臺燈罩模具設計注塑模具設計

以上為資料預覽概圖，下載文件后為壓縮包資料文件。【清晰，無水印，可編輯】dwg后綴為cad圖，doc后綴為word格式，需要請自助下載即可，有疑問可以咨詢QQ 197216396 或 11970985 臺燈罩模具設計及其型腔仿真加工摘 要：本課題設計是對臺燈罩模具設計和型腔仿真加工。設計過程中采用Pro/E Wildfire 4.0進行三維造型、分型面設計和模流分析，用CAD進行零件圖和裝配圖的繪制，用Master cam 9.1進行模具型腔的仿真加工。根據(jù)制品的體積、質(zhì)量和要求選定注塑機型號，再確定模具型腔為一模二腔；考慮模具外觀要求等諸多因素，選取分型面在塑件的底面；為使塑件能夠快速均勻的冷卻，冷卻流道布置為環(huán)繞式；澆口采用潛伏式澆口，使兩個型腔同時得到均勻的充填和成型；由于制品需要側抽芯，經(jīng)過驗證，抽芯機構采用最常用的斜導柱分型與抽芯機構；頂出機構是制品的脫模裝置，依據(jù)塑件結構采用8根頂桿；由于塑件是薄壁結構可能出現(xiàn)注塑不完整，通過模流分析驗證注塑流體可以充滿型腔，符合設計要求。分析型腔的加工工藝，在Master cam 9.1中完成刀具路徑設定，確定數(shù)控加工代碼，通過仿真加工確定是否滿足加工要求。 通過使用模具設計應用軟件，使模具設計效率大大提高，符合設計要求。關鍵詞：模具設計 仿真加工 注塑模具The Design and Simulation Processing of Reading Lamp Mold Abstract: This subject design is to design the reading lamp mold and make the simulation processing of the mold cavity. In the design process, Pro/E Wildfire 4.0 were used to construct on the three dimensional modeling, make parting surface and make analys on mold flows, CAD were used to make parts drawing and assembly drawing,Master cam 9.1 were used to carry on the mold cavity simulation processing.This mold according as the injection molding machine model and the efficient deterministic cavity which assigns based on the factory is two cavities ; Considered many factors such as appearance requirements, a selection divided profile is modeling a bottom surface; In order to cause to model to be able the fast uniform cooling, cools the flow channel arrangement for to surround the type; Uses a balance -like divided flow channel, the side runner, at the same time the causing cavity obtains even fills and takes shape; prop up the organization is the product taking off patterns installment, go on the basis models a structure to use 8 mandril ; Because models are the thin-wall construction possibly appears casts not completely, get across flows the analysis confirmation the mold to cast the fluid to be possible the filling cavity, conforms to the design requirement. The analysis cavity processing technics, completes the cutting tool way hypothesis in Master cam 9.1, the definite numerical control processing code, through the simulation processing determined whether satisfies the processing request. Through the use mold design application software, makes the mold rated capacity to enhance greatly, conforms to the design requirement completely.Key words: mold design processing simulation enjection mould目 錄1前言12總體方案論證53具體設計說明63.1塑件三維造型63.1.1塑件的測繪63.1.2塑件三維造型73.2模具設計計算73.2.1塑件材料性能分析73.2.2型腔數(shù)的確定83.2.3 分型面的確定93.3 澆注系統(tǒng)設計103.3.1 澆口位置選擇103.3.2主流道設計113.3.3分流道設計123.3.4澆注系統(tǒng)的平衡123.4冷卻系統(tǒng)的設計133.4.1冷卻水道設計的要點133.4.2冷卻時間的計算143.4.3冷卻系統(tǒng)的計算143.5側向抽芯機構設計153.6模架的選擇173.7總裝配圖及三維造型183.7.1總裝配圖183.7.2模具的三維造型193.8注塑機的校核193.8.1額定鎖模力校核193.8.2 模具高度與注塑機閉合高度的校核203.9 模具的型腔工藝分析及仿真加工213.9.1 型腔的加工工藝分析213.10 型腔仿真加工224 結論27參考文獻28致 謝29附 錄301前言塑料模具是隨著塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的。