AutoCAD在塑料成型模具設計中的應用

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AutoCAD在塑料成型模具設計中的應用簡介
摘要:介紹了通用計算機繪圖軟體AutoCAD在塑料模具設計中的應用及方法。 關鍵詞:計算機輔助設計;特性模版設置;半成品;視口;圖塊;繪圖技巧 模具為單件生產的產品,技術含量高,製……
AutoCAD在塑料成型模具設計中的應用正文
摘要:介紹了通用計算機繪圖軟體AutoCAD在塑料模具設計中的應用及方法。
關鍵詞:計算機輔助設計;特性模版設置;半成品;視口;圖塊;繪圖技巧

模具為單件生產的產品,技術含量高,製造周期長。提高模具設計速度是縮短整個模具製造周期的重要一環。筆者在此將使用AutoCAD進行模具設計的體會作初步介紹。

1 特性模版的定製

用AutoCAD繪圖則應先定製好模版。即確定繪圖邊界、繪圖精度、文字樣式、圖層設置(包括圖層名稱、線形、線的顏色和粗細) 等。這些均屬於常規設置,其設置方法在相關書籍中均有詳細記敘。針對模具設計的需要,還可作以下設置。

1. 1 尺寸標註的設置

塑料模具的大小根據其成型的塑件的大小及一模的腔數確定,其尺寸差別很大,若只設定一種尺寸標註樣式,很難滿足各種不同模具設計的需要。比如模具總體尺寸為150 mm ×200 mm ×200 mm 時,選擇字高為4 mm ,箭頭長度亦為4 mm 比較適宜。當模具體積增加了1 倍甚至數倍,又沒有條件按1∶1的比例列印圖紙時,在列印出來的圖紙上的尺寸和尺寸線箭頭便會小得無法辨認。想在屏幕上看到較大範圍的圖形也難以辨認尺寸。這就需要設置兩種甚至多種尺寸標註樣式以滿足設計需求。這其中除包括字高和箭頭尺寸外,還包括尺寸界線相對圖形的距離,尺寸界線超出尺寸線的長度,尺寸數字相對尺寸線的距離等等,均需調整合適。若逐一調整,比較繁瑣。這裡介紹一種簡便方法,僅調整尺寸標註樣式中的“整體比例”即可。具體方法如下。

點擊工具按鈕“Dimension Style (尺寸標註樣式) ”,打開“Dimension Style Manager (尺寸標註樣式管理器) ”對話框,單擊對話框中“New ...(新建) ”按鈕,打開“Create New Dimension Style (增添新的尺寸標註樣式) ”對話框,在“New Style Name”框中輸入新的名稱,如“2 倍機械圖”,然後單擊“Continue”鍵,出現對話框“New Dimension Style :2 倍機械圖”,打開對話框中“Fit (匹配) ”標籤頁,在“Scale For Dimension Features(比例縮放尺寸特徵) ”欄中將“Use overall Dimension scale of (使用整體尺寸比例) ”單選框中的“1”改為“2”,然後單擊“OK”,回到“Dimension Style Manager”對話框,會看到“Styles”欄中多了剛設置的類型。從第2 步起重複上述步驟,可增設新的類型。比如將“整體比例”調整為2. 5 ,3. 0 ,3. 5 等,最後關閉對話框,完成設置。此時若在對話框中選擇了剛才設置的“2 倍機械圖”類型,所有尺寸特徵都會是原設置的2 倍。即如原設置字高若為4 mm ,此時則為8 mm ,其餘特徵均如此。在設計時可按需選用,十分方便。

1. 2 公差精度的設置

AutoCAD默認的公差標註精度為小數點后兩位,而塑料模具設計的公差標註精度為小數點后3 位。以下,就其設置方法作一簡述:

點擊工具按鈕“Dimension Style (尺寸標註樣式) ”,打開“Dimension Style Manager”對話框,單擊對話框中“New ...(新建) ”按鈕,打開“Create New Dimension Style (增添新的尺寸標註樣式) ”對話框,在“New Style Name”框中輸入新的名稱后, 單擊“Continue”鍵,在出現的對話框中打開“Tolerances(公差) ”標籤項,在“Tolerance Format”欄“, Method”下拉框中系統默認的方式為“None(無公差)”,另選“Symmetrical(雙向公差)”,此時會看到該欄內的其他各項由灰色轉為高亮顯示,即可對其進行設置了。設置其“Precision ( 精度) ”為“0. 000 ”。回到“Method”下拉框中再選“Deviation (單項公差) ”,亦設其“Precision (精度) ”為“0. 000”。同時設“Vertical(公差在垂直方向上的位置) ”為“Middle (中間) ”,“Scaling for height (相對尺寸的高度比例) ”為“0.8”,再次選擇回到“None (無公差標註) ”,上述各項設置又呈灰色,暫不起作用。但這些設置經保存至模版文件( Template file) 後會得到永久保存,可隨時啟用。單擊OK,完成設置。選“None”,是因為公差設置會用於所有尺寸標註,而模具設計中許多尺寸不需要標註公差。在需要標註公差時如何標註,將在後文中詳述。

