面板注射模具成型部件设计与数控加工编程【含UG三维模型、说明书】

加工工单 模具编号 品名 部品名 作成者 承认 作成日 机械编号 材质名 制品基准点 材料尺寸 NC档案名 加工程序 切削模式 直径(D) 半径(R) 转速(S) 速度(F) 刀具号 补偿寄存器 步距 切削深度 预留量 最短刀长 刃长 Z-min Z-max 切削时间 备注 PROGRAMFLOOR_WALLMILL_ROUGH10.00 0.00 1500 150 1 1 7.5000 0.800 0.0 50.0 0:55:23 FLOOR_WALL_COPYMILL_FINISH10.00 0.00 2000 100 1 1 7.5000 0.000 0.0 50.0 1:23:46 REST_MILLINGMILL_ROUGH10.00 2.00 1500 150 2 2 2.0000 2.0000 0.800 0.0 50.0 1:43:38 REST_MILLING_COPYMILL_SEMI_FINISH10.00 2.00 2000 100 2 2 2.0000 0.3900 0.300 0.0 50.0 3:06:55 CONTOUR_AREAMILL_ROUGH5.00 0.00 1500 150 3 3 2.5000 0.800 0.0 50.0 0:03:04 CONTOUR_AREA_COPYMILL_FINISH5.00 0.00 2000 100 3 3 2.5000 0.000 0.0 50.0 0:05:20 CONTOUR_AREA_1MILL_SEMI_FINISH5.00 0.00 1500 150 3 3 2.5000 0.300 0.0 50.0 0:17:24 CONTOUR_AREA_1_COPYMILL_SEMI_FINISH5.00 0.00 2000 100 3 3 2.5000 0.300 0.0 50.0 0:26:05 CONTOUR_AREA_2MILL_ROUGH4.00 2.00 1500 100 4 4 2.0000 0.800 0.0 50.0 0:00:17 CONTOUR_AREA_2_COPYMILL_FINISH4.00 2.00 2000 80 4 4 2.0000 0.000 0.0 50.0 0:01:22 ZLEVEL_PROFILE_2MILL_FINISH4.00 2.00 2000 100 4 4 0.4000 0.000 0.0 50.0 0:06:14 CAVITY_MILLMILL_FINISH8.00 1.00 2000 100 5 5 4.0000 2.0000 0.000 0.0 50.0 4:47:41 CAVITY_MILL_1MILL_FINISH8.00 1.00 2000 100 5 5 4.0000 0.1000 0.000 0.0 50.0 6:56:17 ZLEVEL_PROFILEMILL_FINISH4.00 0.00 2000 100 9 9 0.0200 0.000 0.0 50.0 17:28:43 合计 37:22:09 加工工单 模具编号 品名 部品名 作成者 承认 作成日 机械编号 材质名 制品基准点 材料尺寸 NC档案名 加工程序 切削模式 直径(D) 半径(R) 转速(S) 速度(F) 刀具号 补偿寄存器 步距 切削深度 预留量 最短刀长 刃长 Z-min Z-max 切削时间 备注 NC_PROGRAMSPOT_FACINGDRILL_METHOD7.80 0.00 0 250 6 6 0.000 35.0 0:00:20 SPOT_FACING_2DRILL_METHOD7.80 0.00 0 250 6 6 0.000 35.0 0:00:08 SPOT_FACING_1DRILL_METHOD8.00 0.00 300 70 7 7 0.000 75.0 0:00:23 TAPPING METHOD 8.00 0.00 400 70 8 8 0.000 35.0 0:00:54 CAVITY_MILL_2MILL_FINISH8.00 1.00 2000 100 5 5 4.0000 2.0000 0.000 0.0 50.0 0:44:11 合计 0:45:56 加工工单 模具编号 品名 部品名 作成者 承认 作成日 机械编号 材质名 制品基准点 材料尺寸 NC档案名 加工程序 切削模式 直径(D) 半径(R) 转速(S) 速度(F) 刀具号 补偿寄存器 步距 切削深度 预留量 最短刀长 刃长 Z-min Z-max 切削时间 备注 PROGRAMCAVITY_MILLMILL_ROUGH10.00 0.00 1600 150 1 1 5.0000 2.0000 0.800 0.0 50.0 5:48:04 CAVITY_MILL_COPYMILL_FINISH10.00 0.00 2000 100 1 1 5.0000 1.0000 0.000 0.0 50.0 10:29:32 CAVITY_MILL_1MILL_ROUGH8.00 1.00 2000 100 2 2 4.0000 1.0000 0.800 0.0 50.0 15:46:16 CAVITY_MILL_1_COPYMILL_FINISH8.00 1.00 2500 80 2 2 4.0000 1.7500 0.000 0.0 50.0 12:20:15 CONTOUR_AREAMILL_SEMI_FINISH4.00 2.00 1500 100 3 3 2.0000 0.300 0.0 50.0 0:00:23 CONTOUR_AREA_COPYMILL_FINISH4.00 2.00 2000 80 3 3 2.0000 0.000 0.0 50.0 0:00:30 CAVITY_MILL_1_COPY_COPYMILL_FINISH8.00 1.00 2500 80 2 2 4.0000 1.7500 0.000 0.0 50.0 13:25:16 CAVITY_MILL_2MILL_FINISH4.00 1.00 2000 100 11 11 2.0000 1.7500 0.000 0.0 50.0 21:42:43 CAVITY_MILL_4MILL_FINISH8.00 1.00 0 250 2 2 4.0000 6.0000 0.000 0.0 50.0 0:09:01 ZLEVEL_PROFILEMILL_FINISH4.00 1.00 2000 100 11 11 1.7500 0.000 0.0 50.0 0:35:30 CONTOUR_AREA_1MILL_FINISH4.00 1.00 2500 100 11 11 2.0000 0.000 0.0 50.0 1:15:37 合计 81:33:07 加工工单 模具编号 品名 部品名 作成者 承认 作成日 机械编号 材质名 制品基准点 材料尺寸 NC档案名 加工程序 切削模式 直径(D) 半径(R) 转速(S) 速度(F) 刀具号 补偿寄存器 步距 切削深度 预留量 最短刀长 刃长 Z-min Z-max 切削时间 备注 1111111_COMB-CORE_015A2.NCSPOT_FACINGDRILL_METHOD4.80 0.00 800 100 4 4 0.000 35.0 0:03:39 REAMING DRILL_METHOD5.01 0.00 300 80 5 5 0.000 75.0 0:03:40 SPOT_FACING_1DRILL_METHOD6.00 0.00 800 100 8 8 0.000 35.0 0:00:26 SPOT_FACING_3DRILL_METHOD9.80 0.00 800 100 6 6 0.000 35.0 0:00:56 TAPPING DRILL_METHOD10.00 0.00 300 80 7 7 0.000 35.0 0:00:54 CAVITY_MILL_3MILL_FINISH8.00 1.00 2000 100 2 2 4.0000 2.0000 0.000 0.0 50.0 0:44:11 合计 0:53:46 本科毕业设计开题报告论文题目：面板注射模具成型部件设计与数控加工编程 年 12 月 28 日填毕业论文（设计）开题报告要求开题报告既是规范本科生毕业论文工作的重要环节，又是完成高质量毕业论文（设计）的有效保证。为了使这项工作规范化和制度化，特制定本要求。一、选题依据1. 