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张玉叶 龚伟
(苏州托普信息职业技术学院 江苏苏州 215311)
摘 要:本文以Nokia6300手机外壳为例,分析了如何利用Pro/E软件及其EMX插件进行手机外壳注射模具设计的过程.目的在于通过对塑件的形状、尺寸及其精度的要求来进行注射成型工艺的可行性分析.本文对手机外壳做了相关参数工艺的分析,采用单分型面注射模；并选择了一模两腔的工艺结构；利用潜伏式浇口进行注塑；使用推杆推出机构将塑件推出；在模具设计时使用Pro/E软件对模具进行了具体的设计；并且利用EMX插件添加了模架,对模具进行了开模分析,并顺利实现开模.得出采用Pro/E软件来实现模具三维设计过程,可以大大地缩短模具设计周期,降低模具设计成本.
关键词：Pro/E软件 模具设计 EMX
中图分类号:G4 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)12(a)-0067-03
随着全球经济的发展,新的技术革命不断取得新的进展和突破,技术的飞跃发展已经成为推动世界经济增长的重要因素.市场经济的不断发展,促使工业产品越来越向多品种、小批量、高质量、低成本的方向发展,为了保持和加强产品在市场上的竞争力,产品的开发周期、生产周期越来越短,于是促使了制造各种产品的关键工艺装备—— 模具的飞速发展[1].在以前没有使用计算机辅助模具设计时,一般在设计好凸、凹模后,最后要绘制出一张模具装配图.在绘制的时候要选择一些包括螺母、导杆在内的各种标准件.设计者需要根据自己的实际经验来判断开模过程中是否存在干涉、模具的型腔是否符合要求等.这种原始的模具设计方法除了设计效率低之外,还容易由于人为原因产生各种错误.有些错误只有在最后试模过程中才能发现,由于模具材料一般都比较昂贵,这必然会造成经济上的损失.而Pro/E软件则可以提高设计效率、准确度,降低设计成本[2].
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Pro/ENGINEER是美国PTC公司于1989年开发的3D实体模型设计系统,是一套由设计至生产的机械自动化软件,是一个参数化、基于特征的实体造型系统,并且具有单一数据库系统[3].在模具设计的过程中,利用Pro/E的实体建模技术,可以快速地对将要加工的零件有一个形象的认识,在对模型进行分析后借助于Pro/E的Mold模块可以在三维模型的基础上直接进行模具设计,它提供的EMX (expert mold base extension)插件是一套功能强大的三维化模架设计插件,为模具的三维总装配设计提供了十分丰富的模座数据库.手机外壳是手机的重要部件,是由复杂曲面组成,手机外壳的设计的好坏将直接影响手机的质量.本文通过对Nokia6300手机外壳注塑模具的设计,详细地阐述了如何利用Pro/E软件进行模具设计,以及应用EMX进行模具的三维总装配设计的一般流程和具体步骤[4].
1. Pro/E模具设计流程
利用Pro/E Wildfire软件进行模具设计的流程：首先利用零件的三维模型创建模具模型；然后建立分模面和分割模具；再然后进行模具检测与开模；最后在EMX中使用装配模型进行模具设计[2].
2. 手机外壳注塑模具设计
2.1 建立手机外壳三维模型
造型良好的三维模型是进行模具设计的基础,本文以Nokia6300手机外壳为例建立手机外壳三维模型,该制件曲面较多,通过拉伸、剪切、曲面合并阵列等命令建立实体模型,如图1、图2所示.
2.2 创建模具模型
(1)材料的选择.
本手机外壳选择热塑性材料ABS（丙烯睛—丁二烯—苯乙烯共聚物）,ABS是一种综合性能十分良好的树脂,在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强度和表面硬度,热变形温度比PA、PVC高,尺寸稳定性好,收缩率在0.4%～0.8%范围内,若经玻纤增强后可以减少到0.2%～0.4%,而且绝少出现塑后收缩.
(2)工艺选择.
根据此次设计的手机外壳,确定使用单分型面注射模,单分型面注射模根据需要,既可以设计成单型腔注射模,也可以设计成多型腔注射模.为了保证各个型腔熔体能同时均衡充满,一般选择平衡式的型腔布置.根据塑件的体积初步选定用XS-Z-60（卧式）型注塑机.本题手机外壳设计应适于大批量生产,且形状简单,重量轻,因此采用一模两腔,平衡式型腔布置,有利于生产效率的提高,且成本较低,如图3所示.
(3)设置收缩率.
收缩率是塑件在冷却过程中的收缩比率.对参考模型设置收缩率后,将会按照收缩比率增加参考模型的尺寸.在生成模具型腔之前必须先设置塑件的收缩率.本例材料收缩率取0.5%,采用根据零件尺寸设定收缩率的方式来设置收缩率.单击模具→收缩→按尺寸→选择默认1+S→所有尺寸→在信息框内并输入收缩率0.005→确定,即完成收缩率的设定.
