心形闹钟后盖注塑模具设计【一模一腔】【说明书+CAD+UG】
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心形闹钟后盖注塑模具设计【一模一腔】【说明书+CAD+UG】,一模一腔,闹钟,注塑,模具设计,说明书,CAD,UG
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南昌航空大学科技学院学士学位论文目 录1 引言(1)1.1 课题的理论依据和现实意义(1)1.2 注塑模的设计特点和设计过程简介(1)1.2.1基本要求和注意事项(2)1.2.2注塑模设计程序(2)1.2.2.1接受任务书(3)1.2.2.2调研、消化原始材料(3)1.2.2.3选择成型设备(3)1.2.2.4拟定模具结构方案(3)1.2.2.5方案的讨论和论证(4)1.2.2.6绘制模具装配图(4)1.2.2.7绘制零件图(5)1.2.2.8编写设计说明书(6)1.4 注塑模具CAD技术发展过程(7)1.5 注塑模具CAD技术的应用(8)1.6 国内外注塑模具CAD技术研究现状(10)2 塑件注塑成型的工艺分析 (12)2.1 塑件成型工艺分析(12)2.2 闹钟后盖原料（ABS）的成型特性与工艺参数(13)3 注射机型号的确定(14)3.1选择注射机型号(14)3.2 模架的选定(14)3.3 最大注射压力的校核(16)4. 塑件工作尺寸的计算(18)4.1 型腔的径向尺寸计算(18)4.2 型芯尺寸的计算(20)4.3 模具型腔壁厚的计算(22)5 浇注系统的设计(23)5.1 主流道设计(23)5.2 冷料井设计(24)5.3 分流道设计(24)5.4 浇口选择(25)6 分型面的选择与排气系统的设计(27)6.1 分型面的选择(27)6.2 排气糟的设计(28)7 合模导向机构的设计(28)8 脱模机构的设计(29)9 温度调节系统的设计(30)9.1 模具冷却系统的设计(31)9.2 模具加热系统的设计(31)10 模具的装配(31)10.1 模具的装配顺序(32)10.2 开模过程分析(33)11 三维造型及数控仿真加工(33)11.1 UG软件在模具制造中的应用特点(33)11.2 零件造型简介(34)11.3 确定型腔布置及型芯和型腔的建立(38)11.4 分型面的选择(38)12 型芯的数控仿真加工(43)12.1 零件的分析(43)12.2 零件钢材的选用(44)12.3 加工方案(44)12.4 加工型芯的具体操作(48)12.4.1 粗加工CAV_ROU1(48)12.4.2 半精CAV_0.1(51)12.4.3 FIXED_FIN1(53)12.4.4 平面精加工PM_FINISH(56)12.4.5 钻孔加工(58)13 型腔的数控仿真加工(60)13.1 加工方案(60)13.2 加工型腔的具体操作(63)13.2.1 粗加工CAV_ROU1(63)13.2.2 钻孔加工(65)13.2.3 平面精加工PM_FINISH(66)13.2.4 FIXED_FIN1(68)13.2.5 清根加工FLOW(70)结 论(72)参考文献(73)致 谢(74)751引言1.1课题的理论依据和现实意义合成材料是当今时代的主题，尤其是合成塑料，塑料是具有很多优良的性能的材料与此同时也有别于其他材料的特点，近些年来它在航空、航天等特殊领域得到了广泛的采用。作为塑料制造装备业的基础产业塑料模具的设计与制造业也得到空前的发展机遇，尤其是塑料成型加工中的重要单元塑料注射模具，由于它易成型形状复杂的制品并且有较高的成型效率，又可实现生产的高度自动化，从而得到飞速迅猛的发展，在我国随着现代工业化水平的提高塑料成型也随着时代的不同特色越来越鲜明，精密程度和复杂程度也越来越高，技术水平较以往有了显著的飞跃，先进的设计理念不断的推出，新的设计结构层出不穷，逐步缩小和发达国家之间的距离。 随着科学技术的飞速发展，各种产品的更新换代速度也随之提高，而产品的更新是以新颖的造型设计和愈加精密的模具设计、制造为基础的。模具的设计是模具更新的基础，模具设计工作与产品的更新信息相关。传统的手工设计模式已经不能很好地适应时代的需要，计算机辅助设计与制造已成为许多大型CAD/CAM/CAE软件追求的目标。UGS公司研制针对塑料注塑模设计的MoldWizard软件模块而在众多辅助设计制造软件中，Unigraphics 软件是当今世界较先进、面向制造业的综合软件。该软件的功能覆盖了整个产品的开发过程，即覆盖了从概念设计、功能工程、工程分析、加工制造到产品发布的全过程，在模具、航空、汽车、机械、电器电子等各工业领域的应用非常广泛。UG软件在产品造型、注塑模设计和冲压级进模设计中的应用，将体现该软件在产品造型和模具设计中的强大功能，展现它的灵活性和工程设计严谨性的特点和优点。1.2注塑模的设计特点和设计过程简介热塑性塑料注射模的特点是由塑料原材料的特性所决定的，最主要的有两点：一是注射时塑料熔体的充模流动特性，二是模腔内塑料冷却固化时的收缩行为，这两点决定了注塑模的特殊性和设计难度。由于塑料熔体属于粘弹体，熔体流动过程粘度随剪切应力、剪切速率而变化，流动过程中大分子沿流动方向产生定向；模腔充满后熔体被部分压缩；冷却固化过程中塑料的收缩非常复杂，模腔内各部位、各方向塑料收缩率不同，不同种类、牌号的塑料收缩率有很大差异，同一牌号的树脂或塑料在加工时配方不同其充模流动特性及收缩率也不同。基于上述特点，设计注塑模时首先要充分了解所加工的塑料原材料的特性，使设计的模具合理适用，并可在设计中有效利用塑料特性，如点浇口模具用于塑料绞链制品。1.2.1 基本要求与注意事项合理地选择模具结构：根据塑件的图纸及技术要求，研究和选择适当的成型方法与设备，结合工厂的机械加工能力，提出模具结构方案，充分征求有关方面的意见，进行分析讨论，以使设计出的模具结构合理，质量可靠，操作方便。必要时可根据模具设计和加工的需要，提出修改塑件图纸的要求，但需征得用户同意后方可实施。正确地确定模具成型零件的尺寸：成型零件是确定制件形状、尺寸和表面质量的直接因素，关系甚大，需特别注意。计算成型零件尺寸时，一般可采用平均收缩率法。对精度较高并需控制修模余量，可按公差带法计算，对于大型精密制件，最好能用类比法，实测塑件几何形状在不同方向上的收缩率进行计算。设计的模具应当制造方便：设计模具时，尽量做到使设计的模具制造容易，造价便宜。特别那些比较复杂的成型零件，必须考虑是采用一般的机械加工方法加工还是采用特殊的加工方法加工。若采用特殊的加工方法，那么加工之后怎样进行组装，类似问题在设计模具时均应考虑和解决，同时还应考虑到试模以后的修模，要留有足够的修模余量。 充分考虑塑件设计特色，尽量减少后加工，尽量用模具成型出符合塑件设计特点的制件，包括孔、槽、凸、凹等部分，减少浇口、溢边的尺寸，避免不必要的后加工。但应将模具设计与制造的可行性与经济性综合考虑，防止片面性。设计的模具应当效率高、安全可靠：这一要求涉及到模具设计的许多方面，如浇注系统需充模和闭模快，模具零件应是耐磨耐用类零件，应对其材料温调系统效果好，脱模机构灵活可靠，自动化程度高等。模具零件的耐用度影响整个模具的使用寿命，为此还应考虑如何但需注意零件寿命与模具相适应。模具结构要适应塑料的成型特性：在设计模具时并尽量满足要求，同样是获得优质制件的重要措施。1.2.2 注塑模设计程序2注塑模具是一个专业性很强的学科，对理论和实践要求都很强，其设计过程一般可分为一下步骤。1.2.2.1 接受任务书“模具设计任务书”通常由模具设计人员以“模具设计任务书”为依据进行模具设计。包括： 、经过审签的正规塑料制件图纸，并注明所用塑料的牌号与要求（如色泽、透明度等） 、塑料制件的说明书或技术要求；、 成型方法；、 生产数量； 、塑料制件样品； 1.2.2.2 调研、消化原始资料收集整理有关制件设计、成型工艺、成型设备、机械加工、特种工艺等有关资料，以备设计模具时使用。1.2.2.3 选择成型设备模具与设备必须配套使用。因为多数情况下都是根据成型设备的种类来进行模具设为此，在设汁模具之前，首先要选择好成型设备，这就需要了解各种成型设备的规格、性能与特点。以注塑机来说，如注射容量、锁模压力、注射压力、模具安装尺寸、顶出方式与即离、喷嘴直径与喷嘴球面半径、定位孔尺寸、模具最大与最小厚度、模板行程竿，都将影响到模具的结构尺寸与成型能力。同时还应初估模具外形尺寸，判断模具能否在所选的注射机上安装与使用。1.2.2.4 拟定模具结构方案理想的模具结构应能充分发挥成型设备的能力（如合理的型腔数目和自动化水平等），在绝对可靠的条件下使模具本身的工作最大限度地满足塑件的工艺技术要求（如塑件的几何形状、尺寸精度、表面光洁度等）和生产经济要求（成本低、效率高、使用寿命长、节省劳动力等），由于影响因素很多，可先从以下几方面做起：( l ）塑件成型 按塑件形状结构合理确定其成型位置，因成型位置在很大程度上影响模具结构的复杂性；( 2 ）型腔布置 根据塑件的形状大小、结构特点、尺寸精度、批量大小以及模具制造的难易、成本高低等确定型腔的数量与排列方式；( 3 ）选择分型面 分型面的位置要有利于模具加工、排气、脱气、脱模、塑件的表面质量及工艺操作等；( 4 ）确定浇注系统 包括主流道、分流道、冷料穴（冷料井），浇口的形状、大小和位置，排气方法、排气槽的位置与尺寸大小等；( 5 ）选择脱模方式 考虑开模、分型的方法与顺序，拉料杆、推杆、推管、推板等脱模零件的组合方式，合模导向与复位机构的设置以及侧向分型气抽芯机构的选择与设计；( 6 ）模温调节 模温的测量方法，冷却水孔道的形状、尺寸与位置，特别是与模腔壁间的距离及位置关系；( 7 ）确定主要零件的结构与尺寸 考虑成型与安装的需要及制造与装配的可能，根据所选材料，通过理论计算或经验数据，确定型腔、型芯、导柱、导套、推杆、滑块等主要零件的结构与尺寸以及安装、固定、定位、导向等方法；（支承与联接如何将模具的各个组成部分通过支承块、模板、销钉、螺钉等支承与连接零件，按照使用与设计要求组合成一体，获得模具的总体结构。结构方案的拟定，是设计工作的基本环节。它既是设计者的构思过程，也是设计对象的胚胎，设计者应将其结果用简图和文字加以描绘与记录，作为方案设计的依据。1.2.2.5 方案的讨论与论证拟定初步方案时，应广开思路，随后广泛征求意见，进行分析论证与权衡，选出最合埋的方案。1.2.2.6 绘制模具装配图装配图尽量采用1: 1 的比例画出，但允许放大或缩小。