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1、第十章 模具设计 知识目标： Pro/ENGINEER Wildfire 4.0模具设计的基本流程 模具分型面设计; 浇注系统设计; 模具检测与分析的方法; 能力目标： 掌握各类分型面的设计方法及适应范围， 掌握浇注系统，冷却系统设计方法， 掌握模具设计的基本流程 掌握运用Pro/ENGINEER Wildfire 4.0软件进行模具设计,10.1 模具概述 10.1.1 模具设计的发展 1. 大型及精密塑料模具 2. 主要模具标准件 10.1.2 Pro/E软件在模具设计、制造中的应用 1. Pro/e软件的集成制造技术 2. Pro/E的并行工程技术在模具中的应用 10.1.3 塑料模具的
2、分类及应用特点,10.2 模具设计步骤 10.2.1 建立模具模型,在Pro/ENGINEER中创建模具组件,将包含某些或所有以下的步骤。 1.创建模型。 2.进行拔模斜度检查或厚度检查以确定零件有恰当拔模斜度可以从 模具中完全退出或确认没有过厚的区域以造成下陷。 3.创建工件这个工件是用来定义所有模具组件的体积而这些组件将决定 零件的最后形状.如果需要选取适当的模座。 4.在模具模型上创建缩水率。缩水率根据选择的形态可以等向或非等向 地增加在整个模型指定的特征尺寸。 5.加入模具装配特征形成流道及浇口。这此特征创建后将被加到模具设计中 且将从模具组件几何中被挖除。 6.定义分型面及模块体积用
3、来分割工件形成个别的模具组件。,7.抽取所有完成的模具的体积块将所有的曲面几何转换为实体几何形成 实体零件在Pro/ENGINEER其它的模块中使用。 8.填满模具槽穴来创建模型。借着利用工件的体积减去抽取的模具组件的体积 系统就能以剩下人体积自动创建模型。 9.定义模具开启的步骤及检查干涉如必要就进行修改。 10.依需要装配模座组件.这些模座是标准的模座零件可由诸如HASCOA及 DME等供应商处取得系统将它们与模具模型一起显示。 11.完成所有组件的细部出图及其它的设计项目例如射出系统的配置及 冷却水路的布置。,Pro/ENGINEER模具设计常用术语 设计模型 参照模型 工件 模型 模具
4、组件,10.2.2 Pro/E模具设计 模具模型的创建步骤： 打开Pro/E后，执行【文件】，【新建】命令，在弹出的如图10-1所示的 【新建】对话框的【类型】选项组中选择【制造】单选按钮，在【子类型】 选项组中选择【模具型腔按钮】，在【名称】文本框中输入模具模型的名称 取消【使用默认模板】复选框，单击确定。 在如图102所示的【新文件选项】对话框中选择公制模板Mmns_mfg_mold选项， 再单击【确定】，进入模具设计界面。,10.2.3 模具设计环境 进入模具设计环境后，图形区的右上角会出现如图10-3所示的模具菜单 管理器，它包括了模具设计的大部分内容。图形区会生成三个基准平面 MOL
5、D_FRONT,MOLD_RIGHT,MAIN_PARTING_PLN和一个基准坐标系MOLD_DEF_CSYS, 还有黄色箭头标注的PULL_DIRECTION系的开模方向，如图10-4所示。,10.2.4 设计模型和参照模型 要创建或者参照模型，可以单击工具栏的按钮，或者通过【模具】管理器 中选择【模具模型】【定位参照零件】，如图10-5所示，然后系统自动弹出 【打开】对话框图10-6，通过在对话框中选择相应的参照零件文件名，打开 此文件，打开文件后，系统自动弹出【创建参照模型】对话框图10-7, 单击【确定】，系统显示【布局】对话框图10-8所示。选取【参照模型的 起点与定向】 ，单击参
