注塑模具毕业设计说明书

目录TOC\o"1-3"\h\u1991前言 119742模具总体设计 3218872.1制品的分析 3326612.2模具总体方案设计 4218732.3注射机的选择 5277002.4型腔数的拟定 5247892.5型腔的布局 647122.6分型面的拟定 7247652.7浇注系统设计 7225922.7.1浇口的形式 7264012.7.2流道、主流道衬套及定位环的设计 8172672.7.3冷料井的设计 961562.8冷却系统的设计 1041702.9模架的选择 11280042.10导柱、导套的选择 12196562.10.1导柱的选择 12127872.10.2导套的选择 125412.11顶杆设计 13137092.12复位杆 1417032.13锁模力的校核 1429512.14开模行程的校核 1594892.15总装配图及三维造型图 15281302.15.1总装配图 15269592.15.2模具的三维造型图 17294003工艺分析及仿真加工 18108823.1模具的注塑工艺分析 18285783.2模具成型件制造工艺与加工工序 19248523.2.1模具成型件制造工艺 19314193.2.2模具成型件的加工工艺 2047383.3数控仿真 20207134结论 2510418参考文献 2615309致谢 2730923附录 28 1前言在工业产品中，一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统金属结构件，加上运用工程塑料特有的性质，可以一次成型非常复杂的形状，并且还能设计成卡装结构，所带来的效果是明显的，因此，近年来工业产品塑料化的趋势不断上升。注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法，其中最重要之一的注塑模具已经很广泛的采用。它在质量、精度、制造周期以及注塑成型过程中的生产效率等方面水平的高低，直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新换代，同时也决定着公司在市场竞争中的反映能力和速度。注塑模具与其它机械行业想比，有以下三个特点：第一，模具不能像其它机械那样可作为基本定型的商品随时都可以在机电市场上买到。模具制造不也许形成批量生产，即模具是单件生产的，其寿命越长，反复加工的也许性越小。因此，模具的制导致本较高。第二，由于注塑模具是为产品中的塑料制品而订制的，作为产品，除质量、价格等因素之外，很重要的一点就是需要尽快地投放市场，所以对于为塑料制品而特殊定订制的模具来说，其制造周期一定要短。第三，模具制造是一项技术性很强的工作，其加工过程集中了机械制造中先进技术的部分精华与钳工技术的手工技巧，因此规定模具工人具有较高的文化技术水平，特别是对公司来说规定培养“全能工人”，使其适应多工种的规定，这种技术工人对模具单件生产方式组织均衡生产是非常重要的。综上所述，模具制造存在成本高，规定制造周期短，技术性强等特点，目前，随着科学技术的不断发展和计算机的应用，这些问题得到了很大的改善。注塑模具的特点：a)塑料的加热、塑化是在高温料筒内进行，而不是在模具内进行，因而模具不设加料腔，而设浇注系统，熔体通过浇注系统充满型腔。浇注系统对注塑模来说至关重要。b)塑料熔体进入型腔之前，模具已经闭合。在注塑过程中需根据塑料特性，在模具中设加热或冷却系统。c)注塑模生产适应性强，既可注塑小型制品，也可注塑大型制品；既可注塑简朴制品，也可注塑复杂制品，生产率高，容易实现自动化。d)注塑模一般是机动的，结构一般较复杂，因而制造周期较长，成本较高。注塑模具的应用在当今的时代会越来越广的，它的特点使得它的用处越来越宽，涉及的范围也大了。模具表面的光整加工是模具加工中未能很好解决的难题之一。模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，我国目前仍以手工研磨抛光为主(约占整个模具周期的l/3)，不仅效率低，且工人劳动强度大，质量不稳定，制约了我国模具加工向更高层次发展。因此，研究抛光自动化、智能化是重要的发展趋势。日本已研制了数控研磨机，可实现三维曲面模具的自动化研磨抛光。