塑料注射模具设计 模具设计与制造专业毕业设计论文.doc

1 塑料注射模具设计 目录 第 1 章 绪 论 1 1.1 模具在加工工业中的地位 1 1.2 塑料模工艺与注塑模具 .1 1.3 本课题研究的意义 .3 第 2 章 注塑模的工艺分析 .4 2.1 注塑模组成部分 .4 2.2 模具的毛坯、制造特点和使用关系 5 2.3 注塑模结构分析 6 2.4 注塑模工作原理及装配图 7 第 3 章 定模板的制造加工 9 3.1 定模板的加工 9 3.1.1 制定定模板加工步骤 9 3.1.2 选择加工设备 .12 3.2 加工工艺过程 .12 第 4 章 型芯的加工制造 .14 4.1 型芯的加工 .14 4.1.1 制定动模板加工步骤 .14 4.1.2 加工工艺过程 .17 第 5 章 定模座板、动模座板的加工 19 5.1 定模座板的加工 .19 5.1.1 制定定模座板加工步骤 .19 5.1.2 选择加工设备 .21 5.1.3 工工艺过程 .21 5.2 动模座板的加工 .21 5.2.1 制定动模座板加工步骤 .22 5.2.2 选择加工设备 .23 5.2.3 工工艺过程 .23 第 6 章 型芯固定板的加工 25 6.1 制定型芯固定板加工步骤 .25 6.1.1 分析型芯固定板的结构 .25 6.1.2 确定加工方法 .25 6.1.3 选择加工设备 .26 6.2 加工工艺过程 .26 2 第 7 章 支承零部件的加工 .27 7.1 支承板的加工 .27 7.1.1 制定支承板加工步骤 .27 7.1.2 加工工艺过程 .28 7.2 垫块的加工 .28 7.2.1 制定垫块加工步骤 .28 7.1.2 加工工艺过程 .29 第 8 章 推出机构的制造 30 8.1 推件板的加工步骤 .30 8.1.1 制定推件板加工步骤 .30 8.1.2 加工工艺过程 .33 8.2 推板的制造 .34 8.2.1 制定推板加工步骤 .35 8.2.2 加工工艺过程 .35 8.3 推杆固定板的加工 .36 8.3.1 制定动模板加工步骤 .36 8.3.2 加工工艺过程 .37 第 9 章 标准件的选用 39 9.1 导柱的选用 .39 9.2 浇口套的选用 .40 第 10 章 模具装配、试模与调试 .42 10.1 模具装配工艺过程 42 10.2 连接件的调试与修整 44 10.3 注塑模中出现的问题 45 10.4 成型设备的参数 45 结论 .47 参考文献 .48 致谢 .49 附录 .50 1 第 1 章 绪 论 1.1 模具在加工工业中的地位 模具是工业生产的重要装备，是国民经济的基础设备，是衡量一个国家和 地区工业水平的重要标志。模具在电子、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电 和通讯产品制造中具有不可替代的作用，是工业发展的基石，被人称为“工业 之母”和“磁力工业” 。随着现代工业发展的需要，塑料制品在农业、工业和日 常和日常生活等各个领域中的应用越来越广泛，各行各业对模具的需求量越来 越大，质量要求也越来越高，技术要求也越来越高。业内专家认为，虽然模具 种类繁多，但在“十一五”期间其发展重点应该是既能满足大量需要，又具有 较高的技术含量，特别是目前国内尚不能自给、需大量进口的模具和能代表发 展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具。在设计制造方法、手段方面已基本 达到了国际水平，但在制造方法手段方面已基本达到了国际水平，模具结构、 功能方面也接近国际水平，但在制造质量、精度、制造周期和成本方面与国外 相比还存在一定差距。 目前，随着轻工业及第三产业的迅速发展，模具设计与制造日益受到人们 广泛的关注，将高新技术应用于模具设计与制造的过程中来，已经成为加工模 具和模具质量的有力保证，cad/cam 的广泛应用，显示了运用信息技术带动和 提升模具工业的优越性。在 cad 的应用方面，已经超越了图板、二维绘图的初 级阶段，目前 3d 设计如 ug、pro/e 等软件的应用很普遍。 现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三 项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造 型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才 有可能发挥其作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由 于制件品种和产量需求很大，对模具也提出了越来越高的要求。因此促进模具 的不断向前发展。 1.2 塑料模工艺与注塑模具 1.2.1 塑料模工艺 目前我国从事塑料注射模具设计的人员虽然不少，但大多数专业知识不够 丰富，没有受过专门系统的训练，所以高水平的设计人员不多；专业书籍缺乏， 2 没有一套我国自己的设计理论与设计数据。 (1)设计结构上 从设计结构上看，我们的设计与制造还不够细致，许多细节考虑的欠周到， 以至于模具使用受命不长；从模具材料看，我国的塑料模具钢刚起步时间不长， 而国际上塑料模具钢的品种则有很多可供选择。