proe EMX的滑輪制品注塑模具設計

2013-07-20 by:廣州ProE/Creo培訓中心來源:仿真在線

proe EMX的滑輪制品注塑模具設計

     EMX(Expert Moldbase Extension)是proe中一套功能強大的三維模架設計插件,用于設計和細化注塑模模架。結合Pro/Moldesdign模塊,注塑模成型零件設計完成后,可以建立與之相配套的標準模架及設備、導向件、定位環、澆口襯套、螺釘、頂桿、定位銷及支柱等輔助零件,完成模具裝配,并可進一步進行開模仿真及干涉檢查,最后自動生成2D工程圖及物料清單表(BOM )。
    proengineer EMX具備以下特點:
    (1)通過2D特定圖形用戶界面,快速實時預覽、添加、修改模架部件;自動完成諸如余隙切口、螺紋孔、組件安裝、頂桿修飾等工作;
    (2)內建大量模架庫,支持多個模架組件供應商信息,可以從模架和組件供應商中預先定制組件和部件;
    (3)智能模具組件及組裝;
    (4)可自動生成模具及各模板的2D工程圖,自動創建BOM表。
    (5)可進行干涉檢查及開模仿真。自動檢驗整個模具的開啟順序,其中包括滑塊、提鉤和頂桿等的動作。

1、塑件工藝性分析
    滑輪塑件的實體模型,其總體尺寸為:直徑98mm,總高度26mm,兩邊各有4個加強筋,結構呈對稱分布,塑件壁厚3mm.該塑件要求外觀質量好,有一定的強度和剛度。材料為聚酰胺66(PA66 ),耐磨性好、強度高、易成型,大批量生產。
    在模具設計前必須對塑件進行工藝性分析,包括質量屬性、厚度檢測和拔模斜度檢測等,計算制品的質量和體積,檢查制品結構中是否存在倒勾、壁厚嚴重不勻及拔模斜度不合理等現象。使用"分析(Analysis )→模型(Model) →質量屬性(Mass Properties)"命令,輸入制件材料密度1. lg/cm3,系統自動完成滑輪模型質量屬性的計算,結果為:體積=44681.17mm3,曲面面積=31558.8 mm2,質量=49.15g。同樣,用此法可以計算出帶澆注系統的開模件的質量屬性并與所選注射機注射量進行匹配,以提高注塑工藝的可靠性。通常要求帶澆注系統的開模件的質量小于注射機額定注射量的80%,否則會出現塑件成型不完整或產品組織疏松的缺陷;對熱敏性塑料而言,開模件質量要大于注射機額定注射量的30%,否則原料會因在料筒內停留時間過長而導致高溫分解,從而降低塑件性能。
    通常,注塑件的壁厚要求均勻。不均勻的壁厚會導致塑件產生內應力、翹曲、縮凹等各種缺陷。若壁厚過小,成型時流動阻力大,復雜制品就難以充滿型腔;若壁厚過大,不但會造成用料過多增加成本,還會增加塑件成型的冷卻時間。使用"分析(Analysis )→模型(Model) →質量屬性(Mass Properties)"命令,可對制件進行厚度檢測,選過軸線的任一截面為檢測平面。
    為了順利地使塑件從模具型腔中取出或從塑件中抽出型芯,必須考慮內外壁有足夠的拔模斜度。使用"分析(Analysis) →模具分析(MoldAnalysis) →拔模檢測(Draft Check)"命令,設置檢測條件,從結果中可以看出,輪邊緣部分為黃色,不滿足拔模要求,但可以通過哈夫塊側向分型機構加以解決,其余部分均可滿足拔模斜度要求。
    綜合以上分析,可以看出,該塑件結構設計比較合理,壁厚均勻,拔模斜度適當,選用的材料成型工藝性好,可以滿足注塑成型工藝要求。

