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電動(dòng)剃須刀前蓋模具設(shè)計(jì)及其型腔仿真加工 目錄 1 前言 1 2總體方案論證 3 3模具總體設(shè)計(jì) 4 3.1 注塑件分析 4 3.2 模具設(shè)計(jì)計(jì)算 6 3.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 3.4模架的設(shè)計(jì) 10 3.5導(dǎo)向與定位系統(tǒng) 11 3.6頂出系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 3.7冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 4 型腔加工仿真 16 4.1加工零件工藝審查 16 4.2 毛坯的選擇 16 4.3 基準(zhǔn)選擇 16 4.4 Master CAM 9.0仿真加工 16 5.結(jié)論 19 參考文獻(xiàn) 20 致謝 21 附錄 22 本設(shè)計(jì)來(lái)自：完美畢業(yè)設(shè)計(jì)網(wǎng)http://www.bysj520.com 登陸網(wǎng)站聯(lián)系客服遠(yuǎn)程截圖或者遠(yuǎn)程控觀看完整全套論文圖紙?jiān)O(shè)計(jì) 客服QQ：8191040 1 前言 模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動(dòng)，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，材料消耗低，生產(chǎn)成本低而廣泛應(yīng)用于制造業(yè)中。 模具工業(yè)既是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)組成部分，又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域。模具在機(jī)械，電子，輕工，汽車(chē)，紡織，航空，航天等工業(yè)領(lǐng)域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔(dān)了這些工業(yè)領(lǐng)域中60％~90％的產(chǎn)品的零件，組件和部件的生產(chǎn)加工。 模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場(chǎng)的需求上，僅以汽車(chē)，摩托車(chē)行業(yè)的模具市場(chǎng)為例。汽車(chē)，摩托車(chē)行業(yè)是模具最大的市場(chǎng)，在工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，這一市場(chǎng)占整個(gè)模具市場(chǎng)一半左右。汽車(chē)工業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)五大支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車(chē)工業(yè)重點(diǎn)是發(fā)展零部件，經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)和重型汽車(chē)，汽車(chē)模具作為發(fā)展重點(diǎn)，已在汽車(chē)工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策中得到了明確。汽車(chē)基本車(chē)型不斷增加，2005年將達(dá)到170種。一個(gè)型號(hào)的汽車(chē)所需模具達(dá)幾千副，價(jià)值上億元。為了適應(yīng)市場(chǎng)的需求，汽車(chē)將不斷換型，汽車(chē)換型時(shí)約有80％的模具需要更換。中國(guó)摩托車(chē)產(chǎn)量位居世界第一，據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)摩托車(chē)共有14種排量80多個(gè)車(chē)型，1000多個(gè)型號(hào)。單輛摩托車(chē)約有零件2000種，共計(jì)5000多個(gè)，其中一半以上需要模具生產(chǎn)。一個(gè)型號(hào)的摩托車(chē)生產(chǎn)需1000副模具，總價(jià)值為1000多萬(wàn)元。其他行業(yè)，如電子及通訊，家電，建筑等，也存在巨大的模具市場(chǎng)。 20世紀(jì)80年代開(kāi)始，發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的模具工業(yè)已從機(jī)床工業(yè)中分離出來(lái)，并發(fā)展成為獨(dú)立的工業(yè)部門(mén)，其產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來(lái)，每年都以15％的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展。加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投入力度，將技術(shù)進(jìn)步作為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。此外，許多科研機(jī)構(gòu)和大專(zhuān)院校也開(kāi)展了模具技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國(guó)成為世界超級(jí)制造大國(guó)的重要原因。今后，我國(guó)要發(fā)展成為世界制造強(qiáng)國(guó)，仍將依賴(lài)于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強(qiáng)國(guó)。 