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Pro/E环境下桶底的三维建模及模具设计

Pro/E环境下桶底的三维建模及模具设计

2006/11/13 9:30:00
0 引言 Pro E可谓是一个全方位的3D产品开发软件,集成了零件设计、产品装配、模具开发、数控加工、钣金件设计、铸造件设计、造型设计、逆向工程、自动测量、机构仿真、应力分析,产品数据库管理等功能于一体。其首创的参数式设计给传统的模具设计带来了许多新观念,强调实体模型架构优于传统的面模型架构和线模型架构。Pro E还具有良好的数据接口,它可以将图纸输出为多种格式,可以方便地和Auto CAD,Solids Work等进行数据交换[1]。 洗衣机桶底是洗衣机的主要部件,是由复杂曲面组成,桶底的设计好坏将直接影响洗衣机的质量。以Pro E为软件平台建立桶底的三维数据模型,以此为基础进行注塑模设计,然后在数控机床上完成桶底模具的加工。 1 三维建模 桶底材料为PP塑料,注塑加工成型。桶底形状基本为旋转体,由凸台、加强筋、圆孔等特征组成,采用旋转、混成、阵列、切割、倒圆等实体特征和Merge等曲面特征,完成了桶底的三维建模。具体步骤如下: (1)建立基准面和基准坐标系; (2)建立旋转曲面特征; (3)建立拉伸曲面特征; (4)建立曲面Merge特征; (5)利用曲面生成薄壁实体特征; (6)建立Copy曲面特征; (7)建立凸台特征,包括混成挤压特征、圆孔特征、方孔特征、group特征、用Copy特征创建其余五个凸台,然后将凸台伸出桶底的部分切除; (8)建立桶底的圆孔特征,包括圆柱体的拉伸特征、柱体上的圆孔特征、group特征、Copy特征创建其余七个圆孔; (9)建立桶底外侧的旋转特征; (10)建立底部的肋板薄壁拉伸特征; (11)倒圆角; (12)建立侧壁的加强肋特征。 完成的桶底三维实体如图1所示。
图1图1 桶底的三维实体模型
2 桶底注塑模设计 2.1 塑件的工艺要求 为了保证在生产过程中制造出理想的塑料制品,应了解零件的用途、使用状况、外观要求等。除了合理的选用塑料材料外,还必须考虑塑件的成形工艺性。塑件的工艺分析与模具设计有直接的关系,只有塑件的设计能适应成型工艺要求,才能设计出合理的模具结构。这样即既够保证塑件顺利成型,防止塑件产生缺陷,又能达到提高生产率和降低成本的目的[2]。 本零件为洗衣机桶底,零件要求无缩瘪毛刺变形等缺陷,内表面为镜面。零件的注塑模浇口不能设在桶底的内壁。 塑件的工艺性应重点考虑如下几个问题: (1) 脱模斜度 为了便于从模具型腔中取出或从塑件中抽出,型芯进行设计时,必须考虑塑件内外壁应具有足够的脱模斜度。设计中取脱模斜度为1°。 (2) 孔 在设计模具时,应考虑零件上的孔是否能够一次性注塑成型。如果不能一次成型,应考虑在完成注塑加工后,再采用其他加工方法将孔加工到要求尺寸。本零件可以一次直接成型。 (3) 零件壁厚 合理的确定零件的壁厚是很重要的,零件的壁厚应尽量均匀,避免太薄,否则会因收缩不均匀而使塑件变形产生气泡。本零件的壁厚为25mm,符合热塑性塑料制品的最小壁厚。 (4) 其它在零件设计过程中应注意的工艺要求如:加强筋、支撑面、圆角等在模具设计过程中可以按照图纸进行设计。 2.2 注射模具设计 (1) 确定成型腔数 考虑到零件尺寸比较大,在注射方向的投影面积也比较大,本零件采用一模一腔的成型方法。 (2)注射机的选择 在模具设计过程中,为了获得良好的塑件应选择合理的注射机。选择本模具注射机型号为SZY2000型。 (3)选择分型面 分型面的位置直接影响模具的使用、制造及塑件质量,必须慎重选择。 本模具选择如图2所示分型面。
图2图2 桶底分型面
开模时先从Ⅰ分型面分型,塑件留在动模上以便于使用脱模机构脱模,然后再从Ⅱ分型面分型,凸台上的通孔由动模上的型芯成型,圆柱上的螺钉孔由定模上的型芯成型。 (4)收缩率和成型尺寸计算 影响收缩率的因素主要有塑料的品种,塑件形状及壁厚。对于收缩范围较小的塑料品种,确定收缩值时一般取其平均值,可以不考虑塑件形状及壁厚;对于收缩率较大的塑料品种,确定收缩率时应根据塑件形状,尤其是壁厚来选择收缩值,塑件的各个部位的收缩值也各不同。 (5)浇注系统 浇注系统的作用是将熔融状态的塑料填充到型腔内,并在填充的过程中将注射压力传递到塑件各部位,而得到要求的塑件。浇注系统一般由浇口、浇道、进料口、冷料穴四部分组成。 本模具设计有以下两个特点: (1) 本模具采用了点浇口。 (2) 浇口自动脱落,节约生产时间,提高生产效率。 最终的模具装配图如图3所示。
图3图3 桶底注塑模
1. 定模板 2.浇道卸件板 3.弹簧 4.浇口套 5.拉料杆 6.顶杆 7.止动螺钉 8.推板 9.动模板 10.推杆 11.卸件板 开模时,在弹簧3的作用下,首先从分型面Ⅰ开模。在浇道拉料杆5的作用下,分流道及浇口留在浇道卸件板2上,定模板1继续滑动。当接触到止动螺钉7后,停止运动,这时分型面Ⅱ开模。在浇道卸件板2的作用下,浇道从浇口套4内脱出,靠自重落下,在定距螺钉碰到定模板1后,浇道卸件板2停止运动。这时分型面Ⅲ开模,当动模板9运动到指定位置,这时机床的顶出器推动推板8,在推板的带动下,由顶杆6推动的卸件板及顶杆联合将零件顶出。 3 结束语 CAD/CAM集成功能很强的软件Pro E在模具上的应用,缩短了模具的设计和制造周期,增加了模具的价值和市场竞争力。在桶底注塑模设计中成功地应用旋转、混成、阵列、切割、倒圆等技术完成了三维建模和模具设计,为模具设计提供了一种新方法,特别为同类产品的模具设计提供了简捷的途径。 参考文献: [1] 张沛颀等。Pro ENGINEER2000i进阶教程[M].北京:清华大学出版社,2001. [2] 冯炳尧等.模具设计与制造简明手册[M].上海:上海科学出版社,1985. [3] 郑大中等.模具结构图册[M].北京:机械工业出版社,1995. 信息来源于:慧聪网
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