6、照零件Battery坐标系，再单击【布局起点】 选取 MOLD_DEF_CSYS，如图10-9所示，选取【单一】，单击【确定】结果如图10-10.,10.2.5 创建工件,1.自动创建工件 使用“自动工件”创建功能可根据参照模型的大小和位置创建工件。 使用此方法时，首先需要创建或打开模具制造组件，并装配参照组建， 然后在【模具】工具栏中单击【工件】按钮，或者使用上面介绍的方法展开 【创建工件】菜单管理器，在菜单管理器中选中【自动】选项，接着系统在 屏幕上弹出【自动工件】对话框。如图10-11所示。 此时，工件的初始大小是由参照模型的边界框大小决定的。默认情况下， 边界框是参照模型的矩形表示，在
7、X、Y、Z这3个方向显示其大小包络。 对于有多个参照模型的情况，将用显示包括所有参照模型的单边界框来 创建工件，如图10-12所示。,工件的位置取决于参照模型的X、Y、Z坐标。只有坐标具有唯一的正值 和负值。矩形工件使用其边界框的中心作为其中心，圆柱形工件所选用的 坐标系作为其中心。工件的方向是由模具模型或模具组建坐标系 （模具原点） 决定。在【自动工件】对话框中的【平移工件】区域中使用指轮，可以相 对于模具组建坐标系移动工件坐标系。下面以音箱的前壳为例，来说明 创建自动工件的操作过程。,选择【文件】【新建】对话框的【类型】选项组中选择【制造】单选按钮， 【模具型腔】，输入文件名为FRONT_
8、CABINET, 【使用缺省模板】不打勾， 单击【确定】，选择单位为Mmns_mfg_mold, 单击【确定】,进入模具设计模板， 选择 或者是【模具模型】，【装配】【参照模型】，打开零件，进入装配界面， 选择三个基准平面对，弹出创建参照模型对话框，【按参照合并】单击【确定】。 如图10-10所示。选择【创建】【创建工件】【自动】，弹出【自动工件】 对话框，参照模型选取装入的零件，模具原点选取模具坐标系，分别输入 X,Y,Z尺寸，结果如图10-12所示。,图10-1新建对话框,图10-2【新文件选项】对话框,图10-3模具菜单管理器,图10-4基准平面和基准坐标系,图10-5,图10-6,图
9、10-7,图10-8,图10-9,图10-10,图10-11,图10-12,2.手动创建工件 在前面介绍了在Pro/MOLDSIGN环境中，使用自动方法创建工件。本节将要介绍 如何使用手动创建工件。要使用手动方是创建工件，用户可以在【模具】菜单 管理器中选择【模具模型】【创建】【工件】【手动】选项，此时屏幕 上弹出【元件创建】对话框。在【创建方法】选项区域下选取所需的元件 创建方法。最后单击【确定】按钮。具体的操作过程如图10-13所示。 按照如图10-13所示的操作过程设置后，系统进入了特征环境，在此后的创建 过程与标准特征的创建方法是相通的。,10.2.6设置收缩率 所谓的收缩是指制模时在
10、固化及冷却后出现的收缩小的现象。将收缩值应用 到模型中，就可以按照与模具成型过程的收缩量成比例增加参照模型的尺寸； 在Pro/MOLDSIGN中，有两种应用收缩的方法，即按尺寸和按比例进行。 要设置收缩率，可以通过在【模具】菜单管理器中单击【收缩】选项， 从弹出的【收缩】子菜单中选择收缩方法。下面分别说明两种方法的操作步骤。,1.按尺寸设置收缩 要使用按尺寸应用收缩，在“模具”模式下，单击【模具】菜单管理器中 的【收缩】选项，弹出【收缩】子菜单。然后单击【按尺寸】选项，也可以 直接单击【模具】工具栏中 的按钮，打开【按尺寸收缩】对话框， 如图10-14所示。,在对话框的【公式】选项区域中单击1
11、+S或者 按钮，指定要用于计算 收缩的公式。在设置收缩时，如果不希望将收缩应用到设计零件中，可以取消 对【更改设计零件尺寸】复选框的选择。另外，在【收缩率】选项区域下， 通过单击相应的按钮，可以将尺寸插入表中。这些按钮的含义如下。 单击 按钮， 可以选取要在其上面应用收缩的零件中的尺寸。所选尺寸会作为 表中新行插入。同时，在表中的【比率】列中。，为尺寸指定一个收缩率S， 或在【终值】列中，指定希望收缩尺寸所具有的值。 单击 按钮，可以选取要在其上应用收缩的零件中的特征。所选特征的全部 尺寸分别作为独立的行插入表中。在【比率】列中，为尺寸指定一个收缩率S， 或在【终值】列中，指定希望收缩尺寸所具