中國(guó)塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)了半個(gè)多世紀(jì)，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48"（約122CM）大屏幕彩電塑殼注射模具，6.5KG大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車(chē)保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具，多形腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng)過(guò)多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)，模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)，快速成型與快速制模技術(shù)，新型模具材料等方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面作出了貢獻(xiàn)。 盡管我國(guó)模具工業(yè)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，部分模具已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，但無(wú)論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要，每年仍需進(jìn)口10多億美元的各類(lèi)大型，精密，復(fù)雜模具。與發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)相比，在模具技術(shù)上仍有不小的差距。今后，我國(guó)模具行業(yè)應(yīng)在以下幾方面進(jìn)行不斷的技術(shù)創(chuàng)新，以縮小與國(guó)際先進(jìn)水平的距離。 a注重開(kāi)發(fā)大型，精密，復(fù)雜模具；隨著我國(guó)轎車(chē)，家電等工業(yè)的快速發(fā)展，成型零件的大型化和精密化要求越來(lái)越高，模具也將日趨大型化和精密化。 b加強(qiáng)模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用；使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造質(zhì)量。因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛。 c推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)；模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要里程碑。實(shí)踐證明，模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設(shè)計(jì)制造水平。 d重視快速模具制造技術(shù)，縮短模具制造周期；隨著先進(jìn)制造技術(shù)的不斷出現(xiàn)，模具的制造水平也在不斷地提高，基于快速成形的快速制模技術(shù)，高速銑削加工技術(shù)，以及自動(dòng)研磨拋光技術(shù)將在模具制造中獲得更為廣泛的應(yīng)用。 本課題是對(duì)電動(dòng)剃須刀前蓋制品進(jìn)行測(cè)繪、模具設(shè)計(jì)、模具型腔仿真加工及數(shù)控編程。課題來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)踐。基于生產(chǎn)實(shí)踐之上的對(duì)電動(dòng)剃須刀制品的模具設(shè)計(jì)以及仿真加工。在設(shè)計(jì)過(guò)程中要解決該制品測(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、型腔位置的安排、定模冷卻水道的設(shè)置、工藝分析及數(shù)控編程及加工仿真等問(wèn)題。該制品的幾何尺寸進(jìn)行測(cè)量后要進(jìn)行合理的后處理。本模具設(shè)計(jì)采用側(cè)澆口，并要避開(kāi)制品點(diǎn)畫(huà)線所示的高光量區(qū)域。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)缀纬叽巛^小,因此可采用冷卻水道圍繞型腔的冷卻方式。模具方案設(shè)計(jì)完成后對(duì)型腔進(jìn)行仿真加工及數(shù)控編程。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。 2總體方案論證 本課題的設(shè)計(jì)目的是對(duì)電動(dòng)剃須刀上蓋的三維造型及優(yōu)化、塑料注射模具設(shè)計(jì)、模具型加工仿真及數(shù)控編程。在進(jìn)行零件的三維造型之前，首先對(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EMX4.1進(jìn)行整個(gè)模架的設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行仿真加工及數(shù)控編程。 首先是對(duì)塑件進(jìn)行測(cè)繪。測(cè)繪好后使用Pro/E進(jìn)行三維造型。主要采用拉伸、除料等步驟造型。在三維造型之后可以通過(guò)Pro/E的“塑料顧問(wèn)”進(jìn)行模流分析，而后使用Pro/E下的EMX4.1模塊進(jìn)行整個(gè)模架設(shè)計(jì)。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)初步確定采用一模兩腔。要確保塑件及澆注系統(tǒng)所需的注射量不超過(guò)注射機(jī)最大容量的80％。接著進(jìn)行模具設(shè)計(jì)。 先是澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)分為主流道、分流道、澆口、冷料穴等,澆注方式初步確定為側(cè)澆口。主流道的中心線與注射機(jī)噴嘴的中心線在同一條直線上。由于主流道與高溫高壓的熔融塑料接觸所以外面要加個(gè)澆口套。澆口套要進(jìn)行淬火處理，這樣可以延長(zhǎng)模具的使用壽命。分流道的半徑與塑料種類(lèi)和所需熔融塑料的體積有關(guān)，本模具設(shè)計(jì)取6mm。主流道與分流道采用圓角過(guò)渡，這樣可以減小料流轉(zhuǎn)向過(guò)渡時(shí)的阻力。分流道的布置要均勻處理，確保熔融塑料由主流道到各分流道的距離相等。分流道表面不必很光，可以使熔融塑料的冷卻皮層固定，有利于保溫。分流道與澆口采用圓弧過(guò)渡，有利于熔料的流動(dòng)及填充。