【正文】 1 水桶注塑模設(shè)計(jì) 目錄 1 前言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 1 2 總體設(shè)計(jì)方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3 3 具體設(shè)計(jì)說明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4 塑件的測(cè)繪．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．． 4 塑件的造型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4 塑件材料性能分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 6 塑件的結(jié)構(gòu)分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 6 型腔數(shù)的確定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．． 6 澆口位置選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 7 澆口結(jié)構(gòu)形式的選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8 澆口尺寸的確定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8 澆注系統(tǒng)的平衡．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8 主流道的設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 9 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 10 導(dǎo)向裝置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 12 頂出系統(tǒng)設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 12 側(cè)抽芯的設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 12 確定各模板尺寸．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 13 凸凹模結(jié)構(gòu)形式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 24 加工零件工藝審查．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 25 基準(zhǔn)選擇．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 26 4 Cimatron 仿真加工．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 27 設(shè)計(jì)步驟．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 27 5 結(jié)論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 34 參考文獻(xiàn)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 35 2 致謝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 36 附錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．． 37 3 1 前言 隨著塑料行業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)塑料模具提出越來越高的要求，因此，精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命 塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。同時(shí)，由于近年來進(jìn)口模具中，精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具占多數(shù)，所以，從減少進(jìn)口、提高國(guó)產(chǎn)化率角度出發(fā)，這類高檔模具在市場(chǎng)上的份額也將逐步增大。 采用模具生產(chǎn)制件具有生產(chǎn)效率高，質(zhì)量好，切削少，節(jié)約能源和原材料，成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)，模具成型已經(jīng)成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段，成為多種成型工藝中最具有潛力的發(fā)展方向。