论文（设计）题目及研究领域；2. 论文（设计）工作的理论意义和应用价值；3. 目前研究的概况和发展趋势。二、论文（设计）研究的内容1.重点解决的问题；2. 拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）；3. 本论文（设计）预期取得的成果。三、论文（设计）工作安排1. 拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）；2. 论文（设计）进度计划。四、文献查阅及文献综述学生应根据所在学院及指导教师的要求阅读一定量的文献资料，并在此基础上通过分析、研究、综合，形成文献综述。必要时应在调研、实验或实习的基础上递交相关的报告。综述或报告作为开题报告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通顺， 较全面地反映出本课题的研究背景或前期工作基础。五、其他要求1. 开题报告应在毕业论文（设计）工作开始后的前四周内完成；2. 开题报告必须经学院教学指导委员会审查通过；3. 开题报告不合格或没有做开题报告的学生，须重做或补做合格后，方能继续论文（设计）工作，否则不允许参加答辩；4. 开题报告通过后，原则上不允许更换论文题目或指导教师；5. 开题报告的内容，要求打印并装订成册（部分专业可根据需要手写在统一纸张上，但封面需按统一格式打印）。11一、选题依据1. 论文（设计）题目面板注射模具成型部件设计与数控加工编程2. 研究领域机械设计与制造领域3. 论文（设计）工作的理论意义和应用价值本次毕业设计将是我们大学学习成果的最大考核，不仅仅是对我们学过知识的复习与巩固，还将起到拔高的作用。使用 ug 建模，分模，完成数控编程也最接近我们未来工作的一次设计。提前经历一次，不仅可以让我们很大程度的了解以后的工作是怎么样的，也可以很好的将我们的知识与实际操作结合在一起，这样既可以为我们以后参加工作打下坚实的基础。也可以避免在企业中遇到自己会说不会做的窘迫局面。使用现代化生产设备加工中心，选取优质刀具，可以很好的提高成型部件表面的粗糙度，尽最大努力优化的刀具路径，加快生产速度，降低刀具磨损，节约成本减少浪费，保护环境。4. 目前研究的概况和发展趋势当今社会中，模具工业已成为国民经济中的重要基础工业之一。由于高分子材料具有许多优良性能，适合现代化生产，经济效益显著，且不受地域、气候的限制。因此造就了模具工业突飞猛进的发展。我国传统的塑料模具设计、分析与制造主要依赖设计人员的经验和工艺人员的技巧，设计合理与否、制品有无缺陷只有通过试模才知道，使得模具的制造周期长、成本高。现代化模具设计，是在拿到客户的塑件之后， 将塑件加载到建模软件中去，在建模软件中完成模具的设计任务，输出 3D 模型图， 可以较为直观的观测，并进行优化设计。模具的生产编程可以选用现在较为先进的数控编程技术。数控加工是可编程的柔性加工方法，随编程技术的快速发展，数控加工在制造业中的应用越来越广泛，它的广泛应用使传统的制造技术发生了根本性的改革与变化， 其普及程度和水准已越来越成为体现现代工业化水平和现代国家综合国力的重要标志之一。现在数控技术正朝着，高速化、高精度化、高柔性化、网络化、集成化、环保化的方向发展，以满足现制造业的高速发展与社会持续发展政策。数控技术的出现和运用给机械行业带来了全新的变革，随着机械行业的发展和数控技术的不断进步，它们将对整个社会发挥更大的作用。两者发展的同时相遇于此，利用数控技术完成对成型部件设计与加工已经成为了现在的主流，这样既可以提高模具设计与制造的精度，也可以缩短设计与生产的所需要的时间。二、论文（设计）研究的内容1. 重点解决的问题1) 成型部件的结构设计2) 成型部件的数控加工编程3) 加工编程优化2. 拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）先通过查阅文献，完成开题报告和文献综述，找到设计成型部件的有效解决方法， 学习使用 nx 8.5 建模、自动分模和手动分模方法，创建型腔和型芯。使用数控加工编程，完成成型部件的加工代码，优化刀具路径，尽可能的加快生产制造速度，最后生成 nc 代码及加工工单，完成设计说明书。3. 本论文（设计）预期取得的成果1) 塑件零件图2) 成型部件零件图3) 部件工艺方案、数控加工代码、加工工单4) 设计说明书三、论文（设计）工作安排1. 拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）；1) 调研法：对模具设计和数控技术的研究背景，技术水平，发展状况进行调研2) 文献法：查阅参考相关文献进行设计3) 分析法：成型部件设计分析，工艺分析4) 设计参数：模具成型部件的使用寿命 100 万次5) 机床选择：mdv55a，系统为 FANUC31i2. 论文（设计）进度计划第 1 周：了解毕业设计任务，安排时间表第 2 周：下载文献查询资料找到写文献综述的方向第 3 周：完成文献综述初稿，根据指导老师改进，完成文献综述第 4 周：提炼出毕业设计难点与重点，明确需要掌握的知识，撰写开题报告；第 5 周：分解、细化内容，了解企业工作流程和方法，学习软件对应模块，夯实相关基础知识，提交框架安排第 6 周：掌握基于软件的分模方法，完成分模，提交三维模型第 7 周：掌握基于软件的成型部件设计方法，完成成形部件设计，提交三维模型第 8 周：完善成型零部件模型，指定材料、基本尺寸、技术要求，提交成型部件图纸第 9 周：设计加工工艺，根据需要性酌情完善模型；确定加工机床、夹具、刀具、量具，确定毛坯、材料第 10 周：同步完成设计部分的毕业设计文本，提交文稿第 11 周：基于软件的数控加工编程；翻译外文文献第 12 周：完善工序安排方案，进一步优化工艺参数和轨迹路线，提交编程数据模型文件第 13 周：修改和完善编程模型数据第 14 周：生成 NC 代码，工单，安装装夹图纸第 15 周：生成零件图纸，撰写说明书第 16 周：完善设计说明书的内容与格式总结工作提交准备答辩四、需要阅读的参考文献1 刘晓洁. 基于 SIEMENS NX8.5 注塑模具的快速设计与制造J. 机械工程与自动化,2016(05):210-211.2 范光侠,田春霞,崔贤,云善良. 基于 UG NX 的液压支柱顶盖模具虚拟加工J. 农业装备与车辆工程,2015(04):78-81.3 李福多. 基于 UG NX8.0MoldWizard 的键盘按钮注塑模具设计J. 橡塑技术与装备,2015(14):100-101.4 洪 建 明 . NX 平 台 下 模 具 型 腔 的 快 速 设 计 与 加 工 J. 现 代 制 造 工程,2015(08):109-113.5 刘勇,郭晟,赖啸,刘存平. NX 技术在模具型芯加工中的应用J. 机械制造与自动化,2014(02):213-216.6 洪建明,周建安. 基于 UG NX 的功能按键模具型腔电极设计J. 现代制造工程,2013(10):94-97.7 张凯, 李舒. NX7 CAD 技术在轮胎模具三维造型中的应用J. 模具工业,2011(08):23-25.8 陈新法,沈苗. 开启模具智能化设计的新时代基于 NX 定制化的智能塑胶模设计大师 MoldDMJ. CAD/CAM 与制造业信息化,2011(09):27-31.9 PEDAGOPU V M,KUMAR M .DESIGNAND MACHINING SIMULATION OF A PRISMATICPARTUSING NX CAD/CAM AN OVERVIEWJ.InternationalYournal of Mechanical and ProductionEnginneeringResearch andDevelopment(IJMPERD),1(4):23-28.10 TURNG L S ,Pei M .Computer aided process and design optimization for injection moulding J. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers ,Part B:Journal of Engineering Manufacture,2002,216(12):1523-1532.11. DESIGN TECHNOLOGY FOR INJECTION MOLD PARTING SURFACE BASEDONCASESANDKNOWLEDGEJ.ChineseJournalofMechanical Engineering,2005(04):609-612.12 赵小鹏. 