第10講-proe模具設計入門PPT課件.ppt

第10講模具設計入門 典型案例 1 1 模具 是一種工具 2 模具與塑件 一模一樣 3 訂貨合同 單件生產(chǎn) 4 模具生產(chǎn)制件所具備的高精度 高復雜程度 高一致性 高生產(chǎn)率和低消耗 是其他加工制造方法所不能比擬的 特點 1引言 1 1模具及模具的發(fā)展概況 1 模具 是指利用其本身特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸制品的工具 2 我國古代模具技術已達到較為先進的水平 我國現(xiàn)代模具行業(yè)發(fā)展迅猛 2 模具發(fā)展概況 工業(yè)革命推動了工業(yè)技術的發(fā)展 3 模具工業(yè)是我國國民經(jīng)濟的基礎產(chǎn)業(yè) 是技術密集的高技術行業(yè) 模具是制造過程中的重要工藝裝備 模具設計與制造專業(yè)人才是制造業(yè)緊缺人才 美國工業(yè)界認為 模具是美國工業(yè)的基石 日本工業(yè)界認為 模具是促進社會繁榮的動力 國外將模具比喻為 金鑰匙 進入富裕社會的原動力 模具技術已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標志之一 4 3 現(xiàn)代模具分類 5 4 模具技術的應用 模具是先進生產(chǎn)力的代表是先進文化的發(fā)展方向是工業(yè)生產(chǎn)的基礎工藝裝備廣泛用于各行各業(yè) 6 汽車模具系列MouldingDieForAutomotive 保險杠注射模 輪轂壓鑄模 輪胎橡膠模 密封圈擠出模 大型覆蓋件模 反光鏡玻璃模 絕緣陶瓷模 7 塑料 屬合成高分子材料 塑料工業(yè) 包括塑料生產(chǎn)和塑料制品 塑件 生產(chǎn) 成型 機械加工 修飾 裝配 特殊塑料 通用塑料 工程塑料 10 1 2塑料工業(yè)與塑料制品 8 立體狀成型法 模塑成型法 板狀成型法 線狀成型法 人造纖維 薄板材料或片狀材料 膠片薄板 塑料薄膜 把塑料模塑成為幾何形狀 尺寸精度 物理性能等符合使用要求的制品 塑料模具 工具 1 3塑料的成型工藝方法與成型模具 1 成型方法 9 塑料成型方法及其模具 壓注模 注射模 壓縮模 吹塑模 發(fā)泡模 搪塑模 真空成型模 壓棍 模 擠出模 熱壓印模 彩印模 模塑成型法 10 壓縮成型 11 壓注成型 12 擠出成型 擠出成型過程 13 吹塑成型 吹塑成型機 14 真空成型 15 注射成型 注射成型機 16 塑料模具 是指利用其本身特定密閉腔體去成型具有一定形狀和尺寸的立體形狀塑料制品的工具 2 注射模具 17 注射模具的結構一般包括塑件成型元件 澆注系統(tǒng)和模座三大部分 進料口 成型元件 澆注系統(tǒng) 模座 18 2模具設計的基本內(nèi)容 1 模具專業(yè)術語 1 設計模型 2 參考模型 3 成型工件 4 鑄件 設計模型即最終產(chǎn)品 設計模型裝入模具模型時 由系統(tǒng)自動生成的零件 以它為參考設計模具 成型工件表示模具組件的全部體積 這些組件將直接分配熔解材料的形狀 鑄件是指所產(chǎn)生的最終零件 19 2 與模具相關模塊 1 模具設計模塊 此模塊中 用戶可以創(chuàng)建 修改和分析模具元件及組件 并可根據(jù)設計模型中的變化對它們快速更新 2 模座設計模塊 用戶可以將模具元件直接裝配到標準或是定制的模座中 對整個模具進行更完全 更詳細的設計 從而大大地縮短模具的研發(fā)時間 模座 20 