目前，我国虽然也有别品种诸 如预硬化钢具有较好的质量，但应用较少，主要是国产的钻头、端铣刀等切削 工具难以切削诸如 hrc60等很硬的钢。对于一些零件的结构设计与制造能力都 比较繁琐，我们应该开拓创新精神，积极改善模具结构的设计与制造方向与能 力。 (2)加工工艺上 从加工工艺水平看，主要是设备水平不高，专门设备使用的少，检测手段 落后，模具装配水平不高，导致容易出现溢料或错位现象。对于零件的机械加 工质量包括零件的机械加工精度和加工表面质量两大方面。模具加工的技术手 段的水平，直接影响模具的精度。 (3)成型工艺上 主要内容包括温度、压力、时间等技术参数的确定还有塑料的收缩性、 流动性、相容性、吸湿性、热敏性、比容及压缩比等都属于它的成型工艺特性， 尤其是流动性是影响塑件品种、成型工艺和模具结构的主要因素。 1.2.2 注塑模具 塑料模具是利用其特定形状去成型具有一定形状和尺寸的塑料制品的工具。 塑料模具对塑料制品的质量和操作难易程度都有相当的影响，因此要求模具在 生产度，外观，物理性能等各方面都满足使用要求并要求其效率高，操作简便， 结构合理，制造容易，成本低廉。塑料模具要实现塑料加工工艺要求，制件使 用要求、造型设计和模具制造起着十分重要的作用。 与机械加工及冲压加工的其它方法相比，注塑模具无论在技术方面还是经济 方面都具有许多独特的优点。主要表现如下。 (1)注塑加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因 为注塑是依靠注塑模和注塑设备(注射机)来完成加工，每次冲压行程就可能得 到一个或多个注塑件。 (2)注塑时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的 表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模 一样”的特征。 (3)注塑可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到玩具的零件，大 到汽车零部件、覆盖件等。 3 (4)注塑一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，材料的利用率很高，因而 是一种省料，节能的加工方法，塑件的成本较低。 1.3 本课题研究的意义 将塑料成形原理、成形工艺与模具制造工艺等关联内容有机的融合，以通 俗易懂的文字和丰富的图表，系统的分析了塑料成形的规律、塑料成形工艺及 模具的设计与计算方法，同时在模具设计内容中融汇了注塑模具的加工工艺。 本课题借助 cad/cam、 ug 绘图软件进行模具加工制造，内容包括：零件 工 艺分析及零部件工艺方案的确定，模具的装配等。并对模具中的有关零件进行 强度核算。毕业设计内容涵盖了整个大学所的课程，是对大学三年学习的一个 很好的检验，而且很多方面要靠在设计与制造过程中的自学完成，既能拓展知 识面又能锻炼自学能力。加工制造完成一套合理的模具不仅可以生产出高质量 的零件可以提高材料的利用率又方便操作者操作、大大提高了生产率、为公司 创造更大的利益，最主要的是实践模具加工的全过程，了解钳工的加工方法、 数控系统程序的编制、关于制造的软件应用。 加强了对模具生产过程的认知，锻炼自己的实际动手能力，积累加工经验， 全方位提高自身素质。本次设计中运用到平时所学到的有关模具加工方面的知 识，模具制造是模具设计过程的延续,它以模具设计图样为依据,通过对原材料 的加工和装配,使其成为具有使用功能的特殊工艺装备.主要进行模具工作零件 的加工;标准件的补充加工;模具的装配与试模.其中编制模具零件加工工艺规程 是模具制造的前期工作,模具零件加工工艺规程是指导模具加工的工艺文件。 这次毕业设计主要是针对饭盒注塑模具的设计与制造，这套注塑模具共有 动、定模板、推件板、支承板、动定模座板、垫块及推出机构、导向机构等多 部分组成，详细描述了塑料饭盒注塑模的制造过程，包括模具各部分的加工制 造、工艺编制、程序安排以及标准件的选用等，纪录了模具从图纸到实物的全 过程。 4 第 2 章 注塑模的工艺分析 2.1 注塑模组成部分 饭盒注塑模的结构，如模具结构图 2-1 所示： 根据该模具各个部分所起的作用，饭盒注射模有以下几个组成部分： (1)成型零部件 成型零部件由型腔(凹模)、型芯(凸模)、推件板等几部分组成， 型腔(凹模)形成型腔外表面形状，推件板也是形成塑料盒的外表面形状，型芯(凸模)形 成型腔外表面形状。合模后凸模、凹模及推件板便构成了饭盒注射模的型腔，如图 2-1 饭盒注塑模中，模具的型腔时由定模板 2、推件板 3、型芯 4 三部分组成的。 (2)导向定位机构 导向机构分为动模与定模之间的的导向和推出机构的导向。 为确保动、定模之间闭合时能准确导向和定位，需要在动、定模部分采用导柱、导 套设置。该饭盒注塑模采用导柱 12 导向。 (3)浇注系统 熔融塑料从注射机喷嘴进入模具型腔所流经的通道称为浇注系统， 一般浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成。由于该模具是单型腔， 适合采用直接浇口注塑。 图 2-1 5 (4)推出机构 推出机构是指模具在开模过程中或开模后将塑件从模具分型面中 推出的机构，一般由推杆、推杆固定板、推板、复位杆、拉料杆等组成。