proe EMX的滑輪制品注塑模具設(shè)計(jì)

2013-07-20 by:廣州ProE/Creo培訓(xùn)中心來源:仿真在線

     EMX(Expert Moldbase Extension)是proe中一套功能強(qiáng)大的三維模架設(shè)計(jì)插件,用于設(shè)計(jì)和細(xì)化注塑模模架。結(jié)合Pro/Moldesdign模塊,注塑模成型零件設(shè)計(jì)完成后,可以建立與之相配套的標(biāo)準(zhǔn)模架及設(shè)備、導(dǎo)向件、定位環(huán)、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(jìn)一步進(jìn)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(diǎn):
    (1)通過2D特定圖形用戶界面,快速實(shí)時(shí)預(yù)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(nèi)建大量模架庫,支持多個(gè)模架組件供應(yīng)商信息,可以從模架和組件供應(yīng)商中預(yù)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(chuàng)建BOM表。
    (5)可進(jìn)行干涉檢查及開模仿真。自動檢驗(yàn)整個(gè)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(shí)體模型,其總體尺寸為:直徑98mm,總高度26mm,兩邊各有4個(gè)加強(qiáng)筋,結(jié)構(gòu)呈對稱分布,塑件壁厚3mm.該塑件要求外觀質(zhì)量好,有一定的強(qiáng)度和剛度。材料為聚酰胺66(PA66 ),耐磨性好、強(qiáng)度高、易成型,大批量生產(chǎn)。
    在模具設(shè)計(jì)前必須對塑件進(jìn)行工藝性分析,包括質(zhì)量屬性、厚度檢測和拔模斜度檢測等,計(jì)算制品的質(zhì)量和體積,檢查制品結(jié)構(gòu)中是否存在倒勾、壁厚嚴(yán)重不勻及拔模斜度不合理等現(xiàn)象。使用"分析(Analysis )→模型(Model) →質(zhì)量屬性(Mass Properties)"命令,輸入制件材料密度1. lg/cm3,系統(tǒng)自動完成滑輪模型質(zhì)量屬性的計(jì)算,結(jié)果為:體積=44681.17mm3,曲面面積=31558.8 mm2,質(zhì)量=49.15g。同樣,用此法可以計(jì)算出帶澆注系統(tǒng)的開模件的質(zhì)量屬性并與所選注射機(jī)注射量進(jìn)行匹配,以提高注塑工藝的可靠性。通常要求帶澆注系統(tǒng)的開模件的質(zhì)量小于注射機(jī)額定注射量的80%,否則會出現(xiàn)塑件成型不完整或產(chǎn)品組織疏松的缺陷;對熱敏性塑料而言,開模件質(zhì)量要大于注射機(jī)額定注射量的30%,否則原料會因在料筒內(nèi)停留時(shí)間過長而導(dǎo)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(dǎo)致塑件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、翹曲、縮凹等各種缺陷。若壁厚過小,成型時(shí)流動阻力大,復(fù)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(shí)間。使用"分析(Analysis )→模型(Model) →質(zhì)量屬性(Mass Properties)"命令,可對制件進(jìn)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(nèi)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(shè)置檢測條件,從結(jié)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(cè)向分型機(jī)構(gòu)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較合理,壁厚均勻,拔模斜度適當(dāng),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(jié)構(gòu)分析
采用一模兩腔對稱布局,在動模一側(cè)采用哈夫塊進(jìn)行側(cè)向抽芯,推桿頂出哈夫塊,使之沿斜導(dǎo)向槽運(yùn)動并張開,來實(shí)現(xiàn)滑輪塑件的推出運(yùn)動。若采用點(diǎn)澆口進(jìn)料,雖然塑件質(zhì)量好,但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜,需采用三板兩開模具結(jié)構(gòu)。在不影響塑件成型質(zhì)量的前提下,在此采用側(cè)澆口進(jìn)料,模具結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)進(jìn)行注塑成型工藝分析,結(jié)果證明該模具結(jié)構(gòu)是可行的。

3 EMX中的模具結(jié)構(gòu)及成型零件設(shè)計(jì)
    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(shè)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(shè)置收縮
    在創(chuàng)建模具時(shí),應(yīng)當(dāng)考慮材料的收縮并相應(yīng)地增加參照模型的尺寸,以補(bǔ)償注塑成型時(shí)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(shè)置。

    澆注系統(tǒng)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(shí)體(Solid) →切減材料(Cut) →旋轉(zhuǎn)(Revolve)"命令創(chuàng)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(chuàng)建圓形分流道,"梯形(Trapezoid)"命令創(chuàng)建梯形澆口的設(shè)計(jì)。

