1、9第1章 注塑模具設(shè)計(jì)流程第1章 注塑模具設(shè)計(jì)流程本章的目的：熟悉注塑模具設(shè)計(jì)的基本流程，了解Cimatron it支持注塑模具設(shè)計(jì)的各功能模塊的基本情況。1.1 設(shè)計(jì)流程在Cimatron it CAD/CAM系統(tǒng)中，除提供了各種豐富的通用設(shè)計(jì)功能來支持各類模具設(shè)計(jì)外，還提供了主要用于支持注塑模具設(shè)計(jì)的各種專用功能。Cimatron it中的注塑模具設(shè)計(jì)功能基于成型產(chǎn)品零件的三維模型來實(shí)現(xiàn)。因此，在模具設(shè)計(jì)以前，需要首先在MODELING模塊下生成產(chǎn)品零件的三維模型，或通過圖形數(shù)據(jù)接口將其他CAD系統(tǒng)中生成的零件模型轉(zhuǎn)化生成Cimatron it格式的零件模型。在Cimatron it中，以

2、產(chǎn)品零件的三維模型為基礎(chǔ)，可將整個(gè)模具設(shè)計(jì)過程分為以下三個(gè)階段：q 零件分模零件分模是整個(gè)模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。在該階段中，首先載入產(chǎn)品零件的三維模型，并指定主分模方向。然后，根據(jù)分模方向定義分模線并生成分模面。最后，將模具的成型嵌件毛坯用分模面分割為型芯及型腔塊。如果根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)及工藝要求，需要進(jìn)行抽芯及嵌件的設(shè)計(jì)，可繼續(xù)在型芯或型腔塊中分割出來。完成零件分模后形成的各成型零件可參見圖1-1所示，分模結(jié)果可繼續(xù)進(jìn)行模具的三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，也可直接用于NC加工編程。q 模具三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)模具設(shè)計(jì)中非常繁瑣并容易出錯(cuò)的階段。基于MOLDBASE 3D功能的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可直接從符合

3、工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的各類標(biāo)準(zhǔn)三維模架庫中選擇合適的模架，并自動(dòng)生成各模板間的導(dǎo)柱導(dǎo)套、連接螺釘?shù)葮?biāo)準(zhǔn)件。在完成型芯及型腔等嵌件的定義后，能繼續(xù)加入定位環(huán)、主流道襯套、螺釘、頂桿及冷卻水道等標(biāo)準(zhǔn)零件及結(jié)構(gòu)，形成整個(gè)模具結(jié)構(gòu)的三維實(shí)體模型，參見圖1-2所示。完成的模具三維模型基于參數(shù)化實(shí)體造型技術(shù)完成，因此，設(shè)計(jì)完成后，如果需要進(jìn)行編輯修改，可以很方便地通過MOLDBASE 3D標(biāo)準(zhǔn)件編輯功能及通用的實(shí)體編輯功能對(duì)模具各部分的尺寸進(jìn)行修改。q 電極設(shè)計(jì)在模具的型芯、型腔或嵌件中，常有一些狹窄的內(nèi)凹區(qū)域，通常無法直接通過銑加工來達(dá)到最終的加工要求，此時(shí)需要采用電火花加工。另外，模具中形狀較復(fù)雜的型面在銑加工后

4、，往往無法滿足對(duì)模具的尺寸精度及表面質(zhì)量要求，此時(shí)，同樣也需要制作電極后用電火花加工來完成精加工。型腔型芯抽芯型腔嵌件產(chǎn)品零件圖1-1 零件分模后形成的各成型零件模具成型嵌件圖1-2 成型嵌件及模具三維實(shí)體模型在面向模具制造的過程中，必須解決好電極的快速設(shè)計(jì)。由于電極在設(shè)計(jì)時(shí)，需要從模具型面中提取局部表面，并進(jìn)行裁剪、延伸等操作，用實(shí)體功能往往對(duì)這類問題處理較困難，使用基于曲面技術(shù)的快速電極功能，可較好地處理上述問題。1.2 零件分模由于通過圖形數(shù)據(jù)接口DI輸入的模型數(shù)據(jù)一般為曲面模型，即使直接在Cimatronit環(huán)境下進(jìn)行造型，也不一定能形成實(shí)體模型。因此，針對(duì)分模零件的模型狀態(tài)及不同的復(fù)

