基于Pro/E毒消柜控制面板的注塑模具设计
梁江波 葛正浩 厉成龙 丁英杰
（陕西科技大学 陕西•咸阳 712081）
摘 要:借绍利用Pro/E软件对消毒柜控制面板注塑模具进行辅助设计的过程,重点阐述应用Pro/E模具模块分模的流程。指明采用模具CAD/CAM软件Pro/E来实现模具三维设计,可以大大缩短设计和制造周期,提高产品设计准确性,降低设计成本。
关键词: Pro/E模具；分模；消毒柜控制面板；EMX4.1模架设计专家系统
3D design of disinfectant tank’s faceplate injection mould based on Pro/Engineer
Liangjiangbo Gezhenghao Dingyingjie Lichenglong
（Shanxi University of Science & Technology, Xianyang, Shanxi, 712081,China）
Abstract Introduce the process of designing the injection mould for disinfectant tank’s faceplate
based on Pro/Engineer. Expanded the process of parting module on emphases. directed that 3D softwares have got extensive application. the softwares of Pro/E,can shorten the period of mould design and manufacture, it also lowered the product cost.
Key words ：Pro/E；mould；parting module；disinfectant tank’s faceplate；manufacture
1 引 言
Pro/E是美国PTC公司开发的基于PC平台的CAD/CAM/CAE一体化软件,也是目前我国模具行业中应用最为广泛的设计软件之一。Pro/E有许多应用模块,在注塑模具设计中应用Pro/E制造模具模块和模架设计专家系统(EMX)可以非常方便快捷的设计出模具的全部内容。不仅效率高,而且直观性好,准确性高。本文以消毒柜控制面板注塑模设计为例介绍了由制件到注塑模具的设计成型过程。
2 制品实体造型
消毒柜控制面板采用Pro/E零件模块的成形实体功能,通过创建拉伸、抽壳、复制、阵列、倒圆角、剪切、加强筋等特征命令建立实体如图1-1。
图1-1 消毒柜控制面板的零件模型
3 制品的结构特征分析
制品的材料为ABS，这种通用塑胶易于成型和机械加工，具有优良的物理机械性能和低温抗冲击性，良好的电性能、耐磨性、尺寸稳定性、耐化学性，染色性，优良的流动性和良好的综合性能，成型工艺性好。
该制件为ZLD-38型消毒柜的控制面板,如图1-1所示。其上有6个固定孔，用螺钉将其固定在壳体上；有三个按键孔、一个VFD显示孔和一个侧向的门开关孔。控制电路板和电磁门开关在装配时要安装在其腔体内。可见面要求平整、光滑、色泽均匀一致，无气泡、裂纹、收缩、融合纹等注塑缺陷，分型面无飞边、毛刺；壁厚偏差一致，脱模斜度应不大于0.5。在将其安装在壳体上后，其上表面要贴pop贴。为了提高其强度在其内部设有加强筋。
4 零件成型工艺性分析
在模具结构中，采用侧浇口，两点进浇，采取一模两腔的布局，由于采用两点进浇，故减少了熔料在模腔内流动的距离，便于注射成型。顶出方式采用推板脱模，制件的固定柱采用顶管脱模方式。门锁孔采用斜导柱分型抽芯机构完成侧抽，内腔的控制板卡采用斜顶杆完成内侧抽。冷却方式采取水冷形式，冷却水孔布置采用直通式布置,各通道在模具外用软管连接，具体的结构见模具设计部分。