要做到视图选择合理，先从模腔开始，由里向外，一般采用3-4个视图。主要内容有： 型腔与型芯的结构； 浇注系统、排气系统的结构形式； 分型面及分型脱模机构； 合模导向与复位机构； 冷却或加热系统的结构形式与部位； 安装、支承、连接、定位等零件的结构、数量及安装位置； 确定装配图的图纸幅面、绘图比例、视图数量布置及方式。绘制模具装配图时应注意做到以下几点： 认真、细致、干净、整洁地将修改已就的结构草图， 将原草图中不细不全的部分在正式图上补细补全； 标注技术要求和使用说明，包括某些系统的性能要求按标准画在正式图纸上（如顶出机构、侧抽芯机构等），装配工艺要求确定的尺寸要求等）,（如装配后分型面的贴合间隙的大小、上下面的平行度、需由装配使用与装拆注意事项以及检验、试模、维修等）。 全面检查，纠正设计或绘图过程中可能出现的差错与遗漏。1.2.2.7 绘制零件图绘制零件图时应注意做到以下几点： 凡需自制的零件都应画出单独的零件图 图形尽可能按1 正确，布置得当； 统一考虑尺寸形位公差、表面粗糙度的标准方法与位置，避免拥挤与十可将用得最多的一种粗糙度以“其余”的形式标于图纸右上角； 零件图的编号应与装配图中的序号一致； 标注技木要求，填写标题栏；1.2.2.8 编写设计说明书编写设计说明书有以下内容： 目录； 设计题目或设计任务书； 塑件分析（含塑件图）； 塑料材料的成型特性与工艺参数； 设备的选择：设备的型号、主要参数及有关参数的校核； 浇注系统的设计：塑件成型位置，分型面的选择，主流道、分流道、浇口、排气槽的形式、部位与尺寸以及流长比的校核等； 成型零部件的设计与计算：型腔、型芯的结构设计、尺寸计算、强度校核等； 脱模机构的设计：脱模力的计算，拉料机构、顶出机构、复位机构等的结构形、安装定位、尺寸配合以及某些构件所需的强度、刚度或稳定性校核； 侧抽芯机构的设计：抽拔距与抽拔力的计算，抽芯机构的形式、结构、尺寸以及必要的验算； 脱螺纹机构的设计：脱模方式的选择，止转方法、驱动装置、传动系统、补偿机构等的设计与计算；设计小结：体会、建议等；参考资料：资料编号、名称、作者、出版年月。在编写过程中要注意：文字简明通顺，缮写整齐清晰，计算正确完整，并要画出与设计计算有关的结构简图。计算部分只要求列出公式、代人数据，求出结果即可，运算过程可以省略。写好后校对，最后装订成册。1.3注塑模具CAD设计的发展背景传统的注塑模具设计依靠设计人员的经验进行，模具设计加工以后往往需要经过反复的调试和修改才能正式投入生产，发现问题后，不仅要重新调整工艺参数，甚至要修改塑料制品和模具的设计。这种设计方式制约了新产品的开发，随着塑料工业的飞速发展，人们对塑料制品质量要求越来越高，且产品更新快，价格越来越低，市场竞争激烈，在这种情况下，对模具的要求是交货期短、质量好、价格低。显然，传统的人工设计、手工设计生产方式己不能适应现代化工业发展的要求，为了在市场经济的残酷竞争中取胜，跟上产品更新的速度，模具制造业必须采用新技术、新工艺来解决传统技术中存在的问题。常用塑料如PC, PE, PS, ABS等在20世纪40年代问世以来，虽然注射模的历史不过几十年的时间，但发展速度却异常迅速。如1985年美国塑料消耗量以体积计算己经超过钢、铜、铝的总和，美国和日本的塑料模具专业厂均己超过一万家。塑料工业对模具的迫切需求促使注射模CAD技术迅速发展，而近几十年塑料流变学、几何造型技术、NC加工以及计算机技术的突飞猛进又为注射模CAD系统的开发创造了条件。 始于20世纪60年代，英国、美国、加拿大等国的学者如J.R.Pearson(英国)、J.F.Stevenson(美国)、M.R.Kamal(加拿大)、K.K.Wang(美国)等开展了一系列有关塑料熔体在模具型腔内流动与冷却的基础研究。在合理的简化基础上，20世纪60年代完成了一维流动与冷却分析程序，20世纪70年代完成了二维分析程序，20世纪80年代开展三维流动与冷却分析并把研究扩展到保压、纤维分子取向以及翘曲预测等领域。进入20世纪90年代后开展了流动、保压、冷却、应力分析的注塑工艺全过程的集成化研究。这些卓有成效的研究成果为开发适用型的注射模分析软件奠定了基础。在几何造型方面，基于线框模型的CAD系统率先由飞机和汽车制造公司开发并使用。例如美国Lockheed飞机公司于1965年研制的CADAM系统、美国McDonnell Douglas飞机公司于1966年研制的CADD系统、美国General Motor汽车公司的AD2000系统等。进入20世纪70年代，曲面造型技术发展很快，Coons曲面、Bezier曲面和B样条曲面相继问世，出现了一批以曲面造型为核心的CAD/CAM系统。如英国的DUCT系统，美国的CAMAX系统等。曲面造型系统比较适用于具有复杂型腔表面的注射模。20世纪80年代实体造型技术发展迅速，如美国斯坦福大学的Geomod系统、罗彻斯特大学的PADL系统、日本北海道大学的TIPS系统、英国剑桥大学的BULID系统等，它们为实体造型软件的开发做了奠基性工作。正是由于近20年来上述领域的卓有成效的工作，注塑模CAD技术才会得到日新月异的进步。1.4注塑模具CAD设计的发展过程 注射模设计CAD技术的发展主要经历了三个阶段。(1)人工设计阶段这一阶段一直持续到CAD技术的发展初期，当时的注射模设计纯粹依靠设计人员的经验、技巧和现有的设计资料，从塑件的工艺计算到注射模的设计制图，全靠手工操作完成，设计效率较为低下。同时，由于设计过程纯粹依赖于设计人员的经验和技巧，缺乏系统的理论指导，所以模具和塑件的质量难以保障。(2)通用CAD系统设计阶段20世纪70年代，以手工为主的注射模设计己跟不上塑料工业高速发展的形势，于是人们开始尝试使用当时比较成熟的通用CAD系统进行注射模设计。这个时期的主要特征是三维几何造型技术的应用。在几何造型方面分别采用了三维线框模型、曲面模型和实体模型技术。这些技术的应用，实现了设计计算和图样绘制的自动化，缩短了设计时间。但是，这只是将设计人员从手工绘图中解放了出来，起到的只是辅助绘图的功能，没有完全体现其辅助设计功能。 到了20世纪80年代，随着UG- 11, Pro/E等优秀通用集成软件系统的问世，注射模CAD技术也蓬勃发展起来。这个时期CAD系统的主要特征就是参数化设计方法的应用。参数化设计以一种全新的思维方式来进行产品的创建和修改。它用约束来表达产品几何模型，定义一组参数来控制设计结果，从而能够通过调整参数来修改设计模型。这样，设计人员在设计时，无需再为保持约束条件而操心，可以真正按照自己的意愿动态地、创造性地进行新产品设计。参数化设计方法与传统方法相比，最大的不同在于它存储了设计的整个过程，设计人员的任何修改都能快速地反映到几何模型上，并且能设计出一组形状相似而不是单一的产品模型。参数化设计是新一代智能化、集成化CAD系统的核心内容，新的设计系统都增加了参数化设计功能。参数化设计技术以其强有力的草图设计、尺寸驱动修改图形的功能，成为初始设计、产品建模及修改、系列化设计、多种方案比较和动态设计的有效手段。参数化设计技术的应用，很大程度上提高了注射模设计质量和效率，提高了注射模设计的水平。但是参数化设计只适用于单一的零件设计，当进行部件或复杂结构设计时，修改参数就很容易引起结构干涉。在通用的CAD软件上加载了各种标准零件库，如螺栓、螺母等，对提高设计效率也起到了重要的作用。 (3)专用注射模CAD系统注射模设计阶段采用通用CAD系统进行注射模设计，虽然在很大程度上提高了模具设计的质量和效率。但是，一方面由于通用CAD系统在一定意义上说还只是一种几何建模工具，注塑模设计效率的提高仅在于三维效果的增强、绘图及建档速度的加快等实现手段上，注塑模设计经验的加入还主要依赖于人工干预，每一次设计的设计过程与手工实现基本一样，设计效率没有从根本上得到提高。另一方面，作为通用的CAD系统，在开发之初都是作为通用机械设计工具来构思的，因此在使用这些通用CAD软件设计注射模时，仍会感到效率低下、操作烦琐、功能短缺。为此，近年来发展的趋势是开发自动化和智能化程度较高的注射模CAD技术。1.5注塑模具设计中CAD的应用以计算机为专用注塑模设计分析软件为主具设计模具。软件可直接调用数据库中模架型式尺寸、金属材料数据、塑料材料及加工参数，通过几何造型及图形变换可得到模板及模腔与型芯形状尺寸，迅速完成注塑模设计。利用软件分析功能对设计的模具进行充模、保压、冷却分析模拟，脱模后塑件内温度分布、应力分布、收缩、翘曲变形预测及充模时缺陷预测，依据分析模拟结果对设计的模具进行修改并反复模拟，待模具确定后，由绘图机输出模具装配图及零件图，由打印机输出设计参数及模拟结果。一般零件可直接交加工，型芯、型腔可由计算机NC 模式传给数控机床加工。模具CAD 技术是模具传统设计方式的革命，大大提高了设计效率，尤其是系列化或类似塑件注塑模的设计效率提高更为显著。由于目前有关软件技术水平的局限及人们对塑料有关加工性能的认识尚未完全明了过程中仍需人工输人大量参数，并由设计者判断结果的正确性与可靠性程度，取决于设计者对塑料原材料及其加工特性的认识水平与实践经验。1.6国内外注塑模具CAD技术研究现状近几年来国外先进工业国家对模具CAD技术的开发非常重视，在CAD开发上投入了很大的人力和物力，将通用CAD系统改造成为适合模具行业的专用CAD系统，并将其应用于模具的设计与制造中。目前国际上流行的模具CAD软件如下:Unigraphics NX是美国EDS公司开发的面向制造业的CAD系统。UG NX有强大的建模工具和分析模块，被广泛地应用于航空、航天、汽车、机械、模具、工业设计等行业。UG/Mold Wizard是UG系列软件中一个独立的应用模块，也是应用于注塑模具设计的专业应用模块。它应用知识嵌入的基本理念，按照注塑模具设计过程的一般顺序来模拟模具设计的整个过程，在此过程中，它只需根据一个产品的三维实体造型建立一套与产品浩型参数想过的三维实体模具。它不但能自动设计一般的模具，还能结合应用UG软件的其它应用模块来拓展其功能，设计出复杂程度较高的模具3。此外，UG还提供了UG/Die Engineering Wizard(冲压模工程向导)、UG/Progressive Die Wizard(多工位级进模向导)等专用模具CAD工具。Pro/Engineer系统是美国PTC (Parametric Technology Corporation)公司推出的三维CAD软件，为满足模具行业需求，Pro/E提供了一系列模具设计模块:Pro/Casting(锻造模具设计)、Pro/Mold Design(注塑模、压铸模、锻模设计)，Pro/Dieface(冲压模设计)、EMXA模架专家库(Expert Mold Base Extension)，Mold Filling Simulation Option (注塑模具流动分析功能包)等。