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1、基于 Pro/E EMX的滑轮制品注塑模具设计EMX(Expert Moldbase Extension)是Pro/E中一套功能强大的三维模架设计插件，用于设计和细化 注塑模模架。结合 Pro/Moldesdign 模块，注塑模成型零件设计完成后，可以建立与之相配套的标准模架及设备、导向件、定位环、浇口衬套、 螺钉、顶杆、定位销及支柱等辅助零件，完成 模具装配，并可进一步进行开模仿真及干涉检查，最后自动生成 2D 工程图及物料清单表 (BOM ) 。Pro/Engineer EMX具备以下特点：(1) 通过 2D 特定图形用户界面，快速实时预览、添加、修改模架部件;自动完成诸如余隙切口、螺纹孔
2、、组件安装、顶杆修饰等工作;(2) 内建大量模架库，支持多个模架组件供应商信息，可以从模架和组件供应商中预先定制组件和部件 ;(3) 智能模具组件及组装 ;(4) 可自动生成模具及各模板的2D 工程图，自动创建BOM 表。(5) 可进行干涉检查及开模仿真。自动检验整个模具的开启顺序，其中包括滑块、提钩和顶杆等的动作。图 1 滑轮模型1、塑件工艺性分析滑轮塑件的实体模型如图1 所示，其总体尺寸为: 直径 98mm ，总高度 26mm ，两边各有4个加强筋， 结构呈对称分布， 塑件壁厚3mm. 该塑件要求外观质量好，有一定的强度和刚度。材料为聚酰胺66(PA66 ) ，耐磨性好、强度高、易成型，大
3、批量生产。在模具设计前必须对塑件进行工艺性分析，包括质量属性、 厚度检测和拔模斜度检测等，计算制品的质量和体积， 检查制品结构中是否存在倒勾、壁厚严重不匀及拔模斜度不合理等现象。使用 分析 (Analysis ) 模型 (Model)质量属性 (Mass Properties) 命令， 输入制件材料密度 1. lg/cm3, 系统自动完成滑轮模型质量属性的计算，结果为 :体积 =44681.17mm3 ，曲面面积 =31558.8 mm2 ，质量 =49.15g 。同样，用此法可以计算出带浇注系统的开模件的质量属性并与所选注射机注射量进行匹配，以提高注塑工艺的可靠性。通常要求带浇注系统的开模件
4、的质量小于注射机额定注射量的80% ，否则会出现塑件成型不完整或产品组织疏松的缺陷 ;对热敏性 塑料而言，开模件质量要大于注射机额定注射量的30% ，否则原料会因在料筒内停留时间过长而导致高温分解，从而降低塑件性能。通常， 注塑件的壁厚要求均匀。 不均匀的壁厚会导致塑件产生内应力、 翘曲、缩凹等各种缺陷。若壁厚过小，成型时流动阻力大，复杂制品就难以充满型腔 ;若壁厚过大，不但会造成用料过多增加成本，还会增加塑件成型的冷却时间。使用 分析 (Analysis ) 模型 (Model)质量属性 (Mass Properties) 命令，可对制件进行厚度检测，选过轴线的任一截面为检测平面，检测结果如
5、图 2 所示。图 2 塑件厚度检测为了顺利地使塑件从模具型腔中取出或从塑件中抽出型芯，必须考虑内外壁有足够的拔模斜度。使用 分析 (Analysis)模具分析 (MoldAnalysis)拔模检测 (Draft Check)命令，设置检测条件，从图3 的结果中可以看出，轮边缘部分为黄色，不满足拔模要求，但可以通过哈夫块侧向分型机构加以解决，其余部分均可满足拔模斜度要求。图 3 拔模检测综合以上分析，可以看出，该塑件结构设计比较合理，壁厚均匀，拔模斜度适当，选用的材料成型工艺性好，可以满足注塑成型工艺要求。2 模具结构分析采用一模两腔对称布局，在动模一侧采用哈夫块进行侧向抽芯，推杆顶出哈夫块，使
6、之沿斜导向槽运动并张开，来实现滑轮塑件的推出运动。若采用点浇口进料，虽然塑件质量好，但模具结构复杂， 需采用三板两开模具结构。在不影响塑件成型质量的前提下，在此采用侧浇口进料， 模具结构简单、 浇口容易去除且不影响塑件外观，通过 Pro/E 中的塑料顾问 (PlasticAdvisor) 模块对确定的模具结构进行注塑成型工艺分析，结果证明该模具结构是可行的。3 EMX 中的模具结构及成型零件设计3.1 加载参考模型及工件在 EMX 中，按照一模二腔对称布局加载滑轮参考模型(Ref Model ) ，设置工件毛坯(Workpiece) 的尺寸为296mm x 396mm x 123mm, A板
