基于CAD/CAM技术的BJ－４LJM四联积木注塑模具设计论文
基于CAD/CAM技术的BJ－４LJM四联积木注塑模具设计
模具是工业生产中使用极为广泛的基础装备。在汽车、电机、仪表、电器、电子、通信、家电和轻工等行业中，60%-80%的零件都要依靠模具成形，并且随着近年来这些行业的迅速发展，模具对企业越来越重要，精度要求越来越高，结构要求也越来越复杂。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂性、高一致性、高生产效率和低消耗，是其他加工方法所不能比拟的。模具生产技术的高低，已成为衡量一个国家产品的制造水平的重要标志。注射成型模具是模具中较为重要的一种，其在我国的工业中也占据着重要的地位。
关键词 模具，重要性，注射成型
1 引言 1
2 塑件结构及尺寸 2
3 注塑成型工艺 2
3.1 材料分析 2
3.2 注射成型参数 3
3.3 设计步骤 3
4 注射机初选 4
5 成型零部件的设计 4
5.1 型腔数目和排布 5
5.2 分型面设计 5
5.3 型芯、型腔的设计 6
5.4 成型零部件工作尺寸计算 7
5.5 型腔模板周界计算 9
5.6 模架选择 10
6 浇注系统 11
6.1 主流道与主流道衬套设计 11
6.2 分流道设计 11
6.3 浇口设计 12
7 导向及脱模机构的设计 13
7.1 导向机构设计 13
7.2 脱模机构设计 14
8 冷却与排气系统设计 16
9 排气系统设计 17
10 校核 17
10.1 最大注射量校核 17
10.2 注射压力校核 17
10.3 锁模力校核 18
10.4 开模行程校核 18
10.5 安装部分尺寸校核 18
11 模具尺寸及材料 19
11.1 模板尺寸 19
11.2 模板及零件选材 19
12 模具总装配图 20
13 典型零件加工 21
结论 23
致谢 24
参考文献 25
1 引言
模具是工业生产中使用极为广泛的基础装备。在汽车、电机、仪表、电器、电子、通信、家电和轻工等行业中，60%-80%的零件都要依靠模具成形，并且随着近年来这些行业的迅速发展，对模具的要求越来越迫切，精度要求越来越高，结构要求也越来越复杂。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂性、高一致性、高生产效率和低消耗，是其他加工方法所不能比拟的。模具生产技术的高低，已成为衡量一个国家产品的制造水平的重要标志。
模具是工业生产的主要工艺装备，模具工业是国民经济的基础工业。在现代工业生产中，产品零件广泛采用冲压、锻压成形、压铸成形、挤压成形，塑料注射或其它成形加工方法，与成形模具相配套，是坯料成形加工成符合产品要求的零件，如汽车覆盖件、发动机曲轴、洗衣机内桶的制造，都离不开模具。
据有关方面预测，模具市场的总体趋势是平稳向上的，在未来的模具市场中，塑料模具发展速度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。随着塑料工业的不断发展，对塑料模具提出越来越高的要求是正常的，因此，精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度。同时，由于近年来进口模具中，精密、大型、复杂、长寿命模具占多数，所以，从减少进口、提高国产化率角度出发，这类高档模具在市场上的份额也将逐步增大。建筑业的快速发展，使各种异型材挤出模具、PVC塑料管材接头模具成为模具市场新的经济增长点，高高速公路的迅速发展，对汽车轮胎也提出了更高要求，因此子午线橡胶轮胎模具，特别是活络模的发展也将高于总平均水平；以塑代木以塑代金属使塑料模具在汽车、摩托车工业中的需求量巨大；家用电器行业在“十一五”期间将有较大发展，特别是电冰箱、空调器和微波炉等的零配件的塑料模需求很大；而电子及通讯产品方面，除了彩电等音像产品外，笔记本电脑和网机顶盒将有较大发展，
这些都是塑料模具市场的增长点。
我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。注射成型模具是模具中较为重要的一种，其在我国的工业中也占据着重要的地位。80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%。在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。我国模具的标准化、交货期、模具精度、CAD/CAM技术的应用还和国外有较大的差距。
11.2 模板及零件选材
塑料模具由于成型方法、结构形式、使用要求、模具大小及产品产量多少、制品外观光泽要求等有许多不同，因此模具选材应依模具实际情况合理地选择，模具选材原则是在保证模具质量的前提下，尽量考虑经济效果。同时在一副模具中，选料的品种也不宜太多、太杂。
