電話機板模具CAD設(shè)計方案

PAGEPAGE6PAGE6電話機板模具CAD的設(shè)計目錄摘要 5關(guān)鍵詞 5前言 51模具結(jié)構(gòu)形式 61.1型腔數(shù)量及排列方式 64注系統(tǒng)形式和澆口的設(shè)計 84.1主流道尺寸 84.3主流道襯套的固定 94.4分流道設(shè)計 104.5主分流道的形狀及尺寸 104.6主分流道長度 114.7分流道的布置形式 114.8澆口的設(shè)計 124.9澆口的選用 125.10澆口位置的選擇 135.11澆注系統(tǒng)的平衡 145.12冷料穴的設(shè)計 155成型零件的設(shè)計與加工工藝 16成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 165.1前模的設(shè)計 165.2后模的設(shè)計 175.3后模仁鑲件的設(shè)計 215.4成型零件的加工工藝 235.5前模仁的加工工藝 24結(jié)束語 25參考文獻 27摘要我所做的是測繪電話機外殼實物，確定合理表達方案，先用手繪把電話機外殼表達清楚，再利用AutoCAD軟件繪制完成電話機外殼的二維工程圖，然后利用Pro/Engineer軟件進行電話機外殼的實體模型建立，設(shè)計合理分型面，生成模具零件，最后利用Pro/NC模塊選擇合理的工藝參數(shù)，加工凸凹模并生成G代碼進行數(shù)控加工。關(guān)鍵詞二維工程圖分型面凸凹模三坐標測量機前言用Pro/Engineer軟件完成電話機外殼的一系列內(nèi)容是要求很嚴謹，很繁瑣的工作，但只要思路明確，就會一步步把困難化解，最后完成任務(wù)。除一般的設(shè)計方法外，我還找到了一種快速設(shè)計的方法，雖說使用該方法的條件有限，但也應(yīng)該學(xué)習(xí)一下，了解一下先進的方法，該方法的內(nèi)容是：利用三坐標測量機和合理的曲線檢測算法，將測量曲線結(jié)果以ibl格式傳給Pro/Engineer軟件，利用Pro/Engineer軟件的曲線編輯和造型功能，實現(xiàn)了電話機模具的快速設(shè)計。1模具結(jié)構(gòu)形式1.1型腔數(shù)量及排列方式型腔的數(shù)量是由廠方給定，為“一出四”即一模四腔，他們已考慮了本產(chǎn)品的生產(chǎn)批量（大批量生產(chǎn)）和自己的注射機型號。因此我們設(shè)計的模具為多型腔的模具。考慮到模具成型零件和抽芯結(jié)構(gòu)以及出模方式的設(shè)計，模具的型腔排列方式如下圖所示：圖1-1型腔排列圖1.2構(gòu)形式的確定由于塑件外觀質(zhì)量要求高，尺寸精度要求一般，且裝配精度要求高，因此我們設(shè)計的模具采用多型腔多分型面。根據(jù)本塑件電動機絕緣膠架的結(jié)構(gòu)，模具將會采用三個分模面，三個分型面。2.型號的確定一般工廠的塑膠部都擁有從小到大各種型號的注射機。中等型號的占大部分，小型和大型的只占一小部分。所以我們不必過多的考慮注射機型號。具體到這套模具，廠方提供的注射機型號和規(guī)格以及各參數(shù)如下：注射量：95g鎖模力：120T模板大?。?00×5503型面位置的確定如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時一般應(yīng)遵循以下幾項原則：分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處。便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊。保證塑件的精度要求。滿足塑件的外觀質(zhì)量要求。便于模具加工制造。對成型面積的影響。