模具是機(jī)械、電子等工業(yè)的基礎(chǔ)工業(yè)，它對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社 會(huì)發(fā)展起著越來越大的作用。 模具行業(yè)是制造業(yè)的重要組成部分，具有廣闊的市場(chǎng)前景。注塑模具分為熱塑性塑料注塑成型模具和熱固性塑料注塑成型模具兩大類。注塑模具的結(jié)構(gòu)是由塑件結(jié)構(gòu)和注塑機(jī)的形式?jīng)Q定的。凡注塑模具，均可分為動(dòng)模和定模兩大部分。要真確地、高水平地使用注塑模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的各種軟件，也必須對(duì)模具設(shè)計(jì)的原則和方法有透徹的了解。 注射成型是塑料制品的主要成型方法 ,約半數(shù)以上的塑料制品是通過注射成型的。因此，塑料注射模的數(shù)量為其它各類塑料模具之首，約占整個(gè)塑料模具總產(chǎn)量的 50%以上。同時(shí)塑料注射模具的設(shè)計(jì)制 造和加工精度，均比其它各類塑料模具難度要大一些。一般來說，若能掌握塑料注射模具的制造技術(shù)，則對(duì)掌握其它各類塑料模具的制造技術(shù)，顯然會(huì)容易多了。 注塑模設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容歸納起來大致有以下幾個(gè)方面： A、根據(jù)塑料熔體的流變行為和流道、型腔內(nèi)各處的流動(dòng)主力通過分析得出充模順序，同時(shí)考慮塑料熔體在模具型腔內(nèi)被分流及重新熔合的問題和模腔內(nèi)原有空氣導(dǎo)出的問題，分析熔接痕的位置、決定澆口的數(shù)量和方位。 B、根據(jù)塑料熔體的熱學(xué)性能數(shù)據(jù)、型腔形狀和冷卻水道的布置，分析得出保壓和冷卻過程中塑件溫度場(chǎng)的變化情況，解決塑件收縮及補(bǔ)縮 問題，盡量減少由于溫度和壓力不均、結(jié)晶和取向不一致而造成的殘余內(nèi)應(yīng)力和翹曲變形。 C、塑件脫模和橫向分型抽芯的問題可通過經(jīng)驗(yàn)和理論分析來解決這方面的問題，目前還正在大力研究建立在經(jīng)驗(yàn)和理論計(jì)算基礎(chǔ)上的計(jì)算機(jī)專家系統(tǒng)軟件，以期這方面的工作能更快、更準(zhǔn)確無誤的在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。 D、決定塑件的分型面，決定型腔的鑲拼組合。模具的總體結(jié)構(gòu)和零件形狀不單要滿足充模和冷卻等工藝方面的要求，同時(shí)成型零件還要具有適當(dāng)?shù)木?、粗糙度、?qiáng)度和剛度、易于裝配和制造，制造成本低。 以上這些問題，并非孤立存在，而是相互影響的，應(yīng)綜合加 以考慮。 4 本課題是對(duì)水桶進(jìn)行測(cè)繪、模具設(shè)計(jì)、模具型腔仿真加工。課題來源于鹽城市羽佳塑料制品廠。基于生產(chǎn)實(shí)踐之上的對(duì)水桶的模具設(shè)計(jì)以及仿真加工。 在設(shè)計(jì)過程中要解決 水桶制品測(cè)繪、模具設(shè)計(jì)、在模具設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)分型面的選擇、澆口形式與位置的確定、型腔的安排、型腔和型芯冷卻水道的設(shè)置、工藝分析及加工仿真等問題。水桶制品的幾何尺寸進(jìn)行測(cè)量后要進(jìn)行合理的后處理。模具分型面處在同一平面時(shí)不需要一定的角度，所以選擇底面為分型面。本模具設(shè)計(jì)采用直接澆口。為使流道平衡 ,應(yīng)使各型腔距主流道距離均等。由于所成型的制品形狀簡(jiǎn)單且?guī)?何尺寸較大 ,因此可采用冷卻水道圍繞型腔、定模鑲件、型芯主體的冷卻方式。模具方案設(shè)計(jì)完成后對(duì)型腔進(jìn)行仿真加工。據(jù)此方案可以達(dá)到設(shè)計(jì)的預(yù)期效果。并且大大提高了注塑模的質(zhì)量和效率。 5 2 總體方案論證 本課題的設(shè)計(jì)目的是對(duì)水桶三維造型及優(yōu)化、塑料注射模具設(shè)計(jì)和模具加工仿真。 其中： 制品的厚度方向小于 ； 制品材料為 ABS； 制品表面粗糙度不低于實(shí)物表面； 制品生產(chǎn)批量為 5 萬件； 制品的其他要求要符合設(shè)計(jì)規(guī)范。 在進(jìn)行零件的三維造型之前，首先要對(duì)塑件進(jìn)行測(cè)繪，繪制塑件二維工程圖，然 后根據(jù)工程圖進(jìn)行塑件的三維造型，再進(jìn)行型腔的設(shè)計(jì)，主要是分型面的設(shè)計(jì)，接著就是把分型后的型腔裝配組件調(diào)入 Pro/E 進(jìn)行整個(gè)模架的設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行仿真加工。 首先是對(duì)塑件進(jìn)行測(cè)繪。由于該塑件大都為曲面實(shí)際測(cè)量有一定困難所以采用多次取斷面進(jìn)行測(cè)量的方法。測(cè)繪好后使用 Pro/E 進(jìn)行三維造型。主要采用拉伸、除料、旋轉(zhuǎn)等步驟造型。根據(jù)工廠現(xiàn)有設(shè)備的注射量、鎖模力等方面進(jìn)行考慮，還有塑件的精度等級(jí)確定采用一模一腔。