第10章 模具设计

第10章模具设计Pro/E模具设计基础知识（2h)10.1建立模具模型（2h)10.2建立分型面（1h)10.3模具检测（1h)10.5分割模具（1h)10.4模具设计范例（2h)10.610.1Pro/E模具设计基础知识在Pro/E野火版4.0中，主要有模具和铸造两个模块用于模具的设计与制造。模具模块主要用于塑料模具和压铸模具的设计，铸造模块主要用于浇注模具的设计。利用Pro/E进行模具设计时，一般先进行模具三维拆模工作，建构出模具的成型零件，然后设计模座零件。模具成型零件包括上模型腔、下模型腔、型芯、滑块等，而模座零件则包括定模板、动模板、顶针、复位杆、导柱、导套等。本章的内容主要着重于模具三维拆模的流程及方法。10.1.1Pro/E模具设计的专业术语1．设计模型代表着成型后的最终产品，它决定模具型腔或者型芯的结构，是所有模具设计操作的基础和依据。设计模型必须是一个零件，其在模具中是以参考模型表示的。2．参考模型将一个设计模型添加到模具模型时，Pro/E系统将从设计模型复制出一个参考模型装配到模具模型，并提示输入名称进行命名。参考模型和设计模型之间存在一定的参数关系。修改设计模型时，模具中的参考模型也会相应发生变化。3．工件又称坯料，代表的是模具组件的全部体积，也是一个零件模型。工件应包括所有的参考模型、模腔、浇口、流道、滑块等。4．模具模型是模具设计模块中的顶级组件，包括一个或多个参考模型和一个或多个工件。5．分型面又称分模曲面，用来分割工件或者模具体积块。由一个或多个曲面构成，并围成一个封闭的空间。在模具设计流程中，最重要也最关键的步骤便是建立分型面。6．铸件所谓的铸件，就是铸造所产生的最终零件。10.1.2ISDX模块工作界面1．模具菜单选项【MoldModel（模具模型）】：将设计模型、工件等加入到模具模型。【Feature（特征）】：在模具模型的不同元件中建立相关特征。【Shrinkage（收缩率）】：设置零件模型的收缩率。【MoldComp（模具元件）】：将模具体积块转变成模具实体元件。【MoldOpening（模具进料孔）】：定义模具元件的移动，模拟开模动作。【Molding（铸模）】：由建立的模具型腔模拟注塑成型为一个铸件。【MoldLayout（模具布局）】：产生或打开一个模具布局。2．模具设计工具栏10.1.3模具设计的基本流程1．建立或调入设计模型，形成模具设计的参考模型2．模型检验：对参考模型进行拔模斜度检测、厚度检测等3．建立工件：用来定义所有模具元件体积的4．在模具模型上创建缩水率：可以等向或非等向增加在指定特征尺寸上5．加入模具装配特征，设计浇道系统6．定义分型面及模块体积7．建立模具实体元件：抽取完成的模块体积，将曲面几何转换为实体几何8．填充模具型腔，建立浇注件：利用工件体积减去抽取的模具元件体积9．模拟开模，并进行干涉检测10．装配模座元件，并进行所有元件的细部设计10.2创建ISDX曲线10.2.1进入模具设计模块1．设置工作目录新建模具文件之前，应先建立并设置工作目录，以保证所有相关的文件都保存在相同的目录中。2．确定模板文件两种内定义模板：inlbs_mfg_mold（英制）和mmns_mfg_mold（公制）3．模具模型菜单选项10.2.2模具组装1．参考模型的组装选择【MOLDMODEL(模具模型)】→【Assemble(装配)】→【RefModel(参照模型)】,选取设计模型零件,定义调入零件的装配约束关系并使其放置在模具模型中。（1）按参照合并：将设计零件复制到参考零件中，且把基准平面信息从设计模型复制到参照模型。其设计零件中的所有改变将自动反映到参考零件中。（2）同一模型：直接选定设计模型用作模具的参考模型，两者为相同模型。（3）继承：参考零件继承设计零件中的所有几何和特征信息。系统还允许以布局方式来组装参考模型，实现以阵列方式排列参考零件。10.2.2模具组装2．