3 塑料顧問 在此模塊中 通過用戶簡單的設定 系統(tǒng)將自動進行塑料射出成型的模流分析 這樣 模具設計人員在模具設計階段 對塑料在型腔中的填充情況能夠有所掌握 便于及早進行設計 填充檢測 拔模檢測 21 3 Pro E模具部分的安裝說明 在安裝Pro E軟件系統(tǒng)的過程中 當出現(xiàn)如圖所示的對話框時 需安裝如圖所示兩個子組件 該子組件包含一些模具元件數(shù)據(jù) 如流道的數(shù)據(jù) Pro E塑料顧問模塊 22 4 模具設計步驟 分型面 開模 23 5 Pro E4 0模具環(huán)境簡介 24 3模具設計入門 1 創(chuàng)建模具模型 打開Pro E后 選擇 文件 新建 命令 在彈出如上圖所示的 新建 對話框 類型 選項組中選擇 制造 在 子類型 中選擇 模具型腔 在 名稱 文本框中輸入模具模型的名稱 取消下面的 使用缺省模板 單選框 單擊 確定 按鈕 在下圖所示的 新文件選項 對話框中 選擇mmns mfg mold項 1 1創(chuàng)建模具文件 25 向模具中加載參照模型首先要根據(jù)注射機的最大注射量 注射機最大鎖模力 塑件的精度要求或是經(jīng)濟性確定型腔數(shù)目 然后再進行加載 根據(jù)型腔數(shù)目的多少 模具可以分為單腔模具和多腔模具 對應在Pro E中也有不同的最優(yōu)加載方法 1 2加載參照模型 在 模具 菜單中選擇 裝配 參照模型 命令 在彈出的 打開 對話框中選擇設計模型文件 單擊 打開 按鈕就可以將設計模型加入到模具模型中 系統(tǒng)將會彈出 元件放置 對話框 在此對話框中可以對參照模型進入裝配 裝配的方式與裝配組件的方式完全一致 經(jīng)常采用 坐標系 裝配方式 使參照模型坐標系與模具模型坐標系對齊 創(chuàng)建單腔模具 26 裝配完成之后 系統(tǒng)會彈出如圖所示的 創(chuàng)建參照模型 對話框 選擇 按參照合并 單選框 單擊 確定 按鈕接受默認的參照模型名稱 完成參照模型的加入 27 使用定位參照零件命令 創(chuàng)建多腔模具 28 工件可以理解為模具的毛坯 它完全包裹著參照模型 還包容著澆注系統(tǒng) 冷卻水線等型腔特征 工件等于所有模具型腔與型芯的體積之和 利用分型面分割工件之后 就可以得到型腔或型芯體積塊 有如下兩種方法可以創(chuàng)建工件 裝配一個預先設計好的工件加載到模具模型 使用Pro E提供的手動或自動工具在模具模型中創(chuàng)建工件 在EMX模塊中進行整個模具設計 以它提供的材料作為工件 1 3創(chuàng)建模具工件 29 裝配工件模型的情況較為少見 一般都是根據(jù)加入的參照模型 在菜單管理器選擇 模具模型 創(chuàng)建 工件 命令 使用 自動 或 手動 方式創(chuàng)建工件 手動創(chuàng)建工件 30 除了可以使用 手動 方式創(chuàng)建工件外 Pro E也提供了 自動 方式創(chuàng)建工件 系統(tǒng)根據(jù)參照模型的最大輪廓尺寸及位置來創(chuàng)建工件 提高工件的制作效率 自動創(chuàng)建工件 拉伸生成工件 綠色矩形塊 31 塑料從熱的模具中取出并冷卻到室溫后 其尺寸發(fā)生變化的特性稱為收縮率 由于收縮不僅是塑料本身的熱脹冷縮 而且還與各種成型因素有關 因此成型后塑件的收縮稱為成型收縮 所以在創(chuàng)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 