该模具的 推出机构采用推件板推出，其中推出机构有推件板 3、推杆固定板 8、推板 9 三部分 组成。 (5)支承零部件 支承零部件是用来防止成型零部件及各个部分的机构在成型压 力作用下发生变形超差现象的零部件，模具支承零部件主要有支承板(动模垫板)、 垫块(支承块)、支承块、支承板、支撑柱(动模支柱)等。为了减轻塑料成型时型芯 固定板受力过大使型芯脱落，该模具使用支承板 6 提高了模具承受压力和强度。 (6)动、定模座板部分 动、定模座板是分别使动、定模固定在移动工作台和固 定工作台面上的模板，对刚度和强度要求不高，一般采用 q235 或 45 钢材料，也不 需要对其进行热处理，为了把模具固定在注射击中，动、定模座板的两侧均需比动、 定模板的外形尺寸加宽 2535mm。该模具的定模座板 1、动模座板 10 符合模具使用 要求，采用 45 钢为材料、厚度为 25mm。 (7)温度调节系统 为了满足注射工艺对模具的温度要求，必须的温度进行控制， 所以模具常常设有冷却或加热的温度系统。模具的冷却一般采用循环水冷 却。模具的加热可通入热水、蒸汽、热油或在模具中设置加热元件。该模具的采用 冷却水循环调节温度。 (8)排气系统 在注射过程中，为了将型腔内的气体排出模外，需开设排气系统。 一般是在分型面开设排气槽或利用推杆、镶件的配合间隙排气。该模具直接采用分 型面排气。 2.2 模具的毛坯、制造特点和使用关系 (1)毛坯的选择：饭盒注塑模的材料 45 钢。45 钢是使用最广泛的材料之一。45 钢材是调质钢的一种，低淬透性，强度低，但具有良好的综合力学性能。此模具属 于中小型注塑模具，精度和钢度要求较低，45 钢能够保证模具所需钢度。 (2)饭盒注塑模具加工过程:技术准备、材料准备、零件加工、装配调试、试模 鉴定。 (3)模具的生产类型：单件生产。 (4)模具的生产周期：4 周。影响模具产周期的因素有模具技术和生产的准化程 度，模具企业的专门化程度，模具生产技术手段的先进程度，模具生产的经营和管 理水平。 (5)模具的生产成本：原材料费、外购件费、外协件费。影响模具生产成本的主 要因素有模具对结构的复杂程度和模具功能的高低，模具精度的高低，模具材料的 6 选择，模具的加工设备，模具的标准化程度和专门化程度。此模具精度要求、复杂 程度、功能均较低，加工设备为数控铣、立式钻床、砂轮机、钳工工作台、机械加 工工具等，标准化和专门化程度不高。因此此模具的加工成本不高。 (6)模具的寿命：是指模具在保证产品零件质量的前提下，所能加工的制件的总 和。影响模具寿命的因素有模具的结构、材料、加工质量、工作状态、产品零件的 状况。 (7)模具的精度、刚度、生产周期、模具的生产成本以及模具的生产寿命，他们 之间相互影响相互制约。 2.3 注塑模结构分析 塑料饭盒注射模属于单型腔单型腔注射模，它是注射模 中最简单的一种结构形式，也是比较典型的一套模具。该模 具的主要特点： (1)从分型面来分析，作为决定模具结构形式的一个重 要因素，分型面与模具的整体结构、浇注系统的设计、塑件 的脱模和塑件的制造工艺都有关，因此分型面选择时需要考 虑：塑件是否能够顺利脱模；分型面的选择是否能够保证塑 件的精度要求；塑件分型面的选择是否便于模具加工制造； 分型面的位置不同是否有利于排气。该模具为单分型面，如 右图 2-2 所示：分型面的位置取在塑件本身的最大轮廓处，利用定模板和推件板两 部分成形外表面，而且设置在该点将零件的成形部分分为定模板、推件板两个部分， 降低模具的加工制造的难度，分型面在此也有利于排气系统排气。 (2)从浇注上分析，浇口大致分为限制性浇口和非限制性浇口两类，其中常用的 浇口类型有直接浇口、中心浇口、侧浇口、环形浇口、轮辐式浇口、爪形浇口、点 浇口、潜伏式浇口几种类型，饭盒注塑模采用了非限制性浇口中的直接浇口，如上 图 2-2 所示：塑件的型腔深度比较大，属于中型长流程深型腔筒形，比较适合直接 浇口注塑，同时作为单型腔模具也比较适合采用直接浇口。 采用直接浇口的特点，在塑料熔体在主流道的大端直接进入型腔，流动阻力小、 流动路程和补塑时间都比较长，而且直接浇口的浇注系统有着良好的熔体流动状态， 塑料熔体从型腔底面中心部位流向分型面，有利于消除深型腔不宜排气的缺点，此 外直接浇口使塑件和浇注系统的分型面上的投影面积小、模具的结构紧凑，注射剂 受力均匀。 (3)从温度调节系统分析， 图 2-2 7 由于注射在模具中的材料温度， 必须在模具内冷却固化才能成为塑 件，所以模具温度必须低于射入模 具型腔内材料的温度。为了提高塑 件冷却速度，缩短成型周期，采用 冷却系统对模具进行降温，设计相 应的冷却回路。影响冷却回路设计 的首要因素就是怎样能够让冷却系 统内流动的介质充分的吸收成型塑 件所传导的热量。由于饭盒注塑模型芯深度比 较大，容易受热不均，所以在型芯底部设置冷却水道的凹槽，中间部位放置隔板， 在型芯固定板中设置冷却水道。将冷却液从型芯固定板中注入通过型芯，令冷却液 越过隔板再从型芯流向型芯固定板，再从型芯固定板的冷却水道中流出。 2.4 注塑模工作原理及装配图 不同的模具结构工作原理不一样，而且在合模、开模运动过程中有不同运动方 式，每种结构方式都具有不同的特征。 该饭盒模具合模时，如模具装配图图 2-4 所示，在导柱 12 的导向定位下，动模 和定模闭合。型腔由定模板 2、推件板 3、型芯 4 三部分组成，并由注射机合模系统 提供的锁模力锁紧。