鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2009 目錄目錄 1 前言 1 1.1 課題內容 1 1.2 課題背景 1 1.3 課題的來源及要求 1 1.4 模具國內外發(fā)展概況 1 2 總體方案設計 3 2.1 塑件的測繪 3 2.2 塑件的造型 5 2.3 塑件的材料選擇與分析 7 2.4 塑件尺寸精度 7 2.5 模具材料的選擇 8 2.6 脫模斜度 8 2.7 型腔數目的確定 9 2.8 注射機的選擇 9 3 具體設計說明 .10 3.1 分型面的確定 .10 3.2 澆注系統(tǒng)的設計 .11 3.3 主流道的設計 .11 3.4 澆口的設計 .13 3.5 冷卻裝置設計 .14 3.6 推出機構設計 .14 3.7 推桿 15 3.8 復位桿 15 3.9 導向裝置 16 3.10 側抽芯的設計 .16 3.11 確定各模板尺寸 17 3.12 型腔成形尺寸計算 19 3.13 注射機技術參數的校核 20 3.14 零件強度計算及校核 22 4 模具的三維造型 .25 4.1 模架的三維造型 .26 5 型腔工藝分析及加工仿真 .27 6 各種工藝卡片 .31 7 結論 .32 參 考 文 獻 33 致 謝 .34 附 錄 .35 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2009 1 基于基于 cimatroncimatron 的豆?jié){機上蓋模的設計及凹模的高速仿真加的豆?jié){機上蓋模的設計及凹模的高速仿真加 工工 摘要：注塑模具目前在塑料模具中使用最廣泛，能夠成型高復雜度、高精度的 塑料制品。本課題是對豆?jié){機上蓋模具進行設計并分析其加工工藝。 本模具考慮了年產量、工廠的設備及塑件的精度要求，最終選擇一模一腔 結構。以制品的中間水平面為分型面,使制品順利脫模。為了使動、定模能夠準 確地動作, 導向定位機構利用導柱與導套的配合。頂出機構是推桿推出的一次 脫出機構?？紤]到零件的位置關系,冷卻水道采用循環(huán)式分布，以便冷卻均勻、 快速。 采用 ProEngineer、cimatron 來實現豆?jié){機上蓋模具的三維設計及模具 成型零件設計，分析制件的成型質量和完成分型面的設計，再采用 EMX 組件來 實現模架的裝配，并在產品設計及模具裝配過程中，輔助以必要的理論計算， 將數字化設計與理論計算結合起來，可以大大縮短產品研發(fā)周期、模具設計周 期，提高產品設計及模具設計的準確性、產品成型質量，降低產品研發(fā)、模具 設計成本。在設計過程中制定了合理的工藝方案，滿足了大批量生產要求。同 時，還編制了詳細的工藝文件來保證模具的順利加工及制品的生產。 經實踐檢驗，本模具滿足生產與應用的要求。 關鍵詞：注塑模具；加工工藝分析；Pro/E；cimatron； 基于 cimatron 的豆?jié){機上蓋模的設計及凹模的高速加工仿真 2 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706 The Design and Manufacturing of the top cover beanstalk Receiver Mold Simulation of die processing base in cimatron Abstract：At present ,injection molding is the plastics mould that has being used most extensively , it can mold the complex and high accurate plastic product. The Subject is about the design of the top cover beanstalk receivers mold and process analysis. Considering the annual output, the equipment of the factory and the requirement of precision of the plastic product, one cavities in a mould. The middle horizontal surface of the goods was choosed as the parting line to make goods by demold successfully. The