一般可將收縮應用到模具模式下的參照模型中 也可以加到設計模型中 2 設置模具收縮率 選擇 模具 菜單的 收縮 命令 在彈出菜單中選擇 按尺寸 或 按比例 命令 將打開設置收縮率的對話框 32 按尺寸收縮 允許為所有模型尺寸設置一個系數(shù) 也可以為個別尺寸指定收縮系數(shù) 系統(tǒng)將此收縮應用到設計模型 按尺寸收縮 33 按比例收縮 允許相對于某個坐標系按比例收縮零件 可以為每個坐標指定不同的收縮因子 按比例收縮 34 澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道 由主流道 分流道 澆口及冷料穴組成 冷卻系統(tǒng)則一般是指存在于型芯 型腔等部分 通過冷卻水流量及流速來控制模溫的冷卻管道 這兩類系統(tǒng)在Pro E中由組件級的模具特征構成 本章將介紹冷卻系統(tǒng)和澆注系統(tǒng)的創(chuàng)建方法 并介紹如何通過UDF 自定義 特征來定制和加快創(chuàng)建澆注系統(tǒng) 3 澆注與冷卻系統(tǒng)設計 35 在 模具 菜單管理器菜單中選擇 特征 型腔組件 命令 系統(tǒng)將彈出 特征操作 菜單 包括了常用的型腔組件特征類型 3 1模具特征概述 36 這些型腔組件特征可以分為兩類 如下所示 常規(guī)特征 是指添加到模型中以促進鑄?；蜩T造進程的特定特征 這些特征包括側面影像曲線 頂桿孔 流道 水線 拔模線 偏移區(qū)域 體積塊和修剪特征 用戶定義特征 是指在零件模式中創(chuàng)建 用于創(chuàng)建在工件或夾模器中通常使用的結構 創(chuàng)建用戶定義特征后 修改其尺寸時多次使用它 且每次都將其復制到組件中 37 注塑機將熔融塑料注入模具型腔形成塑料產(chǎn)品 通常把模具與注塑機噴嘴接觸處到模具型腔之間的塑料熔體的流動通道或在此通道內(nèi)凝結的固體塑料稱為澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)分為普通流道澆注系統(tǒng)和無流道 熱流道 澆注系統(tǒng)兩大類 澆注系統(tǒng)的主要作用是將成型材料順利 平穩(wěn) 準確地輸送充滿模具型腔深處 并在填充過程中將壓力充分傳遞到模具型腔的各個部位 以便獲得外形輪廓清晰 內(nèi)部組織質(zhì)量優(yōu)良的制件 3 2澆注系統(tǒng) 38 3 2 1澆注系統(tǒng)概述 澆注系統(tǒng)組成結構 對于塑料模具 澆注系統(tǒng)一般由主流道 分流道 冷料井和澆口組成 39 3 2 2澆注系統(tǒng)設計原則 設計澆注系統(tǒng)需要注意的主要原則如下 型腔和澆口的開設部位力稱對稱 防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢流現(xiàn)象 如下圖是不合理與合理的流道布置 40 澆注系統(tǒng)的體積應取最小值 以減少澆注系統(tǒng)所占用的成型材料量 起到減少回收料的作用 在滿足成型和排氣良好的前提下 盡量選擇最短的流程 以減少壓力損失 縮短填充的時間 型腔和澆口的排列要盡可能地減少模具外形尺寸 排氣良好 能順利引導熔融成型材料到達型腔的各個部位 尤其是型腔的各個深度 不產(chǎn)生渦流 紊流 41 3 2 3澆注系統(tǒng)設計 設計澆注系統(tǒng)的方法如下 使用 實體 特征中切割材料方式來建立澆注系統(tǒng) 這樣將澆注系統(tǒng)視為由一般的零件切剪特征構成 一般采用拉伸流道橫截面和旋轉(zhuǎn)流道縱截面的方式來繪制 