然后注射机开始注射，塑料熔体经定模上浇口套 11 通过浇注系 统进入型腔，待熔体充满型腔并经过保压、补缩和冷却定型后开模。开模时，注射 图 2-3 图 2-4 8 机合模系统带动推件板 3 后退，模具从动模和定模分型面分开，塑件包在型芯 4 上 随动模一起后退，同时将浇注系统的主流道凝料从浇口套 11 中拉出。当动模移动一 定距离后，注射机的顶杆接触推板 9，推出机构开始运作，推杆 13 推动推件板 3， 推件板 3 从塑料制件的端面将其从型芯上推出，塑件与浇注系统凝料一起从模具中 落下，至此完成一次注射过程，合模时，推出机构靠推件板复位并准备下一次注射。 9 第 3 章 定模板的制造加工 作为成型零部件主要组成部分之一的定模板，其主要作用是形成制件的外 形表面，其精度和表面质量要求较高，属于复杂的内成形表面，因此定模板的 制造工艺过程复杂，制造加工难度加大 3.1 定模板的加工 定模板立体图，如图 3-1： 3.1.1 制定定模板加工步骤 定模板结构示意图，如图 3-2： 图 3-1 图 3-2 10 3.1.1.1 分析定模板的结构 定模板亦称型腔，是成型塑件外表面的主要零件，决定塑件的表面质量。 根据定模板的零件简图 3-2，零件尺寸为 210mmx210mmx75mm ,结构比较简单。 上面的型腔为整体式，型腔表面粗糙度取 0.8 加工精度取 it5 级；有六个型腔 固定孔；注塑孔与定模板同钻；导柱固定孔与导柱为 h7/m6 过渡配合。 3.1.1.2 确定制造方法 (1)定模板的加工表面是型腔内表面，本身零件为非回转面型腔，采用数控 加工铣削完成。定模板的上下平面 对铣削加工的要求： 1)铣削工艺的工艺特点 生产率较高铣刀是典型的多刃刀具，铣削时有多个切削刃同时参加工作， 总的切削刃宽度较大。铣削的主运动是铣刀的旋转，有利于采用高速铣削，进 行生产工作。 容易产生振动，铣刀的切削刃切入和切出时会产生冲击，并引起同时工作 切削刃数的变化；每个切削刃的切削厚度是发生变化的，这将使切削力发生变 化。 散热条件较好。铣刀切削刃间隙切削，可以得到一定的冷却时间，因而散 热条件较好。 加工成本较高，需要花费一定的费用。 2)加工该零件步骤 根据零件图工艺分析，确定装夹方案，制定加工顺序，选择刀具，确定切削 用量，通过这些切削参数加工零件。零件装夹定位时，先确定粗基准待加工面 完成后以此作为精基准，开始加工零件。 数控加工步骤如下： 曲面挖槽粗加工： 曲面挖槽粗加工 采用双刃 12 的平底刀，预留 0.5mm 的加工余量。机床进给率 1200mm/min；z 方向进给速度 400mm/min；抬刀速率 1500mm/min；主 轴转速 900r/min。 挖槽粗加工参数 安全高度绝对坐标值 100mm；z 向最 大吃刀量 0.1mm；选择螺旋线铣削方式， 输入一个刀具路径接近的起点，将下刀 的中心设在边界的外面，采用螺旋下刀方式，预留 0.2 的加工余量。 刀具路径 设置完所有参数后，选取所有的加工面和加工的边界，刀具路径如图 3.3 所示： 曲面外形等高粗加工 采用 10 的立铣刀； 曲面等高外形粗加工 采用 10 的立铣刀，预留 0.2mm 的加工余量。机床进给率 1200mm/min；z 方向进给速度 300mm/min；抬刀速率 1500mm/min；主轴转速 图 3-3 11 1000r/min。 挖槽粗加工参数 安全高度绝对坐标值 50mm；z 向最大吃刀量 1mm；选择螺旋线铣 削方式，输入一个刀具路径接近的 起点，将下刀的中心设在边界的外 面，采用螺旋下刀方式，预留 0.2 的加工余量。 刀具路径 设置完所有参数后，选取所 有的加工面和加工的边界，刀具路 径如图 3-4 所示： 曲面外形等高 精加工 曲面等高外形精加工 采用等高外形刀路方式精加工整个腔。 采用 10 的立铣刀。机床进给速度 1200mm/min；z 方向的进给率 400mm/min； 抬刀速率 1000mm/min；主轴转速 1200r/min。 挖槽粗加工参数 安全高度绝对坐标值 50mm；z 向最大吃刀量，0.01mm；选择螺旋线铣削方式， 将下刀的中心设在边界的内面，采用螺旋下刀方式。 刀具路径 设置完所有参数后，选取所有的加工 面和加工的边界，刀具路径如图 3-5 所示： (2)导柱孔应与推件板、型芯固定板同钻、铰加工完成。导柱孔属于精度较 高的型孔，直接钻孔可能导致：因为切削量大产生大量的切削热影响加工质量； 因切削厚度大，冲击力大，影响孔的表面光洁度；在钻孔时，钻头的两个切削 刃长，刃磨不对称，使孔中心发生偏移。 对钻、铰孔加工的要求： 1)改进钻头的几何角度 将钻头的的第二个峰角磨出；磨窄刃带；磨出负 刃倾角，一般取 =-10-15；后角不宜过大，一般取 =610，以 免发生振动；切削刃前后面用油石研磨，光洁度 9. 2)铰刀选取 铰刀有工作部分、颈部、柄部三部分组成，铰刀本身的精度 和光洁度，对铰刀质量有直接影响。铰削时注意：工件要夹正；铰刀的中心尽 量同孔的中心保持一致，不得歪斜；加血过程中，两手用力要平衡，旋转铰杠 的速度均匀；在铰削过程中，铰刀被卡住时，不要猛力扳转铰杠，防止铰刀折 断；铰刀退刀时不能反转。 