12、有的值。,单击 按钮， 可以切换显示尺寸的数字值或符号名称。 用户也可以根据需要单击按钮在表中添加新行，或者单击按钮从表中删除 一行。 按钮将选按尺寸收缩应用到零件。 最后单击 2.按比例设置收缩 使用此方法，将相对于一个坐标系来按比例收缩零件几何，可以为每一 个坐标系指定不同的收缩因数。只有在“模具”模式中进行设计，次收缩 才影响参照模型。 在Pro/E中，使用两种公式计算收缩。在应用收缩时，如果利用公式， 则指定基于参照零件最终几何收缩因子。,操作步骤： 在【收缩】菜单中单击【按比例】选项，或者在【模具】工具栏中 单击 按钮，打开【按比例收缩】对话框，如图10-15所示。 在【公式】选项区
13、域中，单击1+S或者 按钮指定要用于计算收缩的公式。 选取收缩特征将其用作参照的坐标系。所选坐标系会出现在【坐标系】 的框中. 在【类型】选项区域中，可以指定其中下面一种选项或同时指定. 在收缩率的文本框中输入收缩率的值，然后 单击，将按比例收缩应用 到零件中。,10.2.7 创建浇注系统 浇注系统设计的基本要点: 浇注系统设计包括主流道的选择，分流道截面形状与尺寸的设计，浇口 位置位置选择，浇口形式及浇口截面尺寸的确定。 在设计浇注系统时首先是选择浇口位置，浇口位置的设计原则如下； 1.设计浇注系统时流道尽量减少弯折， 2.设计浇注系统时，应考虑模具是一模一腔还是一模多腔，浇注系统应 按型腔
14、布局设计，尽量与模具中心线对称。 3.塑胶制品投影面积较大时，在设计浇注系统时，应尽量避免在模具的 单侧开设浇口，否则会造成注塑时受力不均。 4.设计浇注系统时，应尽量考虑去除浇口方便，并且在外观不留痕迹，,5.一模多件时应防止将大小相差较大的制品放在同一模具内， 6.在设计主流道时，应避免冲击小直径的型芯和嵌件，以免造成弯曲。 7.在满足塑胶成型和排气良好的前提下，要选取最短的流程， 8.尽量避免制品产生熔接痕，或使熔接痕产生在不重要的部位。,浇注系统的创建步骤： 选择【文件】【新建】对话框的【类型】选项组中选择【制造】单选按钮， 【模具型腔】，输入文件名为VOLUME, 【使用缺省模板】不
15、打勾，单击【确定】， 选择单位为Mmns_mfg_mold, 单击【确定】,进入模具设计模板，选择【模具模型】 【定位参照零件】，【型腔创建】，弹出【布局】对话框，【布局起点】 选取MOLD_DEF_CSYS, 【布局】选【矩形】，【定向】选【恒定】，输入X方向 型腔数为2，增量为65，Y方向型腔数为1，增量为0，单击【确定】， 【完成返回】。如图10-16所示。,手动创建工件，选取【模具模型】【创建】【工件】【手动】选项， 【元件】创建，输入工件名称为WORK_VOL, 单击【确定】,弹出【创建选项】 对话框，【创建特征】单击【确定】，【实体】【加材料】【拉伸】【实体】 【完成】，进入【拉伸
16、】对话框，进行工件的创建，结果如图10-17所示。 选取【特征】【型腔组件】【模具】【实体】【切减材料】【旋转】 【实体】【完成】。【位置】【定义】弹出【草绘】对话框， 选取MOLD_FRONT为草绘平面，单击【确定】，绘制如图10-18所示， 单击确定完成。 选取【特征】【型腔组件】【模具】【流道】【半倒园角】系统提示 “流道直径”，输入直径为5，单击 ，弹出【流道】菜单管理器， 选取MAIN_PARTING_PLN, 【正向】【缺省】，弹出【流道】对话框， 如图10-19所示，绘制如图10-20所示的草图，单击 ，弹出【相交元件】 对话框，选择【自动添加元件】对话框，【自动添加】，【确定】【确定】。 【完成返回】结果如图图10-20所示。,选取【特征】【型腔组件】【模具】【流道】【梯形】，系统提示 “输入流道宽度”，输入2，单击 ，系统继续提示输入“流道深度”， 输入流道深度1.5，系统继续提示输入“流道的侧宽度”，输入0.5，单击 。 系统继续