5、雜程度，Cimatron it提供了兩種零件分模應(yīng)用功能，一種為支持實(shí)體模型的實(shí)體分模功能，另一種為支持曲面模型的快速分模功能。1.2.1 實(shí)體分模功能在實(shí)體造型環(huán)境下，將應(yīng)用功能菜單翻至第二頁，選擇其中的MOLDPREP、SEPARATE功能，可進(jìn)行零件的實(shí)體分模，如圖1-3所示。 圖1-3 實(shí)體分模功能菜單實(shí)體分模的基本流程如下：q 分模環(huán)境設(shè)置。通過選擇MOLDPREP功能，按步驟完成分模零件的定義、收縮率的設(shè)置，并定義成型嵌件毛坯的形狀、尺寸及相對(duì)于零件的放置位置，如圖1-4所示。圖1-4 設(shè)置實(shí)體分模環(huán)境q 模具分模。通過選擇SEPARATE功能，指定分模方向，確定內(nèi)外分模線，并自動(dòng)

6、生成分模面，如圖1-5所示。再根據(jù)分模面將成型嵌件毛坯分割為型芯及型腔 部分。圖1-5 零件實(shí)體分模1.2.2 曲面分模功能在線框造型環(huán)境下，將應(yīng)用功能菜單翻至最后一頁。該頁中提供了支持曲面快速分模的各項(xiàng)功能，如圖1-6所示。 圖1-6 曲面分模功能菜單快速分模的基本流程如下：q 選擇QSPLIT功能，進(jìn)入快速分模Qsplit界面。通過定義開模方向?qū)⒎帜Ａ慵哪Ｐ兔娣纸M為型芯面、型腔面及抽芯面，并自動(dòng)生成分模線，如圖1-7所示。圖1-7 快速分模Qsplit界面q 退出Qsplit界面，使用P_SURF功能進(jìn)行分模面的定義，如圖1-8所示。通過EDIT等功能可對(duì)分模結(jié)果進(jìn)行編輯修改，并根據(jù)成型

7、毛坯的大小對(duì)分模面進(jìn)行裁剪后，最終通過EXTR_OBJ功能，輸出分模結(jié)果。圖1-8 分模面的定義1.2.3 兩種分模功能的特點(diǎn)實(shí)體分模與曲面分模是各具特色的兩種分模功能，其特點(diǎn)如下：1實(shí)體分模的特點(diǎn)q 基于實(shí)體造型環(huán)境，在產(chǎn)品零件的實(shí)體模型基礎(chǔ)上，通過參數(shù)化特征的定義來完成分模過程中的每個(gè)步驟。每次的操作結(jié)果都可通過對(duì)特征的編輯，很方便地修改定義參數(shù)或刪除某個(gè)步驟的結(jié)果，如：毛坯尺寸的修改、零件收縮率改變、刪除不正確的分模線或分模面等操作，使用非常方便。q 對(duì)零件實(shí)體模型的質(zhì)量要求較高，如果模型中存在幾何或拓?fù)鋯栴}，可能將導(dǎo)致無法分模。一般適用于直接在Cimatron it中生成的零件實(shí)體模型

8、，或通過曲面至實(shí)體轉(zhuǎn)化后轉(zhuǎn)化效果較好的模型。q 整個(gè)分模過程非常簡單，只要通過導(dǎo)入產(chǎn)品零件模型、定義收縮率、定義毛坯、定義分模線，自動(dòng)生成分模面等幾個(gè)步驟，就能完成零件的分模，生成模具的型芯、型腔部分。q 整個(gè)分模過程智能化程度很高，可自動(dòng)搜索模型中可能的分模線，確定分模線后能自動(dòng)生成分模面，但自動(dòng)生成的分模面形狀有時(shí)不一定能完全滿足用戶的實(shí)際需要。q 可直接應(yīng)用MOLDBASE 3D功能，繼續(xù)進(jìn)行模具的三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。2快速分模的特點(diǎn)q 基于曲面造型環(huán)境，可直接對(duì)產(chǎn)品零件的曲面模型進(jìn)行分模。無需耗費(fèi)時(shí)間進(jìn)行曲面至實(shí)體的轉(zhuǎn)化，對(duì)于復(fù)雜的曲面模型，可大大提高分模效率。同時(shí)，對(duì)零件模型的精度要求相對(duì)

9、較低，特別可解決使用實(shí)體分模功能無法完成的許多零件分模問題。q 整個(gè)分模過程非常直觀，通過確定分模方向后，可自動(dòng)將零件面分組，并能模擬模具開模過程。零件面準(zhǔn)確分組后，能自動(dòng)生成分模線。q 使用P_SURF功能，可根據(jù)分模線各段的具體特點(diǎn)，采用自動(dòng)或交互的方式來生成較為理想的分模面。相比實(shí)體分模功能生成的分模面，能更好地滿足用戶的實(shí)際需要。q MOLDBASE 3D功能支持使用快速分模生成的曲面數(shù)據(jù)進(jìn)行模具的三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，但一般情況下，分模結(jié)果生成后，可直接用于NC加工編程。1.3 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)使用實(shí)體分模功能完成零件的分模，并生成模具成型嵌件中的各個(gè)成型部分后，可直接選擇應(yīng)用功能菜單中的MO

