盖板塑件的模具设计与加工
日期 2017年4月10日 【】论文以盖板塑件为载体阐述该零件模具设计、加工和修配的全过程。全部内容由三部分组成。基于CAE分析基础上进行模具设计的内容包括模具分型面的选择、标准模架的调用、浇注系统设计、排气系统设计、推出机构及复位机构设计、冷却水路设计。基于UG软件下的CAM编程及零件的加工的内容包括:型腔、型芯、滑块及斜顶的加工。模具加工后的装调修配的内容包括型芯-型腔、型芯-斜顶及型腔-滑块的修配。
引 言
本篇论文是我参加2017年江苏省高等职业院校技能大赛注塑模具设计制造及信息化技术大赛时的一个真实案例。竞赛要求以盖板塑件为载体，完成零件模具的设计、有限元分析、数控加工和模具装配全过程。在竞赛中需要完成的工作有（校内）：用ERP系统软件下载大赛所需要的文件与产品3D数据模型；制定任务分配计划并输出任务分配计划表，制定模具BOM表并输出BOM表；依据给定的产品3D数据模型，进行3D模具初始方案设计；应用注塑模CAE软件对设计方案进行分析，根据分析结果进行评价，并生成分析报告；根据优化的设计方案完成并细化模具3D结构设计（模具3D装配图）、以及绘制指定零件的2D工程图（符合国标）；编制模具设计说明书。比赛现场完成的工作有：根据大赛现场提供的机床和刀具，完成型芯型腔以及有关零件的加工制造；依据检测结果在ERP系统中录入检测报告信息并输出检测报告，完成零件工艺的编制并输出零件的加工工艺卡；依据现场提供的模具零件，完成装配模具；再将模具装到成型设备上，填写模具试模工艺卡并进行试模，最终成型加工出合格产品。本次比赛前后历时1个多月的时间，在老师的指导下，经过与同伴的通力合作我们取得了“201年江苏省高等职业院校德立天杯注塑模具设计制造及信息化技术大赛三等奖的好成绩。
一、盖板塑件的工艺分析
（一）注塑模的简介
注射模又称注塑模。注射成型是根据金属压铸成型原理发展起来的，首先将粒状或粉状的塑料原料加入到注射机的料筒里，经过加热熔融成粘流态，然后在柱塞或螺杆的推动下，以一定的流速通过料筒前端的喷嘴和模具的浇注系统注射入闭合的模具型腔中，经过一定时间后，塑料在模内硬化定型，接着打开模具，从模内脱出成型的塑件。注射模主要用于热塑性塑料制件的成型，近年来，热固性塑
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
料注射成型的应用也在逐渐增加。
（二）盖板塑件材料
该塑件为壳体零件，3D图如图11所示，材料为PP，拔模角度为30。零件技术要求：塑件表面光洁无毛刺、无缩痕。
图11 盖板塑件三维模型
（三）塑件结构工艺性分析
塑件的外形为长方形壳体，尺寸为65*55*10mm，塑件壁厚的最小尺寸应满足具有足够的刚度和强度，脱模时能承受脱模机构的冲击，装配时能承受紧固力。壁厚过大，不仅浪费原料，还会延长冷却时间，降低生产效率，另外也容易产生表面凹陷、内部缩孔等缺陷。而且塑件壁厚不均匀则会因冷却和固化速度不均产生附加应力，引起翘曲变形。该塑件平均壁厚为1.7mm，最大壁厚为2.3mm，最小壁厚为1mm，壁厚均匀，且符合最小壁厚要求，有利于零件的成型。如图12所示。
塑件内部有倒扣，需采用斜顶成型；塑件侧壁有孔，需采用滑块成型；塑件内壁有四个包丝柱，需借助司筒成型。
图12 盖板塑件的壁厚检查
（四）塑件精度分析
塑件要求外表面光洁无毛刺、无缩痕，为一般外观件，无其他特殊使用要求，查相关模具手册可知其尺寸要求为MT5级，要求不高，可按规定确定偏差。表面粗糙度范围为Ra0.05Ra3.2μm，无特殊的表面质量要求，表面粗糙度可取Ra3.2μm。
二、盖板塑件模具的设计
根据大赛要求应用UG10.0软件进入注塑模设计模块进行盖板塑件模具的设计。
（一） 分型面的确定