近年來, 人們對各種設備和用品輕量化要求越來越高, 這就為塑料制品提供了更為廣闊的市場。塑料制品要發(fā)展, 必然要求塑料模具隨之發(fā)展。汽車、家電、辦公用品、工業(yè)電器、建筑材料、電子通信等塑料制品主要用戶行業(yè)近年來都高位運行, 發(fā)展迅速, 塑料模具也快速發(fā)展。2000 年, 中國( 未包括港澳臺統(tǒng)計, 下同) 塑料模具產(chǎn)值約100 億元,2006 年已發(fā)展到300 多億元, 年平均增長率超過21%, 高于模具行業(yè)總體發(fā)展速度。中國塑料模具無論是在數(shù)量上,還是在質(zhì)量、技術和能力等方面都有了很大進步, 但與國民經(jīng)濟發(fā)展的需求和世界先進水平相比, 差距仍很大。一些大型、精密、復雜、長壽命的中高檔塑料模具每年仍需大量進口。在總量供不應求的同時, 一些低檔塑料模具卻供過于求, 市場競爭激烈, 還有一些技術含量不太高的中檔塑料模具也有供過于求的趨勢。加入WTO, 對塑料模具產(chǎn)業(yè)的影響總體上來說是帶來了更多的機會。這主要是由于我國塑料模具以低中檔產(chǎn)品為主, 產(chǎn)品價格優(yōu)勢明顯, 有些甚至只有國外產(chǎn)品價格的1/51/3,加入WTO 后, 國外同類產(chǎn)品對國內(nèi)沖擊不大, 而我國中低檔模具的出口量則加大; 在高精模具方面, 加入WTO 前本來就主要依靠進口, 加入WTO 后, 不僅為高精尖產(chǎn)品的進口帶來了更多的便利, 同時還促進了外資來我國建廠, 帶來了國外先進的模具技術和管理經(jīng)驗, 這對培養(yǎng)我國的專業(yè)模具人才起到了推動作用。現(xiàn)將2006 年我國塑料模具市場情況簡介如下:2006 年, 我國塑料模具總產(chǎn)值約300 多億元, 其中出口約7 億美元, 約合58 億元人民幣。根據(jù)海關統(tǒng)計資料, 2006 年我國共進口塑料模具約10 億美元, 約合83 億元人民幣。由此可以得出, 除自產(chǎn)自用外,市場銷售方面, 2006 年我國塑料模具總需求約為313 億元人民幣, 國產(chǎn)模具總供給約為230 億元人民幣, 市場滿足率為73.5%。進口的塑料模具中, 最多的是為汽車配套的各種裝飾件模具、為家電配套的各種塑殼模具、為通信及辦公設備配套的各種注塑模具、為建材配套的擠塑模具以及為電子工業(yè)配套的各種塑封模具等。出口的塑料模具以中低檔產(chǎn)品居多。由于我國塑料模具價格較低, 在國際市場中有較強的競爭力,所以進一步擴大出口的前景很好,近幾年出口年均增長50%以上就是一個很好的證明。雖然近幾年模具出口增幅大于進口增幅, 但所增加的絕對量仍是進口大于出口, 致使模具外貿(mào)逆差一年比一年大。這一狀況, 2006 年已有較大改善, 逆差略有減少。模具外貿(mào)逆差增大主要有兩方面原因: 一是國民經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展, 特別是汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展帶來了對模具旺盛需求, 有些高檔模具國內(nèi)的確生產(chǎn)不了, 只好進口; 但也確實有一些模具國內(nèi)可以生產(chǎn), 也在進口。這與我國現(xiàn)行的關稅政策及項目審批制度有關。二是對模具出口鼓勵不夠。現(xiàn)在模具與其他機電產(chǎn)品一樣, 出口退稅率只有13%, 而未達17%。從市場情況來看, 塑料模具生產(chǎn)企業(yè)應重點發(fā)展那些技術含量高的大型、精密、復雜、長壽命模具, 并大力開發(fā)國際市場, 發(fā)展出口模具。隨著我國塑料工業(yè)的快速發(fā)展, 特別是工程塑料的高速發(fā)展, 可以預計, 我國塑料模具的發(fā)展速度仍將繼續(xù)高于模具工業(yè)的整體發(fā)展速度, 近年內(nèi)年增長率仍將保持20%左右的水平。近年來, 港資、臺資、外資企業(yè)在我國發(fā)展迅速, 這些企業(yè)中大量的自產(chǎn)自用的塑料模具無確切的統(tǒng)計資料, 因此未能計入上述的數(shù)字之中。近年來, 我國塑料模具制造水平已有較大提高。大型塑料模具已能生產(chǎn)單套重量達到50t 以上的注塑模,精密塑料模具的精度已達到2!m, 制件精度很高的小模數(shù)齒輪模具及達到高光學要求的車燈模具等也已能生產(chǎn), 多腔塑料模具已能生產(chǎn)一模7800 腔的塑封模; 高速模具方面已能生產(chǎn)擠出速度達6m/min 以上的高速塑料異型材擠出模具及主型材雙腔共擠、雙色共擠、軟硬共擠、后共擠、再生料共擠出和低發(fā)泡鋼塑共擠等各種模具。在生產(chǎn)手段上, 模具企業(yè)設備數(shù)控化率已有較大提高, CAD/CAE/CAM技術的應用面已大為擴展,高速加工及RP/RT 等先進技術的采用已越來越多, 模具標準件使用覆蓋率及模具商品化率都已有較大幅度的提高, 熱流道模具的比例也有較大提高。