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鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 目 錄 1 前言 1 2 模具總體設(shè)計(jì) 3 2 1 制品的分析 3 2 2 模具總體方案設(shè)計(jì) 4 2 3 注射機(jī)的選擇 5 2 4 型腔數(shù)的確定 5 2 5 型腔的布局 6 2 6 分型面的確定 7 2 7 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 2 7 1 澆口的形式 7 2 7 2 流道 主流道襯套及定位環(huán)的設(shè)計(jì) 8 2 7 3 冷料井的設(shè)計(jì) 9 2 8 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10 2 9 模架的選擇 11 2 10 導(dǎo)柱 導(dǎo)套的選擇 12 2 10 1 導(dǎo)柱的選擇 12 2 10 2 導(dǎo)套的選擇 12 2 11 頂桿設(shè)計(jì) 13 2 12 復(fù)位桿 14 2 13 鎖模力的校核 14 2 14 開模行程的校核 15 2 15 總裝配圖及三維造型圖 15 2 15 1 總裝配圖 15 2 15 2 模具的三維造型圖 17 3 工藝分析及仿真加工 18 3 1 模具的注塑工藝分析 18 3 2 模具成型件制造工藝與加工工序 19 3 2 1 模具成型件制造工藝 19 3 2 2 模具成型件的加工工藝 20 3 3 數(shù)控仿真 20 4 結(jié)論 25 參考文獻(xiàn) 26 致謝 27 附錄 28 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 1 玩具雙聯(lián)齒輪模具設(shè)計(jì)及其型腔仿真加工 摘 要 本課題來源于鹽城羽佳塑業(yè) 任務(wù)是塑料齒輪模具設(shè)計(jì)及其型腔仿真加 工 注射成型是塑料成型的一種重要方法 它主要適用于熱塑性塑料的成型 可 以一次成型形狀復(fù)雜的精密塑件 本課題就是將雙聯(lián)齒輪作為設(shè)計(jì)模型 將注 射模具的相關(guān)知識(shí)作為依據(jù) 闡述塑料注射模具的設(shè)計(jì)過程 本設(shè)計(jì)對(duì)雙聯(lián)齒輪進(jìn)行的注塑模設(shè)計(jì) 利用proe軟件對(duì)塑件進(jìn)行了實(shí)體造 型 對(duì)塑件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了工藝分析 明確了設(shè)計(jì)思路 確定了注射成型工藝過程 并對(duì)各個(gè)具體部分進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算和校核 如此設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)可確保模具工 作運(yùn)用可靠 保證了與其他部件的配合 最后用mastercam仿真加工型腔 本課題通過對(duì)雙聯(lián)齒輪杯的注射模具設(shè)計(jì) 鞏固和深化了所學(xué)知識(shí) 取得 了比較滿意的效果 達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)意圖 關(guān)鍵詞 塑料模具 注射成型 模具設(shè)計(jì) 玩具雙聯(lián)齒輪模具設(shè)計(jì)及型腔仿真加工 2 The design of gear plastic injection mold and cavity simulation processing Abstract The subjects come from the Yujia Plastic Corporation Task is what the design of gear plastic injection mold and cavity simulation processing Plastic injection molding molding is an important method which is primarily applicable to thermoplastic plastic molding Molding can be a complex shape of precision plastic parts To study the topic we make double gear the design model make the injection mold related knowledge the basis for elaborate plastic injection mold design process In the designment we design double gear with the injection mold design using software proe to plastic parts to solid modeling and making technics analysis to the structure of Plastic Parts for the process We definite the design and identify the injection molding process as well as some specific details of the calculation and verification The structure of such a design can be used to ensure reliable Die work to ensure cooperation with the other parts of the tie Finally simulation processing cavity with mastercam we have consolidated and deepened the learning gain a satisfied result achieve the desired design intent through the process of double gear mold design Key words Plastic mold Injection molding Mold design 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 3 1 前言 在工業(yè)產(chǎn)品中 一個(gè)設(shè)計(jì)合理的塑料件往往能代替多個(gè)傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)件 加上利用工程塑料特有的性質(zhì) 可以一次成型非常復(fù)雜的形狀 并且還能設(shè)計(jì) 成卡裝結(jié)構(gòu) 所帶來的效果是明顯的 因此 近年來工業(yè)產(chǎn)品塑料化的趨勢不 斷上升 注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法 其中最主要之一的注塑模 具已經(jīng)很廣泛的采用 它在質(zhì)量 精度 制造周期以及注塑成型過程中的生產(chǎn) 效率等方面水平的高低 直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量 產(chǎn)量 成本及產(chǎn)品的更新?lián)Q代 同時(shí)也決定著企業(yè)在市場競爭中的反應(yīng)能力和速度 注塑模具與其它機(jī)械行業(yè) 想比 有以下三個(gè)特點(diǎn) 第一 模具不能像其它機(jī)械那樣可作為基本定型的商 品隨時(shí)都可以在機(jī)電市場上買到 