電動剃須刀前蓋模具設(shè)計及其型腔仿真加工.doc

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電動剃須刀前蓋模具設(shè)計及其型腔仿真加工 目錄 1 前言 1 2總體方案論證 3 3模具總體設(shè)計 4 3.1 注塑件分析 4 3.2 模具設(shè)計計算 6 3.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計 8 3.4模架的設(shè)計 10 3.5導(dǎo)向與定位系統(tǒng) 11 3.6頂出系統(tǒng)設(shè)計 11 3.7冷卻系統(tǒng)設(shè)計 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)計來自：完美畢業(yè)設(shè)計網(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設(shè)計 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，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。模具在機械，電子，輕工，汽車，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)在市場的需求上，僅以汽車，摩托車行業(yè)的模具市場為例。汽車，摩托車行業(yè)是模具最大的市場，在工業(yè)發(fā)達(dá)的國家，這一市場占整個模具市場一半左右。汽車工業(yè)是我國國民經(jīng)濟五大支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車工業(yè)重點是發(fā)展零部件，經(jīng)濟型轎車和重型汽車，汽車模具作為發(fā)展重點，已在汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策中得到了明確。汽車基本車型不斷增加，2005年將達(dá)到170種。一個型號的汽車所需模具達(dá)幾千副，價值上億元。為了適應(yīng)市場的需求，汽車將不斷換型，汽車換型時約有80％的模具需要更換。中國摩托車產(chǎn)量位居世界第一，據(jù)統(tǒng)計，中國摩托車共有14種排量80多個車型，1000多個型號。單輛摩托車約有零件2000種，共計5000多個，其中一半以上需要模具生產(chǎn)。一個型號的摩托車生產(chǎn)需1000副模具，總價值為1000多萬元。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。 20世紀(jì)80年代開始，發(fā)達(dá)工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為獨立的工業(yè)部門，其產(chǎn)值已超過機床工業(yè)的產(chǎn)值。改革開放以來，我國的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來，每年都以15％的增長速度快速發(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)展的重要動力。此外，許多科研機構(gòu)和大專院校也開展了模具技術(shù)的研究與開發(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國成為世界超級制造大國的重要原因。今后，我國要發(fā)展成為世界制造強國，仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強國。 中國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)了半個多世紀(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大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生產(chǎn)照相機塑料件模具，多形腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng)過多年的努力，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)計制造周期等方面作出了貢獻(xiàn)。 盡管我國模具工業(yè)有了長足的進(jìn)步，部分模具已達(dá)到國際先進(jìn)水平，但無論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國內(nèi)市場的需要，每年仍需進(jìn)口10多億美元的各類大型，精密，復(fù)雜模具。與發(fā)達(dá)國家的模具工業(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，以縮小與國際先進(jìn)水平的距離。 a注重開發(fā)大型，精密，復(fù)雜模具；隨著我國轎車，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越高，模具也將日趨大型化和精密化。 b加強模具標(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)展的一個重要里程碑。實踐證明，模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設(shè)計制造水平。 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。 本課題是對電動剃須刀前蓋制品進(jìn)行測繪、模具設(shè)計、模具型腔仿真加工及數(shù)控編程。課題來源于生產(chǎn)實踐?；谏a(chǎn)實踐之上的對電動剃須刀制品的模具設(shè)計以及仿真加工。在設(shè)計過程中要解決該制品測繪、模具設(shè)計、在模具設(shè)計時對分型面的選擇、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題。該制品的幾何尺寸進(jìn)行測量后要進(jìn)行合理的后處理。本模具設(shè)計采用側(cè)澆口，并要避開制品點畫線所示的高光量區(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)計完成后對型腔進(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)計目的是對電動剃須刀上蓋的三維造型及優(yōu)化、塑料注射模具設(shè)計、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，首先對塑件進(jìn)行測繪，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)計主要是分型面的設(shè)計，接著就是把分型后的型腔裝配組件調(diào)入EMX4.1進(jìn)行整個模架的設(shè)計，最后進(jìn)行仿真加工及數(shù)控編程。 首先是對塑件進(jìn)行測繪。測繪好后使用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Pro/E的“塑料顧問”進(jìn)行模流分析，而后使用Pro/E下的EMX4.1模塊進(jìn)行整個模架設(shè)計。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注射機最大容量的80％。接著進(jìn)行模具設(shè)計。 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澆口套。澆口套要進(jìn)行淬火處理，這樣可以延長模具的使用壽命。分流道的半徑與塑料種類和所需熔融塑料的體積有關(guān)，本模具設(shè)計取6mm。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。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渡，有利于熔料的流動及填充。澆口主要有兩個作用，一是起控制作用，二是壓力撤銷后封鎖型腔，不產(chǎn)生倒流。 接著是模架的選擇。注塑模模架國家標(biāo)準(zhǔn)有兩個，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)在在全國的部分地區(qū)形成了自己的標(biāo)準(zhǔn)，該設(shè)計初步?jīng)Q定采用龍記標(biāo)準(zhǔn)模架。 