3)切削条件 加工余量：留 0.51mm 左右，预加工光洁度为 4；切削速 度：钻削铸铁时，v=2 厘米/分钟左右，钻削钢材时，v=1 厘米/分钟左右；走刀 图 3-4 图 3-5 12 量：采用手动或机动走刀，s=0.1mm/转左右；冷却润滑液：因系精加工，切削 负荷交轻，故以润滑为主，铰孔时精度和光洁度要求比较高，可以采用柴油、 茶油、猪油等。 定模板的制造过程：下料粗加工磨削加工划线预加工 精加工光整加工。 3.1.2 选择加工设备 该零件的主要加工设备是数控铣床 xk7140g、钻床。 将零件钳工划线完成后，按照画出的各个孔的位置用钻头分别钻 3 底孔， 再扩孔、铰孔，此时需要钻头、铰刀；将零件用平口钳装夹在数控铣床上，加 标准垫块固定，分别利用百分表、寻边器、量块找正固定，确定数控加工原点 再进行加工。 3.2 加工工艺过程 该型腔的加工特点是与型芯、推件板的配合间隙小，取分型面间隙值 0.04mm(根据 gb/t 12556.21990，级、级、级模架主要分型面的贴 合间隙值分别为级 0.02mm；级 0.03mm；级 0.04mm。主要模板组装后基 准面移位偏差值分别为：级 0.02mm；级 0.04mm；级 0.06mm)，加工精度 要求高，定模板的中心定位比较难定位，图 3-1 所示定模板的加工工艺过如下： (1)下料。采用 45 钢，按照所需直径和长度用气割切断。 (2)粗加工。铣削毛坯四周外形，保尺寸 216mmx216mm 见方 (3)磨削上下平面。磨削上下平面保证尺寸 75mm，满足各个面的垂直度要求。 (4)划线。钳工画线，确定出型腔及各个型孔的相对位置，然后钻、铰螺纹 孔和导柱孔。 (5)预加工。按照图纸要求刨削平面达到尺寸要求，并与其他模板配加工型 腔固定孔。 (6)装夹零件。将型腔板固定用平口钳、垫块固定在数控铣床上，找正型腔 与铣床主轴中心重合。 (7)精加工。采用 ug 软件制造系统自动编制型腔铣削的程序，精加工型腔圆 弧、表面轮廓，保证型腔内表面质量，使其达到使用要求。 (8)光整加工。由于模具的精度和表面粗糙度值对塑件有重要影响，所以模 具的型腔内表面光整加工(粗磨-细磨-精磨)，达到塑件表面光洁度。 令附定模板零件图、加工工艺卡 13 第 4 章 型芯的加工制造 型芯是用来成型制件内表面的，它和型孔、型腔类零件一样，是模具的 重要的成型零件。型芯的质量直接影响着模具的寿命和成形制件的质量，因此 型芯的加工质量要求较高。型芯按照截面形式来分大致有圆形、异性两类。该 套模具属于异性型芯，加工比较麻烦，可以用铣削加工。 4.1 型芯的加工 型芯立体图，如图 4-1： 4.1.1 制定动模板加工步骤 4.1.1.1 分析动模板的结构 型芯零件图，如图 4-2： 动模板是用来成形制件内 表面的，它和型孔、型腔类零 件一样，是模具的重要成形零 件。动模板的质量直接影响着 模具的使用寿命和成型制件的 质量，所以型芯的质量要求较 高。根据定模版的零件图图 4- 2，零件尺寸为 148mmx148mmx82mm ,上面的型 图 4-1 图 4-2 14 芯为整体式；有四个型芯固定孔；凸模设置相应脱模斜度；设置并加工冷却水 道；结构比较简单。 4.1.1.2 确定加工方法 动模板的加工范围； (1)有型芯外表面轮廓和冷却水道，该部分的加工采用数控铣削完成，采用 ug 的制造系统导出型芯加工的程序，加工型芯完成后，对型芯进行光整加工， 保证型芯外轮廓表面加工精度，取 it5 级。 数控加工工艺如下： 1)型芯挖槽粗加工 凹面挖槽加工 采用双刃 13 的平底刀，预留 0.2mm 的加工余量。机床进给率， 1200mm/min；z 方向进给速度 400mm/min；抬刀速率，1500mm/min； 主轴转速，10000r/min。 挖槽粗加工参数 安全高度绝对坐标值 50mm；z 向最大吃刀量，0.1mm；选择螺旋线铣削方式， 输入一个刀具路径接近的起点，将下刀的中心设在边界的外面，采用螺旋下刀 方式，预留 0.2 的加工余量。 刀具路径 设置完所有参数后，选取所有的加工面和加工的边界，刀具路径如图 4-3 所示： 2)曲面等高外形粗加工 凸面等高外形粗加工 采用双刃 13 的平底刀，预留 0.2mm 的加工余量。机床进给率， 1200mm/min；z 方向进给速度 400mm/min；抬刀速率，1500mm/min； 主轴转速，10000r/min。 粗加工参数 安全高度绝对坐标值 50mm；z 向最 大吃刀量，0.1mm；选择螺旋线铣削方 式，输入一 个刀具路径接近的起点，将下刀的中心设在边界的外面， 图 4-3 图 4-4 15 采用螺旋下刀方式，预留 0.2 的加工余量。 刀具路径 设置完所有参数后，选取所有的加工面和加工的边界，刀具路径如图 4-4 所示： 3)曲面等高外形精加工 11.5 曲面等高外形精加工 采用等高外形刀路方式精加工整个腔。采用 10 的立铣刀。机床进给速度 1200mm/min；z 方向的进给率 400mm/min；抬刀速率，1000mm/min；主轴转速 1200r/min。 安全高度绝对坐标值 50mm；z 向最大吃刀量， 0.01mm；选择螺旋线铣削方式， 将下刀的中心设在边界的内面，采用 螺旋下刀方式。 置完所有参数后，选取所有的 加工面和加工的边界，刀具路径如图 11.4 所示： (2)钳工钻削型芯固定孔，应与型芯固定板、支承板同位置加工完成，钻底 孔完成后用丝锥攻丝，攻 m12 的螺纹。 