模具制造不可能形成批量生產(chǎn) 即模具是單 件生產(chǎn)的 其壽命越長 重復(fù)加工的可能性越小 因此 模具的制造成本較高 第二 因?yàn)樽⑺苣＞呤菫楫a(chǎn)品中的塑料制品而訂制的 作為產(chǎn)品 除質(zhì)量 價(jià) 格等因素之外 很重要的一點(diǎn)就是需要盡快地投放市場 所以對(duì)于為塑料制品 而特殊定訂制的模具來說 其制造周期一定要短 第三 模具制造是一項(xiàng)技術(shù) 性很強(qiáng)的工作 其加工過程集中了機(jī)械制造中先進(jìn)技術(shù)的部分精華與鉗工技術(shù) 的手工技巧 因此要求模具工人具有較高的文化技術(shù)水平 特別是對(duì)企業(yè)來說 要求培養(yǎng) 全能工人 使其適應(yīng)多工種的要求 這種技術(shù)工人對(duì)模具單件生產(chǎn) 方式組織均衡生產(chǎn)是非常重要的 綜上所述 模具制造 存在成本高 要求制造 周期短 技術(shù)性強(qiáng)等特點(diǎn) 目前 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和計(jì)算機(jī)的應(yīng)用 這些問題得到了很大的改善 注塑模具的特點(diǎn) a 塑料的加熱 塑化是在高溫料筒內(nèi)進(jìn)行 而不是在模 具內(nèi)進(jìn)行 因而模具不設(shè)加料腔 而設(shè)澆注系統(tǒng) 熔體通過澆注系統(tǒng)充滿型腔 澆注系統(tǒng)對(duì)注塑模來說至關(guān)重要 b 塑料熔體進(jìn)入型腔之前 模具已經(jīng)閉合 在注塑過程中需根據(jù)塑料特性 在模具中設(shè)加熱或冷卻系統(tǒng) c 注塑模生產(chǎn)適 應(yīng)性強(qiáng) 既可注塑小型制品 也可注塑大型制品 既可注塑簡單制品 也可注 塑復(fù)雜制品 生產(chǎn)率高 容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 d 注塑模一般是機(jī)動(dòng)的 結(jié)構(gòu)一般 較復(fù)雜 因而制造周期較長 成本較高 注塑模具的應(yīng)用在當(dāng)今的時(shí)代會(huì)越來 越廣的 它的特點(diǎn)使得它的用處越來越寬 涉及的范圍也大了 模具表面的光整加工是模具加工中未能很好解決的難題之一 模具表面的 質(zhì)量對(duì)模具使用壽命 制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響 我國目前仍以手 工研磨拋光為主 約占整個(gè)模具周期的 l 3 不僅效率低 且工人勞動(dòng)強(qiáng)度大 質(zhì)量不穩(wěn)定 制約了我國模具加工向更高層次發(fā)展 因此 研究拋光自動(dòng)化 智能化是重要的發(fā)展趨勢 日本已研制了數(shù)控研磨機(jī) 可實(shí)現(xiàn)三維曲面模具的 自動(dòng)化研磨拋光 國外在模具生產(chǎn)中 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與輔助制造 CAD CAM 技 術(shù)已得到十分成功的應(yīng)用 三維造型和型腔的數(shù)控加工都是由計(jì)算機(jī)輔助軟件 完成的 它大幅度的縮短了模具的生產(chǎn)周期 提高工作效率 德 美 日 法 意等工業(yè)發(fā)達(dá)國家在模具設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域仍處于國際領(lǐng)先水平 他們的一些先進(jìn) 的模具方面的技術(shù)被許多發(fā)展中國家 甚至是其它發(fā)達(dá)國家學(xué)習(xí)采用 亞洲以 日本和韓國模具技術(shù)水平最高 其它國家與之還有較大的差距 不過他們也正 玩具雙聯(lián)齒輪模具設(shè)計(jì)及型腔仿真加工 4 在以驚人的速度發(fā)展著 國家之間的交流會(huì)使之發(fā)展更快 本課題是關(guān)于塑料齒輪的注塑模具設(shè)計(jì) 要求運(yùn)用所學(xué)知識(shí) 能很好的對(duì)注 塑模具進(jìn)行設(shè)計(jì) 達(dá)到熟練的掌握注塑模具的設(shè)計(jì)知識(shí) 并能對(duì)注塑模具設(shè)計(jì)有 更高層次的認(rèn)識(shí)的目的 該課題的設(shè)計(jì)要求通過基于現(xiàn)代 CAD 技術(shù)的注塑模設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)過程中掌握 模具設(shè)計(jì)的一般規(guī)律 對(duì)于運(yùn)用現(xiàn)代 CAD 技術(shù)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)進(jìn)行研究和應(yīng)用 完 成塑料齒輪注塑模具設(shè)計(jì) 所設(shè)計(jì)塑料齒輪模具要能滿足模具工作狀態(tài)的質(zhì)量 要求 使用時(shí)安全可靠 便于維修 在注塑成型時(shí)要有較短的成型周期 成型后有 較長的使用壽命 具有合理的模具制造工藝性 選擇注塑模型腔進(jìn)行加工分析 用 數(shù)控加工進(jìn)行編程加工 本課題要解決的主要問題是塑料齒輪注塑模具工藝方案的擬定和塑料齒輪 注塑模具的設(shè)計(jì) 注塑模具設(shè)計(jì)總體思路如圖 1 1 所示 設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備 確定成形工藝 選擇成形設(shè)備 擬定總體 結(jié)構(gòu)草圖 設(shè)計(jì)計(jì)算 繪制 總圖及零件圖 1 準(zhǔn)備設(shè)計(jì)所需 的技術(shù)資料 2 了解塑件的結(jié) 構(gòu)特點(diǎn) 1 了解塑料的成形 性能 計(jì)算塑件的 重量和體積 2 選擇成形設(shè)備 了解設(shè)備的性能 規(guī)格 特點(diǎn) 1 確定模具結(jié)構(gòu) 形式 2 確定模具的主 要結(jié)構(gòu) 3 繪制模具結(jié)構(gòu) 草圖 1 成形零件的設(shè)計(jì) 及尺寸計(jì)算 2 結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)及 尺寸確定 3 結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度 模具安裝尺寸的校 核 4 繪制總圖及零件 圖 圖 1 1 模具設(shè)計(jì)思路圖本課題要達(dá)到的預(yù)期效果 a 外觀及尺寸均符合要求 未出現(xiàn)溢邊 縮坑等缺陷 b 結(jié)構(gòu)合理 c 鑲拼簡單 加工簡便 d 頂出動(dòng)作平穩(wěn) 可靠 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 5 2 模具總體設(shè)計(jì) 2 1 制品的分析 塑件為雙聯(lián)塑料齒輪 材料為 ABS 用游標(biāo)卡尺對(duì)零件進(jìn)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(chǎn) 出來的千千萬萬個(gè)塑件中的一個(gè) 由于制造的原因 塑件在出模后不可避免的 會(huì)產(chǎn)生一定的變形 因此對(duì)該零件的測量數(shù)值需要進(jìn)行分析處理 如對(duì)塑件較 大尺寸誤差的修正 對(duì)相同形狀處所測不同尺寸的取均值進(jìn)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(jìn)行測量的辦法 量具 游標(biāo)卡尺 0 300 0 02 垂直卡尺 曲線測量儀等注意做到以下幾 點(diǎn) 