CimatronE在MOTO手机电池后盖模具设计的应用

前言

2005 年 8 月 31 日 , 在以色列特拉维夫 ――Cimatron(NASDAQ:CIMT) 公司作为为全球工模具制造者提供 CAD/CAM 软件解决方案的领导者，正式在全球发布它的旗舰产品 CimatronE7.0 版本。 CimatronE7.0 最强大和高效的模具设计诞生了。其显著的变更管理，优化工具的混合 CAD 功能，新的和改良的工具，更全面的标准件库， CimatronE7.0 对于模具设计者是最好的完整的一体化解决方案。下面就 Cimatron E 在 MOTO 手机电池后盖模具设计的应用，简单地介绍一下 Cimatron E 模具设计的流程、优点和独到之处。

1.产品分析

E398B 电池后盖的几何形状比较简单，投影面积为 2779.206mm ^2 ，外形尺寸为 46.081*63.5*8.084 （单位为 mm ），可以将分型面设定在与机身盖相配合的曲面上。内部结构采用 6 个斜顶完成设计。

2.型腔数量的确定

E398B 电池后盖模具设计采用一模四腔结构。 Cimatron E 提供布局坐标系来管理产品的排位，在设计过程中，任何时候可以通过修改布局坐标系来修改模具的排位。同时 Cimatron E 提供了从单腔到一模六腔的布局坐标系。用户也可以根据自己的要求定制标准的布局坐标系，在设计过程中的任何时候同样可以更改自己定制的布局坐标系，达到对模具排位的修改。下图中，如果要对模具排位进行编辑，只需双击草图修改尺寸即可。一般情况下建议外轮廓大小与模架大小一致，内轮廓大小与产品外形方框一致，这样更方便管理。

3.分模设计

Cimatron E 的分模功能非常简便直观，对已设置好拔模角的产品， Cimatron E 只需设定分模方向就可以对曲面自动分配。对无需拔模角度的曲面， Cimatron E 可以指定属性到前模、后模、行位或斜顶中。 Cimatron E 提供了方便、快捷的拔模角分析、倒勾分析工具、模拟分模过程。分模环境与 Cimatron E 的高级曲面功能无缝集成，便于复杂分型面的生成。 Cimatron E 的分模不必区分曲面、实体。针对客户提供的其它格式的图档文件，各种设计软件转进来都存在数据丢失，图档出现缝隙、破烂面问题。有些设计软件进行分模时必须将其补成实体，否则无法分模。 Cimatron E 在此问题上有独到之处， Cimatron E 无需先将曲面缝成实体，针对存在缝隙、破面的图素， Cimatron E 照样可以进行分模。当然，如果一定要将曲面缝合成实体， Cimatron E 提供的强大的曲面构建和编辑功能。下图中，只需对产品设定上下两个分模方向，很快捷地将其分成前后模（斜顶部分先不处理），然后选取分模线功能，自动生成内、外分模线。通过分模线利用 Cimatron E 强大的曲面功能创建分模面。由于采用的是一模四腔结构，所以需要利用 Parting Surface 建立公共分模面。然后通过 Attach Attribute （分模属性分配）指定公共分模面的属性。

4.模仁的设计

Cimatron E 的模仁设计操作很简单，只需在分模面的基础上创建一块方料（或圆料）的素材。模仁的大小在设计过程中需要修改，可以通过编辑素材，很方便地进行修改。

5.模架的载入

Cimatron E 提供了强大的参数化设计的标准件生成工具，同时提供通用的标准模具库： Hasco 、 DME 、 Strack 、 Futaba 、 Misumi 和 LKM （龙记）等。所有的标准件库都可以方便快捷地优化和定制成用户自己的标准件。模架载入只需选定模架的标准、类型、标准代码、设定 A 板与 B 板间隙、模架各模板尺寸，如本例选用 LKM 的标准模架，类型为大水口系统 CI 类型模架，标准代码为 3540-CI （即为 350*400 模架）， A 板与 B 板间隙各为 0.5 。 A 板厚度设定为 70 ， B 板厚度设定为 90 ，方铁高度为 90 ，其他按标准厚度设定。通过这些设定，模架很方便地载入到模具设计环境中。在设计过程中，如果发现模架的部分模板尺寸设计有误，可以很方便地对模架的各部分尺寸进行修改，甚至可以重载模架。

