模具设计毕业论文 - 图文(5)

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具设计的基础，任何模具设计过程的第 1 步都是要进行产品原型的零件建模。设计模型决定了此后模具型腔形状，以及成型过程是否要利用砂芯、销和镶块等模具元件、浇注系统及冷却水线系统的布置。 2 建立模具模型

建立模具模型，将设计模型装配至模具模型中，使之成为模具设计的参照模型。模具模型就是用户的模具设计文件，文件后缀名为.mfg。模具模型中可以包容1个或多个参照模型和工件。参照模型可以想象成设计模型在模具模型的代表，如果在零件设计模块中编辑更改了设计模型，那么包含在模具模型的参照模型也将发生相应的变化。然而在模具模型中对参照模型进行了编辑，修改了其特征，则可以使设计模型发生变化，也可使它不受影响，这取决于在建立参照模型时的有关选择。参照模型以设计模型为基础，而且参照模型和设计模型可能不完全相同。设计零件并不总是包含成型或铸造要求的所有必要的设计元素。比如说，在设计模型中可能并不具备收缩，且不具备拔模角。这时可以在参照模型上应用收缩，设计拔模角。有时设计模型包含需要在成型后或铸造时才进行加工的特征。在这种情况下，这些特征应在参照模型上更改。 3 建立工件

工件可以理解为模具的毛坯，在未利用分型面将其分开之前，工件完全包含着参照模型。利用分型面分割工件之后，可以得到体积块。体积块并不是真正的实体，只是1个有体积无质量的特征。模具的上、下模（或称动、定模），以及砂芯都将从分割的体积块得来。在野火版 Pro/ENGINEER 中，模具体积块的建立方法有以下 2 种：

（1）通过分型面分割工件或者已经存在的体积块，来产生 1个或2个新的体积块； （2）直接创建新的体积块。这在建立滑块等组件时使用较多。工件模型还包容着浇注系统和冷却水线。工件的建立可以通过装配入模具模型一个预先设计好的工件，也可以利用 Pro/MOLDESIGN 提供的工具自动在模具模型中创建，也可人工草绘，并以草绘为基础来创建。

4 设置制件的收缩率

设计制件的收缩率非常重要，在塑料模具设计中，收缩率是表示塑料收缩性大小的一个数字指标。塑料收缩性是指塑料经成型后所获得的制品从热模具（塑料注入是熔解状态，

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所以模具是热的）中取出后，因冷却及其他原因而引起尺寸减小或者体积收缩的现象。收缩性是每种塑料的固有特性之一，它主要因塑料的种类以及模具条件的不同而不同。收缩性对塑料制品的壁厚处影响较大。比如说，一般人们均希望塑料制品有一个均匀的壁厚，然而往往有几处截面的厚度要大于其他截面，该处就往往要比其他截面收缩得大。因此，在开始处理之前，应考虑材料的收缩并相应地增加参照模型的尺寸。一般可将收缩应用到模具模式下的参照模型中，当然依据收缩应用的不同方法也可以直接更改设计模型。此外，也可以直接在零件模式下对设计模型应用收缩。 5 设计拔模斜度

当制件成型冷凝后，往往会发生收缩，因而很可能紧紧地包套在模具型腔或者砂芯上，很难分开。为了便于将制件从模具中取出，设计零件原型时应在平行于脱模方向的制件表面上设置一定的角度，这就是脱模斜度或者称为拔模斜度。如果不设置脱模斜度，或者设置不当，往往会造成脱模阻力加大，划伤制件的表

面，脱模时使制件发生变形从而影响制件的质量。脱模斜度与制件的几何结构、收缩率和成型材料的性质有关。如果脱模时制件留在砂芯上，则制件内表面的脱模斜度应大于外表面的脱模斜度；如果制件留在型腔中，则制件内表面的脱模斜度应小于外表面的脱模斜度。制件脱模方向的长度越长，脱模斜度应越小，反之则越大。为了保留制件有修理的余量，当制件为轴时，主要保证轴的大端尺寸，脱模斜度向尺寸小的方向取；当制件为孔时，保证孔小端尺寸，脱模斜度向孔的尺寸大的方向取。设置制件的拔模斜度一般有3种方法：

①可以在设计模型上设置拔模角，从而改变参照模型； ②只在参照模型上设置拔模角，设计模型不受影响； ③更改体积块的表面，使最后的铸模模型具备拔模角。 6 建立水线系统

Pro/MOLDESIGN 和 Pro/CASTING 提供了可以方便地生成各种截面水线的工具。对于塑料模具，模具的温度直接影响制件的质量和生产效率。各种塑料的性能和成型工艺是不同的，所以对模具温度的要求也是不同的。对于要求模具温度较低的材料，由于熔融材料被不断地注入模具，导致模具温度升高，单靠模具本身的散热无法将模具保持在较低的温度，所以必须添加冷却系统。模具使用水冷是最普遍的，即在模具型腔周围和型芯内开设冷却

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水通道，使水在其中往复循环流动，从而带走热量，维持所需的温度。冷却水通道被称为水线。冷却水线的设计原则如下：

