[摘要]結合卡環注射模設計製造案例，闡述運用CAD/CAE/CAM技術完成1副注射模的全過程，詳細介紹Pro/E、UG等軟體在注射模設計製造中的實際應用，為注射模具設計製造提供一個有效的途徑。
關鍵詞 注射模 Pro/E 卡環
1 概述
模具行業是製造業中的一項基礎產業，是技術成果轉化的基礎，同時本身又是高新技術產業的重要領域。模具技術水平的高低，決定若產品的質量、效益和新產品開發能力，它已成為衡量一個國家製造業水平高低的重要標誌。我國模具工業的技術水平已取得了很大的進步，但總體上與工業發達的國家相比仍有較大的差距．許多先進的技術如CAD/CAE/CAM技術的普及率還不高。
企業之間的競爭日益加劇，而作為模具企業生存和發展的根本--模具開發速度的快慢及質量的好壞則是決定該企業是否能在激烈的市場競爭中獲勝的關鍵。塑料產品從設計到生產是一個十分複雜的過程，它包括塑料製品設計、模具結構設計，模具製造和塑件生產等幾個主要方面，計算機技術的運用，正在取代傳統的手工設計製造方式，井取得了顯著的經濟效益。
2 採用計算機技術進行注射模設計製造流程
以圖1卡環零件為例，卡環是某車型燃油系統配套的一個塑料製品，該零件結構小巧，裝配精度要求較高。
塑料注射模計算機輔助設計製造流程：塑件三維建模--模流分析--塑料產品裝配--模具結構設計--生成模具工程圖--模具關鍵零件數控加工--關鍵零件數控電加工--模具裝配調試。
2.1 塑件三維建模
Pro／E的PRT模塊應用。當接到1副塑料注射模定單時，首先根據客戶提供的塑件二維圖紙、樣品或產品電子數據，利用Pro/E的PRT模塊中實體造型模塊(solid)和曲而造型模塊(surface)將要開模的產品轉化成三維造型，如圖2所示。Pro/E有極強的參數化、基於特徵的建模功能，可構肆任意型面。
造型完成後對塑件進行拔模檢查draft check。拔模檢查是定義零件與拔模垂直面的拔模角度，根據卡環零件脫模方向做出拔模分析，如圖3所示。
2.2 模流分析
Pro/E塑料顧問模塊應用。模具設計人員需要了解塑料專業知識，Pro/E塑料顧問模塊為模具設計人員提供了可靠、易理解的加工反饋和建議。塑料顧問用於評估注塑工藝性，是節省成本和時間的理想工具。設計人員可以方便地選擇材料類型和設置澆口位置，塑料注射模設計顧問則在屏幕上提供了充模動畫、描述設計“可模塑性”的圖形以及熔合線和氣泡等可能出現問題的位置,運用CAE軟體模擬塑料熔體在模具型腔中的流動、保壓、冷卻過程，對製品可能發生的翹曲進行預測等，其結果對優化模具結構和注塑工藝參數有著重要的指導意義，可提高一次試模的成功率。根據選擇的澆口位置和聚內烯卡環材料，實際模擬出卡環充模情況，能夠順利充型，如圖4所示。
2.3塑料產品裝配
Pro/E的裝配模塊。assembly可實現產品零件裝配．運用裝配模塊所提供的匹配。對齊、插入等功能將產品裝配起來(見圖5)。再利用analysis功能選擇分析中帥模型分析，在mold analysis中選擇Global lterference來檢查零件相互之間是否干涉，如果存在干涉，應及時與客戶協調達成一致意見，這樣減少了模具的二次更改，減少了試模后才發現因裝配尺寸不協調造成的大量時間、人力和物力的浪費。
2.4 模具結構設計