工件的组装单击【MOLDMODEL(模具模型)】→【Assemble(装配)】或【Create(创建)】→【Workpiece(工件)】，有【Automatic(自动)】和【Manual(手动)】两种方式。（1）自动创建工件根据参考模型的大小和位置，通过设定模具原点、工件形状及偏距值等参数自动创建出工件模型。自动创建工件时，工件的初始大小由参考模型的边界框大小决定。（2）手动创建工件系统会显示“元件创建”对话框和“创建选项”对话框，用于指定元件的创建方式。3．模具元件的删除在【MOLDMODEL（模具模型）】菜单中单击【Delete（删除）】命令。10.2.3设置收缩率塑料模具设计时必须考虑塑料收缩率的影响，将收缩率加到参考模型上以加大模腔的相应尺寸。参考模型上所加入的收缩不会累积,之后零件将包含一个收缩信息：公称尺寸以紫红色显示，后面带有百分比表示的收缩值(小括号内)。选择【MOLD（模具）】菜单的【Shrinkage（收缩）】命令显示“收缩”菜单,提供有“按尺寸”和“按比例”两种设置收缩的方式。1．按尺寸收缩【ByDimension（按尺寸）】表示为所有模型尺寸设置一个收缩系数，或者为个别尺寸指定收缩系数，通过输入收缩率或输入单一尺寸的最后尺寸数值来指定。10.2.3设置收缩率2．按比例收缩【ByScaling（按比例）】表示允许相对于某个坐标系按比例收缩零件几何，并且可以分别指定x、y和z坐标的不同收缩率。在模具模块中应用按比例收缩时，其仅作用于参考零件几何，而不影响设计模型。选择【SHRINKAGE（收缩）】→【ShrinkInfo（收缩信息）】，将弹出“信息窗口”并显示设计模型的收缩信息。10.2.4建立模具组合特征1．组合特征类型选择【MOLD(模具)】→【Feature(特征)】→【CavityAssem(型腔组件)】,显示“特征操作”菜单。2．模具专属特征在“特征操作”菜单选择【Mold（模具）】弹出“模具特征”菜单，用于建立模具专属特征，包括侧面影像、顶针孔、等高线和流道4类特征。(1)侧面影像：沿指定方向在参考模型最大投影轮廓处生成模型棱线作分模线。(2)顶针孔：在模座上生成放置顶针或复位杆所需的圆孔。(3)水线：用于布局水道以传送冷却水通过模具元件，冷却熔融材料。(4)流道：按系统定义的参数生成浇注系统流道。10.3建立分型面分型面是一种曲面特征，也叫做分模曲面，可以用来将坯料分成上模型腔、下模型腔、型芯、滑块或者销。完成后的分型曲面必须与要分割的工件或者模具体积块完全相交，但分型曲面不能自身相交。10.3.1创建分型面的方法1．基本法：通过复制曲面创建分型面。2．切割法：直接复制分型面并往前模方向延伸至前模仁的厚度，封闭起来生成前模仁，然后创建一个实体为后模仁，用分模切掉前模部分，再用参考零件直接切割出后模仁型腔来。3．补洞法：将有破孔的地方制作一个简单曲面堵起来。4．裙边法：大部分的壳体类产品通常可以使用裙边法。5．体积块法：用直接做体积块的方法来完成分模，包括做成成品的体积块和先随意做成几个体积块后再进行体积块的分割与合并。6．调包法：采用主分型面分不开时，可以试换一个分型面，如镶件、镶针或者滑块进行分割。10.3.2建立分型面建立分型面时应先创建好参考模型和工件，然后选择【插入】(Insert)→【模具几何】(MoldGeometry)→【分型曲面】(artingSurface)系统进入分型面的创建环境，可使用拉伸、旋转、扫描、边界混合等创建曲面特征。在【MOLD(模具)】菜单中选择【Feature(特征)】→【CavityAssem(腔组件)】→【Surface(曲面)】命令，利用“曲面选项”菜单也可创建分型面特征。其中，【Shadow(着色)】表示利用光线投影技巧来建立分模曲面；【Skirt(裙边)】表示以填充某指定的封闭回圈并自动延伸其边界来建立分模曲面。已建立有曲面特征时，选择【Feature(特征)】→【CavityAssem(型腔组件)】→【Surface(曲面)】命令，利用“面组曲面”菜单可增加分型面的曲面或者对已有分型面的曲面特征进行编辑。