5 模具设计
利用Pro/E软件制造模块(CAM)中的模具型腔子模块进行分模设计,设计步骤如下:
(1)打开Pro/E,新建→制造→模具型腔→取文件名(kzmb.mfg) →进入分模界面。(2)将工件作为参考零件装配到界面上,由于是第一次装配,所以可以用缺省装配。(3)通过控制层的图标把参考模型的基准面遮蔽,从而使图面简化。(4)建立工件体积块。可以通过手动草绘,也可通过自动设定参数直接生成。如图1-2所示。
图1-2 工件体积块 图1-3 模具体积块 图1-4 分型面1
(5)设置收缩率。通过用比例方式,对所有尺寸用公式S=1+α进行设置。
(6)创建模具体积块。通过创建球形拉料杆体积块、销体积块、内侧抽体积块，最终生成模具体积块。如图1-3所示。(7)设计分型面。在分模过程中,分型面的设计是最为关键。本例的分型面的建构步骤如下：①新建分型面→复制→制件所有外表面→填补外表面上的所有孔；②与零件底面重合处拉伸一平整曲面；③将复制曲面与拉伸曲面合并,并选对保留侧。分型面设计完成如图1-4、图1-5、图1-6、图1-7所示。
图1-5 分型面2 图1-6 分型面3 图1-7 分型面4
(8)拆模。步骤为:模具体积块→分割→2个体积块→所有工件→选取分型面,将工件分割开来,并分别定义名称rest、rest1、 rest2、rest3。将生成的体积块抽取生成模具成型零件,步骤为:模具元件→抽取。
(9)开模仿真。步骤为:模具进料孔→定义间距→定义移动。如图1-8所示。
图1-8 制件开模仿真图
6 用塑料顾问做模具的流动模拟分析
打开制件文件kzmb_molding.prt，单击应用程序菜单下的塑性顾问，单击 按钮，启动塑料顾问应用程序。对填充质量和压力降做出可视化分析，如下图所示。
图1－9 填充质量示意图 图1-10 预期质量示意图 图1-11 压力降示意图
在菜单条中依次点击Results→summary，打开“Results summary”对话框，制件的加工参数和流动的相关参数见图1-12。
图1-12 加工参数与流动的相关参数
7 制品注射模具的3D总装配设计
调用模架专家系统EMX4.1,选好模架类型和各模板尺寸, 把型腔和型心装进模架，设计完成浇注冷却系统、顶出系统及抽芯滑块装置，并装配好螺钉、导柱、导套等标准件如图1-13所示。
图1-13 完成后的模具总装配模型 图1-14 模具开模状态图
8 开模仿真
.依次点击EMX4.0→模具基体→装配元件→在弹出的“装配元件”对话框中按下 ，将所有的元件装配到模具总装配模型中去，完成后的模具开模状态图如图1-14所示。
9 结束语
本文以消毒柜控制面板为例介绍了利用Pro/E建立实体模型,并进行模具设计的整个过程。通过设计发现基于Pro/E的模具设计有如下优点:①能直接根据产品的三维数据生成模具的型心和型腔,提高设计的准确性。②利用标准模架库,减少了模具标准件的绘制,提高了效率。③实现了全三维的设计,直观,可靠。④统一的数据库使零件修改、模具修改非常方便。⑤根据加工要求可通过数控模块生成刀轨文件,通过后
置处理生成数控程序。
参考文献:
[1] 林清安. Pro/Engineer模具设计[M].北京:北京大学出版社,2001.
[2] 何满才.模具设计与加工-MASTERCAM[M].北京:人民邮电出版社,2002.
[3] 葛正浩.Pro/ENGINEER Wildfire塑料模具设计入门与实践.化学工业出版社，2004.
[4] 史铁梁.模具设计指导，机械工业出版社，2003.
[5] 申开智.塑料成型模具，中国轻工业出版社，2002.
