搜索側(cè)向成型塑料注射模具教學(xué)模型的研制
2013-05-18 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線
黃光普 來源:e-works
關(guān)鍵字:模具教學(xué)模型 CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)) CAM(計(jì)算機(jī)輔助
本文采用UG(CAD功能)設(shè)計(jì)了一側(cè)向分型注塑模具的三維模型,并運(yùn)用Mastercam(CAM功能)進(jìn)行自動(dòng)NC編程,完成加工代碼。從實(shí)用及經(jīng)濟(jì)的角度,采用PVC板材,在西門子802C數(shù)控銑床上完成了該模具模型各零部件的全部加工過程。
1 概述
1.1、模具模型的特點(diǎn)作用
模具教學(xué)過程中,學(xué)生需憑借自己想象力去建立三維概念模型,而教學(xué)模型的應(yīng)用將解決這一問題。書本上講到的常是設(shè)計(jì)理論及二維工程圖紙,學(xué)生借助于模具模型實(shí)體,可以生動(dòng)的了解模具特點(diǎn),具體結(jié)構(gòu),加深對模具形象思維的認(rèn)識(shí),對模具各部分功能,以及裝配有更深刻的了解,歸納有以下幾點(diǎn)。
1、建立模具模型的概念,理解概念的實(shí)質(zhì),即建立概念模型。
2、真實(shí)模具簡單化,明了化,突出模具主要特征,及各部分起的關(guān)鍵作用。
3、突出模具整體裝配結(jié)構(gòu),運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)。
1.2、設(shè)計(jì)及加工基本流程
本次模型示意圖如圖1,設(shè)計(jì)及加工基本流程如下:
2 模具模型設(shè)計(jì)
2.1、模型零件設(shè)計(jì)
本此設(shè)計(jì)模具成型的零件是一水表內(nèi)部閥,起調(diào)節(jié)水速的作用。如圖2和3。
2.2、模具模型總體結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)
一般來講,在塑件上凡是脫出方向與開模方向不相同的側(cè)孔或側(cè)凹除少數(shù)淺側(cè)凹可以強(qiáng)制脫出外,都需要進(jìn)行側(cè)向抽芯或側(cè)向分型方能將塑件順利脫出,側(cè)向分型用于有內(nèi)外側(cè)凹的塑件,系將凹模作成兩瓣與塑件之間分離,脫出側(cè)凹。側(cè)向抽芯用于有側(cè)孔的塑件,根據(jù)側(cè)孔的數(shù)量和方位設(shè)置一至多個(gè)側(cè)型心,用側(cè)型心機(jī)構(gòu)抽出側(cè)型心。
成型上零件時(shí),將零件水平放置,相當(dāng)于有一側(cè)通孔,需要很長抽拔距的側(cè)抽芯,并且橢圓表面光潔度不能保證。當(dāng)零件豎直放置成型時(shí),如圖2,A處比下部分橫截面積小,相當(dāng)于有一側(cè)凹,但不需很長的抽拔距,而且還能保證橢圓柱表面光潔度,因此采取豎直放置成型較好,但必須采取側(cè)向分型。
對于側(cè)向分型,按動(dòng)力來源分為手動(dòng),機(jī)動(dòng),液壓或氣動(dòng)分型抽芯。而最常用的為機(jī)動(dòng)式分型抽芯機(jī)構(gòu)。常用的機(jī)構(gòu)有彈簧,彎銷,斜導(dǎo)槽,斜滑塊,斜槽,齒輪赤條等。
