《材料加工CAD CAM基础及应用 教学课件 ppt 作者 陈泽中 第09章 注塑模具CAD系统及其开发》由会员分享，可在线阅读，更多相关《材料加工CAD CAM基础及应用 教学课件 ppt 作者 陈泽中 第09章 注塑模具CAD系统及其开发（59页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第9章 注塑模具CAD/CAM系统及其开发,9.1 注射模具的基本结构 9.2 注射模具设计制造的特点及发展阶段 9.3 注射模具CAD的主要内容及设计流程 9.4 注射模具成型零部件的设计 9.5 标准模架的建库与选用 9.6 典型结构与零件设计 9.7 模具工作过程运动仿真 9.8 结构零件强度与刚度校核 9.9 NX Moldwizard系统简介,9.1 注射模具的基本结构,9.1.1 注射模具的典型结构 9.1.2 注射模具的分类,9.1.1 注射模具的典型结构,(1)成型部件 成型部件由型芯和凹模组成。 (2)浇注系统 浇注系统又称为流道系统，它是将塑料熔体由注射机喷嘴引向型腔的一组
2、进料通道，通常由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。 (3)导向部件 为了确保动模与定模在合模时能准确对中，在模具中必须设置导向部件。 (4)推出机构 在开模过程中，需要有推出机构将塑料制品及其在流道内的凝料推出或拉出。 (5)调温系统 为了满足注射工艺对模具温度的要求，需要有调温系统对模具的温度进行调节。,9.1.1 注射模具的典型结构,(6)排气槽 排气槽用以将成型过程中型腔的气体充分排出。 (7)侧抽芯机构 有些带有侧凹或侧孔的塑料制品，在被推出以前必须先进行侧向分型，抽出侧向型芯后方能顺利脱模，此时需要在模具中设置侧抽芯机构。 (8)标准模架 为了减少繁重的模具设计与制造的工作量，注射模
3、大多采用了标准模架结构，如图9-1中的定位圈1、定模座板3、定模板4、动模板5、动模垫板6、动模底座7、推出固定板8、推板9、推杆11、导柱12等都属于标准模架中的零部件，都可以从有关厂家订购。,9.1.1 注射模具的典型结构,图9-1 典型的单分型面注射模具结构 1定位圈 2主流道衬套 3定模座板 4定模板 5动模板 6动模垫板 7动模底座 8推出固定板 9推板 10主流道的拉料杆 11推杆 12导柱 13型芯 14凹模 15冷却水通道,9.1.2 注射模具的分类,1.单分型面注射模具（两板式） 2.双分型面注射模具（三板式） 3.带有活动镶件的注射模具 4.带侧向分型抽芯的注射模具 5.自
4、动卸螺纹的注射模具 6.推出机构设在定模的注射模具 7.无流道凝料注射模具,图9-2 双分型面注射模具 1定距拉板 2弹簧 3限位销 4导 柱 5推件板 6型芯固定板 7动模 垫板 8动模座板 9推板 10推出 固定板 11推杆 12导柱 13定模 板 14定模座板 15主流道衬套,9.2 注射模具设计制造的特点及发展阶段,(1)小批量、多品种 在实际生产中，一般是一件塑料制品需要一副模具，因而模具结构形式千变万化。 (2)外部约束条件多 要选择适合的塑料并对所选塑料的性能参数及工艺条件进行认真考虑，要考虑注射机的注射量、注射压力、锁模力、机架尺寸和刚度等条件，还要充分考虑塑料产品的形状结构、
5、尺寸大小、使用场合和生产批量等需求。 (3)结构复杂且灵活多变 注射模具包含模架、成型零部件、浇注系统、冷却系统、脱模机构等部分。,(4)设计关联性 模具结构在很大程度上依赖于制品的结构形状，这突出表现在模具的成型零件上，因为型腔成型制品的外表面，型芯成型制品的内表面和局部细节，同时，模具的浇注系统、分型面、脱模机构、冷却系统都依赖于制品形状。 (5)标准化程度高 尽管注射模种类繁多，但是在结构上存在很大的相似性，除了成型零件取决于制品外，其余的主要零件基本上可实现标准化。 (6)经验性与试探性强 正是由于模具设计的关联性，再加上注塑工艺的许多机理难以用简单的定量关系表达，其成型过程存在着许多