塑料注射模具并行快速设计及管理技术研究D.重庆大学,2008.13 孙晓林. 手机外壳注射模设计与 CAD/CAE/CAM 的应用D.沈阳工业大学,2005.14 张凯, 富荣生, 付江辉. 轮胎模具设计与 NX 数控加工J. 金属加工( 冷加工),2010(03):51-53.15 李东君. 基于 UG NX6.0 充电器模具型腔的五轴数控加工J. 模具制造,2010(11):6-10附：文献综述或报告文献综述1 引言塑料制品是采用塑料为主要原料加工而成的生活用品、工业用品的统称。塑料的出现给人类带来了极大地便利，由于其有成本低廉、抗腐蚀能力强、可塑性强等无可替代的优点，自发明之日起就广受欢迎，随着加工工艺的进步和技术的突破，塑料制品渗透进我们生活的方方面面，成为最重要的必需品。因此模具业也在工业生产中达到了前所未有的高度，已经成为了衡量一个国家工业发展的重要标准之一。随着模具业的发展，传统模具的设计方法越来越难达到现在模具的设计要求，一些大型、精密、微型的高效率、自动化、无流道、气体辅助、高寿命的模具在整个塑料模具领域所占的比重越来越大。因此模具的 CAD/ CAE/ CAM 一体化技术越发展越大， 使用现代化的建模软件进行模具设计已经成为了必然的趋势1。2 注射模具设计2.1 注射模具结构组成模具的结构虽然由于塑料品种和性能、塑料制品的形状和结构以及注射机的类型等不同而可能千变万化，但是基本结构是一致的。模具主要由成型零部件、浇注系统、脱模机构，调温系统、排气槽、侧抽芯机构组成。成型零部件是指构成模具型腔的零部件，如凹模、型芯、型环等，是注塑模具的成形部分，将直接影响着模具的形状和精度2。浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道，它是我们能否得到组织致密、外形清晰、美观制品的关键。脱模机构和调温系统顾名思义就是在完成注塑之后的冷却方式及推出方式，这将直接的影响生产速度。排气槽在中小型模具的简单型腔中通常利用配合间隙进行排气，但是在大型模具设计的时候就成为了一个需要着重考虑的问题，设计不当可能会在塑件上形成气泡、接缝等问题，还将一定程度上影响成模的速度。最后的侧抽芯装置是塑件在有侧孔或者侧凹的条件下，完成模具设计的重要部件。2.2 设计方法与流程传统模具的设计方法，首先是从塑件的画出塑件零件图开始，紧接着选择塑件的原料，检查塑件的材料、结构、尺寸等精度是否符合注射成型的工艺性条件并选择注塑机的型号规格。接下来制定成型工艺卡，详细介绍塑件的概况、原料的概况、注塑机的主要参数、压力与行程简图、注塑成型的条件。之后完成结构设计，包括确定型腔的数目，选取分型面、确定脱模方式、冷却系统、选择模架、确定排气方式、完成模具装配图。最后进行模具审核，试模。繁琐而且对于产品的质量也只能在试模之后才能知道，每次修改都需要从头开始非常费时费力。现在的模具设计方式，大多采用软件建模设计，首先打开软件加载塑件，设置收缩率，确定型腔的数目，选定分型面进行分模，确定浇注系统以及脱模方式，创建型芯型腔，选择标准模架，确定排气方式，将设计好的模具利用软件完成数控编程，可以在数控编程过程中看到刀具的走刀路径，再选用机床进行加工，试模。需要修改时直接可以在建模图形上直接修改，更新即可，协同性非常强，速度非常快。2.3 注射模具设计使用软件与特点Catia 是法国达索公司的产品开发旗舰解决方案。以其强大的建模功能，方便的操作界面让他在设计与工程软件中占有最多的市场份额，广泛的用于汽车、航空航天、轮船、军工、仪器仪表、建筑工程、电气管道、通信等行业。自有标准件数据库，包括螺栓、螺母、键、销、弹簧、法兰等常用零部件，为设计者提供了极大的便利。是现在很多模具设计者选择的建模软件3。Pro/E 是美国参数技术公司 PTC 旗下的 CAD/CAM/CAE 一体化的三维软件，在众多的软件中是参数化设置的最早使用者。曾广泛用于模具、机械电子工业设计、航天等行业，根据不同的设计将系统分为众多模块，也包括模具设计模块，给模具设计和制造带来的极大的便利，但随着建模软件的发展，已经不在是最优秀的产品之一了，并且此软件较为复杂，使用者需要具有一定的模具设计和制造经验。已经开始逐渐没落4。ug 是 Siemens PLM Software 公司出品的一个产品工程解决方案，它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段。高性能的机械设计和制图功能，为制造设计提供了较强的性能和较高的灵活性，以满足客户设计任何复杂产品的需要。兼具数控编程系统，允许人们以数字化的的方式仿真，可以很好的优化产品加工过程， 学习起来更容易一些，是一款优秀的建模软件5。ug 相对于 Pro/E 更加年轻有活力，具有更好的灵活性，且操作简单功能更强，与Catia 相比具有 Caita 所没有的数控编程系统，协同性更好更适合作为本次设计的建模软件。2.4 注射模具设计的关键问题注塑模具设计的关键问题包括确分模，确定型腔的配置、浇注系统的确定、脱模方式以及是否需要侧抽芯装置的问题等。确定型腔配置实质上是模具整体结构总体方案的规划和确定。型腔的布置应尽可能采用平衡式排列，以保证各型腔的平衡进料。同时还要考虑与冷却弯道、推出机构的布置协调问题。浇注系统中的主流道、分流道、浇口和冷料穴的设计中，浇注系统的平衡及浇口位置和尺寸是浇注系统的设计重点。设计者应根据模具的类型、型腔的数目及布置、塑件的原料及尺寸等因素进行综合的考虑。模具脱模方式的设计，首先应该考虑所留在模具的不同部位，而设计不同的脱模方式。当注射成形带有侧凹或者侧孔的塑料制品时，要考虑成侧向分型抽芯机构的设计。而这些问题的都是建立在注塑模具分模完成之后才考虑的，所以注塑模具设计的最关键问题就是分模。分模的主要目的是为了获得型芯与型腔，以分型面做为分界面要将工件分为两半，一半是型芯，一半是型腔。因此寻找分型面也就成为了关键。分型面是沿制品的最大轮廓向外展开的面，它的位置和形式的选定，受制品形状、外观、壁厚、成型方法、加工工艺、模具类型、模具的结构、脱模方法及成型机结构等因素的影响。因此一般需满足一下条件：a. 分型面开设在制品轮廓最大处。b. 分型面的选择应使制品留于动模。c. 分型面的选择应该保证制品的技术要求。d. 有侧抽芯的制品，应该使侧向分型的距离最短。e. 分型面的选择应保证制品表面质量。基于 ug nx8.5 的分模方法有两种，一种是自动分模另一种是手工分模。在此详细介绍一下 ug nx8.5 的分模方法。ug nx8.5 自动分模步骤为6：a. 项目初始化：启动 ug 进入 Model Wizard 环境载入塑件，建立坐标系，设置其 zc 方向指向定模方向。b. 模型修补：将开模方向的孔、槽等区域进行补片。可以使用模具工具的“表面补片”功能将孔，槽等区域补好。避免分型是分不开。c. 创建拆分面：使用“面分割”命令将塑件分成上下两部分。d. 分型：第一步使用“编辑分型线”命令创建分型线，第二步使用“创建/编辑分型段”创建导引线，再使用“创建/编辑分型面”完成分型面的创建。e. 创建型芯与型腔：使用“抽取区域和分型线”命令核对总面数等于型腔面数和型芯面数之和，再使用“创建型腔与型芯”命令完成型腔与型芯的创建。在自动分模不理想或者手动分模简单的情况下可以选择手动分模，其分模步骤为：a. 确定模具坐标系：启动 ug，进入建模环境，修改工作坐标系，使 zc 方向指向开模方向。b. 设置收缩率：根据我们选择的材料，设置比例因子，完成收缩率的设置。c. 创建模具工件：以 xc-yc 平面作为草图平面，绘制一个矩形草图，然后使用“拉伸”功能对草图进行拉伸完成模具工件的创建。d. 模型修补：使用成型特征中的“有界平面”命令，创建孔、槽等区域的有界平面。e. 创建分型面：第一步使用“抽取几何体”命令完成抽取特征的创建，第二步选择“修剪的片体”命令完成修剪片体特征，第三步以 xc-yc 位草图平面画一个圆， 使用“直纹”命令完成外围曲面特征的创建，第四步使用“缝合”命令，选取外围曲面作为目标片体，框选其他片体作为工具体，完成曲面缝合特征的创建，生成缝合之后的片体。f. 创建型芯型腔：第一步使用“求差”命令完成工件与塑件之间的求差特征创建，第二步使用“分割体”命令完成工件与缝合后片体之间的分割体特征的创建，最后使用变换命令，得到型芯与型腔的分解视图。