【文章內(nèi)容簡介】 凸、凹模進(jìn)行自動的 NC 加工。又如英國 DELCAM 公司推出的 Power SHAPE 系統(tǒng)，包括有 PSMoldmaker模塊，是面向模具制造的模具總裝設(shè)計專家系統(tǒng)，可自動為復(fù)雜注塑模、吹塑模創(chuàng)建模具結(jié)構(gòu)及抽 芯機(jī)構(gòu)、自動產(chǎn)生分模面，加工信息被自動封裝，并可直接輸出到 Power MILL 模塊，自動產(chǎn)生加工程序。日本造船信息系統(tǒng)株式會社的三維 CAD/CAM 系統(tǒng) SpaceE中也增加了專用于注塑模的設(shè)計模塊。日本 UNISYS 株式會社推出的專用于塑料模設(shè)計和制造系統(tǒng)的 CAD CEUS 也頗具特色，該系統(tǒng)綜合了塑料產(chǎn)品設(shè)計從產(chǎn)品形狀設(shè)計、模具設(shè)計到模具生產(chǎn)所需要的全部功能，重點在于三維設(shè)計與二維視圖的關(guān)聯(lián)，體現(xiàn)了宜人化和集成化方面的技術(shù)進(jìn)步。 隨著模具工業(yè)的科技進(jìn)步和國際競爭的日益激烈，模具界對 CAD/CAM 系統(tǒng)的要求 也從單純的建模工具變?yōu)橐笾С謴脑O(shè)計、分析、管理和加工全過程的產(chǎn)品信息管理集成化系統(tǒng)。如上海交通大學(xué)國家模具工程中心（上海模具技術(shù)研究所）在數(shù)字化制造、系統(tǒng)集成、反向工程、快速原型 /模具以及計算機(jī)輔助應(yīng)用技術(shù)等方面已形成了全方位解決方案 的能力，能夠提供模具開發(fā)與工程服務(wù)的業(yè)務(wù)，全面地提高模具企業(yè)的水平和產(chǎn)品質(zhì)量。又如浙江大學(xué)旭日科技開發(fā)公司，能為企業(yè)提供產(chǎn)品設(shè)計、三維造型與 NC 編程、逆向工程、三坐標(biāo)測量、模具設(shè)計與分析、技術(shù)培訓(xùn)以及模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)開發(fā)的全方位技術(shù)支持。北京航天航空大學(xué)海爾軟 件有限公司推出的 CAXA 品牌系列CAD/CAE/CAM 也能夠為用戶提供有關(guān)模具工程的全方位解決方案。 茶杯蓋的模具設(shè)計流程 本塑件的設(shè)計主要是確定裝配模型、設(shè)計分型面、澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)，準(zhǔn)確完成塑料模具核心部分的設(shè)計工作。再利用 CAD/CAM 系統(tǒng)制作工程圖以及零件圖。 茶杯蓋模具設(shè)計主要步驟如下： （ 1）選擇制品的分型面。 （ 2）型腔布置。 （ 3）確定澆注系統(tǒng)。 （ 4）溢流、排氣系統(tǒng)的設(shè)計。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 共 29 頁 第 4 頁 （ 5）選擇脫模方式。 （ 6）側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計。 （ 7）模具主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè) 計。 （ 8）模具調(diào)溫系統(tǒng)的設(shè)置。 （ （ 9）繪制圖紙，出模具裝配圖、爆炸圖和關(guān)鍵部件零件圖以及報表。 [2] 塑件分析 塑件如圖 11所示，選擇材料為 ABS，密度為 ，收縮率 ,取 。 ABS 是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種化學(xué)單體合成。每種單體都具有不同特性 ,丙烯腈有高強度、熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性；丁二烯具有堅韌性、 抗沖擊特性；苯乙烯具有易加工、高光潔度及高強度。 ABS 具有如下特性： ⑴綜合性能較好，沖擊強度較高，化學(xué)穩(wěn)定性，電性能良好； ⑵與 372 有機(jī)玻璃的熔接性良好，制成雙色塑件，且可表面鍍鉻，噴漆處理； ⑶有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強、透明等級別； ⑷流動性比 HIPS 差一點，比 PMMA、 PC 等好，柔韌性好，適于制作一般機(jī)械零件，減磨耐磨零件。 [5] ABS成型的工藝條件見下表： 預(yù)熱溫度 80～ 85186。C 注射溫度 20～ 90186。C 料筒前段溫度 150～ 170 186。C 預(yù)熱時間 2～ 3h 高壓時間 0～ 5s 料筒中段溫度 165～ 180 186。C 噴嘴溫度 170～ 180 186。C 冷卻時間 2～ 120s 料筒后段溫度 180～ 200 186。C 模具溫度 50～ 80 186。C 總周期 5～ 220s 單件體積為 ,總高 54mm,徑向最大長度近 100mm，厚度 10mm,內(nèi)部有螺紋， 該塑件茶杯蓋如圖 11 所示。 圖 11 茶杯蓋 畢業(yè)設(shè)計（論文） 共 29 頁 第 5 頁 成型方法 主要依靠注射成型機(jī)（柱塞式和螺桿式）和注射模具來完成。 ABS 塑料的成型加工性能良好，選用柱塞式注塑機(jī)進(jìn)行注塑成型。 茶杯蓋的三維圖 在 PRO/E 的零件（ Part）模塊中，通過旋轉(zhuǎn)創(chuàng)建茶杯蓋的實體模型，如圖 21 所示。 圖 21 茶杯蓋三維圖 3 茶杯盒蓋的注塑模具設(shè)計 方案的選擇 分析茶杯蓋的結(jié)構(gòu)，由于其內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)，則設(shè)計必須采用側(cè)抽心機(jī)構(gòu)，為保證其表面質(zhì)量，采用點澆口澆注 。 方案 1：直接分模 方案 2：斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯 畢業(yè)設(shè)計（論文） 共 29 頁 第 6 頁 針對方案一，本設(shè)計產(chǎn)品含內(nèi)螺紋，無法直接拔模，其型心須采用雙滑塊側(cè)抽心機(jī)構(gòu)。為滿足產(chǎn)品所需表面質(zhì)量，開模時模具在彈簧作用下，點澆口分開。 經(jīng)多方面考慮采用方案二，此方案結(jié)構(gòu)合理，質(zhì)量可靠，操作方便。 分型面和型腔的選擇 考慮 到塑件的幾何形狀 ,脫模方法，模具類型，以及澆口形式，可選擇水平分型面并且是雙分型面。如圖 31 選擇制件開口端面作為分型面。 由于制件比較大，所以采用一模一件。定位后零件如圖 31所示。 圖 41 圖 31 茶杯蓋三維圖 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 主流道的 設(shè)計 主流道是一端與注射機(jī)噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動通道。主流道小端尺寸為 ～ 4mm,一段主流道的設(shè)計，主流道圓錐角α =2186?！?6186。,內(nèi)壁粗 糙度 m，主流道的大端呈圓角，半徑 r=1～ 3mm ,以減小料流轉(zhuǎn)向過渡時的阻力。主流道襯套與定模板采用 H7/m6 過渡配合，與定位圈的配合采用 H9/f9 間隙配合。主流道襯套一般選用 T T10 制造，熱處理強度為 52～ 56HRC。主流道襯套的形式，主流道小端入口處與流向機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對材料要求較嚴(yán)，因而模具主流道部分常設(shè)計 成可拆卸更換的主流道襯套形式，以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進(jìn)行加工和熱處理。襯套都是標(biāo)準(zhǔn)件，只需去買就行了。襯套小端直徑的規(guī)格有φ 12, φ 1φ 20 等幾種 [9]。 主要參數(shù)： 錐角 ? =3176。 ；內(nèi)表面粗糙度 Ra= m? 。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 共 29 頁 第 7 頁 圖 3 2襯套 小端直徑 D=d+(～ 1)mm；半徑 R2 =R1 +(1～ 2)mm ； 材料 T8A；主流道襯套具體尺寸如圖 42所示。定位圈也是標(biāo)準(zhǔn)件，外徑為φ 150mm，內(nèi)徑為φ 35 mm. 由于主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以主流道部分常設(shè)計成可拆卸的主流道澆口套，以便選用優(yōu)質(zhì)的鋼材單獨加工和熱處理。 