對排氣效果的影響。對側(cè)向抽芯的影響。其中最重要的是第5）和第2）、第8）點。為了便于模具加工制造，應(yīng)盡是選擇平直分型面工易于加工的分型面。如下圖所示，采用A－A這樣一個平直的分型面，前模（即定模）做成平的就行了，膠位全部做在后模（即動模），大簡化了前模的加工。A－A分型面也是整個模具的主分模面。下圖中虛線所示的B－B和C－C分型面是行位（即滑塊）的分型面。這樣選擇行位分型面，有利于線切割行位以及后模仁和后模鑲件這些成型零件。分型面的選擇應(yīng)盡可能使塑件在開模后留在后模一邊，這樣有助于后模設(shè)置的推出機構(gòu)動作，在下圖中，從A－A分型，了B－B處的行位向左移開，C－C處的行位向右移開后，由于塑件收縮會包在后模仁和后模鑲件上，依靠注射機的頂出裝置和模具的推出機構(gòu)推出塑件。圖3-1分型面4注系統(tǒng)形式和澆口的設(shè)計4.1主流道尺寸主流道是一端與注射機噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段帶有錐度的流動通道。主流道小端尺寸為3.5～4mm。4.2主流道襯套的形式主流道小端入口處與注射機噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對材料要求較嚴，因而模具主流道部分常設(shè)計成可拆卸更換的主流道襯套形式（俗稱澆口套，這邊稱唧咀），以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進行加工和熱處理。唧咀都是標準件，只需去買就行了。常用唧咀分為有托唧咀和無托唧咀兩種下圖為前者，有托唧咀用于配裝定位圈。唧咀的規(guī)格有Φ12，Φ16，Φ20等幾種。由于注射機的噴嘴半徑為20，所以唧咀的為R21。圖4-1主流道襯套4.3主流道襯套的固定因為采用的有托唧咀，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是標準件，外徑為Φ120mm，內(nèi)徑Φ35mm。具體固定形式如下圖所示：圖4-2固定板4.4分流道設(shè)計在多型腔或單型腔多澆口（塑件尺寸大）時應(yīng)設(shè)置分流道，分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道。它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前，通過截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過渡段。因此分流道設(shè)計應(yīng)滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài)，并在流動過程中壓力損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個型腔。4.5主分流道的形狀及尺寸主分流道是圖（6）中水口板下水平的流道。為了便于加工及凝料脫模，分流道大多設(shè)置在分型面上，分流道截面形狀一般為圓形梯形U形半圓形及矩形等，工程設(shè)計中常采用梯形截面加工工藝性好，且塑料熔體的熱量散失流動阻力均不大，一般采用下面的經(jīng)驗公式可確定其截面尺寸： （4-1） （4-2）式中 B―梯形大底邊的寬度（mm） m―塑件的重量（g） L―分流道的長度（mm） H―梯形的高度（mm）梯形的側(cè)面斜角a常取50－150，在應(yīng)用式（式1）時應(yīng)注意它的適用范圍，即塑件厚度在3.2mm以下，重量小于200g，且計算結(jié)果在3.2－9.5mm范圍內(nèi)才合理。