6.模仁、镶件和斜顶的切割

Cimatron E 提供了强大的实体切割工具，利用分模面对素材的切割，方便快捷的得到前后模的模仁。通过对前后模模仁的切割，斜顶和镶件快速形成。在任何时候发现斜顶或镶件有误，可以进行编辑。如本例，切割前后模，需将分模面缝合为一整体，然后利用分模面对素材进行切割。后模仁切割完成后，针对需要做镶件的地方，绘制一系列草图，利用草图分割后模仁，镶件就会产生。对斜顶的切割，需要利用 tg α = 斜顶行程 / 顶出行程, 粗略计算出斜顶角度 α，再根椐有关参数做出斜顶的草图，同样方法利用草图对后模仁进行分割，得出斜顶。

7.浇注系统设计

Cimatron E 提供了如唧嘴、定位圈等标准件，通过载入标准件，很方便地完成如唧嘴、定位环等的定位放置。如果标准件不符合用户的尺寸要求，通过编辑标准件参数得出用户定制标准件。 Cimatron E7.0 提供了强大的流道设计工具，既可以提供标准的流道结构，也可以根据用户需要实际定制。通过独特的 2D/3D 混合建模工具，用户只需做出流道线架，定义 Cimatron E 提供的标准流道形式，系统自动优化流道尖端结构（有利于废料的冷却和断裂），可以根据流道草图进行分类，高效地生成用户要求的流道。设计好的流道可以输出到加工环境进行刀路编写。如本例，只需确定定位圈和唧嘴的相关参数，可以从标准件库中选取或者编辑标准件，载入模架后，系统可以进行对 A 板、前模固定板进行切割。流道的设定，只需画出其线架，选用系统提供的标准流道结构，设定流道参数和尖端结构，流道将自动生成。浇口的设计，选定浇口的类型，此处选用侧浇口。

8.冷却系统设计

Cimatron E 的冷却系统设计功能包含了一系列工具以简化复杂的冷却系统的设计。本例只需定义冷却水道的平面，绘制水道的 2D 草图，设定水道的直径为 8mm 、水道端部延伸量为 4mm ，就可以生成 3D 的水道。当然如果在如 AUTOCAD 软件上设计好了模具结构图， Cimatron 同样可以读取其线架生成冷却水道。水道生成后，直接载入相关冷却系统的标准件，如插销、连接装置、隔板、管接头等。 Cimatron E 提供精确的冷却水道设计工具，确保冷却水道的设计考虑钻孔工具的准确形状，包括钻孔延伸和钻孔尖端的特殊设计。

9.顶出系统设计

Cimatron E 顶出系统设计提供了一系列丰富的工具。如本例，只需选定顶针的直径和长度尺寸，系统自动设定放置平面为顶针固定板底面，然后可以通过草图功能做出顶针放置点，顶针将放置于特定位置。这样通过 2D/3D 混合技术的使用，简单快捷地对顶针进行定位。优秀的顶针裁剪功能，支持所有裁剪方法，根据顶针的不同区域特征，自动切除顶针所通过的零件，顶针特征与 Cimatron E 的绘图系统保持动态连接，在图纸中能够标识顶针标记。

完成图

10.工程图纸绘制

生成精确、详细的模具图纸和明细表是模具设计不可分割的一部分。本例中，只需在工程图环境下，调入模具的装配图档，设定视角方向，自动生成各种视图。通过绘制 2D 的剖切线，可以自动生成剖视图，支持转剖、局部剖等。对于模具装配图的各种零件，系统可以自动生成 ID 号和 BOM 表。另外用户可以预先定制符合用户标准的图纸模板，然后利用模板出图，可以大大提高出图效率，节约时间。针对模具中的主要零件，同样也可以生成所要求的工程图纸。工程图纸与原图档有相关性，在任何时候对模具进行更改，工程图纸可以自动更新。大大简化了设计的重复修改过程。

结论：通过上例的探讨，可以发现 Cimatron E 在模具设计流程简明而合理。 Cimatron E 提供的 MoldProjcet 模具设计包，在其环境中，进行模具设计方便，快捷。在设计过程中，任何一环节如需要对产品进行更改， Cimatron E 可以自动更新过来，无需重复大量的工作。模具设计完成后可以自动生成模具装配图及 BOM 表。模具设计完成后，图档可以直接转到电极设计和 NC 加工中。通过这一系列的工作，大大地缩短了模具生产周期。