Pro/E的mold模塊應用。首先將要開模的零件通過mold model下的asscmbly調進，在菜單中利用Shrinkage給塑件加上收縮率，根據不同的材料加上不同的收縮率。再用mold model下的crcat workpiece來做毛坏。其次做分型面(見圖6)，將零件中的曲直接通過copy即可完成parhng surf的製作，根據實際分校需要一般還需增加部分曲面其做法與surface中一致。接著利用已經做好的分型面用mold volume下的split將毛坏分成兩個或幾個volume(見圖7)。volume生成后選擇moldeomp，extract這樣就將volume轉化為實體型芯、型腔部分，在此基礎上調用標準模架庫完成模具(包括流道、冷卻、頂出、導向、複位部分等)結構設計，完成後再進行干涉檢查。採用EMX模具專家系統能史簡便地完成後續模架設置工作。
2.5 生成模具工程圖下發
使用Pro/E的工程圖功能(Drawing)，可以將Pro/E製作的模型槍出成圖紙的形式(見圖8)。在圖紙中，所有的模型視圖都是相關的，即當修改了某視圖的個尺寸后，系統會自動更新其它相關的視圖，Pro/E的 圖紙和它所依賴的模型相關，在圖紙中修改的任何尺寸都會在模型中自動更新。同樣，在模型中修改的尺也會相關到圖紙。這些相關性，不僅僅是尺寸的修改也包括添加或刪除某些特徵。
2.6 模具關鍵零件數控加工
將型芯程序傳輸到加工中心進行加工。UG型芯銑削ZELVEL_FOLLOW_CORE可完成沿任意類似型芯的形狀進行粗加工大余量去除、對非常複雜的形狀產生刀具運動軌跡，確定走刀方式(見圖9)。UG定軸銑削FIX_CONTOUR模塊功能可實現：產生3軸聯動加工刀具路徑主要用於曲面加工，它有加工區域、多種驅動方法和走刀方式可供選擇，如沿邊界切削、放射狀切削、螺旋切削及用戶定義方式切削，在沿邊界驅動方式中又可選擇同心圓、平行線和沿成品輪廓走刀等多種走刀方式、提供逆銑，順銑控制以從螺旋進刀方式、自動識別前道工序未能切除的未加工區域和陡峭區域，以便用戶進一步清理這些地方。UC/Veticut切削模擬模塊採用人機交互方式模擬、檢驗和顯示NC加工程序，是一種方便的驗證數榨程序的方法。由於省去了試切樣件，可節省機床調試時間。UG/Postproceasing通 用後置處理器來開發專用的后處理程序，生成適用某個機床的機床數據文件。巾於該型心零件較小，粗銑採用φ4mm球刀，精銑採用φ2mm球刀。
2.7 關鍵零件數控電加工
CAXA-WEDM是一個專業化的線切編程軟體，經過讀取DXF或DWG文件可簡潔快速生成程序，免去了重新繪製圖形的過程。型芯、型腔通過線切割、電火花加工完成清角部位型腔製作。
2.8 裝配調試
經過精密加工的零件進入裝配調試的工作(見圖10)，卡環注射模的裝配主要解決型芯型腔密封面的研配問題，這也是本副模具的關鍵。打紅丹粉檢測分型面的貼合情況進行仔細研配，只有這樣才能達到配合要求，保證產品飛邊。
3 結束語
CAD/CAE/CAM的實施使設計人員從以前繁重重複的手工繪圖中解放出來，能將更多的精力用於其他創造性的設計工作，設計製造效率大大提高。複雜注射模採用3D標準化設計，設計製造周期縮短20%-30%。在產品、模具開發中應用Pro/E軟體建立產品實體模型，在產品製造出來之前就能對產品的外觀造型及裝配關係等進行分析，同時根據產品模型生成模具型芯、型腔及裝配圖，其設計數據準確可靠。採用UG軟體編程加工可有效縮短製造周期、提高生產率、解決製造瓶頸。通過實施計算機輔助設計製造技術捉高了模具的設計、製造質量和開發速度，有效地降低了設計和開發成本，贏得了眾多用戶，從而提升了企業市場競爭的能力。
參考文獻
1 塑料模設計手冊編寫組 塑料模設計手冊，北京：機械工業出版社 1997
2 宋玉恆 塑料注射模具設計實用手冊 北京：航空工業出版社 1994