攻螺纹的技术要求： 1)螺纹底孔直径的计算及数据： 计算公式一： d=d1-t 式中： d 攻丝前加工螺纹底孔的钻头或扩孔钻头直径 d1 螺纹工称直径 t 螺距单位均为毫米，下式同 计算公式一使用条件：(1)螺距 t1;(2)工件材料塑性较小;(3)扩张 量较小的钻孔条件。 2)手攻丝的注意事项 图 4-5 16 找正工件的装夹，将攻丝的一面，置于水平或垂直的位置；在开始 攻削时，尽量把丝锥放正，然后用一手压住丝锥的轴心方向，用另一手轻轻转 动丝杠。 在攻削过程中，对塑性材料保持足够的冷却润滑液。 攻丝时，每次扳转丝杠，丝锥的旋进不应太多，一般每次旋进 0.51 转 为宜。 扳转丝杠时，两手用力要平衡。攻削时，如感到很费力，切不可强行转 动，应使丝锥反转，排除切屑。 用成组丝锥攻丝时，在头锥攻完以后，应先用手将二锥或三锥旋进螺纹 孔内，一直到旋不动时，才能使丝杠操作，防止乱扣现象。 动模板的加工路线：下料粗加工磨削加工划线预加工 精加工光整加工。 4.1.1.3 选择加工设备 该零件的主要加工设备是数控铣床 xk7140g、钻床。 将零件钳工划线完成后，按照画出的 4 个孔的位置用钻头分别钻 3 底 孔、再扩孔，攻 m12 的螺纹时需要钻头、普通螺纹丝锥(头锥/二锥)；将零件用 平口钳装夹在数控铣床上，加标准垫块固定，分别利用百分表、寻边器、量块 找正固定，确定数控加工原点再进行加工。 4.1.2 加工工艺过程 该型芯的加工特点是与型腔芯、推件板的配合间隙小，分型面贴合间隙值 取 0.02mm(见 gb/t12566.2-1990 国标),加工精度要求高，确定动模板的中心定 位，图 3-2 所示定模板的加工工艺过如下： (1)下料。采用 45 钢，按照所需直径和长度用气割切断 148mmx148mmx82mm 的 方料。 (2)粗加工。铣削毛坯四周外形，保尺寸 148mmx148mm 见方。 (3)磨削上下平面。磨削上下平面保证尺寸 82mm，满足各个面的垂直度要求。 (4)划线。钳工画线，确定出型腔及各个型孔的相对位置，然后钻孔、攻螺 纹加工。 (5)预加工。按照图纸要求刨削平面达到尺寸要求，采用数控加工铣削型芯 的冷却水道。 (6)装夹零件。将型腔板固定用平口钳、垫块固定在数控铣床上，找正型腔 与铣床主轴中心重合。 17 (7)精加工。采用 ug 软件制造系统自动编制型腔铣削的程序，精加工型腔 圆弧、表面轮廓，保证型腔内表面质量，使其达到使用要求。 (8)光整加工。由于模具的精度和表面粗糙度值对塑件有重要影响，所以模 具的型腔内表面光整加工(粗磨-细磨-精磨)，达到塑件表面光洁度。 令附定模板零件图、加工工艺卡 18 第 5 章 定模座板、动模座板的加工 定模座板、动模座板是分别与注射机的固定工作台、移动工作台接触，使 定模、动模固定在固定工作台、移动工作台上的模板。定模座板和动模座板的 加工都属于板材类零件加工。 对于板类零件的加工质量要求，主要包括： (1)表面间的平行度和垂直度。 为了保证模具装配后各模板能够紧密贴合， 对于不同功能和不同尺寸的模板其平行度按 gb1184-1980 执行。具体公差等级 和公差数值应按塑料注塑模国家标准(gb4169.111-1984)等加以确定。 (2)表面粗糙度值和精度等级。 一般模板平面的加工质量要求达到 it8it7 级，ra 值取 0.83.2um,对于平面为分型面的模板，加工质量要达到 it7it6 级，ra 值取 0.41.6um。 (3)模板上各个孔的精度、垂直度和孔间距的要求。 常用模板孔径的配合精 度要求一般为 it7it6 级，ra 值取 0.41.6um。对于安装导柱的模板，孔轴 线与上下板平面的垂直度要求为 4 级精度，模板上各孔之间的孔间距应保持一 致。一般误差要求在0.02mm 以下。 5.1 定模座板的加工 定模座板立体图，如图 5-1： 5.1.1 制定定模座板加工步骤 定模板零件图，如图 5-2： 5.1.1.1 分析定模座板的结构 图 5-1 19 根据 定模座板的零件简图 5-2，零件尺寸为 250mmx210mmx25mm , 未作特殊的技术要求，结构简单。定模 座板有 6x13 的螺栓孔并沉 22 孔深 15mm；注塑孔与定模座板同钻，注塑孔 与浇口套为 h7/m6 过渡配合；定模座板上下表面粗糙度取 0.8、加工精度取 it5 级。 5.1.1.2 确定制造方法 (1)加工定模座板的基本要求 定模座板的加工表面是定模座板上下表面，为了保证模座工作时沿导柱上下 移动平稳，无阻滞现象，模座的上下平面应保持平行，保证定模座板上下平面 垂直度，上下模座的导柱、导套安装孔的孔间距应保持一致，孔的轴心线与模 座的上、下平面垂直，为满足精度要求。 (2)定模座板的加工原则 定模座板的加工主要是面加工和孔隙加工。在加工过程中为了保证技术要求 和加工方便，一般遵循“先孔后面”的原则。定模座板的毛坯经过刨削或铣削 加工后，在对平面进行磨削可以提高模座平面的平面度和上、下平面的平行度， 同时容易保证孔的垂直度要求。 上、下模座孔的钻削加工，可根据加工要求和生产条件，在铣床或摇臂钻等 机床上采用坐标法或利用引导元件进行加工。批量较大时可以在专用镗床、坐 标镗床上进行加工。为保证导柱、导套的孔间距一致，在钻孔时经常将上、下 模座重叠在一起，一次装夹同时镗出导柱和导套的安装孔。用数控铣床或加工 中心加工孔可以很方便地保证孔的位置精度和尺寸精度。 (3)确定不同精度的加工方案 根据零件图工艺分析，确定装夹方案，制定加工顺序，选择刀具，确定切削 图 5-2 20 用量，通过这些切削参数加工零件。零件装夹定位时，先确定粗基准待加工面 完成后以此作为精基准，开始加工零件。 定模座板的制造过程：下料铣削加工磨削加工钳工划线钳 工钻孔 5.1.2 选择加工设备 该零件的主要加工设备是数控铣床 xk7140g、钻床。 将零件钳工划线完成后，按照画出的各个孔的位置用钻头分别钻 3 底孔， 再扩孔、铰孔，此时需要钻头、铰刀加工；将零件用平口钳装夹在数控铣床上， 加标准垫块固定，分别利用百分表、寻边器、量块找正固定，确定数控加工原 点再进行加工。 5.1.3 工工艺过程 该定模座板的加工特点是与型腔的垂直度、平行度配合，取分型面间隙值 0.06mm，加工精度要求较高，定模座板的注塑孔中心定位比较难定位，图 5-2 所示定模板的加工工艺过如下： (1)下料。采用 45 钢，按照所需直径和长度用气割切断。 (2)装夹零件。将型腔板固定用平口钳、垫块固定在数控铣床上，找正型腔 与铣床主轴中心重合。 (3)铣削加工。铣削毛坯四周外形，保尺寸 250mmx210mm 见方 (4)磨削上下平面。磨削上下平面保证尺寸 75mm，满足各个面的垂直度要求。 (5)划线。钳工画线，确定出型腔及各个型孔的相对位置，然后钻、铰螺纹 孔和导柱孔。 (6)钻孔加工。按照图纸要求刨削平面达到尺寸要求，并与定模板配加工注 塑型孔。 令附定模板零件图、加工工艺卡 5.2 动模座板的加工 动模座板立体图，如图 5-3： 21 5.2.1 制定动模座板加工步骤 动模板零件图，如图 5-4： 5.2.1.1 分析动模座板的结构 根据动模座板的零件简图 5-4，零件尺寸为 250mmx210mmx25mm ,未作特殊 的技术要求，结构比较简单。定模座板有 4x13、4x11 的螺栓孔并沉 22、20 孔深 15mm、13mm；动模座板上下表面粗糙度取 0.8、加工精度取 it5 级。 5.2.1.2 确定制造方法 (1)加工动模座板的基本要求 定模座板的加工表面是定模座板上下表面，为了保证模座工作时沿导柱上下 移动平稳，无阻滞现象，模座的上下平面应保持平行，保证定模座板上下平面 垂直度，上下模座的导柱、导套安装孔的孔间距应保持一致，孔的轴心线与模 座的上、下平面垂直，为满足精度要求。 (2)动模座板的加工原则 定模座板的加工主要是面加工和孔隙加工。在加工过程中为了保证技术要求 和加工方便，一般遵循“先孔后面”的原则。定模座板的毛坯经过刨削或铣削 加工后，在对平面进行磨削可以提高模座平面的平面度和上、下平面的平行度， 同时容易保证孔的垂直度要求。 上、下模座孔的钻削加工，可根据加工要求和生产条件，在铣床或摇臂钻等 机床上采用坐标法或利用引导元件进行加工。批量较大时可以在专用镗床、坐 图 5-4 22 标镗床上进行加工。为保证导柱、导套的孔间距一致，在钻孔时经常将上、下 模座重叠在一起，一次装夹同时镗出导柱和导套的安装孔。用数控铣床或加工 中心加工孔可以很方便地保证孔的位置精度和尺寸精度。 (3)确定不同精度的加工方案 根据零件图工艺分析，确定装夹方案，制定加工顺序，选择刀具，确定切削 用量，通过这些切削参数加工零件。零件装夹定位时，先确定粗基准待加工面 完成后以此作为精基准，开始加工零件。 定模座板的制造过程：下料铣削加工磨削加工钳工划线钳 工钻孔 5.2.2 选择加工设备 该零件的主要加工设备是数控铣床 xk7140g、钻床。 将零件钳工划线完成后，按照画出的各个孔的位置用钻头分别钻 3 底孔， 再扩孔，此时需要钻头加工；将零件用平口钳装夹在数控铣床上，加标准垫块 固定，分别利用百分表、寻边器、量块找正固定，确定数控加工原点再进行加 工。 5.2.3 工工艺过程 该定模座板的加工特点是与型腔的垂直度、平行度配合，取分型面间隙值 0.06mm，加工精度要求较高，定模座板的注塑孔中心定位比较难定位，图 5-2 所示定模板的加工工艺过如下： (1)下料。采用 45 钢，按照所需直径和长度用气割切断。 (2)装夹零件。将型腔板固定用平口钳、垫块固定在数控铣床上，找正型腔 与铣床主轴中心重合。 (3)铣削加工。铣削毛坯四周外形，保尺寸 250mmx210mm 见方 (4)磨削平面。磨削上下平面保证尺寸 25mm，满足各个面的垂直度要求。 (5)划线。钳工画线，确定出型腔及各个型孔的相对位置，然后钻、铰螺纹 孔和导柱孔。 (6)钻孔加工。按照图纸要求刨削平面达到尺寸要求，并加工 45 的通孔型 孔。 令附定模板零件图、加工工艺卡 23 24 第 6 章 型芯固定板的加工 型芯固定板是将型芯固定并连接其他零部件的模板，在饭盒注塑模中型芯固 定板不仅紧固了型芯，同时还连接了推件板与支承板，是模具构成完整的一体。 在型芯固定板中还有冷却系统的冷却水回路，型芯固定板立体图，如图 5-5： 6.1 制定型芯固定板加工步骤 型芯固定板结构示意图，如图 5-6： 图 5-5 图 5-6 25 6.1.1 分析型芯固定板的结构 该模具中的型芯固定板也属于板类零件，首先要加工零件的外表面，型芯 固定板与动模板接触的部分要求配合紧密，由于配合的质量直接影响着模具的 使用寿命和成型制件的质量，所以型芯固定板轮廓质量要求要求较高。