【導(dǎo)讀】模具設(shè)計(jì)研究已經(jīng)成為注塑模具發(fā)展的必然要求。使用CAD技術(shù)可以有效地提。以端蓋薄殼件注塑模具為實(shí)例，對(duì)注塑模具CAD. 結(jié)合薄殼件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行選材，確定澆注材料。抽芯、斜頂、澆注系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)等機(jī)構(gòu)的計(jì)算后并簡(jiǎn)單校核并初步選擇模架。

　　

【正文】 0 3 4 5 6=10792 1 1 73 6 0 0 1048865=3 6 0 0= 21 ..??hWQA m2 = mm2 （ 5） 冷卻回路總長(zhǎng)度 L： 1 3 . 7 8=8143 63 4 5== . .dAL ? mm 由于所需冷卻回路長(zhǎng)度過(guò)短，所以不需要設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)。 校核計(jì)算 對(duì)于該模具進(jìn)行校核計(jì)算時(shí)，需要對(duì)注射量、鎖模力、閉合高度、開(kāi)模行程及注射壓力進(jìn)行校核。若要計(jì)算以上值，首先要確定注射機(jī)的相關(guān)參數(shù)，這里根據(jù)前面設(shè)計(jì)件的體積、質(zhì)量等條件，初步選用注射機(jī)型號(hào)為 XZY2020。 最大注射量的校核 注射機(jī)的最大注射量標(biāo)志著注射機(jī)所能加工塑料的最大重量或體積，一般情況下要求塑件所需的注射量占注射機(jī)最大注射量的 %80 ，否則會(huì)使塑件成型不完整或內(nèi)部組織疏松，塑件強(qiáng)度低。可以根據(jù)公式來(lái)計(jì)算注射量： SL VVK ≥max 式中： Vmax——注射機(jī)最大注射量（公稱(chēng)容積， cm3）； VS——塑件所需塑料的體積（包括建筑系統(tǒng)凝料及飛邊在內(nèi)， cm3）； KL——注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取 KL= 由于 XZY2020 型注射機(jī)的注射容量理論值為 Vmax=1000cm3，所需注射量即澆注件的總體積可在 Creo 軟件中直接測(cè)量，測(cè)得 VS=，經(jīng)計(jì)算=800，符合上述公式。 規(guī)定當(dāng)注射機(jī)的最大注射量以最大注射容積標(biāo)定時(shí)，若計(jì)算值符合上述公式則認(rèn)為所選注射機(jī)合格。在 XZY2020 型注射機(jī)的參數(shù)中，最大注射量標(biāo)定值為注射容量，即規(guī)定的注射容積，且經(jīng)計(jì)算符合公式，可以確定初步選定的注射機(jī)合格。 佳木斯大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 鎖模力的校核 當(dāng)高壓塑料熔體充滿模具型腔時(shí)，會(huì)在型腔內(nèi)產(chǎn)生很大的力，迫使模具沿分型面漲開(kāi)，這個(gè)力等于塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和與型腔內(nèi)熔體壓力的乘積。因此注射機(jī)鎖模力的叫和關(guān)系是應(yīng)為： APF q? 式中： F——注射機(jī)的公稱(chēng)鎖模力（ N） ； A——塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和（ m2） ； Pq——型腔內(nèi)熔體的壓力（ MPa），常取 Pq=20~40MPa。 在上述公式中，型腔內(nèi)熔體的壓力在前文計(jì)算型腔壁厚及底板厚時(shí)已經(jīng)確定為 30MPa，為了統(tǒng)一計(jì)算結(jié)果這里的 Pq=30MPa， XZY2020 型注射機(jī)的鎖模力為 4500kN，塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和可在 Creo 軟件中直接測(cè)量，測(cè)得 A=，經(jīng)計(jì)算 F 遠(yuǎn)大于 PqA，所以該注射機(jī)的鎖模力符合要求，初步選定注射機(jī)合格。 模具閉合高度的校核 由于注射機(jī)可安裝模具的厚度有一定的限制，所以設(shè)計(jì)模具的閉合厚度 Hm必須在注射機(jī)允許安裝的最大模具厚度 Hmax和最小模具厚度 Hmin 之間，即 maxmin HHH m ≤≤ XZY2020 型注射機(jī)的允許最大摸具厚度 Hmax=700mm，允許最小模具厚度Hmin=300mm，而在本設(shè)計(jì)中模具的總厚度為 Hm=，顯然不符合要求。