另外, 三資企業(yè)的蓬勃發(fā)展進一步促進了塑料模具設計制造水平及企 業(yè)管理水平的提高, 有些企業(yè)已實現(xiàn)信息化管理和全數(shù)字化無圖制造。經(jīng)過近幾年的發(fā)展, 塑料模具的開發(fā)、創(chuàng)新和企業(yè)管理等方面已顯示出一些新的發(fā)展趨勢, 現(xiàn)綜合如下:a 在模具的質(zhì)量、交貨周期、價格、服務四要素中, 已有越來越多的用戶將交貨周期放在首位。要求模具公司盡快交貨, 這已成為一種趨勢。為滿足用戶的這一要求, 加工企業(yè)各方面的工作必須跟上。然而正因為有壓力, 企業(yè)才會千方百計來提高自己的適應能力, 提高技術水平、提高裝備水平、提高管理水平及提高效率等都是縮短模具生產(chǎn)周期的有效手段。b 大力提高開發(fā)能力, 將開發(fā)工作盡量往前推, 直至介入到模具用戶的產(chǎn)品開發(fā)中去, 甚至在尚無明確用戶對象之前進行開發(fā)( 這需要在有較大把握和敢冒一定風險的情況下進行) , 變被動為主動。目前, 電視機和顯示器外殼、空調(diào)器外殼、摩托車塑件等已采用這種方法, 手機和電話機模具開發(fā)也已開始嘗試。這種做法打破了長期以來模具廠只能等有了合同, 才能根據(jù)用戶要求進行模具設計的被動局面。事實證明, 這種做法不但使模具廠變被動為主動, 而且對開發(fā)業(yè)務和縮短模具生產(chǎn)周期也十分有利, 受到用戶的歡迎。青島海爾模具公司等企業(yè)的“你給我一個概念, 我還你一個產(chǎn)品”的一站式服務模式以及太倉求精模塑公司和浙江陶氏模具集團有限公司等主動開發(fā)的辦法已被越來越多的企業(yè)所接受, 這也是今后的一種發(fā)展趨向。c 隨著模具企業(yè)設計和加工水平的提高, 模具的制造正在從過去主要依靠鉗工的技藝而轉變?yōu)橹饕揽考夹g。在某種意義上說: “模具是一種工藝品”的概念已逐漸被“模具是一種高新技術工業(yè)產(chǎn)品”所替代, 模具“上下模單配成套”的概念正在被“只裝不配”的概念所替代。模具正從長期以來主要依靠技藝而變?yōu)榻窈笾饕揽考夹g。這不僅是一種生產(chǎn)手段的轉變, 更重要的也是一種生產(chǎn)方式的轉變和觀念的上升。這一趨勢使得模具的標準化程度不斷提高, 模具精度越來越高, 生產(chǎn)周期越來越短,鉗工比例越來越低, 最終促進了模具工業(yè)整體水平不斷提高。我國模具行業(yè)目前已有10 多個國家級高新技術企業(yè), 約200 個省市級高新技術企業(yè)。與此趨勢相適應, 生產(chǎn)模具的主要骨干力量從技藝型人才逐漸轉變?yōu)榧夹g型人才是必要的。當然, 目前及相當長一段時間內(nèi), 技藝型人才仍是十分重要的, 因為模具畢竟難以完全擺脫對技藝的依靠。d 模具企業(yè)及其模具生產(chǎn)正在向信息化迅速發(fā)展。21 世紀,信息越來越多,信息技術越來越先進發(fā)達, 信息已與人們的生產(chǎn)和生活休戚相關。在信息社會中,作為一個高水平的現(xiàn)代模具企業(yè), 單單只是CAD/CAM 的應用已遠遠不夠。目前許多企業(yè)已經(jīng)采用了CAE、CAT、PDM、CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP 等技術及其他許多先進制造技術和虛擬網(wǎng)絡技術等都是信息化的表現(xiàn)。向信息化方向發(fā)展這一趨向已被行業(yè)所共識。e 隨著人類社會的不斷進步,模具必然會向著更廣泛的領域和更高水平發(fā)展?，F(xiàn)在, 能把握機遇、開拓市場, 不斷發(fā)現(xiàn)新的增長點的模具企業(yè)和能生產(chǎn)高技術含量模具企業(yè)的日子普遍好過, 任務忙不過來, 利潤水平和職工收入都很好,日子紅紅火火。因此, 模具企業(yè)應把握這個趨向, 使自己生產(chǎn)的模具向高水平發(fā)展, 不斷提高自己的綜合素質(zhì)和整體實力, 以及進軍國際市場的競爭力。f.發(fā)達工業(yè)國家的模具正加速向我國轉移, 其表現(xiàn)方式為: 一是遷廠, 二是投資, 三是采購。這一趨向并非近幾年才有, 但在近幾年更加明顯。我國的模具企業(yè)應抓住機遇, 借用并學習國外先進的技術, 加快自己的發(fā)展步伐。我國塑料模具行業(yè)和國外先進水平相比, 主要存在7 個方面的問題:a. 發(fā)展不平衡, 產(chǎn)品總體水平較低。雖然個別企業(yè)的產(chǎn)品已達到或接近國際先進水平, 但總體來看, 模具的精度、型腔表面的粗糙度、生產(chǎn)周期、壽命等指標與國外先進水平相比尚有較大差距。包括生產(chǎn)方式和企業(yè)管理在內(nèi)的總體水平與國外工業(yè)發(fā)達國家相比尚有10 年以上的差距。b. 工藝裝備落后, 組織協(xié)調(diào)能力差。雖然部分企業(yè)經(jīng)過近幾年的技術改造工藝裝備水平已經(jīng)比較先進, 有些三資企業(yè)的裝備水平也并不落后于國外, 但大部分企業(yè)的工藝裝備仍比較落后。更主要的是我們的企業(yè)組織協(xié)調(diào)能力差, 難以整合或調(diào)動社會資源為我所用, 從而就難以承接比較大的項目。c. 大多數(shù)企業(yè)開發(fā)能力弱, 創(chuàng)新能力明顯不足。一方面是技術人員比例低、水平不夠高, 另一方面是科研開發(fā)投入少, 更重要的是觀念落后, 對創(chuàng)新和開發(fā)不夠重視。模具企業(yè)不但要重視模具的開發(fā), 同時也要重視產(chǎn)品的創(chuàng)新。d. 供需矛盾一時還難以解決。近幾年, 國產(chǎn)塑料模具國內(nèi)市場滿足率一直不足74%, 其中大型、精密、長壽命模具滿足率還要低, 估計不足60%。