3 数控加工编程3.1 数控加工基本流程数控加工的基本流程：第一步分析零件图，了解工件的大致情况。第二步确定零件的加工工艺。第三部完成零件的必要数值的计算。第四步编写程序单并完成程序的校验。第五步进行加工。第六步对工件进行质量和误差分析，思考产生误差的原因。第七步改进程序。3.2 数控加工编程主要方法常用的数控加工编程有三种方法分别为手工编程、参数化编程以及自动编程7。手工加工编程指是从零件的图样分析、工艺处理、数据计算、编写程序单并输入到程序中校验等步骤，主要是人工完成的编程方法。一般对编程人员要求较高。对于一些形状简单、计算量小、所需程序段少的零件加工时使用手工编程较容易，而且经济、及时。参数化编程也称为零件类编程，即对同一类的相似零件，使用变量而不是特定的尺寸数据和加工数据来进行编程。虽然参数化编程也可以算是手工加工编程的一种， 但是其独特的编程方式可以有效的降低程序编辑量，减少工时。自动编程是利用专门的计算机软件编制数控加工程序。编辑人员只需要根据零件图样要求，使用数控语言由计算机自动进行数值计算及后置处理，编写出零件加工程序单，然后通过直接通信的方法将加工程序单输入数控机床，进而指挥机床工作。简单方便，适合于形状复杂的零件加工编程，是现在最主流的数控编程方法。本次设计将采用的编程方法。3.3 数控加工编程主要软件与特点现在主要的数控编程软件有：Cimatron 是著名软件公司以色列 Cimatron 公司旗下产品，在 CAD/CAM 领域内处于公认领导地位。作为面向制造业的 CAD/CAM 集成解决放方案的领导者承诺为模具、工具和其它制造商提供全面的，性价比最优的软件解决方案，使制造循环流程化，加强制造商与外部销售商的协作以极大地缩短产品交付时间。它产生的刀路非常清晰， 安全性较高，可以充分发挥机床的性能。现在多用于粗加工编程。ug 是当今世界上最先进、面向制造行业的 CAD/CAE/CAM 高端软件。ug 软件被当今许多世界领先的制造商用来从事工业设计、机械设计以及工程制造等各个领域。具有仿真功能，可以较好的优化刀具路径提高加工的质量与效率。尽管 Cimatron 在加工编程方面极其优秀但是在计算辅助方面是非常弱的，在将来设计修改模型数据时非常不便，且很容易引起破面精度降低等错误。而 ug 将建模与数控加工集成在一起可以很方便的完成数据的转化，所以选取 ug 做本次设计的建模软件是非常好的选择。3.4 数控加工编程优化在加工编程过程中通过以下设置可以有效的提高加工编程的效率和质量：a. 刀具的选择，粗加工可以选取高速工具钢制造的刀具，节约成本。半精加工与精加工时选取硬质合金刀具，提高工件表面质量。b. 优先选取顺铣,在加工过程中顺铣相对于逆铣来说走过的路径更短，而且切削厚度也是逐渐递增的比较平滑，可以很好的降低刀具的磨损率。c. 合理的设计切入切出路线，合理的路线可以有效的避免在切入切出处产生刀具的划痕，提高表面质量8。d. 采取集中工序的加工方法,这是指将工序集中起来，尽量使用最少的工序完成零件的加工，能大大的减少加工的路径，降低换刀的频率。e. 采取工序分散的加工方法,这种做法与工序集中方法完全相反，它可以避免重复加工，有效的节约时间，提高加工效率9。f. 进给率的优化，在加工过程中刀具运动的轨迹所留下的残余高度将很大的影响工件表面的质量，合理的优化进给率，降低切削距离可以有效的提高工件表面的质量。g. 点定位路径优化，像钻孔指令中就具有回到安全面与回到初始面两种说法，其耗时也是相差甚远，所以在刀具进行非切削快速移动时，对刀点、机床参考点，回归路线的确定也可以很大程度的加快生产速度。h. 切削路径的选择，对于粗加工和半精加工，刀具路径越短，耗时就越短，效率就越高，在选择走到方式中的跟随周边、单向、跟随部件等命令要尽可能选择较短的路径。优化刀具路径，提高加工效率。4 本设计的主要技术方案及意义根据上述论述，本次设计将使用 ug 作为建模软件。完成模具的分模，成型部件设计、对工件进行数控加工编程。本次设计直接使用现代化的建模软件 ug 进行建模，过程中还可以完成加工编程， 编程的模型依旧可以在建模中完善，在以后修改的过程中可以直接修改 3D 图，更新即可，无需重画，减少大量的工时，具有一定的创新意义与协同并进意义，直接增强了企业在模具设计市场的的竞争力。在数控加工过程中采用工序分散的的加工方法， 选择优质的刀具、设计合理的切入切出路线，选择合理的进给率、优化加工路径，可以很好的提高轮廓表面的质量、节约生产所消耗的时间、降低刀具的磨损率，既节约了成本又保护了环境。本次设计使用了现在的建模软件领导者之一的 ug，方便快捷。生产过程中也将用到现在先进的数控加工中心，其加工精度非常高，生产能力非常优秀。是现代化生产制造中领域的最先进技术。参考文献1 陈伟. 注塑模的发展概况J. 南风,2015(23):123.2苏伟,姜庆华. 模具概论M.(第二版). 北京:人民邮电出版社,2012:149-151. 3赵美云. 基于CATIA 的注塑模具设计J. 机械工程与自动化,2010(06):185-186.4 付 伟 , 张 海 , 曹 爱 文 . 基 于 Pro/E 的 分 模 方 法 及 技 巧 J. 模 具 工业,2006(05):65-70.5 范光侠,田春霞,崔贤,云善良. 基于 UG NX 的液压支柱顶盖模具虚拟加工J. 农业装备与车辆工程,2015(04):78-81.6 李俊文, 陈玉莲, 钟奇. 基于 UG 的注塑模具设计分模方法J. 机械工程师,2011(01):77-79.7 贾利晓, 黄广霞. 数控加工编程方法及应用J. 现代制造技术与装备, 2015(04):88-90.8 霍苏萍,解金榜. 数控加工的工艺与编程优化J. 煤矿机械,2005(09):83-84.9 谢东洋. 关于 UG 系统数控加工工艺优化措施的研究分析J. 装备制造技术,2014(08):280-281.10摘要我国注塑模具工业的发展日益壮大，受到了越来越多人们的关注，在电子、汽车、电机电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%-80%的零部件现在都需要模具成型。用注塑模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率是其他加工制造所不能比拟的，随着需求的上升，精度与要求也一直在提高，传统模具的设计方法已不能满足人们对于模具的要求，利用 CAD/CAE/CAM 的设计制造注塑模具也成为了模具设计的主流。本次毕业设计在了解一定的本行业的发展和知识的基础出发，选用 UG NX8.5 为工具，进行本次面板注射模具成型部件的设计及数控加工编程，主要包括：1. 塑件的工艺性分析通过其外观与用途确定塑件的材料，计算注塑量确定注塑机的型号，完成数据校核，根据塑件材料与外观选择的塑件精度。2. 成型部件设计，包括型腔的布局与排列方式，分型面的设计与选取，实现分模， 根据成型部件的尺寸确定模架，确定成型部件与模具的定位方式、设计浇注系统、顶出方式、冷却系统、排气方案、生成三维模具图。3. 分析优化加工编程方案，进行成型部件工艺方案分析，采用对比的方式进行加工编程优化加工方法，根据要求与机床参数制作后处理文件。4. 使用自己设计的后处理文件进行文件后处理，生成 NC 代码，加工工单与机床装夹图。本次毕业设计完成了对塑件的成型部件设计与数控加工编程，对于 UG 的使用与操作得到长足的进步，现在 UG 已经成为了 UG 建模加工设计的主流软件，UG 的出现让现在制造设计行业的精度与加工编程迅速的发展了起来，学习使用 UG 会给我们在参加工作之前打下了一定的坚实基础。这将让我们拥有更好的就业与择业机会。