Pro/Mold Design模块用于设计模具部件和模板组装，能自动生成模具型腔几何体，并可通过修改造型几何体的方法补偿产品的收缩。为满足模具设计与制造解决方案，Pro/E提供了模架专家库EMXA，该模块能将使用者对模具设计的专业知识和整个设计流程整合在一起，将模芯拆模及模座设计两大部分完整的结合在一起，使设计者可以通过简单的操作界面完成模架的相关设定40 CATIA是法国达索飞机公司(Dassault System)在其开发的系统设计应用软件的基础上，与美国IBM公司合作研究发展，共同支持和销售的CAD/CAE/CAM一体化软件。新的V5版本界面更加友好，功能也日趋完善，开创了CAD软件的一种全新风格。CATIA也提供了模具辅助设计模块(Mold and Die Machining Assistant):MTl(模具设计产品)，它支持包括凸凹模固定板定义、组件实例化、注射和冷却特征定义等模具设计的所有工作。用户界面以标准目录库访问功能为基础，通过对组件及其关联孔的混合实例化，支持模具零件和装配的自动配置。这些预定义的组件可以使用诸如DME, DME-AMERICA, EOC, FUTABA等系列标注模架库，以快速、经济地创建模具。Solid Works软件是美国Solid Works公司在总结和继承大型机械CAD软件的基础上，在Windows环境下实现的第一个机械CAD软件，是面向产品级的机械设计工具。Solid Works Mold base模块是Solid Works是提供标注模架库，它是该软件最新模具，提供了标准模具目录并完全与Solid Works其它工具集成。除了完整的装配以外，Mold base还提供大量的组件，例如:削钉、顶杆、AB板、螺栓、定位环、轴衬等。我国塑料模具工业从起步到现在，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产大型模具、多型腔小模数齿轮模具，还能生产厚度仅为0.08mm的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等。注塑模型制造精度可达0.02mm0.05mm，表面粗糙度Ra0.2m，淬火钢模达501000万次。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进展。气体辅助注射成型技术的使用趋成熟。在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平得到提高，引进了大量的CAD/CAM系统，如UG NX、Pro/E和CATIA V5等软件。但与发达国家相比，中国模具工业存在较大差距，特别在大型、精密、复杂、长寿命模具技术上。国内模具行业一般分为10大类、46小类。按模具总量排名，中国紧随日本、美国其后，位居世界第三。1.7注塑模具加工成型中CAM现状在模具制造业中数控加工是生产过程中不可缺少的环节，尤其在模具生产几何外形复杂、精度要求较高的产品。在客户委托加工的产品中，这些产品的几何形状复杂，若分别利用单一性加工机械，己远远达不到产品的精度要求及正确几何尺寸。随着计算机的普及，自动化己经逐渐成为各个行业的发展方向，对模具制造行业来说，要求会越来越高。目前比较成熟的CAM系统主要以两种形式实现CAD/CAM系统集成:一体化的CAD/CAM系统(如:UGII, Euclid. Pro/ENGINEER等)和相对独立的CAM系统(如:Mastercam Surfcam等)。前者以内部统一的数据格式直接从CAD系统获取产品几何模型，而后者主要通过中性文件从其他CAD系统获取产品几何模型。然而，无论是哪种形式的CAM系统，都由五个模块组成，即交互工艺参数输入模块、刀具轨迹生成模块、刀具轨迹编辑模块、三维加工动态仿真模块和后置处理模块。CAM系统以直接或间接(通过中性文件)的方式从CAD系统获取产品的几何数据模型。CAM系统以三维几何模型中的点、线、面或实体为驱动对象，生成加工刀具轨迹，并以刀具定位文件的形式经后置处理，以NC代码的形式提供给CNC机床。UG作为参数化CAD/CAM软件系统的代表，实现了产品零件从概念设计到制造全过程的一体化，提供了以参数化特征实体造型为基础、部件间的关联设计、共享数据库和专家系统知识等技术;是集产品设计、分析和制造一体化的CAD/CAM软件平台，它使产品在CAD/CAM各单元系统之间实现了数据的自动传递与无缝转换和集成，在CAM系统顺利接受CAD系统建立的三维模型，基于统一数据库基础上同步更新。同时它保证产品、模具设计、产品及模具的数控加工的刀具轨迹及NC加工代码数据自动更新，避免了重复产品设计建模和NC数控编程的工作，实现了CAD/CAM/CAE数据的全相关性设计。本文就是用UG软件在计算机上完成手机上盖模具设计和凸模的模拟加工，而后生成相应数控机床系统NC加工程序代码，为最后的数控加工提供一切可靠的准备。2 塑件注塑成型的工艺分析2.1成型塑件的工艺分析如图2.1所示： 图2.1 闹钟后盖该塑件外形类似壳类零件，要求外表美观无斑点无熔接痕，表面粗糙度可取a1.6,而塑件的内部没有较高的精度要求所以型腔的设计与制造需要有精密的定位措施和良好的加工工艺，以保证其达到精度要求2.2 闹钟后盖（ABS）的成型特性与工艺参数苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物（ABS）可认为是改性聚苯乙烯。性能：综合性能较好、冲击韧、力学强度高，尺寸稳定，耐化学性、电性能良好：易于成型和机械加工，与有机玻璃的熔接性良好，可作双色成型塑件，且表面可镀络等装饰性颜色。用途：适于制作一般机械零件、各类壳体、汽车配件、日用品、管材及文具等。2.2.1 ABS塑料主要的性能指标： 密度 (Kg.dm-3) 1.021.16收缩率 % 0.40.7熔 点 130160热变形温度 6598弯曲强度 Mpa 80拉伸强度 MPa 50拉伸弹性模量 GPa 1.810弯曲弹性模量 Gpa 1.4压缩强度 Mpa 1839缺口冲击强度 kJ/ 1120硬 度 HR R6286体积电阻系数 cm 1013 击穿电压 Kv.mm-1 15介电常数 60Hz3.72.2.2 脱模斜度塑件的壁厚一般在16mm范围内。最常用的数值为23mm塑件材料最小壁厚小型塑件推荐厚度中性塑件推荐厚度大型塑件推荐厚度改性聚苯乙烯0.751.251.63.25.4该塑件的壁厚定为2 mm 脱模斜度的大小主要取决于塑件的收缩率,塑件的形状、壁厚及塑件的部位等因素。查表可知PA的脱模斜度：型芯为351，型腔为4012。脱模斜度的选择原则: 当塑件有特殊要求或精度要求较高时，应选取小的脱模斜度。 高度不大的塑件也可以不要脱模斜度。 收缩率大的塑件应取大的脱模斜度。 塑件形状复杂、不易脱模的，应取大的脱模斜度。 塑件上的凸起或加强筋单边应有45的斜度。 侧壁带皮革花纹的应有46。而该塑件不高且外壁精度要求相当高，所以脱模斜度应选小斜度。ABS的流动性很好，又加了10%石墨有利于脱模，所以综上，塑件外壁不设脱模斜度，这样有利于尺寸精度的保证。而内表面取小的斜度25。2.2.3 塑件的体积和质量 该产品材料为ABS，查书本得知其密度为1.02-1.10g/cm3，计算其平均密度为1.06 g/cm3，收缩率为0.2-0.7，平均收缩率为0.55。使用UG软件画出三维实体图，软件能自动计算出所画图形浇道凝料和塑件的体积。 因此估算塑件体积：V塑14.485cm3塑件质量: m塑V塑1.0614.48515.354g 3 注射机型号的确定注射机型号的初步确定，主要是根据塑件的体积、质量以及数量来确定的，据以上可知，塑件的体积在上面已计算过。 采用一模一腔，按预选型腔数来选择注射机。模具所需塑料熔体注射量：mnm塑+m2或 VnV塑+V2 n初步选定的型腔数 m/V一副模具所需塑料的质量或体积 m2/ V2浇注系统的质量或体积首先m2/ V2是未知数，据经验可知，流动性好的塑料浇注系统凝料的质量或体积为塑件的15%20%，而流动性不好的塑料则是塑件的20%100%。ABS为流动性好的塑料，我们设计时一般按塑件的0.6倍计算，所以m1.6nm塑或V1.6nV塑由此可知，模具注射一次的注射熔料为 V1.6nV塑1.614.48523.176cm3 m1.6nm塑1.615.35424.5664 g3.1选择注射机型号注射机的最大注射量G（G）（m/V为一次注射所需的熔体质量或体积）为注射系数，无定型塑料为0.85，结晶型塑料为0.75。ABS为结晶型塑料，取0.75。所以注射机最大注射量G=30.91cm330.913根据塑料制品的体积或质量，查书可选定注塑机型号为SZ-40/25.注塑机的参数如下：注塑机最大注塑量：40cm3 注塑压力：200/Mpa 注塑速率：50(g/s)塑化能力：20(Kg/h) 锁模力：2500KN注塑机拉行间距：250250mm顶出行程：55mm 最小模厚：130mm最大模厚：220mm 模板行程：230mm 注塑机定位孔直径：55 mm 喷嘴球半径：SR10 3.2 模架的选定根据塑件选定模架为：S2030BI353570。见图3.2： 图3.2 塑件的模架3.3 最大注射压力的校核闹钟后盖的原料为ABS，所需注射为60-100MPa，而所选注射机压力为200 MPa，所以注射压力符合要求。3.3.1最大注塑量的校核注塑机的最大注塑量应大于制品的质量或体积（包括流道及浇口凝料和飞边），通常注塑机的实际注塑量最好是注塑机的最大注塑量的80%。所以选用的注塑机最大注塑量应满足：0.8 V机 V塑V浇式中 V机 注塑机的最大注塑量，40cm3 V塑塑件的体积，该产品V塑18cm3 V浇浇注系统体积，该产品V浇2cm3 故 V机（18+4）cm33.3.2锁模力校核 F锁pA式中 p熔融型料在型腔内的压力，该产品 A塑件和浇注系统在分型面上的投影面之和，经计算A=4641 mm3F锁注塑机的额定锁模力。 故 F锁pA=200Mpa4641 mm3选定的注塑机的压力为2500KN，满足要求。