1. 3 工具“Quick Leader (引線) ”的特徵設置

按AutoCAD的預設設置,引線的頭部為箭頭狀,適合標註形位公差時使用,而模具設計中較少使用形位公差。這是因為模具加工中需要保證形位公差的地方太多,這些要求大多成了行業內約定俗成的規矩,一般不需註明。較多使用引線的地方是在總裝圖上標示零件號。此時用箭頭不如用圓點醒目。可單擊該工具,再擊滑鼠右鍵,在隨後彈出的命令菜單中選擇“Settings”命令,出現“Leader Settings”對話框,在其中選“Leader Line & Arrowhead(引線和箭頭) ”標籤頁,在“Arrowhead”框中選“Dot Small (小圓點) ”並將“Number of point”由3 改為2以減少標註時的點擊次數,加快繪圖速度。單擊OK,完成設置。

1. 4 工具欄的設置

具體方法為:在工具欄的任何地方單擊滑鼠右鍵,在彈出的命令菜單中選“Customizes ...(自定義) ”命令,在出現的“toolbars(工具欄) ”對話框中單擊“Customizes ...”鍵,即可打開“Customizes toolbars ...”對話框,在對話框中選擇所需命令的類別並選取所需命令的工具按鈕(單擊任一工具按鈕,對話框下方的“Description”框內會有詳細說明該工具按鈕的功能) ,拖該工具按鈕至工具欄中合適的位置便可將其複製到工具欄上。同樣,在“Customizes toolbars ...”對話框打開的狀態下,也可點取不需要的工具按鈕,將其拖出工具欄便可將其從工具欄中取消。

以上所提出的各項設置除第1. 4 節工具欄的設置外,其餘各項均可與繪圖界限、繪圖精度、文字樣式、尺寸標註樣式、圖層設置等常規設置一併存入模版文件( Template File) 。每次繪圖時,作為模具設計的專用模版可直接提取。而第1. 4 節工具欄的設置不必特意存檔,AutoCAD承認每次調整后的設置。

2 半成品製作

所謂模具設計中的半成品是指模具中所有可以標準化的總體結構圖和零件圖,以及圖紙中常出現的文字、符號及表格。設計時,直接提取這些半成品加以修改。歸納起來,模具設計中的半成品有以下幾類。

2. 1 標準模架

目前,我國的注塑模具的基本模架部分已有了通用的標準,工作之餘,可將各種型號的標準模架繪製存檔。注塑模的型號主要是以成型模板平面的邊長來定義的。如成型模板的邊長為150 mm ×200mm ,其型號定義為“直1520”或“點1520”(“直”或點”表示注塑模為直澆口結構或點澆口結構) 。其各層模板的厚度有多種規格,可根據需要選擇。對半成品製作而言,需注意每種型號的模架,其各層模板的厚度只需畫一種規格即可。

除了繪製模架的總裝圖外,還應正規地拆繪模架的零件圖。包括圖形、尺寸、表面粗糙度、技術要求、零件圖標題欄等所有可以先期完成的工作。標題欄中的件號、名稱、材料、數量等,除了件號暫行空缺外,其餘的也都應填好。

2. 2 標準件

塑料模具中有許多通用零件,除了各種型號規格的螺釘、銷釘、彈簧等國家標準件以外,還有導柱、導套、定距拉杆、澆口套、定位圈、拉料桿、斜導柱等眾多常用結構件,均可先期繪製好。繪製好的零件圖,既可採用一般圖形文件存檔,也可製作成圖塊,在需要時直接插入。利用插入圖塊時可任意確定x 、y 方向的插入比例來減少繪製各種規格標準件的數量。各種標準件的規格應與標準模架相配套,做到標準化,系列化。

2. 3 標題欄和粗糙度符號

標題欄和粗糙度符號是塑料模設計中反覆用到的,適宜將它們做成圖塊,並將其中的文字部份及粗糙度的值定義為塊的屬性,需要時插入塊的圖型,同時按提示輸入其屬性值(文字及數字,如名稱、件號、材料、數量、數值等) 。

2. 4 常用技術條件

將常用的技術條件逐項分行用單行文本一次寫出,並以圖形文件存檔。不用多行文本工具,是因為若一次將多項技術條件用多行文本寫出,AutoCAD2000 會將它們全部認定為一個對象,當需要在其他圖紙上引用該技術條件中的某幾項時改動量。也可將兩個文件同時打開,選擇需要的技術條件,按住右鍵直接拖入目標圖形文件中。若想用多行文本工具則需分多次使用,一次輸入一項技術條件。