国外在模具生产中，计算机辅助设计与辅助制造(CAD/CAM)技术已得到十提成功的应用。三维造型和型腔的数控加工都是由计算机辅助软件完毕的，它大幅度的缩短了模具的生产周期，提高工作效率。德、美、日、法、意等工业发达国家在模具设计制造领域仍处在国际领先水平，他们的一些先进的模具方面的技术被许多发展中国家，甚至是其它发达国家学习采用。亚洲以日本和韩国模具技术水平最高，其它国家与之尚有较大的差距，但是他们也正在以惊人的速度发展着，国家之间的交流会使之发展更快。本课题是关于塑料头螺丝手柄的注塑模具设计。规定运用所学知识,能很好的对注塑模具进行设计.达成纯熟的掌握注塑模具的设计知识,并能对注塑模具设计有更高层次的结识的目的。该课题的设计规定通过基于现代CAD技术的注塑模设计,在设计过程中掌握模具设计的一般规律,对于运用现代CAD技术进行模具设计进行研究和应用,完毕塑料头螺丝手柄注塑模具设计.所设计塑料头螺丝手柄模具要能满足模具工作状态的质量规定,使用时安全可靠,便于维修,在注塑成型时要有较短的成型周期,成型后有较长的使用寿命,具有合理的模具制造工艺性.选择注塑模型腔进行加工分析,用数控加工进行编程加工。本课题要解决的重要问题是塑料头螺丝手柄注塑模具工艺方案的拟定和塑料头螺丝手柄注塑模具的设计。注塑模具设计总体思绪如图1-1所示设计前的准备拟定成形工艺选择成形设备拟定总体结构草图设计前的准备拟定成形工艺选择成形设备拟定总体结构草图设计计算、绘制总图及零件图1.准备设计所需的技术资料2.了解塑件的结构特点1.了解塑料的成形性能，计算塑件的重量和体积2.选择成形设备、了解设备的性能、规格、特点1.拟定模具结构形式2.拟定模具的重要结构3.绘制模具结构草图1.成形零件的设计及尺寸计算2.结构件的设计及尺寸拟定3.结构件的强度、模具安装尺寸的校核4.绘制总图及零件图本课题要达成的预期效果：a.外观及尺寸均符合规定，未出现溢边、缩坑等缺陷；b.结构合理；c.镶拼简朴，加工简便；d.顶出动作平稳、可靠。2模具总体设计2.1制品的分析塑件为塑料头螺丝手柄，材料为ABS，用游标卡尺对零件进行测绘。我们最终所需要加工得到的是制造此零件的模具型腔，而我们所取的塑件是模具生产出来的千千万万个塑件中的一个，由于制造的因素，塑件在出模后不可避免的会产生一定的变形，因此对该零件的测量数值需要进行分析解决。如对塑件较大尺寸误差的修正，对相同形状处所测不同尺寸的取均值进行圆整，然后绘出零件的草图。由于条件限制所以采用多次取断面进行测量的办法。量具：游标卡尺（0～300、0.02）,垂直卡尺，曲线测量仪等注意做到以下几点：1．测绘过程中必须把被测物体放在工作平面上；2．采用多次测量求平均值；3．对的地读取数据。根据上述的方法绘制的制品的零件图如下：2-1制品图该制品是ABS（苯烯腈-丁二烯-苯乙烯）塑料，重量约30g。据参考文献[3]P20可知，ABS的密度1030～1070，收缩率0.3～0.8%，模具温度50～80℃注射压力60～100Mpa，最大不溢料间隙0.04mm，塑件的尺寸精度为5～6级，则模具型腔的尺寸精度应为IT10～IT11级。2.2模具总体方案设计设计模具时，一方面拟定合适的注塑机，并了解它的技术规范规定：注塑机的最大注塑量、最大注塑压力、最大锁模力、最大成型面积、模具最大厚度和最小厚度、最大开模行程、模板安装模具的螺钉孔的位置和尺寸、注塑机喷嘴孔直径和喷嘴球头半径值。再根据现有注塑机的规格、所规定的塑件的质量、塑件成本及交货期等，拟定型腔数目。浇注系统分为主流道、分流道、浇口、冷料穴等。由于主流道与高温高压的熔融塑料接触所以外面要加个浇口套。分浇道的形状尺寸重要取决于塑件的体积、壁厚、形状以及所加工塑料的种类、注射速率、分浇道长度等。主流道与分流道采用圆角过渡，这样可以减小料流转向过渡时的阻力。分流道的布置要均匀解决，保证熔融塑料由主流道到各分流道的距离相等。分流道表面不必很光，可以使熔融塑料的冷却皮层固定，有助于保温。分流道与浇口采用圆弧过渡，有助于熔料的流动及填充。浇口是连接分流道和型腔的桥梁，它具有两个功能：第一，对塑料熔体流入型腔其控制作用；第二，当注塑压力撤消后，浇口固化，封锁型腔，使型腔中尚未冷却固化的塑件不会倒流。