图纸共21张，如下所示
A0-装配图.dwg
A2-动模垫板.dwg
A2-动模板.dwg
A2-推杆固定板.dwg
A3-制品测绘图.dwg
A3-型腔.dwg
A3-型芯.dwg
A3-定模固定板.dwg
A3-定模板.dwg
A3-推板.dwg
A4-动模固定板.dwg
A4-复位杆.dwg
A4-定位环.dwg
A4-导套.dwg
A4-导柱.dwg
A4-弹簧.dwg
A4-推杆1.dwg
A4-推杆2.dwg
A4-支架.dwg
A4-止位环.dwg
A4-浇口衬套.dwg

目录
1前言…………………………………………………………………………………1
2 总体方案论证………………………………………………………………………3
3具体设计说明……………………………………………………………………4
3.1塑件三维造型……………………………………………………………………4
3.1.1塑件测绘………………………………………………………………………4
3.1.2塑件造型………………………………………………………………………4
3.2模具设计计算……………………………………………………………………5
3.2.1塑件材料性能分析……………………………………………………………5
3.2.2型腔数的确定…………………………………………………………………5
3.2.3型腔壁厚计算…………………………………………………………………6
3.3分型面设计………………………………………………………………………7
3.4浇注系统设计……………………………………………………………………8
3.4.1浇口位置选择…………………………………………………………………8
3.4.2 浇注系统平衡…………………………………………………………………9
3.4.3浇注系统设计计算……………………………………………………………9
3.5冷却系统设计…………………………………………………………………11
3.5.1设计计算…………………………………………………………………11
3.5.2冷却流道结构设计…………………………………………………………12
3.6顶出系统设计…………………………………………………………………13
3.7模架设计………………………………………………………………………15
3.8模流分析………………………………………………………………………16
3.9型腔加工仿真…………………………………………………………………22
3.9.1加工零件工艺审查…………………………………………………………22
3.9.2 毛坯的选择…………………………………………………………………22
3.9.3 基准选择……………………………………………………………………22
3.9.4 Master CAM 9.0仿真加工…………………………………………………22
4结论………………………………………………………………………………25
参考文献……………………………………………………………………………26
致谢…………………………………………………………………………………27
附录…………………………………………………………………………………28

玩具汽车壳模具设计及型腔仿真加工
摘要：本设计是对玩具汽车的模具设计及其零件的加工仿真。设计过程采用Pro/E Wildfire 2.0进行三维造型、分型面设计和模流分析，使用EMX 4.1模块进行模具整体设计，使用Master cam 9.0进行模具型腔仿真加工。
本模具依据厂方给定的注塑机型号和经济性确定型腔为一模四腔；考虑模具中的成型位置及精度等诸多种因素的影响，选取分型面在塑件的底面；为使塑件能够快速均匀冷却，冷却流道布置为环绕式；为使镶块结构不发生泄漏，使用负压冷却水系统；采用平衡式分流道、侧浇口，使型腔同时得到均匀的充填和成型；顶出机构是制品的脱模装置，依据塑件结构采用12根顶杆；由于塑件是薄壁结构可能出现注塑不完整，通过模流分析验证注塑流体可以充满型腔，符合设计要求。根据设计参数，使用EMX对模具整体设计。分析型腔的加工工艺，在Master cam 9.0中完成刀具路径设定，确定数控加工代码，通过仿真加工确定是否满足加工要求。
通过使用模具设计应用软件，使模具设计效率大大提高，完全符合设计要求。

关键词：模具设计；加工仿真；注塑模具；CAM技术

The design of the toy automobile top shell mould And
the simulation processing of the mold cavity
Abstract: This topic is to design the toy automobile mold and the simulation processing of the mold cavity. In the design process, Pro/E Wildfire 2.0 were used to construct carries on the three dimensional modeling, design demould the plane and analyse mold flows, the EMX 4.1 modules were used to carry on the mold overall design, Master cam 9.0 were used to carry on the mold cavity simulation processing.
This mold according as the injection molding machine model and the efficient deterministic cavity which assigns based on the factory is four cavities ; Considered in the mold takes shape the position and the precision and so on the various many kinds of factors influence, a selection divided profile is modeling a bottom surface; In order to cause to model to be able the fast uniform cooling, cools the flow channel arrangement for to surround the type; In order to cause to inlay the block structure not to occur divulges, use negative pressure cooling water system; Uses a balance -like divided flow channel, the side runner, at the same time the causing cavity obtains even fills and takes shape; prop up the organization is the product taking off patterns installment, go on the basis models a structure to use 12 mandril ; Because models are the thin-wall construction possibly appears casts not completely, get across flows the analysis confirmation the mold to cast the fluid to be possible the filling cavity, conforms to the design requirement. According to the design variable, uses EMX for the mold overall design. The analysis cavity processing technics, completes the cutting tool way hypothesis in Master cam 9.0, the definite numerical control processing code, through the simulation processing determined whether satisfies the processing request.
Through the use mold design application software, makes the mold rated capacity to enhance greatly, conforms to the design requirement completely.
Key words: mold design; processing simulation; enjection mould; cam technology