3.4創(chuàng)建分型面
    分型面的設(shè)計(jì)要根據(jù)模型的幾何形狀、澆注系統(tǒng)的合理安排、塑件的外觀質(zhì)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(gè)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(gè)分型面分別用來分割嵌人式的動、定模型芯,以及兩個(gè)哈夫塊。應(yīng)用"分型面(Parting Surf)"功能,分型面創(chuàng)建過程中使用了"復(fù)制(Copy)"、"填補(bǔ)破孔(Fill Loop )"、"延拓(Extend)"、"平整(Flat)"、"拉伸(Extrude )"、"旋轉(zhuǎn)( 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(shí),應(yīng)注意分割順序的先后,對有的塑件來說,分割順序會影響設(shè)計(jì)結(jié)果。應(yīng)遵循由小及大、先局部后整體的原則依次分割。完成2個(gè)定模型芯、2個(gè)動模型芯、定模板、動模板、2個(gè)哈夫塊等模具成型零件的創(chuàng)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(jìn)行試模仿真,系統(tǒng)可模擬注塑成型過程,生成一個(gè)帶澆注系統(tǒng)凝料的成型塑件,利用此結(jié)果設(shè)計(jì)人員可以判斷設(shè)計(jì)是否準(zhǔn)確。試模填充可以檢查以下項(xiàng)目:
    (1)塑件造型有無破洞;
    (2)分型面設(shè)計(jì)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(xiàng)目進(jìn)行檢查及修改。

4 模架及附屬機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
    4.1在EMX中選擇標(biāo)準(zhǔn)模架
    根據(jù)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(shè)定模架尺寸為296mm x 396mm,模架供應(yīng)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(jù)需要加載相關(guān)零部件了。
    4.2設(shè)計(jì)導(dǎo)向零件
    導(dǎo)向零件是保證動模與定模合模時(shí)正確定位和導(dǎo)向的重要零件,包括導(dǎo)向襯套和導(dǎo)桿。使用"模具基體(Moldbase ) →組件定義(AssemblyDefinition) →添加導(dǎo)向件"命令,設(shè)置導(dǎo)向襯套和導(dǎo)桿,選擇定模板作為導(dǎo)向襯套的放置位置、動模板作為導(dǎo)桿的放置位置,分別選擇導(dǎo)向襯套及導(dǎo)桿的類型并輸入內(nèi)徑和長度等參數(shù)完成導(dǎo)向襯套和導(dǎo)桿的設(shè)置。
    4.3設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)零件
    澆注系統(tǒng)零件包括定位環(huán)和澆口襯套,使用"模具組件定義(Definition of the Assemble) →功能(Functions) →添加設(shè)備"命令,分別選擇"定模側(cè)定位環(huán)(Loc Ring Fix-H)"及"澆口襯套(Sprue Bushing)",分別選擇零件類型并設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)完成定位環(huán)和澆口襯套的設(shè)計(jì)。
    4.4設(shè)計(jì)頂出系統(tǒng)
    頂桿孔的設(shè)計(jì)除了必須綜合考慮推出平衡、頂桿數(shù)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(shè)計(jì)的完善與合理。該模具通過6根頂桿將兩個(gè)哈夫塊頂出,哈夫塊在向上運(yùn)動的同時(shí),沿導(dǎo)滑面張開,可達(dá)到推出塑件的目的。首先設(shè)計(jì)好頂桿放置點(diǎn),如圖6所示,在EMX中選"頂桿(Ejector pin) →定義(Define) →在現(xiàn)有點(diǎn)上(On Existing Points)"命令,設(shè)置好頂桿參數(shù)如類型、直徑等,完成頂桿的設(shè)置。
   4.5設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)
    熔融塑料充滿型腔后,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)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(fā)生千涉現(xiàn)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(chuàng)建水道"對話框中設(shè)置好水道的類型、截面直徑、布置方式、設(shè)置末端條件等參數(shù)后,系統(tǒng)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(huán)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(shè)備、導(dǎo)向件、螺釘、頂桿、定位銷、支柱等全部項(xiàng)目。

5 模具動作仿真
模具整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后,可以對模具的頂出、復(fù)位、側(cè)抽芯等動作進(jìn)行模擬仿真,以確認(rèn)各種動作的合理性。使用"模具進(jìn)料孔(Mold Opening) →定義間距(Define Step ) →定義移動 (Define Move)"命令,按系統(tǒng)提示依次設(shè)置好移動元件、開模方向和間距,實(shí)現(xiàn)開模步驟的靜態(tài)仿真。使用"開模模擬(Opening Simulation)"功能,設(shè)置好開模距離及運(yùn)動時(shí)間,系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)名為TMP的臨時(shí)文件窗口,顯示完全開模時(shí)的畫面。在"動畫(Animation )"對話框可以設(shè)置模具動作的動畫。

6 打開模具工程圖
模具設(shè)計(jì)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(jìn)行更改。在proe中選擇圖紙尺寸為A1,將圖中比例設(shè)置為0.5,調(diào)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(jìn)一步進(jìn)行編輯,按照注塑模設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行尺寸、公差、形位公差、表面粗糙度等的標(biāo)注以及技術(shù)要求的填寫等,最后將完善的設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行輸出。

開放分享：優(yōu)質(zhì)有限元技術(shù)文章,助你自學(xué)成才