黃紅輝++王凌云

摘 要：在PRO/E模具設(shè)計(jì)模塊中，對(duì)于復(fù)雜曲面構(gòu)成的吸塵器機(jī)殼產(chǎn)品的模具設(shè)計(jì)，其他方法都很難實(shí)現(xiàn)時(shí)，巧妙地運(yùn)用其聚合功能，快速成功地設(shè)計(jì)了吸塵器復(fù)雜殼體獨(dú)特結(jié)構(gòu)的注射模具。本文說明了這些方法的具體步驟，并介紹利用軟件進(jìn)行模具的三維細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)時(shí)處理復(fù)雜結(jié)構(gòu)的一些有用的方法。

關(guān)鍵詞：PRO/E 復(fù)雜曲面 模具

中圖分類號(hào)：TG76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）08（c）-0095-02

Abstract： Using Pro/E in designing the injection mold of a cleaner shell with complex surface， successfully designed a unique injection mold by using gather method when other method not available. The specific step of design in the process of using gather method is discussed in this paper and some of the useful methods of the detail design for complex structure of injection mold are also discussed.

Key Words： PRO/E； Curved surface； Injection Mould

PRO/E三維設(shè)計(jì)軟件在模具設(shè)計(jì)方面的突出表現(xiàn)，使其成為當(dāng)今最受歡迎的模具設(shè)計(jì)軟件之一。尤其是它強(qiáng)大的曲面設(shè)計(jì)功能，在復(fù)雜型腔設(shè)計(jì)方面，更是手工設(shè)計(jì)所無法比擬的。多數(shù)情況下，PRO/E的自動(dòng)分模功能都可以很方便地將工件直接生成凸凹模，效率十分高。但遇到制件形狀復(fù)雜，外輪廓線不封閉時(shí)，自動(dòng)分模功能就很難奏效了。本文例舉了這樣一個(gè)制件，不但無法采用PRO/E自動(dòng)分模，而且其結(jié)構(gòu)上的橫向軸孔以及倒勾，給實(shí)際開模帶來很大的困難。

通過對(duì)結(jié)構(gòu)的仔細(xì)分析，巧妙地運(yùn)用PRO/E的聚合功能，綜合考慮模具制造要求，成功設(shè)計(jì)出獨(dú)特結(jié)構(gòu)的模具，給大家在遇到類似問題時(shí)，提供了很好的參考[1-2]。

1 產(chǎn)品分析

如圖所示，為一吸塵器后殼零件，形狀大部分是曲面，一端有一個(gè)很大的缺口，另一端則是完全敞開，曲面被截?cái)?。取而代之是一平面，上面有兩個(gè)軸孔支座。該平面與其他3個(gè)平面形成一個(gè)向下的開口盒，并在兩側(cè)有8條筋板與曲面外殼相連，另兩側(cè)向內(nèi)分布了9條筋板。在缺口的里側(cè)有兩個(gè)大的倒勾，端面和頂面還有3個(gè)小倒勾和一些凹坑。產(chǎn)品厚度為1.5～2.5mm，產(chǎn)品尺寸為320mm×280mm×180mm，采用工程塑料制成。

考慮產(chǎn)品較大，采用了兩點(diǎn)進(jìn)澆。用plastic advisor進(jìn)行模流分析，通過分析比較決定采用兩點(diǎn)進(jìn)澆，注射所用時(shí)間短，壓力損失小[3]（圖2）。

2 注射成型零件設(shè)計(jì)

正如以上分析指出的，由于制件外型和內(nèi)型都很復(fù)雜。由許多曲面組成，且所有邊緣都倒了圓角，用側(cè)影線—裙邊自動(dòng)分型或設(shè)計(jì)分型面比較困難。利用聚合可以復(fù)制設(shè)計(jì)模型的曲面和參考邊，直接得到模具型芯的主要部分。這種方法也是拆分電極的重要方法。其原理就是把曲面向底平面投影，然后將曲面和投影所包圍的空間充填成實(shí)體。從而獲得體積塊，即型芯或電極。它比側(cè)影線—裙邊法減少了復(fù)雜的選擇環(huán)和延拓方向控制的麻煩。而且，成功率極高。在此基礎(chǔ)上，采用合并、切除等方法，即可得到模具型芯的其他部分以及型腔部分。

2.1 設(shè)計(jì)型芯

利用聚合法創(chuàng)建模具型芯的方法如下：

“模具（鑄造）”（MOLD（CAST））>“模具體積塊”（Mold Volume）>“創(chuàng)建”（Create）>“聚合”（Gather）>“定義”（Define）。