一、设计内容
设计一套玩具汽车壳注塑模具，同时进行该模具的型腔数控仿真加工。
主要内容有：
1．注塑模具设计
1）分析制品结构，制定该制品注塑成型工艺
2）制品测绘、工程图绘制、结构优化及制品三维造型
3）制定注塑模具总体方案，设计模具
（a）二维工程图：模具装配图、零件图
（b）三维造型：所有零件三维造型、模具装配及爆炸图
2．型腔仿真加工
1）进行凹模、凸模工艺分析，制定其加工工艺规程并进行数控仿真
2）制定凹模加工工艺卡片

二、设计依据
1．课题来源：盐城市羽佳玩具制品厂
2．产品名称：玩具汽车壳注塑模具
3．被加工零件：玩具汽车壳
4．制品材料：ABS
5．设计内容：制品注塑模具设计
6. 生产纲领：50000件/年
7. 批量：本模具设计制造一台。

三、设计要求
1．模具质量与寿命、制品质量符合用户需求；注塑机选用合理；
2．模具基本结构合理，模具各组成系统和机构合理可靠；
3．模具装配方便，有调整余地；模具零件结构设计合理，加工可行。
4．设计图样总量：折合成A0幅面在3张以上。
工具要求：二维图用AutoCAD软件绘制，三维造型用Pro/E；
过程要求：装配图需提供手工草图。
5．毕业设计说明书按照学校规定的格式规范统一编排、打印，字数不少于1万字。
6．查阅文献资料10篇以上，并有不少于3000汉字的外文资料翻译；
7．到相关单位进行毕业实习，撰写不少于3000字实习报告；
8．撰写开题报告

四、毕业设计物化成果的具体内容及要求

1、设计成果要求
1）制品零件图 1 张
2）模具装配图 1 张
3）零件图若干张
4）工艺过程卡 1 份
5）三维造型图册 1 份

2、外文资料翻译（英译中）要求
1）外文翻译材料中文字不少于3000字。
2）内容必须与毕业论文课题相关；
3）所选外文资料应是近10年的文章，并标明文章出处。

课题名称：玩具汽车壳模具设计及型腔仿真加工
一、课题来源、课题研究的主要内容及国内外现状综述
1.课题来源
课题来源于盐城市羽佳玩具制品厂。本课题的目的：以社会实际产品为课题，真题假做，设计一副能够生产所给塑件、结构合理、能保证制品的精度、表面质量的塑料模具，能熟练使用AUTOCAD等proe绘图软件。
2. 课题研究的主要内容
（1）完成基本参数的计算及注射机的选用；
（2）确定模具类型及结构，完成模具的结构草图的绘制；
（3）运用Pro/E、工具软件辅助设计完成模具整体结构；
（4）对模具工作部分尺寸及公差进行设计计算；
（5）对模具典型零件需进行选材及工艺路线分析；
（6）对设计方案和设计结果进行经济分析和环保分析；
（7）绘制模具模具零件图及装配图；
（8）编写设计说明书。
3．本课题所涉及的内容国内外研究现状综述
（1）、国内方面：
我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5Kg 大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。
成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在29～34英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了C-MOLD气辅软件，取得较好的效果。
近年来，我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的CAXA系统、华中理工大学开发的注塑模 HSC5.0系统及CAE软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。
（2）、国外方面：
我国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间（分厂），自产自配比例高达60%左右，而国外模具超过70%属商品模具。专业模具厂大多是“大而全”、“小而全”的组织形式，而国外大多是“小而专”、“小而精”。国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足30%，而国外在50%以上。2004年，模具进出口之比为3.7﹕1，进出口相抵后的净进口额达13.2亿美元，为世界模具净进口量最大的国家。
二、本课题拟解决的问题
（1）产品成型壁厚较薄，成型时易发生翘曲、变形。
（2）壳体相关结构设计及计算，完成该塑件的注射模具。
（3）壳体注射模总装配图。
三、解决方案及预期效果
（1）选用的成型材料应具有足够的耐折和易折性。
（2）通过Pro/Engineer软件设计出汽车壳体的注射模，再利用Pro/Engineer EMX软件模架构建软件，结合设计、计算的注射模的主要尺寸，调用标准模架，完成汽车壳体整套模具的设计。
（3）研究注射模CAM实现方法，主要借助MasterCam软件对关键零件进行防真加工。通过这种方法在电脑上模仿机床的加工过程，能直观反映加工的结果, 能直接评估加工后零件的质量, 能检查出加工的错误。在检查加工后零件的质量时, 可在电脑上对加工后的实体模型进行任意的剖切, 直接测量其尺寸和精度。

四、课题进度安排
3月1日～3月14日．毕业实习阶段。
毕业实习，查阅资料，到多个公司实践，撰写实习报告。
3月15日～3月31日．开题阶段。
提出总体设计方案及草图，填写开题报告。
4月1日～5月14日．设计初稿阶段。
完成总体设计图、部件图、零件图。
5月15日～5月31日．中期工作阶段。
完善设计图纸，编写毕业设计说明书，中期检查。
6月1日～6月2日．毕业设计预答辩。
6月3日～6月9日．毕业设计整改。
图纸修改、设计说明书修改、定稿，材料复查。
6月10日～6月11日．毕业设计材料评阅。
6月12日～6月13日．毕业答辩。
6月14日～6月15日．材料整理装袋。