关键词：注塑模具；成型部件设计；数控编程IABSTRACTInjection mold industry growing in our country, has been more and more peoples attention, in the electronic, automobile, electrical appliances, instruments, meters, household appliances and communication products, such as 60% - 80% of the parts are now need tomold design. Used as an injection mold production parts with high precision, high complexity, high consistency, high productivity,that is cant be matched by other processing and manufacturing, with rising demand, the precision and requirements have also been improved, the traditional mould design method can not meet the requirements of people for the mould, using CAD/CAE/CAM design and manufacture of injection mold has become the mainstream of the mold design. The graduation design in the basis of the understanding of thedevelopment of the industry and knowledge, the selection of UG NX8.5 as tools, for the design of the panel of injection molding parts and nc machining programming, mainly includes:1. Plastic parts manufacturability analysis determined by its appearance and use plastic material, injection quantity calculation method of injection molding machine models, data checking, choose according to parts material and the appearance of precision plastic parts.2. The forming parts design, including the layout of the cavity and arrangement, the parting surface design and selection of parting, according to the size of the molding parts die set, determine the forming parts and mould positioning mode, design of gating system, ejector mode, cooling system, exhaust scheme, generate 3 d mold drawing.3. Analysis to optimize the processing programming scheme, forming parts process scheme analysis, adopt the way of contrast to machining programming optimization method, according to the requirements to produce post-processing documents and machine parameters.Use your own post-processing file to process the file, generate NC code, machined worksheet and machine tool folder.Completed the graduation design of plastic parts molding parts design and nc machining programming, for the use of UG and get great progress operation, UG now has become the mainstream software UG modeling processing design, the appearance of UG to design manufacturing industry now the rapid development of the precision and machining programming, learning to use UG will give us before have a job laid a solid foundation. This will give us better jobs and better career opportunities.Key Words：Injection Mold; Molded Parts Design; CNC ProgrammingII目录摘要IABSTRACTII1 绪论11.1 毕业设计主要内容11.2 模具在我国的发展历程11.3 塑料制品和注射成形在模具业的重要地位21.4 注塑模具的设计21.5 数控加工编程31.6 解决方案总结42 塑件的工艺性设计62.1 塑件工艺性的分析62.2 塑件的体积62.3 注塑材料的选择102.4 塑件的尺寸与公差103 成型部件设计123.1 排位和布局123.2 分型面的设计143.3 模架的选择173.4 模芯的紧固183.5 浇注系统设计193.6 模具镶件设计223.7 冷却方案233.8 顶出系统243.9 排气方案254 数控编程274.1 工艺方案分析274.2 成型部件的数控加工编程294.3 后置处理455结论50参 考 文 献51附录 1：外文翻译52附录 1：外文原文58附录 3：材料清单64致谢65面板注塑模具成型部件设计及数控加工编程1 绪论1.1 毕业设计主要内容本次毕业设计的名称为面板注塑模具成型部件设计及数控加工编程，主要内容分为两个部分，第一个部分为模具设计部分，这部分主要的内容包括：塑件的注塑材料的选择、型腔的数量与排位布局设计、分型面的设计、分模完成型芯型腔的创建、根据尺寸选择模架、模具的浇注系统设计、冷却系统设计、顶出系统设计、排气方案的选择、生成成型部件的零件图，三维图纸。第二部分编程部分主要就是针对我们型芯型腔进行数控编程，主要包括：选材、毛坯设计、工艺路线设计、完善加工方法、根据我们所选机床系统进行后处理构造、生成数控 NC 代码、生成加工工单与装夹图。1.2 模具在我国的发展历程在我国工业发发展的道路上，模具事业就像一个被遗弃的孩子，长期未得到重视。子改革开放之后，以塑料成型为基础生产的家用电器，汽车饰品，仪表等产品受到了人们的青睐进入到了大批量生产的时代，模具工业也正是成长中的青年，得到了一定的需求与发展。随着工业的发展，塑料制品在当今的工业、农业、交通、航天、电子产品等领域应用越来越广泛，越来越贴近人们的生活，随着时间的推移，我们对其的要求与需求也是日益增高，慢慢的原有的商品已经不能满足我们对物质的需求，但是却有越来越多的商品必须通过模具才能生产出来。因此模具业也与人们的生活联系越来越紧密，模具工业正式走入了人们的视野之中。在塑料制品的生产过程中，质量要求越高的塑料制品也就需要质量越高的模具来生产，因此先进的模具制造设备、高精度、高质量的模具设计、加工工艺的合理合理编排、高品质的模具材料和现代化高精尖的成型设备等都是成型塑件的重要条件1。虽然现在我国的模具工业走到了人们的视野之中，取得了巨大的发展与跨越式的进步，但是越发达国家相比，这些进步与发展只是模具行业的其中一个脚印而已，前面还有很多“脚印”在等着我们，而且模具业的发展与我过的制造业要求相差很大。我们的企业模具生产专业化程度低，商品化以及标准化都达不到要求，缺乏好的设备，更多的劳动力却没有更多的劳动回报，产品也主要也中低档的产品为主，技术含量较低，高中档的模具还是一个缺口，这个缺口我们只能通过进口来填上，这些现象都说明我们现在在模具行业的地位只是一个生产者而非一个制造者，因此产品结构的调整，产品精度的提高，设备的更新，人才的培养，管理方式的学习等等都是我们迫在眉睫的任务。由此可见我国模具业的仍处在“种树”的阶段，“种树人”的任务还是很重2。91.3 塑料制品和注射成形在模具业的重要地位塑料制品的来源广泛且价格低廉，其优良的性能等特点，让他在电子产品，汽车， 航天，电器，仪表家电，通讯器材等行业之中大放异彩，应用及其广泛，隐隐已经有了无可替代的地位。