同時, 工業(yè)發(fā)達國家的模具正在加速向我國轉移, 國際采購越來越多, 國際市場前景看好。市場需求旺盛, 生產(chǎn)發(fā)展一時還難以跟上, 供不應求的局面還將持續(xù)一段時間。e. 體制和人才問題的解決尚待時日。在社會主義市場經(jīng)濟中, 競爭性行業(yè), 特別是像模具這樣依賴于特殊用戶, 需單件生產(chǎn)的行業(yè), 國有和集體所有制原來的體制和經(jīng)營機制已顯得越來越不適應。人才的數(shù)量和素質(zhì)也跟不上行業(yè)的快速發(fā)展。雖然各地都在努力解決這兩個問題, 但要得到較好解決尚待時日。f. 近幾年, 原材料、能源、人工等成本持續(xù)上升, 而模具價格卻持續(xù)下降, 因此模具企業(yè)的總體利潤率不斷下滑。為了發(fā)展, 模具企業(yè)必須在改善管理、提高生產(chǎn)效率, 特別是在創(chuàng)新上下功夫才行。從以前的經(jīng)驗型和模仿型設計向自主創(chuàng)新設計方向發(fā)展, 以及積極采用高新技術已然成為一種趨勢。2總體方案論證本課題的設計目的是對臺燈罩的殼進行三維造型、塑料注射模具設計、模具型腔仿真加工及數(shù)控編程。有以下幾點要求：a. 制品的尺寸精度要求：長度方向小于0.50，厚度方向小于0.10； b. 制品材料：ABS；c. 制品表面粗糙度：不低于實物表面；d. 制品生產(chǎn)批量：5萬；e. 制品其他要求：符合設計規(guī)范。在進行零件的三維造型之前，首先對塑件進行測繪，繪制塑件二維工程圖，然后根據(jù)工程圖進行塑件的三維造型，再進行型腔的設計主要是分型面的設計，接著就是把分型后的型腔裝配組件調(diào)入EMX4.1進行整個模架的設計，最后進行仿真加工。首先是對塑件進行測繪。由于該臺燈罩的表面是曲面，所以尺寸的測量是一個難點。采取取多個斷面來測量制品曲面的曲率的。測繪好后使用Pro/E Wildfire4.0進行三維造型。主要采用拉伸、去除材料、抽殼、打孔等步驟進行三維造型。根據(jù)工廠現(xiàn)有設備的注射量、鎖模力等方面進行考慮，還有塑件的精度等級確定采用一模兩腔。要確保塑件及澆注系統(tǒng)所需的注射量不超過注射機最大容量的80。接著對各個系統(tǒng)進行設計，首先是澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)分為主流道、分流道、澆口、冷料穴等。主流道的中心線與注射機噴嘴的中心線在同一條直線上。由于主流道與高溫高壓的熔融塑料接觸所以外面要加個澆口襯套。澆口襯套要進行淬火處理，這樣可以延長模具的使用壽命。分流道的半徑與塑料種類和所需熔融塑料的體積有關。主流道與分流道采用圓角過渡，這樣可以減小料流轉向過渡時的阻力。分流道的布置要均勻處理，確保熔融塑料由主流道到各分流道的距離相等。分流道表面不必很光，可以使熔融塑料的冷卻皮層固定，有利于保溫。分流道與澆口采用圓弧過渡，有利于熔料的流動及填充。澆口主要有兩個作用，一是起控制作用，二是壓力撤銷后封鎖型腔，不產(chǎn)生倒流。模具設計完成后，進行型腔的加工工藝分析，在確定加工工藝步驟后，在Master CAM 9.1 中進行刀具路徑設定完成仿真加工，而后輸出數(shù)控程序。3具體設計說明3.1塑件三維造型3.1.1塑件的測繪塑件為塑料臺燈罩，使用塑料尺對塑件進行測繪。最終設計制造的是這個臺燈罩的模具，而現(xiàn)在所取的塑件是模具生產(chǎn)出來的大量塑件中的一個，由于制造的原因，塑件在出模后不可避免的會產(chǎn)生一定的變形，因此對該零件的測量數(shù)值需要進行分析處理。如對塑件較大尺寸誤差的進行修正，對相同形狀處所測不同尺寸的取均值進行圓整，對一些結構進行優(yōu)化，然后繪出零件的測繪草圖。對于臺燈罩曲面尺寸的測量，由于條件限制所以采用多次取斷面進行測量的辦法測量。量具：塑料尺（0110、0.1）。測繪時應該注意做到以下幾點：a. 測繪過程中必須把被測物體放在工作平面上；b. 采用多次測量求平均值；c. 正確地讀取數(shù)據(jù)。該塑件外形尺寸約為1404015 mm圖3-1制品測繪圖3.1.2塑件三維造型圖3-2 制品圖3.2模具設計計算3.2.1塑件材料性能分析塑件材料ABS，密度取1.01g/ cm3，ABS收縮率（0.30.8）%，取0.5% 。ABS塑料化學名稱：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，英文全稱:Acrylonitrile Butadiene Styrene。ABS塑料物理屬性：ABS塑料比重：1.05克/立方厘米，成型收縮率：0.4-0.7%，取0.5%。ABS塑料塑件脫模斜度40-120,取1成型溫度：200-240，干燥條件：80-90 2小時ABS塑料的特點： a. 綜合性能較好，沖擊強度較高，化學穩(wěn)定性，電性能良好；b. 與372有機玻璃的熔接性良好，制成雙色塑件，且可表面鍍鉻，噴漆處理； c. 有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強、透明等級別； d. 流動性比HIPS差一點，比PMMA、PC等好，柔韌性好。 ABS塑料的用途：適于制作一般機械零件，減磨耐磨零件，傳動零件和電訊零件。ABS塑料的成型特性：a. 無定形料，流動性中等，吸濕大，必須充分干燥，表面要求光澤的塑件須長時間預熱干燥80-90度，3小時；b. 宜取高料溫，高模溫，但料溫過高易分解(分解溫度為270度)，對精度較高的塑件，模溫宜取50-60度，對高光澤，耐熱塑件，模溫宜取60-80度；c. 如需解決夾水紋，需提高材料的流動性，采取高料溫、高模溫，或者改變?nèi)胨坏确椒?；d. 如成形耐熱級或阻燃級材料，生產(chǎn)3-7天后模具表面會殘存塑料分解物，導致模具表面發(fā)亮，需對模具及時進行清理，同時模具表面需增加排氣位置。e. 