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1、江铃汽车把手塑料模具CADCAM论文 作者： 日期：绪论注塑模的特点、要求与注意事项：热塑性塑料注射模的特点是由塑料原材料的特性所决定的，最主要的有两点：一是注射时熔融塑料的充模流动特性，二是模腔内塑料冷却固化时的收缩行为，这两点决定了塑料模的特殊性和设计难度。由于塑料熔体属于粘弹体，熔体流动过程粘度随剪切应力、剪切速率而变化，流动过程中大分子沿流动方向产生定向：模腔充满后熔体被部分压缩：冷却固化过程中塑料的收缩非常复杂，模腔内各部位、各方向塑料收缩率不同，不同种类、牌号的塑料收缩率有很大差异，同一牌号的树脂或塑料在加工时配方不同其充模流动特性及收缩率也不同。基于上述特点，设计注塑模时首先要充
2、分了解所加工的塑料原材料的特性，使设计的模具合理适用，并可在设计中有效利用塑料特性。黑貂鼠标使用的材料是ABS塑料，其主要性能指标列于表1表1 ABS的主要性能指标力学性能屈服强度50拉伸强度38断裂伸长率%35拉伸弹性模量1.8弯曲强度80弯曲弹性模量1.4简支梁冲击强度无缺口261缺口11布氏硬度HBS9.7物理性能密度1.021.16比体积1.021.16吸水性% （24h）0.20.4透明度和透光率不透明热性能及电性能玻璃化温度熔点(粘流温度) 130160热变形温度459010818083103热膨胀系数7.0比热容1470热导率0.263燃烧性慢合理的选择模具结构：根据塑件的图纸及
3、技术要求，研究和选择适当的成型方法与设备，结合工厂的机械加工能力，提出模具结构方案，充分征求有关方面意见，进行分析讨论，以使设计出的模具结构合理，质量可靠，操作方便。必要时可根据模具设计和加工需要，提出修改塑件图纸的要求，但需征得用户同意后方可实施。正确地确定模具成型零件的尺寸：成型零件是 确定制件形状、尺寸和表面质量的直接因素，关系甚大，需特别注意。计算成型零件尺寸时，一般可采用平均收缩率法。对精度较高并需控制修模余量的制件，可按公差带法计算，对于大型精密制件，最好能用类比法，实测塑件几何形状在不同方向上的收缩率进行计算，以弥补理论上难以考虑的某些因素的影响。设计的模具应当制造方便：设计模具
4、时，应尽量做到使设计的模具制造容易，造价便宜。特别对于那些复杂的成型零件，必须考虑使用一般的机械加工方法还是采用特殊的机械加工方法加工。若采用特殊的加工方法，那么加工之后怎样进行组装，类似问题在设计模具时均应考率和解决，同时还应考虑到试模以后的修模，要留有足够的修模余量。充分考虑塑件设计特色，尽量减少后加工：尽量用模具成型出符合塑件设计特点的制件，包括孔、槽、凸、凹等部分，减少浇口、溢边的尺寸，避免不必要的后续加工。但应将模具设计与制造的可行性与经济性综合考虑，防止片面性。设计的模具应当效率高、安全可靠：这一要求涉及到模具设计的许多方面，如浇注系统需充模快、闭模快，调温系统效果好，脱模机构灵活
5、可靠，自动化程度高等。模具零件应耐磨耐用：模具零件的耐用度影响整个模具的使用寿命。因此在设计这类零件时不但应对其材料、加工方法、热处理等提出必要的要求。像推杆一类的销柱件还容易卡住、弯曲、折断，因此而造成的故障占模具故障的大部分。为此还应考虑如何方便地调整与更换，但需注意零件寿命与模具相适应。模具结构要适应塑料的成型特性：在设计模具时，充分了解所用塑料的成型特性，并尽量满足要求，同样是获得优质制件的重要措施。1 塑件的三维造型该黑貂鼠标下面壳（以下简称面壳）曲面形状复杂，内部构件多且结构精细（见图1-1），用普通的三视图无法直观地表现出其外观。而且Pro/Engineer 作为一种三维造型软件
6、可直接调用数据库中制件的结构形式尺寸、塑料材料及加工参数，通过几何造型及图形变换可得到模板及模腔与型芯形状尺寸，迅速完成注塑模设计。利用软件分析功能对设计的模具进行充模、保压、冷却等分析模拟。图1-1 黑貂鼠标下面壳三维造型图基于上述原因，我使用该软件进行三维建模，其过程如下：1.1 零件的测绘：由于只有零件的样件而无其任何尺寸参数。所以必须先进行测绘，方可建模。因为零件的曲面形状无法用常规的量具（如游标卡尺）直接测得，故只能在坐标纸上描出零件外廓形状，取若干特殊点的坐标，以便用曲线拟合，得到所需形状。其内部分布的各个细小部件的尺寸则可由游标卡尺测量。1.2 三维建模：1.2.1建立一个新文件
7、（mouse.prt）：选择“文件”/“新建”，或单击工具栏中的“新建”按钮，出现如图1-2所示对话框图1-2 “新建”对话框选择如上图所示文件类型，输入文件名mouse后单击确定即完成文件的建立，进入建模状态。1.2.2 第一特征的创建：首先在右侧的菜单管理器中点击“特征”/“创建”/“实体”/“加材料”，然后选“拉伸”/“实体”/“完成”，随后选择“双侧都”的拉伸方式并“完成”。在选择了草绘基准平面front面，参考平面right面后即进入草绘状态。至此，我们就可以使用测绘时得到的一部分特殊点的坐标，其坐标值如下：26.0 2.2030.3 35.031.2 50.030.3 65.090
8、.0 25.098.7 21.4104.2 17.0107.5 12.7109.3 10.0112.0 0.00用样条曲线连接各点坐标完成面壳外轮廓线的拟合，其草绘图如图1-3所示。完成后零件的第一特征如图1-4所示。图1-3 草绘轮廓线 图1-4 第一特征1.2.3 切削特征的创建：首先在右侧的菜单管理器中点击“特征”/“创建”/“实体”/“切减材料”，然后选“拉伸”/“实体”/“完成”，随后选择“双侧都”的拉伸方式并“完成”。选取right面为草绘基准平面，然后同样用面壳侧面轮廓上若干点的坐标拟合曲线，其特殊点的坐标值如下：3.0 6.010.0 11.420.0 15.330.0 17.