所以當(dāng)出現(xiàn) HmHmin 的情況時(shí)，可采用加墊板的方法增大厚度，只要使 Hm+HHmin即可。所以墊板厚度 H==。 開(kāi)模行程的校核 開(kāi)模行程是指模具開(kāi)合模過(guò)程中，注射機(jī)移動(dòng)模板的移動(dòng)距離。 在本設(shè)計(jì)中，由于采用了斜導(dǎo)柱分型抽芯機(jī)構(gòu)，所以在開(kāi)模時(shí)不但要滿足取出塑件，還要滿足完成側(cè)向抽芯距離 L 所需的開(kāi)模距離 HC的要求。 計(jì)算塑件脫模所需的距離 H1+H2，這里 H1是塑件脫模所需的推出距離， H2是塑件高度，所以塑件脫模所需距離 H1+H2=+=67mm。因?yàn)?HcH1+H2，所以校核公式為： S≥H1+H2+(5~10) XZY2020 型注射機(jī)的開(kāi)模行程為 700mm，符合上述公式，所以初步選定注射機(jī)合適。 佳木斯大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 20 注射壓力的校核 注射機(jī)的最大注射壓力應(yīng)大于或等于塑件成型時(shí)所需的注射壓力，即 PP ?max XZY2020 型注射機(jī)的最大注射壓力 Pma=121MPax，塑件材料為 ABS，其注射壓力為 60MPa~100MPa，符合上述校核公式，所以初步選定的注射機(jī)合適。 計(jì)算模具總體尺寸和 工作尺寸 模具的總體尺寸可分 為上下模仁的尺寸加和或帶模架的模具總體尺寸，上下模仁尺寸如 表 34 所示。 表 34 模具型腔尺寸 項(xiàng)目 值 高 /(mm) 上模 ： 下模 ： 50 總 ： 寬 /(mm) 370 長(zhǎng) /(mm) 508 帶模架的模具總體尺寸可見(jiàn) Creo 掛 EMX 設(shè)計(jì)圖。 模具工作尺寸即型腔型芯的尺寸及斜導(dǎo)柱分型抽芯機(jī)構(gòu)、斜頂?shù)墓ぷ鞒叽?，詳?jiàn)前文模仁設(shè)計(jì)和斜導(dǎo)柱分型抽芯機(jī)構(gòu)、斜頂設(shè)計(jì)部分。 選擇注塑機(jī) 和 模架 在校核計(jì)算時(shí)，初步選定 XZY2020 型注射機(jī)，其符合所有校核計(jì)算，所以最終確定選用該注射機(jī)。 XZY2020 型注射機(jī)技術(shù)參數(shù)如下表 35 所示 。 表 35 XZY2020 型注射機(jī)部分技術(shù)參數(shù) 序號(hào) 項(xiàng)目 值 1 螺桿直徑 /(mm) 85 2 注射容量（理論） /(mm3) 1000 3 注射壓力 /(MPa) 121 4 鎖模力 /(kN) 4500 5 允許最大摸具厚度 /(mm) 700 6 允許最小模具厚度 /(mm) 300 7 開(kāi)模行程 /(mm) 700 8 鎖模形式 雙曲肘 9 定位環(huán)直徑 /(mm) 150 10 螺桿轉(zhuǎn)速 /(r/min) 0~250 11 注塑速率 /(g/s) 80 12 塑化能力 /(g/s) 65 佳木斯大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 模架的選取主要考慮上下模仁閉合時(shí)總尺寸，在將模仁導(dǎo)入模架時(shí) A 板不但要完全容納模仁，而且還要有足夠的空間放置導(dǎo)向系統(tǒng)。結(jié)合上述條件，最終選定模架供應(yīng)商為 futaba_s，尺寸為 700700mm。 本章小結(jié) 注塑模具型腔設(shè)計(jì)的最主要的部分是分型面的設(shè)計(jì)。 對(duì)于 稍復(fù)雜的澆注件，在確定主分型面后，在根據(jù)澆注件的外形結(jié)構(gòu)加設(shè) 側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)以及 斜頂 機(jī)構(gòu)。 在 進(jìn)行模具型腔設(shè)計(jì)時(shí)， 要保證在 模具型腔不因?yàn)榧釉O(shè)的機(jī)構(gòu) 而 發(fā)生改變、澆注成型后塑件的外觀不發(fā)生明顯缺陷 的前提下 ，塑件 能 順利脫模， 并 方便二次合模， 才 為型腔設(shè)計(jì)的正確方式。 佳木斯大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 第 4 章 基于 Creo 模具 CAD 型腔設(shè)計(jì) 在進(jìn)行模架設(shè)計(jì)仿真之前，需要對(duì)設(shè)計(jì)件進(jìn)行型腔的設(shè)計(jì)。型腔設(shè)計(jì)時(shí)最重要的部分是分型面的設(shè)計(jì)。