（1）“聚合步驟”（GATHER STEPS）菜單中，選適用的復(fù)選框。

選?。⊿elect）——從參考零件中選取曲面或特征。

排除（Exclude）——從體積塊定義中排除邊或曲面環(huán)。

填充（Fill）——在體積塊上填充內(nèi)部輪廓線或曲面上的孔。

關(guān)閉（Close）——通過指定頂部曲面或底部關(guān)閉聚合的體積塊。

（2）選“曲面和邊界”（Surf&Bnd）或“曲面”（Surfac es）。從制件結(jié)構(gòu)可以看出，其內(nèi)部有一個(gè)完整的平面邊界的空間，同時(shí)考慮加工的需要，可以將其單獨(dú)生成型芯的鑲塊。因此，本模具的型芯部分作兩次進(jìn)行，分別聚合。第一次選“曲面和邊界”，在殼體內(nèi)四方盒內(nèi)任意選一曲面作為種子面，然后以四方盒的外表面為邊界。完成以下步驟后就可得到型芯鑲塊（圖3（a））。第二次選“曲面”，這一次則要手工選取所需要的殼體的其他內(nèi)表面，以便生成模具型芯的另外一部分。這時(shí)，有一些曲面和方盒內(nèi)的曲面是連成一體的，也會(huì)被選中，這就要用到排出選項(xiàng)，選定不要的曲面環(huán)，進(jìn)行排除。完成以下步驟后，得到型芯的外部（圖3（b））。

（3）通過指定末端環(huán)閉合體積塊。通過向上拉伸基體面組到頂曲面創(chuàng)建體積塊。

（4）完成其他步驟后，分割出模具型芯的體積塊。

（5）將分割出的第二塊型芯體積塊進(jìn)行添加特征和合并等操作，設(shè)計(jì)型芯的其他部分（圖4）。為了便于成型出軸承和殼體一端尖角和邊緣部分，將型芯延伸出去。由于軸孔方向與開模方向垂直，要采取橫向抽芯，考慮使模具緊湊，設(shè)計(jì)一對(duì)斜頂桿，同時(shí)又使其成為軸孔的分型部分，因此，沿軸孔內(nèi)端面切割出頂桿孔。沿軸承和尖角的邊緣切割出分型面，另外，型芯鑲塊與型芯延長部分要從曲面過渡到平面，所以開設(shè)了過渡槽。

2.2 制作模具型腔

可以采用同樣的方法做出的模具型腔的體積塊，從而得到模具的型腔部分（圖5）。

3 模架及頂出系統(tǒng)設(shè)計(jì)

進(jìn)入EMX設(shè)計(jì)選擇合適的模架，設(shè)計(jì)模具整體。以便于后續(xù)的澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和頂出系統(tǒng)等模具部分的設(shè)計(jì)。由于殼體上有眾多的筋板和倒勾等，制件脫模力要很大，所以設(shè)計(jì)了20根圓頂桿和4根方頂桿。其尾部倒勾也采用了兩根方頂桿成型，在頂出制件后，使倒勾部分可以脫模。軸孔處采用斜頂桿側(cè)抽，簡化了模具結(jié)構(gòu)，同時(shí)又可以增加頂出力。制件頂部還有一處倒勾則采用安裝在定模固定板上的插銷成型，開模后插銷拔出，倒勾即可強(qiáng)行脫模。

4 結(jié)語

由于現(xiàn)在產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快，要求模具的設(shè)計(jì)和制造速度也要加快。一般一幅中等程度復(fù)雜的模具的制造時(shí)間縮短到一個(gè)月以內(nèi)，模具的設(shè)計(jì)時(shí)間不到一周。因此，采用模具設(shè)計(jì)軟件對(duì)模具進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以大大提高效率。尤其是模具的三維設(shè)計(jì)，對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模具，更加直觀，更容易啟發(fā)設(shè)計(jì)者的思路，使得模具的設(shè)計(jì)又好又快。

參考文獻(xiàn)

[1] 葛正浩.PRO/ENGINNER塑料模具設(shè)計(jì)入門與實(shí)踐[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[2] 徐云杰.基于PRO/E復(fù)雜分型面的模具型腔設(shè)計(jì)[J].模具技術(shù)，2007（2）：38-40.

[3] 葛銀川，葛正浩.基于Pro/E的照相機(jī)前蓋的模具設(shè)計(jì)及模流分析[J].塑料工業(yè)，2009（3）：56-58.

[4] 付偉，張海，曹愛文.基于PRO/E的分模方法及技巧[J].模具工業(yè)，2006（5）：65-70.

[5] Manzione LT.Application of Computer Aided Engineering in Injection Molding[M].Munich：Hanser Publisher，1987.