注塑成型就是生产塑料制品的主要方式，现在塑料制品的应用如此之广泛，就可以看出注塑模具在模具行业之中所占的比重何其之大3。注塑成行是将塑料原料放入料筒之中经加热之后使其融化，使其成为高粘度并具有流动性的熔体，在经过注塑机的顶杆或者螺杆作为加压的工艺，将之通过喷嘴以较高的压力注入到模具的型芯与型腔之中，经冷却与凝固之后从模具中推出得到塑件的过程。起最大的特点就是复制，在制造完注塑模具之后就可以直接使用或者稍作处理使用，不间断的生产产品，非常适合大批量的生产。是一种非常快捷的生产方式，其发展速度迅猛设备相对于其他模具生产设备价格低廉，生产精度高，是我国现在模具生产中的主要部分。1.4 注塑模具的设计注塑模具的结构是随着塑料品种和性能、塑件形状和型腔结构的布局、以及塑件的精度以及注射机的类型等不同而产生千变万化的形态，但是基本结构是一致的，主要由成型零部件、浇注系统、顶出系统、冷却系统、排气槽和侧抽芯机构组成。当前模具设计的主要采取两种方式，一种方式是先由二维设计软件构造模具装配图和零件图，在依据工程图样利用三维软件实现模具零部件的设计，这种方式的工程图独立于三维零件模型之外进行设计，出图速度快，但是由于三维零件模型与与图样关联程度低，经常出现加工零件、设计图样与工程图样不一致的现象，不利于模具生产的后期修改。另一种方式首先由三维软件进行模具设计、零部件设计，再由三维模型投影生成二维工程图样，这样生成的图纸与模具的三维模型的关联度高，同步更新，与零件保持高度的一致，但工程图的绘制需在模具设计完成之后才能进行出图，出图速度慢。随着模具产业的发展，模具的设计要求越来越高，模具设计通常伴随这大量的复杂曲面，其二维设计零件的难度也是越来越高，于此同时大量的建模软件出现，其特有的模具设计模块可以帮助人们更好更快速的完成模具设计，将出图速度大大的增快，第一种方案的优势越来越小，慢慢的被人们所淘汰。我们所常见的建模能力很强大的软件有很多，其中有以下几种较为优秀：Catia 是法国达索公司的产品开发旗舰解决方案。以其强大的建模功能，方便的操作界面让他在设计与工程软件中占有最多的市场份额，广泛的用于汽车、航空航天、轮船、军工、仪器仪表、建筑工程、电气管道、通信等行业。其特有的拆模设计模块就是为注塑模具量身定做的一个模块，并且自有标准件数据库，包括螺栓、螺母、键、销、弹簧、法兰等常用零部件，调用极为方便为设计者提供了极大的便利，是现在很多模具设计者选择的建模软件4。Pro/E 是美国参数技术公司 PTC 旗下的 CAD/CAM/CAE 一体化的三维软件，在众多的软件中是参数化设置的最早使用者。曾广泛用于模具、机械电子工业设计、航天等行业， 根据不同的设计将系统分为众多模块，也包括模具设计模块，给模具设计和制造带来的极大的便利，但是此软件较为复杂，使用者需要具有一定的模具设计和制造经验。已经开始逐渐没落5。UG 是 Siemens PLM Software 公司出品的一个产品工程解决方案，它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段。高性能的机械设计和制图功能，为制造设计提供了较强的性能和较高的灵活性，以满足客户设计任何复杂产品的需要。具有单独注塑模向导，电极设计模块兼具数控编程系统，允许人们以数字化的的方式仿真，可以很好的优化产品加工过程，学习起来更容易一些，是一款优秀的建模软件6。UG 相对于 Pro/E 和 Catia 更加年轻有活力，具有更好的灵活性，且操作简单功能更强，具有他们所没有的数控编程模块，协同性更好，更加先进，是现代主流企业使用的主要软件。因此本次设计使用 UG NX8.5 进行模具设计。在其注塑模向导模块中完成其收缩率的设计、工件的设计、设置其型腔数量与排列方式、创建分型线、构造分型面、完成分模，接下来到其模架库中根据成型部件尺寸调用等比例的模架，接下来完成主流道，冷料井，分流道的设计，到标准件库中调用浇口套，顶杆等标准件，进行后处理，因为是顶杆进料我们还要对进料顶杆进行去除材料设计与处理，之后完成冷却系统的设计以及排气方案的确定完成设计部分的任务。1.5 数控加工编程随着模具业的发展，对于模具的生产精度要求也是越来越高，现在以加工中心为主要生产方式也一点一点的深入到了工厂之中，其高效的加工速度与高速切削之后的生产精度，迅速成为了现在生产中必不可少的设备之一。而且编程方法与时俱进，由开始的手工编程，到现在使用电脑进行数控编程再导入到加工中心，随着时间的发展其加工范围更加的广泛，精度更高，多个人同时作业，工作协同并进，设计与生产的同步进行。让数控编程部分越发成为一个企业发展的核心内容之一。数控加工编程方式多种多样，其中有三种方法最为常见分别是手工编程、参数化编程以及自动编程。手工加工编程指是从零件的图纸分析、工艺设计、数据处理、编写程序单并输入到程序中校验等步骤，主要是由人工来完成的一种编程方法。一般对编程人员要求较高。对于一些形状简单、数据量小、所需程序段少的零件加工时使用手工编程较容易，而且经济、及时。参数化编程也称为零件类编程，即对一些相似的同类零件零件，使用变量代替特定的尺寸数据和加工数据来进行编程。虽然参数化编程也可以算是手工加工编程的一种， 但是其独特的编程方式可以有效的降低程序编辑量，减少工时。自动编程是利用专门的计算机软件编制数控加工程序。编辑人员只需要根据零件图样要求，使用数控语言由计算机自动进行数值计算及后置处理，编写出零件加工程序单， 然后通过直接通信的方法将加工程序单输入数控机床，进而指挥机床工作。简单方便， 适合于形状复杂的零件加工编程，是现在最主流的数控编程方法。本次设计将采用这种编程方法。常见的数控编程软件有现在主要的数控编程软件有：Cimatron 是著名软件公司以色列 Cimatron 公司旗下产品，在 CAD/CAM 领域内处于公认领导地位。作为面向制造业的 CAD/CAM 集成解决放方案的领导者承诺为模具、工具和其它制造商提供全面的，性价比最优的软件解决方案，使制造循环流程化，加强制造商与外部销售商的协作以极大地缩短产品交付时间。它产生的刀路非常清晰，安全性较高，可以充分发挥机床的性能。现在多用于粗加工编程。UG 是当今世界上最先进、面向制造行业的 CAD/CAE/CAM 高端软件。UG 软件被当今许多世界领先的制造商用来从事工业设计、机械设计以及工程制造等各个领域。强悍的仿真功能，方便使用者直接观察加工结果，以便较好的优化刀具路径提高加工的质量与效率，软件有后处理构造器，根据我们的选择设计我们自己需要的后处理文件，得到 NC 加工代码。尽管 Cimatron 在加工编程方面极其优秀但是在计算辅助方面是非常弱的，在将来设计修改模型数据时非常不便，且很容易引起破面精度降低等错误。而 UG 将建模与数控加工集成在一起可以很方便的完成数据的转化，所以选取 UG 做本次设计加工编程是非常好的选择。1.6 解决方案总结本次设计将使用 UG NX 8.5 做为设计软件，完成设计以及加工编程。相比于传统模式的模具设计更方便，一体化程度更高，更为先进。我们可以加载塑件，在其注塑模向导模块中完成其收缩率的设计、工件的设计、设置其型腔数量与排列方式、创建分型线、构造分型面、完成分模，接下来到其模架库中根据成型部件尺寸调用等比例的模架，接下来完成主流道、冷料井、分流道的设计、到标准件库中调用浇口套、顶杆等标准件、进行后处理、因为是顶杆进料我们还要对进料顶杆进行去除材料设计与处理，之后完成冷却系统的设计以及排气方案的确定完成设计部分的任务。完成之后加载工件的分别加载型芯与型腔到加工环境之下，跟据我们所编排的加工工艺完成才成型部件的数控加工编程根据我们所选的机床系统进行后置处理制造，生成 NC 加工代码，加工工单，加工装夹图。本次设计使用 UG，是现在很多大公司使用的主流软件，也是他们培养员工学习的主要软件，相比于以前的 Pro/E、Catia 等软件更加先进，贴近世界潮流，对我们以后参加工作有较大的帮助，其加工模块相对 Cimatron、Master Cam 适用领域更加的广泛， 与国际接轨，是当今设计加工编程的主流软件。2 塑件的工艺性设计2.1 塑件工艺性的分析图 2.1 为本次设计零件的三维模型图，塑件三维模型见 xcfsffs.x_t。由三维图可以看出本次毕业设计的塑件应该是一个手机的面板外壳，所以塑件的外边面要求表面光滑无银纹、凹痕、气泡等破面缺陷，还应该具有一定的抗压以及耐磨性以及很好的抗静电能力。