1、随着人们对产品形状、尺寸精度、整体性及生产效率等要求的提高，以及许多新材料新工艺的广泛应用，当代模具结构和型腔日益复杂。例如，一台大型复合材料成型模具，其结构复杂程度和价格超过一台精密机床。一些大型覆盖件成形模具，不仅型腔形状复杂，而且模具配套性要求极高，要求多个相关模具型腔协调一致，用传统加工方法无法达到其质量要求。（4） 模具的制造技术。C A D / C A E / C A M技术的应用水平已上了一个新台阶。以高速发展的家电制造业为例，引进了美国、德国、日本、澳大利亚等国相当数量的CAD/CAM 系统，取得了一定的经济技术效益，促进和推动了我国的C A D /CAM 技术的发展。数控机床
2、、加工中心、激光、电火花、线切割、真空淬火以及PVO 等表面强化技术在模具制造中已得到普及。（5） 模具工程师。人是企业最活跃的因素，市场竞争最主要的是人才竞争。我国模具行业的工程技术人员的素质不能适应模具工业的发展，而且人才断层现象十分明显。队伍不稳定、人才匮乏是制约模具工业发展的重要因素之一。注塑模设计的原则：（）尺寸，精度及表面粗糙度尺寸制品的尺寸需要满足使用要求，同时要考虑模具的加工，设备的性能以及塑料的流动性精度影响模具精度的因素很多，主要包括模具制造精度，塑料的成分和成型工艺条件等表面粗糙度由模具的表面粗糙度决定，故一般模具表面粗糙度比制品高一级，模具表面要进行研磨抛光塑件图纸无公
3、差要求的尺寸，一般采用标准中的八级（）脱模斜度由于塑件在模腔内产生冷却收缩现象，使塑料紧抱模芯和模腔的凸出部分，塑件取出困难为了方便脱模，一般设计足够的脱模斜度取度型芯斜度要比型腔大，型芯长度及型腔深度越大，则斜度越大（）壁厚根据塑件使用要求和制品结构特点及模具成型的工艺要求确定壁厚壁过薄，则强度和刚度不足，塑料填充困难；壁过厚，则要增加冷却时间，降低生产率，会产生气泡，缩孔等缺陷设计塑料制品时要求壁厚尽可能均匀一致（）圆角要求塑件边角处有圆角过渡，以避免应力集中另外，塑件有圆角有利于塑料的流动充模及塑件的顶出有利于模具的强度和寿命（）孔塑件的孔可以通过以下三种成型方法进行加工：模型直接模塑出
4、来；模塑成盲孔再钻孔，塑件成型后再钻孔（）螺纹塑件中的螺纹可用模塑成型，也可用切削方法获得如果需要螺纹承受较大的力，则需要金属螺纹嵌件模具的分类模具种类繁多,用途广泛.总体上,模具可分为金属板料成型模具,金属体积成型模具,非金属材料制品成型模具三大类.而习惯上的具体分类方法则有很多,主要包括:按模具的结构形式,可分为冲模中的单工序模,复合型模,级进模等,塑料模中的压缩模,注射模,挤出模等;按模具的使用对象,可分为电工模具,汽车模具,电视机模具等;按模具的材料,可分为硬质合金模具,低熔点合金简易模具,纲带模和普通钢模等;按工艺性质,可分为冲模中的冲孔模,落料模,拉深模,弯曲模等,塑料模中的注塑模
5、,吸塑模,吹塑模等.注射模具分类（）按照注射机类型，注射模具分为立式注射机上用的模具，卧式注射机上用的模具和直角式注射机上用的模具（）按注射模具的总体结构特征注射模具分为单分型面模具，三板式模具，带横向抽芯的分型模具，自动卸螺纹注射成型模具注塑模具结构根据注射模具各部分的作用，注射模具一般由浇注系统，成型零件，脱模系统，导向系统以及固定和安装部分组成（）浇注系统由主流道，分流道，浇口，零件的浇口套，拉料杆组成（）成型零件由凹凸模组成（）脱模系统主要包括推出系统和抽芯系机构其中推出系统主要有推板，推杆等构成（）导向系统主要包括模具中的各种导柱，导套等（）固定和安装部分包括定模底板，定模板，动模板
6、，动模垫板等成型收缩的产生及其因素从模具型腔脱出的塑料制品,其温度一般比室温高,往往要经过数小时或更长时间之后才能降到室,制品的收缩一般比模具型腔的收缩大。从模具型腔脱出尚有余热的制品尺寸与其冷却至室温时尺寸之差,称为成型收缩。其收缩量视树脂的种类、成型条件、模具设计变量等不同而异。成型收缩率,一般是指制件成型后的尺寸收缩。它用同一部位的制品尺寸同模具尺寸之差,与模具尺寸相比的百分率表示论文主要内容本论文的主要内容有：对注塑模具的结构进行设计。叙述用完成模具总装配图的过程实现MASTCAM的数控铣削加工过程，根据其后处理生成代码这是一篇集软件使用、结构设计、加工合一的论文。第二章模具设计与Pr
