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基于Siemens NX 的塑料杯托模具设计

2018/1/26    来源:互联网    作者:申如意      
关键字:注塑模  模具设计  Siemens NX软件  
介绍了一种为解决一次性杯子的缺陷而设计的杯托产品, 并设计了其注塑生产工艺所需模具。着重说明了利用大型CAD/CAM/CAE软件Siemens NX进行制件设计、模具设计的过程。以此示例表明使用Siemens NX软件进行产品设计与模具设计可缩短设计周期、降低产品的开发成本,对提高生产效率具有一定的现实意义。

1 产品设计

    生活中人们在招待来宾时常使用一次性塑料杯或纸杯,但这类杯子存在杯体较薄、无把手等缺陷,客人在使用时很容易烫手.同时也不便于端取。图1为笔者根据常见一次性杯子的尺寸设计的一款塑料杯托产品。使用单位可以将单位名称、logo标记等设计在杯托上,用于提升单位形象。一次性杯子都是一次性使用,但这种塑料杯托可以反复使用。

1.1 杯托产品主体建模

    利用Siemens NX软件(以下简称NX)的【草图】功能绘制如图1所示截面线,在此基础上利用【拉伸】与【旋转】命令完成杯托主体建模。

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    图1 杯托零件图

1.2 实体文字建模

    利用NX的【文字】功能在杯托主体的回转面上创建文字对象。由于在NX环境中创建的文字对象均为封闭曲线对象,若要将其转换为实体对象,需要先将其转换为曲面对象。可以先提取杯托实体回转表面,并利用文字封闭曲线将其修剪为文字曲面,在此基础上利用NX的【加厚】功能对文字对象赋予0.5 mm 厚度,使之成为实体对象。

2 模具设计

    此杯托产品主要用于接待客人使用,对产品外观要求较高,因此需要设计点浇口模具结构,以使产品外表留下的浇口痕迹不明显。同时,杯托含有把手结构,需要采用侧向分型结构,为此笔者将其设计为“一出二”的哈呋模具结构。主要设计包括产品模型处理、分模、浇注系统设计、成形零件设计、推出机构设计等。

2.1 产品模型处理

2.1.1 坐标处理

    NX环境中的注塑模具标准模架都是按照一定的坐标固定放置,所以在模具设计前需要按照其模架放置的坐标规律放置产品模型。取杯托产品回转中心轴线为Z轴,Z轴向投影尺寸最大平面作为XOY平面,如图2所示。

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    图2 产品坐标处理

2.1.2 收缩率处理

    考虑产品在注塑成形时发生收缩现象,按照产品的收缩率将其放大处理。若该产品选用ABS材料,查询ABS材料特性得知不同模具结构其收缩率在0.3%-0.7% 范围内。根据点浇口模具成形时产品收缩较大,此处采用0.7%的收缩率。利用NX的【转换】功能将产品以XOY面的回转中心为基点放大1.007倍。

2.2 加载模架

    按照模具结构总体设计方案,选用“细水口”型“龙记”模架。由产品结构特征确定采用推杆脱料方式,因此模架中未含有推板零件。兼顾产品结构、尺寸特征以及模具结构总体设计方案,确定模架外形尺寸为200 mm×400 mm,模架结构示意图如图3所示。

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    图3 模架结构示意图

2.3 成形零件设计

    成形零件主要包含型芯与型腔两类零件,为方便成形杯托产品底部的型腔部位,需要将型腔设计成组合式,如图4所示。此模具型腔由A板、哈呋块共同组成。

2.3.1 哈呋块型腔创建

    经过材料强度核算,确定哈呋块的外形尺寸为240 mm×150mm,建立如图5所示草图截面,并以此截面创建哈呋块零件实体。

    利用NX的【求差布尔】运算在哈呋块的基础上剪除产品实体,同时以哈呋块与YOZ平面的相交线为边界继续将哈呋块拆分,如图6所示。最终将此实体拆分成底部型芯、哈呋块、型芯三个部分。

2.3.2 型芯创建

    利用NX的【同步建模】功能将上一步骤产生的型芯实体下端面延伸至B板的下端面处,并设计出固定部分的挂台特征,如图7所示。

2.3.3 A板型腔创建

    用哈呋块实体挖除A板实体,并将前一步骤生成的底部型芯实体与A板进行【求和布尔】运算,最终完成A板型腔的创建。如图8所示。

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2.4 侧向抽芯机构设计

    侧向抽芯机构主要包含成形元件、运动元件、传动元件、锁紧元件、限位元件等5个部分。对于本哈呋模结构而言,成形元件和运动元件合二为一即哈呋块.传动元件为斜导柱,锁紧元件为A 板斜锲面,限位元件为限位块。

2.4.1 斜导柱

    斜导柱主要含有直径、长度、倾斜角这3个尺寸参数。其中直径和倾斜角度可根据产品厚度、材料由设计手册提供的经验值选取,此处选取直径为20 mm、倾斜角度为20°。长度主要与侧抽芯机构的抽芯距离有关.最小抽芯距离可以由经验公式计算获得,但计算过程繁琐、结果不够精确。笔者利用NX软件作图辅助法完成,如图9所示。在设计时,最终的抽芯距离需要在最小理论抽芯距离的基础上增加2 mm-3 mm 的安全数值。

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    图9 抽芯距离的辅助获取方法

责任编辑:张纯子
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