9、743.0 19.060.0 17.780.4 11.0100.0 6.0112.0 6.0得到如图1-5所示轮廓线，单击“完成” 图1-5 草绘轮廓线 图1-6切削特征选择切削方向为截面外侧，即保留黑色线内的部分，完成后的实体如图1-6所示。1.2.4 扫描特征的创建：首先单击屏幕右侧的曲线，草绘切削时所需的基准曲线。选取front面为草绘基准平面,用类似于创建第一特征轮廓时所使用的描点、拟合曲线的方法，草绘出零件底部轮廓线，单击“完成”点击主菜单栏的“插入”/“切削”/“可变截面扫描”，在出现的“扫描选项”中选取“垂直于轨迹”/“完成”，在随后出现的菜单管理器中选取“选取轨迹”。选取刚才所
10、画的基准曲线，在“获得选取”中单击“完成选取”，然后“完成”。按照面壳零件底面曲线的截面形状（通过靠模得到其圆弧的半径及弦长）草绘出基准曲线两端及中心点上的截面，单击“完成”后，选择截面内侧为材料切除方向，“完成”，即可见如图1-7所示实体。图1-7 扫描特征1.2.5抽壳特征的创建：在右侧的菜单管理器中点击“特征”/“创建”/“实体”/“壳”，出现如图1-8所示对话框，选取如图所示表面为要去除的表面（即Remove surfs）如图1-9所示，单击“完成选取”/“完成参考”。图1-8 “壳”对话框 图1-9 所去除表面示意图输入厚度为2（mm）,单击，然后在壳对话框中单击“确定”，即完成抽壳
11、特征的创建，完成后的实体如图1-10所示。图1-10 抽壳特征 至此已大致完成面壳基本轮廓的建模，随后再以“加材料”或“切减材料”中的拉伸、旋转、扫描等方式逐一添加其内部细小构件，即可完成此黑貂鼠标下面壳的三维建模。完成后的面壳实体模型如图1-11所示。图1-11 黑貂鼠标下面壳实体模2 工艺性分析：（1）该塑件尺寸较小，根据其使用要求，精度等级确定为IT8。由于其结构、形状较复杂，故对模具要求较高。为降低成型费用，提高生产效率，采用一模多腔，并不对制品进行后续加工。（2）为满足制品外观要求及其与鼠标上盖的配合要求采用潜伏式浇口。（3）为了方便加工和热处理，型腔和型芯部分采用拼镶结构。（4）由
12、于制件有侧凹，需设计抽芯机构以使其顺利脱模。（5）由于制件所用材料为ABS塑料，脱模高度约为，故查表2-1其单边脱模斜度应为表2-1 脱模斜度的选择脱模高度/610101818303050508080120塑料类型自润性好的塑料，如聚甲醛、聚酰胺等软质塑料，如聚乙烯、聚丙烯等硬质塑料，如聚苯乙烯、ABS、注射型酚醛塑料等（6）根据塑件的大小及生产批量，需采用一模多腔的形式，以使制造经济可行。但考虑到其精度要求，则最多只能采用一模四腔的结构。（7）依据Pro/E对制件三维造型分析得：塑件体积 ABS的密度为（注射级密度为）单件塑件重量 3 模具设计3.1 浇注系统的设计： 浇注系统由主流道、分流
13、道、浇口及冷料井组成。从注塑机喷嘴至模具型腔的熔融树脂流路称之为流道，其浇口套内树脂流路称之为主流道，其余部分称之为分流道。分流道末端通向型腔的截流孔称之为浇口，在不通向型腔的分流道末端设置冷料井。3.1.1确定分型面的位置：分开模具取出塑件的面，统称为分型面。注射模的分型面是其闭合时凹模与凸模相配合的接触面，分型面的位置直接影响模具使用，质量及塑件质量，故必须合理选择分型面，一般考虑以下几点因素：（1）塑件形状、尺寸、壁厚及要求；（2）浇注系统的布局；（3）塑料性能及填充条件；（4）成型效率及成型操作；（5）排气及脱模；（6）模具结构简单，使用可靠方便，制造容易。根据塑件的结构特点，其外形简单，而内形复杂，型腔可设在定模内；抽芯部分则应设于动模，与顶出机构一起运动完成脱模动作。所以依据制件的侧面轮廓线以及以上几个因素，采用如图3-1所示分型面。图3-1 分型面3.1.2. 主流道设计：主流道指紧接注塑机喷嘴到分流道为止的那一段流道，熔料塑料进入模具时首先经过它，直接影响到填充时间及流动速度。主流道太小熔料流动过程中冷却面积相对增大，热量消耗大，注射压力损失大，但主流道太大则会造成塑料损耗大，冷却时间长，发生旋涡及紊流，要求注塑机可塑化能力增大。因此，必须选择恰当尺寸的主流