同時(shí)確保塑件及澆注系統(tǒng)所需的注射量不超過注射機(jī)最大容量的 80％。 接著確定模具總體模具結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)所選用的模具結(jié)構(gòu)形式，確定其定模、動(dòng)模結(jié)構(gòu)。此制品外形簡(jiǎn)單，尺寸較大，應(yīng)考慮既節(jié)省材料，減輕模具重量，又使模具結(jié)實(shí)，故作如下分析： A、模具呈圓形，動(dòng)、定模直接由導(dǎo)柱連接，用錐面配合保證同軸度。此模具在三個(gè)角上為導(dǎo)柱空出位置，結(jié)構(gòu)合理。 B、該模具采用多段水冷卻，型腔四周雖在冷卻水孔處應(yīng)力集中，但孔徑小。再者，動(dòng)模受力均勻，不易應(yīng)注射壓力而變形，模具結(jié)構(gòu)合理。 ，首先是澆注系統(tǒng)。根據(jù)所選用定模及動(dòng)模模塊及定模板尺寸、模具的類型、型腔的類型、型腔的 數(shù)目、布置、成型零件型腔尺寸、形狀及塑料型號(hào)等因素，確定澆注系統(tǒng)形式。 模具設(shè)計(jì)完成后，進(jìn)行型腔的加工工藝分析，在確定加工工藝步驟后，在Cimatron 中進(jìn)行刀具路徑設(shè)定完成仿真加工，而后輸出數(shù)控程序。 6 3 具體設(shè)計(jì)說明 塑件的測(cè)繪 塑件為水桶，材料為 ABS，用游標(biāo)卡尺對(duì)零件進(jìn)行測(cè)繪。我們最終所需要加工得到的是制造此零件的模具型腔，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(cè)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進(jìn)行修正，對(duì)相同形狀處所測(cè)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(cè)量的辦法。 用游標(biāo)卡尺（ 0～ 300、 ），曲線測(cè)量?jī)x等測(cè)量。測(cè)繪過程中必須把被測(cè)物體放在工作平面上，采用多次測(cè)量求平均值，正確地讀取數(shù)據(jù)。 測(cè)量的主要尺寸如下圖： 塑件的造型 零件測(cè)繪草圖出來以后，應(yīng)該根據(jù)零件的測(cè)繪圖，對(duì)零件的進(jìn)行三維造型。三維造型可以選用 Pro／ E軟件，三維造型的所有參數(shù)與測(cè)繪的數(shù)據(jù)一致。首先打開三維軟件 Pro／ E，進(jìn)入零件設(shè)計(jì)界面，點(diǎn)擊草繪拉伸命令，然后在豎直面內(nèi)畫水桶的中間截面的斷面圖，點(diǎn)擊 旋轉(zhuǎn)命令 繪制三維圖形，由于該塑件大都是曲面都是圓滑過渡所以在三維造型中要使用倒圓角 命令。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 Pro／ E 的繪圖命令。 由 Pro／ E軟件的計(jì)算功能得塑件尺寸為： 該塑件口徑為 196mm，高度為 290mm，壁厚為 2mm. 塑件材料性能分析 塑料模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，組成一套模具的零件數(shù)目較多，而且由于各零件在工作中所處的地位、作用不同，對(duì)材料的性能要求也不同。總的說來，用于制作塑料模具的材料，在質(zhì)量上首先要求具有一定的硬度和耐磨性，其次 是有一定的強(qiáng)度和韌性，再次是易于加工。因此，應(yīng)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)、性能要求和使用條件、模具的制造方法，合理地選用模具材料。根據(jù)文獻(xiàn) [5]中的 P546，模具中各個(gè)零件的材料選擇如下： A．導(dǎo)向零件的材料選擇 包括導(dǎo)套和導(dǎo)柱，由于在開、合模時(shí)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，成型過程中要承受一定的壓力，或偏載負(fù)荷， 如導(dǎo)柱、導(dǎo)套與斜導(dǎo)柱等部件 , 根據(jù)一軟一硬的原則 , 保證硬度。 因此要求表面耐磨性好，心部具有一定的韌性，本設(shè)計(jì)中的導(dǎo)向零件選用 T8A，經(jīng)過滲碳淬火后表面硬度應(yīng)達(dá)到 5055HRC； B．澆注系統(tǒng)零件的材料選擇 本設(shè)計(jì)中的澆注系 統(tǒng)零件選用 T8A，經(jīng)過滲碳淬火后表面硬度應(yīng)達(dá)到 5055HRC；塑件材料 ABS，密度取 ，脫模斜度取 1176。， 7 ABS 收縮率（ ～ ） %，取 % 。 C．模體零件的材料選擇 包括各種動(dòng)、定模板、型腔、型芯等，這些零件要求具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，在本設(shè)計(jì)中選用 45 鋼，經(jīng)淬火處理后表面硬度達(dá)到 4045HRC，可滿足上述要求； D．定位零件的材料選擇 包括定位圈和螺釘，要求其具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，耐磨性好，考慮上述要求，定位圈選用 T8A，并表面淬火