runner is designed to be balanced and symmetrical distribution, ensure that melting plastic could reach each cavitys gate almost Suspension and Positioning mechanism use matched guide pillar and guide sleeve to make movable mould, fixed mould to work accurately. The knockouts uses once ejecting mechanism that lifter pushes out. By the relation of the position of each part, cooling channels are designed to straight channels to cool effectively, quickly. With Pro/Engineer, cimatron to implement three-dimensional design and mold 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2009 3 volume design of the junction box, and shaping quality of part was analyzed and the parting line was designed by Pro/Engineer, then utilized EMX to accomplish the assemblage of the mold with the assistance of essential theory calculate mixed with figure design. It would not only shorten the cycle of product research and mold design, and improve the preciseness and the product shaping quality, but also lower the cost of the research. Having made the rational craft scheme in the design process ,so it has met the requirement of producing in enormous quantities. Moreover, it also prepared a detailed document to ensure that the process for the smooth processing of mold and apparel production. By practice, it has meet the production and application of the requirements. Key words: injection mould；process analysis；Pro/E；cimatron； 1 前言 1.1 課題內容 設計一套能夠高效率的生產高質量豆?jié){機上蓋的注射模具。 1.2 課題背景 由于塑料材料具有許多優(yōu)點，目前正逐漸成為金屬材料的良好代用材料， 在很多領域都出現了金屬材料塑料化的趨勢。作為注塑成型加工的主要工具之 一的注塑模具，在質量、精度、制造周期以及注塑成型過程中的生產效率等方 面水平的高低，直接影響產品的質量、產量、成本及產品的更新?lián)Q代，同時也 決定著企業(yè)在市場競爭中的反應能力和速度。隨著塑料新品種的不斷出現以及 塑料制品在結構、外觀上要求的日益提高，使產品的設計和模具設計過程變得 越來越復雜。而傳統(tǒng)的模具設計是在二維環(huán)境下采用手工繪圖的方式進行的， 已經很難滿足這種發(fā)展變化的需要。過去模具設計工作主要依靠設計人員的經 驗，模具的加工制造又在很大程度上依賴于生產者的操作技能，因此存在模具 設計水平低、加工質量差、生產周期長、使用壽命短等缺陷。 注塑模具 CADCAM 技術的應用，從根本上改變了傳統(tǒng)的塑料產品開發(fā)和模 具加工方式，大大地提高了產品的質量、縮短了開發(fā)周期、降低了生產成本、 強有力地推動了模具工業(yè)的發(fā)展。