7、o/E软件绘制总装配图模具材料的选择;在我国塑料模具的专门用钢,要在钢号前面加SM（塑模两字的拼音缩写）,按化学成分分两类:（1） 非合金钢 SM45,SM48,SM50,SM53,SM55系列.现在塑料模具采用非合金钢仍较普遍且量大.（2）合金钢 渗碳刚冷压成型塑料模具多以低碳钢为主，型号可以选择20,20Cr,12CrNi3A,40Cr或DT1等切削成型塑料模具，多以调治钢为主，先进行调治处理后再加工型号可选用40,50.4Cr3MoSiV,5CrNiMo等磨损强烈的热塑性和热固性塑料模具选择冷作模具钢制造如Cr12,9Mn2V,Cr6WV等本课题收音机外壳注射塑料为ABS聚乙烯,根据材料
8、手册查得SM45,其价格低廉,机械加工性能好.特别适合用于日用杂品,玩具等塑料制品的模具模具结构设计（）浇注系统设计1流道和浇口 浇注系统基本要点如下:设计浇注系统时,流量应尽量减少弯折;设计浇注系统时,应考虑模具是一模一腔还是一模多腔,浇注系统设计应按型腔布局设计,尽量与模具中心线对称;塑料制品投影面积较大时,在设计浇注系统时,应避免在模具的单面开设浇口,否则会造成注射时受力不均;设计浇注系统时,应考虑去除浇口方便,修正浇口时在塑料制品上不留下痕迹,以保证塑料制品外观.主浇口提供制品的注塑压力和保压压力直至制品完全固化为止.因此浇口套设计成锥形形状,这有利于凝料从主浇口拔模出来.在主浇口退出
9、后制品会留下一个明显的痕迹,大的浇口截面也会对冷却时间起到不利的作用. 浇口是分流道和型腔之间的连接部分,也是注射模具浇注系统的最后部分,通过使熔融的塑料直接进入型腔内,其作用是使从流道来的熔融塑料以较快的速度进入并充满型腔,而后浇口能够迅速冷却封闭,防止型腔内还未冷却的热料回流. 根据模具浇注系统在塑料制品上开设的位置及形状不同,浇口的类型多种多样.大致有针点式浇口,潜伏式浇口,侧浇口,直接式浇口,盘形浇口等几种.本模具塑料制品材料为ABS,流动性较好.设计浇口开设在分型面上,选择从外侧进料. 基于以上考虑,本模具设计为一模两腔,制品面积较小,采用侧面分浇口进料.分流道的截面形状选择圆形,因
10、为其热损失小,缺点是加工制造难.这样不但提高了生产效率,去浇口方便,塑料制品不留明显的痕迹,保证了制件的表面质量.2浇口拉料杆的设计 为了在开模时从浇口套内拉出主流道凝料,使凝料与注射机喷嘴分离,因此在冷料穴末端设置拉料杆.拉料杆的直径等于浇口内孔大端的直径,以便钩住冷料.开模时,塑料制品脱模,主流道凝料由拉料杆拉出.（）模具排气系统设计 型腔内气体的来源,除了型腔内原有的空气外,还有因塑料受热或凝固而产生的低分子挥发气体,塑料熔体向注射型腔填充过程中,尤其是高速注射成型和热固性塑料注射成型时,必须考虑把这些气体顺序排除,否则不仅会引起注射压力过大,熔体填充型腔困难.因此,在模具设计时,要充分
11、考虑排气问题. 一般来说,对于结构复杂的模具,事先较难估计发生气阻的准确位置.因此往往需要通过试模来确定其位置,然后再开排气槽.本模具属于小型模具,其结构简单,材料ABS流动性好, 利用下模具分型面,推杆及顶杆间隙部位排气即可（3）成型零部件设计 成型零件是直接与塑料接触,成型塑件的零件,也就是构成模具型腔的零件.成型零件是塑料模具中最关键的部分,由于成型零件直接与高温,高压的塑料接触,因此要求其具有足够的强度,刚度,硬度和耐磨性,较高的精度以及表面粗糙度. 模具分型面的选择原则:分型面应选择在不影响塑件外观的部位,如四角和边缘,由分型面造成的飞边应容易修整清除;分型面的选择应该利于塑件脱模;