用螺桿式注塑機成型時，料溫為160220，注射壓力為（7001000）105Pa。塑件的尺寸精度一般是根據(jù)使用要求確定的，但還必須充分考慮塑料的性能及成型工藝的特點。由于該塑件要求其外表面光滑，因此取一般精度等級為6級。3.2.2型腔數(shù)的確定型腔的數(shù)目是由廠方給定的注塑機（型號XSZY125）來確定的，并且從塑件的尺寸精度考慮，由于該制品精度等級為6，從注塑經(jīng)濟效益出發(fā)，所以型腔數(shù)控制在四腔之內(nèi)。熱塑性塑料注射機型號：XSZY125，性能參數(shù)如下表： 表3-1注塑機參數(shù)型號XSZY125螺桿（柱塞）直徑mm42注射容量/ cm3125注射壓力/( 105Pa)120鎖模力/(kN)900最大注射面積/cm2320模具厚度最大/mm300最小/mm200模板行程/mm300噴嘴孔直徑/mm4球半徑/mm12定位孔直徑/mm100注射時間s16動、定模固定板尺寸mm315315以注塑機的注塑能力為基礎，每次注射量不超過注射機最大注射量的80%，型腔數(shù)目的確定按下式進行： （3-1）式中 N型腔數(shù)； S注射機的注射量，g； 澆注系統(tǒng)的質(zhì)量，g； 塑件質(zhì)量，g；a根據(jù)塑件的形狀在PRO/E里可以得出制品的體積和質(zhì)量塑件體積v=1889cm ； 塑件質(zhì)量m=v=18.89101190789 g 式中為塑料容重（ABS的容重 =1030-1070/）。b根據(jù)塑件的計算重量或體積，選擇設備型號規(guī)格，確定型腔數(shù)c生產(chǎn)批量 試制或小批量生產(chǎn)宜取單腔，大批大量生產(chǎn)宜取多腔，該塑件為大批大量生產(chǎn)，故宜取多型腔。 當限定在某一設備上成形時，則可根據(jù)塑件的體積或重量來確定型腔數(shù)。因此該塑件注塑成形時，首先明確在125g注射機上成形，則利用式（3-1），計算型腔數(shù)。得： N=3.56為了保證注塑的平衡，則取一模兩腔。綜合考慮塑件的精度要求、經(jīng)濟性和生產(chǎn)量，型腔數(shù)確定為一模二腔。3.2.3 分型面的確定分型面是模具上用以取出塑件和凝料的可分離的接觸表面稱為分型面。分型面的選擇在模具設計中占有相當重要地位。分型面選擇得合理與否，直接影響到模具整體結構的復雜程度及塑件質(zhì)量。分型面的確定要遵守以下原則：a分型面塑件應盡可能留在動?；蛳履＃员銖膭幽；蛳履ｍ敵?，簡化模具結構。b分型面塑件留于動模時，應考慮最簡頂出形式，簡化模具結構。c塑件有側抽芯時，應盡可能放在動?；蛳履２糠?，避免定模或下模側抽芯。d塑件有多組抽芯時，應盡量避免長端側抽芯。e頭部有圓弧的塑件，采用圓弧部分分型會損傷塑件外觀。一般應選擇在頭部下端分型。f一般塑件分型面的選擇，應考慮到塑件的外觀，盡量避免塑件表面留有分型痕跡。g有同心度要求的塑件，應盡可能將型腔設在同一分型面上。h一般分型面應盡可能設在塑料流動方向的末端，以利于排氣。分型面的確定是非常重要的，在簡單模具中有的分型面不時水平就時垂直的，這樣的分型面壁較好處理，由于制品結構的限制，在許多模具中，其分型面不是處于同一平面。對于這樣的分型面不在同一平面的模具，為了避免合模時動、定模兩部分發(fā)生碰撞，以及減小模具制造的難度可以將分型面設計在成型模的內(nèi)部，并采用一定的錐角定位，這樣就解決了分型和定位問題。在激光標線儀前蓋模具設計中涉及到此問題，這樣對確定分型面帶來了很大麻煩。根據(jù)制品的結構分析，由于要側抽芯首先考慮將分型面留在動模，考慮到該制品的外觀要求較高，為了不留下分型痕跡，所以分型面選擇在塑件曲面的底面。3.3 澆注系統(tǒng)設計3.3.1 澆口位置選擇澆口是流道和型腔之間的連接部分，也是注射模進料系統(tǒng)的最后部分。模具設計時，澆口的位置及尺寸要求比較嚴格，初步試模后還需進一步修改澆口尺寸，無論采用何種澆口，其開設位置對塑件成型性能及質(zhì)量影響很大，因此合理選擇澆口的開設位置是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時澆口位置的不同還影響模具結構。澆口的截面要小，長度要短，因為只有這樣才能滿足增大流料速度、快速冷卻封閉、便于與塑件分離以及澆口殘痕最小等要求。澆口設計要點可歸納如下：a.澆口應開設在塑件斷面較厚的部位，使熔融料從厚斷面流入薄斷面，保證充模完全。b.澆口位置的選擇應使塑料充模流程最短，以減少壓力損失。c.澆口位置的選擇應有利于排除型腔中的空氣。d.澆口不宜使熔融料直沖入型腔，否則會產(chǎn)生旋流，在塑件上留下螺旋形痕跡，特別是窄澆口更容易出現(xiàn)這種缺陷。e.澆口位置的選擇應防止在塑件表面上產(chǎn)生拼縫線，特別是在圓形或圓筒形塑件中，應在澆口對面的熔料結合處加開冷料井。f. 帶有細長成型芯的注射模的澆口位置，應當離成型芯較遠，不使成型芯受料流沖擊變形。g.大型或扁平薄壁塑件成型時，為了防止翹曲、變形和缺料，可采用復式澆口。h.澆口應盡量開設在不影響塑件外觀的部位，如邊緣或底部。i.澆口的尺寸取決于塑件的尺寸、形狀和塑料的性能。根據(jù)一般經(jīng)驗，澆口厚度a為澆口連接處的塑件壁厚S的1/32/3；澆口寬度b為澆口厚度的510倍，大型塑件可超過10倍；澆口長度c通常為0.72毫米；澆口與塑件連接的部位應成R0.5的圓角或0.5X45的倒角；澆口和流道連接的部位一般斜度為3045，并以圓弧和流道底面相接。 j.設計多型腔注射模應結合流道平衡考慮澆口平衡，盡量做到熔融料同時均勻充滿型腔。對于同品種塑件的多型腔注射模來說，可按澆口對注口的距離，逐漸加大澆口的截面，以減小較遠澆口的阻力。通常采取保持各澆口大小相等、改變其長度，或保持澆口寬度與長度一定、改變其深度這兩種方法，來使?jié)部谄胶狻：笠环N方法更便利，可以在試?；蛏a(chǎn)中進行。 由于塑件外觀要求較高，所以澆口流道設置在分型面上，將澆口設在塑件曲面的下表面不影響外觀的隱蔽部位。