襯套小端直徑是 5mm。 具體固定形式如圖 33所示： 圖 33襯套的固定形式 澆口的設(shè)計 一般模具設(shè)計采用普通澆注系統(tǒng)，但本塑料制品表面質(zhì)量要求比較高，則選用點澆口雙分型面的三板模具。點澆口的尺寸設(shè)計如圖 34所示。 圖 34點澆口 畢業(yè)設(shè)計（論文） 共 29 頁 第 8 頁 點澆口澆注系統(tǒng)凝料，一般可采用人工機(jī)械手取出，但生產(chǎn)效率低，勞動強度大，為適應(yīng)自動化生產(chǎn)的需要，可利用定模推板拉斷點澆口凝料機(jī)構(gòu)，如圖所示，在定模型腔板 3 內(nèi)鑲一推板 5，開模時由定距分型機(jī)構(gòu)保證定模型腔板 3 與定模底座 4 首先沿 AA 而分型，拉料桿 2 將主流道凝料從澆口套中拉出，當(dāng)開模到 L距離十，限位釘 1帶動流道推板 5 使主流道凝料與拉料桿脫離， 既實現(xiàn) BB分型面，同時拉斷點澆口，澆注系統(tǒng)凝料便自動脫離。 溢料 排氣系統(tǒng)設(shè)計 模具內(nèi)除了型腔和澆注系統(tǒng)中原有的空氣塑料受熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體，這些氣體若不能順利排出，則可能因充填時氣體被壓縮而產(chǎn)生高溫，引起塑件局部炭化燒焦，或使塑件產(chǎn)生氣泡，或使塑料熔接不良而引起缺陷。 通常，選擇排氣槽的開設(shè)位置時，應(yīng)遵循以下原則： 1）排氣口不能正對操作者，以防熔料噴出而發(fā)生工傷事故； 2）最好開設(shè)在分型面上，如果產(chǎn)生飛邊易隨塑件脫出； 3）最好設(shè)在凹模上，以便于模具加工和清模方便； 4）開設(shè)在塑料熔體最后才能填充的模腔部位，如流道或冷料穴的終端； 5）開設(shè)在靠近嵌件和制件壁最薄處，因為這樣的部位最容易形成熔接痕； 6）若型腔最后充滿部位不在分型面上，其附近又無可供排氣的推桿或活動的型心時，可在型腔相應(yīng)部位鑲嵌燒結(jié)的多孔金屬塊，以供排氣 。 7）高速注射薄壁型制件時，排氣槽設(shè)在澆口附近，可使氣體連續(xù)排出； 若制件具有高深的型腔，那么在脫模時需要對模具設(shè)置引氣系統(tǒng)，那是因為制件表面與型心表 面之間在脫模過程中形成真空，難于脫模，制件容易變形或損壞。熱固性塑料制件在型腔內(nèi)的收縮小，特別是不采用鑲拼結(jié)構(gòu)的深型腔，在開模時空氣無法進(jìn)入型腔與制件之間，使制件附粘在型腔的情況比熱塑性制件更甚，因此，必須引入引氣系統(tǒng)。 本模具的排氣孔設(shè)計在分型面上。 模具主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時與塑件間還發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較 高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理 ,有較高的強度、剛度及畢業(yè)設(shè)計（論文） 共 29 頁 第 9 頁 較好的耐磨性能。設(shè)計成型零件時，應(yīng)根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求，確定型腔的總體結(jié)構(gòu)，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進(jìn)行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計，計算成型零件的工作尺寸，對關(guān)鍵的成型零件進(jìn)行強度和剛度校核。 成型零件的工作尺寸是指凹模和凸模直接構(gòu)成塑件的尺寸。凹、凸模工作尺寸的精度直接影響塑件的精度。該塑件有需要配合的地方，所以對尺寸的要求比較高 。 成型零件工作尺寸計算方法一般有兩種：一種是平均值法，即按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量進(jìn)行計算；另一種是按極限收縮率、極限制造公差和磨損量進(jìn)行計算 [11]；前一種方法簡便，但不適合精密塑件的模具設(shè)計，后一種復(fù)雜，但能較好的保證尺寸精度。本設(shè)計采用平均值法。 凹模工作尺寸的計算 凹模是成型塑件外形的模具零件，其工作尺寸屬包容尺寸，在使用過程中凹模的磨損會使包容尺