(4)模具模型创建.
单击新建→选择制造→模具型腔→取消“使用缺省模板”→mmns-mfg-mold→确定→单击菜单管理器→模具模型→装配→参照模型→选择手机上壳或下壳.
2.3 建立分模面和分割模具
在模具的设计、制造过程中,模具的分型面的创建最为关键,Pro/E提供了非常强大的曲面创建和操作功能,可以通过多种方式来创建分型面[5],本例选择“裙边”方式建立分模面.
(1)创建毛坯模型.
单击创建→工件→手动→设置零件→实体→确定→创建特征→确定→实体→拉伸→实体→完成→工具栏上单击放置→定义→选择MAIN_PARTING_PIN作为草绘平面→确定→选择标注参考→关闭→草绘长方形双侧拉伸→√→设计拉伸参数→√→完成/返回→完成/返回.
(2)创建分型面.
分型面应该位于模型最大面积处；应该完全分割毛坯,有孔的应该先把孔补全才能满足该要求.
单击分型曲面工具→单击菜单编辑→裙状曲面→选择侧面影像曲线→完成→双击环路闭合选项→闭合→选择曲线→完成→确定→√→保存.如图4、图5所示.
(3)创建模具体积块.
所谓建立体积块,就是将已经创建的工件以分型面为参照,分割为数个体积块.依次单击分割为新的模具体积块→2个体积块→所有工件→完成→确定.为型腔体积块输入名称“aomo”,为型芯体积块输入名称“tumu”.
(4)抽取模具元件.
体积块只是一个有体积无质量的虚拟体,不是实体模具组件,所以接下来要进行实体元件抽取工作.单击模具元件→抽取→分别选择型芯或型腔→确定→完成.图6为模具型腔,图7为模具型芯.
2.4 设计浇口和流道
根据本手机外壳的特点,选择潜伏式浇口.该浇口的分流道位于模具的分型面上,浇口潜入分型面一侧,沿斜向进入型腔,这样在开模时不仅能自动剪断浇口,而且其位置可设在制品的侧面、端面或背面等隐蔽处,使制品的外表面无浇口痕迹.
2.5 模具检测和开模
(1)分型面检查.
分型面创建后需检测.单击分析→分型面检查→轮廓检查→确认围线是否必须.
(2)模具开模.
模具开模的模拟允许检查设计的正确性.模具开模或打开是一系列步骤,每个步骤包含一个或多个移动.
单击分析→模具开模→模具打开→定义步骤→定义移动→选取要移动的对象→选取模具元件的一条竖直方向的棱为参考方向→输入100作为移动距离→完成→返回.开模模拟如图8所示.
2.6 在EMX中使用装配模型进行模具设计
为适应大规模成批量生产塑料成形模具、提高模具精度和降低模具成本,模具的标准化工作是十分重要的.注射模具的基本结构有很多共同点,所以模具标准化的工作现在已经基本形成.市场上有标准件出售,这为制造注射模具提供了便利条件.本次手机外壳注塑模具选用中小型标准注射模架（GB/T 12556.1）中的A1型模架,如图9所示.
单击EMX5.0→项目→新建→组件定义→载入/保存组件→弹出组件对话框钩选“Fataba_2p”复选框→SA_Type.
单击载入→确定,回到“模具组件定义”对话框,基体尺寸取250×315.双击B板输入厚度25,双击U板输入厚度25.选取M16的止动销,LRK类型的直径为80的定模侧定位环.单击“模具组件”对话框下面的确定按钮.单击模具基体→装配元件,在弹出的对话框中单击“选择所有对象”,图10为最终的模具总装图,图11为手机外壳注塑模具的各个零件的爆炸图.
3. 结语
Pro/E软件不仅具有强大的造型功能,也具有优异的模具设计和加工制造功能.运用Pro/E中的模具设计模块,可以很简捷地将模具元件提取,大大提高了模具设计效率,降低设计成本.
参考文献
[1]胡琳,丘彬.基于Pro/E的手机外壳造型及注塑模具的设计[J].机电工程技术,2005,34(9).
[2]肖爱民,戴峰泽,袁铁军,等.Pro/E注塑模具设计与制造[M].北京：化学工业出版社,2008.
[3]刘良瑞,张蓉.Pro/ENGINEER中文野火版2.0应用教程[M].大连：大连理工大学出版社,2008.
[4]董家权,傅旻,李茂廷.基于Pro/E软件的手机外壳注塑模具设计与数控加工[J].轻工机械,2008,26(4).
[5]曹岩,程维中,李朝朝,等.Pro/Engineer Wildfire模具设计实例精解[M].北京：北京机械工业出版,2005.
总结：本论文主要论述了模具设计论文范文相关的参考文献,对您的论文写作有参考作用。
模具设计与制造引用文献:
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