3.3.3 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核A 模具闭合高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸和拉杆间距相合适模具长模具宽3-66-1010-1818-3030-5050-8080-120IT92530364352627487表4-2 塑料制件尺寸公差(SJ1372) 公称尺寸约33-66-1010-1414-1818-2424-3030-4040-5050-6565-8080-100公差数值（5）0.160.180.200.220.260.280.320.360.400.460.520.60（一）、计算 Ls=81mm . = =mm 注：未注公差尺寸，建议采用本标准8级精度塑料注塑模具设计技巧与实例32页。80100 5级精度的塑料制件尺寸公差0.6 本材料为ABS 低精度为5级。按IT9级公差选取(2) 、 Ls=5.5mm .经计算得： LM = = 5.3925 (三)、 Ls=10mm . 经计算得： LM = =9.9(4) 、 Ls=7mm . 经计算得： LM= =6.9(5) 、 Ls=2mm . 经计算得： LM= =1.89(6) 、 Ls=3mm . 经计算得： LM= =2.895(7) 、 Ls=4mm . 经计算得： LM= =3.885(8) 、 Ls=6mm . 经计算得： LM= =5.895(9) 、 Ls=8mm . 经计算得： LM = = 7.89(10) 、 Ls=16mm . 经计算得： LM=; =15.885(11) 、 Ls=12mm . 经计算得： LM= =12.04354.2型芯尺寸的计算4.2.1 型芯径向尺寸的计算式中d型芯的最大基本尺寸； 塑件的最小基本尺寸； 其余的符号与型腔公式相同带入数据的 （一）、 Ls=81mm经计算得： LM = =81.855mm （二）、 Ls=1mm经计算得： LM= =1.125（3） 、 Ls=5.5mm经计算得： LM= =5.663（4） 、 Ls=1.8mm经计算得： LM= =1.929 (五)、 Ls=10mm 经计算得： LM= =10.2 (六)、 Ls=7mm 经计算得： LM= =7.185 (七)、 Ls=2mm . 经计算得： LM= =2.13 (八)、 Ls=3mm . 经计算得： LM= =3.135 (九)、 Ls=4mm . 经计算得： LM= =4.155 (十)、 Ls=6mm . 经计算得： LM= =6.18 (十一)、 Ls=8mm . 经计算得： LM= =8.19 (十二)、 Ls=16mm . 经计算得： LM= =16.275 (十三)、 Ls=12mm . 经计算得： LM=; =12.2254.2.2 型芯高度尺寸的计算 按IT9精度制造 Hs=15mm 经计算得： HM=4.3 模具型腔壁厚的计算 如果是利用计算公式的话比较烦琐，且不能保证在生产中的精确性，我们可以根据书中的经验值来取的。成型零件材料选择。为实现高性能的目的；选用模具材料应具有高耐磨性，高耐蚀睡，良好的稳定性和良好的导热性。必须具有一定的强度，表面需要耐磨，淬火变型要小，但不需要耐腐蚀性，因为ABS没有腐蚀性。可以采用Cr12，经过调质，淬火加低温回火，正火。HRC55。5 浇注系统的设计普通浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。在设计浇注系统之前必须确定塑件成型位置，可以才用一模两腔，浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要的环节，它对注塑成型周期和塑件质量（如外观，物理性能，尺寸精度）都有直接的影响，设计时必须按如下原则：（1） 型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而造成溢料 现象。（2） 型腔和浇口的排列要尽可能地减少模具外形尺寸。（3） 系统流道应尽可能短，断面尺寸适当（太小则压力及热量损失大， 太 大则塑料耗费大）：尽量减少弯折，表面粗糙度要低，以使热量及压 力损失尽可能小。（4） 对多型腔应尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及 角落，及分流道尽可能平衡布置。（5） 满足型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少塑料的耗量。（6） 浇口位置要适当，尽量避免冲击嵌件和细小型芯，防止型芯变形浇 口的残痕不应影响塑件的外观。5.1主流道设计主流道是塑料熔体进入模具型腔是最先经过的部位，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔，其形状为圆锥形，便于熔体顺利的向前流动，开模时主流道凝料又能顺利拉出来，主流道的尺寸直接影响到塑料熔体的流动速度和充模时间，由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，通常不直接开在定模上，而是将它单独设计成主流道套镶入定模板内。主流道套通常又高碳工具钢制造并热处理淬硬。塑件外表面不许有浇口痕，又考虑取料顺利，对塑件与浇注系统联接处能自动减断。采用带直流道与分流道的潜伏式点浇口，为了方便于拉出流道中的凝料，将主流道设计成锥形，锥度为3，内表面的粗糙度为Ra0.8微米,孔径为0.5毫米。主流道的设计要点如下：（1） 为便于从主流道中拉出浇注系统的凝料以及考虑塑料熔体的膨胀，主流道设计成圆锥形，因ABS的流动性为中性，故其锥度取3度，过大会造成流速减慢，易成涡流，内壁粗糙度为R0.8um。（2） 主流道大端呈圆角，其半径取r=13mm,以减少流速转向过渡的阻力，r=1.5mm.（3） 在保证塑件成形良好的情况下，主流道的长度应尽量短，否则会使主流道的凝料增多，且增加压力损失，使塑料熔体降温过多影响注射成形。（4） 为使熔融塑料完全进入主流道而不溢出，应使主流道与注射机的喷嘴紧密对接，主流道对接处设计成半球形凹坑，其半径为r2=r1+(12),其小端直径D=d+(0.51),凹坑深度常取34mm。在此模具中取r2=1112mm。（5） 由于主流道要与高温高压的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部分常设计成可拆卸的主流道衬套，以便选用优质钢材单独加工和热处理，其大端兼作定位环，圆盘凸出定模端面的长度H=510mm。同时因该闹钟后盖采用ABS，需加热，所以在主流道处采用电加热以提高料温。5.2冷料井设计冷料井位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端，其作用是接受料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量，开模时又能将主流道的凝料拉出。冷料井的直径宜大于大端直径，长度约为主流道大端直径。基于本次设计的模具，可采用底部带有拉料杆的冷料井，这类冷料井的底部由一个拉料杆构成。拉料杆装于型芯固定板上，因此它不能随脱模机构运动。利用球头形的拉料杆配合冷料井。5.3 分流道设计分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开在分型面上，起分流和转向的作用。分流道截面的形状可以是圆形、半圆形、矩形、梯形和U形等，圆形和正方形截面流道的比面积最小（流道表面积于体积之比值称为比表面积），塑料熔体的温度下降小，阻力小，流道的效率最高。但加工困难，而且正方形截面不易脱模，所以在实际生产中较常用的截面形状为梯形、半圆形及U形。5.3.1 分流道设计要点（1）.在保证足够的注塑压力使塑料熔体能顺利的充满型腔的前提下，分流道截面积与长度尽量取小值，分流道转折处应以圆弧过度。（2）.分流道较长时，在分流道的末端应开设冷料井。对于此模来说在分流道上不须开设冷料井。（3）.分流道的位置可单独开设在定模板上或动模板上，也可以同时开设在动，定模板上，合模后形成分流道截面形状。（4）.分流道与浇口连接处应加工成斜面，并用圆弧过度。5.3.2 分流道的长度分流道的长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口位置，从在输送熔料时减少压力损失，热量损失和减少浇道凝料的要求出发，应力求缩短。5.3.3 分流道的断面分流道的断面尺寸应根据塑件的成形的体积，塑件的壁厚，塑件的形状和所用塑料的工艺性能，注射速率和分流道长度等因素来确定。因ABS的推荐断面直径为4.59.5(查表4-2)，部分塑件常用断面尺寸推荐范围。分流道要减小压力损失，希望流道的截面积大，表面积小，以减小传热损失，同时因考虑加工的方便性。分流道应考虑出料的流畅性和制造方便，熔融料的热量损失小，流动阻力小，比表面和小等问题，由于采用的是潜伏式二级分流道对热损失及流动提出了较高的要求，采用圆形的份流道，为了保证外形无浇口痕，浇口前后两端形成较大的压力差，增加流速，得到外形清晰的制件，提高熔体冷凝速度，保证熔融的塑料不回流，同时可隔断注射压力对型腔内塑料的后续作用，冷却后快速切除。同时它的效果与S浇注系统有同样的效果，有利于补塑。5.3.4 分流道的布局在多型腔模具中分流道的布置中有平衡和非平衡两种，根据本模具的要求我们选取平衡式，也就是指分流道到各型腔浇口的长度，断面形状，尺寸都相同的布置形式。它要求各对应部位的尺寸相等。这种布置可实现均衡送料和同时充满型腔的目的，是成型的塑件力学性能基本一致。而且在此模具中不会造成份流道过长的缺点。5.4 浇口选择浇口又称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细短流道（除直接浇口外），它是浇注系统的关键部分。其主要作用是：（1） 型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流。（2）易于在浇口切除浇注系统的凝料。浇口截面积约为分流道截面积的0.030.09，浇口的长度约为0.5mm2mm，浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在试模是逐步纠正。当塑料熔体通过浇口时，剪切速率增高，同时熔体的内磨檫加剧，使料流的温度升高，粘度降低，提高了流动性能，有利于充型。但浇口尺寸过小会使压力损失增大，凝料加快，补缩困难，甚至形成喷射现象，影响塑件质量。