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(shù)據(jù) 根據(jù)上述的方法繪制的制品的零件圖如下 2 1 制品圖 玩具雙聯(lián)齒輪模具設(shè)計(jì)及型腔仿真加工 6 圖 2 2 制品的三維造型 該制品是 ABS 苯烯腈 丁二烯 苯乙烯 塑料 重量約 30g 據(jù)參考文獻(xiàn) 3 P20 可知 ABS 的密度 1030 1070 收縮率 0 3 0 8 模具溫度3 mkg 50 80 注射壓力 60 100Mpa 最大不溢料間隙 0 04mm 塑件的尺寸精度為 5 6 級(jí) 則模具型腔的尺寸精度應(yīng)為 IT10 IT11 級(jí) 2 2 模具總體方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)模具時(shí) 首先確定合適的注塑機(jī) 并了解它的技術(shù)規(guī)范要求 注塑機(jī) 的最大注塑量 最大注塑壓力 最大鎖模力 最大成型面積 模具最大厚度和 最小厚度 最大開模行程 模板安裝模具的螺釘孔的位置和尺寸 注塑機(jī)噴嘴 孔直徑和噴嘴球頭半徑值 再根據(jù)現(xiàn)有注塑機(jī)的規(guī)格 所要求的塑件的質(zhì)量 塑件成本及交貨期等 確定型腔數(shù)目 澆注系統(tǒng)分為主流道 分流道 澆口 冷料穴等 由于主流道與高溫高壓 的熔融塑料接觸所以外面要加個(gè)澆口套 分澆道的形狀尺寸主要取決于塑件的 體積 壁厚 形狀以及所加工塑料的種類 注射速率 分澆道長度等 主流道 與分流道采用圓角過渡 這樣可以減小料流轉(zhuǎn)向過渡時(shí)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(dòng)及填充 澆口是連接分流道和型腔的橋梁 它具有兩 個(gè)功能 第一 對(duì)塑料熔體流入型腔其控制作用 第二 當(dāng)注塑壓力撤銷后 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 7 澆口固化 封鎖型腔 使型腔中尚未冷卻固化的塑件不會(huì)倒流 根據(jù)制品的特 點(diǎn)初采用多點(diǎn)進(jìn)料點(diǎn)澆口澆注系統(tǒng) 型腔分型面和形狀的確定 注塑模有一個(gè)分型面和多個(gè)分型面的模具 分 型面的位置有垂直于開模方向 平行于開模方向以及傾斜于開模方向幾種 分 型面的形狀有平面和曲面等 根據(jù)制品的形狀采用雙分型面分型 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 本模具采用間隙排氣 利用分型面的配合間隙自然排氣 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 推動(dòng)的動(dòng)力來源有手動(dòng)推出 機(jī)動(dòng)推出和液壓與氣動(dòng)推 出機(jī)構(gòu) 本設(shè)計(jì)可采用機(jī)動(dòng)推出 合模時(shí)復(fù)位桿首先與定模邊的分型面接觸 而將推板和所有的推桿一道推回原位 本模具設(shè)計(jì)采用塑件留在動(dòng)模 要保證 塑件不應(yīng)推出變形或損壞 還要保證塑件的良好外觀和結(jié)構(gòu)可靠 2 3 注射機(jī)的選擇 注塑模具是與注塑機(jī)配套使用 因此設(shè)計(jì)時(shí)注塑機(jī)的選擇尤為重要 從模 具設(shè)計(jì)的角度出發(fā) 應(yīng)了解的注射機(jī)的技術(shù)要求有 注射機(jī)的類型 最大注射 量 最大注射壓力 鎖模力 最大注射面積 模具的最大和最小閉合厚度 最 大開模行程以及模具在注射機(jī)上安裝時(shí)所需的定位孔的大小 螺釘孔的位置等 等 根據(jù)制品的大小及企業(yè)生產(chǎn)狀況 選擇 SZ 100 60 注射機(jī) 其主要參數(shù)如 表 2 1 所示 表 2 1 注射機(jī)參數(shù) 型號(hào) SZ 100 60 螺桿直徑 mm 35 注射容量 cm 3或 g 100 注射壓力 N cm 3 150 鎖模力 KN 600 最大注射面積 cm 2 模具厚度 mm 170 300 模板行程 mm 300 噴嘴球半徑 mm 10 噴嘴孔直徑 mm 4 噴嘴伸出量 mm 20 頂出行程 mm 80 外形尺寸 m m m 3 9 X 1 3 X 1 8 2 4 型腔數(shù)的確定 據(jù)參考文獻(xiàn) 3 可知 以機(jī)床的注射能力為基礎(chǔ) 每次的注射量不超過注射 機(jī)最大注射量的 80 按參考文獻(xiàn) 3 公式計(jì)算模具的型腔數(shù) n 0 8G 2 1 21m 玩具雙聯(lián)齒輪模具設(shè)計(jì)及型腔仿真加工 8 式中 G 注射機(jī)的最大注射量 g 1m 單個(gè)塑件的重量 g 2 澆注系統(tǒng)的重量 g n 0 8x105 6 30 n 2 5 模具型腔個(gè)數(shù)選一模二腔 2 5 型腔的布局 由于型腔的布置與澆注系統(tǒng)布置密切相關(guān) 因而型腔的排布在多型腔模具設(shè) 計(jì)中應(yīng)加以綜合考慮 型腔的排布應(yīng)使每個(gè)型腔澆口處有足夠壓力 以保證塑料 熔體同時(shí)均勻地充滿型腔 使各型腔的塑件內(nèi)在質(zhì)量均一穩(wěn)定 這就要求型腔與 主澆道之間的距離盡可能最短 同時(shí)采用平衡的澆道和合理的澆口尺寸以及均勻 的冷卻等 合理的排布可以避免塑件尺寸的差異 應(yīng)力形成和脫模困難等問題 本設(shè)計(jì)是一模兩腔 為合理的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)和容易脫模 型腔的布局圖如下 圖 2 3 型腔的布局二維圖 圖 2 4 型腔的布局三維圖 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 9 2 6 分型面的確定 分開模具能取出塑件的面 稱作為分型面 本模具采用雙分型面 雙分型 面注塑模具是指澆注系統(tǒng)凝料和制品由不同的分型面取出 選擇分型面時(shí) 應(yīng) 根據(jù)幾何形狀的外觀質(zhì)量 澆注系統(tǒng)的合理布置 便于取件 利于排氣等因素 綜合考慮 為了便于脫模 分型面的位置宜取在塑件外形輪廓最大處 分型面 的方向盡量采用與注塑機(jī)開模是垂直方向 形狀有平面 斜面 曲面 由于本 制品是下大上小的特點(diǎn) 根據(jù)上述選擇分型面的原則 本制品的分型面選擇在 雙聯(lián)齒輪大齒輪的上端 另一分型面是為了取出澆注系統(tǒng)凝料 2 7 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)的作用就是將熔融狀態(tài)的塑料均勻 迅速地輸入型腔 使型腔內(nèi) 體及時(shí)排出 并且將注射壓力傳遞到型腔的各個(gè)部位 從而得到組織緊密的制 品 澆注系統(tǒng)通常由主流道 分流道 澆口和冷料穴四部分組成 2 7 1 澆口的形式 澆口是澆道與型腔之間最短的一段距離 能夠增加和控制塑料進(jìn)入型腔的 流速并封閉裝填在型腔內(nèi)的塑料 澆口位置的選擇對(duì)制品的質(zhì)量顯得尤為重要 根據(jù)文獻(xiàn) 3 澆口選擇的一般要求是 a 塑件能量的損失最小 b 澆口的位置應(yīng)使進(jìn)入行腔的塑料能順利的排出模腔內(nèi)的空氣 進(jìn)入型腔 的塑料不要立即封閉排氣系 c 澆口的位置要避免造成收縮變形和塑件的熔接痕 d 拼鑲結(jié)構(gòu)的模具 澆口的位置不能使流動(dòng)的塑料沖擊鑲件 但也不能離 澆口太遠(yuǎn) 否則塑料流到鑲件附近時(shí)變冷熔接不好 e 澆口的位置及大小要考慮對(duì)型芯的影響 避免塑料直接正面沖擊型芯 f 外觀要求高的塑件則澆口不允許設(shè)置在分型面上 