台灯罩模具设计及其型腔仿真加工

台灯罩模具设计及其型腔仿真加工

摘要：本课题设计是对台灯罩模具设计和型腔仿真加工。设计过程中采用Pro/E Wildfire 4.0进行三维造型、分型面设计和模流分析，用CAD进行零件图和装配图的绘制，用Master cam 9.1进行模具型腔的仿真加工。

根据制品的体积、质量和要求选定注塑机型号，再确定模具型腔为一模二腔；考虑模具外观要求等诸多因素，选取分型面在塑件的底面；为使塑件能够快速均匀的冷却，冷却流道布置为环绕式；浇口采用潜伏式浇口，使两个型腔同时得到均匀的充填和成型；由于制品需要侧抽芯，经过验证，抽芯机构采用最常用的斜导柱分型与抽芯机构；顶出机构是制品的脱模装置，依据塑件结构采用8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。分析型腔的加工工艺，在Master cam 9.1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，符合设计要求。

关键词：模具设计仿真加工注塑模具

The Design and Simulation Processing

of Reading Lamp Mold

Abstract:This subject design is to design the reading lamp mold and make the simulation processing of the mold cavity. In the design process, Pro/E Wildfire 4.0 were used to construct on the three dimensional modeling, make parting surface and make analys on mold flows, CAD were used to make parts drawing and assembly drawing,Master cam 9.1 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 two cavities ; Considered many factors such as appearance requirements, 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; 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 8 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. The analysis cavity processing technics, completes the cutting tool way hypothesis in Master cam 9.1, 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

目录

1前言 (1)

2总体方案论证 (8)

3具体设计说明 (9)

3.1塑件三维造型 (9)

3.1.1塑件的测绘 (9)

3.1.2塑件三维造型 (10)

3.2模具设计计算 (10)

3.2.1塑件材料性能分析 (10)

3.2.2型腔数的确定 (11)

3.2.3 分型面的确定 (12)

3.3 浇注系统设计 (13)

3.3.1 浇口位置选择 (13)

3.3.2主流道设计 (14)

3.3.3分流道设计 (15)

3.3.4浇注系统的平衡 (15)

3.4冷却系统的设计 (16)

3.4.1冷却水道设计的要点 (16)

3.4.2冷却时间的计算 (17)

3.4.3冷却系统的计算 (17)

3.5侧向抽芯机构设计 (18)

3.6模架的选择 (20)

3.7总装配图及三维造型 (21)

3.7.1总装配图 (21)

3.7.2模具的三维造型 (22)

3.8注塑机的校核 (22)

3.8.1额定锁模力校核 (22)

3.8.2 模具高度与注塑机闭合高度的校核 (23)

3.9 模具的型腔工艺分析及仿真加工 (24)

3.9.1 型腔的加工工艺分析 (24)

3.10 型腔仿真加工 (25)

4 结论 (31)

参考文献 (32)

致谢 (33)

附录 (34)

1前言

塑料模具是随着塑料工业的发展而发展的。近年来, 人们对各种设备和用品轻量化要求越来越高, 这就为塑料制品提供了更为广阔的市场。塑料制品要发展, 必然要求塑料模具随之发展。汽车、家电、办公用品、工业电器、建筑材料、电子通信等塑料制品主要用户行业近年来都高位运行, 发展迅速, 塑料模具也快

速发展。2000 年, 中国( 未包括港澳台统计, 下同) 塑料模具产值约100 亿元,2006 年已发展到300 多亿元, 年平均增长率超过21%, 高于模具行业总体

发展速度。

中国塑料模具无论是在数量上,还是在质量、技术和能力等方面都有了很大

进步, 但与国民经济发展的需求和世界先进水平相比, 差距仍很大。一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。在总量供不应求的同时, 一些低档塑料模具却供过于求, 市场竞争激烈, 还有一些技术含量不太高

的中档塑料模具也有供过于求的趋势。加入WTO, 对塑料模具产业的影响总体上来说是带来了更多的机会。这主要是由于我国塑料模具以低中档产品为主, 产品价格优势明显, 有些甚至只有国外产品价格的1/5～1/3,加入WTO 后, 国外同

