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盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 目录目录 1 前言 1 1.1 课题内容 1 1.2 课题背景 1 1.3 课题的来源及要求 1 1.4 模具国内外发展概况 1 2 总体方案设计 3 2.1 塑件的测绘 3 2.2 塑件的造型 5 2.3 塑件的材料选择与分析 7 2.4 塑件尺寸精度 7 2.5 模具材料的选择 8 2.6 脱模斜度 8 2.7 型腔数目的确定 9 2.8 注射机的选择 9 3 具体设计说明 .10 3.1 分型面的确定 .10 3.2 浇注系统的设计 .11 3.3 主流道的设计 .11 3.4 浇口的设计 .13 3.5 冷却装置设计 .14 3.6 推出机构设计 .14 3.7 推杆 15 3.8 复位杆 15 3.9 导向装置 16 3.10 侧抽芯的设计 .16 3.11 确定各模板尺寸 17 3.12 型腔成形尺寸计算 19 3.13 注射机技术参数的校核 20 3.14 零件强度计算及校核 22 4 模具的三维造型 .25 4.1 模架的三维造型 .26 5 型腔工艺分析及加工仿真 .27 6 各种工艺卡片 .31 7 结论 .32 参 考 文 献 33 致 谢 .34 附 录 .35 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 1 基于基于 cimatroncimatron 的豆浆机上盖模的设计及凹模的高速仿真加的豆浆机上盖模的设计及凹模的高速仿真加 工工 摘要：注塑模具目前在塑料模具中使用最广泛，能够成型高复杂度、高精度的 塑料制品。本课题是对豆浆机上盖模具进行设计并分析其加工工艺。 本模具考虑了年产量、工厂的设备及塑件的精度要求，最终选择一模一腔 结构。以制品的中间水平面为分型面,使制品顺利脱模。为了使动、定模能够准 确地动作, 导向定位机构利用导柱与导套的配合。顶出机构是推杆推出的一次 脱出机构。考虑到零件的位置关系,冷却水道采用循环式分布，以便冷却均匀、 快速。 采用 ProEngineer、cimatron 来实现豆浆机上盖模具的三维设计及模具 成型零件设计，分析制件的成型质量和完成分型面的设计，再采用 EMX 组件来 实现模架的装配，并在产品设计及模具装配过程中，辅助以必要的理论计算， 将数字化设计与理论计算结合起来，可以大大缩短产品研发周期、模具设计周 期，提高产品设计及模具设计的准确性、产品成型质量，降低产品研发、模具 设计成本。在设计过程中制定了合理的工艺方案，满足了大批量生产要求。同 时，还编制了详细的工艺文件来保证模具的顺利加工及制品的生产。 经实践检验，本模具满足生产与应用的要求。 关键词：注塑模具；加工工艺分析；Pro/E；cimatron； 基于 cimatron 的豆浆机上盖模的设计及凹模的高速加工仿真 2 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 The Design and Manufacturing of the top cover beanstalk Receiver Mold Simulation of die processing base in cimatron Abstract：At present ,injection molding is the plastics mould that has being used most extensively , it can mold the complex and high accurate plastic product. The Subject is about the design of the top cover beanstalk receivers mold and process analysis. Considering the annual output, the equipment of the factory and the requirement of precision of the plastic product, one cavities in a mould. The middle horizontal surface of the goods was choosed as the parting line to make