分析臺燈罩制品實物再結合以上的原則，潛伏式澆口比較符合要求。澆口和流道成一定角度，潛入分型面下面，斜向進入型腔，形成能切斷澆口尾料的刀口。開模時，流道凝料有推出機構推出，并與塑件自動切斷，省掉了切除澆口的工序。3.3.2主流道設計主流道是注塑機噴嘴與模具接觸的部位開始到分流道為止的一段通道。主流道垂直于分型面，一般設計成圓錐形，以便于使凝料順利地從主流道拔出。根據(jù)文獻中的表5-13所示，主流道的結構形式及尺寸見表3-2和圖3-3。表3-2 主流道的設計尺寸 名稱 符號 尺寸計算方法主流道小端直徑 D 主流道錐角 取球面配合高度 H一般，取主流道球面半徑 R主流道長度 L L取70主流道與分流道過渡圓角 R 主流道大端直徑 D圖3-3澆口參數(shù)3.3.3分流道設計分流道是指主流道與澆口(進料口)之間的一段通道。其作用是通過流道截面及方向變化，使熔料能平穩(wěn)地轉換流向注入型腔。分流道的截面宜采用梯形及圓形截面，設計時，分流道應平衡布置，特別是對于多型腔模具，應盡量使其布置均衡，使熔料幾乎能同時到達每個型腔的進料口。本模具設計中所有型腔體積相同，所以分流道設計采用等截面和等距離。同時，還要用改變流道長度的辦法來調(diào)節(jié)阻力大小，以保證各個型腔同時填充。確定分流道的尺寸應考慮以下因素： a. 塑件的形狀和壁厚 要能充分填滿模腔，充分傳遞注射壓力，保證補縮； b. 澆口和型腔的距離 為了克服流動阻力，應按分流道的長短決定分流道的粗細； c. 對澆道硬化的考慮 澆道過粗則固化時間過長，影響成型周期； d. 成型材料的種類 按流動性大小決定澆道的斷面； e. 加工澆道的工具 應盡可能采用標準刀具的輪廓和尺寸。本設計中，分流道的排列方式是Z形排列，以保證所有型腔同時充滿，其選擇圓形截面積，根據(jù)文獻中表4-15，其直徑d=5mm。其的結構形式見圖3-3。3.3.4澆注系統(tǒng)的平衡對于中小型塑件的注射模具己廣泛使用一模多腔的形式，設計應盡量保證所有的型腔同時得到均勻的充填和成型。一般在塑件形狀及模具結構允許的情況下，應將從主流道到各個型腔的分流道設計成長度相等、形狀及截面尺寸相同（型腔布局為平衡式）的形式，否則就需要通過調(diào)節(jié)澆口尺寸使各澆口的流量及成型工藝條件達到一致，這就是澆注系統(tǒng)的平衡。顯然，我們設計的模具是平衡式的，即從主流道到各個型腔的分流道的長度相等，形狀及截面尺寸都相同。圖3-4 分流道布置圖3.4冷卻系統(tǒng)的設計注射成型工藝過程中，模具溫度直接影響塑料的充模和塑件的定型，也直接影響注射周期的塑件質(zhì)量，因此，必須進行模具的有效冷卻，使其溫度保持在一定的范圍內(nèi)。模具的有效冷卻，就是將熱熔融狀態(tài)的塑料傳給模具的熱量，盡可能迅速的全部導出，以便塑件冷卻定型。3.4.1冷卻水道設計的要點a冷卻水孔的數(shù)量越多，對塑件冷卻也就越均勻。b冷卻水孔與型腔表面各處最好有相同的距離，即將孔的排列與型腔的形狀一致。c塑件局部壁厚處，應加設冷卻裝置。當設計冷卻孔直徑為D時，它的孔距最好為5D，孔與型腔的距離為3D。d當大型塑件或薄壁零件成型時，料流較長，而料溫越流越低，可以適當?shù)馗淖兝鋮s水道的排列密度。e冷卻水道要避免接近塑料的熔接痕部分，以免熔接不牢，降低強度。f冷卻水道不應穿過接縫部分，以防漏水。g冷卻水道內(nèi)不應有存水或產(chǎn)生回流的部分。h澆口部分由于經(jīng)常接觸注塑機噴嘴，是模具上最熱的部分，應加強冷卻，有時應考慮進料嘴單獨冷卻。i進出水水嘴接頭，應設在不影響操作的方向，盡可能設在模具的同一側，通常在注塑機操作的對面。j如果型芯太長，冷卻水道無法開設，則可以選用熱導系數(shù)較大的材料，在型芯下部采用噴水法進行冷卻。3.4.2冷卻時間的計算冷卻計算：單位時間內(nèi)進入模具應除去的總熱量Q，可以用參考文獻中的公式計算： Q=W1 a （3-3）式中 W1單位時間內(nèi)進入模具的塑料的重量g a克塑料的熱容量(J/g) 經(jīng)計算：Q=6182651116130552574J則帶走上述熱量，所需的冷卻水量按下式計算： （3-4）式中 W通過模具冷卻水的重量(g/h) T3出水溫度 T4入水溫度 K熱傳導系數(shù)；經(jīng)計算 W378997 g/h由下式可以計算出冷卻水道的直徑： （3-5）式中 冷卻液容重kg/cm3 =0001 kg/cm， L 冷卻水道長度cm L=174cm d冷卻水道直徑cm 經(jīng)計算d9128 cm，取10mm3.4.3冷卻系統(tǒng)的計算冷卻水道的位置取決于制品的形狀和定、動模板的厚度，原則上冷卻水道應設置在塑料向模具熱傳導困難的地方，根據(jù)冷卻系統(tǒng)的設計原則，冷卻水道應圍繞模具所成型的制品，且盡量排列均勻一致。不少小型模具的型腔時直接在模板上加工而成的（也可以采用拼鑲結構，但是由于模具尺寸較小，所以型腔與型芯的鑲件尺寸更?。瑢τ谶@類模具，可以直接在模板上設置冷卻水道。在模板上直接設置冷卻水道，同樣應遵循冷卻系統(tǒng)的設計原則，使冷卻水道盡量靠近型腔表面和盡量圍繞型腔，使制品在成型過程中冷卻均勻。如果模具中的冷卻水道太長，在成型過程中，會使得水溫變化增大。針對這個問題，為了保證其冷卻效果可采用兩個獨立回路。 圖3-5冷卻水道的分布3.5側向抽芯機構設計側向抽芯用于有側孔的塑件，根據(jù)側孔的數(shù)量和方位設置一個至多個側抽芯，用側向抽芯機構抽出側型芯。側向分型與抽芯方式一般分為：手動、機動、液壓或氣動分型抽芯。本模具設計中選用機械側向分型抽芯機構中的斜導柱分型抽芯機構，借據(jù)機床的開模力，通過斜導柱和滑塊機構來改變運動的方向完成側向分型抽芯動作，合模時利用合模力使其復位。為順利地脫出塑件、滑塊式側型芯從成型位置外移到不妨礙制件平行推出的位置，此移動距離稱為抽拔距。在設計模具時還應加上25mm的安全距離作為實際抽拔距。