类产品对国内冲击不大, 而我国中低档模具的出口量则加大; 在高精模具方面, 加入WTO 前本来就主要依靠进口, 加入WTO 后, 不仅为高精尖产品的进口带来

了更多的便利, 同时还促进了外资来我国建厂, 带来了国外先进的模具技术和

管理经验, 这对培养我国的专业模具人才起到了推动作用。现将2006 年我国塑料模具市场情况简介如下:2006 年, 我国塑料模具总产值约300 多亿元, 其中

出口约7 亿美元, 约合58 亿元人民币。根据海关统计资料, 2006 年我国共进

口塑料模具约10 亿美元, 约合83 亿元人民币。由此可以得出, 除自产自用外,市场销售方面, 2006 年我国塑料模具总需求约为313 亿元人民币, 国产模具总供给约为230 亿元人民币, 市场满足率为73.5%。进口的塑料模具中, 最多的是为汽车配套的各种装饰件模具、为家电配套的各种塑壳模具、为通信及办公设备配套的各种注塑模具、为建材配套的挤塑模具以及为电子工业配套的各种塑封模具等。出口的塑料模具以中低档产品居多。由于我国塑料模具价格较低, 在国际市场中有较强的竞争力,所以进一步扩大出口的前景很好,近几年出口年均增长50%以上就是一个很好的证明。虽然近几年模具出口增幅大于进口增幅, 但所增

加的绝对量仍是进口大于出口, 致使模具外贸逆差一年比一年大。这一状况, 2006 年已有较大改善, 逆差略有减少。模具外贸逆差增大主要有两方面原因:

一是国民经济持续高速发展, 特别是汽车产业的高速发展带来了对模具旺盛需求, 有些高档模具国内的确生产不了, 只好进口; 但也确实有一些模具国内可

以生产, 也在进口。这与我国现行的关税政策及项目审批制度有关。二是对模具出口鼓励不够。现在模具与其他机电产品一样, 出口退税率只有13%, 而未达17%。从市场情况来看, 塑料模具生产企业应重点发展那些技术含量高的大型、

精密、复杂、长寿命模具, 并大力开发国际市场, 发展出口模具。随着我国塑料工业的快速发展, 特别是工程塑料的高速发展, 可以预计, 我国塑料模具的发

展速度仍将继续高于模具工业的整体发展速度, 近年内年增长率仍将保持20%左右的水平。近年来, 港资、台资、外资企业在我国发展迅速, 这些企业中大量的自产自用的塑料模具无确切的统计资料, 因此未能计入上述的数字之中。

近年来, 我国塑料模具制造水平已有较大提高。大型塑料模具已能生产单套重量达到50t 以上的注塑模,精密塑料模具的精度已达到2!m, 制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产, 多腔塑料模具已

能生产一模7800 腔的塑封模; 高速模具方面已能生产挤出速度达6m/min 以上的高速塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。在生产手段上, 模具企业设备数控化率已有较大提高, CAD/CAE/CAM技术的应用面已大为扩展,高速加工及RP/RT 等先进技术的采用已越来越多, 模具标准件使用覆盖率及模具商品化率都已有

较大幅度的提高, 热流道模具的比例也有较大提高。另外, 三资企业的蓬勃发展进一步促进了塑料模具设计制造水平及企业管理水平的提高, 有些企业已实现信息化管理和全数字化无图制造。经过近几年的发展, 塑料模具的开发、创新和企业管理等方面已显示出一些新的发展趋势, 现综合如下:

a 在模具的质量、交货周期、价格、服务四要素中, 已有越来越多的用户将交货周期放在首位。要求模具公司尽快交货, 这已成为一种趋势。为满足用户的这一要求, 加工企业各方面的工作必须跟上。然而正因为有压力, 企业才会千方百计来提高自己的适应能力, 提高技术水平、提高装备水平、提高管理水平及提高效率等都是缩短模具生产周期的有效手段。

b 大力提高开发能力, 将开发工作尽量往前推, 直至介入到模具用户的产

品开发中去, 甚至在尚无明确用户对象之前进行开发( 这需要在有较大把握和

敢冒一定风险的情况下进行) , 变被动为主动。目前, 电视机和显示器外壳、空调器外壳、摩托车塑件等已采用这种方法, 手机和电话机模具开发也已开始尝试。这种做法打破了长期以来模具厂只能等有了合同, 才能根据用户要求进行模具设计的被动局面。事实证明, 这种做法不但使模具厂变被动为主动, 而且对开发业务和缩短模具生产周期也十分有利, 受到用户的欢迎。青岛海尔模具公司等企业的“你给我一个概念, 我还你一个产品”的一站式服务模式以及太仓求精模塑公司和浙江陶氏模具集团有限公司等主动开发的办法已被越来越多的企业所