大型塑料托盘浇注系统的优化设计
摘 要:塑料托盘的结构复杂、体积庞大,致使模具浇注系统设计难度增大,只凭模具工程师经验,已经很难把握浇注系
统设计的合理性。因此,借助模流分析软件Moldflow,对塑料托盘浇注系统进行模拟仿真分析,优化浇口的数目、位置和
流道尺寸等,使其达到流道平衡,降低成型托盘制品的体积收缩率等相关缺陷,最终确立最佳的浇注系统设计方案,提高
一次试模成功率。
关 键 词:托盘;Moldflow软件;浇注系统;优化设计
0 前言
托盘是一种重要的集装器具,它是在物流领域中
适应装卸机械化而发展起来的。由于塑料托盘的性能
要求较高,相应地对其设计和制造也提出了较高的要
求。由于大型托盘模具的结构复杂,制造成本高,生产
周期长,具有一定风险,在国外主要由专业模具厂家进
行设计和制造,而且在模具设计中普遍地采用了CAE
技术。
1 塑料托盘模具的浇注系统
由于塑性流体在大型模具中的流程比(L/t)较大,
所以浇注系统的设计是否合理,将直接影响到塑料熔
体压力和温度的损失、流程、保压补料、产品残余、熔接
痕、内应力等很多方面,同时也会影响到产品的内外质
量和模具使用的刚度、强度。所以浇注系统常常成为
大型注射模具优先考虑的主要对象。在浇注系统中,
主要要优化[1]浇口的数目、位置和主、分流道的尺寸、
形状等几方面的设计。
1.1 建立有限元模型
根据三维实体模型(如图1),建立有限元模型。
网格类型为双层面模型[2],并在Moldflow中进行网格
自动划分。划分结束后,对网格进行相应的修补,所得
的网格模型如图2所示,包含5 204个节点和10 568
个单元,网格匹配率达到了91%,模型网格质量很好。
1.2 浇注系统设计方案
浇注系统是熔体从注射机喷嘴进入模具型腔的通
道。它的位置、尺寸、形状会直接左右塑件的内在质量
与外观质量。如果设计不当,容易导致填充不良、熔接
痕、气穴、变形、密度不均匀、内应力过大,甚至于填充
不足的弊病。
根据托盘的结构特征和企业模具工程师的经验,
浇注系统设计[3-4]了3种方案,如图3所示。借助模流
分析软件Moldflow进行充填模拟[5],考察最佳设计
方案。
有图,需要全文与我索取免费
摘要：[页数]:44 [字数]:14921 [目录] 一、引言二、塑料制品设计三、模具整体结构设计四、成型零部件工作尺寸的计算五、型腔尺寸计算六、冷却水道的设计七、吊环的选择八、模具安装的校核 [摘要] 本设计介绍了塑料桶以及塑料桶注射模具的总体结构设计方案。注射成型是塑料成型的一种重要方法，它主要适用于热塑性塑料的成型，可以一次成型形状复杂的精密塑件。本设计就是将塑料桶作为设计模型，以注射模具的相关知识作为依据，阐述塑料桶注射模具的设计过程。 本设计对塑料桶进行注塑模设计，并对塑件结构进行了工艺分析。塑料桶的设计包括：制品的各种规格，如制品的分类、尺寸偏差、质量偏差；制品的各种技术要求，如制品的外观、变形、配合等；制品的应用条件，如机械力、温度、工作环境等。在塑料桶注射模具的设计中，主要介绍了注射机型号的选择、浇注系统的设计计算、模具分型面的选择、脱模机构及导向机构的设计、排气系统的设计、成型零件工作尺寸的计算以及冷却系统的设计方法，包括冷却水量、冷却水在冷却系统中的流动状态等。明确了设计思路，确定了注射成型工艺过程并对各个具体部分进行了详细的计算和校核。如此设计出的结构可确保模具工作运用可靠，保证了与其他部件的配合。最后用AutoCAD绘制了一套模具装配图和零件图。 [正文] 一、引言 1.1 塑料注射模具发展状况 模具行业是一个高新技术密集型，而且又重视经验的产业。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。塑料模具的发展是随着塑料工业的发展而发展的。近年来，人们对各种设备和用品轻量化及美观和手感的要求越来越高，这就为塑料制品提供了更为广阔的市场。注塑模具工艺空前发展，依靠人工经验来设计模具已经不能满足需要，企业越来越多地利用注塑模流分析技术来辅助塑料模具的设计。利用此类CAE软件，设计人员可以仿真出塑料成型过程中的充填、保压、冷却及脱模后的翘曲变形等过程，准确预测塑料熔胶在模腔内的流动状况。利用注塑模流分析技术，能预先分析模具设计的合理性，减少试模次数，加快产品研发，提高企业效率。近几年来，我国模具技术有了很大发展，模具水平有了较大提高。塑料模热流道技术更成熟，气体辅助注射技术已开始采用。模具CAD/CAM/CAE技术相当广泛地得到应用，并开发出了自主版权的模具CAD/CAE软件。电加工、数控加工在模具制造技术发展上发挥了重要作用。模具标准件应用更加广泛，品种有所扩展。模具材料方面，由于对模具寿命的重视，优质模具钢的应用有较大进展。汽车、家电、办公用品、工业电器、建筑材料、电子通信等塑料制品主要用户行业近年来都高位运行，发展迅速。应该说，塑料模具的应用潜力不可低估的