2 模具結構分析
采用一模兩腔對稱布局,在動模一側采用哈夫塊進行側向抽芯,推桿頂出哈夫塊,使之沿斜導向槽運動并張開,來實現滑輪塑件的推出運動。若采用點澆口進料,雖然塑件質量好,但模具結構復雜,需采用三板兩開模具結構。在不影響塑件成型質量的前提下,在此采用側澆口進料,模具結構簡單、澆口容易去除且不影響塑件外觀,通過proe中的塑料顧問(Plastic Advisor)模塊對確定的模具結構進行注塑成型工藝分析,結果證明該模具結構是可行的。

3 EMX中的模具結構及成型零件設計
    3.1加載參考模型及工件
    在EMX中,按照一模二腔對稱布局加載滑輪參考模型(Ref Model ),設置工件毛坯(Workpiece)的尺寸為296mm x 396mm x 123mm, A板(定模板)的厚度為27mm, B板(動模板)的厚度為96mm。
    3.2設置收縮
    在創建模具時,應當考慮材料的收縮并相應地增加參照模型的尺寸,以補償注塑成型時塑件尺寸的變化。聚酞胺收縮率較大,一般在1.0%-2.5%之間,在此取中間值1.75%。使用"收縮(Shrinkage) →公式(Formula ) →按尺寸(ByDimension) →1+S→所有尺寸(All Dims )"命令,完成收縮率的設置。

    澆注系統一般由主澆道、分流道、澆口、冷料井組成。使用"特征(Feature) →型腔組件(Cavity Assem) →實體(Solid) →切減材料(Cut) →旋轉(Revolve)"命令創建圓錐形主澆道,使用"特征( Feature ) →型腔組件(Cavity Assem) →流道(Runner)"中的"倒圓角(Round )"命令創建圓形分流道,"梯形(Trapezoid)"命令創建梯形澆口的設計。

3.4創建分型面
    分型面的設計要根據模型的幾何形狀、澆注系統的合理安排、塑件的外觀質量要求、有利于頂出和排氣等因素綜合考慮。該滑輪共有5個分型面,分別是主分型面、定模型芯分型面、動模型芯分型面、哈夫塊分型面、哈夫分型面,如圖5所示。主分型面用于將塑件分割為定模和動模部分,其余4個分型面分別用來分割嵌人式的動、定模型芯,以及兩個哈夫塊。應用"分型面(Parting Surf)"功能,分型面創建過程中使用了"復制(Copy)"、"填補破孔(Fill Loop )"、"延拓(Extend)"、"平整(Flat)"、"拉伸(Extrude )"、"旋轉( Revolve )"、"合并(Merge)"等方法。
3.5生成模具成型零件
    使用"模具體積塊(Mold Volume ) →分割( Split)"命令,以分型面分割工件得到模具體積塊,再利用"模具元件(Mold Comp) →抽取( Extract )"命令,將分割的體積塊抽取得到成形零件.在分割整體體積塊時,應注意分割順序的先后,對有的塑件來說,分割順序會影響設計結果。應遵循由小及大、先局部后整體的原則依次分割。完成2個定模型芯、2個動模型芯、定模板、動模板、2個哈夫塊等模具成型零件的創建。
    3.6試模填充
    生成模具成型零件后,利用"鑄模( Molding )"功能,便可進行試模仿真,系統可模擬注塑成型過程,生成一個帶澆注系統凝料的成型塑件,利用此結果設計人員可以判斷設計是否準確。試模填充可以檢查以下項目:
    (1)塑件造型有無破洞;
    (2)分型面設計是否正確;
    (3)主流道、分流道、澆口、塑件之間有無完全連接。
    如果填充不成功,可以針對以上項目進行檢查及修改。