根据制品的特点初采用多点进料点浇口浇注系统。型腔分型面和形状的拟定：注塑模有一个分型面和多个分型面的模具，分型面的位置有垂直于开模方向、平行于开模方向以及倾斜于开模方向几种，分型面的形状有平面和曲面等。根据制品的形状采用双分型面分型。排气系统的设计：本模具采用间隙排气，运用分型面的配合间隙自然排气。推出机构的设计：推动的动力来源有手动推出、机动推出和液压与气动推出机构。本设计可采用机动推出，合模时复位杆一方面与定模边的分型面接触，而将推板和所有的推杆一道推回原位。本模具设计采用塑件留在动模，要保证塑件不应推出变形或损坏，还要保证塑件的良好外观和结构可靠。2.3注射机的选择注塑模具是与注塑机配套使用，因此设计时注塑机的选择尤为重要。从模具设计的角度出发，应了解的注射机的技术规定有：注射机的类型、最大注射量、最大注射压力、锁模力、最大注射面积、模具的最大和最小闭合厚度、最大开模行程以及模具在注射机上安装时所需的定位孔的大小、螺钉孔的位置等等。根据制品的大小及公司生产状况，选择SZ-100/60注射机，其重要参数如表2-1所示表2-1注射机参数型号SZ-100/60螺杆直径（mm）Φ35注射容量（cm3或g）100`注射压力（N/cm3）150锁模力（KN）600最大注射面积（cm2）模具厚度（mm）170～300模板行程（mm）300喷嘴球半径（mm）10喷嘴孔直径（mm）4喷嘴伸出量（mm）20顶出行程（mm）80外形尺寸（m*m*m）3.9X1.3X1.82.4型腔数的拟定据参考文献[3]可知，以机床的注射能力为基础，每次的注射量不超过注射机最大注射量的80%，按参考文献[3]公式计算模具的型腔数：n=(0.8G-)/(2-1)式中：—注射机的最大注射量（g）；—单个塑件的重量（g）；—浇注系统的重量（g）。n=(0.8x105-6)/30n=2.5模具型腔个数选一模二腔。2.5型腔的布局由于型腔的布置与浇注系统布置密切相关,因而型腔的排布在多型腔模具设计中应加以综合考虑。型腔的排布应使每个型腔浇口处有足够压力,以保证塑料熔体同时均匀地充满型腔，使各型腔的塑件内在质量均一稳定,这就规定型腔与主浇道之间的距离尽也许最短,同时采用平衡的浇道和合理的浇口尺寸以及均匀的冷却等。合理的排布可以避免塑件尺寸的差异、应力形成和脱模困难等问题。本设计是一模两腔，为合理的设计浇注系统和容易脱模，型腔的布局图如下：图2-3型腔的布局二维图图2-4型腔的布局三维图2.6分型面的拟定分开模具能取出塑件的面，称作为分型面。本模具采用双分型面。双分型面注塑模具是指浇注系统凝料和制品由不同的分型面取出。选择分型面时，应根据几何形状的外观质量、浇注系统的合理布置、便于取件、利于排气等因素综合考虑，为了便于脱模，分型面的位置宜取在塑件外形轮廓最大处。分型面的方向尽量采用与注塑机开模是垂直方向，形状有平面，斜面，曲面。由于本制品是下大上小的特点，根据上述选择分型面的原则，本制品的分型面选择在双联手柄大手柄的上端。另一分型面是为了取出浇注系统凝料。2.7浇注系统设计浇注系统的作用就是将熔融状态的塑料均匀、迅速地输入型腔，使型腔内体及时排出；并且将注射压力传递到型腔的各个部位，从而得到组织紧密的制品。浇注系统通常由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成。2.7.1浇口的形式浇口是浇道与型腔之间最短的一段距离，可以增长和控制塑料进入型腔的流速并封闭装填在型腔内的塑料。浇口位置的选择对制品的质量显得尤为重要，根据文献[3]浇口选择的一般规定是：a.塑件能量的损失最小;b.浇口的位置应使进入行腔的塑料能顺利的排出模腔内的空气，进入型腔的塑料不要立即封闭排气系;c.浇口的位置要避免导致收缩变形和塑件的熔接痕;d.拼镶结构的模具，浇口的位置不能使流动的塑料冲击镶件，但也不能离浇口太远，否则塑料流到镶件附近时变冷熔接不好;e.浇口的位置及大小要考虑对型芯的影响。避免塑料直接正面冲击型芯;f.外观规定高的塑件则浇口不允许设立在分型面上，同时要考虑清理简便，不损坏塑件。根据本设计的具体情况，采用多点进料点浇口浇注系统。本模具流道布置采用平衡式分流道，即从主流道到各个型腔的分流道的长度相等形状及截面尺寸都相同。