玩具汽车壳模具设计及型腔仿真加工【ProE】

内容简介：: 2002) 19:253259 2002 in a in of is A of of is at is In of a as on of is is be by In of in a an a of at to of An of is in of of is of in in a of in of to In of a 14, 0617. in in is by is of It is of in be in by of to by a to on on of to in of a a a of to of et 1 a in a of an in of is to in Yu et 2,3 to 4of it to to on of a In 990s, D to it to in In D to of on at in of a of a as 1(a), an on of to is is 1. a) a b) a to In of on In of a as 1(b),of is In to of an in of an to by on an AD to AD is to be to 2. AD to of in of a to a of is is on is to is up to to an of is of In is in A 0) at 50 to 9268,9268926804, as 3, is of in To of 3. in a 55is 0 m .1 is in a of is 1(a). As 1(a), of of 2 2 H) as of of is G) in G p. of at is to be of in to in of a in to of on of a 0 30 0 mm In is 00 is to 00 in is a 380 11003 380 mm .7 is in of a 0 mm is 4. It 4 is on is at It is is to at of 4. in a G 0 to to of of to be at In to 9252 of 92809280928092805 if 9252 a is to 9252, is of 9252 N at as 4, 5. 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(a) b) in to as manufactur 外文翻译专业机械设计制造及其自动化学生姓名李东博班级 B 机制 051 学号 0510110121 指导教师刘道标 1 外文资料名称： in a 外文资料出处：附件：指导教师评语：签名：年月日 2 拉深模设计中拉深壁起皱的分析 F K C 湾大学机械设计研究所李东博译在带有斜度的方形盒和带有阶梯的方形盒的拉深中发生的起皱现象一直在被研究。这两种类型的起皱现象有一个共同的特征：全都发生在相对无支撑、无压边的拉深壁处。在带有斜度的方形盒的拉深中，常受到工序参数的影响，例如：模具的间隙值和压边力等，所以常用有限元模拟的方法来研究分析起皱的发生。模拟的结果表明模具的间隙值越大，起皱现象就越严重，而且增加压边力也不能抑制和消除起皱现象的发生。在带有阶梯的方形盒拉深的起皱现象分析中，常通过实际生产中一种近似的几何结构来研究、试验。当凸模与阶梯边缘之间的金属板料在拉深时分布并不均衡，就会在侧壁发生起皱现象。为了消除起皱现象的发生，一个最优的模具设计常采用有限元的方法进行分析。模拟的结果和起皱试验论证了有限元分析的准确性，并且表明了在拉深模具设计中使用有限元方法分析的优越性。关键词 :侧壁起皱；拉深模；带有阶梯的方形盒；带有斜度的方形盒一、介绍起皱是金属板料成形中常见的失效形式之一。由于功能和视觉效果的原因，起皱通常是不能为零件制品所能接受的。在金属板料成形加工中通常存在三种类型的起皱现象：法兰起皱 ,侧壁起皱和由于残余压应力在未变形区产生的弹性变形。在冲压复杂形状的时候，拉深壁起皱就是在模具型腔中形成的褶皱。由于金属板料在拉深壁区域内相对无支撑，因此，消除拉深壁起皱比抑制法兰起皱要难得多。我们知道在不被支撑的拉深壁区域中材料的外力拉深可以防止起皱，这可以在实践中通过增加压边力而实现，但是运用过大的拉深力会引起破裂失效。因此，压边力必须控制在一定的范围内，一方面可以抑制起皱，另一方面也可以防止破裂失效。合适的压边力范围是很难确定的，因为起皱在拉深零件的中心区域以一个复杂的形状形成，甚至根本不存在一个合适的压边力范围。 3 为了研究起皱的原因， et ：一张薄板延着对角的一个方向进行不均匀拉深。他们还提出了一个近似的理论模型，起皱的初始是由于弹性变形导致横向压力发展成为不均匀的压力场。 