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运用UG NX设计压铸模具

作者: 来源: 日期:2017-03-16 22:17:13 人气:446

  模具是用来成型产品的工具,这种工具由各种零件构成,不同的模具由不同的零件构成。 它主要通过改变所成型材料的物理状态来实现物品外形的加工,正是有了模具才使得大规模工业化生产成为现实,模具素有 “工业之母” 的称号。工业领域内常用的模具种类有注塑模具、吹塑模具、 挤出模具、 冲压模具、 压铸模具、 锻压模具等,其中注塑模具、吹塑模具、挤出模具主要加工非金属材料,冲压模具、 压铸模具、 锻压模具主要加工金属材料。

  得益于计算机技术和软件行业的发展,目前模具设计多采用计算机辅助设计来完成,行业内比较流行的设计软件有UG、 Pro/E、 CATIA、 AutoCAD等。虽然各种模具 都有其工艺特性,但不同的模具种类之间也是有很多共性的,在设计中可以互相借鉴设计经验。UG软件为模具设计技术人员开发了针对注塑模具设计的Mold Wizard模 块和针对冲压模具设计的Progressive Die Wizard模块,但对于其他种类的模具则没有对应的模块。鉴于压铸模具和注塑模具的成型原理类似,我们可以尝试用UG软件现 有的功能实现压铸模具设计。

  1 压铸模具与注塑模具的异同

  1.1 压铸模具与注塑模具相同之处

  1)成型原理。压铸模具与注塑模具成型原理类似,都是将液态材料注入模具,待材料冷却凝固后即得到所需形状的产品。 由于热胀冷缩的作用,因此在模具设计中都 需要考虑材料收缩率和脱模斜度的问题,压铸模具的收缩率和脱模斜度比注塑模具都要大一些。

  2 )基本结构。压铸模具与注塑模具的基本结构相同,都需要设计型腔、 型芯、 脱模机构、 冷却系统、 流道、 模具等。

  1.2 压铸模具与注塑模具不同之处

  1 )溢渣槽。压铸模具需要设计溢渣槽,而注塑模具没有此结构。由于液态金属的流动性比液态塑料要差很多,在模具型腔中液态金属流的前端冷料和后续到达的金属融合困难,容易形成熔接痕缺陷,因此在压铸模具中要设计溢渣槽用来存放液态金属流的前端冷料。溢渣槽一般在浇口正对面一侧设计较多,其他方向也要有,但数量可酌情减少。

  2)排气孔。压铸模具需要单独开设排气孔,而注塑模具一般利用装配间隙排气不必单独开设排气孔。液态金属比液态塑料流动性要差,一旦卷入空气很难排出,容易 形成气孔缺陷,因此压铸模具必须设计排气孔。

  3)脱模机构。压铸模具与注塑模具都需要设计脱模机构,这种机构是帮助产品从模具上脱离的,一般设计在型芯所在的区域内。压铸模具不光需要在型芯区域内设 计脱模机构,在溢渣槽、 流道上内也要脱模机构。

  4)流道和浇口。流道和浇口属于模具的浇注系统,它们将液态材料导入模具型腔内。注塑模具流道一般采用球形流道和梯形流道,浇口种类也比较多,诸如侧浇口、 点浇口、 潜伏式浇口等。鉴于金属的流动性比较差,压铸模具的流道只采用底面是平面的梯形流道,浇口也只能用侧浇口。

  5)冷却系统。注塑模具的冷却系统一般可以布置为直流式、 环绕式和冷却井式,这些冷却水道的布置形式同样适用于压铸模具,不同的是压铸模具需要更高效率的 冷却系统。而且压铸模具的浇口套外置也需要设计冷却系统,以保证浇口套内的材料也能凝固。

  2 UG软件介绍

  用UG软件设计压铸模具主要需要3个模块:Mord Wizard模块(图1)、 Feature模块(图2)、 Feature Operation模块 (图3)。

  应用Mord Wizard模块主要是对产品进行模具分析( MPV)和处理,分型以后主要应用Feature模块和FeatureOperation模块进行型芯、 型腔、 嵌件、 滑块、 流道、 溢渣槽、排气孔等后续设计,下面就一个设计案例介绍此方法。

  3 设计案例

  如图4所示,该产品为一个基座,材质为铝,收缩率为5‰,该产品在Mord Wizard模块中经模具分析后分模面确定为下板的上表面(见图4),上板和下板之间的部分为 一个十字结构的连接体,该部分设计为侧抽芯机构成型。

  该产品分型后,型芯和型腔结构见图5所示。一般情况下流道、 溢渣槽、 排气孔都应设计在型芯一侧,但在该模具中型腔一侧也设计了流道、 溢渣槽和排气孔。 之所以采用这种结构是因为该产品上下两部分都有面积比较大的板状结构,如果只在型芯一侧设计浇口,则容易造成在型腔内的上板填充不均匀,造成产品缺陷。这种型腔、 型芯上都设计浇注系统的模具也是不多见的。

  注塑模具的浇口套只有一个部件,与注塑模具设计不同的是,压铸模具的浇口套分为上、 下两部分,如图6所示。 一般情况下需要在型芯镶嵌件4和5上加工出流道, 液态金属通过浇口套1进入模具后被镶嵌件4和5上的流道导入模具型芯一侧的流道,而这套模具由于在型腔一侧也布置了浇口,所以在浇口套1和型腔嵌件3上也要要加工流道。

  注塑模具的浇口套没有冷却系统,而压铸模具的浇口套需要设计冷却系统,如图6所示,冷却液经过冷却环2上的水嘴进入浇口套1,在浇口套上循环一周后通过另一 个水嘴流出。

  产品中间的十字结构采用侧抽芯成型,由于该部件为细长板状结构考虑后期模具加工及装配方便,该侧抽芯和滑块设计为可拆分结构,如图7所示。

  其他结构诸如成型各个孔的型芯都需要加工成型腔嵌件或型芯嵌件,UG设计完成后的模具主要结构三维模型见图8。

  至此模具主要结构已设计完成,成型部件可以由三维模型进行数控加工编程进入下一个工序,模具的其他结构及零件诸如脱模机构、 模架可以继续在UG 中 调 用 Mold Wizard模块进行添加,完成后的装配简图见图9和图10。

  4 结 语

  模具设计既简单也复杂,说它简单是因为模具的基本结构都有类似之处,说它复杂是因为设计每一套模具都需要从产品结构出发,都需要按照产品结构变换模具的设计 思路,只有多看多实践才能积累更丰富的设计经验。

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