采用这种形式，是为了减小进料口附近的收缩对手柄精度的影响。进料口均匀在塑件端面，不会在齿形上留痕迹。根据文献[3]其具体结构及参数如图2-5、2-6所示：图2-5进料口形式（主视图）图2-6进料口形式（俯视图）2.7.2流道、主流道衬套及定位环的设计主流道是注射机喷嘴与分流道的一段通道，通常和注塑机的喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，带有一定的锥度。a.d=注射机喷嘴孔直径+（0.5～1）mm=4.5mm；d=3.5mmb.α=2°～4°；α=2°c.D≈浇道的宽度；D=8mmd.H一般取3～4mm；H=3mme.R=注射机喷嘴球面半径+（1～2）mm；R=10+2=12mmf.r按具体情况选择，一般取1～3mm；r=2mmg.L应尽量缩短，L值按具体情况拟定，不宜过长或过短，要>8mm。本设计L长初定33mm。主流道衬套的材料常用T8A制造，热解决后硬度为50~55HRC。主流道衬套与定模板采用H7/m6的过渡配合，主流道衬套与定位圈采用的H9/f9间隙配合。由于受型腔或分流道的反压力作用，主流道衬套会产生轴向移动，所以主流道衬套的轴向定位要可靠。本制品是选择中小型模架则浇口套选择整体式，根据上述经验和计算本设计的浇口套形式为：图2-7浇口套形式分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向的作用。据参考文献[3]经验公式：D=0.2654(2-2)式中：W—流经分流到的塑料量（g）L—分流道长度（mm）D—分流道直径（mm）根据型腔的布置初估L=80mm，根据制品的重量和浇注系统内的塑料量初估W=65g。则分流道直径为4mm.据文献[3]ABS材料分流道直径推荐值为4.0—9.5。故选择D=4mm。2.7.3冷料井的设计喷嘴与低温的模具相接触，使喷嘴前端有一小段冷料；当分流道较长时，前锋塑料长时间的在低温的模具中流动，温度较低。这些冷料假如进入型腔，在制作上形成冷接缝（熔接痕），严重的导致充填困难。也也许在进入浇口时就将浇口堵塞。所以必须设立冷料穴。冷料穴的作用是储存冷料；保证开模后主流道和分流道能留在动模板上，以便从模具中推出。如图2-8无拉料杆冷料井2.8冷却系统的设计冷却系统在模具设计中是很重要的一部分，冷却水道的布置对成品的质量尤为重要，下表是模具温度对成品的影响。表2-2不正常模温对塑件质量的影响模具温度塑件质量情况现象过高缩孔在壁厚部分，易冷却地方先硬化，未冷却的地方先收缩，而产生缩坑。模具温度过高易产生缩孔溢料由于模具具有间隙，当温度过高，型腔内塑料粘度低，流动大，易从缝隙溢料不均匀变形各部位冷却不均，导致收缩不一致，产生变形过低填充不良温度过低，型腔内塑料粘度高难流动，填充不均熔接焊两股料流汇合时，由于模温低，产生不能完全熔合而出现类似毛发状的细纹线表面不光泽出现表面不十分有光泽的情况温度调整不的当机械性能不良当模温过高或过低时，对部分塑料，结晶不良导致机械性能不良由上表可以知道冷却水道的位置取决于制品的形状和不同的壁厚。原则上冷却水道应设立在塑料向模具热传导困难的地方,根据冷却系统的设计原则,冷却水道应围绕模具所成型的制品,且尽量排列均匀一致。设计冷却水道需考虑如下因素[3]：a.模具的结构形式，对冷却系统设计直接有关；b.模具的大小和冷却面积；c.塑件熔接痕位置；d.水孔边离型腔的距离一般保持在10～25mm，距离太近则冷却不易均匀，太远则效率减少。水孔以直径一般在8mm上，根据模具大小决定；e.水孔管路应畅通无阻；f.水管接头的位置应放在尽也许不影响操作的一侧；g.冷却水孔管路最佳不开在型腔塑料溶接的地方，以免影响塑件强度。根据参考文献[3]经验公式计算所需冷却水量：（2-3）式中；W——通过模具的冷却流量（g）；W1——单位时间内进入模具的塑料重量（g）；a——每克塑料的热容量（J/g）；T3——出水温度（）；T4——入水温度（）；K——热传导系数；由式（2-3）计算得：W=380g再由下式可求出冷却水道的直径d：（2-4）式中：ρ——冷却液密度（g/m2）；L——冷却水道的长度（cm）；由式（2-4）计算得：水道直径d为7.8mm，根据文献[3]取水道直径d为8mm。