同時(shí)要考慮清理簡便 不損壞塑件 根據(jù)本設(shè)計(jì)的具體情況 采用多點(diǎn)進(jìn)料點(diǎn)澆口澆注系統(tǒng) 本模具流道布置 采用平衡式分流道 即從主流道到各個(gè)型腔的分流道的長度相等形狀及截面尺 寸都相同 采用這種形式 是為了減小進(jìn)料口附近的收縮對(duì)齒輪精度的影響 進(jìn)料口均勻在塑件端面 不會(huì)在齒形上留痕跡 根據(jù)文獻(xiàn) 3 其具體結(jié)構(gòu)及參 數(shù)如圖 2 5 2 6 所示 玩具雙聯(lián)齒輪模具設(shè)計(jì)及型腔仿真加工 10 圖 2 5 進(jìn)料口形式 主視圖 圖 2 6 進(jìn)料口形式 俯視圖 2 7 2 流道 主流道襯套及定位環(huán)的設(shè)計(jì) 主流道是注射機(jī)噴嘴與分流道的一段通道 通常和注塑機(jī)的噴嘴在同一軸 線上 斷面為圓形 帶有一定的錐度 a d 注射機(jī)噴嘴孔直徑 0 5 1 mm 4 5mm d 3 5mm b 2 4 2 c D 澆道的寬度 D 8mm d H 一般取 3 4mm H 3mm e R 注射機(jī)噴嘴球面半徑 1 2 mm R 10 2 12mm f r 按具體情況選擇 一般取 1 3mm r 2mm g L 應(yīng)盡量縮短 L 值按具體情況確定 不宜過長或過短 要 8mm 本設(shè) 計(jì) L 長初定 33mm 主流道襯套的材料常用 T8A 制造 熱處理后硬度為 50 55HRC 主流道襯套 與定模板采用 H7 m6 的過渡配合 主流道襯套與定位圈采用的 H9 f9 間隙配合 由于受型腔或分流道的反壓力作用 主流道襯套會(huì)產(chǎn)生軸向移動(dòng) 所以主流道 襯套的軸向定位要可靠 本制品是選擇中小型模架則澆口套選擇整體式 根據(jù) 上述經(jīng)驗(yàn)和計(jì)算本設(shè)計(jì)的澆口套形式為 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 11 圖 2 7 澆口套形式 分流道是主流道與澆口之間的通道 一般開設(shè)在分型面上 起分流和轉(zhuǎn)向 的作用 據(jù)參考文獻(xiàn) 3 經(jīng)驗(yàn)公式 D 0 2654 2 2 W4L 式中 W 流經(jīng)分流到的塑料量 g L 分流道長度 mm D 分流道直徑 mm 根據(jù)型腔的布置初估 L 80mm 根據(jù)制品的重量和澆注系統(tǒng)內(nèi)的塑料量初估 W 65g 則分流道直徑為 4mm 據(jù)文獻(xiàn) 3 ABS 材料分流道直徑推薦值為 4 0 9 5 故選擇 D 4mm 2 7 3 冷料井的設(shè)計(jì) 噴嘴與低溫的模具相接觸 使噴嘴前端有一小段冷料 當(dāng)分流道較長時(shí) 前鋒 塑料長時(shí)間的在低溫的模具中流動(dòng) 溫度較低 這些冷料如果進(jìn)入型腔 在制 作上形成冷接縫 熔接痕 嚴(yán)重的造成充填困難 也可能在進(jìn)入澆口時(shí)就將澆 口堵塞 所以必須設(shè)置冷料穴 冷料穴的作用是儲(chǔ)存冷料 保證開模后主流道 和分流道能留在動(dòng)模板上 以便從模具中推出 如圖 2 8 無拉料桿冷料井 玩具雙聯(lián)齒輪模具設(shè)計(jì)及型腔仿真加工 12 2 8 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 冷卻系統(tǒng)在模具設(shè)計(jì)中是很重要的一部分 冷卻水道的布置對(duì)成品的質(zhì)量 尤為重要 下表是模具溫度對(duì)成品的影響 表 2 2 不正常模溫對(duì)塑件質(zhì)量的影響 模具溫度 塑件質(zhì)量情況 現(xiàn)象 縮孔 在壁厚部分 易冷卻地方先硬化 未冷卻的地方先收縮 而產(chǎn)生縮坑 模具溫度過高易產(chǎn)生縮孔 過高 溢料 因?yàn)槟＞呔哂虚g隙 當(dāng)溫度過高 型腔內(nèi)塑料粘度低 流 動(dòng)大 易從縫隙溢料 不均勻 變形 各部位冷卻不均 造成收縮不一致 產(chǎn)生變形 填充不良 溫度過低 型腔內(nèi)塑料粘度高難流動(dòng) 填充不均 熔接焊 兩股料流匯合時(shí) 由于模溫低 產(chǎn)生不能完全熔合而出現(xiàn) 類似毛發(fā)狀的細(xì)紋線 過低 表面不光澤 出現(xiàn)表面不十分有光澤的情況 溫度調(diào)整 不的當(dāng) 機(jī)械性能不良 當(dāng)模溫過高或過低時(shí) 對(duì)部分塑料 結(jié)晶不良造成機(jī)械性 能不良 由上表可以知道冷卻水道的位置取決于制品的形狀和不同的壁厚 原則上 冷卻水道應(yīng)設(shè)置在塑料向模具熱傳導(dǎo)困難的地方 根據(jù)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 冷 卻水道應(yīng)圍繞模具所成型的制品 且盡量排列均勻一致 設(shè)計(jì)冷卻水道需考慮如 下因素 3 a 模具的結(jié)構(gòu)形式 對(duì)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)直接有關(guān) b 模具的大小和冷卻面積 c 塑件熔接痕位置 d 水孔邊離型腔的距離一般保持在 10 25mm 距離太近則冷卻不易均勻 太遠(yuǎn)則效率降低 水孔以直徑一般在 8mm 上 根據(jù)模具大小決定 e 水孔管路應(yīng)暢通無阻 f 水管接頭的位置應(yīng)放在盡可能不影響操作的一側(cè) g 冷卻水孔管路最好不開在型腔塑料溶接的地方 以免影響塑件強(qiáng)度 根據(jù)參考文獻(xiàn) 3 經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算所需冷卻水量 2 3 431TKaW 式中 W 通過模具的冷卻流量 g W1 單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入模具的塑料重量 g a 每克塑料的熱容量 J g T3 出水溫度 Co T4 入水溫度 K 熱傳導(dǎo)系數(shù) 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 13 由式 2 3 計(jì)算得 W 380g 再由下式可求出冷卻水道的直徑 d 2 4 LW 式中 冷卻液密度 g m 2 L 冷卻水道的長度 cm 由式 2 4 計(jì)算得 水道直徑 d 為 7 8mm 根據(jù)文獻(xiàn) 3 取水道直徑 d 為 8mm 本水道需要注意管中的銅片隔離 這樣冷卻效果更好 上下水道一致如圖 2 9 圖 2 9 動(dòng)模板的水道流向圖 2 9 模架的選擇 根據(jù)制品的投影面積 模架選擇 BxL 250 x250 由于制品的高度是 24mm 據(jù)參考文獻(xiàn) 3 可知開模的長度要大于制品高度的 5 10mm 根據(jù)型腔和型芯的 高度以及冷卻系統(tǒng)的布置 根據(jù)參考文獻(xiàn) 3 選取模架各參數(shù)和結(jié)構(gòu)如表 2 3 及圖 2 15 所 表 2 3 模架的參數(shù) 件號(hào) 模板 材料 尺寸 mm 1 定模座板 Q235 255x315x25 2 定模板 凸模 45 255x255x32 3 凹模 45 255x255x24 4 動(dòng)模板 45 255x255x34 5 支架 Q235 255x50 x80 6 頂桿固定桿 45 255x148x20 7 推板 45 255x148x16 8 動(dòng)模座板 Q235 255x315x25 玩具雙聯(lián)齒輪模具設(shè)計(jì)及型腔仿真加工 14 2 10 導(dǎo)柱 導(dǎo)套的選擇 導(dǎo)向零件用來確定動(dòng) 定模 或上 下模 的相對(duì)位置 并保證模具運(yùn)動(dòng)的方 