10.3.3填充分型面的破孔允许采用3种方式来填充分型面的破孔：1．利用填充命令填充孔用复制(Copy)方式创建的分型面出现破孔时，可在复制操控板中打开“选项”面板,然后选中“排除曲面并填充孔”单选钮，激活“填充孔/曲面”收集器并选取欲填充孔的封闭边界环，即可在选取的曲面边界环中执行填充，形成封闭的分模曲面。（2）填充裙状和阴影分型面中的内环利用Skirt(裙边)或Shadow(着色)方式创建分型面出现破孔时，可在曲面特征对话框中选择“LoopClosure(环闭合)”选项重新定义，之后利用弹出的“封闭环”菜单定义所有内部环封闭或指定内部环封闭，实现分型面破孔的填充。（3）创建新曲面来填充孔采用拉伸、旋转或者填充等方式，单独创建封闭参考零件破孔的曲面特征，然后将这些曲面特征与有破孔的分型面执行合并，即可得到无破孔的分模曲面。10.3.3填充分型面的破孔10.4分割模具分割（Split）是指利用分型面分割或切除现有工件及已建立的模具体积块，生成一个或两个模具体积块，以用来创建模具元件。任何一个分割最多只能创建两个体积块。当选取分模曲面分割工件时，将以工件材料的全部体积裁去或减除所有的参考零件几何，以及浇口、流道等模具组件特征，计算出分模曲面一侧的工件体积并将其转换成模具体积块，然后重复同样的过程处理分模曲面的另一侧，最后得到两个新的模具体积块，并要求立即给予名称。10.4.1分割模具体积块模具体积块是一个占有体积但没有质量的封闭面组，属于模具组件特征且可以抽取形成模具实体元件。利用分型面可将工件分割成一个或两个模具体积块，同时还允许以实体特征方式自行建立模具体积块。选择【编辑】(Edit)→【分割】(Split)命令,显示“分割体积块”菜单。其中,【两个体积块】表示建立两个被命名的模具体积块；【一个体积块】表示只建立一个被命名的模具体积块，且要求进行分类操作，以确定体积块是否包含；【所有工件】表示一次分割所有的工件；【模具体积块】表示只分割一个已经建立的模具体积块；【选择元件】表示只选取某些工件执行分割。创建一个体积块时，分割操作生成至少两个不同的体积块，因此会弹出“岛列表”菜单以进行分类操作，确定两侧加亮体积块是否要包含在所建立的模具体积块中。10.4.2创建模具元件模具元件是以实体材料填充先前定义的模具体积块而生成的，这一自动执行的过程称为抽取（Extract）。在模具模式中使用分割工具创建出所有的模具体积块后,就可以从工件中抽取以生成模具元件。在【MOLD（模具）】菜单中选择【MoldComp（模具元件）】→【Extract（抽取）】命令，利用显示的“创建模具元件”对话框选取欲抽取的模具体积块，并单击确定按钮即可自动完成抽取过程。抽取后的模具元件与父体积块保持关联，体积块被修改模具元件也将更新，并且抽取的模具元件将与所参考的模具体积块具有相同的名称。如果模具元件名称改变为不同于其所参考的模具体积块名称，则对模具体积块的修改不会影响到模具元件。10.4.3创建模具浇注件定义所有模具体积块后，可从工件中抽取它们以生成模具元件，然后可以通过注入口、流道和浇口来模拟填充模具型腔，从而创建模具铸件。只有在抽取模具元件后才能创建模具铸件，而且是由减去抽取部分后的工件剩余体积来创建模具铸件。创建模具铸件时，在【MOLD(模具)】菜单中选择【Molding(铸模)】→【Create(创建)】命令，然后输入铸件的名称并回车确认即可。10.4.4定义模具开模动作所有模具元件建立完成后，可以利用Pro/E系统模拟开模的过程，并检查开模动作中是否有干涉。在【MOLD（模具）】菜单中选择【MoldOpening（模具进料孔）】命令，显示“模具孔”菜单。定义开模动作时，选择【模具孔】→【定义间距】命令弹出“定义间距”菜单。从中选择【定义移动】并选取要移动模具元件，然后选取直边、轴或平面以指定开模的移动方向，并根据需要输入沿指定方向的位移