Pro/E環(huán)境下桶底的三維建模及模具設(shè)計(jì)

    Ｐｒｏ/Ｅ可謂是一個(gè)全方位的3Ｄ產(chǎn)品開發(fā)軟件,集成了零件設(shè)計(jì)、產(chǎn)品裝配、模具開發(fā)、數(shù)控加工、鈑金件設(shè)計(jì)、鑄造件設(shè)計(jì)、造型設(shè)計(jì)、逆向工程、自動(dòng)測(cè)量、機(jī)構(gòu)仿真、應(yīng)力分析,產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)管理等功能于一體。其首創(chuàng)的參數(shù)式設(shè)計(jì)給傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)帶來(lái)了許多新觀念,強(qiáng)調(diào)實(shí)體模型架構(gòu)優(yōu)于傳統(tǒng)的面模型架構(gòu)和線模型架構(gòu)。Ｐｒｏ/Ｅ還具有良好的數(shù)據(jù)接口,它可以將圖紙輸出為多種格式,可以方便地和ＡｕｔｏＣＡＤ,ＳｏｌｉｄｓＷｏｒｋ等進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

    洗衣機(jī)桶底是洗衣機(jī)的主要部件,是由復(fù)雜曲面組成,桶底的設(shè)計(jì)好壞將直接影響洗衣機(jī)的質(zhì)量。以Ｐｒｏ/Ｅ為軟件平臺(tái)建立桶底的三維數(shù)據(jù)模型,以此為基礎(chǔ)進(jìn)行注塑模設(shè)計(jì),然后在數(shù)控機(jī)床上完成桶底模具的加工。

    1　三維建模

    桶底材料為ＰＰ塑料,注塑加工成型。桶底形狀基本為旋轉(zhuǎn)體,由凸臺(tái)、加強(qiáng)筋、圓孔等特征組成,采用旋轉(zhuǎn)、混成、陣列、切割、倒圓等實(shí)體特征和Ｍｅｒｇｅ等曲面特征,完成了桶底的三維建模。具體步驟如下:

    (1)建立基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)坐標(biāo)系;
    (2)建立旋轉(zhuǎn)曲面特征;
    (3)建立拉伸曲面特征;
    (4)建立曲面Ｍｅｒｇｅ特征;
    (5)利用曲面生成薄壁實(shí)體特征;
    (6)建立Ｃｏｐｙ曲面特征;
    (7)建立凸臺(tái)特征,包括混成擠壓特征、圓孔特征、方孔特征、ｇｒｏｕｐ特征、用Ｃｏｐｙ特征創(chuàng)建其余五個(gè)凸臺(tái),然后將凸臺(tái)伸出桶底的部分切除;
    (8)建立桶底的圓孔特征,包括圓柱體的拉伸特征、柱體上的圓孔特征、ｇｒｏｕｐ特征、Ｃｏｐｙ特征創(chuàng)建其余七個(gè)圓孔;
    (9)建立桶底外側(cè)的旋轉(zhuǎn)特征;
    (10)建立底部的肋板薄壁拉伸特征;
    (11)倒圓角;
    (12)建立側(cè)壁的加強(qiáng)肋特征。完成的桶底三維實(shí)體如圖1所示。

    2　桶底注塑模設(shè)計(jì)

    2 1　塑件的工藝要求

    為了保證在生產(chǎn)過(guò)程中制造出理想的塑料制品,應(yīng)了解零件的用途、使用狀況、外觀要求等。除了合理的選用塑料材料外,還必須考慮塑件的成形工藝性。塑件的工藝分析與模具設(shè)計(jì)有直接的關(guān)系,只有塑件的設(shè)計(jì)能適應(yīng)成型工藝要求,才能設(shè)計(jì)出合理的模具結(jié)構(gòu)。這樣即既夠保證塑件順利成型,防止塑件產(chǎn)生缺陷,又能達(dá)到提高生產(chǎn)率和降低成本的目的[2]。

    本零件為洗衣機(jī)桶底,零件要求無(wú)縮癟毛刺變形等缺陷,內(nèi)表面為鏡面。零件的注塑模澆口不能設(shè)在桶底的內(nèi)壁。

    塑件的工藝性應(yīng)重點(diǎn)考慮如下幾個(gè)問題:

    (1)脫模斜度

    為了便于從模具型腔中取出或從塑件中抽出型芯進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮塑件內(nèi)外壁應(yīng)具有足夠的脫模斜度。設(shè)計(jì)中取脫模斜度為1′。