7、(定模板 )的厚度为27mm, B 板 (动模板) 的厚度为96mm 。3.2 设置收缩在创建模具时， 应当考虑材料的收缩并相应地增加参照模型的尺寸，以补偿注塑成型时塑件尺寸的变化。聚酞胺收缩率较大，一般在1.0%-2.5% 之间，在此取中间值1.75% 。使用 收缩(Shrinkage)公式 (Formula )按尺寸 (ByDimension)1+S所有尺寸 (All Dims ) 命令，完成收缩率的设置。浇注系统一般由主浇道、分流道、浇口、冷料井组成。 使用 特征 (Feature)型腔组件 (CavityAssem) 实体 (Solid)切减材料 (Cut)旋转 (Revolve) 命
8、令创建圆锥形主浇道，使用特征( Feature )型腔组件 (Cavity Assem)流道 (Runner) 中的 倒圆角 (Round ) 命令创建圆形分流道， 梯形 (Trapezoid) 命令创建梯形浇口的设计，本模具采用的浇注系统如图4 所示。图 4 浇注系统3.4 创建分型面分型面的设计要根据模型的几何形状、浇注系统的合理安排、塑件的外观质量要求、有利于顶出和排气等因素综合考虑。该滑轮共有5 个分型面，分别是主分型面、定模型芯分型面、动模型芯分型面、哈夫块分型面、哈夫分型面，如图5 所示。主分型面用于将塑件分割为定模和动模部分，其余4 个分型面分别用来分割嵌人式的动、定模型芯，以及
9、两个哈夫块。应用 分型面(Parting Surf)功能，分型面创建过程中使用了复制 (Copy)、 填补破孔(FillLoop )、延拓 (Extend)、平整 (Flat) 、拉伸(Extrude )、旋转 ( Revolve )、合并 (Merge)等方法。图 53.5 生成模具成型零件使用 模具体积块 (Mold Volume )分割 ( Split) 命令，以分型面分割工件得到模具体积块，再利用 模具元件 (Mold Comp) 抽取 ( Extract ) 命令，将分割的体积块抽取得到成形零件 . 在分割整体体积块时， 应注意分割顺序的先后， 对有的塑件来说， 分割顺序会影响设计结
10、果。应遵循由小及大、先局部后整体的原则依次分割。完成 2 个定模型芯、 2 个动模型芯、定模板、动模板、 2 个哈夫块等模具成型零件的创建。3.6 试模填充生成模具成型零件后，利用 铸模 ( Molding ) 功能，便可进行试模仿真，系统可模拟注塑成型过程，生成一个带浇注系统凝料的成型塑件， 利用此结果设计人员可以判断设计是否准确。试模填充可以检查以下项目 :(1) 塑件造型有无破洞 ;(2) 分型面设计是否正确 ;(3) 主流道、分流道、浇口、塑件之间有无完全连接。如果填充不成功，可以针对以上项目进行检查及修改。图4 为滑轮注塑件试模填充仿真件。4 模架及附属机构设计4.1 在 EMX 中
11、选择标准模架根据模具布置及工件尺寸需要，使用模具基体 (Moldbase) 组件定义 (AssemblyDefinition ) 命令，在 模具组件定义 (Definition of the Assembly) 对话框中设定模架尺寸为 296mm x 396mm ，模架供应商为 fiasco ，模架型号为 emx-tutorial-mfg ，修改定模板厚度为 27mm ，动模板厚度改为 96mm , 以形成足够的推出空间，接下来就可以根据需要加载相关零部件了。4.2 设计导向零件导向零件是保证动模与定模合模时正确定位和导向的重要零件， 包括导向衬套和导杆。 使用模具基体 (Moldbase )
12、 组件定义 (AssemblyDefinition) 添加导向件 命令，设置导向衬套和导杆， 选择定模板作为导向衬套的放置位置、 动模板作为导杆的放置位置， 分别选择导向衬套及导杆的类型并输入内径和长度等参数完成导向衬套和导杆的设置。4.3 设计浇注系统零件浇注系统零件包括定位环和浇口衬套，使用 模具组件定义 (Definition of the Assemble)功能(Functions) 添加设备 命令，分别选择 定模侧定位环 (Loc Ring Fix-H) 及 浇口衬套(Sprue Bushing)，分别选择零件类型并设置相应的参数完成定位环和浇口衬套的设计。4.4 设计顶出系统顶杆孔的设计除了必须综合考虑推出平衡、顶杆数量与分布尽可能合理、与其他零部件或孔系无干涉等要素外，还需兼顾水道孔位置分布，以确保顶杆孔设计的完善与合理。该模具通过
