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2008 年第 6 期 能 源 技 術(shù) 與 管 理 Pro E機械自動化軟件在注塑模具設(shè)計中應(yīng)用 李 晶 中北大學 機電工程學院 山西 太原 030051 摘 要 在 Pro E 軟件環(huán)境下建立了牙簽盒蓋注塑零件三維模型 通過對零件性能及結(jié)構(gòu) 工藝特性分析 完成了一套側(cè)壁雙向抽芯機構(gòu)注射模具設(shè)計 整套模具方案合理 結(jié)構(gòu)緊湊 工作可靠 為 CAD CAE CAM 提供數(shù)據(jù)支持 關(guān)鍵詞 Pro E 軟件 注塑模設(shè)計 側(cè)向抽芯 注射成型 中圖分類號 TP391 7 文獻標識碼 B 文章編號 1672 螄9943 2008 06 螄0111 螄02 0 引 言 著 CAD M E 技術(shù)的快速發(fā)展及市場對 模具集成需求的日益增加 在模具企業(yè)推廣普及 相關(guān)的 CAD CAE CAM 知識 提高其生產(chǎn)能力和 市場競爭力是我國模具行業(yè)發(fā)展的必由之路 應(yīng) 用 Pro E 機械自動化軟件建立模具模型為模具制 造提供必備的圖紙 為后序的 CAE CAM 提供基 礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持 是模具設(shè)計制造集成化的前提 本文 利用 Pro E 軟件完成了牙簽盒蓋的三維建模 在 對注塑件進行機構(gòu)工藝性分析的基礎(chǔ)上 用 AutoCD 軟件完成了注塑模具的部件結(jié)構(gòu)設(shè)計 和總裝設(shè)計 設(shè)計中重點解決了牙簽盒蓋注塑模 具分型面的選擇 澆口形式與位置的確定 型腔位 置的安排 定模和動模的設(shè)置及兩邊同時側(cè)向抽 芯機構(gòu)設(shè)計等問題 1 注塑件的三維建模 牙簽盒蓋的零件圖如圖 1 所示 圖 1 牙簽盒蓋零件圖 根據(jù)圖 1 提供的基本信息 在 Pro E 軟件中 建立注塑件的三維模型 先創(chuàng)建一個圓柱形薄壁 筒 并導圓角 再拉伸出側(cè)面凸臺 去除凸臺處的 多余材料 最后在凸臺側(cè)面開兩個通孔 效果如圖 2 所示 圖 2 牙簽盒蓋三維建模 2 注塑模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計 2 1 分型面的選擇 該零件近似缸體 但結(jié)構(gòu)不對稱 考慮到側(cè)向 抽芯機構(gòu)的抽出 選擇如圖 3 所示的水平分型方 式 既可降低模具的復雜程度 減少模具加工難 度 又便于成型后注塑件的取出 圖 3 分型面選擇示意圖 2 2 型腔排列方式的確定 由于該零件體積較小 生產(chǎn)批量較大 從經(jīng)濟 性因素考慮 應(yīng)采用一模多腔結(jié)構(gòu) 由于零件結(jié)構(gòu) 不規(guī)則且需要側(cè)向抽芯 從模具結(jié)構(gòu)復雜程度和 111 2 008 年第 6 期 制造成本方面考慮 根據(jù)選定的注塑機最大注塑 量 確定模具型腔數(shù)目為 2 采用如圖 4 所示的 兩種型腔排列方式 圖 4 型腔排列方式 2 3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計及計算 2 3 1 主流道和分流道設(shè)計 主流道的尺寸直接影響到熔體的流動速度和 充模時間 由于主流道與高溫塑料熔體及注射機 噴嘴反復接觸 