根据型 芯固定板的结构示意图图 4-2，零件尺寸为 210mmx210mmx30mm ,上面的型腔为 整体式；有四个型芯固定孔；设置并加工冷却水道；分别有 4 个导柱孔，导柱 固定孔与导柱为 h7/m6 过渡配合、4 个推杆孔、4 个固定孔。 6.1.2 确定加工方法 动模板的加工范围； (1)有型芯固定孔外表面轮廓和冷却水道，该部分的加工采用数控铣削完成， 采用 ug 的制造系统导出与型芯接触加工的程序，加工外轮廓，保证型芯固定板 外轮廓表面加工精度，取 it5 级。 (2)钳工钻削型芯固定孔，应与型芯、支承板同位置加工完成，钻底孔完成 后用丝锥攻丝，攻 m12 的螺纹。 动模板的加工路线：下料装夹零件铣削加工磨削加工划线 粗加工铣削精加工。 6.1.3 选择加工设备 该零件的主要加工设备是数控铣床 xk7140g、钻床。 将零件钳工划线完成后，按照画出的 4 个孔的位置用钻头分别钻 3 底孔、 再扩孔，攻 m12 的螺纹时需要钻头、铰刀、普通螺纹丝锥(头锥/二锥)；将零件 用平口钳装夹在数控铣床上，加标准垫块固定，分别利用百分表、寻边器、量 块找正固定，确定数控加工原点再进行加工。 6.2 加工工艺过程 该型芯的加工特点是与型腔芯、推件板的配合间隙小，分型面贴合间隙值 取 0.02mm(见 gb/t12566.2-1990 国标),加工精度要求高，确定动模板的中心定 位，图 3-2 所示定模板的加工工艺过如下： (1)下料。采用 45 钢，按照所需直径和长度用气割切断 216mmx216mmx30mm 的方 料。 (2)装夹零件。将型腔板固定用平口钳、垫块固定在数控铣床上，找正型腔与 铣床主轴中心重合。 图 4-2 26 (3)铣削加工。铣削毛坯四周外形，保尺寸 210mmx210mm 见方。 (4)磨削平面。磨削上下平面保证尺寸 30mm，满足各个面的垂直度要求。 (5)划线。钳工画线，确定出型腔及各个型孔的相对位置，然后钻孔、攻螺纹 加工。 (6)粗加工。按照图纸要求刨削平面达到尺寸要求，采用数控加工铣削型芯的 冷却水道。 (7)铣削精加工。采用ug软件制造系统自动编制型腔铣削的程序，精加工型腔 圆弧、表面轮廓，保证型腔内表面质量，使其达到使用要求； 令附定模板零件图、加工工艺卡 27 第 7 章 支承零部件的加工 支承零部件是用来防止成型零部件及各个部分机构在压力作用下发生超差 变形的零部件。一般模具支承零部件主要有支承板、垫板、支承块、支承柱等 组成。在该套模具中有支承板和垫块两个零部件需要加工。 7.1 支承板的加工 支承板立体图，如图 7-1： 7.1.1 制定支承板加工步骤 支承板零件图，如图 7-2： 图 7-1 图 7-2 28 7.1.1.1 分析支承板的结构 支承板又称动模垫板，是垫在动模型腔下面(或在主型芯固定板的下面)的 一块平板，其作用是成型时塑料熔体对动模型腔或型芯的作用力，以防止型腔 底部长生过大的挠曲变形或防止主型芯脱出型芯固定板。对支承板的结构要满 足：具有较高的平行度和必要的强度和硬度，根据型芯固定板的结构示意图图 4-2，零件尺寸为 210mmx210mmx30mm ,上面的型腔为整体式；有四个型芯固定 孔；设置并加工冷却水道；分别有 4 个螺孔、4 个推杆孔、4 个固定孔。 7.1.1.2 确定加工方法 动模板的加工范围； (1)有支承板的外表面轮廓，该部分的加工采用数控铣削完成，加工外轮廓， 保证与型芯固定板、垫块紧密接触，加工精度取 it5 级。 (2)钳工钻削型芯固定孔，应与型芯、支承板同位置加工完成，钻底孔完成 后用丝锥攻丝，攻 m12 的螺纹。 动模板的加工路线：下料装夹零件铣削加工磨削加工划线 粗加工铣削精加工。 7.1.1.3 选择加工设备 该零件的主要加工设备是数控铣床 xk7140g、钻床。 将零件钳工划线完成后，按照画出的 4 个孔的位置用钻头分别钻 3 底孔、 再扩孔，攻 m12 的螺纹时需要钻头、铰刀、普通螺纹丝锥(头锥/二锥)；将零件 用平口钳装夹在数控铣床上，加标准垫块固定，分别利用百分表、寻边器、量 块找正固定，确定数控加工原点再进行加工。 7.1.2 加工工艺过程 该型芯的加工特点是与型腔芯、推件板的配合间隙小，分型面贴合间隙值 取 0.02mm(见 gb/t12566.2-1990 国标),加工精度要求高，确定动模板的中心定 位，图 3-2 所示定模板的加工工艺过如下： (1)下料。采用 45 钢，按照所需直径和长度用气割切断 216mmx216mmx30mm 的方 料。 (2)装夹零件。将型腔板固定用平口钳、垫块固定在数控铣床上，找正型腔与 铣床主轴中心重合。 (3)铣削加工。铣削毛坯四周外形，保尺寸 210mmx210mm 见方。 (4)磨削平面。磨削上下平面保证尺寸 30mm，满足各个面的垂直度要求。 (5)划线。钳工画线，确定出型腔及各个型孔的相对位置，然后钻孔、攻螺纹 图 4-2 29 加工。 令附定模板零件图、加工工艺卡 7.2 垫块的加工 垫块立体图，如图 7-2： 7.2.1 制定垫块加工步骤 垫块零件图，如图 7-3： 7.2.1.1 分析垫块 的结构 垫块是用于支承动模成型部分并形成推出机构运动空间的零件，又称支承 块。对垫块的结构要满足：具有较高的平行度和必要的强度和硬度，起到支承 作用，同时又决定于推板及推出行程的大小。根据垫块的结构示意图图 4-2， 零件尺寸为 210mmx80mmx40mm ,有