本電動機絕緣膠架的體積為3221.7324mm3，質(zhì)量大約4g，分流道的長度預(yù)計設(shè)計成140mm長，且有4個型腔，所以： 取B為8mm 取H為5mm梯形小底邊寬度取6mm，其側(cè)邊與垂直于分型面的方向約成100。另外由于使用了水口板（即我們所說的定模板和中間板之間再加的一塊板），分流道必須做成梯形截面，便于分流道和主流道凝料脫模。實際加工時實，常用兩種截面尺寸的梯形流道，一種大型號，一各小型號。如下圖所示：ab圖4-3a梯形流道(a.b)4.6主分流道長度分流道要盡可能短，且少彎折，便于注射成型過程中最經(jīng)濟地使用原料和注射機的能耗，減少壓力損失和熱量損失。將分流道設(shè)計成直的，總長140mm。4.7分流道的布置形式分流道在分型面上的布置與前面所述型腔排列密切相關(guān)，有多種不同的布置形式，但應(yīng)遵循兩方面原則：即一方面排列緊湊、縮小模具板面尺寸；另一方面流程盡量短、鎖模力力求平衡。本模具的流道布置形式采用平衡式，如下圖：圖4-4流道布置4.8澆口的設(shè)計澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對塑件性能和質(zhì)量的影響很大。4.9澆口的選用澆口可分為限制性和非限制性澆口兩種。我們將采用限制性澆口。限制性澆口一方面通過截面積的突然變化，使分流道輸送來的塑料熔體的流速產(chǎn)生加速度，提高剪切速率，使其成為理想的流動狀態(tài)，迅速面均衡地充滿型腔，另一方面改善塑料熔體進入型腔時的流動特性，調(diào)節(jié)澆口尺寸，可使多型腔同時充滿，可控制填充時間、冷卻時間及塑件表面質(zhì)量，同時還起著封閉型腔防止塑料熔體倒流，并便于澆口凝料與塑件分離的作用。從圖(6)中可看出，我們采用的是側(cè)澆口。側(cè)澆口又稱邊緣澆口，國外稱之為標準澆口。側(cè)澆口一般開設(shè)在分型面上，塑料熔體于型腔的側(cè)面充模，其截面形狀多為矩形狹縫，調(diào)整其截面的厚度和寬度可以調(diào)節(jié)熔體充模時的剪切速率及澆口封閉時間。澆口各部分尺寸都是取的經(jīng)驗值。圖4-5澆口5.10澆口位置的選擇模具設(shè)計時，澆口的位置及尺寸要求比較嚴格，初步試模后還需進一步修改澆口尺寸，無論采用何種澆口，其開設(shè)位置對塑件成型性能及質(zhì)量影響很大，因此合理選擇澆口的開設(shè)位置是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時澆口位置的不同還影響模具結(jié)構(gòu)。總之要使塑件具有良好的性能與外表，一定要認真考慮澆口位置的選擇，通常要考慮以下幾項原則：盡量縮短流動距離。澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚最大處。必須盡量減少熔接痕。應(yīng)有利于型腔中氣體排出。考慮分子定向影響。避免產(chǎn)生噴射和蠕動。澆口處避免彎曲和受沖擊載荷。注意對外觀質(zhì)量的影響。根據(jù)本塑件的特征，綜合考慮以上幾項原則，每個型腔設(shè)計兩個進澆點如圖（8）和圖（9）所示，進澆點1的分流道開在行位上，進澆點2的分流道開在后模模仁上。圖4-6澆注系統(tǒng)5.11澆注系統(tǒng)的平衡對于中小型塑件的注射模具己廣泛使用一模多腔的形式，設(shè)計應(yīng)盡量保證所有的型腔同時得到均一的充填和成型。一般在塑件形狀及模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，應(yīng)將從主流道到各個型腔的分流道設(shè)計成長度相等、形狀及截面尺寸相同（型腔布局為平衡式）的形式，否則就需要通過調(diào)節(jié)澆口尺寸使各澆口的流量及成型工藝條件達到一致，這就是澆注系統(tǒng)的平衡。