goods by demold successfully. The runner is designed to be balanced and symmetrical distribution, ensure that melting plastic could reach each cavitys gate almost Suspension and Positioning mechanism use matched guide pillar and guide sleeve to make movable mould, fixed mould to work accurately. The knockouts uses once ejecting mechanism that lifter pushes out. By the relation of the position of each part, cooling channels are designed to straight channels to cool effectively, quickly. With Pro/Engineer, cimatron to implement three-dimensional design and mold 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 3 volume design of the junction box, and shaping quality of part was analyzed and the parting line was designed by Pro/Engineer, then utilized EMX to accomplish the assemblage of the mold with the assistance of essential theory calculate mixed with figure design. It would not only shorten the cycle of product research and mold design, and improve the preciseness and the product shaping quality, but also lower the cost of the research. Having made the rational craft scheme in the design process ,so it has met the requirement of producing in enormous quantities. Moreover, it also prepared a detailed document to ensure that the process for the smooth processing of mold and apparel production. By practice, it has meet the production and application of the requirements. Key words: injection mould；process analysis；Pro/E；cimatron； 1 前言 1.1 课题内容 设计一套能够高效率的生产高质量豆浆机上盖的注射模具。 1.2 课题背景 由于塑料材料具有许多优点，目前正逐渐成为金属材料的良好代用材料， 在很多领域都出现了金属材料塑料化的趋势。作为注塑成型加工的主要工具之 一的注塑模具，在质量、精度、制造周期以及注塑成型过程中的生产效率等方 面水平的高低，直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新换代，同时也 决定着企业在市场竞争中的反应能力和速度。随着塑料新品种的不断出现以及 塑料制品在结构、外观上要求的日益提高，使产品的设计和模具设计过程变得 越来越复杂。而传统的模具设计是在二维环境下采用手工绘图的方式进行的， 已经很难满足这种发展变化的需要。过去模具设计工作主要依靠设计人员的经 验，模具的加工制造又在很大程度上依赖于生产者的操作技能，因此存在模具 设计水平低、加工质量差、生产周期长、使用寿命短等缺陷。 注塑模具 CADCAM 技术的应用，从根本上改变了传统的塑料产品开发和模 具加工方式，大大地提高了产品的质量、缩短了开发周期、降低了生产成本、 强有力地推动了模具工业的发展。