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基于Pro/E的注塑模具的优化设计略谈

2021/1/1    来源:互联网    作者:陈伟业      
关键字:Pro/E  注塑模具  优化设计  
本文首先介绍了注塑模具的设计理论,而后对其工艺要素进行了分析,最后探讨了基于Pro/E的注塑模具的优化设计进行了深入探讨。这对于未来我国塑料工业的发展有一定的指导意义。

1 注塑模具的设计理论概述

    科学技术的不断发展使得计算机计算日益成熟,利用CAD/CAM等技术进行注塑模具设计已经成为注塑模具发展的必然要求。而Pro/E是由美国参数技术公司所研发的高端CAD/CAM软件,该软件充分融合了多种先进的设计理念,是一个大型的机械自动化软件,将三维实体造型、钣金设计、铸造件设计等多种功能融为一体的综合性软件。由于其特点鲜明,该款软件被广泛应用于工业设计、航空航天、电子等多个行业之中,彻底颠覆了过去机械CAD的理念。Pro/E中,特征是指设计者在某一个阶段所完成的全部图元的总和。在绘图过程中,设计者可以节省繁琐的设计限制环节,利用某些典型特征作图,经过再生获得理想图形。Pro/E的注塑模具设计模块主要分为三大部分:第一,CAD模块,主要用于完成注塑模具三维模型的建立;第二,EMX6.0模块,主要用于标准模架调用、冷却系统设计以及辅助零件加载等;第三,数控加工仿真模块,用于注塑模具的数控加工及参数的后续处理。

    从设计理论方面来说,相关工作人员充分利用计算机辅助技术,利用各种专业的软件对注塑模具进行设计研发。该种先进的设计计算在现代模具制造业中得到了十分广泛的应用,有利于提高注塑模具的质量。同时,注塑模具设计是指对注塑模具整个加工生产系统进行设计,包括选用注塑机、进行注塑模具的结构设计、浇筑系统和冷却系统的设计、模具辅助零件的调用等等。

2 注塑模具成型的工艺条件要素介绍

    在注塑模具生产成型的过程中,压力因素、温度因素以及时间因素发挥着十分重要的作用。

    2.1 压力因素

    压力因素是注塑模具成型工艺条件中最为重要的因素之一,包括注塑压力、保压压力以及螺杆背压等。注塑成型的压力主要是将塑料溶体从料斗压入型腔的过程所需要的压力,该压力主要用来客服模具结构、流道表面等对塑料溶体所产生的阻力。要保证塑料溶体在型腔内的良好流动性,就需要设置合理的注塑压力。

    模具保压压力则是指完成填充之后对模具内熔料进行持续加压时所需要的压力,保压压力曲线是影响注塑模具产品质量的最核心要素,要保持合理的保压时间。适当延长保压时间能够降低产品的翘曲量,而时间过长则会导致模具内部产生不均衡压力,加大翘曲。

    注塑机螺杆背压是指螺杆复位时,其顶部熔料所施加的反向压力。背压的增肌能够有效地增加熔体的密实度,使得注塑模具的产品质量提高,塑化效果进一步提升。但是,如果螺旋背压过大会使得螺杆的旋转速度降低,熔体产生漏流现象,使材料的塑化能力降低。

    2.2 温度因素

    温度因素可以分为两部分:塑料熔料的温度和注塑模具的温度。前者是指注塑机喷嘴射出的熔体的温度,主要影响熔体的流动性,进而影响产品的冷却成型过程;后者是指成型过程中模具行腔等所达到的温度,将直接影响注塑产品的成型质量。要合理设置模具温度,使得型腔内塑料溶体能够保持良好的流动性,缩短生产周期。

    2.3 时间因素

    注塑模具的注塑周期可以分为四个主要阶段:填充阶段、保压阶段、冷却成型阶段以及最后的脱模阶段。所谓的填充阶段是指将塑料溶体从喷嘴射出,并使其全部填充某局的型腔。而保压阶段就是指在填充结束之后,对注塑模具进行持续加压,缩小塑料溶体的体积。冷却成型阶段的时间周期较长,而时间的长短会受到冷却系统冷却效果的影响,而主要的影响因素又包括冷却水路布局、冷却液类型、注塑模具的温度等等。在实际工作中,要提高注塑产品的效益,就要努力压缩冷却阶段的时间,缩短生产周期,提供模具的生产效率。脱模阶段是最后一个阶段,是指冷却阶段完成之后,将模具成品去除的过程。工作人员最好应用高效的顶出机构及导向机构,减少脱模时间。

3 基于Pro/E的注塑模具的优化设计

    相比其他技术来说,基于Pro/E的注塑模具优势明显。下面,笔者将从成型零件设计、模温控制系统设计以及冷却系统设计方面进行分析。

    3.1 成型零件设计

    成型零件决定着注塑模具的精度、几何形状等,主要包括型芯和型腔量种。从型芯方面来说,其结构是根据产品内表面的形状进行设计的,结构形式有整体式、嵌入式、镶拼组合式等;而型腔结构则是根据产品外表面形状设计的,有整体式、整体嵌入式、拼合式等。从零件的尺寸方面来说,要计算零件的尺寸,将制造误差充分考虑在内。

    3.2 模温控制系统设计

    该系统设计的主要目的是为注塑模具的注塑过程中提供足够的温度保障,保证注塑成型过程的顺利完成。注塑模温控制系统又可以分为三部分:注塑机加热系统、流道加热以及型腔加热系统等,要保证系统能够迅速加热且能够持久保温,实现温度的合理调节。

    3.3 冷却系统设计

    冷却系统的设计主要是指对注塑模具冷却水路的设计,包括水路的布局、管道的尺寸、冷却液的选择等。而冷却系统冷却效果的好坏将直接影响塑料产品成型的效率及质量,做好冷却系统设计是十分重要的。第一,要选择合理的冷冻液,保证冷却效果。一般来说,最常用的冷却液介质是水;第二,要合理设置冷却水路的分配,将水路均匀布置在注塑模具上,从而保证冷却效果均匀;第三,要在保证注塑模具结果的前提下,采用大的冷却管路,提高冷却效果;第四,在那些尤其需要冷却的部门,要多加布置冷却水路;地位,要在便于机械加工的基础上设计冷却水路,尽量避开那些存在缺陷的位置。

    总之,工作人员要协调不同系统之间的关系,在发挥各个系统各自作用的基础上,充分发挥系统之间的合力作用,保证注塑技术的顺利应用,提高产品的生产效率和经济效益。

4 结语

    塑料制品已经成为当前我国工业领域应用最为广泛的工业制品,经济效益明显。通过上述分析,我们可以看出基于Pro/E的注塑模具的应用过程中会涉及到多个系统的应用,需要工作人员高度注意,协调温度、时间、压力等多种要素,并完善零件设计、模温控制以及冷却系统,保证注塑模具的正常应用,从而进一步缩短塑料制品的生产周期,提高产品的开发率,为各个行业中塑料产品的应用奠定良好的基础。

责任编辑:程玥
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