模具在制造業(yè)中起著極為重要的作用。隨著CAD/CAE/CAM技術(shù)的廣泛應(yīng)用，模具的設(shè)計方法也從傳統(tǒng)的手工繪圖發(fā)展到利用通用的三維參數(shù)CAD軟件進(jìn)行產(chǎn)品造型與模具設(shè)計�；�于NX軟件的Mold Wizard模塊是應(yīng)用于塑膠注射模具設(shè)計及其他類型模具設(shè)計的注塑模專家系統(tǒng)。Mold Wizard的設(shè)計過程是建立在專家豐富的經(jīng)驗和知識基礎(chǔ)上的創(chuàng)造性思維過程，它不僅是參考經(jīng)驗知識的輔助設(shè)計，更是在現(xiàn)有經(jīng)驗基礎(chǔ)上的進(jìn)一步積累創(chuàng)新，是一個包含了對知識的繼承、集成、創(chuàng)新和管理的過程。21世紀(jì)制造業(yè)的競爭是新產(chǎn)品的競爭，而模具的設(shè)計又是新產(chǎn)品迅速投入市場的關(guān)鍵。本文通過電器面殼注塑模具設(shè)計實例，介紹了Mold Wizard在電器塑料模具設(shè)計中的應(yīng)用及優(yōu)勢。

一、電器塑料件的Mold Wizard設(shè)計實例

    本文模具設(shè)計實例產(chǎn)品為電器面殼，如圖1所示。下面詳細(xì)描述其設(shè)計過程。

    圖1 電器面殼制品數(shù)字模型

    1.初始化項目

    “初始化項目”分為兩個階段：產(chǎn)品模型加載階段和初始化階段。

    (1)加載產(chǎn)品模型。用Mold Wizard可以很容易地將要設(shè)計的模具的制品模型，從不同的CAD系統(tǒng)導(dǎo)入到NX系統(tǒng)中進(jìn)行適當(dāng)修改。

    (2)初始化項目。“初始化項目”是指創(chuàng)建或克隆一個產(chǎn)品的模具裝配結(jié)構(gòu)。在此過程中，可對模型文件的路徑、模型名進(jìn)行重設(shè)置，并根據(jù)Mold Wizard模塊提供的產(chǎn)品材料、收縮率參數(shù)、單位等作出適當(dāng)?shù)倪x擇，同時還提供了材料數(shù)據(jù)庫等編輯功能。初始化項目的模型，如圖2所示。

    圖2 初始化項目后的模型

    2.分模設(shè)計

    產(chǎn)品的分模設(shè)計過程包括模具設(shè)計準(zhǔn)備過程、MPV模型驗證、主分型面設(shè)計、抽取區(qū)域和自動補(bǔ)孔和創(chuàng)建型芯與型腔5個設(shè)計過程。

    (1)模具設(shè)計準(zhǔn)備過程。模具設(shè)計準(zhǔn)備過程包括模具坐標(biāo)系的設(shè)置、創(chuàng)建自動工件和模腔布局。本文采用一模兩腔的模腔布局形式，并將模具坐標(biāo)系調(diào)整至模腔中心，如圖3所示。

    圖3 創(chuàng)建模腔布局

    (2)MPV模型驗證。MPV模型驗證是模具自動分型的一個重要過程。它的主要作用是產(chǎn)品的修改和為后續(xù)的區(qū)域面抽取作分析準(zhǔn)備。

    (3)主分型面設(shè)計。主分型面是指以產(chǎn)品投影的最大外形線為界，切割產(chǎn)品以外的模胚工件的分模面。對于分型線不在同一平面內(nèi)的主分型面，最好使用拉伸工具進(jìn)行創(chuàng)建。而分型線全在一個平面內(nèi)的主分型面，還可使用有界平面方法和掃掠等方法創(chuàng)建。

    (4)抽取區(qū)域面。型芯與型腔區(qū)域就是將產(chǎn)品上所有表面以分型線為界分成的兩個區(qū)域。型芯或型腔區(qū)域曲面的創(chuàng)建方法有兩種：復(fù)制曲面與抽取曲面。如圖4所示。

    圖4 抽取型芯、型腔區(qū)域面

    (5)修補(bǔ)破孔。如圖5所示，NX Mold Wizard的模具工具具有強(qiáng)大的孔、槽等破面修補(bǔ)功能。本產(chǎn)品中的靠破孔較簡單，可直接通過自動工具來完成修補(bǔ)。

    圖5 自動修補(bǔ)產(chǎn)品破孔

    (6)創(chuàng)建型腔和型芯。當(dāng)Mold Wizard自動分模前的準(zhǔn)備工作即抽取區(qū)域面、破孔補(bǔ)片、創(chuàng)建分型線和創(chuàng)建分型面等操作完成以后，就可以分割模胚工件創(chuàng)建型腔與型芯了，如圖6所示。

    圖6 創(chuàng)建出型腔和型芯

    3.加載模架

    選用標(biāo)準(zhǔn)模架簡化了模具的設(shè)計和制造，縮短了模具的生產(chǎn)周期，方便了維修，而且模架的精度和動作的可靠性容易得到保證，從而使模具的價格整體下降。本文將以龍記大水口CH型無托直身模架為例進(jìn)行介紹（圖7）。