一些大型的商品化 CADCAM 软件，如 ProEngineer、Unigraphics II、Cimatron、MoldFlow 等，都已开发出专门 用于注塑模具设计的功能模块，为模具设计提供了十分方便的工具。有资料统 计表明，采用 CAD 技术可以使模具设计时间缩短 50。在欧美一些工业发达的 基于 cimatron 的豆浆机上盖模的设计及凹模的高速加工仿真 4 国家，CADCAM 已经成为模具行业一种普遍应用的技术。在 CAD 应用方面，已 经超越了甩掉图板、二维绘图的初级阶段。在模具设计中采用三维 CAD 软件的 企业已经接近 90。目前，国内也有不少企业开始应用 CAD 软件进行模具设计。 ProE、Cimatron 等软件在注塑模具设计中的应用，成功地弥补了传统设 计方法的不足，制品几何造型、分型面的创建、模具的结构设计，都是基于同 一数据库进行的，既方便，又易保证制品的精度。 1.3 课题的来源及要求 本课题来源于盐城市羽佳塑料制品厂。 设计要求如下： (1) 模具应能满足加工要求，保证制件精度； (2) 模具应运转平稳，工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整； (3) 模具尽量用通用件以便降低制造成本； 1.4 模具国内外发展概况 目前，世界模具市场产品供不应求，近几年，世界模具市场总量一直保持 在 600 亿650 亿美元，美国、日本、法国、瑞士等国一年出口的模具约占本 国模具总产值的 1/3，而我国模具的出口量极少，虽已向香港、东南亚地区出 口模具标准件，但其数量极为有限，在目前模具已成为不少行业发展瓶颈的情 况下， “十五”期间，模具行业每年必须要有 15%左右的增长速度，这一增长速 度还必须要与产品结构合理化调整同时实现，只有这样，才能满足国民经济发 展的需要。预计，我国几个主要模具市场的需求情况大致为：首先，汽车、摩 托车行业是最大的模具市场；其次，家电行业对模具的需求量不可小视；第三， 电讯行业的发展潜力巨大；建筑行业塑料型材模具增幅将高于模具行业总体发 展水平。 (1) 国外注塑模具的发展趋势 首先，国外注塑成型技术在向多工位、高效率、自动化、连续化、低成本 方向发展。因此模具向高精度复杂、多功能的方向发展。例如：组合模、即 钣金和注塑一体注塑铰链一体注塑、活动周转箱一体注塑；多色注塑等；向高 效率、高自动化和节约能源、降低成本的方向发展。例如：叠模的大量制造和 应用，水路设计的复杂化、装夹的自动化、取件全部自动化。 (2) 国外模具工厂运行的现状介绍 21 世纪模具制造行业的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化。 追求的目标是提高产品质量及生产效率，缩短设计周期及制造周期，降低生产 成本，最大限度地提高模具制造业的应变能力，满足用户需求。 (3) 我国模具的发展现状 虽然中国模具工业在过去十年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 5 业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比 重还比较底，CADCAECAM 技术的普及率不高，许多先进的模具技术应用还 不够广泛等。特别在大型 精密、复杂和长寿命模具技术上存在明显差距。这些 类型模具的生产能力也不能满足国内需求因而需要大量从国外进口。但最根 本的差距是观念即质量观念!第一是质量、第二还是质量。质量是企业生存的 基石。特别要注意的是：低成本不意味着低质量,低成本、低质量永远换不来大 市场，质量就是最大的效益、就是最大的效率。 2 总体方案设计 首先是对塑件进行测绘。由于该塑件大都为曲面实际测量有一定困难所以 采用多次取断面进行测量的方法。测绘好后用 ProE 软件进行三维造型。主要 采用拉伸、旋转、扫描、混合及薄壁等步骤造型。造型结束后进行模具设计。 考虑到生产批量和经济效益，还有塑件的精度等级本模具采用一模一腔。下面 选择注塑机，主要从注射量、锁模力等方面进行考虑。要确保塑件及浇注系统 所需的注射量不超过注射机最大容量的 80。接着对各个系统进行设计，首先 是浇注系统。浇注系统分为主流道、分流道、浇口、冷料穴等。主流道的中心 线与注射机喷嘴的中心线应在同一条直线上。另外由于主流道与高温高压的熔 融塑料接触所以外面要加个浇口套。浇口套要进行淬火处理，这样可以延长模 具的使用寿命。