基于 Pro/E 的压铸模具高效设计方法

2015-06-01

随着电子产品、汽车行业等产业的飞速发展,塑料制品在其中的应用越来越广泛,已在很多的应用 场合代替了金属制品。 塑料制品的用量大、结构复 杂多变、更新换代快等特点,决定了其必须有一套高效可靠的设计方法和制造工艺,而采用压铸模具生产的塑料产品质量高而且稳定, 原材料利用率高,能节约成本,效率高,产品生产周期短,已成为塑料加工的主要成型方式。 传统的压铸模具的设计流程是典型的串行路线,在产品生产之前,需要 设计人员根据经验设计出模具,通过试模才能发现 其设计问题,然后对设计进行相应的调整,如此反 复经过多次试模和调整才能得到一套成熟的压铸 模具。 而三维造型软件 Pro/E具有参数化的设计功 能,单一的数据库数据管理技术以及以特征为单元 的设计风格,为用户提供集设计、分析、加工、绘图 等功能为一体的综合设计系统,其设计流程是并行路线, 从而实现了CAD/CAE/CAM的有机合成,压铸模具设计、分析、制造的快速响应。

1 Pro/E 的基本功能分析

Pro/E作为一款成熟的三维造型软件,包含一套系统的功能模块, 可以完成从设计到分析优化再到加工制造的完整的产品开发流程。针对压铸模具的设计和加工,在 Pro/E提供的概 念设计,动画仿真,参数化特征建模,模流设计分析 等功能模块下能顺利完成。 Pro/E基于单一数据库技 术和参数化设计的特征, 使其设计过程中的任一尺寸都可以看作是可变的独立数据, 当需要改变此尺寸时,都会重新生成一个更新后的模型。 这种特性使得设计人员可以通过设定各尺寸间的逻辑关系, 当设计出现变化时, 只需要改变少数几个尺寸就能 完成,大大节省了设计时间,而且能相应地减少设计中不必要的失误。

Pro/E提供的设计分析功能对于压铸模具设计人员的设计工作也是相当有用的。通过该分析功能, 能分析所设计的压铸模具的结构是否合理, 其性能 是否满足设计要求,其模流情况是否有缺陷,能确定其最佳的加工精度和压铸温度等工艺参数。 这样在 模具真正生产加工之前,就能找出其问题所在,经过 后期的优化和改进,就能得到性能优良可靠的模具, 而且大大缩短其开发周期, 符合市场对产品快速更新换代的要求。

2 压铸模具设计的基本流程

基于 Pro/E软件的压铸模具的基本流程是典型 的并行路线,如图 1 所示。

 


利用 Pro/E 软件,在模具制造之前,可对模具设计的整个流程和成型过程进行模拟分析。 主要包括如下流程:创建模具压铸模型,包括工件模型和参 照模型;确定最优的拔模斜度,便于工件从模具中脱 出;设置模具的收缩率;创建压铸模具的分模面以及 参考模型的分模线;创建顶出系统、浇注系统和冷却 系统;模拟生成压铸件,用来检查设计的压铸模具是否满足设计要求。

3 压铸模具的数控加工流程

Pro/E 软件向用户提供较为完善的零件数控加工编程功能, 能模拟实际的加工过程。 Pro/NC 是 Pro/E软件中专业用于零件加工编程的模块,它集成 了车、铣、刨、磨、钻等复合编程功能。 如图2,是其加 工编程示意图。

 


运用 Pro/NC 模块编程时, 首先要根据零件模型和所能提供的加工毛坯,建立加工模型。数控加工过程就是将毛坯件加工成所需要的零件的过程,这时就需要确定制造工艺参数,如机床的选择,加工类 型的确定,夹具位置和加工坐标的标定,刀具的选择 和刀具参数的设定,切削用量的设置等等。当参数都确定后,就可以通过 Pro/NC 软件生成刀具路径和加 工程序,最后数控机床将根据生成的刀具路径,执行 相应的加工程序进行加工。