选用单个材料需要综合考虑的方面有：首先是考虑它的功能，其次是机械加工性能、耐磨性、抗疲劳性能、耐腐蚀性、热处理性能等。但是模具是一个整体，选用材料因综合考虑生产成本、相互配合、生产要求等，权衡利弊，最终确定整套模具的材料选择方案。
模具的机构，尺寸确定之后，还应确定模具的材料，由于使用的是标准模架，故材料主要针对浇口套，成型零件，推杆等零件。材料的选用是以模具零件的使用性能与加工性能为以及的，本设计中的材料的选择依靠查表和相关经验获得，具体情况如下表所示：
表5 各零件材料及热处理方法
零件名称 材料 热处理方法
压板 45钢 热处理28～32HRC
定模板 45钢 调制230～270HB
型腔板 45钢 淬火43～48HRC
推件板 T8A 淬火54～58HRC
型芯固定板 45钢 热处理28～32HRC
垫板 45钢 淬火43～48HRC
动模底座 45钢 热处理28～32HRC
推杆固定板 45钢 热处理28～32HRC
推杆垫板 45钢 淬火43～48HRC
型芯 P20 预硬化36～38HRC
型腔嵌块 P20 预硬化36～38HRC
导柱 20 渗碳、淬火56～60HRC
拉料杆 T8A 淬火50～55HRC
推件杆 T8A 淬火54～58HRC
拉板 45钢 热处理28～32HRC
主流道衬套 T8A 淬火50～55HRC
导套 T8A 淬火50～55HRC
定位圈 45钢 淬火43～48HRC
12 模具总装配图
1.推杆垫板；2.推杆固定板；3.垫板；4.型芯固定板；5.下导柱；6.导套；
7.限位螺钉；8.定距拉板；9.螺钉；10.导套；11.导套；12.螺钉；13.主流
道衬套；14.拉料杆；15.型腔板；16.压板；17.定模板；18.弹簧；19.推件
板；20.上导柱；21.垫板；22.推杆；23.螺钉；
图20 模具总装配图
13 典型零件的仿真加工
型腔嵌块的技术要求：
(1) 零件内表面粗糙度为0.4μm，外表面粗糙度为1.6μm，
(2) 零件选用P20钢材，预硬化36～38HRC。
运用Mastercam仿真软件加工型腔嵌块。
(1) 选择机床类型—铣床；
(2) 定义坯料大小160×120×60mm；
(3) 选择Φ30平底刀对坯料进行平面铣削；
(4) 选择Φ20平底刀对坯料进行外形铣削；
(5) 选择Φ20平底刀粗加工台阶及外形；
(6) 选择Φ10平底刀精加工台阶及外形；
模具是工业生产中使用极为广泛的基础装备。在汽车、电机、仪表、电器、电子、通信、家电和轻工等行业中，60%-80%的零件都要依靠模具成形，并且随着近年来这些行业的迅速发展，模具对企业越来越重要，精度要求越来越高，结构要求也越来越复杂。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂性、高一致性、高生产效率和低消耗，是其他加工方法所不能比拟的。模具生产技术的高低，已成为衡量一个国家产品的制造水平的重要标志。注射成型模具是模具中较为重要的一种，其在我国的工业中也占据着重要的地位。
关键词 模具，重要性，注射成型
1 引言 1
2 塑件结构及尺寸 2
3 注塑成型工艺 2
3.1 材料分析 2
3.2 注射成型参数 3
3.3 设计步骤 3
4 注射机初选 4
5 成型零部件的设计 4
5.1 型腔数目和排布 5
5.2 分型面设计 5
5.3 型芯、型腔的设计 6
5.4 成型零部件工作尺寸计算 7
5.5 型腔模板周界计算 9
5.6 模架选择 10
6 浇注系统 11
6.1 主流道与主流道衬套设计 11
6.2 分流道设计 11
6.3 浇口设计 12
7 导向及脱模机构的设计 13
7.1 导向机构设计 13
7.2 脱模机构设计 14
8 冷却与排气系统设计 16
9 排气系统设计 17
10 校核 17
10.1 最大注射量校核 17
10.2 注射压力校核 17
10.3 锁模力校核 18
10.4 开模行程校核 18
10.5 安装部分尺寸校核 18
11 模具尺寸及材料 19
11.1 模板尺寸 19
11.2 模板及零件选材 19
12 模具总装配图 20
13 典型零件加工 21
结论 23
致谢 24
参考文献 25
1 引言
模具是工业生产中使用极为广泛的基础装备。在汽车、电机、仪表、电器、电子、通信、家电和轻工等行业中，60%-80%的零件都要依靠模具成形，并且随着近年来这些行业的迅速发展，对模具的要求越来越迫切，精度要求越来越高，结构要求也越来越复杂。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂性、高一致性、高生产效率和低消耗，是其他加工方法所不能比拟的。模具生产技术的高低，已成为衡量一个国家产品的制造水平的重要标志。