    (2)孔

    在設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)考慮零件上的孔是否能夠一次性注塑成型,如果不能一次成型應(yīng)考慮在完成注塑加工后再采用其他加工方法將孔加工到要求尺寸。本零件可以一次直接成型。

    (3)零件壁厚

    合理的確定零件的壁厚是很重要的,零件的壁厚應(yīng)盡量均勻,避免太薄,否則會(huì)因收縮不均勻而使塑件變形產(chǎn)生氣泡。

    本零件的壁厚為2 5ｍｍ,符合熱塑性塑料制品的最小壁厚。

    (4)其它在零件設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)注意的工藝要求如:加強(qiáng)筋、支撐面、圓角等在模具設(shè)計(jì)過(guò)程中可以按照?qǐng)D紙進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2 2　注射模具設(shè)計(jì)

    (1)確定成型腔數(shù)

    考慮到零件尺寸比較大,在注射方向的投影面積也比較大,本零件采用一模一腔的成型方法。

    (2)注射機(jī)的選擇

    在模具設(shè)計(jì)過(guò)程中,為了獲得良好的塑件應(yīng)選擇合理的注射機(jī)。選擇本模具注射機(jī)型號(hào)為ＳＺＹ2000型。

    (3)選擇分型面

    分型面的位置直接影響模具的使用、制造及塑件質(zhì)量,必須慎重選擇。

    本模具選擇如圖2所示分型面。

    開模時(shí)先從Ⅰ分型面分型,塑件留在動(dòng)模上以便于使用脫模機(jī)構(gòu)脫模,然后再?gòu)蘑蚍中兔娣中?凸臺(tái)上的通孔由動(dòng)模上的型芯成型,圓柱上的螺釘孔由定模上的型芯成型。

    (4)收縮率和成型尺寸計(jì)算

    影響收縮率的因素主要有塑料的品種,塑件形狀及壁厚。對(duì)于收縮范圍較小的塑料品種,確定收縮值時(shí)一般取其平均值,可以不考慮塑件形狀及壁厚;對(duì)于收縮率較大的塑料品種,確定收縮率時(shí)應(yīng)根據(jù)塑件形狀,尤其是壁厚來(lái)選擇收縮值,塑件的各個(gè)部位的收縮值也各不同。

    (5)澆注系統(tǒng)

    澆注系統(tǒng)的作用是將熔融狀態(tài)的塑料填充到型腔內(nèi),并在填充的過(guò)程中將注射壓力傳遞到塑件各部位,而得到要求的塑件。澆注系統(tǒng)一般由澆口、澆道、進(jìn)料口、冷料穴四部分組成。

    本模具設(shè)計(jì)有以下兩個(gè)特點(diǎn):

    (1)本模具采用了點(diǎn)澆口。

    (2)澆口自動(dòng)脫落,節(jié)約生產(chǎn)時(shí)間,提高生產(chǎn)效率。

    最終的模具裝配圖如圖3所示。

　　開模時(shí)在彈簧3的作用下,首先從分型面Ⅰ開模,在澆道拉料桿5的作用下分流道及澆口留在澆道卸件板2上,定模板1繼續(xù)滑動(dòng)。當(dāng)接觸到止動(dòng)螺釘7后停止運(yùn)動(dòng),這時(shí)分型面Ⅱ開模,在澆道卸件板2的作用下,澆道從澆口套4內(nèi)脫出,靠自重落下,在定距螺釘碰到定模板1后澆道卸件板2停止運(yùn)動(dòng)。這時(shí)分型面Ⅲ開模,當(dāng)動(dòng)模板9運(yùn)動(dòng)到指定位置,這時(shí)機(jī)床的頂出器推動(dòng)推板8,在推板的帶動(dòng)下,由頂桿6推動(dòng)的卸件板及頂桿聯(lián)合將零件頂出。

    3　結(jié)束語(yǔ)

    ＣＡＤ ＣＡＭ集成功能很強(qiáng)的軟件Ｐｒｏ Ｅ在模具上的應(yīng)用,縮短了模具的設(shè)計(jì)和制造周期,增加了模具的價(jià)值和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。在桶底注塑模設(shè)計(jì)中成功地應(yīng)用旋轉(zhuǎn)、混成、陣列、切割、倒圓等技術(shù)完成了三維建模和模具設(shè)計(jì),為模具設(shè)計(jì)提供了一種新方法,特別為同類產(chǎn)品的模具設(shè)計(jì)提供了簡(jiǎn)捷的途徑。