對于彈簧分型抽芯機(jī)構(gòu),它適用于抽拔距離短,抽拔力不大的場合,其結(jié)構(gòu)簡單,采用彈簧或硬橡皮實(shí)現(xiàn)抽芯動(dòng)作。斜銷分型抽芯機(jī)構(gòu) ,是應(yīng)用最廣的分型抽芯機(jī)構(gòu),它借助于機(jī)床的開模力或推出力完成側(cè)向抽芯,結(jié)構(gòu)簡單,制造方便,動(dòng)作可靠。由上結(jié)構(gòu)分析可知,此模型抽拔距離較短,抽拔力不大,故可采用彈簧側(cè)向分型,當(dāng)然也可以利用斜銷側(cè)向分型。
由于本此設(shè)計(jì)為模具模型,其主要作用是在教學(xué)上讓學(xué)生了解某一類型模具的特點(diǎn)。綜合考慮各種因素,設(shè)計(jì)的模具模型在與實(shí)際生產(chǎn)用的模具相比有一些差別,模具模型簡化了實(shí)際生產(chǎn)中的模具,突出主要特點(diǎn),如側(cè)向成型。而如定位銷,冷卻流道、固定澆口套的定位環(huán),以及成型零件的收縮率等都在此設(shè)計(jì)中不作考慮。根據(jù)零件的尺寸大小,本次設(shè)計(jì)的模具模型模架以LKG-SG AI 1520為原型.根據(jù)零件尺寸,采用一模兩腔,一次成型兩件,圖4為此次設(shè)計(jì)模型的總體結(jié)構(gòu)。
2.3 模具各部件設(shè)計(jì)
2.3.1上模板
上模板定位澆口套,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模架的具體尺寸特征,利用UG造型,上模板三維圖及工程圖如圖5。
圖5 上模板
2.3.2 定模板
定模板造型過程中,利用零件上部分與模板進(jìn)行布爾減運(yùn)算,生成成型零件上部分特征,特征如圖6,中間槽為分流道。
圖6 定模板
2.3.3動(dòng)模板
和定模板相同,與零件下部分進(jìn)行布爾減運(yùn)算,由于需要側(cè)向分型,在此塊中需要對滑塊進(jìn)行導(dǎo)向,因此兩側(cè)開有T型導(dǎo)滑槽,而零件需頂出,在底部開有能夠讓頂桿頂出自由活動(dòng)的圓孔。其兩側(cè)方形孔是為側(cè)向成型時(shí)的斜導(dǎo)柱留下活動(dòng)的余量空間。具體結(jié)構(gòu)和尺寸如圖7。
圖7 動(dòng)模板
2.3.4動(dòng)模墊板
其為動(dòng)模板起支撐作用,并對頂桿進(jìn)行導(dǎo)向,具體結(jié)構(gòu)尺寸如圖8。
圖8 動(dòng)模墊板
圖12 彈簧定位尺寸
圖13 彈簧
由零件尺寸可知,兩側(cè)滑塊各自滑動(dòng)14mm,零件可完全頂出并帶有余量。彈簧具體設(shè)計(jì)如圖13,規(guī)格如下:
轉(zhuǎn)數(shù):14 旋轉(zhuǎn)方向:右手
壓縮后螺距:3mm 釋放后螺距:4mm
彈簧半徑:48mm 壓縮量:14mm
彈簧絲橫截面半徑: 0.5mm
2.3.6推板
推板由推板底板和推板固定板簡化為一塊板而形成,其作用是固定推桿,當(dāng)成型完畢時(shí),注塑機(jī)推動(dòng)推板, 推板推動(dòng)頂桿頂出零件。其具體尺寸如圖14。
圖14推板
2.3.7下模板
圖15為下模板,與上模板對應(yīng),外形尺寸也與上模板相同,中間大圓孔是在開模時(shí),脫模機(jī)構(gòu)(推板)被注塑機(jī)頂出機(jī)構(gòu)頂出,通過此孔連接。
圖15 下模板
2.3.8壓緊塊