一些大型的商品化 CADCAM 軟件，如 ProEngineer、Unigraphics II、Cimatron、MoldFlow 等，都已開發(fā)出專門 用于注塑模具設計的功能模塊，為模具設計提供了十分方便的工具。有資料統(tǒng) 計表明，采用 CAD 技術可以使模具設計時間縮短 50。在歐美一些工業(yè)發(fā)達的 基于 cimatron 的豆?jié){機上蓋模的設計及凹模的高速加工仿真 4 國家，CADCAM 已經成為模具行業(yè)一種普遍應用的技術。在 CAD 應用方面，已 經超越了甩掉圖板、二維繪圖的初級階段。在模具設計中采用三維 CAD 軟件的 企業(yè)已經接近 90。目前，國內也有不少企業(yè)開始應用 CAD 軟件進行模具設計。 ProE、Cimatron 等軟件在注塑模具設計中的應用，成功地彌補了傳統(tǒng)設 計方法的不足，制品幾何造型、分型面的創(chuàng)建、模具的結構設計，都是基于同 一數據庫進行的，既方便，又易保證制品的精度。 1.3 課題的來源及要求 本課題來源于鹽城市羽佳塑料制品廠。 設計要求如下： (1) 模具應能滿足加工要求，保證制件精度； (2) 模具應運轉平穩(wěn)，工作可靠，結構簡單，裝卸方便，便于維修、調整； (3) 模具盡量用通用件以便降低制造成本； 1.4 模具國內外發(fā)展概況 目前，世界模具市場產品供不應求，近幾年，世界模具市場總量一直保持 在 600 億650 億美元，美國、日本、法國、瑞士等國一年出口的模具約占本 國模具總產值的 1/3，而我國模具的出口量極少，雖已向香港、東南亞地區(qū)出 口模具標準件，但其數量極為有限，在目前模具已成為不少行業(yè)發(fā)展瓶頸的情 況下， “十五”期間，模具行業(yè)每年必須要有 15%左右的增長速度，這一增長速 度還必須要與產品結構合理化調整同時實現，只有這樣，才能滿足國民經濟發(fā) 展的需要。預計，我國幾個主要模具市場的需求情況大致為：首先，汽車、摩 托車行業(yè)是最大的模具市場；其次，家電行業(yè)對模具的需求量不可小視；第三， 電訊行業(yè)的發(fā)展?jié)摿薮?；建筑行業(yè)塑料型材模具增幅將高于模具行業(yè)總體發(fā) 展水平。 (1) 國外注塑模具的發(fā)展趨勢 首先，國外注塑成型技術在向多工位、高效率、自動化、連續(xù)化、低成本 方向發(fā)展。因此模具向高精度復雜、多功能的方向發(fā)展。例如：組合模、即 鈑金和注塑一體注塑鉸鏈一體注塑、活動周轉箱一體注塑；多色注塑等；向高 效率、高自動化和節(jié)約能源、降低成本的方向發(fā)展。例如：疊模的大量制造和 應用，水路設計的復雜化、裝夾的自動化、取件全部自動化。 (2) 國外模具工廠運行的現狀介紹 21 世紀模具制造行業(yè)的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和網絡化。 追求的目標是提高產品質量及生產效率，縮短設計周期及制造周期，降低生產 成本，最大限度地提高模具制造業(yè)的應變能力，滿足用戶需求。 (3) 我國模具的發(fā)展現狀 雖然中國模具工業(yè)在過去十年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2009 5 業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設備在模具加工設備中的比 重還比較底，CADCAECAM 技術的普及率不高，許多先進的模具技術應用還 不夠廣泛等。特別在大型 精密、復雜和長壽命模具技術上存在明顯差距。這些 類型模具的生產能力也不能滿足國內需求因而需要大量從國外進口。但最根 本的差距是觀念即質量觀念!第一是質量、第二還是質量。質量是企業(yè)生存的 基石。特別要注意的是：低成本不意味著低質量,低成本、低質量永遠換不來大 市場，質量就是最大的效益、就是最大的效率。 2 總體方案設計 首先是對塑件進行測繪。由于該塑件大都為曲面實際測量有一定困難所以 采用多次取斷面進行測量的方法。測繪好后用 ProE 軟件進行三維造型。主要 采用拉伸、旋轉、掃描、混合及薄壁等步驟造型。造型結束后進行模具設計。 考慮到生產批量和經濟效益，還有塑件的精度等級本模具采用一模一腔。下面 選擇注塑機，主要從注射量、鎖模力等方面進行考慮。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應在同一條直線上。