于學(xué)勇，張朋

（常熟理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，江蘇常熟 215500）

基于Siemens NX平臺(tái)的復(fù)雜殼體注塑模具設(shè)計(jì)與制造

于學(xué)勇，張朋

（常熟理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，江蘇常熟 215500）

采用Siemens NX平臺(tái)完成了某復(fù)雜殼體注塑模的設(shè)計(jì)與制造.并通過Moldflow進(jìn)行流動(dòng)模擬分析.依據(jù)平衡式布置原理確定了澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案.該方法縮短了復(fù)雜塑件的模具設(shè)計(jì)周期.提高了模具制造的質(zhì)量.

Siemens NX；注塑模具；模流分析；計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造

隨著社會(huì)快速發(fā)展，塑料制品的結(jié)構(gòu)也日趨復(fù)雜，精度要求越來越高，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法已無法滿足社會(huì)的需求.為了適應(yīng)模具工業(yè)的快速發(fā)展，提高產(chǎn)品競爭力，模具CAD/CAM一體化技術(shù)已成為塑料制品設(shè)計(jì)與制造的核心技術(shù)[1].本文以Siemens NX mold wizard為平臺(tái)，以生產(chǎn)實(shí)際中的某復(fù)雜殼體的注塑模具設(shè)計(jì)與制造為例闡述CAD/CAM技術(shù)在塑料模具設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用.

1 塑件產(chǎn)品分析

塑件產(chǎn)品3D建模如圖1所示，該塑件為大批量生產(chǎn).材料為ABS.外觀要求光亮、無飛邊、流痕及分模線，并要求塑件具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性.易于加工成型.塑件的成型性能如表1.

表1 ABS的主要工藝參數(shù)

圖1 殼體零件三維建模圖

2 基于NX平臺(tái)的殼體零件注塑模具設(shè)計(jì)

2.1 成型零件設(shè)計(jì)

基于NX Mold wizard平臺(tái)設(shè)計(jì)模具的流程如圖2所示，首先是布局模具的型腔，結(jié)合塑件比較復(fù)雜，生產(chǎn)批量大的特點(diǎn)，采用平衡式布置和一模兩穴的布局結(jié)構(gòu)；其次是分模，分模的合理程度直接決定模具的成型效率和塑件的質(zhì)量[2.3.4]，因此，分模是注塑模具設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵的步驟；由于塑件比較復(fù)雜，分模時(shí)只能采用手動(dòng)分模方式，對(duì)塑件上的開放破孔需利用建模模塊中的曲面和實(shí)體工具進(jìn)行修補(bǔ)，對(duì)于塑件內(nèi)扣采用成型推桿斜頂?shù)姆绞絹硗瓿?上述關(guān)鍵問題解決后就可以按照NX Mold wizard平臺(tái)設(shè)計(jì)模具的流程來完成其余設(shè)計(jì)步驟，并創(chuàng)建出整體嵌入式型芯和型腔，如圖3所示.

圖2 NX Mold wizard平臺(tái)設(shè)計(jì)注塑模具流程圖

圖3 分型后的整體嵌入式型芯和型腔

2.2 塑件質(zhì)量的CAE分析

依據(jù)平衡式布置原理確定了澆注系統(tǒng)排布情況，并在模具設(shè)計(jì)之前對(duì)注射成型的流道比進(jìn)行校核.如果設(shè)計(jì)出的流道比比塑料允許使用的流道比大，注射成型便有可能發(fā)生充模不足或制品缺料的現(xiàn)象，利用Moldflow進(jìn)行填充區(qū)域的充模分析結(jié)果如圖4所示.可看出塑料熔體完全填充塑件的整個(gè)區(qū)域，沒有冷料缺陷，說明流動(dòng)比完全滿足要求；氣穴的位置如圖5所示，主要集中在斜頂部位和分型面附近，可自然消除，對(duì)塑件質(zhì)量影響不大；熔接痕的位置如圖6所示，可見熔接痕結(jié)果比較理想，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)較合理，殼體的內(nèi)表面為非觀賞面，允許有少量熔接痕，并且熔接痕可通過提高模具溫度和增加保壓，盡早進(jìn)行保壓切換等辦法消除[5-6].