浇口位置的选择：（1） 浇口位置应使填充型腔的流程最短。这样的结构使压力损失最小，易保证料流充满整个型腔，同时流动比的允许值随塑料熔体的性质，温度，注塑压力等的不同而变化，所以我们在考虑塑件的质量都要注意到这些适当值。（2） 浇口设置应有利于排气和补塑。（3） 浇口位置的选择要避免塑件变形。采侧浇口在进料时顶部形成闭气腔，在塑件顶部常留下明显的熔接痕，而采用点浇口，有利于排气，整件质量较好，但是塑件壁厚相差较大，浇口开在薄壁处不合理；而设在厚壁处，有利于补缩，可避免缩孔、凹痕产生。（4） 浇口位置的设置应减少或避免生成熔接痕。熔接痕是充型时前端较冷的料流在型腔中的对接部位，它的存在会降低塑件的强度，所以设置浇口时应考虑料流的方向，浇口数量多，产生熔接痕的机会很多。流程不长时应尽量采用一个浇口，以减少熔接痕的数量。对于大多数框形塑件，浇口位置使料流的流程过长，熔接处料温过低，熔接痕处强度低，会形成明显的接缝，如果浇口位置使料流的流程短，熔接处强度高。为了提高熔接痕处强度，可在熔接处增设溢溜槽，是冷料进入溢溜槽。筒形塑件采用环行浇口无熔接痕，而轮辐式浇口会使熔接痕产生。（5） 浇口位置应避免侧面冲击细长型心或镶件。因点口在脱开时会伤塑件的内表面在这里是可以的，考虑到点浇口有利浇注系统的废料和塑件的脱离，所以选取用点绕口。分流道与浇口的连接。在利用了Pro/E的塑料顾问对其进行模仿CAE的注塑之后选择了更具优势的浇口，由于闹钟后盖的侧内壁与闹钟芯存在一定的空隙，所以即使是在脱模的时候流在一定的浇口痕也不会影响装配。浇口套见图4.1：图5.1浇口套6 分型面的选择与排气系统的设计6.1 分型面的选择 塑料在模具型腔凝固形成塑件，为了将塑件取出来，必须将模具型腔打开，也就是必须将模具分成两部分，即定模和动模两大部分。定模和动模相接触的面称分型面。通常有以下原则： （1）分型面的选择有利于脱模：分型面应取在塑件尺寸的最大处。而且应使塑件流在动模部分，由于推出机构通常设置在动模的一侧，将型芯设置在动模部分，塑件冷却收缩后包紧型芯，使塑件留在动模，这样有利脱模。如果塑件的壁厚较大，内孔较小或者有嵌件时，为了使塑件留在动模，一般应将凹模也设在动模一侧。拔模斜度小或塑件较高时，为了便于脱模，可将分型面选在塑件中间的部位，但此塑件外形有分型的痕迹。 （2）分型面的选择应有利于保证塑件的外观质量和精度要求。 （3）分型面的选择应有利于成型零件的加工制造。（4）分型面应有利于侧向抽芯，但是此模具无须侧向抽芯，此点可以不必 考虑。6.2 排气糟的设计 塑料熔体在填充模具的型腔过程中同时要排出型强及流道原有的空气，除此以外，塑料熔体会产生微量的分解气体。这些气体必须及时排出。否则，被压缩的空气产生高温，会引起塑件局部碳化烧焦，或塑件产生气泡，或使塑件熔接不良引起强度下降，甚至充模不满。因该模具为小型模具，且分型面适宜，可利用分型面排气，所以无需设计排气槽。7 合模导向机构的设计 导向合模机构对于塑料模具是必不可少的部分，因为模具在闭合时要求有一定的方向和位置，所以必须设有导向机构，导柱安装在动模一边或定模一边均可，通常导柱设在主型腔周围。导向机构的主要作用有：定位、导向和承受一定侧压力。定位作用：为避免装配时方位搞错而损坏模具，并且在模具闭合后使型腔保持正确形状，不至因为位置的偏移而引起塑件壁厚不均。塑件在注入型腔过程中会产生单向侧压力，或由于注射机的精度限制，使导柱工作中承受一不定的导向作用。动定模合模时，首先导向机构接触，引导动定模正确闭合，避免凸模或型芯先进入型腔，产生干涉而坏零件。由于注塑压力的各向性就会对导柱进行径向的剪力，导致导柱容易折断。对型芯和型腔改进后，其的配合可以进行定位。导柱、导套零件如下： 图7.1 导柱 图7.2 导套 8 脱模机构的设计 在对闹钟后盖塑件进行脱模是必须遵循以下原则：1、因为塑料收缩是抱紧凸模，所以顶出力的作用点应尽量靠近凸模。因为塑件的壁厚的关系我们可以利用推板。2、顶出力应作用在塑件刚性和强度最大的部位，如加强筋，壁厚等处。作用面积尽可能大一些，以防止塑件变形和损坏。3、为了保证良好的塑件外观，顶出位置应尽量设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位。将顶杆设计在塑件的内部型腔。4、若顶出部位需设在塑件使用或装配的基准面上时，对不影响塑件尺寸和使用，一般顶杆与塑件接触处凹进塑件0.1mm；否则塑件会出现凸起，影响基面的平整。 由于闹钟后盖为薄壁圆筒形塑件，用顶管、推板脱模机构和。为了缩短顶杆与型芯配合长度以减少磨擦，可以将顶管配合孔的后半段直径减少，一般减少35mm.这是最常用的一种脱模机构，这些顶杆一般只起顶出作用。有时根据塑件的需要，顶杆还可以参加塑件的成型，这时可以将顶杆做成与塑件某一部分相同形状或作为型芯。顶杆多用T8AV、T10A材料，头部淬火硬度达50HRC以上，表面粗糙度取Ra值小于0.8微米，和顶杆孔呈H8/f8配合9 温度调节系统的设计 在注射成型过程中，模具温度直接影响到塑件的质量如收缩率、翘曲变形、耐应力开裂性和表面质量等，并且对生产效率起到决定性的作用，在注射过程中，冷却时间占注射成型周期的约80%，然而，由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，模具温度的要求有尽相同，因此，对模具冷却系统的设计及优化分析在一定程度上决定了塑件的质量和成本，模具温度直接影响到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑件质量，而模具温度的高低取决于塑料结晶性，塑件尺寸与结构、性能要求以及其它工艺条件如熔料温度、注射速度、注射压力、模塑周期等。影响注射模冷却的因素很多，如塑件的形状和分型面的设计，冷却介质的种类、温度、流速、冷却管道的几何参数及空间布置，模具材料、熔体温度、塑件要求的顶出温度和模具温度，塑件和模具间的热循环交互作用等。（1） 低的模具温度可降低塑件的收缩率。（2） 模具温度均匀、冷却时间短、注射速度快，可降低塑件的翘曲变形。（3） 对结晶性聚合物，提高模具温度可使塑件尺寸稳定，避免后结晶现象，但是将导致成型周期延长和塑件发脆的缺陷。（4） 随着结晶型聚合物的结晶度的提高，塑件的耐应力开裂性降低，因此降低模具温度是有利的，但对于高粘度的无定型聚合物，由于其耐应力开裂性与塑料的内应力直接相关，因此提高模具温度和充模，减少补料时间是有利的。（5） 提高模具温度可以改善塑件的表面质量。在注射成形过程中，模具的温度直接影响塑件的成型质量和生产效率，根据塑料的要求，注射到模具内的塑料温度为2000C左右，而从模具中取出塑件的温度约为600C，温度降低是由于模具通入冷却水，将温度带走了，普通的模具通入常温的水进行冷却，通过调节水的流量就可以调节模具的温度因闹钟后盖使用的塑料是ABS，要求模温高，若模具温度过低则会影响塑料的流动性，增加剪切阻力，使塑件的内应力较大，甚至还出现冷流痕、银丝、注不满等缺陷。因此在注射开始时，为防止填充不足，充入温水或者模具加热。总之，要做到优质、高效率生产，模具必须进行温度调节。对温度调节系统的要求：（1） 确定加热或是冷却；（2） 模温均一，塑件各部分同时冷却；（3） 采用低的模温，快速且大量通冷却水；温度调节系统应尽量结构简单，加工容易，成本低谦。9.1 模具冷却系统的设计 根据模具冷却系统设计原则：冷却水孔数量尽量多，尺寸尽量大的原则可知，冷却水孔数量大于或等于3根都是可行的。这样做同时可实现尽量降低入水与出水的温度差的原则。根据书上的经验值取4根，冷却水口口径为6mm.另外，具冷却系统的过程中，还应同时遵循：1、 浇口处加强冷却；2、 冷却水孔到型腔表面的距离相等；3、 冷却水孔数量应尽可能的多，孔径应尽可能的大；4、 冷却水孔道不应穿过镶快或其接缝部位，以防漏水。5、 进水口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧，通常应设在注塑机的背面。6、 冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处。而且在冷却系统内，各相连接处应保持密封，防止冷却水外泄9.2 模具加热系统的设计因在ABS要求的熔融温度为200。而且流动性能为中性，同时在注射时模具温度要求为5070，所以该模具必须加热。模具加热方法包括：热水，热空气，热油及电加热等。由于电加热清洁、结构简单、可调节范围大，所以在该模具应用电加热。10 模具的装配 装配模具是模具制造过程中的最后阶段，装配精度直接影响到模具的质量、寿命和各部分的功能。模具装配过程是按照模具技术要求和相互间的关系，将合格的零件连接固定为组件、部件直至装配为合格的模具。在模具装配过程中，对模具的装配精度应控制在合理的范围内，模具的装配精度包括相关零件的位置精度，相关的运动精度，配合精度及接触只有当各精度要求得到保证，才能使模具的整体要求得到保证。塑料模的装配基准分为两种情况，一是以塑料模中和主要零件台定模，动模的型腔，型芯为装配基准。这种情况，定模各动模的导柱和导套孔先不加工，先将型腔和型芯镶块加工好，然后装入定模和动模内，将型腔和型芯之间垫片法或工艺定位器法保证壁厚，动模和定模合模后用平行夹板夹紧，镗投影导柱和导套孔，最后安装动模和定模上的其它零件，另一种是已有导柱导套塑料模架的。浇口套与定模部分装配后，必须与分模面有一定的间隙，其间隙为0.050.15毫米，因为该处受喷嘴压力的影响，在注射时会发生变形，有时在试模中经常发现在分模面上浇口套周围出现塑料飞边，就是由于没有间隙的原因。为了有效的防止飞边，可以接近塑件的有相对位移的面上锉一个三角形的槽，由于空气的压力的缘故可以更好的防止飞边。10.1 模具的装配顺序（1）确定装配基准；（2）装配前要对零件进行测量，合格零件必须去磁并将零件擦拭干净；（3）调整各零件组合后的累积尺寸误差，如各模板的平行度要校验修磨，以保证模板组装密合，分型面吻合面积不得小于80%，间隙不得小于溢料最小值，防止产生飞边。（4）在装配过程中尽量保持原加工尺寸的基准面，以便总装合模调整时检查；（5）组装导向系统并保证开模合模动作灵活，无松动和卡滞现象；（6）组装冷却和加热系统，保证管路畅通，不漏水，不漏电，门动作灵活紧固所连接螺钉，装配定位销。装配液压系统时允许使用密封填料或密封胶，但应防止进入系统中；（7）试模：试模合格后打上模具标记，包括模具编号、合模标记及组装基面。 