另外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套。澆口套要進行淬火處理，這樣可以延長模 具的使用壽命。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，不產生倒流。冷料穴主要是避免冷料進入型腔影響塑件的質量和堵塞澆 口。拉料桿主要是保證澆注系統(tǒng)的凝料從定模澆口套中拉出，留在動模一側， 便于取出。接著是排氣系統(tǒng)的設計。本模具采用間隙排氣。利用分型面的配合 間隙自然排氣。下面是推出機構的設計。推動的動力來源有手動推出、機動推 基于 cimatron 的豆?jié){機上蓋模的設計及凹模的高速加工仿真 6 出和液壓與氣動推出機構。本模具設計采用注射機的開模動作驅動模具上的推 出機構，實現塑件的自動脫模。接著是推出機構的設計。本模具設計采用塑件 留在動模，要保證塑件不應推出變形或損壞，還要保證塑件的良好外觀和結構 可靠。 2.1 塑件的測繪 塑件為豆?jié){機上蓋，材料為 ABS，用游標卡尺對零件進行測繪。我們最終 所需要加工得到的是制造此零件的模具型腔，而我們所取的塑件是模具生產出 來的千千萬萬個塑件中的一個，由于制造的原因，塑件在出模后不可避免的會 產生一定的變形，因此對該零件的測量數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，然后繪 出零件的草圖。由于條件限制所以采用多次取斷面進行測量的辦法。 量具：游標卡尺（0300、0.02） ，曲線測量儀等 注意做到以下幾點： (1) 測繪過程中必須把被測物體放在工作平面上； (2) 采用多次測量求平均值； (3) 正確地讀取數據。 測量的主要尺寸如圖 2-1 到 2-3 所示： 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2009 7 圖 2-1 圖 2-2 基于 cimatron 的豆?jié){機上蓋模的設計及凹模的高速加工仿真 8 圖 2-3 2.2 塑件的造型 零件測繪草圖出來以后，應該根據零件的測繪圖，對零件的進行三維造型。 三維造型可以選用 ProE 軟件，三維造型的所有參數與測繪的數據一致。首先 打開三維軟件 ProE，進入零件設計界面，點擊拉伸命令，向兩邊進行拉 伸，接著用旋轉，掃描， 混合，造型等命令繪制三維圖形，由于 塑件是電話聽筒上下蓋所以還要進行薄壁處理。由于該塑件大都是曲面所以 三維造型有一定的困難。要正確的繪制出該塑件的造型圖必須熟練掌握 ProE 的繪圖命令。 由 ProE 軟件的計算功能得塑件尺寸為： 該塑件外形尺寸為 162.8mm168.2mm40mm，制品投影面積約為 28244cm2,體 積約為 1.128105mm3 根據上述的方法繪制的制品的零件圖如下： 塑件的三維造型如圖 2-2 所示： 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2009 9 （a） （b） 圖 2-2 塑件的三維造型 2.3 塑件的材料選擇與分析 基于 cimatron 的豆?jié){機上蓋模的設計及凹模的高速加工仿真 10 (1) 塑件的材料選擇 a. ABS：高流動性，便宜，適用于對強度要求不太高的部件（不直接受到 沖擊，不承受可靠性測試中結構耐久性測試的部件） 。 PC+ABS：流動性好，強度不錯，價格適中。 PC：高強度，貴，流動性不好。適用于對強度要求較高的外殼。 b. 在材料的應用上需要注意以下兩點： 避免一味減少強度風險，什么部件都用 PC 料而導致成型困難和成本增加； 在對強度沒有完全把握的情況下，模具評審時應該明確告訴模具供應商，可能 會先用 PC+ABS 生產 T1 的產品，但不排除當強度不夠時后續(xù)會改用 PC 料的可能 性。這樣模具供應商會在模具的設計上考慮好收縮率及特殊部位的拔模角。 通常外殼都是由上、下殼組成，理論上上下殼的外形可以重合，但實際上 由于模具的制造精度、注塑參數等因素的影響，造成上、下外形尺寸大小不一 致，即面刮（面殼大于底殼）或底刮（底殼大于面殼） ?？山邮艿拿婀?0mm 可以使用。 