模具cad 第十一章

1、普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材模具模具CAD基础基础华中科技大学 王义林 主编第第11章章 塑料注射模塑料注射模CAD系统的开发系统的开发 11.1 注射模的基本结构注射模的基本结构11.2 注射模设计制造的特点及发展阶段注射模设计制造的特点及发展阶段11.3 注射模注射模CAD的主要内容及设计流程的主要内容及设计流程11.4 注射模成型零部件的设计注射模成型零部件的设计11.5 标准模架的建库与选用标准模架的建库与选用11.6 典型结构与零件设计典型结构与零件设计11.7 模具工作过程运动仿真模具工作过程运动仿真11.8 结构零件强度与刚度校核结构零件强

2、度与刚度校核11.1 注射模的基本结构 11.1.1 注射模具的典型结构图11-1 典型的单分型面注射模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拉料杆 11推杆 12导柱 13型芯14凹模 15冷却水通道基本组成部分 n成型部件 n浇注系统 n导向部件 n推出机构 n调温系统 n排气槽 n侧抽芯机构 n标准模架 11.1.2 注射模具的分类1. 单分型面注射模具2. 双分型面注射模具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11-

3、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 11.2 注射模设计制造的特点n注射模设计制造的主要特点如下： （1）小批量、多品种。 （2）外部约束条件多。 塑料、注射机、塑料产品、生产批量 （3）结构复杂且灵活多变。 （4）设计关联性。 （5）标准化程度高。 （6）经验性与试探性强。 11.3 注射模CAD的主要内容及设计流程n注射制品的几何造型 n成型部分零件的生成 n标准模架选择 n典型零件与结构设计 n模具零件图的生成 n常规计算和校核 塑料

4、制品造型尺 寸 转 换成型零件生成调用标准模架流 道 设 计典型结构设计冷却系统设计工程图输出非标准模架设计是否调用标准模架 Y N11.4 注射模成型零部件的设计1. 尺寸转换图11-4 尺寸分类型腔内形尺寸；型芯外形尺寸；型腔深度尺寸；型芯高度尺寸； 中间距尺寸2. 制品修补制品修补实体补丁片体补丁平面修补实体修补曲面修补边界修补现有曲面修补扩展曲面修补12345通孔1和2可用平面修补来完成 孔3和4可用实体修补来完成 底部侧孔5可用边界修补来完成 3. 型腔布置 型腔布置的形式比较固定，如矩型、圆周型、H型等，通过对常用结构形式进行总结并参数化后提供给用户选择。同时系统还应提供重定位功能

5、，允许用户对单个或多个型腔位置进行修改。4. 分型线与分型面定义 分型面是指用于分开模具以取出制品的曲面（或平面）。分型面的确定应遵循下面的原则： 分型面应开在塑料产品最大轮廓处； 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； 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； 尽量避免使用侧向抽芯和分型机构； 分型面的选择应有利于开模时将产品留在动模一侧，以便脱模，简化模具结构； 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； 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； 分型面选择应使模具结构简单。n确定分型线n创建分

6、型面有两个步骤： 用自动工具通过拉伸、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； 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。5. 型芯型腔生成 首先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。将前面所得的缝合曲面来修剪该空腔模型便可得型芯、型腔模型。11.5 标准模架的建库与选用11.5.1 标准模架库的建立 每一品种的标准模架需要建立一个装配模型并存储在模架库中 11.5.2 标准模架库的管理与调用模架库零件数据库零件数据库参数化图形输出选择模架品种选择模架系列选择模架品种选择模架规格完成模架设计11.6 典型结

7、构与零件设计1. 浇注系统设计图11-9 浇注系统组成 1主流道；2分流道；3浇口；4冷料穴1) 主流道的设计。2) 冷料穴的设计。3) 分流道的设计。n常见的分流道截面如图11-10所示。 圆形 半圆形 矩形 梯形 一级分流道设计。 二级分流道设计。 4) 浇口设计。 侧边浇口耳柄浇口扇形浇口膜片浇口搭接式浇口环形浇口盘状浇口直接浇口潜伏式浇口点 浇 口直边浇口圆边浇口面 浇 口浇口类型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从成型位置抽至不妨碍制件脱模的位置所移动的距离。对于一般塑料产品的侧凹或孔，抽芯距离为 对于线圈骨架类塑件，抽芯距离为 式中 h 侧凹或孔的