6、不确定性，因而要求模具设计师具有丰富的实践经验，而且设计出来的模具一般都要经过反复的试模与修模过程。,9.2 注射模具设计制造的特点及发展阶段,(1)手工作坊设计阶段 这一阶段一直持续到CAD技术的发展初期，当时的注射模具设计，纯粹依靠设计人员的经验、技巧和现有的设计资料，从塑件的工艺计算到注射模具的设计制图，全靠手工操作完成，是一种手工作坊式的设计方式，生产效率极为低下。 (2)通用CAD系统设计阶段 20世纪70年代，以手工为主的作坊式注射模生产在质量和数量上已跟不上塑料工业高速发展的形势，远远满足不了用户“高质量、短周期、低价格”的要求，于是人们开始尝试使用当时比较成熟的通用CAD系统进
7、行注射模设计。,9.2 注射模具设计制造的特点及发展阶段,(3)专用注射模具CAD系统注射模设计阶段 采用通用CAD系统进行注射模设计，虽然在很大程度上提高了模具设计质量和效率，但是，一方面在一定意义上来说，通用CAD系统只是一种几何建模工具，并不是具有真正意义的设计工具，通用CAD系统对注射模设计效率的提高主要在于三维效果的增强、分析及建模速度的加快等，注射模设计经验的加入主要还是依赖于人工干预，每一次设计过程与手工实现基本一样，设计效率并没有从根本上得到提高。,9.3 注射模具CAD的主要内容及设计流程,(1)注射制品的几何造型 采用几何造型系统如线框造型、表面造型和实体造型，在计算机中生
8、成注射制品的几何模型，这是注射模结构设计的第一步。 (2)成型部分零件的生成 在注射模具中，凹模用以生成制品外表面，型芯用以生成制品内表面。 (3)标准模架选择 采用计算机软件来设计模具的前提是尽可能多地实现模具标准化，包括模架标准化、模具零件标准化、结构标准化及工艺参数标准化等。 (4)典型零件与结构设计 这部分工作主要包括模具的流道系统设计、顶出机构设计、侧抽芯机构设计、冷却水道设计等。,9.3 注射模具CAD的主要内容及设计流程,(5)模具零件图的生成 模具设计软件能引导用户根据模具部装图、总装图以及相应的图形库完成模具零件的设计、绘图和标注尺寸。 (6)常规计算和校核 模具设计软件可将
9、理论计算和行之有效的设计经验相结合，为模具设计师对模具零件提供全面地计算和校核，以验证模具结构等有关参数的正确性。,图9-3 注射模的设计流程图,9.4 注射模具成型零部件的设计,1.尺寸转换 2.制品修补 3.型腔布置 4.分型线与分型面的定义 5.型芯型腔生成,图9-4 尺寸分类 1型腔内形尺寸 2型芯外形尺寸 3型腔 深度尺寸 4型芯高度尺寸 5中间距尺寸,1.尺寸转换,图9-5 制品修补所采用的主要方法,2.制品修补,图9-6 带孔塑料饮料 杯修补示意图,2.制品修补,3.型腔布置,布置形式比较固定 矩型 圆周型 H型 布置方法 常用结构进行总结、参数化，提供给用户选择 重定位 对单个
10、或多个型腔进行修改,4.分型线与分型面的定义,分型面的确定原则 1)分型面应开在塑料产品最大轮廓处； 2)由于浇口和分流道经常处于分型面上，选择分型面要考虑便于浇注系统的设计； 3)避免在制品的光亮平滑处或圆弧过渡处开设分型面，以免留下溢料痕迹； 4)尽量避免使用侧向抽芯和分型机构； 5)分型面的选择应有利于开模时将产品留在动模一侧，便于脱模，简化模具结构； 6)对同轴度要求高的塑件，最好将要求同轴的部位放在分型面的同侧；,4.分型线与分型面的定义,7)尽量将抽芯距离长的方向放在动定模的开模方向，避免侧向长距抽芯； 8)分型面的选择应使模具结构简单。 创建分型面的步骤 1)用自动工具通过延伸、
11、扫掠、扩展、蒙面等方法直接从所定义的分型线中分段逐个创建片体(或创建一个自定义片体)，判断分型面片体类型的流程如图9-7所示； 2)缝合所创建的分型片体，使之从分型体开始到成型镶件边缘之间形成连续的边界。,图9-7 选择分型面片体类型的流程图,5.型芯型腔生成,生成步骤 1）使用实体模型的差操作，将制品模型从其包围盒中减去，得到一个含有空腔的模型。 2）将前面所得的缝合曲面修剪该空腔模型便可得到型芯、型腔模型。,9.5 标准模架的建库与选用,9.5.1 标准模架库的建立 9.5.2 标准模架库的管理与调用,9.5.1 标准模架库的建立,建库方法 与其他模具CAD标准件库一致。 模架库的标准 美
