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在模具的日常教學中,筆者以項目教學的方式大量應用PRO/E軟件進行模具設計,下面以端蓋項目(如圖1所示)為例,介紹該項目的教學流程。
1.模具的塑件分析
該塑件外圍形狀較為簡單,但由于側面有孔且內側有倒鉤,因此該制品的模具需要設置斜頂抽芯機構。該斜頂抽芯機構的斜銷也作為脫模機構,用來將塑件從型芯中出,因而設計時要考慮到斜銷的角度大小,避免無法推出塑件。根據產品批量和斜頂抽芯機構的特點,該模具初步定產為一模單腔的結構,塑件材料為采用聚氯乙烯(PVC)。
基于以上條件,應用PRO/E的塑料顧問模塊對該塑件進行可行性分析,輸入正確的工藝參數,即可用塑料顧問模擬澆注系統進行填充。塑料顧問可以評估注塑工藝的參數是否合理,并在屏幕上提供充模動畫,提示可能出現問題的部位和環節,如熔接痕、抽坑、應力集中等問題。本例經過塑料顧問進行分析,具有實際可行性,可以進行模具設計。
最后用PRO/E計算出塑件的體積為6×mm3,質量為8.4g。根據塑件的體積與質量,查《注塑模設計與和產應用》手冊,選定注射機型號為:SZ-60/40。
2.模具的型腔設計
(1)引入參照模型。啟動PRO/E制造模塊并選定模具型腔,將單位設置成公制,然后再選擇參照零件(即該塑料制品)的路徑和名稱,進行定位,并調整好參照零件的坐標系(PRO/E要求參照模型的Z軸與模具的開模方向一致)。
(2)設置收縮率、創建毛坯工作部件(workpiece)。塑料制品成型冷卻至常溫后,其尺寸會收縮。該塑料制品材料為PVC,其收縮率設置為0.5%。運行PRO/E中的模具收縮命令,在文本框中輸入0.005。毛坯工作部件可以自動或者手動創建,但它的尺寸必須完全包容參照模型。
(3)選擇分型面。分型面的選擇是模具設計中的關鍵步驟。在本模具設計中,由于制品的結構比較特殊,分型面選在制品的最大外形尺寸處,便于排氣,使注射出來的塑件不會產生氣孔,同時也有利于型芯、型腔鑲件的安裝。由于該塑件的內表面有兩個側孔和兩個倒鉤,因此模具要加入四個副分型面。如圖2所示,然后利用PRO/E分割與抽取功能生成模具元件。
(4)澆注系統及冷卻系統的設計。PRO/E的澆注系統設計包括主流道、分流道以及澆口的設計。選擇模具特征中流道命令和流道類型,然后繪制流道線,即可生成流道,澆口的設計亦如此。冷卻系統設計同樣十分方便,與澆注系統的設計類似,選擇水線命令,設置合適的水道直徑和開孔位置,繪制水線的起點和終點,即可在模具零件上自動生成水線。
(5)成型零件的設計。成型零件的設計是該模具設計中的核心內容,主要包括凹模、凸模、抽芯機構的設計,利用前面步驟創建好的模具元件、流道完成該步內容。如圖3所示。
3.模具的框架設計并生成工程圖
該步驟可通過PRO/E的EMX模塊直接生成,EMX可加載國內外各大模具和模架制造商的標準模架。通過啟動EMX模塊,選擇合適的模架并正確選擇裝配坐標系,EMX模塊即可直接生成模具總裝三維效果圖(如圖4所示),并且可以動態模擬演示注射開模過程,模架加載完成后,便可轉入PRO/E工程圖模塊生成工程圖。圖4
二、結語
這種將PRO/E軟件應用到模具設計教學中的課堂模式,滿足了模具行業對人才的要求,同時使原先枯燥的課堂教學變得生動具體。學生通過多個項目的訓練,能夠初步掌握模具設計、制造、裝配的整個工藝流程,充分調動了學生的積極性和創造性,提高了學生解決實際問題的能力,為企業培養出了一大批急需的高技能人才。
作者:孟廣斐何呈娟單位:嘉興技師學院