8、深度；R 塑件外径；r 塑件内径； 保证塑件脱模的安全余量，常取23mm。 （2）标准侧抽芯机构的种类及适用范围n弹簧侧向抽芯机构 塑料产品的侧凹或孔较浅，所需抽拔力和抽芯距离不大时。n斜导柱侧向抽芯机构 适于抽拔力较大而抽芯距离较短的情况。n斜滑板侧向抽芯机构 用于成型具有深侧凹的产品，能提供较大的抽拔力和抽芯距离，通常用于外侧凹成型。n斜滑块侧向抽芯机构 通常用于对内侧凹进行抽芯，要求型芯的周界尺寸较大。n弯销侧向抽芯机构 可得到比斜导柱机构更大的抽芯距离和抽拔力，能对内、外侧凹成型，但结构较复杂。 hL22rRL（3）斜导柱侧抽芯机构的设计n首先计算斜导柱的倾斜角、直径d、工作长度和总长

9、L n其次是选择斜导柱内部结构，包括：活动型芯和滑块的固定形式、滑块和导滑槽固定形式、锁紧块类型、滑块定位形式。最后是斜导柱机构零件设计，斜导柱机构的零件模型均取自零件库。3. 脱模和顶出机构设计 顶出零件（推杆、推管、推板）、推杆固定板、推出板、导向零件（导柱和导套等）、复位零件（复位杆、复位弹簧等）、定距零件（定距螺杆等）、拉料杆、挡销等 n标准脱模和顶出机构主要包括： （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。标准模架中有的类型已包含了推板。 （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

10、采用二次分型机构。该机构控制模具第一次分型时取出浇道凝料，第二次分型时取出成型制品。n点浇口模具的脱浇口装置可有标准形式： （1）顶出式。 为每条分流道设计一条顶杆，适用于多腔模。 （2）斜窝式。在每条分流道末端开一斜向定模座板的小孔，以便开模时拉住浇道凝料，折断点浇口。 （3）脱件板式。使用脱件板拉出浇道凝料。 （4）拉杆式。使用分流道拉料杆拉住浇道凝料，开模时折断浇口。 4. 冷却系统设计nCAD系统可提供一组标准的冷却水道和冷却芯设计方案，以简化常用模具的设计。同时还提供交互式水道设计环境，用于设计形状特殊的水道。n在CAD中，可用折线来表示水道的走向，折线经过的路径就是水道中心的轨迹。

11、 (1)确定该折线各部位的精确位置，并进行计算得出水道的最佳直径。 (2)对水道折线分段产生水道段。 (3)第三步是设置水道附属零件，如出入水管接头、锥螺塞、密封垫等。n对型芯的冷却，CAD提供一些预定义冷却结构以简化设计。11.7 模具工作过程运动仿真11.7.1 注射模运动的特点（a） （b）图11-13 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11-14 斜导柱驱动的圆筒骨架瓣运

12、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11.7.2 模具运动模拟的方法n虽然模具零件的运动距离、方向不同，但是可分为几个运动组，在同一个运动组中的零件的运动距离和方向相同， n对不同的运动组给予不同的运动距离和方向， n对每一个运动步距计算每个运动组的空间位置矩阵，移动运动组，检查所有零件之间的干涉情况。 调出注塑模具设置运动分组设置运动组件运动参数开始运动停止运动零件回到起点否否是是零件回到起点是否否是是否模拟结束是否零件回到起点零件回到起点 是否干涉？ 运动完成？ 重置运动参数？ 重设参数？重新开始运动 重新分组？ 重新模拟？停止运动11.7.3 干涉检验的原理 n干涉检验最简单、可靠、完善的方法是进行形体间的求交运算 n模具的运动模拟过程中发生干涉的原因有三个: (1) 运动分组和运动参数设置不当。 (2) 设计不当。 (3) 系统本身的误差。 11.8 结构零件强度与刚度校核11.8.1 校核准则n模具的强度和刚度校核应以型腔内的最大压力为准。n强度校核的准则是模具零件在各种受力形式下的应力值不超过材料的许用应力。n刚度校核准则是模具沿合模方向的变形量和垂直于合模方向的变形量不超过允许值。刚度计算的条件由于