本水道需要注意管中的铜片隔离，这样冷却效果更好。上下水道一致如图2-9图2-9动模板的水道流向图2.9模架的选择根据制品的投影面积，模架选择BxL=250x250。由于制品的高度是24mm，据参考文献[3]可知开模的长度要大于制品高度的5-10mm，根据型腔和型芯的高度以及冷却系统的布置，根据参考文献[3]选取模架各参数和结构如表2－3及图2－15所：表2-3模架的参数件号模板材料尺寸(mm)1定模座板Q235255x315x252定模板（凸模）45255x255x323凹模45255x255x244动模板45255x255x345支架Q235255x50x806顶杆固定杆45255x148x207推板45255x148x168动模座板Q235255x315x252.10导柱、导套的选择导向零件用来拟定动、定模(或上、下模)的相对位置,并保证模具运动的方向精度.导向零件涉及导柱、导套、导板等。导柱与导套的功能是为动模与定模（涉及顶出板与动模板）在相对运动时导向。导向零件应尽量布置在靠近模具模板的边沿出,以便于较宽松和较方便的安顿模具成型零件和温度调节系统根据具体模具结构，导柱的固定位置可以根据不同的需要设立在不同的模板上。一般的模具设计时尽量的将导柱的固定设立在定模板上。2.10.1导柱的选择导柱的形状可分为普通型与阶梯型两种。普通型制造简朴，在小型模具中被广泛使用。而阶梯型的导柱在制造上较普通型导柱难度大，由于对导柱中两段不同直径部分的同轴度规定较高。导柱的长度也是一个不可忽视的重要参数，对于不同的模具，其导模长度也是不同样的，但设计导柱长度的原则是一致的，即导柱的长度要比模具最长的凸起部分长些，以免在组装时因对位不准而碰伤模具。导柱与安装在另一半模上的导套相配合，以拟定动、定模的相对位置,保证模具运动副的导向精度。在闭模开模时沿着导柱移动，为保证动模板移动的对的,导柱应有足够的强度和刚度,所以必须对的的选用导柱直径,并保证它在模板中的刚性配合。根据制品的特点和模架的大小选用四个导柱,其结构根据参考文献[3]选择d=12mm,d1=12mm,L1=16,D=16mm,L=40mm的带头导柱.材料为T8A钢,HRC50～55，如下图：图2-10导柱2.10.2导套的选择根据导柱的直径和长度选择及文献[3]选择导套1的尺寸d=18mm，d1=26mm，D=32mm，S=6，L=32的带头导套。其材料为T8A钢,HRC50～55。如图图2-11导套1导套2的尺寸如图2-12所示，其材料为T8A钢,HRC50～55。图2-12导套22.11顶杆设计顶杆设计有如下的规定：

顶杆的导向顶杆一般用来进行顶出塑件，同时也可以作为脱模机构，一般用于脱模力小的腔类塑件，而当配合部分较短；因本制品内部结构比较复杂，为使制品能安全的推出采用了4个顶杆。分别在双联手柄的大手柄的端面，这样不会在齿形上留下痕迹。如图2-13，2-14（图中四个小圆位置即为顶杆位置）。图2-13顶杆图2-14顶杆布置图具体的形式和尺寸可以参考[3]表6-121表2-4圆形顶杆及尺寸公称尺寸dH-0.1D与顶杆配合的孔尺寸公差（h6）尺寸D孔公差（K7）配合长度L15-0.010-0.018310+0.003-0.003352.12复位杆复位杆用于闭模时使顶杆及顶出杆复位，材料常用T8A，HRC45～50，复位杆的组合形式和尺寸可以查参考[3]表6-12表2-5复位杆尺寸公称尺寸dDH配合长度L1尺寸公差（h6）尺寸公差12.5-0.016-0.027187-0.0530型芯和型腔的设计2.13锁模力的校核锁模力又称合模力，是指注射机的合模装置对模具所施加的最大夹紧力。当熔体充满型腔时，注射压力在型腔内所产生的作用力总是力图使模具沿分型面胀开，为此，注射机的锁模力必须大于型腔内熔体压力与塑料制品及浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积。根据参考文献[3]经验公式即F0≥PA(2-5)或F0≥K1PA(2-6)式中(2-7)P=37.37X1.15X1.2P=51.57F0≥F=1.5PAX0.1(2-8)F=1.5X51.57X67X0.1F=518.37—注射机的公称锁模力（KN）；—压力损耗系数，一般取1/3～2/3；—模模内压力（型腔内熔体的压力）；—柱塞或螺杆施加于塑料上的注射压力；—制品、流道、浇口在分型面上的投影面积之和—基本压力（MPa）—材料种类数—注件几何形状的等级所选的注塑机锁模力为600KN〉518.37KN，所选规格合适。