塑件的长度为 76mm，宽度为 46.5mm，最大厚度为 4.5mm。塑件总体厚度较为均匀易于成型，且厚度较小可以不考虑脱模斜度问题，塑件较小比较适合一模两腔的布局方式。中心距可以设为 67mm，方便以后对浇口套，流道的设计。塑件正面有两个枕位以及一个槽，背面有八个枕位，针对于这些枕位我们在模具设计过程中直接加工是十分困难的所以我们选择镶件进行加工。因为是面板模具所以我们设计的产品对于表面具有要求较高的我，所以我们应选择较高的设计精度保证模具的表面光洁程度，在浇口设计上可以选择潜伏式浇口，用推杆以及镶件的缝隙进行排气保证产品外观。观察塑件还可以看出本次设计的面板应具有具有较好的绝缘能力以及耐磨耐腐蚀能力，我们在选取材料时是要针对于塑件的要求进行比较选取。图 2.1塑件图2.2 塑件的体积使用 UG 注塑模工具可以帮助我们更快的完成任务。使用测量体分析对本次设计的塑件及浇注系统进行分析得到的结果如图 2.2，图 2.3，图 2.4。图 2.2图 2.3图 2.4综合浇注体积图通过计算得到V总 = 2 V塑 + V浇= 7.3 cm3根据注塑量我们可以选择 xs-z-30 卧式注射机。其具体数据如 2.1 表：(2.1)表 2.1xs-Z-30 卧式注射机参数结构形式卧式理论注射容量（ cm3 ）30柱塞直径（mm）28注射压力（MPa）119锁模力（KN）250最大模具厚度（mm）180最小模具厚度（mm）20注射行程（mm）130注射时间（s）0.7最大成型面积（ cm2 ）90注射机的校核，计算塑件与流道在分型面的投影面积如图 2.5，图 2.6。图 2.5塑件投影图图 2.6浇注体投影图2.2.1 锁模力的校核锁模力是注射机在合模时对模具的最大夹紧力，其作用是防止注射成型时模具的分型面张开，造成塑件飞边。锁模力由：F 锁 = PA(2.2)公式来确定，其中 A为塑件和浇注系统在分型面上的总投影面积，设单个塑件的投影面积位 A1，浇注系统的总投影面积为 A2。P为塑料熔体对型腔的成型压力一般为注射压力 的 80%，abs 的注射压力在 70Mpa 到 90Mpa 之间，选取注射压力为 80Mpa,计算锁模力的大小为：P 锁 = P（nA1 + A2 ) =0.8 80（2 3350+126.5）=43KN(2.3)我们选取的注塑机额定锁模力为 250KN，在模具设计中，模具所需的锁模力必须小于注塑机额定锁模力的 1/2 到 1/3。计算得到：P 1 =83.3 P(2.4)额3锁满足要求2.2.2 注射压力校核本次设计使用注塑材料为 abs，选取注射压力为 80Mpa，注塑机的注射压力为 119Mpa大于所需的注射压力，满足要求。2.2.3 注塑量校核由 UG 计算得到:V总=7.30.8 V0 =0.8 30=24(2.5)满足要求2.2.4 模具厚度校核本次模具设计的模具厚度为 40mm，注塑机的最大模具厚度为 180mm，最小模具厚度为 20mm，进行比较：202.2.5 开模行程校核:- Sm 为塑件的开模行程-H1 为塑件的推出高度2040180满足要求Sm = H1 + H 2 +(510) S(2.6)-H2 位塑件的高度加上流道凝料的高度-S为塑件的最大开模行程Sm =20+60+4.5=84.5130满足要求2.3 注塑材料的选择abs 是一种合成树脂，具有较好的抗冲击性、耐热性与耐低温性、抗静电能力强， 易于加工，制成制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点一般用于机械、航天、汽车、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域，是一种用途极广的热塑性工程塑料7。pp 是一种热塑性树脂，由丙烯聚合而制得的。具有良好的介电性能和高频绝缘性且不受湿度影响，但低温时变脆，不耐磨、易老化。适于制作一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件。常见的酸、碱等有机溶剂对它几乎不起作用，可用于食具。pvc 材料即聚氯乙烯，是世界上产量最大的塑料原料，具有较好的力学性能，电性能优良，耐酸碱力极强，化学稳定性，但软化点低适于制作薄板、电线电缆绝缘层、密封件等。abs 较pp 和pvc 具有更好的耐热性和耐低温性且不易老化表面光泽更好等优点用途极其广泛更加适合做为本次设计的注塑原料。abs 的密度在 1.05-1.20，热变形温度为 93-118，abs 的收缩率为 0.5%-0.7%。可以设置其比例因子为 1.0005。成型温度在 200-240，吸湿大，需充分干燥，干燥条件80-90，2-3 个小时，注射压力一般为 70Mpa-90Mpa。2.4 塑件的尺寸与公差现在的塑件尺寸按现行国家标准分为八个级别 MT1 到 MT8。鉴于塑件本身的使用要求，成型材料的选择，以及流动填充过程所受的结构阻力等要求进行本次设计的选择。查常用塑料模具尺寸公差等级的选用边可以查到abs 的高精度要求一般为MT2 一般精度要求为 MT3 未注公差尺寸的的低精度要求可以选择 MT5。根据本次设计可以选择一般精度既可以即 MT3 对于背面的枕位选择 MT5 即可。表面粗糙度可以选择 0.8 mm 。3 成型部件设计3.1 排位和布局为保证模具与注射机的匹配度高，生产效率于经济效益好，生产塑件精度高的前提下在设计之前确定合理的型腔数目。一般的型腔布置采用对称分布，以防止模具承受偏载而溢料，变形等问题，排列方法采用直线形排列，这样加工方便，平衡性也更好，使用广泛。打开 UG，加载塑件，进入到注塑模向导模块开始进行模具设计。第一步对模具进行项目初始化，本步骤可以在 UG 中直接选取塑件材料为 abs，设置收缩率 1.005，这一设定为模具设计带来了很大的便利，节约了大量的工时。之后开始进行模具坐标系设定， 将将坐标系设置到模具的中心，调整 z 轴正方向，因为 z 轴的正方向一般我们设置为开模方向，如果设置错误，后续进行修改将会很麻烦。设置工件，使用 UG 默认的数据建立工件毛坯。如图 3.1。图 3.1工件图本次设计的塑件较小，对于外表面要求较高，考虑到成型速度与效果，本次设计采用一模两腔，直线式排列分布。如图 3.2。图 3.2型腔分布图之后在进行流道设计时发现中心距过长对于以后的分流道设计以及浇口设计，成形速度造成了极大的影响，所以返回修改。经测量塑件的宽度为 46.5mm，先决定修改中心距为 67mm 调整工件大小重新进行型腔布局。如图 3.3。图 3.3型腔排列图型腔数量校核：根据注射机的锁模力来确定型腔数目则有：n F - pA1pA2(3.1)公式中 F-注射机额定锁模力（KN）P-型腔内塑料熔体的平均压力（Mpa）A1 、 A2 分别是浇注系统和单个塑件在模具分型面上的投影面积由上文可知：F=119KNpA1 =43KNpA2 =0.8 80=21KNn (119-43)/21=3.6因此本次设计选取一模两腔是十分合理的。3.2 分型面的设计在选择分型面位置时，第一是要保证本塑件的质量，第二是要分型面的选取要便于塑件脱模，第三是要简化模具的结构8。具体可以从以下几个方面进行选择：1) 分型面的设置应该设置在利于开模的位置2) 尽可能的让开模之后塑件留着动模一侧，以简化脱模机构的设置3) 分型面的选取应尽可能的有利于确保塑件的尺寸精度4) 分型面的设置应有利于模具的锁紧5) 分型面的设置要保证型芯型腔壁厚的均匀在本接内容是在模具进行初始化工件创建之后开始的，先点击模具分型工具，使用里面功能可以帮我们更快的进行分模。检查区域功能可以帮助我们快速的找到模具的型芯和型腔，之后找到分型面，这样我们就可以快速的完成分模任务。区域补片功能可以塑件的表面孔进行快速的修补，因为分模是型芯和型腔需要完全分离开，遇到孔的时候是不能完成分模的。所以在遇到孔的时候需要该指令帮我们进行表面修补，定义区域功能可以自动搜索分型线，为我们提供清晰明了的分模思路，设计分型面功能在设计一些简单的模具分型面时可以直接生成分型面，编辑分型面和曲面是我们在建模模块手动设计分型面之后将之定义到注塑模向导中成为分型面的操作，将帮助我们将设计好的曲面定为分型面，完成分模的功能。定义型腔和型芯功能在我们创建完分型面之后帮助我们快速分模的板块。最后面的分型导航器里面有分型所需要的各个部分，可以快速的将模具不需要的部分进行隐藏帮助我们完成分模，了解自己的已完成工作量，可以看到我们还需要做哪些工作才能完成分模。使用UG 的注塑模具设计向导对塑件进行区域分析，点击全部重置对塑件进行计算，之后关闭内环、分型边和不完整的边进行着色显示，发现有两个未定义的竖直面，我们将之定义为型腔，方便分模。