模具是工业生产的主要工艺装备，模具工业是国民经济的基础工业。在现代工业生产中，产品零件广泛采用冲压、锻压成形、压铸成形、挤压成形，塑料注射或其它成形加工方法，与成形模具相配套，是坯料成形加工成符合产品要求的零件，如汽车覆盖件、发动机曲轴、洗衣机内桶的制造，都离不开模具。
据有关方面预测，模具市场的总体趋势是平稳向上的，在未来的模具市场中，塑料模具发展速度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。随着塑料工业的不断发展，对塑料模具提出越来越高的要求是正常的，因此，精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度。同时，由于近年来进口模具中，精密、大型、复杂、长寿命模具占多数，所以，从减少进口、提高国产化率角度出发，这类高档模具在市场上的份额也将逐步增大。建筑业的快速发展，使各种异型材挤出模具、PVC塑料管材接头模具成为模具市场新的经济增长点，高高速公路的迅速发展，对汽车轮胎也提出了更高要求，因此子午线橡胶轮胎模具，特别是活络模的发展也将高于总平均水平；以塑代木以塑代金属使塑料模具在汽车、摩托车工业中的需求量巨大；家用电器行业在“十一五”期间将有较大发展，特别是电冰箱、空调器和微波炉等的零配件的塑料模需求很大；而电子及通讯产品方面，除了彩电等音像产品外，笔记本电脑和网机顶盒将有较大发展，
这些都是塑料模具市场的增长点。
我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。注射成型模具是模具中较为重要的一种，其在我国的工业中也占据着重要的地位。80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%。在未来的模具市场中，塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。我国模具的标准化、交货期、模具精度、CAD/CAM技术的应用还和国外有较大的差距。
11.2 模板及零件选材
塑料模具由于成型方法、结构形式、使用要求、模具大小及产品产量多少、制品外观光泽要求等有许多不同，因此模具选材应依模具实际情况合理地选择，模具选材原则是在保证模具质量的前提下，尽量考虑经济效果。同时在一副模具中，选料的品种也不宜太多、太杂。
选用单个材料需要综合考虑的方面有：首先是考虑它的功能，其次是机械加工性能、耐磨性、抗疲劳性能、耐腐蚀性、热处理性能等。但是模具是一个整体，选用材料因综合考虑生产成本、相互配合、生产要求等，权衡利弊，最终确定整套模具的材料选择方案。
模具的机构，尺寸确定之后，还应确定模具的材料，由于使用的是标准模架，故材料主要针对浇口套，成型零件，推杆等零件。材料的选用是以模具零件的使用性能与加工性能为以及的，本设计中的材料的选择依靠查表和相关经验获得，具体情况如下表所示：
表5 各零件材料及热处理方法
零件名称 材料 热处理方法
压板 45钢 热处理28～32HRC
定模板 45钢 调制230～270HB
型腔板 45钢 淬火43～48HRC
推件板 T8A 淬火54～58HRC
型芯固定板 45钢 热处理28～32HRC
垫板 45钢 淬火43～48HRC
动模底座 45钢 热处理28～32HRC
推杆固定板 45钢 热处理28～32HRC
推杆垫板 45钢 淬火43～48HRC
型芯 P20 预硬化36～38HRC
型腔嵌块 P20 预硬化36～38HRC
导柱 20 渗碳、淬火56～60HRC
拉料杆 T8A 淬火50～55HRC
推件杆 T8A 淬火54～58HRC
拉板 45钢 热处理28～32HRC
主流道衬套 T8A 淬火50～55HRC
导套 T8A 淬火50～55HRC
定位圈 45钢 淬火43～48HRC
12 模具总装配图
1.推杆垫板；2.推杆固定板；3.垫板；4.型芯固定板；5.下导柱；6.导套；
7.限位螺钉；8.定距拉板；9.螺钉；10.导套；11.导套；12.螺钉；13.主流
道衬套；14.拉料杆；15.型腔板；16.压板；17.定模板；18.弹簧；19.推件
板；20.上导柱；21.垫板；22.推杆；23.螺钉；
图20 模具总装配图
13 典型零件的仿真加工
型腔嵌块的技术要求：
(1) 零件内表面粗糙度为0.4μm，外表面粗糙度为1.6μm，
(2) 零件选用P20钢材，预硬化36～38HRC。
运用Mastercam仿真软件加工型腔嵌块。
(1) 选择机床类型—铣床；
(2) 定义坯料大小160×120×60mm；
(3) 选择Φ30平底刀对坯料进行平面铣削；
(4) 选择Φ20平底刀对坯料进行外形铣削；
(5) 选择Φ20平底刀粗加工台阶及外形；
(6) 选择Φ10平底刀精加工台阶及外形；
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