澆口主要有兩個(gè)作用，一是起控制作用，二是壓力撤銷(xiāo)后封鎖型腔，不產(chǎn)生倒流。 接著是模架的選擇。注塑模模架?chē)?guó)家標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)，即GB/T12556——1990《塑料注射模中小型模架及其技術(shù)條件》和GB/T12555——1990《塑料注射模大型模架》。前者適用于模板尺寸為BL≤560mm900mm；后者的模板尺寸BL為（630mm630mm）～（1250mm2000mm）。由于塑料模具的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)在在全國(guó)的部分地區(qū)形成了自己的標(biāo)準(zhǔn)，該設(shè)計(jì)初步?jīng)Q定采用龍記標(biāo)準(zhǔn)模架。 然后是導(dǎo)向和定位機(jī)構(gòu)。注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種類(lèi)型。導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于動(dòng)、定模之間的開(kāi)合模導(dǎo)向和脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。錐面定位機(jī)構(gòu)用于動(dòng)、定模之間的精密對(duì)中定位。 接著是頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。注射成型每一循環(huán)中，塑件必須準(zhǔn)確無(wú)誤地從模具的凹?；蛐托旧厦摮?，完成脫出塑件的裝置稱(chēng)為脫模機(jī)構(gòu)，也稱(chēng)頂出機(jī)構(gòu)。所以初步?jīng)Q定本設(shè)計(jì)使用簡(jiǎn)單的推桿脫模機(jī)構(gòu)，因?yàn)樵撍芗姆中兔婧?jiǎn)單，結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜，采用推簡(jiǎn)單的脫模機(jī)構(gòu)可以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，給制造和維護(hù)帶來(lái)方便。 最后是冷卻系統(tǒng)。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Master CAM 9.0 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。 3模具總體設(shè)計(jì) 3.1 注塑件分析 3.1.1 材料選擇 通常,選擇塑件的材料依據(jù)是它所處在的工作環(huán)境及使用性能的要求,以及原材料廠家提供的材料性能數(shù)據(jù).對(duì)于常溫工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)件來(lái)說(shuō),要考慮的主要是材料的力學(xué)性能,如屈服應(yīng)力,彈性模量,彎曲強(qiáng)度,表面硬度等.該塑件對(duì)材料的要求首先必須是透光性好,其次才是成型難易和經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題,所以決定該塑件材料選用ABS（丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物）。 ABS有良好的耐化學(xué)腐蝕及表面硬度 ，有良好的加工性和染色性能。 ABS無(wú)毒、無(wú)味、呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤。密度為1.02~1.05g/cm。ABS有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。水、無(wú)機(jī)鹽、堿和酸類(lèi)對(duì)ABS幾乎無(wú)影響。ABS不溶于大部分醇類(lèi)及烴類(lèi)溶劑，但與烴長(zhǎng)期接觸會(huì)軟化溶脹。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易與成型加工，經(jīng)過(guò)調(diào)色可配成任何顏色。ABS的缺點(diǎn)是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70C左右，熱變形溫度為93C左右，且耐氣候性差，在紫外線作用下易發(fā)脆。ABS在升溫時(shí)粘度增高，所以成型壓力高，故塑件上的脫模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理；ABS易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量少澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對(duì)收縮率影響極小。 3.1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 過(guò)程中,一方面成型會(huì)對(duì)塑件的結(jié)構(gòu),形狀,尺寸精度等諸方面提出要求,以便降低模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和制造難度,保證生產(chǎn)出價(jià)廉物美的產(chǎn)品;另一方面,模具設(shè)計(jì)者通過(guò)對(duì)給定塑件的結(jié)構(gòu)工藝性進(jìn)行分析,弄清塑件生產(chǎn)的難點(diǎn),為模具設(shè)計(jì)和制造提供依據(jù)。 由于塑件成型時(shí)冷卻過(guò)程中產(chǎn)生收縮,使其緊箍在凸模或型芯上,為了便于脫模,防止因脫模力過(guò)大而拉壞塑件或使其表面受損,與脫模方向平行的塑件內(nèi),外表面都應(yīng)具有合理的斜度,決定脫模斜度取1。 3.1.3塑件的尺寸精度及表面質(zhì)量 尺寸精度的選擇；塑件的尺寸精度是決定塑件制造質(zhì)量的首要標(biāo)準(zhǔn)，然而，在滿足塑件使用要求的前提下，設(shè)計(jì)時(shí)總是盡量將其尺寸精度放低一些，以便降低模具的加工難度和制造成本。對(duì)塑件的精度要求，要具體分析，根據(jù)裝配情況來(lái)確定尺寸公差，該塑件整體結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單。