在本設(shè)計(jì)中，分型面包括主分型面、側(cè)抽芯分型面以及底部的斜頂分型面。下面即整個(gè)型腔的設(shè)計(jì)過(guò)程。 建立文件夾，設(shè)置工作目錄 Step1： 在任意磁盤(pán)新建文件夾，命名為 covermolding。 Step2： 雙擊 Creo Parametric 快捷方式，打開(kāi)軟件。 Step3： 點(diǎn)擊“選擇工作目錄” ，選擇剛剛創(chuàng)建的文件夾，點(diǎn)擊確定，完成工作目錄的 設(shè)置 。 新建模具型腔設(shè)計(jì)文件 Step4： 點(diǎn)擊“新建”，選擇“制造 → 模具型腔”，輸入文件名稱(chēng)，取消使用缺省模板前面的小勾，點(diǎn)擊確定； Step5： 選擇“ mmns_mfg_mold”，以此來(lái)確定公制尺寸，點(diǎn)擊確定按鈕來(lái)完成新文件的創(chuàng)建。 設(shè)置模具型腔布局 Step6： 點(diǎn)擊“參考模型”按鈕，在彈出的對(duì)話框中選擇“ ”，點(diǎn)擊打開(kāi)，在彈出的“創(chuàng)建參考模型”對(duì)話框中點(diǎn)擊確定。點(diǎn)擊“參考模型起點(diǎn)與定向”選項(xiàng)中的黑色箭頭，在“菜單管理器”中“獲得坐標(biāo)系類(lèi)型”里選擇“動(dòng)態(tài)”，這時(shí)應(yīng)用界面會(huì)彈出參考模型方向?qū)υ捒?。在“坐?biāo)系移動(dòng) /定向”中選擇“旋轉(zhuǎn)”，“軸”設(shè)置為 x，并將值設(shè)置為 90，點(diǎn)擊確定。 Step7： 在“布局”對(duì)話框中，將“布局”設(shè)置為“可變”，在“可變”欄中，先點(diǎn)擊“添加”，設(shè)置第一個(gè)參考模型旋轉(zhuǎn)量為 0， x 增量為 100， y 增量為 0，設(shè)置第二個(gè)參考模型旋轉(zhuǎn)量為 180， x 增量為 100， y 增量為 0，點(diǎn)擊確定，完成模具型腔布局的設(shè)置。最終的布局情況如 圖 41 所示 圖 41 參照零件 佳木斯大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 23 創(chuàng)建工件 Step8： 點(diǎn)擊“工件 → 創(chuàng)建工件”，在彈出的“元件創(chuàng)建”對(duì)話框中選擇“零件 → 實(shí)體”，輸入名稱(chēng)為“ covermoldwrk”，點(diǎn)擊確定，在“創(chuàng)建選項(xiàng)”對(duì)話框中，將“創(chuàng)建方法”選擇“創(chuàng)建特征”，點(diǎn)擊確定。選擇“拉伸”命令，在繪圖框中長(zhǎng)按鼠標(biāo)右鍵，選擇“定義內(nèi)部草繪”，選擇草繪平面，點(diǎn)擊草繪。這里將草繪平面選擇為兩參考模型中間的那個(gè)平面，在此平面完成工件的截面圖繪制，然后回到拉伸命令，選擇雙向拉伸，輸入拉伸 深度，打勾確定，完成工件的創(chuàng)建，如 圖 42 所示 。 圖 42 工件 設(shè)置收縮率 Step9： 由于塑料薄殼件的材料確定為 ABS 塑料，收縮率范圍為 %~%，這里將收縮率設(shè)置為 %。點(diǎn)擊“收縮”，選擇“ 按尺寸收縮”，輸入收縮率的值為 ，點(diǎn)擊確定，完成收縮率的設(shè)置。 創(chuàng)建分型面 由于分型面的創(chuàng)建較為復(fù)雜，這里只是簡(jiǎn)單敘述創(chuàng)建過(guò)程，具體的軟件操作過(guò)程及完成效果詳見(jiàn)模具設(shè)計(jì)視頻和 Creo 三維設(shè)計(jì)圖。 （ 1） 主分型面的創(chuàng)建 Step10： 創(chuàng)建主分型面時(shí)，首先將其中一個(gè)參考模型的上表面完全復(fù)制，填充表面上的破孔，然后在工件的上表面草繪兩個(gè)圓，大小等于參考模型上的兩個(gè)孔，草繪完成 后勾選封閉端，選擇拉伸到平面，平面選擇參考模型圓孔內(nèi)卡扣的上表面，完成拉伸。下一步將之前的復(fù)制平面與拉伸平面合并，合并完成后將合并后的面以中間平面為對(duì)稱(chēng)面鏡像。選取工件的任意一個(gè)側(cè)面，進(jìn)行拉伸操作，草繪一條直線，直線必須與參考模型最外沿的下表面處于同一水平面。草繪完成后將這條直線拉伸到草繪平面相平行的另一個(gè)平面。最后，將前面鏡像完成的兩個(gè)面與拉伸平面合并，延伸不完 整的部分。完成上述操作之后，模具主分型面的創(chuàng)建結(jié)束。主分型面如 圖 43 所示 。 