設(shè)計(jì)方法，主要包括組件設(shè)計(jì)法、分型面法和體積塊法等。

組件設(shè)計(jì)法是指在不進(jìn)入模具設(shè)計(jì)模塊（Pro/Moldesign）的情況下，直接在組件模塊下設(shè)計(jì)模具，其操作方法和一般的零件建模、組件裝配過(guò)程類似。該方法雖然操作比較繁瑣，但容易理解，應(yīng)用廣泛，理論上適用于所有產(chǎn)品，特別是造型復(fù)雜的產(chǎn)品。組件設(shè)計(jì)法是Creo3.0模具設(shè)計(jì)的基本方法，主要借助零件建模工具、組件裝配和分解工具來(lái)完成模具設(shè)計(jì)。此為用組件法設(shè)計(jì)的法蘭螺帽模具1.2.2分型面法——盤形螺母模具

分型面法是指在Creo3.0的模具設(shè)計(jì)模塊（Pro/Moldesign）下利用各種專用工具進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，由于整個(gè)模具設(shè)計(jì)過(guò)程的重點(diǎn)在于分型面的創(chuàng)建，只要?jiǎng)?chuàng)建出分型面，其他工作（如分割工件、抽取模具元件、開模等）就會(huì)變得比較簡(jiǎn)單，因此稱為分型面法。分型面法利用專門的模具設(shè)計(jì)工具（如工件創(chuàng)建工具、模具元件創(chuàng)建工具、開模工具等）進(jìn)行，可以大大提高模具設(shè)計(jì)的效率，因此在模具設(shè)計(jì)工作中使用最為頻繁。分型面法是最常用的一種模具設(shè)計(jì)方法，其難點(diǎn)在于構(gòu)建分型面。此為采用分型面法設(shè)計(jì)的盤形螺母模具1.2.3體積塊法——鍵帽模具

體積塊法是指直接創(chuàng)建出一系列模具體積塊（即封閉的三維空間曲面），并利用這些體積塊分割其他體積塊，再經(jīng)過(guò)抽取模具元件、鑄模和開模仿真等操作完成模具產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。該方法多用于分型面難以構(gòu)建或其他較為復(fù)雜的情況，雖然操作過(guò)程有些繁瑣，但在某些特殊情況下比較有效。體積塊法也是在模具設(shè)計(jì)模塊（Pro/Moldesign）下進(jìn)行的，主要利用零件建模知識(shí)和一些體積塊操作完成設(shè)計(jì)。它和分型面法統(tǒng)稱為“模具模塊法”。此為采用體積塊法設(shè)計(jì)的鍵帽模具綜合實(shí)例2設(shè)計(jì)鍛造模具——拔叉模具上模鑄件下模關(guān)于此模具的設(shè)計(jì)方法，請(qǐng)參考本書配套光盤中的“綜合實(shí)例2設(shè)計(jì)鍛造模具—拔叉模具.avi”視頻文件2.1

參照模型布局

2.2模具工件和收縮率第2章模具型腔布局結(jié)束放映2.1參照模型布局2.1.1模具預(yù)處理2.1.2裝配參照模型2.1.3定位參照模型2.1.1模具預(yù)處理精度是指幾何計(jì)算的精確程度，Creo3.0中有相對(duì)精度和絕對(duì)精度兩種精度類型。1.設(shè)置系統(tǒng)精度

相對(duì)精度：Creo3.0默認(rèn)采用的精度類型，它通過(guò)將模型中允許的最短邊除以模型尺寸而得到，模型尺寸是指包圍模型的長(zhǎng)方體的對(duì)角線長(zhǎng)度。相對(duì)精度的有效范圍是從0.01到0.0001，缺省值為0.0012，提高相對(duì)精度值會(huì)使模型的再生時(shí)間變長(zhǎng)，文件體積也會(huì)變大。