12、国D-M-E标准模架 日本双叶金型材标准模架 中国国家标准 厂家广泛采用的典型模架和结构等,9.5.2 标准模架库的管理与调用,图9-8 模架设计流程图,9.6 典型结构与零件设计,1.浇注系统设计 2.侧向抽芯机构设计 3.脱模和顶出机构设计 4.冷却系统设计,图9-9 浇注系统组成 1主流道 2分流道 3浇口 4冷料穴,1.浇注系统设计,1.浇注系统设计,(1)主流道的设计 主流道是注射机与模具接触的通道，为了使塑料凝料能从主流道中顺利拔出，主流道都设计成圆锥形，具有26锥角，小端直径常为48mm。 (2)冷料穴的设计 冷料穴的作用是储存因两次注射间隔而产生的冷料头及熔体流动的前锋冷料，以
13、防止熔体冷料进入型腔，常见的形式有带Z形头拉料杆的冷料穴和带球头形拉料杆的冷料穴，所以冷料穴的设计主要就是拉料杆的设计。 (3)分流道的设计 分流道是指主流道末端与浇口之间的整个通道，其功能是使熔体过渡和转向，一般分为一级分流道(与主流道相接并呈垂直分布)和二级分流道(与浇口相连并与主流道平行)，二级分流道一般用在采用点浇口的浇注系统中。,图9-10 分流道截面形状 a)圆形 b)半圆形 c)矩形 d)梯形,1.浇注系统设计,(4)浇口设计 浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键部分。,图9-11 浇口分类,2.侧向抽芯机构设计,(1)抽芯距离的计算 抽芯距离指的是活动型芯
14、从成型位置抽至不妨碍制件脱模的位置所移动的距离。 (2)标准侧向抽芯机构的种类及适用范围 标准侧向抽芯机构包括弹簧侧向抽芯、斜导柱侧向抽芯、斜滑板侧向抽芯、斜滑块侧向抽芯和弯销侧向抽芯等五大类。,1)弹簧侧向抽芯机构。 2)斜导柱侧向抽芯机构。 3)斜滑板侧向抽芯机构。 4)斜滑块侧向抽芯机构。 5)弯销侧向抽芯机构。,(3)斜导柱侧向抽芯机构的设计 下面以斜导柱机构为例说明设计侧向抽芯机构的一般步骤(图9-12)。,图9-12 斜导柱计算,3.脱模和顶出机构设计,(1)简单脱模机构 由顶杆、顶管、顶出盘、回程和复位装置组合而成，用于使用直浇口、侧浇口的模具。 (2)推板脱模 标准模架中有的类
15、型已包含推板。 (3)顺序脱模机构 当模具采用点接口时，由于点浇口的浇道凝料不易取出，需要采用二次分型机构。,9.7 模具工作过程运动仿真,9.7.1 注射模具运动的特点 9.7.2 模具运动模拟的方法 9.7.3 干涉检验的原理,图9-13 双分型面注射模运动示意图 a)闭合充模 b)开模取出塑件和凝料 1定距拉板 2压缩弹簧 3限位销钉 4导柱 5脱模板 6型芯固定板 7动模垫板 8动模座 9顶出板 10顶出固定板 11顶杆 12导柱 13型腔板 14定模板 15型芯 16主流道衬套,图9-14 斜导柱驱动的圆筒骨架瓣运动示意图 a)合模状态 b)开模过程 c)开模终止 1斜导柱 2侧向成
16、型滑块 3导滑槽 4定位装置 5锁紧楔 6圆筒骨架塑件 7动模,9.7.2 模具运动模拟的方法,斜导柱的运动步距为,图9-15 运动仿真程序设计流程,9.7.3 干涉检验的原理,干涉检验的最简单、可靠、完善的方法 进行形体间的求交运算 交为空：无干涉发生 交不为空：有干涉发生,9.7.3 干涉检验的原理,模具在运动模拟中发生干涉的原因 (1) 运动分组和运动参数设置不当 由于运动组和运动参数是由用户手动设置，很容易出错，如某个零件应该在第一组，运动距离为20，在分组时可能放在了第二组，运动距离为30，在这种情况下就会产生干涉，所以，在模具模拟运动的过程中出现干涉，首先要检查运动分组和运动参数设置是否合理，如果是这个原因，就需要对模具零部件的运动进行仔细分析，并对运动方向和运动距离重新设置。 (2) 设计不当 如果运动组和运动参数没有错误，那么便是模具结构不合理或者是某个零件尺寸错误。,9.7.3 干涉检验的原理,(3) 系统本身的误差 系统本身在计算零