4 压铸模具的设计实例

本文以某款遥控器的上盖为例,介绍基于 Pro/E的压铸模具的高效的设计流程。

4.1 遥控器上盖的三维建模

运用 Pro/E三维造型软件,可以对遥控器上盖进行3D造型。 遥控器上盖的厚度均匀,其上的通孔和 通槽很多,曲面也较多,可以通过拉伸剪切、阵列等 一系列的命令来建立模型,如图 3 所示,为遥控器上盖的三维模型。

 


 


4.2 创建遥控器上盖压铸模具模型

压铸模具模型的创建包括两部分: 参照模型和工件模型。由于遥控器是常用的小型电器,需要大批 量生产,而且对其外形质量和表面质量有一定要求, 因此,为了提高生产率,本文中采用一模两腔的布置形式。
模型的创建流程如下:

(1) 创建参考模型。 打开 Pro/E 软件,单击菜单 栏中的“文件”→“新建”→“制造”→“模具型腔”,在 文件名称栏中输入“yaokongqi_mould”,完成文件创 建。 打开菜单管理器“模具模型”→“装配”→“参照 模型”,在弹出的对话框中选择“yaokongqi.prt”作为 参照模型。选择零件坐标系“PRT_CSYS_DEF”为模 型的参照起点和定向,选择“MOLD_DEF_CSYS”为 布局起点,选矩形布局和 Y 对称,一模两腔,最后完成的图形如图4。

(2) 创建工件模型。 单击右侧菜单栏上的“自动工 件” 图标按钮, 在弹出的对话框中设定模具原点为 “MOLD_DEF_CSYS”,形状选项中选择为“标准矩 形”,在“单位”选项中选择“mm”,在 X、Y、Z 方向的偏距中都输入“10”,参数都设定好后,可以自动生成 工件模型,工件模型如图5。

 


4.3 确定压铸模具的分型面

分型面的确定是压铸模具设计中是很重要的一 步,Pro/E 软件完善的曲面设计和造型功能, 为压铸模具分型面的设计提供了有效的应用工具。 本文中 遥控器上盖由于含有很多孔和槽,需要先进行补洞, 然后复制、粘贴、合并曲面等操作来创建分型面。遥控器上盖的分型面模型如图 6 所示。

4.4 创建浇口和流道

本模型的浇口选择为侧面两点进浇的方式,能加快成型速度,减少熔料在流道中的流动时间;流道 选择为圆形截面,主要考虑其冻结浇口时间长、充模 阻力小、散热小等优点,有利于提高压铸成型件的质 量。 在 Pro/E 软件中的具体操作如下:单击菜单管理 器 “模具”→“特征”→“型腔组件”→“实体”→“切减 材料”→“旋转”→“实体”→“完成”,画草图旋转得到 流道和浇口,如图 7。

 


4.5 分割工件并创建模具元件

在 Pro/E 软件中,根据已创建的模具分型面,利用分割体积块功能来分割工件。 单击菜单管理器上 的 “分割”→“两个体积块”→“所有工件”→“完成”, 在弹出的“分割”对话框下,将已创建的分型面定义为分割曲面,“确定”即可。 此时工件被分为两部分, 软件会将其分别命名为MOLD_VOL_1.PRT、M OLD_VOL_2.PRT。 然后利用分割的体积块创建模具 元件,打开“模具”→“模具元件”→“抽取”,弹出“创建 模具元件”对话框,选择上一步分割的两个体积块, 完成模具元件的创建,即模具的凹凸模,如图 8。

4.6 进行仿真充模并生成铸件

在 Pro/E 软件中,单击菜单管理器上的“模具”→“铸模”→“创建”命令,在消息区文本中输入名称, 即可生成铸件,如图 9 所示。 对模具进行仿真充模, 可以检验模具生成的铸件是否满足设计要求、 分型面是否合理、流道和浇口是否合理。

5 结论

Pro/E 软件具有完善的三维造型和模具设计功能。因此,利用先进的三维造型软件进行压铸模具的 设计,能提高设计效率,减少产品生产周期,降低生 产成本,实现设计和制造的高效化、一体化。

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