直接利用模具特征中的 流道 特征建立澆注系統(tǒng) 利用流道特征可以快速創(chuàng)建標準流道 42 直流道 3 2 4澆注系統(tǒng)分類 43 側澆口 44 點澆口 45 塑料模具的溫度直接影響塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率 而各種塑料的性能和成型工藝是不同的 所以對模具溫度的要求也是不同的 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)根據(jù)不同的情況 包括冷卻系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)兩種 對于要求模具溫度較低的較低的材料 由于熔融材料被不斷的注入模具 導致模具溫度升高 單靠模具本身的散熱是無法將模具保持較低的溫度的 所以必須添加冷卻系統(tǒng) 3 3冷卻系統(tǒng) 46 3 3 1冷卻系統(tǒng)設計原則 設計冷卻系統(tǒng)需要注意的主要原則如下 冷卻水孔數(shù)量多 孔徑盡可能的大 對塑件冷卻也就越均勻 水孔與型腔表面各處最好有相同的距離 排列應與型腔吻合 制件的壁厚處 澆口處最好要加強冷卻 在熱量積聚大 溫度較高的部位應加強冷卻 如澆口附近的溫度較高 在澆口的附近要加強冷卻 一般可使冷卻水先流經(jīng)澆口附近 再流向其他部分 冷卻水線應遠離熔接痕部分 以免熔接不良 造成制件強度降低 降低出口與入口的水溫差 使模具的溫度分布均勻 47 3 3 2Pro E水線特征 在 模具 菜單中選擇 特征 型腔組件 水線 命令 系統(tǒng)會彈出 水線 對話框 有 直徑 回路 和 末端 等選項 輸入水線的直徑后 接下來將創(chuàng)建水線回路 48 未添加水線 添加水線 塑料件 49 水線的末端條件 在 水線 對話框 選取 末端 選項 將創(chuàng)建水線末端條件 1 沉孔水線在模架與模具型腔冷卻系統(tǒng)接觸的位置必須將水線加工為沉孔特征 以利于水線的流通 2 盲孔水線在設置冷卻系統(tǒng)過程時 通常水線相交處增加盲孔特征 這樣設置是為了在模型周圍都能夠獲得較好的冷卻效果 3 通孔水線在設置冷卻系統(tǒng)過程時 通常在草繪水線的相交處增加通孔特征 這樣設置是為了在模型周圍都能夠獲得較好的冷卻效果 50 在澆注系統(tǒng)設計中 經(jīng)常利用幾個去除材料特征來設計澆道 流道和澆口 由于在這些系統(tǒng)中相鄰模具間非常類似 如下圖所示的按鈕和盒蓋都采用側澆口 具有相似的澆注系統(tǒng) 因此可以使用 特征 菜單下的 UDF庫 UDF為UserDefinedFeature的縮寫 命令來將這幾個特征裝配在一起 并給予有設計意義的名稱 作為用戶自定義的特征 3 4UDF特征應用 51 3 4 1UDF特征創(chuàng)建概述 選擇 工具 UDF庫 命令 在系統(tǒng)彈出的 UDF 菜單管理器中選擇 創(chuàng)建 命令 通過對話框可以定義UDF特征 創(chuàng)建UDF前必須定義要保存的幾何 了解所創(chuàng)建特征的父子關系 通過重新使用參照來盡量減少創(chuàng)建幾何所用的參照數(shù)目 例如用同一平面既作為一個特征的草繪平面 又作為另一個特征對齊參照 52 3 4 2UDF特征應用于澆注系統(tǒng) 在模具模塊中通過選擇 模具 菜單的 模具特征 特征 用戶定義的 命令 從UDF數(shù)據(jù)庫中選用UDF特征 建立模具專屬特征 