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基于Pro/E的Nokia6300手机外壳注塑模具设计

2020/10/20    来源:互联网    作者:张玉叶  龚伟      
关键字:Pro/E  模具设计  EMX  
运用Pro/E中的模具设计模块,可以很简捷地将模具元件提取,大大提高了模具设计效率,降低设计成本。

    随着全球经济的发展,新的技术革命不断取得新的进展和突破,技术的飞跃发展已经成为推动世界经济增长的重要因素。市场经济的不断发展,促使工业产品越来越向多品种、小批量、高质量、低成本的方向发展,为了保持和加强产品在市场上的竞争力,产品的开发周期、生产周期越来越短,于是促使了制造各种产品的关键工艺装备——模具的飞速发展。在以前没有使用计算机辅助模具设计时,一般在设计好凸、凹模后,最后要绘制出一张模具装配图。在绘制的时候要选择一些包括螺母、导杆在内的各种标准件。设计者需要根据自己的实际经验来判断开模过程中是否存在干涉、模具的型腔是否符合要求等。这种原始的模具设计方法除了设计效率低之外,还容易由于人为原因产生各种错误。有些错误只有在最后试模过程中才能发现,由于模具材料一般都比较昂贵,这必然会造成经济上的损失。而Pro/E软件则可以提高设计效率、准确度,降低设计成本。

    Pro/ENGINEER是美国PTC公司于1989年开发的3D实体模型设计系统,是一套由设计至生产的机械自动化软件,是一个参数化、基于特征的实体造型系统,并且具有单一数据库系统。在模具设计的过程中,利用Pro/E的实体建模技术,可以快速地对将要加工的零件有一个形象的认识,在对模型进行分析后借助于Pro/E的Mold模块可以在三维模型的基础上直接进行模具设计,它提供的EMX(expert mold base extension)插件是一套功能强大的三维化模架设计插件,为模具的三维总装配设计提供了十分丰富的模座数据库。手机外壳是手机的重要部件,是由复杂曲面组成,手机外壳的设计的好坏将直接影响手机的质量。本文通过对Nokia6300手机外壳注塑模具的设计,详细地阐述了如何利用Pro/E软件进行模具设计,以及应用EMX进行模具的三维总装配设计的一般流程和具体步骤。

1 Pro/E模具设计流程

    利用Pro/E Wildfire软件进行模具设计的流程:首先利用零件的三维模型创建模具模型;然后建立分模面和分割模具;再然后进行模具检测与开模;最后在EMX中使用装配模型进行模具设计。

2 手机外壳注塑模具设计

    2.1 建立手机外壳三维模型

    造型良好的三维模型是进行模具设计的基础,本文以Nokia6300手机外壳为例建立手机外壳三维模型,该制件曲面较多,通过拉伸、剪切、曲面合并阵列等命令建立实体模型,如图1、图2所示。

手机上壳

图1 手机上壳

手机下壳

图2 手机下壳

    2.2 创建模具模型

    (1)材料的选择。

    本手机外壳选择热塑性材料ABS(丙烯睛—丁二烯—苯乙烯共聚物),ABS是一种综合性能十分良好的树脂,在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强度和表面硬度,热变形温度比PA、PVC高,尺寸稳定性好,收缩率在0.4%~0.8%范围内,若经玻纤增强后可以减少到0.2%~0.4%,而且绝少出现塑后收缩。

    (2)工艺选择。

    根据此次设计的手机外壳,确定使用单分型面注射模,单分型面注射模根据需要,既可以设计成单型腔注射模,也可以设计成多型腔注射模。为了保证各个型腔熔体能同时均衡充满,一般选择平衡式的型腔布置。根据塑件的体积初步选定用XS-Z-60(卧式)型注塑机。本题手机外壳设计应适于大批量生产,且形状简单,重量轻,因此采用一模两腔,平衡式型腔布置,有利于生产效率的提高,且成本较低,如图3所示。

型腔的排布方法

图3 型腔的排布方法

    (3)设置收缩率。

    收缩率是塑件在冷却过程中的收缩比率。对参考模型设置收缩率后,将会按照收缩比率增加参考模型的尺寸。在生成模具型腔之前必须先设置塑件的收缩率。本例材料收缩率取0.5%,采用根据零件尺寸设定收缩率的方式来设置收缩率。单击模具→收缩→按尺寸→选择默认1+S→所有尺寸→在信息框内并输入收缩率0.005→确定,即完成收缩率的设定。

