運用UG NX設(shè)計壓鑄模具

2016-11-09 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

第一壓鑄網(wǎng)

0 引言

模具是用來成型產(chǎn)品的工具,這種工具由各種零件構(gòu)成,不同的模具由不同的零件構(gòu)成。它主要通過改變所成型材料的物理狀態(tài)來實現(xiàn)物品外形的加工,正是有了模具才使得大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)成為現(xiàn)實,模具素有 “工業(yè)之母” 的稱號。工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)常用的模具種類有注塑模具、吹塑模具、擠出模具、沖壓模具、壓鑄模具、鍛壓模具等,其中注塑模具、吹塑模具、擠出模具主要加工非金屬材料,沖壓模具、壓鑄模具、鍛壓模具主要加工金屬材料。

得益于計算機技術(shù)和軟件行業(yè)的發(fā)展,目前模具設(shè)計多采用計算機輔助設(shè)計來完成,行業(yè)內(nèi)比較流行的設(shè)計軟件有UG、 Pro/E、 CATIA、 AutoCAD等。雖然各種模具都有其工藝特性,但不同的模具種類之間也是有很多共性的,在設(shè)計中可以互相借鑒設(shè)計經(jīng)驗。UG軟件為模具設(shè)計技術(shù)人員開發(fā)了針對注塑模具設(shè)計的Mold Wizard模塊和針對沖壓模具設(shè)計的Progressive Die Wizard模塊,但對于其他種類的模具則沒有對應(yīng)的模塊。鑒于壓鑄模具和注塑模具的成型原理類似,我們可以嘗試用UG軟件現(xiàn) 有的功能實現(xiàn)壓鑄模具設(shè)計。

1 壓鑄模具與注塑模具的異同

1.1 壓鑄模具與注塑模具相同之處

1)成型原理。壓鑄模具與注塑模具成型原理類似,都是將液態(tài)材料注入模具,待材料冷卻凝固后即得到所需形狀的產(chǎn)品。由于熱脹冷縮的作用,因此在模具設(shè)計中都需要考慮材料收縮率和脫模斜度的問題,壓鑄模具的收縮率和脫模斜度比注塑模具都要大一些。

2 )基本結(jié)構(gòu)。壓鑄模具與注塑模具的基本結(jié)構(gòu)相同,都需要設(shè)計型腔、型芯、脫模機構(gòu)、冷卻系統(tǒng)、流道、模具等。

1.2 壓鑄模具與注塑模具不同之處

1 )溢渣槽。壓鑄模具需要設(shè)計溢渣槽,而注塑模具沒有此結(jié)構(gòu)。由于液態(tài)金屬的流動性比液態(tài)塑料要差很多,在模具型腔中液態(tài)金屬流的前端冷料和后續(xù)到達的金屬融合困難,容易形成熔接痕缺陷,因此在壓鑄模具中要設(shè)計溢渣槽用來存放液態(tài)金屬流的前端冷料。溢渣槽一般在澆口正對面一側(cè)設(shè)計較多,其他方向也要有,但數(shù)量可酌情減少。

2)排氣孔。壓鑄模具需要單獨開設(shè)排氣孔,而注塑模具一般利用裝配間隙排氣不必單獨開設(shè)排氣孔。液態(tài)金屬比液態(tài)塑料流動性要差,一旦卷入空氣很難排出,容易形成氣孔缺陷,因此壓鑄模具必須設(shè)計排氣孔。

3)脫模機構(gòu)。壓鑄模具與注塑模具都需要設(shè)計脫模機構(gòu),這種機構(gòu)是幫助產(chǎn)品從模具上脫離的,一般設(shè)計在型芯所在的區(qū)域內(nèi)。壓鑄模具不光需要在型芯區(qū)域內(nèi)設(shè) 計脫模機構(gòu),在溢渣槽、流道上內(nèi)也要脫模機構(gòu)。

4)流道和澆口。流道和澆口屬于模具的澆注系統(tǒng),它們將液態(tài)材料導(dǎo)入模具型腔內(nèi)。注塑模具流道一般采用球形流道和梯形流道,澆口種類也比較多,諸如側(cè)澆口、點澆口、潛伏式澆口等。鑒于金屬的流動性比較差,壓鑄模具的流道只采用底面是平面的梯形流道,澆口也只能用側(cè)澆口。