12、分型面不应影响塑件的尺寸精度.分型面应使模具分割成便于加工的部件,以减少机械加工的难度. 由于塑件为腔类零件,经分析收音机外壳结构特征,选择以塑件最大轮廓大端面为凹凸模的分型面.（5）凹模和凸模工作部分尺寸计算凹模和凸模工作部分尺寸与塑料制品的尺寸和公差,塑料收缩率及模具的磨损和制造公差等因素有关.在根据塑料制品尺寸计算凹模和凸模工作部分尺寸时,先要对塑料制品的尺寸进行标准化.3塑料制品尺寸标准化的原则为:规范塑件外形最大尺寸为基本尺寸,偏差为负值,与之相对应的模具型腔最小尺寸为基本尺寸,偏差为正值;规范塑件内型最小尺寸为基本尺寸,偏差为正值,（6）导向及脱模机构设计 合模导向装置是保证动模与
13、定模合模时正确定位和导向的装置。注射模的导向机构主要有导柱，锥面导向及斜面导向等。其中最常用的是导柱，导套导向。另外，打开模具以后,模具的两部分必须回到另一合模动作完成时完全相同的位置上,以确保模塑制品在每一成型周期中获得准确相同的尺寸.综合考虑选择导柱可以满足这一要求.1导向零件应合理均匀的分布在模具的周围或靠近边缘的部位，其中心至模具边缘应有足够的距离，以保证模具的强度，防止压入导柱和导套时发生变形。2根据模具的形状和大小，本模具为了简化加工工艺，采用4个直径相同的导柱。3导柱可设置在动模，也可设置在定模，在不妨碍脱模取件的条件下，导柱通常设置在动模一侧。本模具脱模简单，导柱设计设置在动模
14、一侧。4本模具各导柱，导套（导向孔）的中心线在加工中要确保平行。导柱的结构形式随模具结构的大小及塑件的生产批量不同而不同。导柱材料采用T8钢，淬火硬度为5055HRC。本模具采用的导柱结构为 （7）推出机构设计 在冷却时间到达后,模具打开;制品留在动模一侧,然后成型的制品被顶出模具.顶杆的作用是将塑料制品从模具内推出。其结构结构简单，使用方便。顶杆设置在顶出力不会对制品造成损伤的部位.选择顶杆布置在制品四周,顶杆留下的印痕是在制品的内表面.本模具采用的推杆结构为（8）脱模斜度由于塑件在模腔内产生冷却收缩现象，使塑料紧抱模芯和模腔的凸出部分，塑件取出困难为了方便脱模，本模具脱模斜度取度（9）壁厚
15、根据收音机使用要求和其结构特点确定壁厚为mm收音机塑料制品的各个表面壁厚设计一致这样既满足强度和刚度要求，也避免了壁过厚时，要增加冷却时间，降低生产率，产生气泡，缩孔等缺陷设计后初步确定模具装配图为：Pro/E 模具设计流程（1）模具设计流程利用 Pro/E软件进行模具设计的流程如图示:首先设计产品零件模型 ,加入到模具模型里面 ,此时设计模型被参考模型取代 ,将参考模型与模具毛坯模型进行装配 ,从而形成模具模型 ,然后设置产品收缩率;利用特征设计浇注系统的主流道和浇口 ,设计分模面与凸凹模的分割 ,完成模具组件的生成 ,进行试模 ,建立注塑件 ,再进行模具开模和检测 ,最后模拟开模和干涉检查
16、。模具设计好后 ,转入数控加工制造。从而实现模具设计和数控加工的集成。模具设计流程:创建模具模型设置收缩率设计浇注系统设计分型面拆模及模具分割进行试模生成铸件开模及干涉检测模具装配及附件设计（1）Pro/E软件注塑模设计模具方案设计直接关系到塑料制件的质量、成本。传统的注塑模具设计过程中 ,模具设计工程师得到产品二维零件图纸后 ,首先进行工艺分析 ,然后在头脑中构思出模具三维结构 ,对模具型腔等进行二维图纸的绘制 ,各部位的尺寸及注塑工艺参数都是凭设计人员的经验来确定的 ,尤其是浇注系统、冷却系统、收缩率等尚没有适合工程设计的一套合理的计算公式和参数选取方法 ,这种仅凭经验设计模具的传统方法难
17、免使注塑件出现各种各样的缺陷 ,而这种缺陷只有通过模具完成后的实际注塑过程才能检测到 ,从而造成了模具完成后反复修改、补救 ,严重时还使得整套模具报废 ,增加了模具成本及设计周期。利用 Pro/MoldDesign模具设计功能模块 ,直接根据产品进行模具分型面设计、凸凹模设计、并可以动态仿真注塑过程 ,进行开模动作仿真和干涉检测等 ,避免了模具设计人员因经验不足引起的错误。 在模具设计模块中,可以创建,修改和分析模具元件及其组件,并可根据设计模型中的变化对它们快速更新,保证了模型数据的统一性和正确性.（1）模具装配.模具装配模型的建立就是将塑料制品的实体模型（将其作为参考模型）与事先已经建立好