Yu et 题。他们发现根据他们的理论分析，起皱发生在两个环形的起伏处，且试验结果指出了 4 6处起皱。时，他们也试图整理防止发生起皱的特性参数。这些试验都仅仅围绕在与简单形状成形有关的起皱问题上，例如：一个圆形的盒件等等。在 20世纪 90年代初期， 3得解决金属板料成形复杂形状的起皱现象的分析变成了可能。目前，研究人员都使用 3形盒和带有阶梯的方形盒零件拉深时在拉深壁处由于金属板料流动引起的褶皱以及在成形过程中的参数的影响因素。一个有斜度的方形盒，如图 1（ a）所示，盒形件的每一个倾斜的拉深壁都与圆锥盒形件相似。拉深成形过程中，在拉深壁处的金属板料是相对无支撑的，因此，褶皱是倾斜的。在目前的研究中，各种关于起皱的成型过程参数都被研究。在带有阶梯的方形盒件的研究中，如图 1（ b）所示，观察到了另一种类型的起皱。在当前的研究中，为了得出分析的效果，实际生产用阶梯形结构的零件来研究。使用有限元方法可以分析出起皱的原因，并且可以使一个最优的模具设计消除起皱现象。有限元分析使得模具设计在实际生产中更为合理化。（ a）带有斜度的方形盒件 4 （ b）带有阶梯的方形盒件图 1 二、有限元模型模具的几何结构（包括凸模、凹模、压边装置等等），通过使用来设计。使用 3个节点或 4个节点形成壳形的单体，进而在模型上形成网格体系。使用有限元模拟，模型被视为是刚性的，并且相对应的网格仅仅可以定义模型的几何形状，不能对压力进行分析。使用建立的 4个节点的壳形单体可以为板料创建网格体系。图 2给出了模型完全建立时的网格体系和用以成形带有斜度的方形盒件的金属板料。由于对称的原因，仅仅分析了零件的 1/4。在模拟过程中，金属板料放在压边装置上，凹模向下移动，夹紧板料。凸模向上移动，拉深板料至模具型腔。为了精确的完成有限元分析，金属板料的实际压力拉力的关系需要输入相关的数据。从目前的研究来看，金属板料的深拉深的特性参数已经用于模拟。一个拉深的实验已经用于样品的生产，并且沿着压延方向和与压延方向成 45 和 90 的方向切断。平均的流动压力可以通过公式 = （ 0+245+90 ） /4，计算出来，进而准确测量出实际拉力，如图 3所示，以用于带有斜度的方形盒件和带有阶梯的方形盒件的拉深。目前研究中的所有模拟都在作站使用有限元可调拉深程序完成。完成了用于模拟所需数据的输入（假定凹模速度为 10m /s，并且平均摩擦系数为 5 图 2 有限元模拟的网格体系实际压力（图 3 金属板料的实际压力拉力的关系实际拉力（ mm/ 三、带有斜度的方形盒件的起皱一个带有斜度的方形盒可以给出草图的相关尺寸，如图 1（ a）所示。从图 1（ a）可以看出方形凸模顶部每边的长度为 2模口部长度为 2影响起皱所考虑的关键性尺寸。凹模的口部尺寸与凸模顶部尺寸差值的一半为凸模的间隙，即： G=深壁处金属板料相对无支撑的程度可能取决于凸模的间隙，并且增加压边力也有可能抑制起皱现象的发生。在有斜度的方形盒拉深中，与发生起皱有关系的两个参数凸模间隙和压边力，他们对起皱的影响也正在研究之中。为了研究凸模间隙对起皱的影响，现在分别用凸模间隙为 20300每次模拟拉深中，凹模口部尺寸为 200 不变，并且拉深高度均为 100 3次模拟中，均使用尺寸为 38080方形板料，且板料厚度均为模对板料的压力拉力关系，如图 3所示。图 4 带有斜度的方形盒件的褶皱模拟图（ G=50 模拟结果表明：三个有斜度的方形盒均发生了起皱现象，图 4给出了凸模间隙为50图 4可以看出，起皱分布在拉深壁处，并且拉深壁邻近的拐角处起皱现象尤为严重。经分析，在拉深过程中，起皱是由于拉深壁处存在过大的无支撑区域，而且凸模顶部和凹模口部长度的不同是由于凸模间隙的存在。在凸模顶部与凹模之间的金属板料的延伸变得不稳定，是由于断面压力的存在。在压力作用下，金属板料的无约束拉深是在拉深壁处形成褶皱的主要原因。为了比较三个不同凸模间隙的试验结果，需要引入两个主应力的比值，为值比临界值更重要，如果起皱发生，那么值越大，起皱现象就可能越严重。如图 4和图 5的曲线所示，三次不同凸模间隙的拉深模拟，沿 M 值。从图 5可以看出，在 3次模拟中位于拉深壁的拐角处起皱比较严重，在拉深壁的中间起皱比较弱。还可以看出，凸模间隙越大，比值就越大。因此，增加凸模间隙将可能增加带有斜度的方形盒件在拉深壁处起皱的可能性。众所周知，增加压边力可以帮助削弱拉深过程中发生的褶皱。为了研究增加压边力的影响，采用凸模间隙为 50同的压边力数值来对有斜度的方形盒进行拉深起皱的模拟。压边力从 10000提供压边力他模拟条件和先前的规定保持一致（在模拟当中采用了 300 7 模拟结果表明：增加压边力并不能消除拉深壁处起皱现象的发生。如图 4所示，在 M 值，和压边力分别为 100600拟结果指出，在 M 值都是相同的。