4 模架及附屬機構設計
    4.1在EMX中選擇標準模架
    根據模具布置及工件尺寸需要,使用"模具基體(Moldbase) →組件定義(Assembly Definition )"命令,在"模具組件定義(Definition of the Assembly)"對話框中設定模架尺寸為296mm x 396mm,模架供應商為"fiasco",模架型號為"emx-tutorial-mfg",修改定模板厚度為27mm,動模板厚度改為96mm ,以形成足夠的推出空間,接下來就可以根據需要加載相關零部件了。
    4.2設計導向零件
    導向零件是保證動模與定模合模時正確定位和導向的重要零件,包括導向襯套和導桿。使用"模具基體(Moldbase ) →組件定義(AssemblyDefinition) →添加導向件"命令,設置導向襯套和導桿,選擇定模板作為導向襯套的放置位置、動模板作為導桿的放置位置,分別選擇導向襯套及導桿的類型并輸入內徑和長度等參數完成導向襯套和導桿的設置。
    4.3設計澆注系統零件
    澆注系統零件包括定位環和澆口襯套,使用"模具組件定義(Definition of the Assemble) →功能(Functions) →添加設備"命令,分別選擇"定模側定位環(Loc Ring Fix-H)"及"澆口襯套(Sprue Bushing)",分別選擇零件類型并設置相應的參數完成定位環和澆口襯套的設計。
    4.4設計頂出系統
    頂桿孔的設計除了必須綜合考慮推出平衡、頂桿數量與分布盡可能合理、與其他零部件或孔系無干涉等要素外,還需兼顧水道孔位置分布,以確保頂桿孔設計的完善與合理。該模具通過6根頂桿將兩個哈夫塊頂出,哈夫塊在向上運動的同時,沿導滑面張開,可達到推出塑件的目的。首先設計好頂桿放置點,如圖6所示,在EMX中選"頂桿(Ejector pin) →定義(Define) →在現有點上(On Existing Points)"命令,設置好頂桿參數如類型、直徑等,完成頂桿的設置。
   4.5設計冷卻系統
    熔融塑料充滿型腔后,應通過冷卻使之定型,從而得到所需制品。冷卻水道的位置分布應保證塑件充分冷卻且收縮平衡,而又不與其他零部件及孔系發生千涉現象。動、定模水道均采用沿模板方向平行排布。選擇"特征(Feature) →型腔組件(Cavity Assem) →水線(WaterLine )"命令,在"創建水道"對話框中設置好水道的類型、截面直徑、布置方式、設置末端條件等參數后,系統即可自動生成定模板及動模板冷卻水道。另外,還可定義冷卻元件如噴嘴、接頭、管塞、密封塞、O形環等。
    4.6裝配已定義的所有元件
    使用"模具基體(Moldbase) →裝配元件(Assemble Component)"命令,選擇設備、導向件、螺釘、頂桿、定位銷、支柱等全部項目。

5 模具動作仿真
模具整體結構設計完成后,可以對模具的頂出、復位、側抽芯等動作進行模擬仿真,以確認各種動作的合理性。使用"模具進料孔(Mold Opening) →定義間距(Define Step ) →定義移動 (Define Move)"命令,按系統提示依次設置好移動元件、開模方向和間距,實現開模步驟的靜態仿真。使用"開模模擬(Opening Simulation)"功能,設置好開模距離及運動時間,系統產生一個名為TMP的臨時文件窗口,顯示完全開模時的畫面。在"動畫(Animation )"對話框可以設置模具動作的動畫。

6 打開模具工程圖
模具設計完成后,EMX在工作目錄下自動生成模具裝配工程圖、各模板工程圖文件及零件清單文件,而且可以對其進行更改。在proe中選擇圖紙尺寸為A1,將圖中比例設置為0.5,調整視圖位置,自動生成的模具裝配工程圖。最后將proe中的2D工程圖輸出到AutoCAD中進一步進行編輯,按照注塑模設計規范進行尺寸、公差、形位公差、表面粗糙度等的標注以及技術要求的填寫等,最后將完善的設計圖紙進行輸出。

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