根据分型面的选取原则，该产品应该选在投影面积的最大处，如下图21所示。
图21 盖板塑件的分型面
（二）浇注系统的设计
1.主流道的设计
本设计的注塑机型号为：DLTYDCXJ500A，喷嘴孔径为2mm，对应浇口套的小端直径选择3mm，锥角为1度，浇口套端球面半径取15.5mm。
2.浇口和分流道的类型选择
塑件要求表面光洁、无毛刺，故浇口不能设置在塑件的外表面上，本设计采用经济合理、加工方便、应用广泛的侧浇口类型，浇口半径为2mm，分流道的截面形状选用半圆形，半径为1mm。
3.浇口和分流道的位置确定
由于塑件上表面为曲面，为了达到浇注系统的平衡，故浇口及其流道位置沿塑件宽度方向开设，如下图22所示。
图22 盖板塑件浇口及其流道位置
4.拉料杆和冷却穴的设计
本设计采用常用的Z形拉料杆，如下图23所示。冷料穴设置在主流道的末端，直径与主流道大端直径相同，深度为1.5倍直径。
图23 Z形拉料杆
（三）成型零部件的设计
根据所提供的注塑机，本设计采用一模一腔。由于该塑件结构简单、尺寸不大，故选用整体式型芯和型腔，如图24、25所示。
图24型腔图 图25型芯图
（四）抽芯机构的设计
如图26、27所示，塑件侧孔厚度约为1.1mm，采用滑块成型。根据滑块的抽芯距应比侧孔厚度大2~3mm，本设计确定抽芯距为4.1mm。
图26塑件侧孔 图27 滑块图
如图28、29所示，塑件内壁有0.5mm高度的倒扣，采用斜顶成型。根据抽芯距应比倒扣高度大2~3mm，本设计确定斜顶抽芯距为3.5mm。
图28 塑件内壁的倒扣 图29 斜顶图
（五）脱模机构的设计
塑件为长方形壳体，内侧有四个包丝柱，为了保证具有足够的推出力，本设计设置4根推管和2根推杆一起推出，位置如图210所示。
图210 脱模机构的位置
（六）其他零部件的选用
1.合模导向机构
合模导向机构的作用是保证动模和定模的准确导向和定位，以及保证推出机构的平稳运动，其主要零件是导柱和导套，本设计采用直径16mm的导柱，导套外径为25mm。根据塑件特征，借助行位精定位（设置虎口精定位），如图211所示。
引 言
本篇论文是我参加2017年江苏省高等职业院校技能大赛注塑模具设计制造及信息化技术大赛时的一个真实案例。竞赛要求以盖板塑件为载体，完成零件模具的设计、有限元分析、数控加工和模具装配全过程。在竞赛中需要完成的工作有（校内）：用ERP系统软件下载大赛所需要的文件与产品3D数据模型；制定任务分配计划并输出任务分配计划表，制定模具BOM表并输出BOM表；依据给定的产品3D数据模型，进行3D模具初始方案设计；应用注塑模CAE软件对设计方案进行分析，根据分析结果进行评价，并生成分析报告；根据优化的设计方案完成并细化模具3D结构设计（模具3D装配图）、以及绘制指定零件的2D工程图（符合国标）；编制模具设计说明书。比赛现场完成的工作有：根据大赛现场提供的机床和刀具，完成型芯型腔以及有关零件的加工制造；依据检测结果在ERP系统中录入检测报告信息并输出检测报告，完成零件工艺的编制并输出零件的加工工艺卡；依据现场提供的模具零件，完成装配模具；再将模具装到成型设备上，填写模具试模工艺卡并进行试模，最终成型加工出合格产品。本次比赛前后历时1个多月的时间，在老师的指导下，经过与同伴的通力合作我们取得了“201年江苏省高等职业院校德立天杯注塑模具设计制造及信息化技术大赛三等奖的好成绩。
一、盖板塑件的工艺分析
（一）注塑模的简介
注射模又称注塑模。注射成型是根据金属压铸成型原理发展起来的，首先将粒状或粉状的塑料原料加入到注射机的料筒里，经过加热熔融成粘流态，然后在柱塞或螺杆的推动下，以一定的流速通过料筒前端的喷嘴和模具的浇注系统注射入闭合的模具型腔中，经过一定时间后，塑料在模内硬化定型，接着打开模具，从模内脱出成型的塑件。注射模主要用于热塑性塑料制件的成型，近年来，热固性塑