18、的模具工件通过一些约束条件装配在一起.模具工件在装配过程中可以用人工或自动的方法建立,本模具采用手工的方法建立（2）设置收缩率.本模具材料为ABS,根据实际其收缩率为0.5%（3）绘制分型面.分为两步,首先复制两收音机外壳曲面,然后拉伸一个平面，最后对其修改合并（4）创建浇口系统.主要分3步.一是创建主流道,二是创建分流道,三是创建浇口（5）分割并创建体积块.所谓创建体积块就是将已经创建的工件以分型面为参照,分割为上下模（6）充模仿真.通过仿真充填浇注系统及型腔等特征,生成单一实体特征的成型零件.通过充模仿真,可以发现最后生成的制件是否符合要求.（7）开模仿真.通过开模仿真可实现开模步骤的静态
19、仿真,检查模具结构是否正确.收音机上壳模具在Pro/E软件中的立体绘图总过程（）模架设计 在装配之前,要完成定模固定板,推板,动模垫板,垫块,动模固定板,顶杆固定板,顶杆,拉料杆,复位杆,导柱,导套,浇口套,定位圈及相应的固定螺钉等由于这些零件都是规则的体积块，不再叙述其绘制过程对以上零件进行装配后收音机上壳模具在Pro/E软件中的立体三维总装配图为:1-17注射模工作过程当注塑机开始工作时,注射模闭合,熔融塑料由注塑机喷头经浇口套注入模具型腔里,当达到一定的注射压力后冷却,熔融塑料经过凝固形成塑料制品.随着注射机的第一次开模,即实现1-18的开模动作.随着注射机的继续开模,注射机的顶出系统开
20、始工作,实现动作为1-19,最终获得注射收音机外壳如图1-20所示,至此模具完成一个注塑过程1-181-19第三章模具制造1 MasterCAM 简解 MasterCAM 是集 CAD/ CAM 为一体的应用软件 ,我们可以利用 CAD 模块进行几何图形的绘制 ,然后通过 CAM 模块生成刀具路径,经过后处理换成NC程序 ,传送至数控机床中进行加工 ,是目前数控加工中倍受欢迎的一种自动编程软件。随着现代机械制造行业的发展,模具加工方兴未艾 ,对于复杂的凸凹模具手工编程实现数控加工,显然是有一定的难度。利用MasterCAM 软件中的加工方法则很容易实现 NC 程序 ,并且可以通过模拟加工 ,验
21、证程序的可行性。 MasterCAM 模具设计与加工的流程图如下:收音机3D图形设计曲面造型收音机下盖型芯造型挖槽粗加工相关参数设置等高外形粗加工相交参数设置曲面平行精加工参数设置模拟加工代码输出并进行后处理NC2模具加工参数选择 在进行模具加工时,需要对刀具,机床,精度,模具材料,模具结构等诸多因素进行综合考虑,合理选择加工工艺中所涉及的各种参数才能达到预期的加工效果1 刀具的选用 （1）平头（端铣刀） 开粗和光刀都可使用.其主要用于开粗,平面光刀,外型光刀和清根.（2）圆鼻刀 主要用于模坯粗加工,平面光刀.（3）球刀 主要用于精加工.这三类为模具加工中常用刀具,其他类刀具使用比较少.2 刀
22、具材料选择常用刀具材料:高速钢,硬质合金.（1）高速钢刀具 高速钢刀具易磨损,价格便宜,常用于加工硬度比较低的工件.（2）硬质合金刀具 硬质合金刀具耐高温,硬度高,主要用于加工硬度较高的材料.如凹凸模.硬质合金刀具需要较高转速加工,否则容易崩刀.硬质合金刀具加工效率和质量比高速钢刀具好.3刀具直径和长度选择（1）尺寸大的工件尽可能使用大直径的刀具,以提高刀具的加工效率,曲面清角时,根据参考曲面凹陷和拐角处的最小半径选择刀具.粗加工先选用大直径刀具,以提高效率,换用小直径刀具进一步清除残料.（2）在保证刀具刚性的前提下,刀具装卡长度依曲面深度和形状确定,防止刀具与工件相互干涉.3 凹模Maste