浇口主要有两个作用，一是起控制作用，二是压力撤销后封锁 型腔，不产生倒流。冷料穴主要是避免冷料进入型腔影响塑件的质量和堵塞浇 口。拉料杆主要是保证浇注系统的凝料从定模浇口套中拉出，留在动模一侧， 便于取出。接着是排气系统的设计。本模具采用间隙排气。利用分型面的配合 间隙自然排气。下面是推出机构的设计。推动的动力来源有手动推出、机动推 基于 cimatron 的豆浆机上盖模的设计及凹模的高速加工仿真 6 出和液压与气动推出机构。本模具设计采用注射机的开模动作驱动模具上的推 出机构，实现塑件的自动脱模。接着是推出机构的设计。本模具设计采用塑件 留在动模，要保证塑件不应推出变形或损坏，还要保证塑件的良好外观和结构 可靠。 2.1 塑件的测绘 塑件为豆浆机上盖，材料为 ABS，用游标卡尺对零件进行测绘。我们最终 所需要加工得到的是制造此零件的模具型腔，而我们所取的塑件是模具生产出 来的千千万万个塑件中的一个，由于制造的原因，塑件在出模后不可避免的会 产生一定的变形，因此对该零件的测量数值需要进行分析处理。如对塑件较大 尺寸误差的进行修正，对相同形状处所测不同尺寸的取均值进行圆整，然后绘 出零件的草图。由于条件限制所以采用多次取断面进行测量的办法。 量具：游标卡尺（0300、0.02） ，曲线测量仪等 注意做到以下几点： (1) 测绘过程中必须把被测物体放在工作平面上； (2) 采用多次测量求平均值； (3) 正确地读取数据。 测量的主要尺寸如图 2-1 到 2-3 所示： 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 7 图 2-1 图 2-2 基于 cimatron 的豆浆机上盖模的设计及凹模的高速加工仿真 8 图 2-3 2.2 塑件的造型 零件测绘草图出来以后，应该根据零件的测绘图，对零件的进行三维造型。 三维造型可以选用 ProE 软件，三维造型的所有参数与测绘的数据一致。首先 打开三维软件 ProE，进入零件设计界面，点击拉伸命令，向两边进行拉 伸，接着用旋转，扫描， 混合，造型等命令绘制三维图形，由于 塑件是电话听筒上下盖所以还要进行薄壁处理。由于该塑件大都是曲面所以 三维造型有一定的困难。要正确的绘制出该塑件的造型图必须熟练掌握 ProE 的绘图命令。 由 ProE 软件的计算功能得塑件尺寸为： 该塑件外形尺寸为 162.8mm168.2mm40mm，制品投影面积约为 28244cm2,体 积约为 1.128105mm3 根据上述的方法绘制的制品的零件图如下： 塑件的三维造型如图 2-2 所示： 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 9 （a） （b） 图 2-2 塑件的三维造型 2.3 塑件的材料选择与分析 基于 cimatron 的豆浆机上盖模的设计及凹模的高速加工仿真 10 (1) 塑件的材料选择 a. ABS：高流动性，便宜，适用于对强度要求不太高的部件（不直接受到 冲击，不承受可靠性测试中结构耐久性测试的部件） 。 PC+ABS：流动性好，强度不错，价格适中。 PC：高强度，贵，流动性不好。适用于对强度要求较高的外壳。 b. 在材料的应用上需要注意以下两点： 避免一味减少强度风险，什么部件都用 PC 料而导致成型困难和成本增加； 在对强度没有完全把握的情况下，模具评审时应该明确告诉模具供应商，可能 会先用 PC+ABS 生产 T1 的产品，但不排除当强度不够时后续会改用 PC 料的可能 性。这样模具供应商会在模具的设计上考虑好收缩率及特殊部位的拔模角。 通常外壳都是由上、下壳组成，理论上上下壳的外形可以重合，但实际上 由于模具的制造精度、注塑参数等因素的影响，造成上、下外形尺寸大小不一 致，即面刮（面壳大于底壳）或底刮（底壳大于面壳） 。可接受的面刮10mm 可以使用。 抽芯机构如下图： 位位位位位位位位 位位位位位 位位 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 19 图 3-14 斜导柱滑块内抽芯机构 3.11 确定各模板尺寸 模板各部分结构尺寸如表 3-4 所示： 表 3-3 模板各部分主要结构尺寸 1 定模座板 长 宽厚 400mm 450mm 30mm 2 定模板 长 宽厚 400mm 315mm 90mm 3 动模板 长 宽厚 400mm 350mm 70mm 4 动模支承板 长 宽厚 400mm 315mm 50mm 5 垫块 长 宽厚 400mm 315mm 80mm 