    圖7 加載龍記大水口模架

    4.創(chuàng)建澆注系統(tǒng)

    澆注系統(tǒng)是引導(dǎo)融熔體進(jìn)入模腔的流道通道系統(tǒng)，主要由主流道、分流道和澆口組成。

    (1)設(shè)計主流道。用Mold Wizard設(shè)計主流道就是加載澆口襯套標(biāo)準(zhǔn)件（主流道也是澆口襯套的內(nèi)孔道），同時加載用于定位注射機(jī)機(jī)嘴的定位環(huán)標(biāo)準(zhǔn)件。

    (2)創(chuàng)建分流道。本文模腔布局為一模兩腔，且為單澆口側(cè)面進(jìn)膠，因此分流道采用的是較為常見的S型。

    (3)創(chuàng)建澆口。Mold Wizard中創(chuàng)建澆口所使用的工具僅針對項目初始化的模具總裝配體部件。為配合分流道，本文模具采用側(cè)澆口類型。

    (4)創(chuàng)建空腔。澆口的空腔只能是創(chuàng)建在型腔上，如果分流道橫截面為半圓形，則在型腔和定模板上創(chuàng)建空腔；如果為圓形，可同時在型芯、型腔以及動、頂模板上創(chuàng)建。

    5.創(chuàng)建頂出系統(tǒng)

    產(chǎn)品完成一個成形周期后開模，產(chǎn)品必須從模具上取下來，此工作必須由頂出系統(tǒng)來完成。頂出系統(tǒng)一般由頂出、復(fù)位和頂出導(dǎo)向等三部分組成。本文產(chǎn)品有外側(cè)孔和內(nèi)部倒扣特征，需要作側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)和斜頂脫模機(jī)構(gòu)。

    (1)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計。側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計主要分為3個階段：創(chuàng)建滑塊頭、加載滑塊標(biāo)準(zhǔn)件、創(chuàng)建空腔。如圖8所示。

    圖8 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計

    (2)斜頂脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計。斜頂脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計就是加載浮升銷標(biāo)準(zhǔn)件、修剪浮升銷標(biāo)準(zhǔn)件及創(chuàng)建空腔，如圖9所示。

    圖9 斜頂脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計

    (3)加載頂桿。在標(biāo)準(zhǔn)件庫中，頂出系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)件的類型主要有直頂桿、扁頂桿、有托頂桿及頂管等，可根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)來選擇合適的頂出標(biāo)準(zhǔn)件。本文模具的頂桿包括有流道頂桿和頂出產(chǎn)品的頂桿，其類型均為直頂桿，如圖10所示。

    圖10 加載完成頂桿

    (4)創(chuàng)建頂桿式鑲塊。對于BOSS柱特征來說，可以作成鑲塊進(jìn)行拆分，同時此鑲塊又能作為頂出部件，并協(xié)助其他頂出部件將產(chǎn)品推出，如圖11所示。

    圖11 修剪完成頂桿式鑲塊

    6.創(chuàng)建冷卻系統(tǒng)

    冷卻系統(tǒng)也稱為熱交換系統(tǒng)，當(dāng)成型材料熔體注射到模腔成型后，冷卻系統(tǒng)使成型制件快速降溫并冷凝，其經(jīng)濟(jì)意義在于縮短成型周期、提高生產(chǎn)效率。

    本文注塑模具的冷卻系統(tǒng)將在模具的模板和模腔上同時創(chuàng)建。

    (1)創(chuàng)建冷卻管道。用Mold Wizard模塊時，冷卻水管的創(chuàng)建僅適用于已項目初始化的模具總裝配部件。總體說來，模具的冷卻管道按模腔（型芯和型腔）的高度可分為3層。每層冷卻管道結(jié)構(gòu)是相同的，且間距大致相等。因此，在完成第1層冷卻管道的創(chuàng)建后，第2層和第3層冷卻管道照此進(jìn)行，如圖12所示。

    圖12 生成冷卻管道

    (2)創(chuàng)建冷卻管道空腔。在創(chuàng)建冷卻管道空腔時，應(yīng)先創(chuàng)建出型腔和型芯上的空腔，然后才能創(chuàng)建動、定模板上的冷卻管道空腔。使用“注塑模向?qū)?rdquo;工具條上的“腔體”工具在模具動、定模板以及型芯、型腔上創(chuàng)建冷卻管道空腔。

    至此，電器面殼注塑模具已設(shè)計完成，如圖13所示。

    圖13 電器面殼注塑模具

二、結(jié)語

    Mold Wizard模塊是NX軟件中設(shè)計注塑模具的專業(yè)模塊。它為設(shè)計模具的型芯、型腔、滑塊、推桿和嵌件提供了更進(jìn)一步的建模工具，使模具設(shè)計變得更快捷、更容易。

    基于專家?guī)斓腗old Wizard模塊，提供設(shè)計工具和程序來自動進(jìn)行高難度的、復(fù)雜的模具設(shè)計任務(wù)，在注塑模具設(shè)計領(lǐng)域中具有不可替代的優(yōu)勢。在電器塑料件注塑模具設(shè)計過程中，合理運用Mold Wizard模塊，能夠大大提高電器塑料件注塑模具設(shè)計的質(zhì)量和效率。

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