10、LDBS 3D功能，進(jìn)行模具的三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。選擇該功能后，出現(xiàn)如圖1-9所示的MOLDBASE 3D主功能菜單。MOLDBS3D中提供了一系列模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)功能，能幫助模具設(shè)計(jì)人員自動(dòng)生成模架中的各模板及螺釘、推桿等標(biāo)準(zhǔn)元件，并可在模板上進(jìn)行打孔、開冷卻水道等詳細(xì)設(shè)計(jì)，形成整個(gè)模具的三維模型，如圖1-10所示。最后，可自動(dòng)輸出整個(gè)模具的材料表及工程圖，用于后續(xù)的模具制造。相比傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)，可大大提高設(shè)計(jì)的可視化程度，并提高模具的設(shè)計(jì)效率。圖1-9 MOLDBASE 3D主功能菜單圖1-10 整個(gè)模具的三維實(shí)體模型模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本流程如下：q 在零件分模的基礎(chǔ)上，選擇MOLDBS 3D功能，進(jìn)

11、入模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)境。q 選擇某種模架標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)目錄，根據(jù)分模形成的成型嵌件的大小，插入一個(gè)模架。q 根據(jù)分模生成的成型嵌件定義模架中的插件，并自動(dòng)在對(duì)應(yīng)的模板上開腔。q 加入螺釘、頂桿及冷卻水道等模具標(biāo)準(zhǔn)件及標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，并自動(dòng)在對(duì)應(yīng)的模板上開孔。q 根據(jù)需要對(duì)模架的尺寸及各零件尺寸進(jìn)行編輯修改，完成整個(gè)模具結(jié)構(gòu)的三維 設(shè)計(jì)。q 進(jìn)入工程圖模塊，定義模具的工程圖。選擇MOLDRAFT功能，可完成模具圖中的零件編號(hào)及自動(dòng)生成材料表。1.4 電極設(shè)計(jì)隨著特種加工技術(shù)的發(fā)展，近十年來，在模具制造業(yè)中大量采用電火花加工，來解決模具中一些采用傳統(tǒng)銑削加工方式難以達(dá)到的高精度加工及狹槽等難加工結(jié)構(gòu)的加工 問題。

12、但是，使用電火花加工是一種比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工藝過程，不僅電極放電加工是一種非常費(fèi)時(shí)的加工過程，而且電極本身的設(shè)計(jì)與制造同樣也需要耗費(fèi)大量的時(shí)間。當(dāng)前模具制造中有用高速銑削來替代放電加工的趨勢(shì)，但隨著電火花加工技術(shù)本身的發(fā)展及高速加工技術(shù)的一些局限，使得當(dāng)前的模具加工中呈現(xiàn)高速加工技術(shù)與電火花加工技術(shù)共同發(fā)展，相互補(bǔ)充的局面。面對(duì)激烈的市場(chǎng)競爭，當(dāng)前模具制造商迫切需要解決的是如果盡可能地縮短整個(gè)模具的制造周期，而電極設(shè)計(jì)與制造的過程自動(dòng)化是有效縮短整個(gè)模具的制造周期的一種有效途徑，Cimatron it提供的快速電極功能，是一個(gè)支持電極設(shè)計(jì)過程自動(dòng)化及放電加工過程模擬的一個(gè)應(yīng)用功能集。具有放電區(qū)域的選擇、電極的設(shè)計(jì)與管理及自動(dòng)生成電極圖檔等功能，能大大提高電極設(shè)計(jì)的效率。電極設(shè)計(jì)使用基于曲面模型的快速電極功能來實(shí)現(xiàn)，使用該功能前，需在Cimatron it的啟動(dòng)參數(shù)中加入-electrode（或-el）參數(shù)。在線框造型環(huán)境下，將應(yīng)用功能菜單翻至倒數(shù)第二頁。該頁中提供了電極面快速提取、電極面延伸及電極管理等功能。完成電極設(shè)計(jì)后，可切換至工程圖模塊，自動(dòng)生成電極圖，如圖1-11所示。 圖1-11 快速電極功能電極設(shè)計(jì)的基本流程如下：q 選擇ELECTRODE功能，進(jìn)入快速電極QElectrodes界面。通過指定放電加工區(qū)域的位置及電極毛坯的形式及參數(shù)，快速從模型中提取電極設(shè)