向精度 導(dǎo)向零件包括導(dǎo)柱 導(dǎo)套 導(dǎo)板等 導(dǎo)柱與導(dǎo)套的功能是為動(dòng)模與定模 包括頂出板與動(dòng)模板 在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)導(dǎo)向 導(dǎo)向零件應(yīng)盡量布置在靠近模具 模板的邊緣出 以便于較寬松和較方便的安置模具成型零件和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)根據(jù) 具體模具結(jié)構(gòu) 導(dǎo)柱的固定位置可以根據(jù)不同的需要設(shè)置在不同的模板上 一 般的模具設(shè)計(jì)時(shí)盡量的將導(dǎo)柱的固定設(shè)置在定模板上 2 10 1 導(dǎo)柱的選擇 導(dǎo)柱的形狀可分為普通型與階梯型兩種 普通型制造簡單 在小型模具中 被廣泛使用 而階梯型的導(dǎo)柱在制造上較普通型導(dǎo)柱難度大 因?yàn)閷?duì)導(dǎo)柱中兩 段不同直徑部分的同軸度要求較高 導(dǎo)柱的長度也是一個(gè)不可忽視的重要參數(shù) 對(duì)于不同的模具 其導(dǎo)模長度也是不一樣的 但設(shè)計(jì)導(dǎo)柱長度的原則是一致的 即導(dǎo)柱的長度要比模具最長的凸起部分長些 以免在組裝時(shí)因?qū)ξ徊粶?zhǔn)而碰傷 模具 導(dǎo)柱與安裝在另一半模上的導(dǎo)套相配合 以確定動(dòng) 定模的相對(duì)位置 保證模具 運(yùn)動(dòng)副的導(dǎo)向精度 在閉模開模時(shí)沿著導(dǎo)柱移動(dòng) 為保證動(dòng)模板移動(dòng)的正確 導(dǎo) 柱應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度 所以必須正確的選用導(dǎo)柱直徑 并保證它在模板中的 剛性配合 根據(jù)制品的特點(diǎn)和模架的大小選用四個(gè)導(dǎo)柱 其結(jié)構(gòu)根據(jù)參考文獻(xiàn) 3 選 擇 d 12mm d1 12mm L1 16 D 16mm L 40mm 的帶頭導(dǎo)柱 材料為 T8A 鋼 HRC50 55 如下圖 圖 2 10 導(dǎo)柱 2 10 2 導(dǎo)套的選擇 根據(jù)導(dǎo)柱的直徑和長度選擇及文獻(xiàn) 3 選擇導(dǎo)套 1 的尺寸 d 18mm d1 26mm D 32mm S 6 L 32 的帶頭導(dǎo)套 其材料為 T8A 鋼 HRC50 55 如圖 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 15 圖 2 11 導(dǎo)套 1 導(dǎo)套 2 的尺寸如圖 2 12 所示 其材料為 T8A 鋼 HRC50 55 圖 2 12 導(dǎo)套 2 2 11 頂桿設(shè)計(jì) 頂桿設(shè)計(jì)有如下的要求 頂桿的導(dǎo)向 頂桿一般用來進(jìn)行頂出塑件 同時(shí)也可以作為 脫模機(jī)構(gòu) 一 般用于脫模力小的腔類塑件 而當(dāng)配合部分較短 因本制品內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜 為使制品能安全的推出采用了 4 個(gè)頂桿 分 別在雙聯(lián)齒輪的大齒輪的端面 這樣不會(huì)在齒形上留下痕跡 如圖 2 13 2 14 圖中四個(gè)小圓位置即為頂桿位置 圖 2 13 頂桿 玩具雙聯(lián)齒輪模具設(shè)計(jì)及型腔仿真加工 16 圖 2 14 頂桿布置圖 具體的形式和尺寸可以參考 3 表 6 121 表 2 4 圓形頂桿及尺寸 公稱尺寸 d H 0 1 與頂桿配合的孔 尺寸 公差 h6 尺寸 D D 孔公差 K7 配合長度 L1 5 0 010 0 018 3 10 0 003 0 003 35 2 12 復(fù)位桿 復(fù)位桿用于閉模時(shí)使頂桿及頂出桿復(fù)位 材料常用 T8A HRC45 50 復(fù)位 桿的組合形式和尺寸可以查參考 3 表 6 12 表 2 5 復(fù)位桿尺寸 公稱尺寸 d H 尺寸 公差 h6 D 尺寸 公差 配合長度 L1 12 5 0 016 0 027 18 7 0 05 30 型芯和型腔的設(shè)計(jì)2 13 鎖模力的校核 鎖模力又稱合模力 是指注射機(jī)的合模裝置對(duì)模具所施加的最大夾緊力 當(dāng)熔體充滿型腔時(shí) 注射壓力在型腔內(nèi)所產(chǎn)生的作用力總是力圖使模具沿分型 面脹開 為此 注射機(jī)的鎖模力必須大于型腔內(nèi)熔體壓力與塑料制品及澆注系 統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積 根據(jù)參考文獻(xiàn) 3 經(jīng)驗(yàn)公式即 F0 PA 2 5 或 F0 K1PA 2 6 式中 2 7 BCSPK 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 17 P 37 37X1 15X1 2 P 51 57 F0 F 1 5PAX0 1 2 8 F 1 5X51 57X67X0 1 F 518 37 0F 注射機(jī)的公稱鎖模力 KN 1K 壓力損耗系數(shù) 一般取 1 3 2 3 P 模模內(nèi)壓力 型腔內(nèi)熔體的壓力 柱塞或螺桿施加于塑料上的注射壓力 A 制品 流道 澆口在分型面上的投影面積之和 B 基本壓力 MPa CK 材料種類數(shù) S 注件幾何形狀的等級(jí) 所選的注塑機(jī)鎖模力為 600KN 518 37KN 所選規(guī)格合適 2 14 開模行程的校核 各種注射機(jī)的開模行程是有限的 取出制品所需的開模距離必須小于注射 機(jī)的最大開模距離 SZ 100 60 型注射機(jī)的單分型面注射模的開模距離的校核 如下 S H H 1 H2 a 5 10 mm 2 9 式中 S 注射機(jī)的最大開模行程 移動(dòng)模板行程 H1 塑料制品推出距離 H2 制品高度 H 開模行程 根據(jù)設(shè)計(jì)情況 塑料制品推出距離 H1 40mm 制品高度 H2 24mm 所以 S H 40 25 5 65 6 5 137 mm 所選注射機(jī)的最大開模行程為 300mm H 300mm 所選注射機(jī)合適 2 15 總裝配圖及三維造型圖 2 15 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(yīng) 符合機(jī)械制圖國家標(biāo)準(zhǔn) b 繪制時(shí)先由型腔開始繪制 主視圖與其它視圖同時(shí) 畫出 為了更好地表達(dá)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(dòng)模 部分的俯視圖 c 模具總裝圖應(yīng)包括全部組成零件 要求投影正確 輪廓清晰 d 按順序?qū)⑷?