圖4 充填區(qū)域分析圖

圖5 氣穴位置分析圖

圖6 熔接痕位置分析

2.3 模架選用及后續(xù)處理

依據(jù)成型零件的尺寸，采用合理的模架，此次設(shè)計(jì)選用龍記模架，型號(hào)為DCI 2125型，其參數(shù)如表2所示.選擇合適的澆注系統(tǒng)來完成注射過程，同時(shí)還要為模具選擇澆口套、推桿、復(fù)位桿、定位圈、緊固件、支撐件等標(biāo)準(zhǔn)件，最終設(shè)計(jì)好的三維注塑模具裝配模型如圖7所示.

3 模具數(shù)控仿真加工

模具的制造主要是加工整體嵌入式型芯、型腔和鑲件以及各種類型的孔加工等，運(yùn)用NX CAM模塊當(dāng)中的平面銑、型腔銑、固定軸輪廓銑和點(diǎn)位加工等方法，一般都可達(dá)到成型零件的數(shù)控銑削要求[6].NX CAM模塊的主要操作步驟為加工工藝分析、創(chuàng)建刀具軌跡和后置處理.下面以殼體型芯的數(shù)控加工為例來說明NX CAM平臺(tái)加工的具體過程：（1）粗銑上端面：選擇mill planar，切削模式選擇“往復(fù)”方式，平面直徑百分比為75%，毛坯距離為3 mm、每刀深度為1 mm、余量為0.2 mm.（2）精銑上端面：選擇mill planar，切削模式選擇“往復(fù)”方式，平面直徑百分比為50%，毛坯距離為1 mm、每刀深度為0.5 mm、最終底面余量為0.1 mm.（3）創(chuàng)建粗加工操作：選擇mill contour，刀具設(shè)置D12R2，方法為MILL ROUGH，刀軌的切削模式選擇為跟隨周邊，平面直徑百分比為50%，全局每刀深度1 mm、安全距離為3 mm、余量為0.1 mm.（4）創(chuàng)建精加工操作：選擇mill contour，模式為CAVITY MILL，刀具設(shè)置BallR8，方法MILL SEMI FINISH，步距為刀具直徑的50%，每刀深度0.5 mm、部件底部面余量0、內(nèi)外公差為0.01 mm、檢查安全距離3 mm，仿真加工刀軌如圖8所示.

表2 模架的主要參數(shù)

圖7 模具的三維模型圖

4 結(jié)語

圖8 型芯精加工仿真加工刀軌圖

基于Siemens NX CAD/CAM和Moldflow為平臺(tái).以實(shí)際生產(chǎn)中的某復(fù)雜殼體塑件為例.介紹了模具設(shè)計(jì)及其成型零件的加工工藝分析、制定和設(shè)計(jì)過程.完成了該塑件注塑模具的設(shè)計(jì)和數(shù)控加工.縮短了模具的設(shè)計(jì)和制造周期.降低了模具的研發(fā)成本.大大提高了模具的加工精度.對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐有很好的指導(dǎo)作用.

[1]屈華昌.塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[2]王玉坤.基于UG和Moldflow的控制器注塑模設(shè)計(jì)[J].陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，30（2）：66-68.

[3]蘇君.基于UG數(shù)碼相機(jī)前蓋注塑模具設(shè)計(jì)與加工[J].模具技術(shù)，2012，38（4）：51-53.

[4]唐春華，廖桂波.基于UG的某外殼零件注塑模具設(shè)計(jì)[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2012（6）：78-80.

[5]羅綱.基于UG的一種手機(jī)底殼注塑模具設(shè)計(jì)[J].塑料，2011，40（6）：103-105.

[6]黃義俊，張寶忠.模具CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社，2009.

CAD/CAM of Injection Mold for Some Shell Part Based on Siemens NX

YU Xue-yong,ZHANG Peng
(School of Mechanical Engineering,Changshu Institute of Technology,Changshu 215500,China)

The injection mold is designed and produced based on Siemens NX.The runner which is based on the principle of balance arrangement is determined by the simulation and analysis on Moldflow.The method im?proves the injection mold production quality and design efficiency.It has a reference value for production.

Siemens NX;Injection Mold;Moldflow;CAD/CAM

TP391

A

1008-2794（2013）04-0051-03

2013-03-25

于學(xué)勇，講師，研究方向：模具設(shè)計(jì)與制造，E-mail：fanch10@126.com.