佳木斯大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 24 圖 43 主分型面 （ 2） 側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)的創(chuàng)建 在創(chuàng)建分型面時(shí) ，需要先將側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)在工件中分割出來(lái)，即在需要設(shè)置斜導(dǎo)柱分型抽芯機(jī)構(gòu)處設(shè)置分型面，然后在 EMX 中定義滑塊即可。 Step11： 側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)的分型面設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單：第一步，復(fù)制側(cè)面小凹坑內(nèi)表面；第二步，將復(fù)制面的最外沿延伸到工件側(cè)表面；第三步，將延伸之后所 得到的面以中間平面為對(duì)稱(chēng)面鏡像。側(cè)分型面的創(chuàng)建結(jié)束。側(cè)分型面如 圖 44所示 。 a） 分型面形狀 b） 分型面分布情況 圖 44 側(cè)分型面 （圖 a 為 分型面形狀， b 為分型面分布情況） （ 3） 斜 頂機(jī)構(gòu)分型面的創(chuàng)建 斜頂機(jī)構(gòu)處的分型面與上一步創(chuàng)建的分型面情況類(lèi)似，都要先創(chuàng)建分型面將斜頂分割。 Step12： 首先將底部的小凹坑內(nèi)表面和凹坑口平面、參考模型底面及凹坑上方的面一并復(fù)制。選取貫穿參考模型兩個(gè)圓孔的平面為草繪平 面，繪制截面，截面必須將凹坑全部包括但不能超過(guò)復(fù)制面的邊界。 斜頂截面 如 圖 45 所示 。 圖 45 斜頂截面 佳木斯大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 25 繪制完成之后選擇雙向拉伸，勾選封閉端， 輸入拉伸深度，點(diǎn)擊確定。然后，將復(fù)制面與拉伸部分合并，完成一個(gè)斜頂?shù)膭?chuàng)建。最后，將這個(gè)斜頂以工件中間面為對(duì)稱(chēng)面鏡像，再將這兩個(gè)鏡像結(jié)果繼續(xù)以 另一個(gè)工件中間面為對(duì)稱(chēng) 面鏡像，完成 4 個(gè)斜頂?shù)膭?chuàng)建。斜頂分型面的創(chuàng)建結(jié)束。斜頂分型面如 圖 46 所示 。 a） 分型面形狀 b） 分型面分布情況 圖 46 斜頂分型面 （圖 a 為 分型面形狀， b 為分型面分布情況） 分割體積塊 分型面創(chuàng)建完成之后 需要對(duì)工件進(jìn)行分割 。 Step13： 點(diǎn)擊“體積塊分割”，在彈出的菜單管理器中選擇“兩個(gè)體積快 →模具體幾塊 → 完成”，選擇分型面，點(diǎn)擊確定，輸入體積塊名稱(chēng)之后完成一次分割。 Step14： 點(diǎn)擊“模具體積塊”，選擇要分割的體積塊，點(diǎn)擊確定之后便可對(duì)其進(jìn)行分割，操作方法和“體積塊分割”的方法相同。以此方法，完成其余體積塊的分割。 抽取模具元件 Step15： 點(diǎn)擊“模具元件”，選擇全部元件，完成抽取，抽取后各個(gè)模具元件即為模具型腔的組成件。 創(chuàng)建澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)的創(chuàng)建必須要在抽取模具元件之后，在上模上創(chuàng)建，元件被挖空之后再進(jìn)行鑄模這樣才能使?jié)沧⒓蜐沧⑾到y(tǒng)凝料一同被澆注出來(lái)，防止由于個(gè)別情況澆注系統(tǒng)設(shè)置在抽取元件之前而導(dǎo)致的澆鑄件沒(méi)有凝料的情況出現(xiàn)。 Step16： 分澆道 的創(chuàng)建，點(diǎn)擊“模型 → 旋轉(zhuǎn)”，繪圖區(qū)域長(zhǎng)按鼠標(biāo)右鍵選擇“定義內(nèi)部草繪”，繪制如 圖 47 所示的截面形狀 ， 佳木斯大學(xué)工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 26 圖 47 分澆道截面 然后 定義中心線為旋轉(zhuǎn)軸，打勾確定?；氐嚼烀顣r(shí)旋轉(zhuǎn) 360186。，切除材料，打勾確定，完成分澆道的創(chuàng)建。 Step17： 澆口的創(chuàng)建，以分澆道旋轉(zhuǎn)軸垂直中線所在的面為草繪平面，草繪澆口截面， 截面形狀 如圖 48 所示 ， 圖 48 澆口截面 草繪完成后雙向拉伸，兩側(cè)均拉伸到參考模型外表面，打勾確定，完成澆口的創(chuàng)建。 St