顯然，我們設(shè)計的模具是平衡式的，即從主流道到各個型腔的分流道的長度相等，形狀及截面尺寸都相同。5.12冷料穴的設(shè)計在完成一次注射循環(huán)的間隔，考慮到注射機噴嘴和主流道入口這一小段熔體因輻射散熱而低于所要求的塑料熔體的溫度，從噴嘴端部到注射機料筒以內(nèi)約10－25mm的深度有個溫度逐漸升高的區(qū)域，這時才達到正常的塑料熔體溫度。位于這一區(qū)域內(nèi)的塑料的流動性能及成型性能不佳，如果這里溫度相對較低的冷料進入型腔，便會產(chǎn)生次品。為克服這一現(xiàn)象的影響，用一個井穴將主流道延長以接收冷料，防止冷料進入澆注系統(tǒng)的流道和型腔，把這一用來容納注射間隔所產(chǎn)生的冷料的井穴稱為冷料穴。冷料穴一般開設(shè)在主流道對面的動模板上（也即塑料流動的轉(zhuǎn)向處），其標稱直徑與主流道大端直徑相同或略大一些，深度約為直徑的1－1.5倍，最終要保證冷料的體積小于冷料穴的體積，冷料穴有六種形式，常用的是端部為Z字形和拉料桿的形式，具體要根據(jù)塑料性能合理選用。本模具中的冷料穴的具體位置和形狀如中所示。實際上只要將分流道順向延長一段距離就行了。圖4-7冷料穴5成型零件的設(shè)計與加工工藝模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時與塑件間還發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高的強度、剛度及較好的耐磨性能。設(shè)計成型零件時，應(yīng)根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求，確定型腔的總體結(jié)構(gòu)，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計，計算成型零件的工作尺寸，對關(guān)鍵的成型零件進行強度和剛度校核。成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計本套模具的成型零件包括前模仁，后模仁，兩個行位，四個鑲件。由前面分析分型面的確定可知，成型零件總體上可分為前模仁＜平的，即圖（2）中A－A分型面以上的部分＞，左邊一個行位＜圖（2）中B－B分型面以左的部分＞，右邊一個行位＜圖（2）中C－C分型面以右的部分＞，后模仁＜圖（2）中B－B分型面和C－C分型面以下的部分＞這三大部分，另外在后模仁上必須鑲四個鑲件上來碰穿前模仁，以形成電動機絕緣膠架中間部位的長方形的孔。5.1前模的設(shè)計前?？傮w上就是一長方體，底面是平的，其面積至少要能蓋住四個型腔，由于有四個型腔，模仁受的壓力較大，據(jù)經(jīng)驗厚度需設(shè)計厚點，另外還要考慮到固定前模仁的螺絲孔的位置、運水（冷卻水道）的布置、兩個分流道孔、斜導(dǎo)柱從前模仁穿過的斜孔以及前模仁固定到前?？蛑械墓潭ㄐ问降取ＴO(shè)計前模仁的寬160mm，厚25mm，長260mm。最終設(shè)計結(jié)構(gòu)如下圖，上面對稱有兩條運水，因此在前?？蛏香@對應(yīng)兩條運水的四個孔，也就是說，長型的水咀穿過這四個孔，再通過螺紋牙，鎖緊到前模上的。圖5-1前模結(jié)構(gòu)圖5.2后模的設(shè)計后模，即圖（2）中B－B和C－C分型面下面部分的成型零件。其成型的關(guān)鍵部位的形狀如下圖粗線路徑所示，即為行位成型部分的總體截面形狀。同樣其尺寸是已經(jīng)由產(chǎn)品圖（即圖中的粗線）放過縮水的，即產(chǎn)品圖放大（1+平均縮水）的倍數(shù)。圖5-2成型件截面圖后模的長度方向的情況與總體尺寸如下圖所示，其中兩條運水直徑為φ6mm，6個螺絲孔為M10用來將后模仁固定在后?？