接受, 这也是今后的一种发展趋向。

c 随着模具企业设计和加工水平的提高, 模具的制造正在从过去主要依靠

钳工的技艺而转变为主要依靠技术。在某种意义上说: “模具是一种工艺品”的概念已逐渐被“模具是一种高新技术工业产品”所替代, 模具“上下模单配成套”的概念正在被“只装不配”的概念所替代。模具正从长期以来主要依靠技艺而变为今后主要依靠技术。这不仅是一种生产手段的转变, 更重要的也是一种生产方式的转变和观念的上升。这一趋势使得模具的标准化程度不断提高, 模具精度越

来越高, 生产周期越来越短,钳工比例越来越低, 最终促进了模具工业整体水平不断提高。我国模具行业目前已有10 多个国家级高新技术企业, 约200 个省市级高新技术企业。与此趋势相适应, 生产模具的主要骨干力量从技艺型人才逐渐转变为技术型人才是必要的。当然, 目前及相当长一段时间内, 技艺型人才仍是十分重要的, 因为模具毕竟难以完全摆脱对技艺的依靠。

d 模具企业及其模具生产正在向信息化迅速发展。21 世纪,信息越来越多,信息技术越来越先进发达, 信息已与人们的生产和生活休戚相关。在信息社会中,作为一个高水平的现代模具企业, 单单只是CAD/CAM 的应用已远远不够。目前许多企业已经采用了CAE、CAT、PDM、CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP 等技术及其他许多先进制造技术和虚拟网络技术等都是信息化的表现。向信息化方向发展这一趋向已被行业所共识。

e 随着人类社会的不断进步,模具必然会向着更广泛的领域和更高水平发展。现在, 能把握机遇、开拓市场, 不断发现新的增长点的模具企业和能生产高技术含量模具企业的日子普遍好过, 任务忙不过来, 利润水平和职工收入都很好,日子红红火火。因此, 模具企业应把握这个趋向, 使自己生产的模具向高水平发展, 不断提高自己的综合素质和整体实力, 以及进军国际市场的竞争力。

f.发达工业国家的模具正加速向我国转移, 其表现方式为: 一是迁厂, 二

是投资, 三是采购。这一趋向并非近几年才有, 但在近几年更加明显。我国的模具企业应抓住机遇, 借用并学习国外先进的技术, 加快自己的发展步伐。

我国塑料模具行业和国外先进水平相比, 主要存在7 个方面的问题:

a. 发展不平衡, 产品总体水平较低。虽然个别企业的产品已达到或接近国际先进水平, 但总体来看, 模具的精度、型腔表面的粗糙度、生产周期、寿命等指标与国外先进水平相比尚有较大差距。包括生产方式和企业管理在内的总体水平与国外工业发达国家相比尚有10 年以上的差距。

b. 工艺装备落后, 组织协调能力差。虽然部分企业经过近几年的技术改造工艺装备水平已经比较先进, 有些三资企业的装备水平也并不落后于国外, 但

大部分企业的工艺装备仍比较落后。更主要的是我们的企业组织协调能力差, 难以整合或调动社会资源为我所用, 从而就难以承接比较大的项目。

c. 大多数企业开发能力弱, 创新能力明显不足。一方面是技术人员比例低、水平不够高, 另一方面是科研开发投入少, 更重要的是观念落后, 对创新和开

发不够重视。模具企业不但要重视模具的开发, 同时也要重视产品的创新。

d. 供需矛盾一时还难以解决。近几年, 国产塑料模具国内市场满足率一直不足74%, 其中大型、精密、长寿命模具满足率还要低, 估计不足60%。同时, 工业发达国家的模具正在加速向我国转移, 国际采购越来越多, 国际市场前景看好。市场需求旺盛, 生产发展一时还难以跟上, 供不应求的局面还将持续一段时间。

e. 体制和人才问题的解决尚待时日。在社会主义市场经济中, 竞争性行业, 特别是像模具这样依赖于特殊用户, 需单件生产的行业, 国有和集体所有制原