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料注射成型的应用也在逐渐增加。
（二）盖板塑件材料
该塑件为壳体零件，3D图如图11所示，材料为PP，拔模角度为30。零件技术要求：塑件表面光洁无毛刺、无缩痕。
图11 盖板塑件三维模型
（三）塑件结构工艺性分析
塑件的外形为长方形壳体，尺寸为65*55*10mm，塑件壁厚的最小尺寸应满足具有足够的刚度和强度，脱模时能承受脱模机构的冲击，装配时能承受紧固力。壁厚过大，不仅浪费原料，还会延长冷却时间，降低生产效率，另外也容易产生表面凹陷、内部缩孔等缺陷。而且塑件壁厚不均匀则会因冷却和固化速度不均产生附加应力，引起翘曲变形。该塑件平均壁厚为1.7mm，最大壁厚为2.3mm，最小壁厚为1mm，壁厚均匀，且符合最小壁厚要求，有利于零件的成型。如图12所示。
塑件内部有倒扣，需采用斜顶成型；塑件侧壁有孔，需采用滑块成型；塑件内壁有四个包丝柱，需借助司筒成型。
图12 盖板塑件的壁厚检查
（四）塑件精度分析
塑件要求外表面光洁无毛刺、无缩痕，为一般外观件，无其他特殊使用要求，查相关模具手册可知其尺寸要求为MT5级，要求不高，可按规定确定偏差。表面粗糙度范围为Ra0.05Ra3.2μm，无特殊的表面质量要求，表面粗糙度可取Ra3.2μm。
二、盖板塑件模具的设计
根据大赛要求应用UG10.0软件进入注塑模设计模块进行盖板塑件模具的设计。
（一） 分型面的确定
根据分型面的选取原则，该产品应该选在投影面积的最大处，如下图21所示。
图21 盖板塑件的分型面
（二）浇注系统的设计
1.主流道的设计
本设计的注塑机型号为：DLTYDCXJ500A，喷嘴孔径为2mm，对应浇口套的小端直径选择3mm，锥角为1度，浇口套端球面半径取15.5mm。
2.浇口和分流道的类型选择
塑件要求表面光洁、无毛刺，故浇口不能设置在塑件的外表面上，本设计采用经济合理、加工方便、应用广泛的侧浇口类型，浇口半径为2mm，分流道的截面形状选用半圆形，半径为1mm。
3.浇口和分流道的位置确定
由于塑件上表面为曲面，为了达到浇注系统的平衡，故浇口及其流道位置沿塑件宽度方向开设，如下图22所示。
图22 盖板塑件浇口及其流道位置
4.拉料杆和冷却穴的设计
本设计采用常用的Z形拉料杆，如下图23所示。冷料穴设置在主流道的末端，直径与主流道大端直径相同，深度为1.5倍直径。
图23 Z形拉料杆
（三）成型零部件的设计
根据所提供的注塑机，本设计采用一模一腔。由于该塑件结构简单、尺寸不大，故选用整体式型芯和型腔，如图24、25所示。
图24型腔图 图25型芯图
（四）抽芯机构的设计
如图26、27所示，塑件侧孔厚度约为1.1mm，采用滑块成型。根据滑块的抽芯距应比侧孔厚度大2~3mm，本设计确定抽芯距为4.1mm。
图26塑件侧孔 图27 滑块图
如图28、29所示，塑件内壁有0.5mm高度的倒扣，采用斜顶成型。根据抽芯距应比倒扣高度大2~3mm，本设计确定斜顶抽芯距为3.5mm。
图28 塑件内壁的倒扣 图29 斜顶图
（五）脱模机构的设计
塑件为长方形壳体，内侧有四个包丝柱，为了保证具有足够的推出力，本设计设置4根推管和2根推杆一起推出，位置如图210所示。
图210 脱模机构的位置
（六）其他零部件的选用
1.合模导向机构
合模导向机构的作用是保证动模和定模的准确导向和定位，以及保证推出机构的平稳运动，其主要零件是导柱和导套，本设计采用直径16mm的导柱，导套外径为25mm。根据塑件特征，借助行位精定位（设置虎口精定位），如图211所示。
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