为了分析两次不同压边力时出现起皱的不同，从拉深壁顶部到直线 M 5 处不同高度截面进行了分析，如图 4所示，图 6给出了所有情况的曲线。从图 6可以看出，几种情况截面处的波度是相似的。这就证明压边力与有斜度的方形盒件拉深中的起皱现象无关，因为褶皱的形成主要是由于拉深壁处大面积无支撑区域存在较大的横断面压力，所以压边力并不影响凸模顶部与凹模肩部之间的制件形状的不稳定状况。距离（图 5 对于不同凸模间隙在 M 值图 6 在不同的压边力状态下，拉深壁不同高度处的横断面线。(a)100b)600四、带有阶梯的方形盒件在带有阶梯的方形盒件的拉深中，即使凸模间隙不是这样重要，而在拉深壁处仍然会发生起皱。图 1（ b）所示为带有阶梯的方形盒件拉深用的凸模，图 1（ b）给出了拉深壁、 E。目前，实际生产中一直在研究这种类型的几何结构。生产中，板料的厚度为力拉力关系从应力试验中获得，如图 3所示。 8 这种拉深件的生产是通过深拉深和整形两个工序组成的。由于凸模拐角处的小圆角半径和复杂的几何结构，导致在盒形件的顶部边缘发生破裂，在盒形件的拉深壁处发生褶皱，如图 7所示。从图 7中可以看出，褶皱分布在拉深壁处，尤其在阶梯边缘的拐角处更为严重，如图 1（ b）所示的 A 属板料在凸模顶部的边缘开裂，进而形成破裂，如图 7所示。图 7 产品上的褶皱和破裂情况图 8 模拟产品起皱和破裂的盒形件外形图为了对拉深过程中金属板料出现的变形现象有更进一步的了解，生产中仍然采用了有限元分析方法。最初的设计已经用有限元模拟完成。模拟的盒形件外形如图 8所示。从图 8可以看出，盒形件顶部边缘的网络拉深比较严重，褶皱分布在拉深壁处，这与实际生产中的状况是一致的。小的凸模圆角，例如 A 处的圆角，如图 1（ b）所示，是拉深壁处破裂的主要原因。然而，根据有限元分析的结果，通过加大上述两处圆角可以避免破裂的产生。较大的拐角圆角这种想法通过实际生产加工被验证是可行的。 9 还有一些试验也是模拟褶皱的。最初时将压边力增加到初始值的 2倍。然而，正如和有斜度的方形盒件拉深时获得的结论是一样的，压边力对起皱的影响并不是最主要的。相同的结论是增大摩擦或者增加坯料的尺寸。因此我们得出的结论是：通过增加压边力是不能抑制起皱现象的发生的。起皱的形成是由于在某些区域发生多余的金属板料流动，所以应在起皱的区域增加压杆装置来控制多余的金属料流。压杆应加到平行于起皱的方向，以便能有效的控制多余的金属料流。在这种理论分析下，两个压杆应加到拉深壁的临近处，如图 9所示以便能控制多余的金属料流。模拟的结果表明：正如所期望的那样，通过压杆的作用，阶梯拐角处的起皱被控制住了，但是一些褶皱还是存在于拉深壁处。这就表明：需要在拉深壁处设置更多的压杆，以控制多余的金属料流。但是从结构设计的角度考虑，这种结构是不可行的。图 9 在拉深壁处增加的压杆在拉深工序中采用有限元分析的优点之一就是可以通过拉深模拟来监视、控制金属板料的形状变形，而这些在实际生产中是不可能做到的。在拉深过程中，仔细地看金属板料的流动，可以看出金属板料首先由凸模拉深进凹模腔内，直到金属板料到阶梯边缘 D 皱才开始形成。褶皱的形状如图 10所示。有限元分析还可以为模具设计的改进提供相关的数据信息。 10 图 10 金属板料接触阶梯边缘时形成褶皱图 11 切断阶梯拐角后的外形图图 12 凸模设计修改后的外形模拟图最初推断发生起皱的原因是由于凸模拐角圆角处的金属板料不均匀、不稳定拉深形成的。因此，模具应设计成在阶梯拐角处切断一部分，如图11所示，以有利于改善拉深条件。通过增加阶梯边缘而使板料均匀、稳定的拉深。然而在拉深壁处还是存在起皱现象。结果指出：起皱的原因是由于凸模顶部边缘和整个阶梯边缘的板料不均匀、不稳定的拉深，这与凸模拐角和阶梯拐角不同。毫无疑问，模具的设计结构应有两处需要调整，一处是切断整个阶梯；另一处是增加拉深工序， 11 使用 2次拉深可以获得期望的形状。如图 12 所示，是这种成形方法模拟出的外形。如果较低的台阶被切断去除，那么这种盒形件的拉深就与矩形盒件的拉深十分相似，详见图 12。从图 12 可以看出，褶皱被去除了。在两次拉深过程中，金属板料首先拉深成较深的台阶，如图 13（ a）所示。因此，较低的阶梯是在第二次拉深工序中形成的，此时，可以获得我们所期望的外形，如图13（ b）所示。从图 13（ b）中可以清楚地看出，带有阶梯的方形盒件通过两次拉深被制作出来，而且没有褶皱。在两次拉深工序中，如果假想使用相反的顺序拉深，较低的阶梯首先成形，然后再拉深成较高的台阶，那么在较深台阶的边缘处，如图 1（ b）A 易形成破裂现象，因为凹模中在较低阶梯处的金属板料很难流动。有限元模拟分析指出要想获得理想的带有阶梯的方形盒件，使用一次拉深几乎是不可能成功的。然而，使用两次拉深则增加了生产成本，因为模具成本和制造成本增加了。