基于SlidEdged的仪表壳三维注塑模设计 - 文章

基于SlidEdged的仪表壳三维注塑模设计

作者：李志鹏王高潮周雅丽唐赣

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一、模具零件的分类

注射模的模具零件可分为成型零件与非成型零件，非成型零件又可分为标准件与非标准件(即基础零件)。成型零件属于注射模的专用件，是模具型腔的组成部分，其结构因制件或型腔构造方案的不同而异，是注射模三维设计的关键。

标准件在提高质量、降低成本、缩短设计周期及简化模具的设计与制造过程等方面作用明显。标准化是模具技术的发展方向，模具结构的标准化程度和模具零件的标准化率是模具企业竞争力的构成要素之一。

基础件是注射模的一般结构零件，是注射模非成型零件中尚未标准化的部分。随着模具标准化程度的不断提高，这部分零件的数量会逐步减少。

二、设计实例

仪表壳的结构如图1所示，其材料为聚甲基丙烯酸树脂，其质透明，采用注射成型的方法制造。

图1 仪表壳2D视图

该塑件细节较多，在16开纸上仅能作概略性描述，下面看看3D结构，如图2所示。

图2 仪表壳3D视图（左边为内面，右边为外面）

型腔是指由模具零件构成的成形制件所有表面的封闭空腔。型腔构造是指基于注射成型工艺与机械制造工艺而设计的型腔构成方案。

一个构造合理的型腔应具有以下特点：在合模注射时，能成形出合格的制件；在开模出件时，所成形的制件能够被顺利顶出；构成型腔的各模具零件具有良好的制造工艺性。

确定制件在模具中的位置、选择合适的分型面并制定制件顶出方案是型腔构造的首要内容。根据上述原则可以设计出如图3所示的仪表壳注射模型腔构造方案。

图3 塑件分型面

由于该塑件还存在卡沟，需要设计斜顶，如图4所示：

图4 斜顶示意图

根据所确定的型腔构造方案，在Solid Edge平台上可以比较容易地实现注射模的三维设计。设计步骤如下：

1.调入仪表壳三维模型，确定其在坐标系中的位置；
2.创建合适的毛坯（以备后面分割出成型零件）；
3.调入塑件，进行布尔运算，得出型腔；
4.对含有型腔的毛坯进一步分割，得出定模扳、动模板以及各个镶件。

具体操作过程分为体积块创建（Create）、分割（Split）及成型零件生成（Extract）三步。创建体积块的路径与实体建模相似。所创建的体积块可以被认为是成型零件的毛坯，使该毛坯与制件相关成型面交截，然后再参照制件切除，完成体积块创建。

分割次序对成型零件的创建会起到至关重要的影响。分割时应遵循由小及大、先局部后整体的原则依次进行分割。首步路径可以是：两个体积块←→所有工件，将分割出的第一部分临时命名为“A”，以备进一步分割，第二部分为成型零件体积块，应赋予其正式的零件名称。中间步骤的路径可以是：一个体积块←→模具体积块，依次从“A”中分割出各成型零件体积块。当只剩下最后两个成型零件体积块时，路径应为：两个体积块←→模具体积块，一次分割并分别赋予其正式的零件名称。仪表壳盖注射模成型零件体积块的创建、分割，以及插入部分标准件，如图5所示。

图5 成型零件分割组成图

只抽取被赋予正式名称的体积块生成成型零件的三维模型。通过模型树可以查看这些成型零件。例如：打开模型树中的动模镶块后，其外形如图6所示。

图6 动模镶块

然后依据型腔构造方案，通过布尔运算从制件三维模型上提取成型信息。创建成型面的工作方式简化了成型面的创建过程，保证了成型面的设计质量，对注射模三维设计有重要意义。

在装配环境中，应用已经存在零件的几何要素，可以直接创建新零件，并同步生成其实体模型（模型树）。还可以将自上而下（top－down）与自下而上（down－top）的工作方法相结合，在实体建模和组件装配之间来回切换，这样可以方便地实现组件装配与零件实体的同步设计。这就是所谓的同步交叉设计技术。同步交叉设计贯穿注射模三维设计的整个过程。成型零件特征的修改与细化及基础零件的创建皆基于同步交叉设计技术。标准件则可以直接从标准件库（在V17版本以后，默认带有部分标准件，但尚不包括国标标准件）中调用。

根据注射模的三维模型还可以导出其二维工程图。二维工程图在工程实际中的作用短期内还很难被取代，但二维设计被三维设计取代的趋势却非常明显。

三、结语

虽然与UG、PRO/E相比，Solid Edge的功能还稍显不足，一个明显的特点就是其中还没有建立模架库。但其在设计塑件、成型零件型腔和型芯的能力方面并不比前两者差，在某些方面甚至还有其独到之处。而且Solid Edge软件具有投资小、容易学习、上手快的特点，此外还可以结合其Insight模块融入管理的功能，所以Solid Edge不失为一款性价比非常高的模具设计软件。

原载：《CAD/CAM与制造业信息化》(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (12/30/2005)


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