除了上述半成品的製作外,已設計完成的圖紙也是可利用的資源,應注意保存典型結構、常用規格的設計圖。

3 進入設計階段

3. 1 塑件圖與模具成型部的繪製

熔融的塑料進入模具型腔后,由高溫至冷卻定型會產生收縮,要得到合格的塑件,模具型腔必須按塑料收縮率加放尺寸。對於收縮率不大或較穩定的塑料品種,可先繪製好塑件圖,其零件型腔圖形用AutoCAD 2000 提供的“Scale (比例縮放) ”工具直接將塑件圖按比例放大即可作為成型部分的圖形使用。對於收縮率變化較大的大型塑料件,則往往因其在成型過程中軸向與徑向的收縮率不同,其模具成型部的繪製不能採用同一比例放大。如汽車用大型防滑塑件,採用高壓聚乙烯材料,其徑向收縮率約為1. 5 % ,軸向收縮率約為1. 0 %。遇到此類情況,可將繪製好的塑件圖做成圖塊。在插入該圖塊時,x 、y 方向選擇不同的比例, 比如, x 方向設置為1. 010 , y 方向設置為1. 015 。這樣插入的圖形才符合設計的要求。但這樣插入圖塊后,會發現其尺寸並沒有發生變化,仍然是1∶1 的尺寸。這時只需用Explode (分解) ”工具將其分解,便立刻會看到,圖中所有尺寸均按前面設置的x 、y 方向的不同比例放大了。此時,再將拔模斜度考慮進去,同樣可作為成型部分的圖形使用。

3. 2 模具圖的繪製

有了成型部的圖形及前述半成品的製作基礎,模具的設計大為簡便了,模具總裝圖及各板零件圖的繪製便是如此。只需選取合適的標準模架,用“St retch (拉伸) ”工具調整各板厚度達設計需求,拷入成型部圖形並作適當修改,插入頂桿、螺釘、拉料桿等標準件圖塊,將圖塊分解,然後將其拉伸或壓縮至所需長度便可基本完成。

3. 3 繪圖中常見問題的處理

3. 3. 1 局部放大圖的作圖方法

對於較複雜的局部圖形,常常需要作局部放大圖。AutoCAD 2000 的繪圖工具中雖然有“比例縮放”工具,但在此處卻不適用。因為“比例縮放”是對圖形實際尺寸的縮放,它不僅放大了圖形,圖形上標註的尺寸也隨之等比放大,需逐個修改其尺寸為原尺寸。僅對圖形顯示的放大可用以下方法。

(1) 使用視口工具作局部放大圖。作好頁面設置后,用“Single Viewport (單視口) ”工具框取頁面的全部或一部份,顯示全部圖形,並調整好圖形位置,留出局部放大圖的空擋,在空擋處再用“Single Viewport”工具框取新的視口區,用“Zoom”,“Pan”等工具調整圖形,僅顯示需要放大的部份即可。若有多處需要局部放大,重複上述過程。還可用“Clip Exiting Viewport (當前視口裁切) ”工具裁去不想要的部份。

(2) 利用圖塊作局部放大圖。當插入圖塊時,可以選擇插入的比例,只要不將插入的圖塊分解,其尺寸仍保留繪圖時的尺寸,而其圖形卻會按指定的比例放大。這樣,只需選擇需要放大的部份,將其拷貝、移動, 還可畫出新的邊界及將多餘部分裁切( Trim) 掉。然後,將其製作成圖塊,按所需比例插入。如果插入的比例不合適,還可用“圖塊修改”或“比例縮放”工具將其修改合適。用比例縮放工具縮放圖塊,不必擔心它會改變尺寸。

3. 3. 2 文字及尺寸標註中亂碼現象的處理

用AutoCAD 2000 輸入漢字和尺寸,有時因處理不當會出現文字或字元亂碼現象,其原因在於系統中的字體分漢字字體和西文字體兩大類,輸入的漢字必須對應漢字字體,而字元如“φ”必須對應西文字體。二者之間若找錯了對象,便會出現文字或字元亂碼。處理方法是: (1) 在標註尺寸時需同時輸入漢字的情況下,應採用多行文本工具輸入漢字;(2) 出現亂碼現象后,用“Edit Text (更改文字) ”工具選取出現了亂碼的文字。在隨後出現的“Multiline Text Edit (更改多行文本) ”對話框中,選“Properties(特性) ”標籤頁,並在“Styl (文字樣式) ”下拉框中選取尺寸標註樣式中確定的文字樣式,預設設置為Standard”,此時漢字繪變為亂碼,選取亂碼,使其高亮顯示,並在“Character (特徵) ”標籤頁、“字體”下拉框中選取對應的字體,確認后,擊OK即可。