抽芯機構如下圖： 位位位位位位位位 位位位位位 位位 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2009 19 圖 3-14 斜導柱滑塊內抽芯機構 3.11 確定各模板尺寸 模板各部分結構尺寸如表 3-4 所示： 表 3-3 模板各部分主要結構尺寸 1 定模座板 長 寬厚 400mm 450mm 30mm 2 定模板 長 寬厚 400mm 315mm 90mm 3 動模板 長 寬厚 400mm 350mm 70mm 4 動模支承板 長 寬厚 400mm 315mm 50mm 5 墊塊 長 寬厚 400mm 315mm 80mm 6 推桿固定板 長 寬厚 400mm 260mm 25mm 7 推板 長 寬厚 400mm 260mm 30mm 8 動模座板 長 寬厚 400mm 450mm 15mm 根據上述的設計，最后設計出的模具的總裝圖如下： （a） 主視圖 基于 cimatron 的豆?jié){機上蓋模的設計及凹模的高速加工仿真 20 （a） 主視圖 （b） 左視圖 圖 3-15 模具總裝圖 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2009 21 3.12 型腔成形尺寸計算 3.12.13.12.1 凸、凹模結構形式凸、凹模結構形式 對于極為簡單的形狀可以采用整體式的凸?；虬寄Ｍ?，往往采用拼鑲方法 組合成凸模或凹模。本模具采用整體式。 3.12.23.12.2 型腔和型芯工作尺寸計算型腔和型芯工作尺寸計算 在一般情況下，影響塑料制品公差的因素以模具制造誤差 Z、成型零件 的磨損 C 量和收縮率的波動 S 為主。因此，在計算尺寸之前，首先要確定 使用塑料的成形收縮率。由于本次使用的材料為 ABS，收縮率 S 為 0.3%0.8%，取 Scp 為 0.05%。根據文獻5中的 P578-P580。 (1) 型腔尺寸 凹模為成形塑件外觀或外輪廓、凸出部分的。從所成形 的塑件上看，這一類尺寸的公差一般為正偏差，凹模在使用時有磨損，磨損后 尺寸增大。 型腔尺寸的計算公式為： 徑向尺寸（直徑、長、寬） Lm=(Ls+LsScp-x0) (3-8) z 0 深度 Hm=(Hs+LsScp-x1) (3-9) z 0 (2) 型芯尺寸 凸模為成形塑件的內輪廓、孔、溝槽的。從所形成的塑 件上看，這一類尺寸的公差一般為負偏差。凸模在使用時有磨損，磨損后尺寸 減小。 型腔尺寸的計算公式為： 基于 cimatron 的豆?jié){機上蓋模的設計及凹模的高速加工仿真 22 徑向尺寸（直徑、長、寬） lm=(ls+lsScp+x0) (3-10) 0 Z 深度 hm=(hs+hsScp+x1) (3-11) 0 Z (3) 中心距尺寸 這一類尺寸為不受磨損影響的尺寸，它僅與加工精度和 收縮率有關。 中心距尺寸的計算公式為： 中心距 Cm=(Cs+CsScp) (3-12) 2 Z 其中 為公差數值，按精度等級 3 查表所得，制造誤差 Z=/3； X0 為修正系數，一般為 1/23/4，對于中小型塑件取 3/4； X1 為修正系數，一般為 1/22/3，當制品尺寸較大，精度比較低則取小值， 反之取大值。 因此本次尺寸計算 X0取 3/4，X1取 2/3。 通過 Excel 軟件計算得到了型腔，型芯的具體尺寸，打開 ProE 進行三維 造型的尺寸修改，完成開模的模擬。 步驟如下： （1）分割體積塊，在菜單管理器中選取【模具體積塊】【分割】進行 型腔，型芯的分離。 （2）抽取模具元件 （3）鑄模及開模，進行注射模擬，將模具型腔形成的空間填充材料，以模 擬澆注完成的產品模型。利用其開摸功能，模擬模具的開閉情形。結果如下： （a） 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2009 23 （b） 圖 3-16 模具開模 3.13 注射機技術參數的校核 由于每副模具都只有安裝在與其相適應的注塑機上進行生產，因此模具設 計與所用的注射機關系十分密切。根據文獻5中的 P575-P576，注射機的基本 技術參數校核如下： （1）注射量的校核 V 0.8V （3-1） 件注 式中 V塑件與澆注系統(tǒng)的體積總和（厘米 3） ； 件 V注射機的注射容量（厘米 3） ； 注 0.8最大注射容量利用系數。 V 5/4 V1.25233.4=83.5g 注 件 （2）鎖模力的校核 （3-2） 64 ()30 1099 10297 900 () msj msj nAAkN FkN FnAA （3）注射壓力的校核 110 za ABS 成型所需注射壓力 ach M)10060( （3-3） zch （4）模具高度與注射機閉合高度關系的校核 基于 cimatron 的豆?jié){機上蓋模的設計及凹模的高速加工仿真 24 （3-4） 132 255032508025262 m ABCmm min max 200 300 mm mm minmmax （5）開模行程校核 （3-5） max 123 max123 300 (5 10)253580(5 10)(145 150) (5 10) Smm HHHmm SHHH （6）推出裝置校核 模具設計時需根據注射機頂出裝置的形式、頂桿的直徑、配制和頂出距離、 校核模具的推出脫模機構是否與之相適應。 （7）模具外形尺寸校核 a模具安裝尺寸必須與注射機動、定模固定板上的螺孔的直徑和位置相適 應； b模具的長度與寬度應使模具可以穿過拉桿空間在注射機動模固定板和定 模固定板上安裝。 （8）注射機定位孔與模具定位圈配合校核 為了使模具安裝在注射機上，其主流道中心線應與注射機噴嘴中心線重合， 其模具的定位圈與注射機定模板上的定位孔應呈較松的間隙配合，定位圈的高 度對于小型模具為 8-10mm。 （9）噴嘴的校核 模具主流道的球面半徑應與注射機噴嘴球頭半徑相吻合或稍大，以便于脫 卸主流道中凝料，主流道小端孔徑應較噴嘴前端孔徑略小。 3.14 零件強度計算及校核 注塑模具的工作狀態(tài)是長時間的承受交變負荷,同時也伴有冷熱的交替?，F 代 的注射模使用壽命至少幾十萬次，至多幾百萬次，因此，模具必須具有足夠 的強度和剛度。工作狀態(tài)下所發(fā)生的彈性變形，對塑件的質量有很大的影響， 尤其是對于尺寸精度高的塑件。模具的剛度是很重要的。 由于注塑壓力的作用，凹模型腔有向外脹出的變形產生。當變形量大于塑 件在壁厚方向的成形收縮量時，會造成脫模困難。嚴重時還會不能脫模。 另外，也由于成形過程中各種工藝因素的影響，型腔內的實際受力情況往 往非常復雜，不可能為一種簡單的模式。因此，在強度計算上采取比較寬容的 做法，原則是：寧可有余而不可不足。換言之，即安全系數較大。 計算型腔壁厚以最大型腔壓力為準。確定型腔壁厚的方法有計算法和以經 驗數據為基礎的查表法. 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2009 25 計算法分為按剛度計算和按強度計算兩種。實踐證明，對大尺寸型腔剛度 不足是主要矛盾，應按剛度計算；而小尺寸型腔在發(fā)生大的彈性變形之前，其 內應力往往就已超過許用應力，應按強度計算。 在注塑模的標準件中，凹模的外形為矩形，所以當凹模型腔為圓形時，一 般也采用矩形模板。因此，凹模強度的計算也以矩形為主。而我所選的型腔類 型為整體式，所以根據文獻5中的 P580,按矩形型腔整體式計算公式計算。 矩形型腔整體式側壁計算公式為： tc=h (3-13) P 矩形型腔整體式底部計算公式為： td=b (3-14) P 式中, tc凹模側壁厚度(mm) td凹模底板厚度(mm) P模腔壓力(MPa) 材料的許用應力(MPa) h型腔深度(mm) b凹模內壁短邊長度(mm) L墊板間距(mm) 系數，見下表： 表 3-4 系數 L/h0.250.50.751.01.52.03.0 0.020.0810.1730.3210.7271.2262.105 表 3-5 系數 L/b1.01.21.41.61.82.0 0.30780.38340.43560.46800.48720.49740.5000 由于上述型腔壁厚計算公式比較復雜，在生產實際中常采用一些經驗公式 和經驗數據，由查圖或表確定壁厚，但對大型模具應進行強度和剛度校核。我 所設計的模具屬于中小型模具，可以用查表法進行強度校核。圖 3-9 為矩形凹 模及模套最小壁厚經驗曲線，表 3-7 為型腔側壁厚度經驗公式，表 3-8 為動模 墊板厚度經驗數據。 最小壁厚 t/mm 型腔邊長 L/mm 基于 cimatron 的豆?jié){機上蓋模的設計及凹模的高速加工仿真 26 成型壓力30MPa 成型壓力45MPa (已考慮導柱位置，導柱應該設在截面最大處) 圖 3-17 矩形凹模及模套最小壁厚經驗曲線 表 3-6 型腔側壁厚度 表 3-7 動模墊板厚度 已知成型壓力30MPa，型腔邊長為 204mm。實際壁厚為(315-248.5-70) /2=74mm。由圖 3-9 矩形凹模及模套最小壁厚經驗曲線可得最小壁厚為 42mm74mm，故符合要求。實際側壁壁厚為(400-195)/2=102.5mm。由表 4-7 可 知型腔側壁最小厚度為(0.2195+0.17)0.9=35.3mm102.5mm，滿足要求。 塑件、澆注系統(tǒng)在分型面投影面積在 100200 之間。由表 4-8 查的動模墊板最 小厚度為 3040mm，而實際厚度為 50mm 符合要求。由于有支撐板的緣故型腔 底板厚度強度滿足要求，可以不必通過計算。故本次設計的模具可采用。 