为了维持较低的生产成本，设计师对盒形件外形做了适当的修改，并且根据有限元模拟的结果，修改了模具，切断去除了较低的阶梯，如图 12所示。修改之后，拉深模制造出来了，并且盒形件消除了褶皱问题，如图 14 所示。盒形件的外形也与用有限元模拟所获得的外形效果一样好。图 13 （ a）第一次拉深工序（ b）第二次拉深工序 12 图 14 消除褶皱后的产品图为了更进一步验证有限元模拟的结论，将从模拟的结果中获得的截面较情况如图 15 所示。从图 15的比较情况可以断定：通过有限元模拟的厚度分布与实际生产的情况基本上一致。这就证明了有限元分析方法的有效性。厚度（距离（图 15 模拟与实际生产中，五、简要论点及结束语在拉深过程中发生的两种类型的褶皱通过有限元分析研究以及对起皱原因做的试验，最终发现了抑制起皱的方法。第一种类型的起皱出现在带有斜度的方形盒件的拉深壁处。在凹模口部的高度尺寸和凸模顶部的高度尺寸等因素中，起皱的发生归因于较大的凸模间隙。较大的凸模间隙会导致拉深到凸模顶部与凹模肩部的金属板料处产生较大的无支撑区域，而金属板料较大的无支撑区域是形成起皱的最终原因。有限元模拟表明这种类型的起皱是不能通过增加压边力而抑制的。 13 另一种类型的起皱发生在实际生产中带有阶梯的几何结构的方形盒件中。研究发现即使凸模间隙影响不是很重要，起皱还是会发生在阶梯上面的拉深壁处。根据有限元分析，起皱的原因主要是由于凸模顶部和台阶边缘之间的不均匀拉深造成的。为了避免起皱，在模具设计中使用有限元模拟做了一些试验，试验最终确定的最优设计就是将阶梯去除。修改后的模具设计生产出了无缺陷的盒形零件。模具分析的结果和实际生产所获得的结论证明了有限元分析的准确性和使用有限元模拟的有效性。因此可以说：有限元方法可以取代传统的实际生产试验的昂贵的方法。鸣谢：作者感谢中国国家科技委员会给予这个课题授予 86 2212 028。感谢 69$%$./byN1SP&/(*/&3miTM)bmm 文献资料专业机械设计制造及其自动化学生姓名李东博班级 B 机制 051 学号 0510110121 指导教师刘道标参考文献 1杜继涛，甘屹，任灏宇盖层密集孔冲制工艺及超短型模具结构 J 金属加工冷加工， 2008， (9)： 53 2胡文奇圆筒形浅拉深件拉深模具的设计要点 J 机械管理开发， 2008，（ 101）： 43 3李宪军盖压铸模具的设计 J 制造业信息化，2008，（ 5）： 69 4龚肖新注塑模具加工工艺分析 J 塑胶工业， 2009，（ 5）： 24 5杨文庆，卢军在鼠标外壳三维造型及模具设计中的应用 J 模具制造 ,2007，（ 12）： 8 6蒋小波基于的塑料模具设计 J 应用技术 ,2005，（ 12）： 25 7黎文瑞，陈庆新 ,毛宁 ,何淑贤不确定环境下的模具制造单元能力平衡方法J 机床与液压， 2007，（ 12）： 31， 41， 51 8刘德成模具精加工控制分析 J 机械工程师， 2008，（ 1）： 152 9谢伟东模具设计与制造专业项目作业的实践与研究 J 职业技术， 2008，（ 92）： 22 10蒋天合，张保压制模具的改进 J 模具制造 ,2008,（ 5） :54 注塑模具加工工艺分析文龚肖新苏州工业职业技术学院江苏摘要关键词通过分析典型注塑模具加工丁艺 , 进一步明确加一方案的合理选择、加工设备和刀具的有效利、切削用量的最佳设定 , 现代制造软件的灵活应用是保证模具加卜质量、提高生产效率的吸要途径。注塑模具铣削加工艺分析注塑成型可以对形状复杂的塑料产品实现一次成型 , 是一种高效率、大批量的生产方式 , 而注塑模具的优劣则直接影响注塑成型的质量。在模具行业 ,欲要加工出高精度、高质量、复杂型面的注塑模具 , 必须借助先进的计算机辅助设计和制造软件、编制合理的加工工艺规程、选择合适的加工设备和刀具、设定最佳切削用量 , 这是保证加工质量、提高生产效率、减轻劳动强度的有效途径。一、加工实例工艺分析现欲生产某化妆品罐子内筒注塑模具母模镶件 , 模具工厂首先根据客户需求 , 可用。或软件设计产品 , 生成模具零件三维造型图如图所示。再由或软件转换成二维零件尺寸标注图如图所示。然后依据模具材质以及尺寸精度、表面粗糙度、形位公差等要求 , 分析加工艺 , 选择合理的加工方案 , 优化加工效果。图三维造型图、分析工件编制工艺流程已知该工件材料为塑胶模具钢含 , , , , 工件数量为个 ,棒料毛坯尺寸是中。分析工件 , 该工件外表面的沟槽与阶台主要用于嵌入母模镶座时定位、配合 , 其加工效果对模具质量无直接影响。而该工件内腔有圆锥表面、四圆弧而、椭圆型曲面、带拐角的凸缘挂台等 , 其形状特异、加工精度高、表面粗糙度值极低 , 属于镜面加工要求。故拟定加工工艺流程为备料一粗加工外轮廓一热处理精加工外轮廓铣削加工内腔粗加工、半精加工、精加工电火花放电、清角一抛光处理。、零件重要表面加工工艺分析要点该工件内腔是重要加工面 , 本文进行重点分析。