6 推杆固定板 长 宽厚 400mm 260mm 25mm 7 推板 长 宽厚 400mm 260mm 30mm 8 动模座板 长 宽厚 400mm 450mm 15mm 根据上述的设计，最后设计出的模具的总装图如下： （a） 主视图 基于 cimatron 的豆浆机上盖模的设计及凹模的高速加工仿真 20 （a） 主视图 （b） 左视图 图 3-15 模具总装图 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 21 3.12 型腔成形尺寸计算 3.12.13.12.1 凸、凹模结构形式凸、凹模结构形式 对于极为简单的形状可以采用整体式的凸模或凹模外，往往采用拼镶方法 组合成凸模或凹模。本模具采用整体式。 3.12.23.12.2 型腔和型芯工作尺寸计算型腔和型芯工作尺寸计算 在一般情况下，影响塑料制品公差的因素以模具制造误差 Z、成型零件 的磨损 C 量和收缩率的波动 S 为主。因此，在计算尺寸之前，首先要确定 使用塑料的成形收缩率。由于本次使用的材料为 ABS，收缩率 S 为 0.3%0.8%，取 Scp 为 0.05%。根据文献5中的 P578-P580。 (1) 型腔尺寸 凹模为成形塑件外观或外轮廓、凸出部分的。从所成形 的塑件上看，这一类尺寸的公差一般为正偏差，凹模在使用时有磨损，磨损后 尺寸增大。 型腔尺寸的计算公式为： 径向尺寸（直径、长、宽） Lm=(Ls+LsScp-x0) (3-8) z 0 深度 Hm=(Hs+LsScp-x1) (3-9) z 0 (2) 型芯尺寸 凸模为成形塑件的内轮廓、孔、沟槽的。从所形成的塑 件上看，这一类尺寸的公差一般为负偏差。凸模在使用时有磨损，磨损后尺寸 减小。 型腔尺寸的计算公式为： 基于 cimatron 的豆浆机上盖模的设计及凹模的高速加工仿真 22 径向尺寸（直径、长、宽） lm=(ls+lsScp+x0) (3-10) 0 Z 深度 hm=(hs+hsScp+x1) (3-11) 0 Z (3) 中心距尺寸 这一类尺寸为不受磨损影响的尺寸，它仅与加工精度和 收缩率有关。 中心距尺寸的计算公式为： 中心距 Cm=(Cs+CsScp) (3-12) 2 Z 其中 为公差数值，按精度等级 3 查表所得，制造误差 Z=/3； X0 为修正系数，一般为 1/23/4，对于中小型塑件取 3/4； X1 为修正系数，一般为 1/22/3，当制品尺寸较大，精度比较低则取小值， 反之取大值。 因此本次尺寸计算 X0取 3/4，X1取 2/3。 通过 Excel 软件计算得到了型腔，型芯的具体尺寸，打开 ProE 进行三维 造型的尺寸修改，完成开模的模拟。 步骤如下： （1）分割体积块，在菜单管理器中选取【模具体积块】【分割】进行 型腔，型芯的分离。 （2）抽取模具元件 （3）铸模及开模，进行注射模拟，将模具型腔形成的空间填充材料，以模 拟浇注完成的产品模型。利用其开摸功能，模拟模具的开闭情形。结果如下： （a） 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 23 （b） 图 3-16 模具开模 3.13 注射机技术参数的校核 由于每副模具都只有安装在与其相适应的注塑机上进行生产，因此模具设 计与所用的注射机关系十分密切。根据文献5中的 P575-P576，注射机的基本 技术参数校核如下： （1）注射量的校核 V 0.8V （3-1） 件注 式中 V塑件与浇注系统的体积总和（厘米 3） ； 件 V注射机的注射容量（厘米 3） ； 注 0.8最大注射容量利用系数。 V 5/4 V1.25233.4=83.5g 注 件 （2）锁模力的校核 （3-2） 64 ()30 1099 10297 900 () msj msj nAAkN FkN FnAA （3）注射压力的校核 110 za ABS 成型所需注射压力 ach M)10060( （3-3） zch （4）模具高度与注射机闭合高度关系的校核 基于 cimatron 的豆浆机上盖模的设计及凹模的高速加工仿真 24 （3-4） 132 255032508025262 m ABCmm min max 200 300 mm mm minmmax （5）开模行程校核 （3-5） max 123 max123 300 (5 10)253580(5 10)(145 150) (5 10) Smm HHHmm SHHH （6）推出装置校核 模具设计时需根据注射机顶出装置的形式、顶杆的直径、配制和顶出距离、 校核模具的推出脱模机构是否与之相适应。 （7）模具外形尺寸校核 a模具安装尺寸必须与注射机动、定模固定板上的螺孔的直径和位置相适 应； b模具的长度与宽度应使模具可以穿过拉杆空间在注射机动模固定板和定 模固定板上安装。 （8）注射机定位孔与模具定位圈配合校核 为了使模具安装在注射机上，其主流道中心线应与注射机喷嘴中心线重合， 其模具的定位圈与注射机定模板上的定位孔应呈较松的间隙配合，定位圈的高 度对于小型模具为 8-10mm。 （9）喷嘴的校核 模具主流道的球面半径应与注射机喷嘴球头半径相吻合或稍大，以便于脱 卸主流道中凝料，主流道小端孔径应较喷嘴前端孔径略小。 3.14 零件强度计算及校核 注塑模具的工作状态是长时间的承受交变负荷,同时也伴有冷热的交替。现 代 的注射模使用寿命至少几十万次，至多几百万次，因此，模具必须具有足够 的强度和刚度。工作状态下所发生的弹性变形，对塑件的质量有很大的影响， 尤其是对于尺寸精度高的塑件。模具的刚度是很重要的。 由于注塑压力的作用，凹模型腔有向外胀出的变形产生。当变形量大于塑 件在壁厚方向的成形收缩量时，会造成脱模困难。严重时还会不能脱模。 另外，也由于成形过程中各种工艺因素的影响，型腔内的实际受力情况往 往非常复杂，不可能为一种简单的模式。因此，在强度计算上采取比较宽容的 做法，原则是：宁可有余而不可不足。换言之，即安全系数较大。 计算型腔壁厚以最大型腔压力为准。确定型腔壁厚的方法有计算法和以经 验数据为基础的查表法. 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 25 计算法分为按刚度计算和按强度计算两种。实践证明，对大尺寸型腔刚度 不足是主要矛盾，应按刚度计算；而小尺寸型腔在发生大的弹性变形之前，其 内应力往往就已超过许用应力，应按强度计算。 在注塑模的标准件中，凹模的外形为矩形，所以当凹模型腔为圆形时，一 般也采用矩形模板。因此，凹模强度的计算也以矩形为主。而我所选的型腔类 型为整体式，所以根据文献5中的 P580,按矩形型腔整体式计算公式计算。 矩形型腔整体式侧壁计算公式为： tc=h (3-13) P 矩形型腔整体式底部计算公式为： td=b (3-14) P 式中, tc凹模侧壁厚度(mm) td凹模底板厚度(mm) P模腔压力(MPa) 材料的许用应力(MPa) h型腔深度(mm) b凹模内壁短边长度(mm) L垫板间距(mm) 系数，见下表： 表 3-4 系数 L/h0.250.50.751.01.52.03.0 0.020.0810.1730.3210.7271.2262.105 表 3-5 系数 L/b1.01.21.41.61.82.0 0.30780.38340.43560.46800.48720.49740.5000 由于上述型腔壁厚计算公式比较复杂，在生产实际中常采用一些经验公式 和经验数据，由查图或表确定壁厚，但对大型模具应进行强度和刚度校核。我 所设计的模具属于中小型模具，可以用查表法进行强度校核。图 3-9 为矩形凹 模及模套最小壁厚经验曲线，表 3-7 为型腔侧壁厚度经验公式，表 3-8 为动模 垫板厚度经验数据。 最小壁厚 t/mm 型腔边长 L/mm 基于 cimatron 的豆浆机上盖模的设计及凹模的高速加工仿真 26 成型压力30MPa 成型压力45MPa (已考虑导柱位置，导柱应该设在截面最大处) 图 3-17 矩形凹模及模套最小壁厚经验曲线 表 3-6 型腔侧壁厚度 表 3-7 动模垫板厚度 已知成型压力30MPa，型腔边长为 204mm。实际壁厚为(315-248.5-70) /2=74mm。由图 3-9 矩形凹模及模套最小壁厚经验曲线可得最小壁厚为 42mm74mm，故符合要求。实际侧壁壁厚为(400-195)/2=102.5mm。由表 4-7 可 知型腔侧壁最小厚度为(0.2195+0.17)0.9=35.3mm102.5mm，满足要求。 塑件、浇注系统在分型面投影面积在 100200 之间。由表 4-8 查的动模垫板最 小厚度为 3040mm，而实际厚度为 50mm 符合要求。由于有支撑板的缘故型腔 底板厚度强度满足要求，可以不必通过计算。故本次设计的模具可采用。 