除了配合尺寸要求精度較高外，其他尺寸精度要求相對(duì)較低，但表面粗糙度要求較高，再結(jié)合其材料性能，故選一般精度等級(jí)： 5級(jí) 3.1.4塑件的測(cè)繪 塑件為電動(dòng)剃須刀上蓋，使用游標(biāo)卡尺對(duì)塑件進(jìn)行測(cè)繪。我們所取的塑件是模具生產(chǎn)出來(lái)的大量塑件中的一個(gè)，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，對(duì)一些結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，然后繪出零件的測(cè)繪草圖。由于條件限制所以采用多次取斷面進(jìn)行測(cè)量的辦法。 量具：游標(biāo)卡尺（0～300、0.02） 垂直卡尺等。 測(cè)繪時(shí)應(yīng)該注意做到以下幾點(diǎn)： a. 測(cè)繪過(guò)程中必須把被測(cè)物體放在工作平面上； b. 采用多次測(cè)量求平均值； c. 正確地讀取數(shù)據(jù)。 該塑件外形尺寸約為93.5458 mm. 3.1.5塑件三維造型 塑件測(cè)繪草圖出來(lái)以后，應(yīng)該根據(jù)塑件的測(cè)繪圖，對(duì)塑件的進(jìn)行三維造型。三維造型可以選用Pro/e3.0軟件，三維造型的所有參數(shù)與測(cè)繪的數(shù)據(jù)一致。 三維造型如圖3-1所示： 圖3-1 塑件三維造型 3.2 模具設(shè)計(jì)計(jì)算 3.2.1 注塑機(jī)的選擇 A.由公稱(chēng)注射量選定注射機(jī) 由注射量選定注射機(jī).由PRO/E建模分析得（材料密度?。? 總體積V=6.375cm3; 總質(zhì)量M=6.69g; 流道凝料V’=0.5V (流道凝料的體積(質(zhì)量)是個(gè)未知數(shù),根據(jù)手冊(cè)取0.5V(0.5M)來(lái)估算,塑件越大則比例可以取的越小)； 實(shí)際注射量為:V=6.375*1.5=9.5625cm3; 實(shí)際注射質(zhì)量為M=1.5M=6.691.5=10.035g； 根據(jù)實(shí)際注射量應(yīng)小于0.8倍公稱(chēng)注射量原則, 則由 0.8V≧ V （3—1） 得到V＝9.56/0.8＝11.95 cm B.由鎖模力選定注射機(jī) FF=AP （3—2） 式中： F注射機(jī)的鎖模力（N）； A塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和； P型腔壓力，取P=30MP ； 結(jié)合上面兩項(xiàng)的計(jì)算，初步確定注塑機(jī)為表3-1所示，查國(guó)產(chǎn)注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)表取XS—ZY—125,主要技術(shù)參數(shù)如下表: 表3-1 注塑機(jī)參數(shù) 型號(hào) XS—ZY—125 螺桿（柱塞）直徑／mm 42 注射容量/ cm3 125 注射壓力/( 105Pa) 120 鎖模力/(kN) 900 最大注射面積/ cm2 320 模具厚度 最大/mm 300 最小/mm 200 模板行程/mm 300 噴嘴 孔直徑/mm 4 球半徑/mm 12 定位孔直徑/mm 100 注射時(shí)間s 1.6 動(dòng)，定模固定板尺寸mm 428458 3.2.2 型腔的確定 注塑模的型腔數(shù)目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔數(shù)目的確定時(shí)主要考慮以下幾個(gè)有關(guān)因素： a.塑件的尺寸精度； b.模具制造成本； c.注塑成型的生產(chǎn)效益； d.模具制造難度。 機(jī)床的注塑能力為基礎(chǔ)，每次注射量不超過(guò)注射機(jī)最大注射量的80% （3-3） 式中 N—型腔數(shù)； S—注射機(jī)的注射量，g； —澆注系統(tǒng)的質(zhì)量，g； —塑件質(zhì)量，g； 塑件體積=6.375cm3； 塑件質(zhì)量=6.375X1.1=7 g ； 澆注系統(tǒng)體積=15.79 cm3 ； =15.791.1≈17.89 g ； 經(jīng)計(jì)算：N≤2 經(jīng)計(jì)算型腔數(shù)確定為一模兩腔。 3.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 注塑模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機(jī)噴嘴開(kāi)始到型腔入口為止的塑料熔體的流動(dòng)通道，它由主流道，分流道，冷料穴和澆口組成。它向型腔中的傳質(zhì)，傳熱，傳壓情況決定著塑件的內(nèi)在和外表質(zhì)量，它的布置和安排影響著成型的難易程度和模具設(shè)計(jì)及加工的復(fù)雜程度，所以澆注系統(tǒng)是模具設(shè)計(jì)中的主要內(nèi)容之一。 3.3.1 定位圈尺寸校核 注塑機(jī)固定模板臺(tái)面的中心有一規(guī)定尺寸的孔，稱(chēng)之為定位孔。注塑模端面凸臺(tái)徑向尺寸須與定位孔成間隙配合，便于模具安裝，并使主流道的中心線與噴嘴的中心線相重合。模具端面凸臺(tái)高度應(yīng)小于定位孔深度。 3.3.2澆口確定 ABS料的流動(dòng)性好,可適用于各種澆口,為了不影響外觀,簡(jiǎn)化模局結(jié)構(gòu),確定使用側(cè)澆口。 3.3.3主流道 主流道是連接注塑機(jī)的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注塑機(jī)的噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，有一定的錐度，目的是便于冷料的脫模，同時(shí)也改善料流的速度，因?yàn)橐妥⑺軝C(jī)相配，所以其尺寸與注塑機(jī)有關(guān)， 主要參數(shù)： 錐角=3, 內(nèi)表面粗糙度Ra=0.63 , 小端直徑D=d+(0.5~1)mm；半徑R=R+(1~2)mm , 材料T8A。 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(jì)成可拆卸的主流道澆口套，以便選用優(yōu)質(zhì)的鋼材單獨(dú)加工和熱處理。