加工方案选择为保证模具内腔的形状、尺寸、精度、表面粗糙度的要求 , 通常采用铣削加工或电火花成型加工方案。尽管数控铣削加工效率比较高 , 但铣削刀具无法精确加工挂台拐角如果纯粹采用电火花成型加工 , 则加工时间长、效率低。为此 , 本工一件可以采用数控铣削加工为主 , 电火花成型加工为辅的加工方案。塑胶工业理 ,中国塑料机械信息网卜刀。。注塑模具加工工艺分析文龚肖新苏州工业职业技术学院江苏摘要关键词通过分析典型注塑模具加工丁艺 , 进一步明确加一方案的合理选择、加工设备和刀具的有效利、切削用量的最佳设定 , 现代制造软件的灵活应用是保证模具加卜质量、提高生产效率的吸要途径。注塑模具铣削加工艺分析注塑成型可以对形状复杂的塑料产品实现一次成型 , 是一种高效率、大批量的生产方式 , 而注塑模具的优劣则直接影响注塑成型的质量。在模具行业 ,欲要加工出高精度、高质量、复杂型面的注塑模具 , 必须借助先进的计算机辅助设计和制造软件、编制合理的加工工艺规程、选择合适的加工设备和刀具、设定最佳切削用量 , 这是保证加工质量、提高生产效率、减轻劳动强度的有效途径。一、加工实例工艺分析现欲生产某化妆品罐子内筒注塑模具母模镶件 , 模具工厂首先根据客户需求 , 可用。或软件设计产品 , 生成模具零件三维造型图如图所示。再由或软件转换成二维零件尺寸标注图如图所示。然后依据模具材质以及尺寸精度、表面粗糙度、形位公差等要求 , 分析加工艺 , 选择合理的加工方案 , 优化加工效果。图三维造型图、分析工件编制工艺流程已知该工件材料为塑胶模具钢含 , , , , 工件数量为个 ,棒料毛坯尺寸是中。分析工件 , 该工件外表面的沟槽与阶台主要用于嵌入母模镶座时定位、配合 , 其加工效果对模具质量无直接影响。而该工件内腔有圆锥表面、四圆弧而、椭圆型曲面、带拐角的凸缘挂台等 , 其形状特异、加工精度高、表面粗糙度值极低 , 属于镜面加工要求。故拟定加工工艺流程为备料一粗加工外轮廓一热处理精加工外轮廓铣削加工内腔粗加工、半精加工、精加工电火花放电、清角一抛光处理。、零件重要表面加工工艺分析要点该工件内腔是重要加工面 , 本文进行重点分析。加工方案选择为保证模具内腔的形状、尺寸、精度、表面粗糙度的要求 , 通常采用铣削加工或电火花成型加工方案。尽管数控铣削加工效率比较高 , 但铣削刀具无法精确加工挂台拐角如果纯粹采用电火花成型加工 , 则加工时间长、效率低。为此 , 本工一件可以采用数控铣削加工为主 , 电火花成型加工为辅的加工方案。塑胶工业理 ,中国塑料机械信息网卜刀。。表数控铣削工艺参数设定加加工工步步选用刀具具加部位位侧向步距主轴转速耐一进给量二切削深度余量粗粗加工工。内轮廓廓圆圆圆角铣刀刀刀刀刀刀刀刀半半精加工工。 , 内轮廓廓廓平平平底铣刀刀刀刀刀刀刀刀精精加上上必小圆角圆圆圆角铣刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀刀圆圆圆圆锥面大端的、锥度 “凹凹凹凹弧面椭椭椭椭圆曲而长轴凸凸凸凸缘挂台宽 , 高椭椭椭椭圆曲面长轴精精修修日凹弧面面球球球头铣刀刀刀刀刀刀刀刀公公公挂台和底平面面平平平底铣刀刀刀刀刀刀刀刀。因此铣削该工件内腔时 ,加工各阶段切削用量参数选择见表。利用软件自动生成加工刀路轨迹采用先进制造软件如、、一等 , 可以对较复杂的型面进行自动编程。由于是一个功能大而全的软件 , 它不但能快速高效生成刀轨 , 编制智能化的加工工艺 , 自动识别待加工曲面凹凸区域 , 使精加工余量更均匀 ,表面加工质量更好 , 而且对操作人员的技术含量要求不高 , 故大大方便了软件应用人员 , 使数控加工行业内的大部分刀路技术员都能使用中的模块。应用对本工件内腔进行加工 , 其刀具模拟运行轨迹如图所示。为粗加工刀路轨迹 , 在零件的内腔加工过程中 , 由于加工余量较大 , 所以首先采用中圆角铣刀进行 “ 环切 ”式整体粗加工为精加工刀轨 , 因为该零件的内表面由具有 “ 脱模锥度的内圆锥面以及凹弧面等多段形状不同的曲面组成 , 所以采用中平底铣刀进行半精加工为用中圆角铣刀进行精加工 , 为了保证加工精度和表面质量 , 必须分区域加工 , 选择的工艺参数各不相同 , 具体安排在表中可知为精修凹弧面 , 因凹弧面半径较小 , 只能用半径更小的球头铣刀精修另外挂台边缘精加工后仍会有的圆角 , 所以还要用。平底铣刀清根 , 并且精修底平面。显然 , 具有 “ 高级仿真 ”功能 , 通过实体模拟 , 可以看到加工程序的实际加工过程 , 同时检查出干涉、过切的路径 , 这样可以免去复杂零件的试切过程 , 既节省时间又提高生产效率。二、结束语实践证明 , 在具有比较复杂型面的注塑模具制造过程中 , 只有采用先进的软件 , 编制合理的工艺规程 ,借助现代的加工设备 , 确定最优化的切削参数 , 才能切实有效地提高模具加工质量和效率。