3. 3. 3 標註尺寸公差

(1) 利用工具“Properties (屬性) ”加註尺寸公差。1. 2 節中敘述了公差精度的設置,因在“Method”下拉框中選擇了“None”,標註尺寸時是不會標註公差的。在需要為某些尺寸加註公差時,可以先標註所有名譽尺寸,然後選擇需要加註公差的尺寸, 單擊“Properties”工具按鈕,打開其對話框,在對話框中打開“Tolerance ”選項,按需設Tolerance display”項為“Symmetrical (單向公) ”或“Deviation (雙向公差) ”,並在上、下偏差欄內填入偏差值,確認后關閉對話框,便可完成該尺寸的公差標註。關於公差的精度、公差數字的字高及其相對名譽尺寸的位置已按1. 2 所述方法設置,在此不必重新設置。

(2) 在標註尺寸時直接標註出公差。方法為:單擊尺寸標註工具,選取需標註公差的圖形對象,在命令行輸入“T”回車, 然後在“Enter dimansion text :”提示下輸入所需的尺寸。譬如“100 \ H0. 8X\ S + 0. 035^ + 0. 012”,即名譽尺寸為100 , 上、下偏差分別為+ 0. 035 , + 0. 012 的標註,其中“H0. 8X ”控制公差的字高為名譽尺寸的0. 8 倍。

4 常用繪圖技巧

4. 1 畫斜線及斜線上的垂線

在設計過程中,經常需要畫斜線及斜線上的垂線的圖,常規方法用相對坐標並輸入長度值和角度值來完成,還可用下面方法來完成此類圖形的繪製: (1) 右擊屏幕下方“POLER”按鍵,在彈出的命令菜單中選“Settings”,在隨後出現的“Drafting Settings (草圖設置) ”對話框中設置增量角度為所需值,選取“Polar Tracking On”複選框,在同一對話框中打開“Object Snap(對象捕捉) ”標籤頁,選取“Perpendicular (垂直方式) ”,單擊“OK”,關閉對話框,便可方便地繪製上述圖形了。(2) 同(1) ,打開“Drafting Settings (草圖設置) ”對話框,選取“Snap and Grid”標籤頁,在“Snap”選項框內將“Angle ( 角度) ”設置為所需值, 單擊“OK”,關閉對話框,並打開正交模式,也可方便地繪製。

4. 2 如何繪製波浪線使其與輪廓線銜接

設計時常要用波浪線作局部剖視,波浪線的起始點和終止點往往不能準確地落在輪廓線上,不是超出,就是未接上,還需用“Trim(修剪) ”和“Extend(延伸) ”工具來修改。其實,要避免這種狀況,只需在畫波浪線的起點和終點時分別點取“Nearest (最近點對象捕捉) ”工具便可輕鬆完成。也可在畫終點時使用“Perpendicular (垂直捕捉方式) ”,並將此方式設置成常用方式,不必再次點取捕捉工具。注意“Nearest (最近點對象捕捉) ”方式不宜設置為常用方式,因為它會幹擾其他捕捉方式的應用。

4. 3 用“Shift”鍵幫助選擇

在選擇對象時,有時會將不想要的對象選中,此時可按住“Shift”鍵,再單擊不想要的對象,便可將其從當前選擇集中清除;鬆開“Shift”鍵,又可繼續選擇對象使其加入當前選擇集。

4. 4 常用快捷鍵

使用快捷鍵是提高繪圖速度的重要方法,此處將模具設計中常用的快捷鍵列舉如下。F3 ,打開/關閉常用方式的對象捕捉功能。F6 ,打開/ 關閉狀態欄左側滑鼠游標的坐標顯示。F8 , 打開/ 關閉ORTHO(正交方式) 。F10 ,打開/ 關閉極軸追蹤模式。F11 ,打開/ 關閉對象追蹤捕捉模式。以上F6和F11 可設為常開狀態,便於使用。F10 和F11 也可由單擊狀態欄對應項進行切換。而F3 和F8 往往在執行一個命令的過程中也常會用到,故使用頻率最高。P ,在“Select object s :”提示下輸入“P”,回車,可把最後一次構造的選擇集作為當前選擇集。這種方法適於對同一選擇集進行多種編輯操作。A(Add) ,添加下一個對象到選擇集,也可用於從移走方式(Remove) 到選擇方式(Select object) 的切換。R(Remove) ,在“Select object s :”提示下輸入“R”,回車,該行提示變為“Remove object s :”,此時選擇對象,可以從當前選擇集移走該對象[1 ] 。F(Fence) ,交線選擇方式。用戶臨時繪製一些直線,凡是與這些直線相交的對象均被選中[1 ] 。

參考文獻
1 王保平等編著. AutoCAD 2000 實用教程. 第1 版. 北京:人民郵電出版社發行,1999. 115
 

 

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