5)冷卻系統(tǒng)。注塑模具的冷卻系統(tǒng)一般可以布置為直流式、環(huán)繞式和冷卻井式,這些冷卻水道的布置形式同樣適用于壓鑄模具,不同的是壓鑄模具需要更高效率的冷卻系統(tǒng)。而且壓鑄模具的澆口套外置也需要設(shè)計冷卻系統(tǒng),以保證澆口套內(nèi)的材料也能凝固。

2 UG軟件介紹

用UG軟件設(shè)計壓鑄模具主要需要3個模塊:Mord Wizard模塊(圖1)、 Feature模塊(圖2)、 Feature Operation模塊 (圖3)。

應(yīng)用Mord Wizard模塊主要是對產(chǎn)品進行模具分析( MPV)和處理,分型以后主要應(yīng)用Feature模塊和FeatureOperation模塊進行型芯、型腔、嵌件、滑塊、流道、溢渣槽、排氣孔等后續(xù)設(shè)計,下面就一個設(shè)計案例介紹此方法。

3 設(shè)計案例

如圖4所示,該產(chǎn)品為一個基座,材質(zhì)為鋁,收縮率為5‰,該產(chǎn)品在Mord Wizard模塊中經(jīng)模具分析后分模面確定為下板的上表面(見圖4),上板和下板之間的部分為一個十字結(jié)構(gòu)的連接體,該部分設(shè)計為側(cè)抽芯機構(gòu)成型。

該產(chǎn)品分型后,型芯和型腔結(jié)構(gòu)見圖5所示。一般情況下流道、溢渣槽、排氣孔都應(yīng)設(shè)計在型芯一側(cè),但在該模具中型腔一側(cè)也設(shè)計了流道、溢渣槽和排氣孔。之所以采用這種結(jié)構(gòu)是因為該產(chǎn)品上下兩部分都有面積比較大的板狀結(jié)構(gòu),如果只在型芯一側(cè)設(shè)計澆口,則容易造成在型腔內(nèi)的上板填充不均勻,造成產(chǎn)品缺陷。這種型腔、型芯上都設(shè)計澆注系統(tǒng)的模具也是不多見的。

注塑模具的澆口套只有一個部件,與注塑模具設(shè)計不同的是,壓鑄模具的澆口套分為上、下兩部分,如圖6所示。一般情況下需要在型芯鑲嵌件4和5上加工出流道, 液態(tài)金屬通過澆口套1進入模具后被鑲嵌件4和5上的流道導(dǎo)入模具型芯一側(cè)的流道,而這套模具由于在型腔一側(cè)也布置了澆口,所以在澆口套1和型腔嵌件3上也要要加工流道。

注塑模具的澆口套沒有冷卻系統(tǒng),而壓鑄模具的澆口套需要設(shè)計冷卻系統(tǒng),如圖6所示,冷卻液經(jīng)過冷卻環(huán)2上的水嘴進入澆口套1,在澆口套上循環(huán)一周后通過另一個水嘴流出。

產(chǎn)品中間的十字結(jié)構(gòu)采用側(cè)抽芯成型,由于該部件為細長板狀結(jié)構(gòu)考慮后期模具加工及裝配方便,該側(cè)抽芯和滑塊設(shè)計為可拆分結(jié)構(gòu),如圖7所示。

其他結(jié)構(gòu)諸如成型各個孔的型芯都需要加工成型腔嵌件或型芯嵌件,UG設(shè)計完成后的模具主要結(jié)構(gòu)三維模型見圖8。

至此模具主要結(jié)構(gòu)已設(shè)計完成,成型部件可以由三維模型進行數(shù)控加工編程進入下一個工序,模具的其他結(jié)構(gòu)及零件諸如脫模機構(gòu)、模架可以繼續(xù)在UG 中調(diào) 用 Mold Wizard模塊進行添加,完成后的裝配簡圖見圖9和圖10。

4 結(jié) 語

模具設(shè)計既簡單也復(fù)雜,說它簡單是因為模具的基本結(jié)構(gòu)都有類似之處,說它復(fù)雜是因為設(shè)計每一套模具都需要從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)出發(fā),都需要按照產(chǎn)品結(jié)構(gòu)變換模具的設(shè)計思路,只有多看多實踐才能積累更豐富的設(shè)計經(jīng)驗。

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