参考文献吏翔模具技术及应用北京机械工业出版社 ,仁王维数控加工工艺及编程北京机械工业出版社 ,李斌数控加工技术北京高等教育出版社 ,仁孙全平 , 何磊 , 廖文和软件的应用与研究机械制造与自动化 , , 图数控加工刀轨塑胶工业坦巨中国塑料机械信息网附 , 刀 ,。。机械加工工序卡片产品型号零 (部 )件图号 10 页产品名称玩具汽车壳模具零 (部 )件名称凹模第 1 页施工车间工序号工序名称金一 10 铣平面材料牌号同时加工件数冷却液 9 毛坯种类毛坯外形尺寸锻件 280 160 60 设备名称设备型号设备编号卧式铣床每毛坯件数每台件数工序工时 1 1 准终单件夹具编号夹具名称通用夹具安装工步内容工艺装备主轴转速 (转 / /分 ) 切削速度 (米 / /分 ) 进给量 (毫米 / /齿 ) 吃刀深度 (毫米 ) 走刀次数工时定额刃具量具辅具机动(辅助 1 粗铣表面指状铣刀游标卡尺 92 116 2 1 2 粗铣上截面盘铣刀 250 491 154 1 描图描校底图号装订号编制（日期）审核（日期）会签（日期）标准化（日期）标志处数更改文件号签字日期标志处数更改文件号签字日期机械加工工序卡片产品型号零 (部 )件图号 10 页产品名称玩具汽车壳模具零 (部 )件名称凹模第 2 页施工车间工序号工序名称金一 20 铣平面材料牌号同时加工件数冷却液 9 毛坯种类毛坯外形尺寸锻件 280 160 60 设备名称设备型号设备编号平面铣床每毛坯件数每台件数工序工时 1 1 准终单件夹具编号夹具名称通用夹具安装工步内容工艺装备主轴转速 (转 / /分 ) 切削速度 (米 / /分 ) 进给量 (毫米 / /齿 ) 吃刀深度 (毫米 ) 走刀次数工时定额刃具量具辅具机动(辅助 1 粗铣下表面盘铣刀 250游标卡尺 491 154 2 1 描图描校底图号装订号编制（日期）审核（日期）会签（日期）标准化（日期）标志处数更改文件号签字日期标志处数更改文件号签字日期机械加工工序卡片产品型号零 (部 )件图号 10 页产品名称玩具汽车壳模具零 (部 )件名称凹模第 3 页施工车间工序号工序名称金一 30 钻削材料牌号同时加工件数冷却液 9 毛坯种类毛坯外形尺寸锻件 280 160 60 设备名称设备型号设备编号钻床每毛坯件数每台件数工序工时 1 1 准终单件夹具编号夹具名称通用夹具安装工步内容工艺装备主轴转速 (转 / /分 ) 切削速度 (米 / /分 ) 进给量 (毫米 / /齿 ) 吃刀深度 (毫米 ) 走刀次数工时定额刃具量具辅具机动(辅助 1 钻 2孔 6 钻头描图描校底图号装订号编制（日期）审核（日期）会签（日期）标准化（日期）标志处数更改文件号签字日期标志处数更改文件号签字日期机械加工工序卡片产品型号零 (部 )件图号 10 页产品名称玩具汽车壳模具零 (部 )件名称凹模第 4 页施工车间工序号工序名称金一 40 铣平面材料牌号同时加工件数冷却液 9 毛坯种类毛坯外形尺寸锻件 280 160 60 设备名称设备型号设备编号数控铣床每毛坯件数每台件数工序工时 1 1 准终单件夹具编号夹具名称通用夹具安装工步内容工艺装备主轴转速 (转 / /分 ) 切削速度 (米 / /分 ) 进给量 (毫米 / /齿 ) 吃刀深度 (毫米 ) 走刀次数工时定额刃具量具辅具机动(辅助 1 精铣型腔指状铣刀 491 152 1 描图描校底图号装订号编制（日期）审核（日期）会签（日期）标准化（日期）标志处数更改文件号签字日期标志处数更改文件号签字日期机械加工工序卡片产品型号零 (部 )件图号 10 页产品名称玩具汽车壳模具零 (部 )件名称凹模第 5 页施工车间工序号工序名称金一 50 磨削材料牌号同时加工件数冷却液 9 毛坯种类毛坯外形尺寸锻件 280 160 60 设备名称设备型号设备编号数控磨床每毛坯件数每台件数工序工时 1 1 准终单件夹具编号夹具名称通用夹具安装工步内容工艺装备主轴转速 (转 / /分 ) 切削速度 (米 / /分 ) 进给量 (毫米 / /齿 ) 吃刀深度 (毫米 ) 走刀次数工时定额刃具量具辅具机动(辅助 1 磨后表面及表面砂轮千分尺描图描校底图号装订号编制（日期）审核（日期）会签（日期）标准化（日期）标志处数更改文件号签字日期标志处数更改文件号签字日期机械加工工序卡片产品型号零 (部 )件图号 10 页产品名称玩具汽车壳模具零 (部 )件名称凹模第 6 页施工车间工序号工序名称金一 60 磨削材料牌号同时加工件数冷却液 9 毛坯种类毛坯外形尺寸锻件 280 160 60 设备名称设备型号设备编号数控铣床每毛坯件数每台件数工序工时 1 1 准终单件夹具编号夹具名称通用夹具安装

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