以達到節(jié)省時間和實現(xiàn)模具設計標準化的目的 53 分型面是指將模具型腔分開以便取出制品的分離曲面 即上 下模的接觸面 應當根據(jù)實際情況定義分型面 分型面的位置選擇與形狀設計是否合理 不僅直接關系模具的復雜程度 也關系著模具制件的質(zhì)量 模具的工作狀態(tài)和操作的方便程度 因此分型面的設計是模具設計中最重要的一步 分型面的位置不同 使得成型制件型腔的相對位置也不相同 分型面 4 分型面設計 54 有利于脫模 有利于保證塑件外觀質(zhì)量和精度要求 有利于成型零件的加工制造 有利于側向抽芯 4 1分型面概述 4 1 1 分型面設計的原則 55 在Pro E中分型面作為曲面特征存在 它是極薄的 并且定義了邊界的非實體特征 在模型樹中以特征標識顯示 曲面特征的外部邊是黃色的 內(nèi)部邊是洋紅色的 當多個曲面被組合或合并后即被稱為曲面面組 分型面就是用于將工件分為單獨零件的曲面面組 可以由幾個的曲面特征經(jīng)過合并 裁剪和其他操作特征組成 4 1 2 分型曲面特征 56 1 創(chuàng)建曲面 4 1 3 曲面的創(chuàng)建方法 拉伸 混合 旋轉(zhuǎn) 掃描 2 裁剪曲面 57 3 合并曲面 4 曲面延拓 原曲面 延拓至底面 延拓至右面 垂直延拓至底面 58 塑料在模具型腔凝固形成塑件 為了將塑件取出 必須將模具型腔打開 型腔就是沿著分型面分割開來的 分型面既是模具設計的術語 也是Pro E中一種特殊的曲面特征 用于分割工件或現(xiàn)有體積塊來創(chuàng)建模具體積塊 使用分型面分割模具將導入分割特征 創(chuàng)建完成之后 可以進行抽取得到上下模和鑄模的實體零件 并且通過分離打開模具 從而形成模具爆炸圖 5 模具分割及抽取 59 5 1模具體積塊 5 1 1分型面分割體積塊 工件或現(xiàn)有模具體積塊可用分型曲面分割 當指定一分型面用于分割時 系統(tǒng)會計算材料的總體積 并用所有用于創(chuàng)建澆口 流道 注入口的模具組件特片從材料計算出工件的體積 再將其轉(zhuǎn)化成模具體積塊 60 分型面分割體積塊的優(yōu)點 用分型曲面分割系統(tǒng)復制了工件或模具體積塊的邊界曲面 對它們的設計更改不會影響分割本身 如果以后需要加大或縮小工件 只要分型曲面與工件邊界完全相交 分割就不會有問題 系統(tǒng)計算的結果只是為模具體積塊確定了一個新的形狀 這意味著所有模具元件的形狀也將更新 保證分型曲面的邊始終與工件邊界相交的一種方法是使分型曲面邊以某種方式參照這些邊界 如前面使用的延拓參照 工件內(nèi)的所有元件體積之和等于該工件原有體積 系統(tǒng)會自動對此進行跟蹤 因此不會發(fā)生因忘記型腔內(nèi)的某一小體積塊 而使模具體積塊出現(xiàn)不精確的情況 61 分型面分割體積塊的順序 指定一分型曲面用于分割 系統(tǒng)計算材料 工件或現(xiàn)有模具體積塊 的總體積 系統(tǒng)將材料減去創(chuàng)建澆道 流道和澆口的模具組件特征 并裁剪所有參照零件 系統(tǒng)對分型曲面的一側材料計算出工件的體積 再將其轉(zhuǎn)化為模具體積塊 對分型曲面另一側上的剩余體積重復此過程 62 實例1 塑件 分型面 成型零部件 63 5 1 2直接創(chuàng)建體積塊 直接創(chuàng)建模具體積塊是參照 參照模型 來進行增加或減去 使體積塊與參照模型相適應 并設定模具體積塊的拔模角 可以通過聚合體積塊 草繪體積塊和滑塊三種方法直接創(chuàng)建體積塊 6