23、rcam数控加工1 刀路规划 1 圆鼻刀对前模曲面挖槽刀路粗加工. 2 圆鼻刀对前模曲面等高外形粗加工 3 圆鼻刀对开关孔碰穿位平面用外型铣刀路精加工 4 圆鼻刀对开关孔位置用外型铣刀路精加工 5 圆鼻刀对指针槽用挖槽刀路精加工. 6 圆鼻刀对枕位用外型铣刀路粗加工 7 平刀对枕位用外型铣刀路精加工 8 球刀对扬声器孔曲面用平行铣刀路精加工 9 球刀对对前模曲面平行铣刀路精加工2 刀路分析 第1步 采用大直径圆鼻刀对前模曲面挖槽刀路粗加工,其目的是快速去除材料,加工余量为0.5 第2步 采用小直径圆鼻刀对前模曲面等高外形粗加工, 加工余量为0.4. 第3步 对开关孔碰穿位平面位置走直线刀路精加
24、工,加工余量为0 第4步 对开关孔碰穿位以下位置用外型铣刀路精加工,加工余量为0 第5步 对指针槽用挖槽刀路精加工.加工余量为0 第 6 7步分别用不同刀具对枕位用外型铣刀路加工,加工余量为0 第8步 用球刀对扬声器孔曲面用平行铣刀路精加工,加工余量为0 第9步 用球刀对对前模曲面平行铣刀路精加工,加工余量为03 具体操作步骤 1 挖槽粗加工 主菜单依次单击Toolpaths/SurfaceRough/RoughPocketToolpath命令,进入挖槽粗加工模式。在Selectdrive的提示下,依次点选All/surface/Done后,进入SurfaceRoughPocket 对话框。在
25、 选项卡 Tools Manage选取圆鼻刀.设定相应的参数后,选取Container限定框.完成挖槽粗加工.2等高外形加工 主菜单依次单击Toolpaths/SurfaceFinish/Finish counterToolpath命令,进入等高外形加工模式.在Selectdrive的提示下,依次点选All/surface/Done后,进入SurfaceFinishcounter对话框。在 选项卡 Tools Manage选取圆鼻刀.设定相应的参数后,直接Done,完成等高外形加工.3 细节外形铣加工.依次单击Toolpaths/ counterToolpath命令,进入外形铣加工模式.在Se
26、lectdrive的提示下,点选需要加工的曲线链后,进入counterToolpath对话框。在 选项卡 Tools Manage选取平刀.设定相应的参数后,直接Done,完成外形铣加工.继续3操作直至完成所有外形铣加工.4对整个表面用曲面精加工平行铣依次单击Toolpaths/ SurfaceFinish/Finish parallel Toolpaths命令,进入精加工平行铣加工模式.在Selectdrive的提示下,依次点选All/surface/Done后,进入精加工平行铣对话框。在选项卡 Tools Manage选取球刀.设定相应的参数后,直接Done,完成对整个表面用曲面精加工平行
27、铣.5 模拟加工 以上工作完成后 ,我们可以利用 MasterCAM仿真功能进行模拟加工 ,若不满意可根据需要 ,对加工路径进行重新修改 ,直至满意为止。具体操作如下:在左边操作栏点选select all operations/ Verify all operation选项 ,弹出操作管理对话框 ,点击 Verify 按钮即可进行模拟加工。模拟加工如图所示。6 刀具路径经 Verify模拟检验后用 Post 命令进行后置处理。生成NC加工程序 后置处理生成的NC代码如下:（刀具名称= 1 刀具号码=1 刀径补正=0 刀长补正=0 刀具直径=30. 刀角半径=6.25 ）（加工余量: XY方向=.5 Z方向=0. ）（工件坐标= G54 ）N100 G0 G17 G40 G49 G80 G90N102 G91G28 Z0.N104 S1600 M3N106 G0 G90 G54 X-13.737 Y-32.327N108 Z20.N110 M8N112 Z2.5N114 G1 Z.5 F1600.N116 G3 X-6.061 Y-46.027 Z-.5 I7.676 J-