實際抽拔距S=S+（25）mm=4mm。抽芯機構有五大零部件組成：A. 斜導柱 斜導柱與定模板間用過渡配合，由于斜導柱只起驅(qū)動滑塊的作用，滑塊的運動精度由導滑槽與滑塊間配合精度保證，滑塊的最終位置精度由鍥緊塊保證。根據(jù)文獻4其材料一般取T8A，淬火處理HRC5055，驅(qū)動部分直徑為15mm，長度為20mm，斜角為20。a）斜導柱的結構設計：材料：T8滲碳淬火硬度HRC55表面粗糙度：Ra08m斜導柱斜角的確定：通常：=1520，最大不超過25F=F/cos F=Ftan L=S抽/sin H=S/tanb）斜導柱直徑的確定： 圖3-6 斜導柱斜導柱直徑d取決于它所受的最大彎曲力F （3-6） mm取公稱直徑d=15 查公差得m6，則偏差是，D=20 H=12。c）斜導柱長度的確定：圖3-7 計算斜導柱長度圖 (3-7) =855mmB滑塊 本副模具中的滑塊為整體式，其上下面和側面為滑動面，應有足夠的硬度和較低的粗糙度，需淬火處理HRC5055。設計要點是活動成型芯應牢固裝配在滑塊上，防止其在抽芯時松脫，還必須注意成型芯與滑塊連接部位的強度。C導滑槽 對與導滑槽與滑塊的配合要求是運動平穩(wěn)，不宜過分松動，亦不宜過緊。本模具中到滑槽設計在動模板上。D滑塊定位裝置 分芯抽型結束后，當滑塊與斜導柱相互離開時，滑塊必須停留在剛分離的位置上，以便合模時斜導柱能順利進入滑塊斜孔，本模具中滑塊定位裝置為帶有壓縮彈簧，彈簧的彈力應為滑塊重量的152倍。設計要點是滑塊限位裝置要靈活可靠，保證開模后滑塊停止在一定位置上而不任意滑動。常見滑塊定位裝置如圖2-9所示。本副模具選用的是圖b這種形式。E鍥緊塊 當塑料溶體注如型腔后，它以很高的壓力作用于滑塊的抽芯部分，迫使滑塊外移。鍥緊塊應有足夠的表面硬度（HRC5055），以免劃傷和變形。其斜角應大于斜導柱的斜角，這樣開模時鍥緊塊的斜面很快離開滑塊，不會發(fā)生干涉現(xiàn)象。設計要點是楔緊塊要承受注射時的側向壓力，應選用可靠的連接方式和模板相連接；壓緊塊的楔角應大干斜導柱傾斜角，通常大23，否則斜導柱無法帶動滑塊。圖3-8 常見滑塊定位裝置3.6模架的選擇模板是模具中最重要的組成部分，模板設計的優(yōu)劣直接影響到模具的設計成敗。其中模板的厚度設計是首要考慮的因素，它不僅與成型制品的質(zhì)量有關，還與設計的成本相關，更體現(xiàn)了設計者的設計水平，是模具設計中最重要的設計部分。本次模具設計充分考慮個模板的作用以及相互的位置關系，并結合相關手冊的規(guī)范，模架各部分結構尺寸及材料如表3-3所示。圖3-9 模板厚度1定模座板 2定模板 3動模板4動模支撐板5支架 6推桿固定板 7推板 8動模座板 表3-3模架結構件號名稱數(shù)量尺寸(mm)材料1定模座板135535525452定模板131531540453動模板131531540454動模支撐板131531532Q235A5墊塊231510056Q235A6推桿固定板131519920457推板131519925458動模座板135535525453.7總裝配圖及三維造型3.7.1總裝配圖裝配圖是模具裝配的主要依據(jù)，其要求為：a盡可能按1:1比例繪制，并應符合機械制圖國家標準。b繪制時先由型腔開始繪制，主視圖與其它視圖同時畫出。為了更好地表達模具中成型塑件的形狀、澆口位置等，在模具總裝圖的俯視圖上，可將上模（或定模）拿掉，而只畫出下模（或動模）部分的俯視圖。c模具總裝圖應包括全部組成零件，要求投影正確，輪廓清晰。d按順序?qū)⑷苛慵男蛱柧幊觯⑻顚懥慵骷毐?，標注技術要求和使用說明，標注模具的必要尺寸。3.7.2模具的三維造型根據(jù)前述各系統(tǒng)設計，構建模具總體裝配結構。該結構采用315315的標準模架、潛伏式澆口、圍繞型腔的冷卻水道方式、滑塊的斜導柱抽芯機構。本副模具主要由三類零件組成，分別屬于板類、桿類和導向。模具的三維造型主要由零件裝配生成，其中主要應用匹配、對齊、矩陣等定位關系來約束零件之間的關系。模具的三維造型如圖3-9所示：3.8注塑機的校核3.8.1額定鎖模力校核選用注射機的鎖模力必須大于型腔壓力產(chǎn)生的開模力，不然模具分型面要分開而產(chǎn)生溢料。注射時產(chǎn)生的型腔壓力對柱塞式注射機因注射壓力損失較大，所以型腔壓力為注射壓力的40%70%；而有預塑裝置的注射機及螺桿式注射機損失較小，所以型腔壓力較大。另外，對不同流動性的塑料，不同的噴嘴和模具結構形式，其壓力損失也不一樣。一般熔料經(jīng)噴嘴時其注射壓力達6080MPa，經(jīng)澆注系統(tǒng)入型腔時則型腔壓力一般為4050MPa。 圖3-10模具裝配圖圖3-11 模具爆炸圖鎖模力和成型面積的關系根據(jù)參考文獻中的計算公式確定： （3-8）式中 鎖模力，kN； 型腔壓力，MPa ；A 澆道、進料口和塑件的投影面積，mm2；計算：A/1000=5061826251000=30913KN =900KN所以：A/1000 公式成立。3.8.2 模具高度與注塑機閉合高度的校核 HminHHmax （3-9）H為模具高度，模具最大厚度Hmax300 mm，模具最小厚度Hmin 200 mmH=25+63+40+32+100+25=285 mm所以模具高度符合注塑機閉合高度。3.8.3注塑機開模行程的校核注射機的開模行程應大于模具開模時取出塑件的（包括澆注系統(tǒng)）所需的開模距。即滿足下式：SKH1+H2+(510) （3-10）式中 SK注塑機行程；H1脫模距離 ；H2塑件高度+澆注系統(tǒng)高度。則 H1+H2+(510)=25+120+10=155mm300mm，能滿足要求。3.9 模具的型腔工藝分析及仿真加工3.9.1 型腔的加工工藝分析A定模板的工藝性審查a定模型腔的結構特點定模型腔（零件圖見附圖），該零件是注塑模的型腔部分，以制品配合面與定模固定板配合，凹進部分與動模型芯形成閉合空間，注入熔融工程塑料ABS經(jīng)冷卻后形成所需激光標線儀前蓋。