模具预热 模具预热的方法，采用外部加热法，将铸铝加热板安装在模具外部，从外部向内进行加热，这种方法加热快，但损耗量大。 筒和喷嘴的加热根据工艺手册中推荐的工艺参数将料筒和喷嘴加热，与模具同时进行。 工艺参数的选择和调整根据工艺手册中推荐的工艺参数初选温度，压力，时间参数，调整工艺参数时按压力，时间，温度这样的先后顺序变动。 注塑 在料筒中的塑料和模具达到预热温度时，就可以进行试注塑，观察注塑塑件的质量缺陷，分析导致缺陷的原因，调整工艺参数和其他技术参数，直至达到最佳状态。（8）模具的维护模具在使。那么优化设计的镶件和嵌件在这里就起到了很大的作用，只须更换个别已损坏的零件，不会导致用过程中，会出现正常的磨损或不正常的磨损。不正常的损坏绝大多数是由于操作不当所致模具的彻底报废。最后检查各种配件、附件待零件，保证模具装备齐全，另外在装配过程中应严防零件在装配过程中磕、碰、划伤和锈蚀。装配滚动轴承允许采用机油进行热装，油的温度不得超过1000C。10.2 开模过程分析注塑机推动推杆垫板兼顶管垫板使动定模分开，在导柱导向的情况下，动定模顺利分型，同时拉料杆拉断浇口，使塑件在推板和顶管的作用下顺利脱出。闭合时，同样在导柱和导套的导向作用下通过顶柱使顶杆先于型腔复位。以免顶杆碰到型腔，损坏模具。11 模具三维造型及数控仿真加工11.1 UG软件在模具制造中的应用特点 数控加工自动编程技术是随着数控机床应用的扩大而逐渐发展起来的。用数控机床加工模具时，常常会遇到二维、三维的特殊型面或曲线，要在短时间里完成这些特殊曲线和复杂型面的刀具轨迹计算，并编出相应的数控加工程序，往往是难以做到的。于是，在数控加工的实践中，逐渐地发展出各种适应数控机床加工过程的计算机自动编程系统。作为集成化的CAD/CAM软件，UG提供了功能强大的加工制造模块。利用UG加工制造模块可将产品的计算机几何模型(CAD)与计算机辅助加工制造(CAM)进行集成，利用加工制造过程所使用的各项加工数据，如产品模型、工件坯料、夹具、切削刀具、工作机床及各种加工参数等数据，进行产品的加工制造流程规划。UG多样化的加工辅助制造流程规划工具，针对各类型机床及各种加工方式(铣、车、钻、电火花加工等等)可规划各类工作机床、加工刀具与控制器的加工过程控制数据。制造工艺师利用UG进行加工制造流程的规划后，会根据所设置的制造过程数据、加工目标及制造参数计算出加工刀具相对加工坐标的刀具轨迹数据，称为CL DATA (CUTTER LOCATION DATA);刀具轨迹数据经过后处理器转换成加工机器码使工作机床进行实际情况下的模拟加工，制造设计产品及零件模型。刀具轨迹数据配合制造模型的规划，利用UG仿真功能可在计算机中仿真加工过程的材料切除状况，由此预测并观察加工的切削情形与进行误差及过切预测，并进一步做制造过程的修改，可减少废料的产生及避免加工失败，协助制造工艺师达到制造流程最优化的目的，并减少因加工错误所增加的生产成本。11.2 零件造型简介11.2.1 新建文件（1）在菜单栏选择文件-新建，在文件名后输入“hougai”，把单位设为毫米。（2）在菜单选择应用-建模或单击建模按钮，进入建模窗口。11.2.2 绘制拉伸草图 （1）选择成形特征工具栏上的按钮，选择菜单栏的插入 成形特征 基准坐标系，弹出如图3-1所示的基准平面对话框，在此对话框中选择绝对坐标系图标按钮创建基准坐标系。 3-2 构造坐标 3-1选定草图平面（2）选择菜单栏的插入-草图或单击成形特征工具栏上的按钮，进入绘制草图窗口。如图3-2所示，在工作图形区左上角显示草图平面选择工具图标。（3）首先定义草图平面，以基准坐标系的XC-YC平面作为草图平面，在此平面上绘制草图。（4）在工具栏上单击轮廓按钮，弹出动态工具栏和铺捉点工具栏，绘制草图轮廓，如图3-3所示。 图3-3 草图11.2.3 建立拉伸体（1）单击拉伸按钮或插入菜单栏的插入-成形特征-拉伸，弹出拉伸体对话框。（2）在绘图窗口选择草图，此时系统以红色高亮显示所选图形，在拉伸体对话框中单击确定。 （3）进入拉伸体的构建方式对话框，在此选择方向和距离。然后再矢量构成对话框中选择ZC轴正向。 （4）设置拉伸参数，设置起始距离为：0，终点距离为：17，第一偏置和第二偏置皆为：0，生成拉伸体。 （5）单击取消按钮，退出拉伸体对话框。 图11-2 拉伸的实体11.2.4 建立壳体 （1）单击特征操作工具栏上的抽壳图标按钮，弹出抽壳对话框。 （2）在抽壳对话框中设置抽壳类型为：面，缺省厚度为：2，选取开口，完成各项设置后单击确定。 图11-3 抽壳11.2.5 建立其他细节特征（1） 单击拉伸按钮或插入菜单栏的插入-成形特征-拉伸，弹出拉伸体对话框 选择求差功能 得到后盖的开口的地方 图11-4 细节（2）单击拉伸按钮或插入菜单栏的插入-成形特征-拉伸，弹出拉伸体对话框 选择要拉伸的地方 运算选择求和 得到其他细节地方。 图11-5 效果图11.2.6 保存整个零件绘制完成，选择文件-保存来存储文件。11.3 确定型腔布置及型芯和型腔的建立11.3.1 确定型腔布置 综合考虑浇注系统，模具结构的复杂程度等因素，本塑件在注射时采用一模一件，即模具只需要一个型腔。11.3.2 型芯和型腔的建立 注射模结构设计的正确性和模具制造及装配精度都直接影响到塑件的质量。在设计注塑模具时必须遵循以下基本原则：.为加工和装配方便，模具结构和零件的形状应该力求简单。 .为确保产品质量和模具使用寿命，模具应具有适当的精度、表面粗糙度、强度和刚度。.模具结构的有关尺寸与所选用的注塑机的相关参数相适应，包括注射机的最大注射量、锁模力、装模部分的尺寸等。.根据塑料熔体的流动性和塑件外形、尺寸及外观要求，认真分析熔体在浇注系统及型腔各处的流动状态，熔接部位及型腔内原有气体排除方式等，合理确定模具总体结构、分型面、浇注系统等。以控制熔体充模、结晶、收缩及补缩，改善成型条件，从而获得外形清晰，尺寸稳定、内应力小、无气泡、无缩孔、无凹陷的塑件。.根据塑件的结构特征，正确确定抽芯及推出结构。.为确保塑件质量和注射成型顺利进行，正确设计模具的加热或冷却装置。.模具制造周期短，成本低。11.4 分型面的选择11.4.1 分型面选择的一般原则分型面的选择是塑料模设计首先要解决的一个问题，分型面的选择是否得当，对塑件的质量、模具的使用和制造都有很大影响。因此，分型面是决定模具结构形式的重要因素。 分型面的选择是一个比较复杂的问题，因为它受到塑件的形状、壁厚、尺寸公差及表面粗糙度、嵌件位置及其形状、塑件在模腔中的成型位置、推出方法、浇注系统设计、模具类型、模具排气、模具制造及其操作等各种因素的影响。因此，在选择时要认真分析，综合比较，从几种方案中找出一种比较合理的方案。对某一塑件，以下分型面选择原则可能发生矛盾，不能全部符合下述选择原则时，应根据实际情况，以满足塑件的主要要求为宜。 选择模具分型面时，通常应遵循以下基本原则:1.分型面应便于塑件的脱模。2.分型面的选择应用利于侧向分型与抽芯。3.分型面的选择应保证塑件的质量。4.分型面的选择应有利于防止溢料。5.分型面的选择应有利于排气。6. 分型面的选择应尽量使成型零件便于加工。7.选择分型面时，应考虑减小由于脱模斜度造成塑件的大小端尺寸差异。 该塑件为闹钟后盖外壳，表面质量无特殊要求，该零件的高度为16mm，且垂直于轴线的截面形状比较简单和规范，若选择如图11-6所示垂直分型方式既可降低模具的复杂程度，减少模具加工难度又便于成型后的脱模。故选用如图11-6所示的分型方式较为合理。 图11-6 分型面的选择11.4.2 分型面的具体操作步骤1.加载产品（1）选择菜单栏的应用-注塑模向导，弹出注塑模向导工具栏。（2）单击注塑模向导工具栏上的按钮，弹出打开部件文件对话框；选择刚完成的闹钟后盖产品文件，单击确定按钮。（3）在弹出的项目初始化对话框中，改变项目的路径，创建hougai文件夹。设置产品的材料为收缩率1.0055，如图11-7所示。 图11-7 项目初始化对话框 图11-8模具坐标对话框2.模具坐标系（1）先在建模状态下单击 将坐标轴沿Z轴向上移动16 在单击绕XC轴旋转180 （2）单击注塑模向导工具栏上的按钮，弹出模具坐标对话框，如图11-8所示。（3）单击确定按钮，设置该坐标系与工作坐标系相匹配。3.设定毛坯.设置工件尺寸（1）单击注塑模向导工具栏上的按钮，弹出工件尺寸对话框，选用标准长方体选项，采用距离余量法定义成型镶件尺寸。 （2）在成型镶件的尺寸输入区中将X_length设置为130；Y_length设置为125； Z_down设置为25；Z_up设置为40；如图11-9所示。（3）单击应用按钮，获得成型镶件如图11-10所示。 图11-9 毛坯参数设置 图11-10 成型镶件（4）单击取消退出工件尺寸对话框。、.布局（1）单击注塑模向导工具栏上的按钮，弹出布局对话框。 （2）在布局对话框中选择auto center，单击取消退出布局对话框。.分型（1）单击注塑模向导工具栏上的按钮，弹出分型管理器对话框；，选择编辑分型线；弹出编辑分型线对话框，在对话框中选择自动搜索分型线，弹出搜索分型线对话框，单击顶出方向 选择ZC正 并单击应用 此时UG/Mold wizard识别并高亮显示分型线。（2）选择对话框中的自动修补，弹出补丁环选项对话框，循环搜索方法选择自动，修补方法选择型腔侧面，单击自动修补，UG/Mold wizard将建立一个修补片体，填补缺口，如图11-11所示。（3）单击后按钮回到搜索分型线对话框，单击确定按钮，回到分型线对话框，单击确定按钮接受以上的分型线的设置，分型线如图11-12所示。 图11-11自动修补 图11-12 分型线 建立分型面（1）退回到分型功能对话框，选择分型面，弹出创建分型面对话框。（2）在创建分型面对话框中选择创建分型面，弹出警告对话框；单击确定按钮选择片体。（3）在选择片体对话框中选择确定按钮，系统产生一个分型面。11.4.3 型芯和型腔的建立（1）选择分型功能对话框的提取区域，弹出提取区域对话框；在提取区域对话框中显示提取面的总数等于型芯面和型腔面的个数和，分别拖动型芯滑块和型腔滑块，系统将高亮显示型芯面和型腔面。（2）单击确定接受系统定义的型芯和型腔区域，并再次回到分型功能对话框；在对话框中选择型芯和型腔，弹出型芯和型腔对话框；在对话框中的公差设置为0.1，选择创建型腔；弹出选择片体对话框，单击确定按钮，系统显示型腔模型，如图11-13所示；同时也弹出查看分模结构对话框，检查型腔模型是否用于UG/CAM加工操作，单击确定按钮回到型芯和型腔对话框。