部零件的序號(hào)編出 并填寫零件明細(xì)表 標(biāo)注技術(shù)要求和使用說明 標(biāo)注模具 的必要尺寸 步驟 a 首先畫出模具中心線及模具主視圖及側(cè)視圖外形線 確定動(dòng)模與定模的 分型面 確保塑件留在動(dòng)模一側(cè) 畫出塑件位置及定模 動(dòng)模型芯 畫出流道 玩具雙聯(lián)齒輪模具設(shè)計(jì)及型腔仿真加工 18 及澆口 b 在動(dòng)模投影平面上畫出塑件位置 并在主視圖上表示各零件之間的裝配 關(guān)系 c 畫出所有零件的引線 并順序標(biāo)出零件序號(hào) d 填寫標(biāo)題欄 明細(xì)表內(nèi)容 包括件號(hào) 名稱 材料 件數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格 數(shù)量等 e 編寫技術(shù)要求 包括裝配要求及試模要求 注明注射機(jī)規(guī)格及標(biāo)準(zhǔn)模架 代號(hào) a 主視圖 b 俯視圖 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 19 c 左視圖 2 15 裝配圖 2 15 2 模具的三維造型圖 本次模具的三維造型主要由零件裝配生成 其中主要應(yīng)用匹配 對(duì)齊 矩 陣等定位關(guān)系來約束零件之間的關(guān)系 模具的三維造型如圖 2 14 和 2 15 分解 圖所示 圖 2 16 模具的三維造型圖 玩具雙聯(lián)齒輪模具設(shè)計(jì)及型腔仿真加工 20 圖 2 17 模具的三維爆炸圖 3 工藝分析及仿真加工 在模具的制造和生產(chǎn)中 對(duì)制品的工藝分析 加工方法的選擇以及加工設(shè) 備的選用決定了模具制造能否符合設(shè)計(jì)的要求 對(duì)注塑工藝的選擇決定可制品 的可生產(chǎn)性 并最終轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力起著決定性的作用 3 1 模具的注塑工藝分析 本制品采用 ABS 材料 根據(jù)注塑工藝分析的需要 首先對(duì) ABS 塑料進(jìn)行 注塑工藝分析 1 ABS 塑料的干燥 ABS 塑料的吸濕性和對(duì)水分的敏感性較大 在加工 前進(jìn)行充分的干燥和預(yù)熱 不單能消除水汽造成的制件表面煙花狀泡帶 銀絲 而且還有助于塑料的塑化 減少制件表面色斑和云紋 ABS 原料要控制水分在 0 13 以下 注塑前的干燥條件是 干冬季節(jié)在 75 80 以下 干燥 2 3h 夏季雨水天在 80 90 下 干燥 4 8h 如制件要達(dá)到特別優(yōu)良的光澤或制件 本身復(fù)雜 干燥時(shí)間更長 達(dá) 8 16h 因微量水汽的存在導(dǎo)致制件表面霧斑是 往往被忽略的一個(gè)問題 最好將機(jī)臺(tái)的料斗改裝成熱風(fēng)料斗干燥器 以免干燥 好的 ABS 在料斗中再度吸潮 但這類料斗要加強(qiáng)濕度監(jiān)控 在生產(chǎn)偶然中斷時(shí) 防止料的過熱 2 注射溫度 ABS 塑料的溫度與熔融粘度的關(guān)系有別于其他無定型塑料 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 21 在熔化過程溫度升高時(shí) 其熔融實(shí)際上降低很小 但一旦達(dá)到塑化溫度 適宜 加工的溫度范圍 如 220 250 如果繼續(xù)盲目升溫 必將導(dǎo)致耐熱性不太 高的 ABS 的熱降解反而使熔融粘度增大 注塑更困難 制件的機(jī)械性能也下降 了 所以 ABS 的注射溫度雖然比聚苯乙烯等塑料的更要高 但不能像后者那樣 有較寬松的升溫范圍 某些溫控不良的注塑機(jī) 當(dāng)生產(chǎn) ABS 制件到一定數(shù)量時(shí) 往往或多或少地在制件上發(fā)現(xiàn)嵌有黃色或褐色的焦化粒 而且很難利用加新料 對(duì)空注射等辦法將其清除排出 究其原因 是 ABS 塑料含有丁二烯成分 當(dāng)某 塑料顆粒在較高的溫度下牢牢地粘附在螺槽中一些不易沖刷的表面上 受到長 時(shí)間的高溫作用時(shí) 造成降解和碳化 既然偏高溫操作對(duì) ABS 可能帶來問題 故有必要對(duì)料筒各段爐溫進(jìn)行限制 當(dāng)然 不同類型和構(gòu)成的 ABS 的適用爐溫 也不同 如柱塞式機(jī) 爐溫維持在 180 230 螺桿機(jī) 爐溫維持在 160 220 特別值得提出的是 由于 ABS 的加工溫度較高 對(duì)各種工藝因素的變化是 敏感的 所以料筒前端和噴嘴部分的溫度控制十分重要 實(shí)踐證明 這兩部分 的任何微小變化都將在制件上反映出來 溫度變化越大 將會(huì)帶來熔接縫 光 澤不佳 飛邊 粘模 變色等缺陷 3 注射壓力 ABS 熔融件的粘度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高 所以在 注射時(shí)采用較高的注射壓力 當(dāng)然并非所有 ABS 制件都要施用高壓 對(duì)小型 構(gòu)造簡單 厚度大的制件可以用較低的注射壓力 注制過程中 澆口封閉瞬間 型腔內(nèi)的壓力大小往往決定了制件的表面質(zhì)量及銀絲狀缺陷的程度 壓力過小 塑料收縮大 與型腔表面脫離接觸的機(jī)會(huì)大 制件表面霧化 壓力過大 塑料與 型腔表面摩擦作用強(qiáng)烈 容易造成粘模 4 注射速度 ABS 料采用中等注射速度效果較好 當(dāng)注射速度過快時(shí) 塑料易燒焦或分解析出氣化物 從而在制件上出現(xiàn)熔接縫 光澤差及澆口附近 塑料發(fā)紅等缺陷 但在生產(chǎn)薄壁及復(fù)雜制件時(shí) 還是要保證有足夠高的注射速 度 否則難以充滿 5 模具溫度 ABS 的成型溫度相對(duì)較高 模具溫度也相對(duì)較高 一般調(diào) 節(jié)模溫為 75 85 當(dāng)生產(chǎn)具有較大投影面積制件時(shí) 定模溫度要求 70 80 動(dòng)模溫度要求 50 60 在注射較大的 構(gòu)形復(fù)雜的 薄壁的制件時(shí) 應(yīng) 考慮專門對(duì)模具加熱 為了縮短生產(chǎn)周期 維持模具溫度的相對(duì)穩(wěn)定 在制件取 出后 可采用冷水浴 熱水浴或其他機(jī)械定型法來補(bǔ)償原來在型腔內(nèi)冷固定型 的時(shí)間 玩具雙聯(lián)齒輪模具設(shè)計(jì)及型腔仿真加工 22 6 料量控制 一般注塑機(jī)注 ABS 塑料時(shí) 其每次注射量僅達(dá)標(biāo)準(zhǔn)注射量 的 75 為了提高制件質(zhì)量及尺寸穩(wěn)定 表面光澤 色調(diào)的均勻 要求注射量 為標(biāo)定注射量的 50 為宜 根據(jù)上述對(duì) ABS 的工藝分析和制品的特點(diǎn)制定了注塑工藝過程如表 3 1 所 示 表 3 1 注塑工藝分析 預(yù)熱 料筒溫度 成形時(shí)間 s 后期處理 溫 度 時(shí) 間 后 段 中 段 前 段 模 具 溫 度 注塑 壓力 MPa 注射 時(shí)間 高壓 時(shí)間 冷卻 時(shí)間 總 周 期 方法 溫 度 時(shí) 間 h 80 3 150 170 180 50 70 30 4 50 84 紅外線燈 70 3 3 2 模具成型件制造工藝與加工工序 3 2 1 模具成型件制造工藝 本設(shè)計(jì)采用數(shù)控成形銑削和電火花加工 前者為塑料注射模具成型件加工 的 主要工藝方法 特別是高速銑削工藝 4 5 軸聯(lián)動(dòng)加工工藝的應(yīng)用 已成為成 型件現(xiàn)代加工工藝的主要方法和工藝類型 電火花成形加工是用于成型件經(jīng)過 成形銑削后的精密加工 以降低型面粗糙度參數(shù) 減少研磨 拋光工作量 工 藝過程如下 1 成型件制造工藝過程和順序 2 成型件成形加工 包括孔系加工 溝槽和平面加工等 3 成型件熱處理工藝 包括淬火 氮化工藝以及表面強(qiáng)化工藝等 4 成型件型面的精飾加工 包括塑料模型腔皮紋加工 拋光與研磨加工等 3 2 2 模具成型件的加工工藝 1 粗加工工序 粗加工為精加工的預(yù)加工工序 也可作為精度 表面粗糙 度和質(zhì)量要求不高 作為非配合面的最終加工 2 精加工工序 一般可作為最終加工工序 注射模具的凹凸模的成形銑 削可達(dá) IT8 10 表面粗糙度可達(dá) Ra1 6 0 8um 電火花加工電極損耗可以達(dá) 0 02 0 1 表面粗糙度可達(dá) Ra0 3 1 25um 3 精飾加工工序 一般在熱處理后進(jìn)行 其工藝內(nèi)容包括研磨 拋光皮紋 加工等 即從模具凹凸模型面上去除極小余量 使工件最終達(dá)到形狀 尺寸及 其精度和表面粗糙度要求 表 3 2 模具成型件常用加工工藝組合 