零件的主要工作平面有配合面、分模面、不規(guī)則平面型腔等。由于型腔在注塑時需要承受一定的壓力和溫度，故該零件需要有足夠的強度、剛度、耐磨性和韌性。b主要技術要求 零件圖上的主要技術要求有：熱處理：50-55HRC；銳角去毛刺倒鈍。 加工表面及其要求:矩形配合面的表面粗糙度Ra=08m，側面的表面粗糙度Ra=32m, 內(nèi)輪廓表面的粗糙度為Ra=04m。c零件材料零件的材料為45鋼，可以通過熱處理來獲得所需的機械性能和力學性能。B毛坯選擇 a考慮到零件所需的性能，選用鍛件作毛坯；b確定毛坯的形狀、尺寸：選用45鋼鍛件32032068（mm）。C基準選擇加工中的一次裝夾希望能夠進行在該基準下的全部加工，這樣可以降低由于基準不重合而導致的基準不重合度誤差。根據(jù)對工件的加工的初步分析，在毛坯的初次裝夾后可以完成加工，故選用毛坯的初始輪廓面為裝夾基準。D機床的選擇根據(jù)本設計的生產(chǎn)綱領，本模具的加工機床選擇通用機床。本模具中加工平面選用通用銑床，加工孔時選用通用鉆床。由于定模具型腔比較復雜，用普通機床難以加工，所以本設計中還選用數(shù)控銑床。E刀具的選擇本設計中，加工平面時選用端銑刀和砂輪；加工直孔時選用麻花鉆，擴孔刀和鉸刀；加工與斜導柱配合的斜孔時，因此孔中有沉孔，為了保證其同軸度，所以選用組合刀具（鉆刀與锪刀的組合）；加工分流倒槽時，由于其截面為半圓狀，所以選用球形銑刀；加工型腔時選用立式銑刀。F夾具的選擇考慮其經(jīng)濟性，本設計中除加工斜孔時選用專用夾具外，其他的都選通用夾具。G切削用量的選擇本設計中的所有切削用量都參考文獻。步驟一般為：加工定位基準面，再加工其它表面；先加工主要表面，后加工次要表面；先安排粗加工工序，后安排精加工工序；先加工平面，后加工孔；熱處理工序及表面處理工序的安排；為改善工件材料切削性能安排的熱處理工序，例如，退火、正火、調(diào)質(zhì)等，應在切削加工之前進行。為消除工件內(nèi)應力安排的熱處理工序，例如：人工時效、退火等，最好安排在粗加工階段之后進行。為了減少運輸工作量，對于加工精度要求不高的工件也可安排在粗加工之前進行。3.10 型腔仿真加工Master cam 91是一套被模具行業(yè)廣泛采用的CAD/CAM軟件系統(tǒng)，CAM部分提供了完整的二軸、三軸、四軸和五軸銑削加工方式。利用Master cam 91的CAM部分選擇加工方式、加工刀具、設定加工參數(shù)、計算NC刀具路徑、實體切削模擬結果等步驟，在檢驗一切無誤后，選擇對應的后處理器將刀具路徑轉換成數(shù)控機床所能接受的NC代碼，再利用DNC方式傳輸給CNC控制器進行加工。材料設置：在生成刀具路徑時，只有選用當前材料列表中的材料來生成刀具路徑。在主菜單中依次選擇NC utilsDefmatls選項，彈出Material List對話框，在對話框中列出了當前材料列表中的材料名稱。在Material List 對話框中單擊鼠標右鍵，彈出快捷菜單，單擊Create new該選項是用來創(chuàng)建新的材料，彈出Material Definition對話，在Material輸入框：輸入新的材料名字（45鋼）；在Base cutting speed 輸入框：設置材料的基本切削線速度（100m/min）；在Base feed per tooth/revolution 輸入框：設置材料的基本進刀量（500mm）。工件設置：工件的設置包括設置工件的大小、原點、材料等，在主菜單中選擇ToolpathsJob setup選項后，彈出Job setup 對話框。工序步驟： a 使用直徑5mm的球鼻銑刀銑削出外輪廓，轉速1600，粗銑削進量05mm，加工余量03mm；b使用直徑4mm的指狀銑刀進行精加工，轉速1600，精銑削進給量005mm，加工余量03mm；型腔仿真加工如下圖型腔仿真加工的部分程序如下：%O0000(PROGRAM NAME - XINGXIN)(DATE=DD-MM-YY - 12-06-08 TIME=HH:MM - 21:49)N100G21N102G0G17G40G49G80G90( 5. BALL ENDMILL TOOL - 1 DIA. OFF. - 1 LEN. - 1 DIA. - 5.)N104T1M6N106G0G90G54X-30.849Y-80.49A0.S2000M3N108G43H1Z50.N110Z48.8N112G1Z43.8F1.8N114X-30.98Y-80.F122.2N116Y-79.N118X-30.849Y-78.51N120X-30.49Y-78.151N122X-29.982Y-78.018N124Y-61.982N126X-30.49Y-61.849N128X-30.849Y-61.49N130X-30.98Y-61.N132Y-60.N134X-30.849Y-59.51N136X-30.49Y-59.151N138X-30.Y-59.02N140X40.N142X41.23Y-59.091N144X41.351Y-59.106N146X41.833Y-59.195N148X42.046Y-59.215N150X42.237Y-59.253N152X42.376Y-59.295N154X42.64Y-59.344N156X42.771Y-59.378N158X44.112Y-59.824N160X44.276Y-59.894N162X45.732Y-60.638N164X45.872Y-60.727N166X46.159Y-60.942N168X46.355Y-61.052N170X46.549Y-61.194N172X46.771Y-61.403N174X47.29Y-61.795N176X47.425Y-61.917N178X48.107Y-62.664N180X48.406Y-62.946N182X48.549Y-63.115N184X48.631Y-63.238N186X48.724