絕對(duì)精度：絕對(duì)精度是指Creo3.0可以允許的最小尺寸（使用當(dāng)前的系統(tǒng)單位）。精度沖突可能會(huì)導(dǎo)致模具分模失敗，此時(shí)可以將系統(tǒng)精度設(shè)置為絕對(duì)精度。首先選擇“工具”>“選項(xiàng)”菜單，打開“選項(xiàng)”對(duì)話框，然后將參數(shù)“enable_absolute_accuracy”的值設(shè)置為“yes”，并保存更改即可2.創(chuàng)建模具基準(zhǔn)一些通過(guò)導(dǎo)入IGES或STEP文檔得到的設(shè)計(jì)模型，通常只有一個(gè)參考坐標(biāo)系；通過(guò)復(fù)制實(shí)體曲面得到的設(shè)計(jì)模型通常沒有基準(zhǔn)特征，這就給模具設(shè)計(jì)帶來(lái)了不便，需要?jiǎng)?chuàng)建模具基準(zhǔn)。只有一個(gè)參考坐標(biāo)系，無(wú)其他基準(zhǔn)特征無(wú)任何基準(zhǔn)特征（3）基準(zhǔn)坐標(biāo)系的Z軸應(yīng)指向開模方向。（1）基準(zhǔn)坐標(biāo)系大致位于模型的幾何中心。（2）基準(zhǔn)坐標(biāo)系的XY平面盡量位于主分型面上。為了分模的方便，創(chuàng)建的模具基準(zhǔn)應(yīng)滿足以下條件。3.復(fù)制實(shí)體曲面為了避免模具設(shè)計(jì)過(guò)程中可能出現(xiàn)的分模失敗問題，可以通過(guò)復(fù)制實(shí)體曲面功能和曲面“實(shí)體化”命令，為后續(xù)模具設(shè)計(jì)創(chuàng)建設(shè)計(jì)模型。在選取曲面時(shí)，可先從模型上選取一個(gè)曲面作為種子曲面，然后按住【Shift】鍵選取另外一個(gè)曲面作為邊界曲面，釋放【Shift】鍵后，再按住【Ctrl】鍵將邊界曲面選中，由此可快速將模型上的所有曲面選中。復(fù)制實(shí)體曲面需在組件設(shè)計(jì)模式下進(jìn)行，復(fù)制得到的曲面經(jīng)過(guò)實(shí)體化，成為真正的實(shí)體零件（.prt），并以元件的形式存在于裝配體中。復(fù)制曲面實(shí)體化保存模型文件4.修補(bǔ)曲面模型當(dāng)將一些IGES或STEP格式的模型文檔導(dǎo)入Creo3.0軟件（即轉(zhuǎn)換成PRT文檔）后，由于精度等方面的原因，可能會(huì)出現(xiàn)破面、重疊面或未修剪面等問題。要利用這些模型進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，必須先將其修補(bǔ)完整，并生成實(shí)體。若想知道導(dǎo)入的模型是否需要修補(bǔ)，可先選擇“視圖”>“顯示設(shè)置”>“系統(tǒng)顏色”菜單，打開“系統(tǒng)顏色”對(duì)話框，選擇“布置”>“使用Pre-Wildfire方案”菜單，然后切換到“線框”模式系統(tǒng)用粉紫色和黃色線條顯示模型，其中粉紫色代表已合并或完整的曲面，黃色代表需要修補(bǔ)的曲面若要修補(bǔ)IGES模型，可右擊模型樹中的“導(dǎo)入特征”項(xiàng)，從彈出的快捷菜單中選擇“編輯定義”菜單，系統(tǒng)將進(jìn)入曲面處理模式

界面右側(cè)同時(shí)出現(xiàn)“獨(dú)立幾何”工具欄，此為“ImportDataDoctor，數(shù)據(jù)修復(fù)工具”單擊“獨(dú)立幾何”工具欄中的“ImportDataDoctor”按鈕，即可進(jìn)入曲面修補(bǔ)界面，利用右側(cè)IDD工具欄中的各種修復(fù)工具可以對(duì)模型上的破面和間隙等進(jìn)行修復(fù)2.1.2裝配參照模型參照模型的創(chuàng)建方法主要有兩種，一種是使用裝配工具加載設(shè)計(jì)模型來(lái)創(chuàng)建，主要用于設(shè)計(jì)單腔模；另一種是使用型腔布局工具加載設(shè)計(jì)模型來(lái)創(chuàng)建，可以同時(shí)加載多個(gè)模型，主要用于設(shè)計(jì)多腔模。首先來(lái)學(xué)習(xí)在模具設(shè)計(jì)環(huán)境下裝配參照模型的方法。在“模具”菜單管理器中選擇“模具模型”菜單彈出“模具模型”菜單欄，選擇“裝配”菜單彈出“模具模型類型”菜單欄，選擇“參照模型”菜單彈出“打開”對(duì)話框，選取設(shè)計(jì)模型文件，然后單擊“打開”按鈕系統(tǒng)彈出“元件放置”操控面板，按照裝配組件元件的方法放置參照模型，注意參照模型的坐標(biāo)系一般要與模具模型的坐標(biāo)系對(duì)齊，這里選擇“缺省”約束類型，然后單擊“應(yīng)用”按鈕

系統(tǒng)彈出“創(chuàng)建參照模型”對(duì)話框，選中“按參照合并”單選按鈕，然后單擊“確定”按鈕在“模具模型”菜單欄下選擇“完成/返回”菜單，即可完成參照模型的裝配工作，比如此圖效果2.1.3定位參照模型單腔模雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且鑄件質(zhì)量容易保證，但生產(chǎn)效率低，在實(shí)際生產(chǎn)中為了提高生產(chǎn)效率，常采用多腔模一次性生產(chǎn)多個(gè)鑄件，比如下圖所示的多腔模布局設(shè)計(jì)。在“模具模型”菜單欄中選擇“定位參照零件”菜單，或者單擊模具工具欄中的“模具型腔布局”按鈕，系統(tǒng)將打開此“布局”對(duì)話框（即模具型腔布局工具），利用該對(duì)話框可以添加、定位和陣列排布參照模型，以創(chuàng)建不同類型的多腔模布局，如矩形布局、圓形布局等下面使用模具型腔布局工具創(chuàng)建一個(gè)多腔模布局。在“模具”菜單管理器中選擇“模具模型”菜單