型腔压力/MPa侧壁厚度备注 49(注射成型)0.2L+0.17 49(压缩成型)0.16L+0.15 29(压缩成型)0.14L+0.12 当型腔为整体式 L100mm 时 需乘以 0.85-0.9 塑件、浇注系统在分型面投影面积/cm2垫板厚度/mm 515 5101520 10502025 501002530 1002003040 20040 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 27 4 模具的三维造型 4.1 模架的三维造型 进入建模模块后，根据所绘制的二维图的尺寸，利用拉伸，旋转，倒圆角， 螺旋扫描等命令，分别完成定位圈，浇口套，螺钉，定模固定板，定模板，动 模板，动模支承板，推杆固定板，推板，垫块，动模固定板，拉料杆，推杆， 导套，导柱，复位杆，堵塞和水嘴的三维造型，然后在装配模块中，利用匹配， 对齐等装配方式，依次将各个零件装配起来，最后的装配图如下： 基于 cimatron 的豆浆机上盖模的设计及凹模的高速加工仿真 28 （a） （b） 图 4-3 模具三维装配图 5 型腔工艺分析及加工仿真 （1） 定模的工艺性审查 1） 定模型腔的结构特点 定模型腔（零件图见附图） ，该零件是注塑模的型腔部分，以矩形配合面与 定模固定板配合，凹进部分与动模型芯形成闭合空间，注入熔融工程塑料 ABS 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 29 经冷却后形成所需的电话听筒下壳。 零件的主要工作平面有矩形配合面、分模面、不规则平面型腔等。由于型 腔在注塑时需要承受一定的压力和温度，故该零件需要有足够的强度、刚度、 耐磨性和韧性。 2） 主要技术要求 零件图上的主要技术要求有：热处理：50-55HRC；锐角去毛刺倒钝。 加工表面及其要求:矩形配合面的表面粗糙度 Ra=0.8m，侧面的表面粗糙 度 Ra=3.2m, 内轮廓表面的粗糙度为 Ra=0.4m。 3） 零件材料 零件的材料为 45 钢，可以通过热处理来获得所需的机械性能和力学性能。 （2） 毛坯选择 1）考虑到零件所需的性能，选用锻件作毛坯； 2）确定毛坯的形状、尺寸：选用 45 钢锻件 22022060（mm） 。 3） 基准选择 加工中的一次装夹希望能够进行在该基准下的全部加工，这样可以降低由 于基准不重合而导致的基准不重合度误差。根据对工件的加工的初步分析，在 毛坯的初次装夹后可以完成加工，故选用毛坯的初始轮廓面为装夹基准。 4） 机床的选择 根据本设计的生产纲领，本模具的加工机床选择通用机床。本模具中加 工平面选用通用铣床，加工孔时选用通用钻床。由于定模具型腔比较复杂，用 普通机床难以加工，所以本设计中还选用数控铣床。 5) 刀具的选择 本设计中，加工平面时选用端铣刀和砂轮；加工直孔时选用麻花钻， 扩孔刀和铰刀；加工与斜导柱配合的斜孔时，因此孔中有沉孔，为了保证其同 轴度，所以选用组合刀具（钻刀与锪刀的组合）；加工分流倒槽时，由于其截 面为半圆状，所以选用球形铣刀；加工型腔时选用立式铣刀。 6) 夹具的选择 考虑其经济性，本设计中除加工型腔抽芯处的矩形槽时选用专用夹具 外，其他的都选通用夹具。 7) 切削用量的选择 本设计中的所有切削用量都参考文献20。 8) 型腔数控仿真加工 设计步骤如下： a 设定粗加工刀具参数如下图所示 基于 cimatron 的豆浆机上盖模的设计及凹模的高速加工仿真 30 图 5-1 粗挖槽加工参数对话框 图 5-2 定义粗加工刀具参数 b. 毛坯设置 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 31 图 5-4 毛坯设置 c 精加工刀具设定（步骤如粗加工） ，选择平行曲面加工。 图 5-5 定义刀具参数 基于 cimatron 的豆浆机上盖模的设计及凹模的高速加工仿真 32 图 5-6 精加工参数设置 d.成果显示 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 33 图 5-7 仿真加工效果图 6 各种工艺卡片 A零件加工工艺过程卡片 （见附表31） B模具零件加工工序卡片 （见附表30） C塑料零件注射工艺卡片 （见附表32） D注塑工艺流程图 （见附表33） E注塑模具装配工艺过程卡片 （见附表34） 基于 cimatron 的豆浆机上盖模的设计及凹模的高速加工仿真 34 7 结论 本设计是为豆浆机上盖模注射成型而专门设计的。为了能达到质量好、效 率高，本设计采用潜伏式浇口及推板推杆一次脱模的方式进行设计。并且大多 数零件都采用通用零件。 本次设计的豆浆机注射模，在设计时充分利用 CAD、Pro/e、天河、cimatron 、EMX 组件等二维，三维绘图仿真软件，缩短了设计生产周期，大大提高了生 产效率，降低了劳动强度，保证了质量，从而降低了模具的生产成本。 