2.14开模行程的校核各种注射机的开模行程是有限的，取出制品所需的开模距离必须小于注射机的最大开模距离。SZ-100/60型注射机的单分型面注射模的开模距离的校核如下：S≥H=H1+H2+a+(5～10)mm(2-9)式中：S—注射机的最大开模行程（移动模板行程）；H1—塑料制品推出距离；H2—制品高度；H—开模行程根据设计情况：塑料制品推出距离H1=40mm，制品高度H2=24mm，所以S≥H=40+25.5+65+6.5=137mm所选注射机的最大开模行程为300mm,H〈300mm，所选注射机合适。2.15总装配图及三维造型图2.15.1总装配图装配图是模具装配的重要依据,其规定为：a.尽也许按1:1比例绘制，并应符合机械制图国家标准。b.绘制时先由型腔开始绘制，主视图与其它视图同时画出。为了更好地表达模具中成型塑件的形状、浇口位置等，在模具总装图的俯视图上，可将上模（或定模）拿掉，而只画出下模（或动模）部分的俯视图。c.模具总装图应涉及所有组成零件，规定投影对的，轮廓清楚。d.按顺序将所有零件的序号编出，并填写零件明细表，标注技术规定和使用说明，标注模具的必要尺寸。环节：a.一方面画出模具中心线及模具主视图及侧视图外形线。拟定动模与定模的分型面，保证塑件留在动模一侧。画出塑件位置及定模、动模型芯。画出流道及浇口。b.在动模投影平面上画出塑件位置，并在主视图上表达各零件之间的装配关系。c.画出所有零件的引线，并顺序标出零件序号。d.填写标题栏、明细表内容，涉及件号、名称、材料、件数及标准件规格、数量等。e.编写技术规定，涉及装配规定及试模规定。注明注射机规格及标准模架代号。（a）主视图（b）俯视图（c）左视图2-15装配图2.15.2模具的三维造型图本次模具的三维造型重要由零件装配生成，其中重要应用匹配、对齐、矩阵等定位关系来约束零件之间的关系。模具的三维造型如图2-14和2-15分解图所示图2-16模具的三维造型图图2-17模具的三维爆炸图3工艺分析及仿真加工在模具的制造和生产中，对制品的工艺分析、加工方法的选择以及加工设备的选用决定了模具制造能否符合设计的规定，对注塑工艺的选择决定可制品的可生产性，并最终转化为生产力起着决定性的作用。3.1模具的注塑工艺分析本制品采用ABS材料，根据注塑工艺分析的需要，一方面对ABS塑料进行注塑工艺分析。(1)ABS塑料的干燥ABS塑料的吸湿性和对水分的敏感性较大,在加工前进行充足的干燥和预热,不单能消除水汽导致的制件表面烟花状泡带、银丝,并且尚有助于塑料的塑化,减少制件表面色斑和云纹。ABS原料要控制水分在0.13%以下。注塑前的干燥条件是:干冬季节在75～80℃以下,干燥2～3h,夏季雨水天在80～90℃下,干燥4～8h,如制件要达成特别优良的光泽或制件自身复杂,干燥时间更长,达8～16h。因微量水汽的存在导致制件表面雾斑是往往被忽略的一个问题。最佳将机台的料斗改装成热风料斗干燥器,以免干燥好的ABS在料斗中再度吸潮,但这类料斗要加强湿度监控,在生产偶尔中断时,防止料的过热。

(2)注射温度ABS塑料的温度与熔融粘度的关系有别于其他无定型塑料。在熔化过程温度升高时,其熔融事实上减少很小,但一旦达成塑化温度(适宜加工的温度范围,如220～250℃),假如继续盲目升温,必将导致耐热性不太高的ABS的热降解反而使熔融粘度增大,注塑更困难,制件的机械性能也下降了。所以,ABS的注射温度虽然比聚苯乙烯等塑料的更要高,但不能像后者那样有较宽松的升温范围。某些温控不良的注塑机,当生产ABS制件到一定数量时,往往或多或少地在制件上发现嵌有黄色或褐色的焦化粒,并且很难运用加新料对空注射等办法将其清除排出。究其因素,是ABS塑料具有丁二烯成分,当某塑料颗粒在较高的温度下牢牢地粘附在螺槽中一些不易冲刷的表面上,受到长时间的高温作用时,导致降解和碳化。既然偏高温操作对ABS也许带来问题,故有必要对料筒各段炉温进行限制。当然,不同类型和构成的ABS的合用炉温也不同。如柱塞式机,炉温维持在180～230℃;螺杆机,炉温维持在160～220℃。特别值得提出的是,由于ABS的加工温度较高,对各种工艺因素的变化是敏感的。所以料筒前端和喷嘴部分的温度控制十分重要。实践证明,这两部分的任何微小变化都将在制件上反映出来。温度变化越大,将会带来熔接缝、光泽不佳、飞边、粘模、变色等缺陷。