然后是導(dǎo)向和定位機構(gòu)。注射模的導(dǎo)向機構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種類型。導(dǎo)柱導(dǎo)向機構(gòu)用于動、定模之間的開合模導(dǎo)向和脫模機構(gòu)的運動導(dǎo)向。錐面定位機構(gòu)用于動、定模之間的精密對中定位。 接著是頂出系統(tǒng)的設(shè)計。注射成型每一循環(huán)中，塑件必須準(zhǔn)確無誤地從模具的凹模或型芯上脫出，完成脫出塑件的裝置稱為脫模機構(gòu)，也稱頂出機構(gòu)。所以初步?jīng)Q定本設(shè)計使用簡單的推桿脫模機構(gòu)，因為該塑件的分型面簡單，結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜，采用推簡單的脫模機構(gòu)可以簡化模具結(jié)構(gòu)，給制造和維護(hù)帶來方便。 最后是冷卻系統(tǒng)。模具設(shè)計完成后，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 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).對于常溫工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)件來說,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,彎曲強度,表面硬度等.該塑件對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)濟性問題,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無毒、無味、呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤。密度為1.02~1.05g/cm。ABS有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。水、無機鹽、堿和酸類對ABS幾乎無影響。ABS不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會軟化溶脹。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易與成型加工，經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。ABS的缺點是耐熱性不高，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)計時應(yīng)注意盡量少澆注系統(tǒng)對料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對收縮率影響極小。 3.1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計 過程中,一方面成型會對塑件的結(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)出價廉物美的產(chǎn)品;另一方面,模具設(shè)計者通過對給定塑件的結(jié)構(gòu)工藝性進(jìn)行分析,弄清塑件生產(chǎn)的難點,為模具設(shè)計和制造提供依據(jù)。 由于塑件成型時冷卻過程中產(chǎn)生收縮,使其緊箍在凸?；蛐托旧?為了便于脫模,防止因脫模力過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)計時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。對塑件的精度要求，要具體分析，根據(jù)裝配情況來確定尺寸公差，該塑件整體結(jié)構(gòu)較簡單。除了配合尺寸要求精度較高外，其他尺寸精度要求相對較低，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： 5級 3.1.4塑件的測繪 塑件為電動剃須刀上蓋，使用游標(biāo)卡尺對塑件進(jìn)行測繪。我們所取的塑件是模具生產(chǎn)出來的大量塑件中的一個，由于制造的原因，塑件在出模后不可避免的會產(chǎn)生一定的變形，因此對該零件的測量數(shù)值需要進(jìn)行分析處理。如對塑件較大尺寸誤差的進(jìn)行修正，對相同形狀處所測不同尺寸的取均值進(jìn)行圓整，對一些結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，然后繪出零件的測繪草圖。由于條件限制所以采用多次取斷面進(jìn)行測量的辦法。 量具：游標(biāo)卡尺（0～300、0.02） 垂直卡尺等。 測繪時應(yīng)該注意做到以下幾點： a. 測繪過程中必須把被測物體放在工作平面上； b. 采用多次測量求平均值； 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 塑件測繪草圖出來以后，應(yīng)該根據(jù)塑件的測繪圖，對塑件的進(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)計計算 3.2.1 注塑機的選擇 A.由公稱注射量選定注射機 由注射量選定注射機.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)是個未知數(shù),根據(jù)手冊取0.5V(0.5M)來估算,塑件越大則比例可以取的越小)； 實際注射量為:V=6.375*1.5=9.5625cm3; 實際注射質(zhì)量為M=1.5M=6.691.5=10.035g； 根據(jù)實際注射量應(yīng)小于0.8倍公稱注射量原則, 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 FF=AP （3—2） 式中： F注射機的鎖模力（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)合上面兩項的計算，初步確定注塑機為表3-1所示，查國產(chǎn)注射機主要技術(shù)參數(shù)表取XS—ZY—125,主要技術(shù)參數(shù)如下表: 表3-1 注塑機參數(shù) 型號 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 注射時間s 1.6 動，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)目的確定時主要考慮以下幾個有關(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。 機床的注塑能力為基礎(chǔ)，每次注射量不超過注射機最大注射量的80% （3-3） 式中 N—型腔數(shù)； S—注射機的注射量，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)計算：N≤2 經(jīng)計算型腔數(shù)確定為一模兩腔。 3.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計 注塑模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機噴嘴開始到型腔入口為止的塑料熔體的流動通道，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)計及加工的復(fù)雜程度，所以澆注系統(tǒng)是模具設(shè)計中的主要內(nèi)容之一。 3.3.1 定位圈尺寸校核 注塑機固定模板臺面的中心有一規(guī)定尺寸的孔，稱之為定位孔。注塑模端面凸臺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。模具端面凸臺高度應(yīng)小于定位孔深度。 3.3.2澆口確定 ABS料的流動性好,可適用于各種澆口,為了不影響外觀,簡化模局結(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的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注塑機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，同時也改善料流的速度，因為要和注塑機相配，所以其尺寸與注塑機有關(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。