本次设计的模具尚存在设计上的不足，还有待加以完善和修改，且对工人 生产操作水平有严格的要求。 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 35 参 考 文 献 1 陈志刚主编.塑料模具设计M. 北京：机械工业出版社，2002. 2 李德群主编.中国模具设计大典：第 2 卷 轻工模具设计M.江西:科学技术出版社， 2003. 3 初利宝等主编.ProENGINEER WIlDFIRE 模具设计M.北京：北京大学出版社，2005. 4 曹岩等主编.ProENGINEER Wildfire 模具设计实例精解M.北京：机械工业出版社， 2005. 5 彭建生模具设计与加工速查手册北京：机械工业出版社，20056 6 曹宏深主编. 塑料成型工艺与模具设计M.北京：机械工业出版社，1993. 7 陈嘉真主编. 塑料成型工艺与模具设计M. 北京：机械工业出版社，1995. 8 奚永生主编.大型注塑模具设计M. 北京：中国轻工业出版社，1996 9 丁闻编.实用塑料成型模具设计手册注射模、压缩模和压注模M.西安：西安交通 大学出版壮出版，1993. 10 奚永生编.精密注塑模具设计M.北京：中国轻工业出版社，1997. 11 唯美科技, 何博.中文版 Pro/ENGINEER Wildfire 实用速成教程M.中国电力出版社, 2004.5. 12 申开智.塑料成型模具M.中国轻工业出版社,2004.5. 13 何满才.模具设计Pro/ENGINEER Wildfire 中文版实例详解M.人民邮电出版社， 2005.5. 14 陈嘉真主编. 塑料成型工艺与模具设计M. 北京：机械工业出版社，1995. 15 正钢精密模具有限公司正钢塑胶模用标准配件M台湾：2002. 16 宋满仓，吴启峰.注塑模具零件三维参数化图库的开发J.机械工程师 2005. 17 陈峰，周纯江。注塑模热流道结构设计的方法研究与实现。机电工程 2005. 18 富得巴有限公司富得巴标准塑胶模底座M香港：1994. 19 任富君，简明机械制造工艺手册。中国标准出版社,1995. 基于 cimatron 的豆浆机上盖模的设计及凹模的高速加工仿真 36 致 谢 这次设计，使我在基本理论的综合运用以及正确解决实际问题等方面得到 了一次较好的锻练，提高了我独立思考问题、解决问题的能力，缩短了我与工 厂工程技术人员的差距，为我以后从事实际工程技术工作奠定了一个坚实的基 础。 本人在模具设计中承蒙袁铁军老师的悉心指导和帮助，在毕业设计过程中 提供了许多宝贵的资料、设计和方向、设计思路以及对模具的构造的专业知识， 在此我谨向他表示衷心的感谢。此外，在这次的毕业设计中，我知道了设计不 是一个人就能做出来的，它需要很多人的参与和帮助，使我体会到了团体合作 的重要性。因此，还要谢谢同组各位同学对我的帮助。 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 37 附 录 序号 图名 图号 图幅 张数 1 模具装配图 DJJSGM-00 A0 1 2 定模座板 DJJSGM-01 A3 1 3 定位圈 DJJSGM-02 A3 1 4 浇口套 DJJSGM-03 A3 1 5 导套 DJJSGM-04 A4 1 6 导柱 DJJSGM-05 A4 1 7 凹模 DJJSGM-06 A4 1 8 支承板 DJJSGM-07 A3 1 9 垫块 DJJSGM-08 A3 1 10 动模座板 DJJSGM-09 A1 1 11 推板 DJJSGM-10 A4 1 12 推板固定板 DJJSGM-11 A3 1 13 顶杆 DJJSGM-12 A4 1 14 拉料杆 DJJSGM-13 A4 1 15 复位杆 DJJSGM-14 A4 1 16 斜导柱 DJJSGM-15 A4 1 17 压紧块 DJJSGM-16 A4 1 18 垫块 DJJSGM-17 A4 1 19 定模板 DJJSGM-18 A4 1 20 动模板 DJJSGM-19 A4 1 22 豆浆机塑件 DJJSGM-20 A3 1 23 模具三维图册 一套 24 模具零件加工工序卡片集 一套 25 零件加工工艺过程卡片集 一套 26 塑料零件注射工艺卡片 一张 29 注塑工艺流程图 一张 30 注塑模具装配工艺过程卡片 一张
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