模具類別 加工工序 加工工藝配置 1 加工工藝配置 2 成型模 粗加工 普通立銑成形銑 CNC 加工中心成形加工 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 23 精加工 普通立銑成形銑 CNC 加工中心成形加工凸 凹模加工 工藝組合 研磨 拋光 手工機(jī)械研 拋 手工機(jī)械研 拋 現(xiàn)選擇模具中典型的零件分析其加工工藝 1 板類零件的加工工藝分析 定模底座 銑六個(gè)面 精銑六個(gè)面 鉆孔 擴(kuò)孔 攻絲 磨精度要求高的部位 2 型腔的加工工藝分析 定模板 銑六個(gè)面 精銑六個(gè)面 數(shù)控銑削凹模 鉆孔 擴(kuò)孔 電脈沖加工凹模 磨上下表面和導(dǎo)柱孔 精磨凹模 3 軸類零件的加工工藝分析 導(dǎo)柱 銑兩端面 車表面達(dá)到圖樣要求 磨表面 模具各個(gè)零件具體請(qǐng)參見附錄 零件加工工藝過程卡片 凹模的加工工序具體請(qǐng)參見附錄 凹模加工工序卡片 3 3 數(shù)控仿真 MasterCAM 是一套基于 Windows 的 PC 級(jí) CAD CAM 軟件 它具有優(yōu)秀的數(shù)控 編程功能 有效地解決了幾何造型 零件幾何形狀的顯示 交互設(shè)計(jì) 修改及刀 具軌跡生成 走刀過程的仿真顯示 驗(yàn)證等問題 本設(shè)計(jì)采用 MasterCAM 對(duì)由 Pro e 以 stp 形式另保存的型芯進(jìn)行 NC 加工 首先打開 proe 型腔造型圖 以 STP 形式另保存 在 MasterCAM 下進(jìn)行仿真 加工 根據(jù)特征分析 考慮到圓角干涉 因此本設(shè)計(jì)加工采用橫向行切法 a 選擇加工參數(shù) Main Menu 主功能表 File 檔案 Get 檔案轉(zhuǎn)換 選擇以 STP 形 式另保存的文件 然后 Main Menu 主功能表 Toolpathe 道具路徑 Job setup 工作設(shè)定 出現(xiàn)如圖 3 1 所示 玩具雙聯(lián)齒輪模具設(shè)計(jì)及型腔仿真加工 24 圖 3 1 邊界盒設(shè)定 單擊 Bounding box 邊界盒 出現(xiàn)對(duì)話框 進(jìn)行設(shè)置 b 刀具選擇 根據(jù)尺寸精度要求及所選擇的刀具要求 計(jì)算出刀具加工軌跡 刀具軌跡包括 了粗 精 殘料加工的軌跡 本設(shè)計(jì)采用 12mm 平底刀進(jìn)行粗加工 然后采用 8mm 平底刀進(jìn)行精加工 Main Menu Toolpathe Contour Chain 選取外輪廓 選擇 End here Done 出現(xiàn) Tool parametersr 選取刀具 圖 3 2 刀具選擇 c 確定后出現(xiàn)刀具路徑 d 一系列參數(shù)的設(shè)置見表 3 3 所示 表 3 3 參數(shù)設(shè)置 Tool dia 刀具直徑 3 Depth 切削深度 0 2 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 25 Spindle 主軸轉(zhuǎn)速 1500 Stepover 切削間距 75 刀具直徑 Feed Rate X Y 向進(jìn)給 150 Cutting method 切削方法 Zigzag Plunge Z 向進(jìn)給 35 Max Rough Step 粗加工切削量 2 0 Retract 返回 500 Finish Cuts 精加工切削次數(shù) 4 Finish Step 精加工切削量 0 5 e 進(jìn)行加工 f 數(shù)控加工后置處理程序的生成 利用 MasterCAM 根據(jù)加工機(jī)床數(shù)控代碼的約定處理 生成數(shù)控程序 圖 3 3 刀具選擇 玩具雙聯(lián)齒輪模具設(shè)計(jì)及型腔仿真加工 26 圖 3 4 刀具選擇 3 4 型腔的齒廓形狀的電火花加工 由于無法用普通加工方式加工 經(jīng)過查閱資料思考 用電火花加工比較合理 電火花加工又稱放電加工 Electrical DischargeMachining EDM 是一種電熱 能加工方法 利用電極 工具 和工件兩極間脈沖放電加工 在加工時(shí) 電極和工 件不接觸 兩極之間充入介質(zhì)使電極和工件保持絕緣狀態(tài) 當(dāng)脈沖電流擊穿介質(zhì) 瞬 間放電產(chǎn)生高熱量將工件表面材料熔化 通過連續(xù)不斷的火花放電并適當(dāng)控制這 一過程 就能準(zhǔn)確地加工出所需形狀和精度的零件 電火花加工內(nèi)齒的特點(diǎn) 1 為保證內(nèi)齒的形狀和零件精度 采用粗 精加工 粗加工時(shí) 采用長脈沖 負(fù)極性加工 因?yàn)榇藭r(shí)離子的轟擊作用大于電子的轟擊作 用 使正極的蝕除速度明顯大于負(fù)極的蝕除速度 工件應(yīng)接正極 反之 精加工時(shí) 用 窄脈沖 正極性加工 2 電火花加工內(nèi)齒使內(nèi)齒表面產(chǎn)生淬火面 或二次淬火面 有較高的硬度 HRC 50 耐磨性較好 3 加工不受坯料材質(zhì)和硬度限制 加工 周期短 操作方便 勞動(dòng)強(qiáng)度低 4 易組織批量生產(chǎn) 效率高 電火花加工內(nèi)齒工藝 1 電極制作工具電極選用紫銅 因其尺寸精度易控制 且導(dǎo)熱性好 損耗少 加工穩(wěn)定性好 價(jià)格低 適合此加工工藝 根據(jù)內(nèi)齒的參數(shù) 及電火花脈沖參數(shù)的要求 將電極銑削成形 分別制作粗 精電極 粗加工電極外 形尺寸內(nèi)縮0 30mm 精加工電極外形尺寸內(nèi)縮0 10mm 以保證內(nèi)齒的加工精度 2 工件的加工 工件需要預(yù)加工 為減少粗加工余量 降低工具電極損耗 先在坯 料上按齒形預(yù)鉆盲孔 用鉆模保證各齒的位置 工件的粗 精加工將電極裝夾 在機(jī)頭上 校正電極與機(jī)床工作臺(tái)垂直 再用三爪夾盤將工件夾緊 用芯軸將工件 和電極找正達(dá)到同軸度要求 再用齒形樣板將電極外齒與工件盲孔找正 最后 放工作液 調(diào)節(jié)沖油方向 調(diào)整沖油壓力 設(shè)置參數(shù)進(jìn)行粗加工 粗加工后 換精 加工電極進(jìn)行精加工 電火花加工內(nèi)齒的關(guān)鍵 1 工作液的選擇因內(nèi)齒加工時(shí)放電間隙小 排屑困 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 27 難 選用黏度小 流動(dòng)性好 滲透性好的煤油作為工作液 2 參數(shù)的選擇及加工 效果根據(jù)粗 精加工分別設(shè)置參數(shù)如表3 4所示 用DM7140型機(jī)床 表3 4 參數(shù)表 參數(shù) 粗加工 精加工 參數(shù) 粗加工 精加工 機(jī)性POL 停歇OFF s 45 10 低功管數(shù) I 23 02 間隙電壓U V 50 100 加工速度 250 3 脈沖ON s 550 100 停歇擴(kuò)展E 1 1 高功管數(shù) 2 1 加工電流I A 30 3 控制S 2 4 零件加工成品后 進(jìn)行質(zhì)量檢查 數(shù)據(jù)見表3 5 表3 5 參數(shù)表 加工效果 粗加工 精加工 加工效果 粗加工 精加工 電極相對(duì)損耗 1 0 8 工時(shí) min 件 20 10 形位公差 達(dá)到要求 表面粗糙度 12 5 3 2aR 嚙合面積 92 電火花加工較適用于結(jié)構(gòu)緊湊且無空刀槽的內(nèi)齒加工 與熱壓成形及其他 加工工藝相比 具有成本低 效率高 操作方便 易保證產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn) 所以此模 具型腔選電火花加工非常合適 其實(shí)如果的是單聯(lián)齒輪我們也可以用線切割加工 如圖3 