所以在注射模中主流道部分設(shè)計 成可拆卸的澆口套 以便于更換 如圖 5 所示 根 據(jù)參考文獻 1 應(yīng)用公式 D d 0 5 1 mm 和 R 2 R 1 1 2 m 確定相應(yīng)的尺寸分別為 主流道小 端直徑 3 mm 主流道入口的凹坑球面半徑 14 mm 根據(jù)參考文獻 2 選擇主流道的半錐角為 1 5 圖 5 澆口套結(jié)構(gòu)形式 分流道的形狀及尺寸 應(yīng)根據(jù)注塑件的體積 壁厚 形狀 注射速率 分流道長度等因素來確定 由于分流道較短 為便于加工 選用截面形狀為半 圓形分流道 根據(jù)參考文獻 3 取分流道直徑 6 mm 2 3 2 澆口設(shè)計 根據(jù)注塑件的成型要求及形腔排列方式 選 擇從壁厚為 2 m 處進料 料由厚處往薄處流 在 模具結(jié)構(gòu)上采用鑲拼式型腔 型芯 為便于填充 排氣 采用截面為矩形的側(cè)澆口 4 根據(jù)參考文獻 1 由公式 A 2 Rh R 2 bh 1 2 r 2 b 2 h 2 確定塑件 外側(cè)表面積為 4 067 79 mm 2 側(cè)澆口寬度由公式 b 0 6 0 9 3 0 A 姨 確定 取 1 6 mm 側(cè)澆口深度由 公式 t 0 6 0 9 確定為 1 8 mm 2 4 主要成型零件設(shè)計 考慮加工的難易程度和材料的價值利用等因 素 凹模采用整體嵌入式結(jié)構(gòu) 而型芯主要是與凹 模相結(jié)合 構(gòu)成模具的型腔 故選用如圖 6 所示的 型芯型式 圖 6 動模型芯 2 5 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設(shè)計 2 5 1 抽拔距和抽拔力的確定 根據(jù)參考文獻 1 由公式 S S 1 2 3 mm 確 定抽拔距 將相關(guān)數(shù)據(jù)代入公式計算后取 4 mm 式中 S 1 為側(cè)向分開至不影響制品脫模的距 離 S 為分開拼合凹模所需的抽拔距 由公式 F PAcos f tan 1 fsin 1 cos 1 確定抽拔力為 7 4 10 4 N 2 5 2 斜導柱的設(shè)計 斜導柱側(cè)抽芯機構(gòu)采用側(cè)向分型與抽芯機 構(gòu) 其中斜導柱有一定的安裝斜角 取 20 經(jīng)過 計算斜導柱的直徑為 9 mm 長度為 469 mm 2 5 3 滑塊與導向槽設(shè)計 為使模具結(jié)構(gòu)緊湊 降低模具裝配復雜程度 采用整體式滑塊和導向槽形式 為提高導向精度 裝配時可對導向槽或滑塊采用配磨等加式工藝 由于側(cè)抽芯距離較短 導滑長度只要符合滑塊在 開模時的定位要求即可 滑塊的 下轉(zhuǎn)第 115 頁 李 晶 Pro E 機械自動化軟件在注塑模具設(shè)計中應(yīng)用112 2 008 年第 6 期 上接第 112 頁 定位采用彈簧圓頭銷定位 2 5 4 楔緊塊的設(shè)計 考慮模具結(jié)構(gòu)和側(cè)抽芯的要求 采用一對楔 緊塊 使其中心對稱 要保證楔緊機構(gòu)的強度 楔 緊塊用螺釘固定于動模板上 楔緊塊的楔角略大 于斜導柱的斜角 以保證在開模過程中楔緊塊能 限制滑塊的后退動作 由于斜導柱的斜角為 20 所以楔緊塊的楔角確定為 22 3 結(jié) 語 針對大量生產(chǎn)的牙簽盒蓋零件 在 Pro E 軟 件環(huán)境下進行了注塑件三維 CAD 模型的建立 完 成了牙簽盒蓋注塑成形模具的設(shè)計 為后續(xù)相應(yīng) 注塑模具械零件圖裝配圖繪制 注射過程模擬 模 