（3）选择创建型芯，弹出选择片体对话框；系统高亮显示分型面和提取的型腔区域面，单击确定，系统显示型芯模型，如图11-14所示；同时也弹出查看分模结构对话框，检查型芯模型是否用于UG/CAM加工操作，单击确定按钮回到分型功能对话框；单击取消退出分型功能对话框。（4）屏幕显示型腔和型芯镶块 11-13 型芯 11-14 型腔12 型芯的数控仿真加工12.1 零件的分析（一）零件的作用闹钟后盖凸模是用来配合闹钟后盖盖凹模完成手机上盖注塑成型的。（二）零件的工艺分析闹钟后盖凸模结构比较复杂，其型面是一个曲面表面，它们都有一定的加工精度、尺寸精度、形位公差和表面质量的要求。有很多地方比较难加工。分析闹钟后盖凸模模型，可以看到上面有些窄槽，这些地方不适合用数控加工，一般采用电火花加工。另外模具模型的表面特征还有一些棱边，使用数控加工的方法做不到，这些地方也需要进行电火花加工。这里只对数控加工那部分的工艺作分析和制作。8 (三) 加工工艺分析；闹钟后盖注塑模具一般是钢件，硬度在HRC=45左右，可以直接加工，不需要退火处理。毛坯为130mm125mm48mm，六面平整。加工原点设置在毛坯上表面的正中间，如下所示：X轴：毛坯模型的中心。Y轴：毛坯模型的中心。Z轴：毛坯模型的上表面。12.2 零件钢材的选用.选材原则： 根据模具的用途和模具上各个零件的功能进行选择。 更具塑件生产批量进行选择。 根据模具的加工方法和复杂程度进行选择。 根据塑件特性进行选择。.对选钢材的要求： 具有足够的刚度和韧性，以防止模具在工作中的塑性变形和冲击损坏。 高的表面质量和耐磨性，以防止模具在工作中的磨损和抵抗塑料的成型压力。 具有一定的耐热性，而且线膨胀系数小。 具有较高的耐腐蚀性，而且不易生锈。 加工性能好，热处理变形小。综合以上因素，我们选用CrwMn合金工具钢，因其热处理变形小，耐磨性极和耐热性都较好，适合于精度较高、形状复杂的成型零件。加工前需进行退火处理，退火的硬度可能在HRC30左右。12.3 加工方案具体的加工方案如下： 粗加工：用8R1的立铣刀，型腔分层铣削，每层铣削0.5mm，加工余量为0.2mm。 半精加工：用3的立铣刀，型腔分层铣削，每层铣削0.5mm,加工余量为0.1mm。 表面精加工：用12的立铣刀，平面铣，加工余量为0mm。 清根加工：用2R1的立铣刀，清根加工，加工余量为0mm。具体的加工工艺方案如表5-1所示：表5-1：序号方法程序名刀具名称刀具直径R角(mm)余量(mm)1型腔粗加工CAV_ROU1D8R1810.22半精加工CAV_SEMI1D6300.13精加工FlowD2_R12104表面精加工PM_FINISHD88005钻孔D660012.3.1 创建毛坯 首先进入建模模块，选择“插入”-“设计特征”“长方体”命令，建立120mm190mm48mm的长方体。12.3.2 初始化加工环境 进入加工模块，弹出“加工环境”对话框，选择“mill_contour”模板，单击“初始化”按钮。12.3.3 创建加工几何体1.创建加工坐标系（1）选择“操作导航器”工具条的“几何视图”图标，“操作导航器”切换到加工几何组视窗。选择图标，设置以下各选项： “类型”设置为“mill_contour”。 “子类型”选择创建加工坐标系。 “父本组“设置为“GEOMETRY”。 “名称”设置为“MCS”。单击确定，弹出“MCS”对话框，单击原点图标，弹出点构造器对话框，在“XC”输入0，“YC”输入0，“ZC”输入16，单击确定。（2）设置安全平面 在“MCS”对话框中选择“间隙”复选框,单击确定。弹出“平面构造”对话框，用来设置间隙平面，如图12-1所示。单击确定按钮，完成安全平面设置，在图形将显示安全平面的位置；单击确定按钮，系统返回到“创建几何体”对话框。 3 图12-1 “平面构造”对话框 图12-2 “创建几何体”对话框（3）创建几何体MILL_GEOM 在“创建几何体”对话框中，“子类型”选择，“父本组”选择“MCS”，“名称”设置为“MILL_GEOM”如图5-3所示。单击“应用”按钮，系统弹出“MILL_GEOM”对话框，如图5-4所示。 图12-3 “MILL_GEOM”对话框 图12-4 切削区域对话框 选择部件几何体在“MILL_GEOM”对话框的上方选择部件几何体图标，选择模具模型，单击确定按钮。 选择毛坯几何体选择图标，在单击“选择”按钮，选取创建好的毛坯单击确定按钮，系统返回“创建几何体”对话框，单击取消按钮，退出创建几何体。（4）创建几何体MILL_GEOM1方法如MILL_GEOM基本相同，只是选择的毛坯不同，几何体MILL_GEOM1的毛坯体在模型的第20层。（5）创建切削区域MILL_AREA1 在“创建几何体”对话框中，“子类型”选择图标，父本组选择“MCS”，名称设置为MILL_AREA1。单击确定按钮，弹出“MILL_AREA”对话框；选择，选择模具模型，连续单击确定按钮；返回到“MILL_AREA”对话框;单击图标，单击“选择”，弹出“切削区域”对话框，如图12-4所示。选取上面的几个曲面，如图12-5所示，单击确定按钮；切削区域就创建好了。 图12-5所示 选取的曲面（6）创建切削区域MILL_AREA2 与创建切削区域MILL_AREA1方法基本相同，不同的是切削区域的选取曲面；选取的曲面是模具模型上未在切削区域MILL_AREA1上的选取的其余地方。12.3.4 创建刀具 1.创建刀具D8R1 从“加工创建”工具条中选择图标，“类型”选择，在名称文本框中输入“D8R1”,单击确定按钮；设置刀具参数如下: 设定“直径”为8；“下半径”为1；其他选项依照内定值设定。2. 创建刀具D3 设置刀具参数如下: 设定“直径”为3；“下半径”为0；其他选项依照内定值设定。3. 创建刀具D8 设置刀具参数如下: 设定“直径”为8；“下半径”为0；“其他选项依照内定值设定。4. 创建刀具D2_R1 设置刀具参数如下: 设定“直径”为2；“下半径”为1；其他选项依照内定值设定。5. 创建刀具D6 设置刀具如下设定“直径”为6：“下半径”为0；其他选项依照内定值设定。12.3.5 设置加工方法 双击“操作导航器”栏上的“MILL_0.2”图标，设定“部件余量”为0.2；双击“操作导航器”栏上的“MILL_0.1”图标，设定“部件余量”为0.1; 双击“操作导航器”栏上的“MILL_FINISH”图标，设定设定内公差和切出公差为0.003，单击确定按钮。12.4 加工型芯的具体操作12.4.1 粗加工CAV_ROU1 1.创建操作在单击按钮，设置如下各项：“类型”设置为“mill_contour”。“子类型”选择图标。“程序”设置“NC-PROGRAM”。“使用几何体”设置为“MILL_GEOM”。“使用刀具”为“D8R1”“使用方法”设置为“MILL_0.2”“名称”设置为“CAV_ROU1”2.选择切削方式和设置切削用量 图12-6“CAVITY_MILL”对话框 图12-7自动进刀/退刀对话框在“CAVITY_MILL”对话框中进行如图12-6所示的参数设定。1. 设置进刀/退刀方式 在“CAVITY_MILL”对话框中的进刀/退刀选项组，单击“自动”按钮，设置如图12-7所示。2. 设置切削参数在“CAVITY_MILL”对话框中，单击“切削”按钮进入切削参数设置：（1）选择“strategy”选项卡设置：设置“切削顺序”为层优先。“切削方向”为顺铣切削。“切削区域延伸”为0。“毛坯距离”为0。（2）选择“更多”选项卡，激活“边界近似”；激活“容错加工”。3.设置进给参数1.在“CAVITY_MILL”对话框中，单击“进给率”按钮进入切削参数设置：（1） 选择“速度”选项卡：设置“主轴转速”为1000。“单位”为“RPM”。其他依照默认设定。（2） 选择“进给”选项卡，设定如下参数：“进刀”为400“剪切”即进给速度为800“退刀”为400其他选项依照默认设定（3） 选择“更多”选项卡，设置“主轴方向”为“CLW”，单击确定按钮。（4） 产生刀具路径并仿真加工，其效果如图12-8 图12-8 粗加工效果图(5)产生刀具路径并生成NC程序 %G40 G17 G49 G90 G54G00 X0.0 Y0.0(刀具 D8R1 D8.0 X R1.0)G00 X0.0 Y-66.387 S1000 M03G43 Z21.088 H00Z20.188G01 Z17.188 F400. M08Y-62.367X-65.075 F250.G01 X42.331G02 X18.82 Y-37.308 I-24.232 J.865G03 X13.167 Y-40.478 I.208 J-6.997M05M09M30%12.4.2 半精CAV_0.1 复制、粘贴CAV_ROU1，改名为CAV_ROU2,选择刀具为“D6”；重新选择几何体为“MILL_GEOM1”。（1）设置切削方式和切削用量在“CAVITY_MILL”对话框中，设定如下切削方式和切削用量： 选择切削方式：下型腔铣对话框中，“切削方式”设置为“跟随工件”。 定义切削步进设置方法：先选择定义方式，在下拉式设定中选择“恒定的”为步进定义方式。设定切削步距：设定“距离”为2.5。（2）设置切削层在“CAVITY_MILL”对话框中，单击“切削层”按钮，删除以前的切削层，选择上模的屏幕缺口处，设定“每一刀的全局深度”设置为0；选择上模的圆角曲面，“每一刀的全局深度”设置为0.3；单击确定按钮。（3）在“CAVITY_MILL”对话框中，单击“进给率”按钮进入切削参数设置：选择“速度”选项卡：设置“主轴转速”为3500。“单位”为“RPM”。其他依照默认设定。选择“进给”选项卡，设定如下参数：“进刀”为300“剪切”即进给速度为600其他依照默认设定，单击确定按钮。(4) 产生刀具路径并仿真加工，其效果如12-9所示。图12-9 半精加工后的效果图（5）生成NC程序%G40 G17 G49 G90 G54G00 X0.0 Y0.0(刀具 D3 D3.0 X R0.0)G00 X33.569 Y17.012 S3500 M03G43 Z21.088 H00Z19.188G01 Z16.188 F400. M08X30.985 Y15.487X29.908 Y17.312 F250.X29.864 Y17.385X29.863 Y17.387X29.209 Y18.374X12.788X-5.807G03 X-11.552 Y4.45 I0.0 J-7.M05M09M30%12.4.3 FIXED_FIN1 1.