其起著合模時(shí)鎖定滑塊的作用,它的結(jié)構(gòu)形式根據(jù)滑塊的形狀的和受力大小決定。壓緊塊的斜角應(yīng)略大于斜銷的斜角,這樣開模時(shí)壓緊塊的斜面能很塊離開滑塊,不會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象,它一般比斜銷斜角大2°到3°。具體設(shè)計(jì)如圖16。
圖16 壓緊塊
2.3.9支撐塊
其作用是提供足夠的空間方便頂桿頂出零件。結(jié)合零件的高度,推板的厚度,設(shè)計(jì)如圖17。
圖17支撐塊
2.3.10澆口套
本次澆口套選用標(biāo)準(zhǔn)件FUTABA M-SBA 以其為原型,設(shè)計(jì)如圖18。
圖18澆口套
2.4、模具模型的裝配圖
圖19為模具模型裝配總實(shí)體圖,圖20為模型裝配二維圖。
(注:左側(cè)為彈簧滑塊側(cè)向成型模具,右側(cè)為斜銷滑塊側(cè)向成型模具。)
1-上模板 2-定模板 3-壓緊塊 4-斜銷 5-動(dòng)模板 6-動(dòng)模墊板 7-支撐塊 8-頂桿9-推板 10-下模板 11-澆口套 12-滑塊13-彈簧
圖20-1 模具模型裝配二維圖(斜銷滑塊側(cè)向成型)
采用彈簧側(cè)向成型時(shí),其裝配圖外形尺寸與斜銷側(cè)向成型一致,只是將斜銷改為彈簧,二維圖如圖20-2。
3 模具模型的加工
3.1、加工編程介紹
(1) Mastercam中CAM功能不僅可以提供可靠與精確的路徑,更讓NC程序工程師可以輕而易舉的設(shè)計(jì)出最具效率的加工程序,其能夠?qū)喞慵M(jìn)行外形銑削,進(jìn)行挖槽,鉆孔,曲面粗,精加工等。Mastercam進(jìn)行數(shù)控加工自動(dòng)編程的基本流程可分以下幾步:
(1) 根據(jù)零件模型,合理設(shè)置毛坯零件的尺寸并設(shè)置編程坐標(biāo)圓點(diǎn)。
(2) 選取合適的加工方法,并定義要加工的區(qū)域。
(3) 合理設(shè)置刀具,加工方式,加工參數(shù)。
(4) 動(dòng)態(tài)模擬加工路徑,并進(jìn)行必要的參數(shù)修訂。
(5) 通過后置處理,生成NC加工程序。
在此次加工過程中,考慮現(xiàn)有加工條件,加工出來的為彈簧滑塊側(cè)向成型模具模型,為保證零件同心度,減少裝配誤差,零件各部分裝配孔最后一次性完成。
3.2、模型零部件的加工
3.2.1上模板的加工
依照其外形特征,要對其進(jìn)行外形銑削,挖槽及鉆孔。首先依照其邊界盒設(shè)置毛坯尺寸,再將其編程坐標(biāo)原點(diǎn)移至工件上表面中心,如圖21。根據(jù)加工工藝方案確定具體加工工藝卡,見表1。
表1 上模板加工工藝卡
圖21 上模板編程坐標(biāo)原點(diǎn)
圖22 定模板編程坐標(biāo)原點(diǎn)
3.2.2定模板的加工
依照其外形特征要對其進(jìn)行中間的挖槽加工,中間鉆孔,對外形進(jìn)行銑削。依照邊界盒先設(shè)定毛坯,將編程坐標(biāo)原點(diǎn)移到零件上表面中心處,如圖22。
根據(jù)加工工藝方案確定具體加工工藝卡如表2。(注:分流道矩形槽用直徑為5的平刀手動(dòng)加工。)
表2 定模板加工工藝卡
3.2.3動(dòng)模板的加工
由于動(dòng)模板較復(fù)雜,條件限制,在一塊扳材上加工很難,因此將其分成幾塊加工,降低加工難度。加工完畢將幾塊粘結(jié)裝配在一起即可。