(3)注射压力ABS熔融件的粘度比聚苯乙烯或改性聚苯乙烯高,所以在注射时采用较高的注射压力。当然并非所有ABS制件都要施用高压,对小型、构造简朴、厚度大的制件可以用较低的注射压力。注制过程中,浇口封闭瞬间型腔内的压力大小往往决定了制件的表面质量及银丝状缺陷的限度。压力过小,塑料收缩大,与型腔表面脱离接触的机会大,制件表面雾化。压力过大,塑料与型腔表面摩擦作用强烈,容易导致粘模。

(4)注射速度ABS料采用中档注射速度效果较好。当注射速度过快时,塑料易烧焦或分解析出气化物,从而在制件上出现熔接缝、光泽差及浇口附近塑料发红等缺陷。但在生产薄壁及复杂制件时,还是要保证有足够高的注射速度,否则难以充满。

(5)模具温度ABS的成型温度相对较高,模具温度也相对较高。一般调节模温为75～85℃,当生产具有较大投影面积制件时,定模温度规定70～80℃,动模温度规定50～60℃。在注射较大的、构形复杂的、薄壁的制件时,应考虑专门对模具加热。为了缩短生产周期,维持模具温度的相对稳定,在制件取出后,可采用冷水浴、热水浴或其他机械定型法来补偿本来在型腔内冷固定型的时间。

(6)料量控制一般注塑机注ABS塑料时,其每次注射量仅达标准注射量的75%。为了提高制件质量及尺寸稳定,表面光泽、色调的均匀,规定注射量为标定注射量的50%为宜。根据上述对ABS的工艺分析和制品的特点制定了注塑工艺过程如表3-1所示。表3-1注塑工艺分析预热料筒温度/模具温度注塑压力MPa成形时间/s后期解决温度时间后段中段前段注射时间高压时间冷却时间总周期方法温度时间/h80315017018050703045084红外线灯7033.2模具成型件制造工艺与加工工序3.2.1模具成型件制造工艺本设计采用数控成形铣削和电火花加工，前者为塑料注射模具成型件加工的重要工艺方法，特别是高速铣削工艺、4~5轴联动加工工艺的应用。已成为成型件现代加工工艺的重要方法和工艺类型。电火花成形加工是用于成型件通过成形铣削后的精密加工，以减少型面粗糙度参数，减少研磨、抛光工作量。工艺过程如下：1)成型件制造工艺过程和顺序；2)成型件成形加工，涉及孔系加工，沟槽和平面加工等； 3)成型件热解决工艺，涉及淬火、氮化工艺以及表面强化工艺等 ；4)成型件型面的精饰加工，涉及塑料模型腔皮纹加工、抛光与研磨加工等。3.2.2模具成型件的加工工艺1)粗加工工序粗加工为精加工的预加工工序，也可作为精度、表面粗糙度和质量规定不高，作为非配合面的最终加工。2)精加工工序一般可作为最终加工工序，注射模具的凹凸模的成形铣削可达IT8~10、表面粗糙度可达Ra1.6~0.8um；电火花加工电极损耗可以达0.02%~0.1%、表面粗糙度可达Ra0.3~1.25um。3)精饰加工工序一般在热解决后进行，其工艺内容涉及研磨、抛光皮纹加工等。即从模具凹凸模型面上去除极小余量，使工件最终达成形状、尺寸及其精度和表面粗糙度规定。表3-2模具成型件常用加工工艺组合模具类别加工工序加工工艺配置1加工工艺配置2成型模凸、凹模加工工艺组合粗加工普通立铣成形铣CNC加工中心成形加工精加工普通立铣成形铣CNC加工中心成形加工研磨抛光手工机械研、抛手工机械研、抛现选择模具中典型的零件分析其加工工艺：板类零件的加工工艺分析——定模底座铣六个面→精铣六个面→钻孔→扩孔→攻丝→磨精度规定高的部位型腔的加工工艺分析——定模板铣六个面→精铣六个面→数控铣削凹模→钻孔→扩孔→电脉冲加工凹模→磨上下表面和导柱孔→精磨凹模轴类零件的加工工艺分析——导柱铣两端面→车表面达成图样规定→磨表面模具各个零件具体请参见附录（零件加工工艺过程卡片）凹模的加工工序具体请参见附录（凹模加工工序卡片）3.3数控仿真MasterCAM是一套基于Windows的PC级CAD/CAM软件。它具有优秀的数控编程功能,有效地解决了几何造型、零件几何形状的显示,交互设计、修改及刀具轨迹生成,走刀过程的仿真显示、验证等问题。