彈出“模具模型”菜單欄，選擇“定位參照零件”菜單，彈出“打開”對(duì)話框，選取設(shè)計(jì)模型文件，然后單擊“打開”按鈕彈出“創(chuàng)建參照模型”對(duì)話框，選中“按參照合并”單選按鈕，并為參照模型指定名稱，然后單擊“確定”按鈕系統(tǒng)彈出“布局”對(duì)話框，單擊“預(yù)覽”按鈕，可查看參照模型當(dāng)前的定位效果由于系統(tǒng)默認(rèn)將坐標(biāo)系的Z軸作為開模方向，而此時(shí)的開模方向（即Z軸方向）不利于分模，需要將其調(diào)整為與模型上端面的法向一致單擊“參照模型起點(diǎn)與定向”欄中的“選取”按鈕彈出“坐標(biāo)系類型”菜單欄，選擇“動(dòng)態(tài)”菜單彈出“參照模型方向”對(duì)話框，單擊“旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系”按鈕，并選中“X”軸，然后在“數(shù)值”文本框中輸入“90”，并按【Enter】鍵，將坐標(biāo)系圍繞X軸旋轉(zhuǎn)90°此時(shí)在“參照模型”窗口中可以查看調(diào)整后的坐標(biāo)系各軸的指向，單擊“確定”按鈕，返回“布局”對(duì)話框單擊“布局”對(duì)話框中的“預(yù)覽”按鈕，可以看到開模方向在“布局”對(duì)話框的“布局”欄中選中“矩形”單選按鈕，下方出現(xiàn)矩形布局的參數(shù)項(xiàng)，將X軸和Y軸方向的型腔數(shù)分別設(shè)置為“2”和“3”，將X軸和Y軸方向的型腔間距離（即增量）分別設(shè)置為“350”和“185”，然后單擊“確定”按鈕在“型腔布置”菜單欄下選擇“完成/返回”菜單，可創(chuàng)建矩形多腔模布局矩形多腔模效果綜合實(shí)例1設(shè)計(jì)注塑模具——手機(jī)蓋模具關(guān)于此模具的設(shè)計(jì)方法，請(qǐng)參考本書配套光盤中的“綜合實(shí)例1設(shè)計(jì)注塑模具—手機(jī)蓋模具.avi”視頻文件2.2模具工件和收縮率2.2.1自動(dòng)創(chuàng)建工件2.2.2手動(dòng)創(chuàng)建工件2.2.3按尺寸設(shè)置收縮率2.2.4按比例設(shè)置收縮率2.2.1自動(dòng)創(chuàng)建工件創(chuàng)建工件的方法主要有兩種：一種是將預(yù)先設(shè)計(jì)好的工件模型裝配到模具模型中，另一種是在模具設(shè)計(jì)環(huán)境中利用Creo3.0提供的自動(dòng)或手動(dòng)工具創(chuàng)建工件。

自動(dòng)創(chuàng)建工件是指根據(jù)參照模型的大小和位置自動(dòng)生成工件，下面對(duì)自動(dòng)創(chuàng)建工件的方法進(jìn)行介紹。在“模具”菜單管理器中依次選擇“模具模型”>“創(chuàng)建”>“工件”>“自動(dòng)”菜單，或者直接單擊模具工具欄中的“創(chuàng)建工件”按鈕，打開“自動(dòng)工件”對(duì)話框。單擊工作區(qū)中的模具坐標(biāo)系“MOLD_DEF_CSYS”，將其作為模具原點(diǎn)選取工件形狀（矩形、圓柱形、自定義形狀等）設(shè)置工件幾何的尺寸（輸入后需按【Enter】鍵更新）單擊“確定”按鈕，即可生成工件模型標(biāo)準(zhǔn)矩形工件圓柱形工件自定義形狀工件2.2.2手動(dòng)創(chuàng)建工件

手動(dòng)創(chuàng)建工件是指利用“拉伸”、“旋轉(zhuǎn)”等基礎(chǔ)特征工具根據(jù)參照模型的形狀和大小來(lái)創(chuàng)建實(shí)體塊，并以此得到工件模型。在“模具”菜單管理器中依次選擇“模具模型”|“創(chuàng)建”|“工件”|“手動(dòng)”菜單，打開“元件創(chuàng)建”對(duì)話框，在“類型”選項(xiàng)組中選中“零件”單選按鈕，在“子類型”選項(xiàng)組中選中“實(shí)體”單選按鈕，然后在“名