    (4)模具模型创建。

    单击新建→选择制造→模具型腔→取消“使用缺省模板”→mmns-mfg-mold→确定→单击菜单管理器→模具模型→装配→参照模型→选择手机上壳或下壳。

    2.3 建立分模面和分割模具

    在模具的设计、制造过程中,模具的分型面的创建最为关键,Pro/E提供了非常强大的曲面创建和操作功能,可以通过多种方式来创建分型面,本例选择“裙边”方式建立分模面。

    (1)创建毛坯模型。

    单击创建→工件→手动→设置零件→实体→确定→创建特征→确定→实体→拉伸→实体→完成→工具栏上单击放置→定义→选择MAIN_PARTING_PIN作为草绘平面→确定→选择标注参考→关闭→草绘长方形双侧拉伸→√→设计拉伸参数→√→完成/返回→完成/返回。

    (2)创建分型面。

    分型面应该位于模型最大面积处;应该完全分割毛坯,有孔的应该先把孔补全才能满足该要求。

    单击分型曲面工具→单击菜单编辑→裙状曲面→选择侧面影像曲线→完成→双击环路闭合选项→闭合→选择曲线→完成→确定→√→保存。如图4、图5所示。

手机上壳分型面

图4 手机上壳分型面

手机下壳分型面

图5 手机下壳分型面

    (3)创建模具体积块。

    所谓建立体积块,就是将已经创建的工件以分型面为参照,分割为数个体积块。依次单击分割为新的模具体积块→2个体积块→所有工件→完成→确定。为型腔体积块输入名称“aomo”,为型芯体积块输入名称“tumu”。

    (4)抽取模具元件。

    体积块只是一个有体积无质量的虚拟体,不是实体模具组件,所以接下来要进行实体元件抽取工作。单击模具元件→抽取→分别选择型芯或型腔→确定→完成。图6为模具型腔,图7为模具型芯。

模具型腔

图6 模具型腔

模具型芯

图7 模具型芯

    2.4 设计浇口和流道

    根据本手机外壳的特点,选择潜伏式浇口。该浇口的分流道位于模具的分型面上,浇口潜入分型面一侧,沿斜向进入型腔,这样在开模时不仅能自动剪断浇口,而且其位置可设在制品的侧面、端面或背面等隐蔽处,使制品的外表面无浇口痕迹。

    2.5 模具检测和开模

    (1)分型面检查。

    分型面创建后需检测。单击分析→分型面检查→轮廓检查→确认围线是否必须。

    (2)模具开模。

    模具开模的模拟允许检查设计的正确性。模具开模或打开是一系列步骤,每个步骤包含一个或多个移动。

    单击分析→模具开模→模具打开→定义步骤→定义移动→选取要移动的对象→选取模具元件的一条竖直方向的棱为参考方向→输入100作为移动距离→完成→返回。开模模拟如图8所示。

Pro/E开模仿真

图8 Pro/E开模仿真

    2.6 在EMX中使用装配模型进行模具设计

    为适应大规模成批量生产塑料成形模具、提高模具精度和降低模具成本,模具的标准化工作是十分重要的。注射模具的基本结构有很多共同点,所以模具标准化的工作现在已经基本形成。市场上有标准件出售,这为制造注射模具提供了便利条件。

    本次手机外壳注塑模具选用中小型标准注射模架(GB/T 12556.1)中的A1型模架,如图9所示。

标准模架

图9 标准模架

    单击EMX5.0→项目→新建→组件定义→载入/保存组件→弹出组件对话框钩选“Fataba_2p”复选框→SA_Type。

    单击载入→确定,回到“模具组件定义”对话框,基体尺寸取250×315。双击B板输入厚度25,双击U板输入厚度25。选取M16的止动销,LRK类型的直径为80的定模侧定位环。单击“模具组件”对话框下面的确定按钮。单击模具基体→装配元件,在弹出的对话框中单击“选择所有对象”,图10为最终的模具总装图,图11为手机外壳注塑模具的各个零件的爆炸图。

模具装配总图

图10 模具装配总图

爆炸图

图11 爆炸图

3 结语

    Pro/E软件不仅具有强大的造型功能,也具有优异的模具设计和加工制造功能。运用Pro/E中的模具设计模块,可以很简捷地将模具元件提取,大大提高了模具设计效率,降低设计成本。

责任编辑:程玥
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