具復雜型面的數(shù)控加工等提供了必備的基礎(chǔ)數(shù) 據(jù) 參 考 文 獻 1 中國機械工業(yè)教育協(xié)會組編 塑料模設(shè)計及制造 M 北京 機械工業(yè)出版社 2001 2 俞芙芳 新編簡明塑料模具實用手冊 M 福州 福建 科學技術(shù)出版社 2006 3 塑料模設(shè)計手冊 編寫組 塑料模設(shè)計手冊 M 北 京 機械工業(yè)出版社 1994 4 鄧萬國 香蕉型 潛伏式澆口在注塑模中的應(yīng)用 J 模具技術(shù) 2005 5 21 作者簡介 李晶 1986 男 江蘇徐州人 中北大學機電工程學 院 2005 級飛行器制造工程班學生 主要從事 CAD CAM 研 究 收稿日期 2008 11 19 能 源 技 術(shù) 與 管 理 種方法 也可以說 用時間換成本 因此 對于 EDM 和高速銑的組合使用 只有分別了解這兩類 加工設(shè)備的優(yōu)點 然后實行 優(yōu)勢互補 強強聯(lián) 合 尋找出適合自身加工的最佳 黃金比 才能同 時發(fā)揮二者的最大功效 并實現(xiàn)加工時間和總加 工成本的最優(yōu)化 電加工設(shè)備由于加工原理所限制 決定了它 的加工速度不可能超越高速銑 只能在現(xiàn)有的基 礎(chǔ)上 有效地利用加工電流 縮短抬刀過程所用的 時間等以提高加工速度 此外 還要考慮到零件所 適合的設(shè)備 應(yīng)根據(jù)不同的零件選擇有利于加工 的設(shè)備 例如加工盲筋 盲孔和窄縫就必須要使用 電火花加工 4 競爭與合作背景下廠家的任務(wù) 設(shè)備廠家的任務(wù)首先是通過研究和應(yīng)用新的 技術(shù)來不斷提高設(shè)備的性能和競爭力 對于高速 銑 要提高設(shè)備穩(wěn)定性 尤其是高速高精度加工中 的熱穩(wěn)定性 對于 EDM 而言 最大的挑戰(zhàn)就是如 何提高加工速度 加工的表面粗糙度 尤其是大面 積的鏡面加工 牧野最新研發(fā)了 SSGR 技術(shù) 可提 高加工速度 30 40 同時其加工精度可達到 0 001 m 拓寬了 EDM 的應(yīng)用范圍 其次 設(shè)備廠家應(yīng)為客戶提供整體解決方案 對不同的產(chǎn)品采用不同的加工方式 如今 產(chǎn)品表面的需要是多種多樣的 特別是 很多時尚產(chǎn)品 比如手機 MP3 等電子產(chǎn)品都要求 塑料件表面采用亞光效果 這樣的表面是電加工 的優(yōu)勢 高速銑是達不到的 所以根據(jù)加工具體要 求和目前的技術(shù)條件 發(fā)揮 EDM 和 HSM 各自所 長 靈活應(yīng)用二者才是最佳途徑 設(shè)備廠家則應(yīng)該 根據(jù)客戶具體加工要求有針對性地為客戶提出解 決方案 協(xié)助他們解決問題 這一點對于設(shè)備廠商 非常重要 因此 設(shè)備廠商的任務(wù)是不但要為客戶 提供最好的產(chǎn)品 最好的服務(wù) 而且要協(xié)助客戶降 低生產(chǎn)制造成本 綜上所述 電火花加工與高速銑在加工中既 有競爭又有合作 兩種加工方式各有所長 各有所 短 只有通過完美配合 合理應(yīng)用二者才是目前加 工的最佳途徑 也能夠有效地解決效率與成本之 間的矛盾 參 考 文 獻 1 陳德忠 EDM HSM 與模具制造技術(shù) J 電加工與模 具 J 2004 5 作者簡介 滕瑜 1976 女 江蘇徐州人 中學一級教師 中國礦 業(yè)大學在讀機械工程專業(yè)碩士研究生 現(xiàn)工作于徐州市職 教中心 收稿日期 2008 11 25 115