创建固定轴曲面轮廓铣操作在单击按钮，设置如下各项：“类型”设置为“mill_contour”。“子类型”选择图标。“程序”设置“PROGRAM”。“使用几何体”设置为“MILL_AREA1”。“使用刀具”为“D2R1”“使用方法”设置为“MILL_FINISH”“名称”设置为“FIXED_FIN1”2.设置驱动方式在“FIXED_CONTOUR”对话框中，驱动方式选择“区域铣削”，设置如下选项：“陡峭包含”选择“无”“图样”选择“”“步进”选择“残余波峰高度”“距离”设置为0.05“应用”选择“在部件上”“切削方向”选择“顺铣切削”3.设置切削参数在“FIXED_CONTOUR”对话框中，单击“切削”按钮进入切削参数设置：（1）选择“strategy”选项卡设置：不激活“在凸角上延伸”激活“在边上延伸”“百分比”设置为10。其他各选项按默认值设置。（2）选择“更多”选项卡，设置如下参数 ：“切削步长”选择“指定”“最大步长”设置为0.2激活“优化轨迹”其他各选项按默认值设置。4.设置非切削参数在“FIXED_CONTOUR”对话框中，单击“非切削”按钮进入切削参数设置，单击确定按钮 。5.设置进给参数在“FIXED_CONTOUR”对话框中，单击“进给”按钮进入切削参数设置（1）选择“速度”选项卡：设置“主轴转速”为2000。“单位”为“RPM”。其他依照默认设定。（2） 选择“进给”选项卡，设定如下参数：“进刀”为500“剪切”即进给速度为1000其他选项依照默认设定（3） 选择“更多”选项卡，设置“主轴方向”为“CLW”，单击确定按钮。（4） 产生刀具路径并仿真加工 如图12-10 图12-10 精加工效果图 (5)生刀具路径并生成NC程序%G40 G17 G49 G90 G54G00 X0.0 Y0.0(刀具 D2 D2.0 X R0.0)G00 X-40.062 Y-15.043 S1500 M03G43 Z19.088 H00Z3.G01 Z0.0 F250. M08G02 X-40.21 Y-10.375 I51.299 J3.971X-39.905 Y-5.287 I63.374 J-1.247X-39.081 Y-.008 I64.883 J-7.431X-38.331 Y3.107 I83.644 J-18.479G01 Y3.13X.303 Y33.703X.656 Y33.593G00 Z17.077Z19.088M05M09M30%12.4.4 平面精加工PM_FINISH 1.创建操作在单击按钮，设置如下各项：“类型”设置为“mill_planar”。“子类型”选择图标。“程序”设置“PROGRAM”。“使用几何体”设置为“MILL_GEOM”。“使用刀具”为“D6”“使用方法”设置为“MILL_FINISH”“名称”设置为“PM_FINISH”2.选择切削方式和设置切削用量 在“FACE_MILLING_ARER”对话框中进行参数如下设定：“切削方式”选择“跟随工件”“步进”选择“恒定的”设定步距：设定“距离”为16。“毛坯距离”为3。“每一刀的全局深度”为0。3.设置进给参数在“FACE_MILLING_ARER”对话框中，单击“进给率”按钮进入切削参数设置：（1）选择“速度”选项卡：设置“主轴转速”为1200。“单位”为“RPM”。其他依照默认设定。（2） 选择“进给”选项卡，设定如下参数：“进刀”为500“剪切”即进给速度为2000其他依照默认设定。（3） 选择“更多”选项卡，设置“主轴方向”为“CLW”，单击确定按钮。（4） 产生刀具路径并仿真加工，其效果如图12-11所示 图12-11 平面精加工效果图（5）.产生刀具路径并生成NC程序%G40 G17 G49 G90 G54G00 X0.0 Y0.0(刀具 D6 D6.0 X R0.0)G00 X70.7 Y-61.495 S0 M03G43 Z6. H00Z3.G01 Z0.0 F250. M08X67.7X-67.7G00 X-70.7Z3.Z22.088X70.7 Y-60.897Z6.Z3.G01 Z0.0X67.7X-67.7G00 X-70.7M05M09M30%12.4.5 钻孔加工 1.创建固定轴曲面轮廓铣操作在单击按钮，设置如下各项：“类型”设置为“dill”。“子类型”选择图标。“程序”设置“PROGRAM”。“使用几何体”设置为“MILL_GEOM”。“使用刀具”为“D6”“使用方法”设置为“MILL_FINISH”“名称”设置为“SOPT_FACING”2.设置驱动方式在“SOPT-FACING”对话框中，选择孔与表面3.设置进给参数在“SPOT-FACING”对话框中，单击“进给”按钮进入切削参数设置（1）选择“速度”选项卡：设置“主轴转速”为2000。“单位”为“RPM”。其他依照默认设定。（2） 选择“进给”选项卡，设定如下参数：“进刀”为500“剪切”即进给速度为1000其他选项依照默认设定（3）选择“更多”选项卡，设置“主轴方向”为“CLW”，单击确定按钮。 产生刀具路径并仿真加工如图12-12 图12-12 钻孔加工效果图 13 型腔的数控仿真加工13.1 加工方案粗加工：用12的立铣刀，型腔分层铣削，每层铣削0.5mm，加工余量为0.5mm。钻孔加工：用D5的立铣刀，标准钻孔。精铣平面：用D5的立铣刀，铣平面 加工余量0mm。精加工：用D2R1的立铣刀，固定轴铣削，每层铣削0.3mm,加工余量为0mm。具体的加工工艺方案如表5-1所示：表5-1：序号方法程序名刀具名称刀具直径R角(mm)余量(mm)1型腔粗加工CAV_ROU1D12810.52钻孔dillD55003精铣平面pm_finishD55004精加工FIXED_FIN1D2r12105清角D220013.1.1 创建毛坯 首先进入建模模块，选择“插入”-“设计特征”“长方体”命令，建立120mm190mm48mm的长方体。 初始化加工环境 进入加工模块，弹出“加工环境”对话框，选择“mill_contour”模板，单击“初始化”按钮。 创建加工几何体1.创建加工坐标系（1）选择“操作导航器”工具条的“几何视图”图标，“操作导航器”切换到加工几何组视窗。选择图标，设置以下各选项： “类型”设置为“mill_contour”。 “子类型”选择创建加工坐标系。 “父本组“设置为“GEOMETRY”。 “名称”设置为“MCS”。单击确定，弹出“MCS”对话框，单击原点图标，弹出点构造器对话框，在“XC”输入0，“YC”输入0，“ZC”输入16，单击确定。（2）设置安全平面 在“MCS”对话框中选择“间隙”复选框,单击确定。弹出“平面构造”对话框，用来设置间隙平面，如13-1所示。单击确定按钮，完成安全平面设置，在图形将显示安全平面的位置；单击确定按钮，系统返回到“创建几何体”对话框。 3 图13-1 “平面构造”对话框 图13-2 “创建几何体”对话框（3）创建几何体MILL_GEOM 在“创建几何体”对话框中，“子类型”选择，“父本组”选择“MCS”，“名称”设置为“MILL_GEOM”如图13-2所示。单击“应用”按钮，系统弹出“MILL_GEOM”对话框，如图13-3所示。 图13-3 “MILL_GEOM”对话框 图13-4 切削区域对话框 选择部件几何体在“MILL_GEOM”对话框的上方选择部件几何体图标，选择模具模型，单击确定按钮。 选择毛坯几何体选择图标，在单击“选择”按钮，选取创建好的毛坯单击确定按钮，系统返回“创建几何体”对话框，单击取消按钮，退出创建几何体。（4）创建几何体MILL_GEOM1方法如MILL_GEOM基本相同，只是选择的毛坯不同，几何体MILL_GEOM1的毛坯体在模型的第20层。 （5）创建切削区域MILL_AREA2 与创建切削区域MILL_AREA1方法基本相同，不同的是切削区域的选取曲面；选取的曲面是模具模型上未在切削区域MILL_AREA1上的选取的其余地方。13.1.2 创建刀具 1.创建刀具D12 从“加工创建”工具条中选择图标，“类型”选择，在名称文本框中输入“D12”,单击确定按钮；设置刀具参数如下: 设定“直径”为12；“下半径”为0；其他选项依照内定值设定。2. 创建刀具D5 设置刀具参数如下: 设定“直径”为5；“下半径”为0；其他选项依照内定值设定。3. 创建刀具D2 设置刀具参数如下: 设定“直径”为2；“下半径”为0；其他选项依照内定值设定。4. 创建刀具D2R1设置刀具参数如下：设定“直径”为2；“下半径”为0；其他的选项依照内定值设定。13.2 加工型腔的具体操作13.2.1 粗加工CAV_ROU1 1.创建操作在单击按钮，设置如下各项：“类型”设置为“mill_contour”。“子类型”选择图标。“程序”设置“NC-PROGRAM”。“使用几何体”设置为“MILL_GEOM”。“使用刀具”为“D12”“使用方法”设置为“MILL_0.5”“名称”设置为“CAV_ROU1”2.选择切削方式和设置切削用量 在“CAVITY_MILL”对话框中进行如图13-5所示的参数设定。 图13-5“CAVITY_MILL”对话框 图13-6自动进刀/退刀对话框3. 设置进刀/退刀方式 在“CAVITY_MILL”对话框中的进刀/退刀选项组，单击“自动”按钮，设置如图13-6所示。4. 设置切削参数在“CAVITY_MILL”对话框中，单击“切削”按钮进入切削参数设置：（1）选择“strategy”选项卡设置：设置“切削顺序”为层优先。“切削方向”为顺铣切削。“切削区域延伸”为0。“毛坯距离”为0。（2）选择“更多”选项卡，激活“边界近似”；激活“容错加工”。5. 设置进给参数1.在“CAVITY_MILL”对话框中，单击“进给率”按钮进入切削参数设置： 选择“速度”选项卡：设置“主轴转速”为1000。“单位”为“RPM”。其他依照默认设定。 选择“进给”选项卡，设定如下参数：“进刀”为400“剪切”即进给速度为800“退刀”为400其他选项依照默认设定 6. 选择“更多”选项卡，设置“主轴方向”为“CLW”，单击确定按钮。 7. 产生刀具路径并仿真加工，其效果如图13-7 图13-7 粗加工效果图13.2.2 钻孔加工 1.创建固定轴曲面轮廓铣操作在单击按钮，设置如下各项：“类型”设置为“dill”。“子类型”选择图标。“程序”设置“PROGRAM”。“使用几何体”设置为“MILL_GEOM”。
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