型腔壓力/MPa側壁厚度備注 49(注射成型)0.2L+0.17 49(壓縮成型)0.16L+0.15 29(壓縮成型)0.14L+0.12 當型腔為整體式 L100mm 時 需乘以 0.85-0.9 塑件、澆注系統(tǒng)在分型面投影面積/cm2墊板厚度/mm 515 5101520 10502025 501002530 1002003040 20040 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2009 27 4 模具的三維造型 4.1 模架的三維造型 進入建模模塊后，根據所繪制的二維圖的尺寸，利用拉伸，旋轉，倒圓角， 螺旋掃描等命令，分別完成定位圈，澆口套，螺釘，定模固定板，定模板，動 模板，動模支承板，推桿固定板，推板，墊塊，動模固定板，拉料桿，推桿， 導套，導柱，復位桿，堵塞和水嘴的三維造型，然后在裝配模塊中，利用匹配， 對齊等裝配方式，依次將各個零件裝配起來，最后的裝配圖如下： 基于 cimatron 的豆?jié){機上蓋模的設計及凹模的高速加工仿真 28 （a） （b） 圖 4-3 模具三維裝配圖 5 型腔工藝分析及加工仿真 （1） 定模的工藝性審查 1） 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，以矩形配合面與 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 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2009 29 經冷卻后形成所需的電話聽筒下殼。 零件的主要工作平面有矩形配合面、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。 2） 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=0.8m，側面的表面粗糙 度 Ra=3.2m, 內輪廓表面的粗糙度為 Ra=0.4m。 3） 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。 （2） 毛坯選擇 1）考慮到零件所需的性能，選用鍛件作毛坯； 2）確定毛坯的形狀、尺寸：選用 45 鋼鍛件 22022060（mm） 。 3） 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。 4） 機床的選擇 根據本設計的生產綱領，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控銑床。 5) 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。 6) 夾具的選擇 考慮其經濟性，本設計中除加工型腔抽芯處的矩形槽時選用專用夾具 外，其他的都選通用夾具。 7) 切削用量的選擇 本設計中的所有切削用量都參考文獻20。 8) 型腔數控仿真加工 設計步驟如下： a 設定粗加工刀具參數如下圖所示 基于 cimatron 的豆?jié){機上蓋模的設計及凹模的高速加工仿真 30 圖 5-1 粗挖槽加工參數對話框 圖 5-2 定義粗加工刀具參數 b. 毛坯設置 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2009 31 圖 5-4 毛坯設置 c 精加工刀具設定（步驟如粗加工） ，選擇平行曲面加工。 圖 5-5 定義刀具參數 基于 cimatron 的豆?jié){機上蓋模的設計及凹模的高速加工仿真 32 圖 5-6 精加工參數設置 d.成果顯示 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2009 33 圖 5-7 仿真加工效果圖 6 各種工藝卡片 A零件加工工藝過程卡片 （見附表31） B模具零件加工工序卡片 （見附表30） C塑料零件注射工藝卡片 （見附表32） D注塑工藝流程圖 （見附表33） E注塑模具裝配工藝過程卡片 （見附表34） 基于 cimatron 的豆?jié){機上蓋模的設計及凹模的高速加工仿真 34 7 結論 本設計是為豆?jié){機上蓋模注射成型而專門設計的。為了能達到質量好、效 率高，本設計采用潛伏式澆口及推板推桿一次脫模的方式進行設計。并且大多 數零件都采用通用零件。 本次設計的豆?jié){機注射模，在設計時充分利用 CAD、Pro/e、天河、cimatron 、EMX 組件等二維，三維繪圖仿真軟件，縮短了設計生產周期，大大提高了生 產效率，降低了勞動強度，保證了質量，從而降低了模具的生產成本。 