本设计采用MasterCAM对由Pro/e以stp形式另保存的型芯进行NC加工。一方面打开proe型腔造型图，以STP形式另保存。在MasterCAM下进行仿真加工。根据特性分析,考虑到圆角干涉,因此本设计加工采用横向行切法。a.选择加工参数MainMenu（主功能表）→File（档案）→Get（档案转换）选择以STP形式另保存的文献，然后MainMenu（主功能表）→Toolpathe（道具途径）→Jobsetup（工作设定）出现如图3-1所示:图3-1边界盒设定单击Boundingbox（边界盒）出现对话框,进行设立。b.刀具选择根据尺寸精度规定及所选择的刀具规定，计算出刀具加工轨迹。刀具轨迹涉及了粗、精、残料加工的轨迹。本设计采用12mm平底刀进行粗加工,然后采用8mm平底刀进行精加工。MainMenu→Toolpathe→Contour→Chain选取外轮廓，选择Endhere→Done出现Toolparametersr选取刀具。图3-2刀具选择c.拟定后出现刀具途径d.一系列参数的设立见表3-3所示。表3-3参数设立Tooldia(刀具直径)3Depth（切削深度）0．2Spindle(主轴转速)1500Stepover（切削间距）75%刀具直径FeedRate(X、Y向进给)150Cuttingmethod（切削方法）ZigzagPlunge（Z向进给）35Max.RoughStep(粗加工切削量)2.0Retract(返回)500FinishCuts(精加工切削次数)4FinishStep(精加工切削量)0.5e.进行加工f.数控加工后置解决程序的生成运用MasterCAM，根据加工机床数控代码的约定解决，生成数控程序。图3-3刀具选择图3-4刀具选择3.4型腔的齿廓形状的电火花加工由于无法用普通加工方式加工.通过查阅资料思考,用电火花加工比较合理.电火花加工又称放电加工(ElectricalDischargeMachining,EDM)是一种电热能加工方法。运用电极(工具)和工件两极间脉冲放电加工,在加工时,电极和工件不接触,两极之间充入介质使电极和工件保持绝缘状态。当脉冲电流击穿介质,瞬间放电产生高热量将工件表面材料熔化,通过连续不断的火花放电并适当控制这一过程,就能准确地加工出所需形状和精度的零件。电火花加工内齿的特点:1)为保证内齿的形状和零件精度,采用粗、精加工。粗加工时,采用长脉冲,负极性加工,由于此时离子的轰击作用大于电子的轰击作用,使正极的蚀除速度明显大于负极的蚀除速度,工件应接正极。反之,精加工时,用窄脉冲,正极性加工。2)电火花加工内齿使内齿表面产生淬火面(或二次淬火面有较高的硬度(HRC>50),耐磨性较好。3)加工不受坯料材质和硬度限制,加工周期短,操作方便,劳动强度低。4)易组织批量生产,效率高。电火花加工内齿工艺:1)电极制作工具电极选用紫铜,因其尺寸精度易控制且导热性好,损耗少,加工稳定性好,价格低,适合此加工工艺。根据内齿的参数及电火花脉冲参数的规定,将电极铣削成形,分别制作粗、精电极,粗加工电极外形尺寸内缩0.30mm,精加工电极外形尺寸内缩0.10mm,以保证内齿的加工精度。2)工件的加工:工件需要预加工,为减少粗加工余量,减少工具电极损耗,先在坯料上按齿形预钻盲孔(用钻模保证各齿的位置)。工件的粗、精加工将电极装夹在机头上,校正电极与机床工作台垂直;再用三爪夹盘将工件夹紧,用芯轴将工件和电极找正达成同轴度规定,再用齿形样板将电极外齿与工件盲孔找正。最后,放工作液,调节冲油方向,调整冲油压力,设立参数进行粗加工。粗加工后,换精加工电极进行精加工。电火花加工内齿的关键:1)工作液的选择因内齿加工时放电间隙小,排屑困难,选用黏度小,流动性好,渗透性好的煤油作为工作液。2)参数的选择及加工效果根据粗、精加工分别设立参数如表3-4所示(用DM7140型机床)。表3-4参数表参数粗加工精加工参数粗加工精加工机性POL_+停歇OFF/μs4510低功管数I2302间隙电压U/V50100加工速度2503脉冲ON/μs550100停歇扩展E11高功管数21加工电流I/A303控制S24零件加工成品后,进行质量检查,数据见表3-5。表3-5参数表加工效果粗加工精加工加工效果粗加工