5 由于本模具是 聯(lián)齒輪故錢切割的方法我不贅述了 圖3 5電火花加工 玩具雙聯(lián)齒輪模具設(shè)計(jì)及型腔仿真加工 28 4 結(jié)論 為期一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束了 這次畢業(yè)設(shè)計(jì) 使我們對(duì)所學(xué)過的 專業(yè)知識(shí) 模具知識(shí)有了全面地回顧 鞏固了知識(shí)體系 獲得了一次綜合性的 訓(xùn)練 對(duì)我們畢業(yè)生來說是踏上工作崗位前的一次嚴(yán)格的檢驗(yàn) 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我主要進(jìn)行塑料齒輪模具的設(shè)計(jì)與制造 首先進(jìn)行了畢業(yè)實(shí) 習(xí) 做好了實(shí)習(xí)記錄 并撰寫了實(shí)習(xí)報(bào)告 對(duì)所設(shè)計(jì)內(nèi)容有了感性認(rèn)識(shí) 為畢 業(yè)設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ) 同時(shí) 我還針對(duì)注塑模的設(shè)計(jì)與制造進(jìn)行了文獻(xiàn)檢索 了 解了模具設(shè)計(jì)的基本步驟與發(fā)展現(xiàn)狀 并制定了設(shè)計(jì)方案和具體的進(jìn)度計(jì)劃 在具體設(shè)計(jì)的過程中中 我充分利用四年來所學(xué)的專業(yè)知識(shí) 特別是四年 來積累的在工程領(lǐng)域分析問題 解決問題的方法 通過 AutoCAD 和 Pro E 兩種 方式造型 鍛煉了我對(duì)兩種軟件應(yīng)用的熟練程度 同時(shí)也讓我看到了二者的不 同點(diǎn)和相互互補(bǔ)的地方 區(qū)分開了二者的優(yōu)劣 為以后進(jìn)一步學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ) 本人模具有以下幾個(gè)特點(diǎn) a 模具采用的是雙分型面注塑模具 b 模具采用 多點(diǎn)進(jìn)料點(diǎn)澆口澆注的方式 這樣減小進(jìn)料口的收縮對(duì)齒輪的影響 且進(jìn)料均 勻 澆口在塑件端面 不會(huì)在型齒上留痕跡 c 本設(shè)計(jì)采用是一模兩腔式模具 生產(chǎn)效率完全可以達(dá)到生產(chǎn)要求 d 模板零件大部分均采用標(biāo)準(zhǔn)件 這樣就大 大縮短了模具的開發(fā)周期 模具的型腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜 加工時(shí)應(yīng)該考慮使用電火花 由于本人水平有限 設(shè)計(jì)時(shí)有缺陷 尚待改進(jìn) 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我對(duì)一套模具從設(shè)計(jì)到加工的全過程有了清醒而直觀的認(rèn) 識(shí) 了解了注塑模的工作原理 對(duì)模具主要零件的設(shè)計(jì)及精度的確定具備了一 定的經(jīng)驗(yàn)知識(shí) 能夠?qū)δ＞咴O(shè)計(jì)中常出現(xiàn)的問題提出合理的解決方法 這些都 為我以后從事實(shí)際工程技術(shù)工作奠定了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 29 參考文獻(xiàn) 1 李德群等 注塑模 CAE 的三維等值線生成算法 N 華中理工大學(xué)學(xué)報(bào) 1996 6 24 2 楊占堯 UG NX3 0 注塑與沖壓級(jí)進(jìn)模具設(shè)計(jì)案例精解 M 化學(xué)工業(yè)出版社 2006 10 3 許發(fā)樾 模具實(shí)用技術(shù)設(shè)計(jì)手冊(cè) M 機(jī)械工業(yè)出版社 2005 8 4 趙中華 曹陽根 逆向工程在快速模具制造中的應(yīng)用研究 J 現(xiàn)代模具 2007 1 5 ICAD 逆向工程技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用 J ICADBBS 2006 05 6 葉久新 王群 塑料制品成型及模具設(shè)計(jì) J 湖南大學(xué)學(xué)報(bào) 2006 04 7 付宏生 劉京華 注塑制品與注塑模具設(shè)計(jì) M 化學(xué)工業(yè)出版社 2003 7 02 8 楊占堯 塑料注塑模結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) M 清華大學(xué)出版社 2004 9 9 程嫣 李建華 基于 ANSYS 的桿形件正擠壓組合凹模優(yōu)化設(shè)計(jì) J 模具工業(yè) 2006 8 10 耿鐵 模具型腔數(shù)控加工計(jì)算機(jī)輔助刀具選擇研究 N 華中科技大學(xué)學(xué)報(bào) 2004 2 05 玩具雙聯(lián)齒輪模具設(shè)計(jì)及型腔仿真加工 30 致謝 通過劉道標(biāo)老師的指導(dǎo)加上自己參考大量的資料完成了此次的畢業(yè)設(shè)計(jì) 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中 我學(xué)到了許多新知識(shí) 而且對(duì)以前所學(xué)的機(jī)械知識(shí)鞏固加 深了 同時(shí)也深深的感覺到以前學(xué)習(xí)中的不足之處 比如在標(biāo)注技術(shù)要求和形 位公差時(shí)由于沒什么工作設(shè)計(jì)很難標(biāo)全 我會(huì)在以后的工作學(xué)習(xí)當(dāng)中進(jìn)一步的 加強(qiáng)此項(xiàng)基本功 在設(shè)計(jì)當(dāng)中 劉老師不辭辛勞 毫不吝嗇的指導(dǎo)我 給予我 巨大的幫助 在此 我對(duì)幫助教育過我的指導(dǎo)老師致以深深的感謝 在審核中 我也被他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度所感染 我內(nèi)心深深的對(duì)他表示尊敬 在此我同時(shí)也 向在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中幫助 指導(dǎo)過我的老師和同學(xué)表示謝意 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 31 附錄 序號(hào) 名稱 圖號(hào) 圖幅 1 裝配圖 手工圖 DXT 08 00 A0 2 裝配圖 DXT 08 00 A0 3 動(dòng)模底座 DXT 08 01 A2 4 推板 DXT 08 02 A3 5 推桿固定板 DXT 08 03 A2 6 頂桿 DXT 08 04 A4 7 動(dòng)模板 DXT 08 05 A1 8 凹模 DXT 08 06 A2 9 凸模板 DXT 08 07 A2 10 定模底座 DXT 08 08 A2 11 復(fù)位桿 DXT 08 09 A4 12 導(dǎo)套 1 DXT 10 10 A4 13 拉桿 DXT 08 11 A4 14 澆口套 DXT 08 12 A3 15 導(dǎo)套 2 DXT 08 14 A4 16 導(dǎo)柱 DXT 08 15 A4 17 墊塊 DXT 08 16 A3 18 齒輪 制品圖 DXT 08 000 A4 19 三維圖冊(cè) 1 套 20 零件加工工藝過程卡片 1 套 21 凹模加工工序卡片 1 套 22 型腔仿真加工工序 電子文檔 1 套 23 注塑工藝卡片 1 份 24 注塑工藝流程圖 1 份 25 注塑模具裝配工藝過程卡 1 份