本次設計的模具尚存在設計上的不足，還有待加以完善和修改，且對工人 生產操作水平有嚴格的要求。 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2009 35 參 考 文 獻 1 陳志剛主編.塑料模具設計M. 北京：機械工業(yè)出版社，2002. 2 李德群主編.中國模具設計大典：第 2 卷 輕工模具設計M.江西:科學技術出版社， 2003. 3 初利寶等主編.ProENGINEER WIlDFIRE 模具設計M.北京：北京大學出版社，2005. 4 曹巖等主編.ProENGINEER Wildfire 模具設計實例精解M.北京：機械工業(yè)出版社， 2005. 5 彭建生模具設計與加工速查手冊北京：機械工業(yè)出版社，20056 6 曹宏深主編. 塑料成型工藝與模具設計M.北京：機械工業(yè)出版社，1993. 7 陳嘉真主編. 塑料成型工藝與模具設計M. 北京：機械工業(yè)出版社，1995. 8 奚永生主編.大型注塑模具設計M. 北京：中國輕工業(yè)出版社，1996 9 丁聞編.實用塑料成型模具設計手冊注射模、壓縮模和壓注模M.西安：西安交通 大學出版壯出版，1993. 10 奚永生編.精密注塑模具設計M.北京：中國輕工業(yè)出版社，1997. 11 唯美科技, 何博.中文版 Pro/ENGINEER Wildfire 實用速成教程M.中國電力出版社, 2004.5. 12 申開智.塑料成型模具M.中國輕工業(yè)出版社,2004.5. 13 何滿才.模具設計Pro/ENGINEER Wildfire 中文版實例詳解M.人民郵電出版社， 2005.5. 14 陳嘉真主編. 塑料成型工藝與模具設計M. 北京：機械工業(yè)出版社，1995. 15 正鋼精密模具有限公司正鋼塑膠模用標準配件M臺灣：2002. 16 宋滿倉，吳啟峰.注塑模具零件三維參數化圖庫的開發(fā)J.機械工程師 2005. 17 陳峰，周純江。注塑模熱流道結構設計的方法研究與實現。機電工程 2005. 18 富得巴有限公司富得巴標準塑膠模底座M香港：1994. 19 任富君，簡明機械制造工藝手冊。中國標準出版社,1995. 基于 cimatron 的豆?jié){機上蓋模的設計及凹模的高速加工仿真 36 致 謝 這次設計，使我在基本理論的綜合運用以及正確解決實際問題等方面得到 了一次較好的鍛練，提高了我獨立思考問題、解決問題的能力，縮短了我與工 廠工程技術人員的差距，為我以后從事實際工程技術工作奠定了一個堅實的基 礎。 本人在模具設計中承蒙袁鐵軍老師的悉心指導和幫助，在畢業(yè)設計過程中 提供了許多寶貴的資料、設計和方向、設計思路以及對模具的構造的專業(yè)知識， 在此我謹向他表示衷心的感謝。此外，在這次的畢業(yè)設計中，我知道了設計不 是一個人就能做出來的，它需要很多人的參與和幫助，使我體會到了團體合作 的重要性。因此，還要謝謝同組各位同學對我的幫助。 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2009 37 附 錄 序號 圖名 圖號 圖幅 張數 1 模具裝配圖 DJJSGM-00 A0 1 2 定模座板 DJJSGM-01 A3 1 3 定位圈 DJJSGM-02 A3 1 4 澆口套 DJJSGM-03 A3 1 5 導套 DJJSGM-04 A4 1 6 導柱 DJJSGM-05 A4 1 7 凹模 DJJSGM-06 A4 1 8 支承板 DJJSGM-07 A3 1 9 墊塊 DJJSGM-08 A3 1 10 動模座板 DJJSGM-09 A1 1 11 推板 DJJSGM-10 A4 1 12 推板固定板 DJJSGM-11 A3 1 13 頂桿 DJJSGM-12 A4 1 14 拉料桿 DJJSGM-13 A4 1 15 復位桿 DJJSGM-14 A4 1 16 斜導柱 DJJSGM-15 A4 1 17 壓緊塊 DJJSGM-16 A4 1 18 墊塊 DJJSGM-17 A4 1 19 定模板 DJJSGM-18 A4 1 20 動模板 DJJSGM-19 A4 1 22 豆?jié){機塑件 DJJSGM-20 A3 1 23 模具三維圖冊 一套 24 模具零件加工工序卡片集 一套 25 零件加工工藝過程卡片集 一套 26 塑料零件注射工藝卡片 一張 29 注塑工藝流程圖 一張 30 注塑模具裝配工藝過程卡片 一張