【正文】 在這些系統(tǒng)仍處于試用階段，尚未在生產(chǎn)中推廣使用。 模具國內(nèi)外發(fā)展概況 我國模具 CAD /CAM 技術(shù)的開發(fā)始于 20 世紀(jì) 70 年代末，發(fā)展也很迅速。 傳統(tǒng)的模具設(shè)計制造方法已很難適應(yīng)對塑料制件及時更新?lián)Q代和不斷提高的質(zhì)量要求，為了適應(yīng)變化， 20世紀(jì) 60年代以來，國外一些大公司和研究院所，投入大量財力和物力，開展 CAD/CAE/CAM 技術(shù)的研究，取得較大成果，已開發(fā)出許 多商品化軟件，并逐漸應(yīng)用于設(shè)計生產(chǎn)。作為注塑成型加工的主要工具之一的注塑模具，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，同時也決定著企業(yè)在市場競爭中的反應(yīng)能力和速度。 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(lǐng)域都出現(xiàn)了金屬材料塑料化的趨勢。過去模具設(shè)計工作主要依靠設(shè)計人員的經(jīng)驗，模具的加工制造又在很大程度上依賴于生產(chǎn)者的操作技能，因此存在模具設(shè)計水平低、加工質(zhì)量差、生產(chǎn)周期長、使用壽命短等缺陷。 Pro／ E等軟件在注塑模具設(shè)計中的應(yīng)用，成功地彌補了傳統(tǒng)設(shè)計方法的不足，制品幾何造型 , 分型面的創(chuàng)建，模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計，模具的結(jié)構(gòu)分析，都是基于同一數(shù)據(jù)庫 進行的，既方便，又易保證制品的精度。到目前為止，先后通過國家有關(guān)部門鑒定的有精沖模、普通沖裁模、塑料注射模等 CAD /CAM 系統(tǒng)。所以我們社會各界應(yīng)共同努力，加強這方面的研究和應(yīng)用。 課題研究的主要內(nèi)容： （ 1）注塑模具設(shè)計 1）分析制品結(jié)構(gòu)，制定該制品注塑成型工藝。 （ 2）型腔仿真加工 1）制定模具的裝配工藝規(guī)程。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2022 32 模具方案及制品分析 總體方案設(shè)計 首先是對塑件進行測繪，然后使用 Pro／ E軟件 進行三維造型。下面選擇注塑機，主要從注射量、鎖模力等方面進行考慮。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。主流道與分流道采用圓角過渡，這樣可以減小料流轉(zhuǎn)向過渡時的阻力，便于流道的運作。冷料穴主要是避免冷料進入型腔堵塞澆口，影響塑件的質(zhì)量。利用分型面的配合間隙自然排氣，符合經(jīng)濟效益。 塑件的測繪 塑件為 VE 瓶蓋， 材料為 ABS，用游標(biāo)卡尺對零件進行測繪。 量具：游標(biāo)卡尺（ 0～ 300、 ），曲線測量儀等 注意做到以下幾點： 測繪過程中必須把被測物體放在工作平面上； 采用多次測量求平均值 ； 正確地讀取數(shù)據(jù)。 由 Pro／ E軟件的計算功能得塑件尺寸為： 該塑件外形尺寸為 Φ 35mm ，根據(jù)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 22所示 圖 22 塑件的 三維造型 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2022 5 塑件的材料選擇與分析 塑件的材料選擇 （ 1） ABS：高流動性，便宜，適用于對強度要求不太高的 部件 。 塑件的材料分析 ABS： acrylonitrilebutadienestyrene copolymer 丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物，屬于熱塑性材料。 （ 3） 成型時易取高料溫、高模溫，但料溫過高易分解（分解溫度為≥ 250℃）。用螺桿式注射機成型時，料溫為 160℃～ 220℃，注射壓力為 700～ 1000 kgf/cm 3。 模具 材料的選擇 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，對材料的性能要求也不同。 脫模斜度 脫模斜度主要是為了便于脫模?！?1176。 塑料的性質(zhì)不同（指硬度、表面摩擦系數(shù)、彈性等），所必須的脫模斜度也不同，一般規(guī)律為： （ 1） 硬質(zhì)塑料需比軟質(zhì)的脫模斜度大； （ 2） 塑件的壁厚大時，成形收縮大，脫模斜度要大； （ 3） 形狀復(fù)雜的部分要比形狀簡單的部分有較大的脫模斜度； （ 4） 型腔的深溝槽部分 —— 如加強筋、突臍等，需要較大脫模斜度。由于目前還沒有比較精確的脫模斜度計算公式，在選擇脫模斜度時，主要還是參照經(jīng)驗數(shù)據(jù)，根據(jù) ABS材料的性質(zhì)在設(shè)計中選用 176。所以精密塑件盡量不用多腔模形式。 注射機的選擇 由于型腔數(shù)目與所使用的注射機的參數(shù)有關(guān)，而工廠里的注射機的規(guī)格又是確定的，根據(jù)文獻 [6]中的 P574，表 529 常用注射機技術(shù)規(guī)格及特性中查出 ,使用的注射機型號為 XSZY60。 （ 4） 塑件有多組抽芯時，應(yīng)盡量避免長端側(cè)抽芯。 （ 7） 有同心度要求的塑件，應(yīng)盡可能將型腔設(shè)在同一分型面上。澆注系統(tǒng)是由主流道、分流道、進料口、冷料穴等組成。本模具設(shè)計采用澆口套的形式鑲?cè)?模板中。關(guān)于主流道的基本尺寸的選定參考下表： 表 31 主流道直徑參考表 第二個 方面，注射機噴嘴的幾何參數(shù)與主流道尺寸的關(guān)系，如圖所示。； 制品質(zhì)量 /g D/mm R/mm 0～ 20 3 20～ 40 4 1 40～ 150 5 1 150～ 300 6 2 300～ 500 8 2 500～ 1500 10 2 VE 瓶蓋模具設(shè)計及其型腔仿真加工 10 c） 盡可能縮短主流道的長度 L 圖 33 澆口套與注塑機噴嘴關(guān)系 為防止注射機噴嘴與澆口套兩部分相接觸處由于有間隙而產(chǎn)生的溢料，澆口套的球半徑應(yīng)比噴嘴的球半徑大 2mm～ 5mm，主流道的小端尺寸應(yīng)比噴嘴孔尺寸稍大，這樣可以使噴嘴與澆口套對位容易。主流道的脫模斜度不能過大，否則在注塑時會產(chǎn)生渦流和流速過慢等現(xiàn)象。分流道的截面宜采用梯形及圓形截面，其作用是通過流道截面 及方向變化，使熔料能平穩(wěn)地轉(zhuǎn)換流向注入型腔。如果各型腔體積形狀不相等，則分流道設(shè)計必須在流速相等的條件下，采用不等截面來達到流量不等，這樣也可以達到同時填充的目的。它的作用是增加和控制塑料進入型腔的流速并封閉裝填在型腔內(nèi)的塑料，以保證充填實，確保制品質(zhì)量。 冷卻裝置設(shè)計 本機構(gòu)的冷卻裝置采用環(huán)形冷卻水道，如圖： 圖 35 冷卻水道的設(shè)計 推出機構(gòu)設(shè)計 推出機構(gòu)的作用是塑件成型后，順利地把塑件及澆道凝料推出模外。根據(jù)文獻 [6]中的 P590P593。設(shè)計要點：推桿的直徑不要過細(xì)，應(yīng)有足夠的強度承受推力；推 桿的端面應(yīng)距離型腔或鑲件的平面；推桿應(yīng)作淬硬處理。 (5)推塊推出機構(gòu) 中間有孔的平塊狀帶凸緣塑件，易采用這種機 構(gòu)，它的結(jié)構(gòu)形式及與推出板的固定方法與推桿相似。推桿的端面應(yīng)高出所在型腔的底面或型芯頂面 。 推桿需要進行淬火處理，使其具 有足夠的強度和耐磨性。同時，保證了型芯及型腔的相對位置，兼起定位作用 及承受一定的側(cè)壓力作用。 脫模機構(gòu)的設(shè)計 在注射成型的每一循環(huán)中，都必須事塑件從模具型腔中或型芯上脫出，模具中這種脫出塑件和澆注系統(tǒng)的機構(gòu)稱為脫模機構(gòu)。 3維圖如下所示： VE 瓶蓋模具設(shè)計及其型腔仿真加工 14 這種組合型芯在國外是一類批量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)件，選用來成型中小型塑件，型芯中心有一錐形桿，當(dāng)中心錐形桿插入后型芯各瓣緊密排成一圈，將螺紋線加工在外表面，成型后先抽回中心錐形桿，型芯各瓣由于彈性向內(nèi)側(cè)間隔錯開回縮而與塑件分離，縮回距離為 e，這種結(jié)構(gòu)需配合推件板使用。 查表 713，選用 φ10mm59mm 型號的圓形頂桿 4根 。本模具采用整體式。 （ 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(yīng)； b．模具的長度與寬度應(yīng)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?，F(xiàn)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。當(dāng)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。換言之，即安全系數(shù)較大。 在注塑模的標(biāo)準(zhǔn)件中，凹模的外形為矩形，所以當(dāng)凹模型腔為圓形時，一般也采用矩形模板。我所設(shè)計的模具屬于中小型模具，可以用查表法進行強度校核。 由圖 39矩形凹模及模套最小壁厚經(jīng)驗曲線可得最小壁厚為 42mm＜ 74mm，故符合要求 。故本次設(shè)計的模具可采用。 （ 2）主要技術(shù)要求 零件圖上的主要技術(shù)要求有：熱處理： 5055HRC；銳角去毛刺倒鈍。 基準(zhǔn)選擇 加工中的一次裝夾希望能夠進 行在該基準(zhǔn)下的全部加工，這樣可以降低由于基準(zhǔn)不重合而導(dǎo)致的基準(zhǔn)不重合度誤差。由于定模具型腔比較復(fù)雜，用普通機床難以加工，所以本設(shè)計中還選用數(shù)控銑床。 型腔數(shù)控仿真加工 設(shè)計步驟： （ 1）定義毛坯為限制方框 圖 51 三維毛坯 （ 2）選定刀具為 28， 20， 32的鉆頭 。為了能達到質(zhì)量好、效率高，本設(shè)計采用點澆口及推板推桿，漲縮型芯脫模的方式進行設(shè)計。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2022 25 參 考 文 獻 [1] 申開智主編 .塑料成型模具 [M]. 北京：中國輕工業(yè)出版社， . [2] 任富君，簡明機械制造工藝手冊。