蛏希疃葟牡酌嫔蟻?5mm。流道尺寸前面已論述，中間直徑為φ6mm，兩邊為φ4mm。圖5-3后模結(jié)構(gòu)示意圖下面將設(shè)計后模上用于成型的型腔部分。后模仁上要加工的成型型腔的部分不多。首先須在后模上開一長方形的通孔，用于配后模仁的鑲件上來。至于開孔的路徑在產(chǎn)品圖中的具體位置如下圖中粗虛線框所示，此虛線框的大小也就是后模仁鑲件的大小圖5-4后模裝配圖上圖的這個產(chǎn)品圖是放過縮水的。但圖中特意標注出來的尺寸，在產(chǎn)品圖中是有公差要求的，說明這里是要與別的零件相裝配的，不能簡單的放一下縮水就行了的。在產(chǎn)品圖中此尺寸為㎜。這個尺寸為孔的尺寸，基準尺寸為13㎜，計算型腔工作尺寸時，一般取公差的上限或上下偏差值的中值再加上基準尺寸后所得的值為新的基準尺寸，然后再將新的基準尺寸乘以（1+縮水）從而得到型腔的工作尺寸。在這里，我們先取此尺寸公差的上下偏差值的中值0.05㎜，再加上基準尺寸13㎜得13.05㎜，然后乘以（1+0.018）等于13.285㎜即為后模上開孔尺寸或后模鑲件尺寸。在后模上還要加工出如下圖所示膠位的型腔出來，這片膠位的位置就在后模上開的鑲件孔的兩邊。這部分尺寸沒有公差要求，只需將產(chǎn)品圖放縮水就行了。圖5-5膠位的型腔最后要在后模仁上設(shè)計頂針孔的大小與位置，頂針就是脫模推出機構(gòu)，即將塑件從后模上頂出。如下圖所示。圖中八支頂針上下對稱，直徑都為φ2㎜。圖5-6頂針排列頂針孔在高度方向的形式與尺寸如下圖所示。圖中高度為40㎜的部分直徑為φ2.5㎜，40㎜以上的部分直徑才是φ2㎜，用于與頂針相配合。這樣做的目的是為了減少配合的接觸面積。圖5-7推出機構(gòu)最終設(shè)計的形狀如下圖所示：圖5-8后模5.3后模仁鑲件的設(shè)計后模仁鑲件就是鑲在后模仁的鑲件孔中，再頂?shù)角澳Ｈ噬希孕纬山^緣架中間的孔的成型零件。它的總體截面外形及尺寸前面已確定，如圖（30）中的粗虛線框所示。另外后模鑲件在產(chǎn)品中的形狀與位置如下圖所示，圖中的粗虛線框也就表示了鑲件在另一方向的總體截面形狀。簡單的說，塑件哪里是空的鑲件就要到哪個位置。圖5-9后模鑲件最終設(shè)計的后模仁鑲件的形式如下圖所示，當(dāng)然還要做一個M6的螺絲孔以通過螺釘固定在后?？蛏稀D5.10后模鑲件5.4成型零件的加工工藝此部分內(nèi)容是本畢業(yè)設(shè)計的特色所在。成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計完后，就要開始零件的下材料和加工制作等。由于此塑件電動機絕緣膠架的材料的主要成分是尼龍66，要求有優(yōu)良的力學(xué)性能，抗沖擊強度高，良好的消音效果，較強的絕緣性能等。廠家的這種材料具有一定的腐蝕性，容易產(chǎn)生批鋒（飛邊），因此其成型零件的材料的各種性能要求相當(dāng)好，并且必須進行熱處理，提高它們的硬度。本套模具的成型零件都采用一種牌號叫S136-H的瑞典進口模具鋼。它是一般模具鋼材中性能最好也是價格最貴的一種，一公斤要一百一十多港幣。它是一種預(yù)加硬透明耐蝕鏡面模具鋼，其主要成份和性能如下：主要成份：出廠狀態(tài)：淬火加回火，HRC31-35鋼材特點：1、最佳之拋光性。2、滲透性良好。3、良好之搞腐蝕性。4、此鋼材經(jīng)淬火及鏡面磨光后，其抗腐蝕性能更加可靠。所有的成型零件的加工工藝大致可分為：a)訂材料、開料，b)熱處理前的加工，c)熱處理后的加工，d)加工型腔等幾道工序。5.5前模仁的加工工藝由前面前模的結(jié)構(gòu)設(shè)計可知，前模就是一個長方體。其設(shè)計尺寸為260×160×25，而訂材料時的尺寸每邊必須大約留3㎜的余量，訂料的尺寸為263×