（1）冷却水线的数量多，尺寸大，间距小，对 制 件 的 冷 却 效 果 好 ， 一般水线的直径在8-12mm之间；

（2）水线与型腔表面各处最好有相同的距离，排列应与型腔吻合； （3）制件的壁厚处最好要加强冷却；

（4）在热量积聚大、温度较高的部位应加强冷却。如浇口附近的温度较高，在浇口的附近要加强冷却，一般可使冷却水先流经浇口附近，再流向其他部分；

（5）冷却水线应远离熔接痕部分，以免熔接不良，造成制件强度降低；

（6）降低出口与入口的水温差，要求流程尽量短。在野火版 Pro/ENGINEER 中，浇注系统和冷却水线系统都是模具模型的组件特征。 7 设计浇注系统

浇注系统的主要作用是将成型材料顺利、平稳、准确地输送、充满模具型腔深处，并在填充过程中将压力充分传递到模具型腔的各个部位，以便获得外形轮廓清晰，内部组织质量优良的制件。对于塑料模具，其浇注系统一般由以下 4 部分组成。

（1）主流道：特指由注射机喷嘴与模具接触部位起到分浇道为止的一段流道，是熔融塑料最先经过的部位。

（2）分流道：特指主流道末端与浇口之间的整个通道。分流道是熔融塑料由主流道进入型腔的过渡段，可以使塑料的流向得到平稳的转换。对于多腔模具而言，分流道还起到向各个型腔分配成型材料的作用。

（3）浇口：分流道与型腔入口的狭窄的一小段通道。是最短小的部分。其作用在于：使由分流道输送而来的熔融塑料在进入型腔时产生加速度，以便其可以迅速地充满型腔。在成型后浇口的塑料将首先凝固，从而将型腔封闭，防止塑料产生倒流，以避免型腔中压力下降过快，导致在制件上出现缩孔和凹陷。由于浇口处比较狭窄，所以成型冷凝后便于使浇注系统与制品分离。

（4）冷料井：通常设置在主流道与分流道转弯处的末端，主要作用是驻留熔融成型材

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料前锋的冷料（最先接触温度低的模具，使之温度降低），防止其进入型腔造成制件熔炼不牢，影响制件质量，或者发生冷料阻塞浇口而造成成型不满的情况。此外冷料井也会起到拉勾凝料的作用。

设计浇注系统的主要原则如下：

（1）排气良好，能顺利引导熔融成型材料到达型腔的各个部位，尤其是型腔的各个深度，不产生涡流、紊流。

（2）在满足成型和排气良好的前提下，尽量选择最短的流程，以减少压力损失，缩短填充的时间。

（3）为防止型芯和嵌件变形，尽量避免熔融成型材料直接正面冲击小直径型芯和金属嵌件，若是小浇口时，必须设计冲击性浇口。

（4）为了整修方便，浇口位置和形式应结合制件的形状，做到整修后无损制件的外观与使用。

（5）浇注系统的体积应取最小值，以减少浇注系统所占用的成型材料量，起到减少回收料的作用。 8 定义分型面

分型面是指将模具的各个部分分开以便取出制品的界面，即各个模具元件：上模、下模、滑块等的接触面。分型面位置的不同使其与成型制件型腔的相对位置也不同，一般有3种基本的形式。

（1）制件型腔完全在动模中。 （2）制件型腔完全在定模中。

（3）制件型腔一部分在定模中，一部分在动模中，分型面的位置选择、形状设计是否合理，不仅直接关系模具的复杂程度，也关系着模具制件的质量、模具的工作状态和操作的方便程度。因此分型面的设计是模具设计中最重要的一步。分型面位置选择具体采用上述 3 种基本形式的哪一种，要根据设计模型的几何形状，浇注系统的合理安排，是否有利于顶出，是否有利于排气，以及制件的外观质量要求和外公差等因素综合加以考虑。安排分型面位置的基本原则是将分型面设计在制件断面轮廓最大的部位。定义分型面的时

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候，往往要伴随着填充孔的操作。分型面是一个曲面特 征，因此主要应用Pro/ENGINEER 提供的曲面工具来设计。也可以在零件模块中利用设计模型进行设计，两处的曲面工具是完全相同的。

9 拆模—分割产生模具型腔

拆模是指利用分型面分割工件或体积块而产生新的模具体积块。前面在介绍工件时已经提到, 体积块并不是真正的实体，只是1个有体积无质量的特征，是设计模具过程中从工件到最后的上模、下模等模具实体元件的1个中间环节。生成模具体积块之后，即可以体积块为基础抽取模具元件，此时模具体积块将会变成真正的实体。生成体积块的方法并不止分割1种，用户也可以在适当的时候直接利用野火版 Pro/ENGINEER 提供的工具来创建体积块。

10 模具检查与分析

模具检查的主要内容有检查拔模角度，检查水线间隙，检查模具元件的投影面积和厚度。可以检测是否符合用户所设定的标准。模具分析主要应用于塑性顾问。该外挂工具能模拟浇铸塑料零件的铸模填充动作，对在模具工作时产生的各种问题进行预测。为塑料零件和模具设计人员提供了能够实时方便地得到可靠、易理解的加工反馈和建议。 11 铸模

铸模操作是进行浇注过程，即在模具组件的型腔和浇注系统中填充材料，生成该模具的原始成型件。 12 开模

开模是建立模具未闭合的爆炸视图，有利于观察模具各个元件及其开闭的过程，然后保存模具的设计文件。在开模的过程中可以检测是否发生干涉，也可以检测拔模角

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