(1) 如圖23依照邊界盒設(shè)定毛坯,將編程坐標(biāo)原點(diǎn)移到零件上表面中心處。
圖23 動(dòng)模板(一)編程坐標(biāo)原點(diǎn)
圖24 動(dòng)模板(二)編程坐標(biāo)原點(diǎn)
可知在A進(jìn)行挖槽,B進(jìn)行斜面加工,C進(jìn)行面銑,加工工藝卡如表3。
表3 動(dòng)模板(一)加工工藝卡
(2)動(dòng)模板上的圓柱形小型芯加工不方便,故此不加工,以一相同大小的圓柱桿代替,現(xiàn)只需加工其裝配圓孔,如圖24。
依照邊界盒設(shè)定毛坯,將編程坐標(biāo)原點(diǎn)移到零件上表面中心處。
可知主要對A,B,C及其對稱處進(jìn)行挖槽加工,加工工藝卡如表4(注:C處及其對稱加工出來為方形帶圓角的槽,無任何影響。外形銑削可用手動(dòng)進(jìn)行)。
表4 動(dòng)模板(二)加工工藝卡
(3)如圖25:此塊加工雙份,設(shè)定毛坯及編程原點(diǎn),同上。
主要對此零件進(jìn)行外形銑削及面銑,加工完畢將上面三塊裝配在一起可得完整的動(dòng)模板。數(shù)控加工工藝卡如表5。
圖25 動(dòng)模板(三)編程坐標(biāo)原點(diǎn)
圖26 滑塊(一)編程加工坐標(biāo)原點(diǎn)
表5 動(dòng)模板(三)加工工藝卡
3.2.4滑塊的加工
滑塊也加工雙份,根據(jù)其外形,結(jié)合現(xiàn)有夾具,將滑塊分割成兩塊來加工。
(1)如圖26,設(shè)定毛坯及編程原點(diǎn)。毛坯為一剛好將零件包縛的長方體,編程原點(diǎn)在長方體上表面的中心處?？芍獙⒘慵绱朔胖脮r(shí),將有一斜面加工不到,那一斜面要將零件翻轉(zhuǎn)180度能加工,加工工藝卡如表6。
表6 滑塊(一)加工工藝卡
圖27 滑塊(二)編程坐標(biāo)原點(diǎn)
圖28 滑塊(三)編程坐標(biāo)原點(diǎn)
(2)將上零件翻轉(zhuǎn)180度放置,如圖27,同上設(shè)置毛坯大小及編程原點(diǎn),此時(shí)主要便于銑斜面,零件的輪廓最后可通過手動(dòng)銑削加工工藝卡如表7。
表7 滑塊(二)加工工藝卡
(3)滑塊的另一部分,如圖28,同上設(shè)計(jì)毛坯大小及編程原點(diǎn),可知主要對其外形銑削和斜面銑削,制定加工工藝卡如表8。
表8 滑塊(三)加工工藝卡
(將上面三部分裝配起來即為一完整的滑塊。)
圖29 下模板編程坐標(biāo)原點(diǎn)
圖30 壓緊塊編程坐標(biāo)原點(diǎn)
3.2.5下模板的加工
由其結(jié)構(gòu)可以知道,主要對下模板進(jìn)行挖槽和輪廓銑削。先按邊界盒設(shè)定毛坯及編程原點(diǎn),如圖29,編程原點(diǎn)設(shè)在上表面中心處,制定加工工藝卡如表9。
表9 下模板加工工藝卡
3.2.6壓緊塊的加工
壓緊塊要加工兩件,如圖30設(shè)定其毛坯及編程原點(diǎn)。按其特征,可知主要進(jìn)行銑平面和斜面,制定加工工藝卡如表10。
圖31 澆口套編程坐標(biāo)原點(diǎn)
3.2.7澆口套的加工
如圖31,依照邊界盒設(shè)定毛坯尺寸,毛坯為依靠零件邊界構(gòu)造的長方體,編程原點(diǎn)設(shè)在長方體上表面的中心處。根據(jù)其特征可知,主要進(jìn)行上下圓柱的外形銑削,制定加工工藝卡如表11。
表11 澆口套加工工藝卡
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