之后点击定义区域，点击创建区域和分型线，自动创建分型线。根据分型线，我们到建模模块下手动创建分型面时，出现了片体无法缝合现象， 在接下来的分模过程中又出现了刀具体未与工具体行程完全相交现象，根本无法进行后续工作。如图 3.4 和图 3.5。图 3.4初步分型面设计图图 3.5分模失败图之后发现是有一部分面创建错误具有一定的间隙无法缝合，不能定义分型面造成分型面未与工件完全相交无法分模，修改之后重新创建分型面进行分模就很顺利了，可以很快的完成了模具的分模工作。如图 3.6 图 3.7 和图 3.8。塑件型芯型腔见 xingxin.prt， xingqiang.prt。图 3.6分型面设计图图 3.7型腔图图 3.8型芯图3.3 模架的选择模架是指由模板、导柱、导套和复位杆等零件组成,但未加工型腔的一个组合体。也是模具设计中非常重要的一环。标准模架的选用有两种方式:一种是标准型用法,即完全采用标准规定的结构形式, 在组成零件规定的尺寸范围内予以选用;二是变更型用法,即可以通过对标准零件适当进行二次加工来改变标准规定的结构形式9。本次模具设计成型部件的型芯与型腔的长 130 宽为 162，选择模架是模具两边要留有一定余量，本次设计准备一边留出 50mm 的余量，计算出的数据为 230 比 260，然而没有 2326 系列模架取整后数据为 230 比 270，选择 2327 比例的模架。本次塑件的成型部件采用单分型面分模所以选择二板模即可，所以选择大水口系统龙记容积模架。在模架库中调出模架如图 3.9。图 3.9模架调用简图模具的型腔和型芯厚度为 20mm，因为之后要加水路，所以确定 a 模板的厚度为 40mm，设置六角螺钉 2 颗，导柱的直径为 20mm，确定导柱的中心距 x=190mm，y=230mm，之后调出模架检查尺寸，确定模架的 x，y 是否符合要求，检查六角螺钉与定位螺丝的孔距与中心距是否与设定的相符。完成之后点击腔体模块呢去除模架上型芯与型腔部分的材料。3.4 模芯的紧固我们刚分开的模具型芯和型腔在设置好型腔数量与布局之后会自动的生成两个，但这并不是我们想要的型芯与型腔，我们需要这分开的几部分合并在一起得到我们的型芯与型腔。点击合并腔将我们分好的部件，两部分型芯与型腔和并在一起，完成之后将原来的型芯与型腔保存到其他图层中去继续设计任务，完成之后我们要到标准件库里面去选螺钉，型芯与型腔与动模板和定模扳配合在一起。定模扳可以 4 个选择直径为 8mm 的螺钉长度为 30mm 进行固定，动模板应该选择比定模扳稍微大一点的螺钉，所以 4 个选择直径为 10mm 的螺钉定位。在定模板上四个螺钉的坐标分别为：（1）x=45，y=60（2）x=-45，y=60（3）x=45，y=-60（4）x=-45，y=-60。动模板上面四个螺钉的与动模板的位置相同 z 值不同而已。完成后使用腔体模块去除定模板，动模板，型芯，型腔的上面螺钉的材料。这一环节直接关系到模具与模架的定位安装问题，是非常关键的。3.5 浇注系统设计浇注系统的作用是是将从喷嘴注射进来的均匀平稳的送到型腔中去，并将过程中的腔体的气体可以顺利排出去，并且将注塑过程中产生的压力均匀的传递到各个位置，生成质量优良的塑件。浇注系统的设计的一般原则：采用尽量短的流道长度减少行程，降低物料的损失与压力的损失，同时浇注系统的设计应有利于排气，平稳填充型腔，确保进料均匀。浇注系统包括四部分即主流道、分流道、冷料穴、浇口10。它直接影响了模具的成型效率，塑件的外观，以及塑件性能等关键问题。将主流道设置在工件的中心，分流道设置在两旁，选择潜伏式的进料，既保证了塑件的表面质量，同时其间隙也有利于型腔中的气体排除。因为是潜伏式进料，所以我们决定在动模板上使用顶杆进料，经过测量后型芯的上表面距离底板的距离为 104，我们到标准件库中选择直径为 5mm 的顶杆，定位方法选择5 削边定位的定位方式，这些顶杆的定位方式有一些加工起来表困难其种 3 和 5 的定位方式比较好所以本次选择方式 5 削边定位的方式。因为顶杆经常磨损所以在模具设计中经常选择一定的壁空量保证使用的寿命，所以这次设定为 15mm。位置定在塑件的一边如图。对顶杆进行后处理将多余部分切除并对型芯动模板等进行去除材料处理。在调用标准件时设置完参数之后将位置确定了，我们设置的参数却出现了一些问题，就是我们设置的参数自动改变了，这时我们需要回到标准件库中将数据重新修改就可以解决了如图3.10 和图 3.11。图 3.10顶杆图图 3.11流道图完成之后开始进行流道设计，在型芯的中间部分画一条线，点击流道，选定刚才画的线为引导曲线，指定浇口类型为圆柱形设定起直径 D 为 6mm，点击确定。在完成之后观察发现流道有有一些偏大，使用偏置功能将流道想内偏置 1mm，完成流道设计。接下来进行分流道设计，在模具的 yc-zc 面建立基准平面，将模具使用线框显示，设计一条从流道到顶杆的线进行流道设计，点击流道模块设置直径为 5mm 完成点击确定加载分流道，分流道与之前设计的流道一样两端都有一个半圆，我们需要自己将之删除， 并对流道进行拔模处理，浇口的大小一般为 1-2mm 即可。完成流道设计，去除材料， 接下来我们还要对分流道的边缘进行圆整处理方便以后脱模。之后将设计辅助的平面坐标系选定将至放到特定图层之中进行后续设计。如图 3.12。29图 3.12浇口图我们使用的是潜伏式浇口顶杆进料，完成流道和分流道设计之后我们要进行顶杆处理，将顶杆切除一部分用以进料，使用拉伸求差切除顶杆的一部分材料。至此完成动模板部分的浇注系统设计。接下来进行定模部分的浇口设计，定模部分的流道我们需要到标准件库之中去调取浇口套，选择米思米的浇口套，直径为 8mm，预先长度为 55mm，再将顶杆进行后处理。使用腔体功能去出材料，完成定模扳的浇注系统设计。如图 3.13。如图 3.13浇注系统图在完成浇口套的调用后虽然完成了浇注系统的设计但是浇口套在盖板上并无定位装置，所以我们应该在盖板上加装一个定位环进行定位。进入标准件库选择米思米标准选择一个定位圈进行定位。3.6 模具镶件设计在模具设计中常有一些难以加工的在成型部件上常有一些难以加工的地方，或是深腔，或为一些形状复杂在加工中心中难以加工出来的形状，这些位置一般也是比较容易磨损的位置，我们常常使用拆镶件的形式。这些镶件一般制作难度高，价格相比于模具更加的高昂，但是其具有更好的灵活性，同时更容易修复，使用过后可以重复的使用， 具有非常高的价值。本次模具设计中有一个难以加工的位置需要进行镶件设计，本次设计中背部几个枕位加工较为困难，所以决定设计镶件，设计镶件如图 3.14。图 3.14镶件图3.7 冷却方案注射模具中非常重要的一个系统包括冷却系统，它将直接影响塑件的表面质量，而且对生产时间、熔体流动均匀性以及后续的固化定型都有重要影响。模具对塑件成形之后的质量影响主要表现在以下几个方面：1、改善成形性 2、成型收缩率 3、塑件变形 4、尺寸稳定性 5、力学性能 6、外观质量11。本次设计设计可以采用直接冷却水过度，直接在UG之中平面上画两条贯穿模具的直线，在模具上o形圈，后点击水路模块设定直径为8mm长度为-130mm，其中“-”号代表方向与模具x相同，之后进行定模板与动模板的水路设计，在模板上时水路的半径应该略微大于一些模具上的水路的半径，所以本次设置为13mm，之后使用腔体功能将材料去除，最后到冷却水标准件库中去将调出水管接头，通过指定点设置x和y将我们需要的水管接头设置到模具上即可。如图3.15。如图 3.15水路图3.8 顶出系统注塑模具的顶出系统是为了将塑件毫无损害的将工件工模架总顶出。一般的顶出系统包括，顶杆顶出，退管顶出，推板，气动复合脱模等。顶针顶出是一种简单的顶出方式其制造加工非常方便，阻力小，容易维修等优点但是其顶出位置有一定的局限性，退管顶出也将司筒顶出，一般用于细长的螺丝柱，筒形零件的顶出，顶出力非常均匀，一般不会在表面留下痕迹，但是其制造困难，易磨损等缺点也很明显， 显著的提高了模具的成本。推板结构适用于薄壁，深腔以及透明塑件这类在某点受力过多很容易产生变形的塑件推出，其将会加大模具的设计难度与制造成本但在一些情况下必须选用，气动复合脱模更加适合大型壳类零件，pvc 轮胎模，以及一些前模容易粘在模具上的塑件12。本塑件无深筋，加强筋，倒扣等阻碍脱模运动的地方，所以选用顶杆顶出即可，连同进料顶杆在设计几个顶针将塑件平稳推出即可。经过测量动模到垫板的距离为 104mm 在顶针应留出出一定的预留量，与顶杆后处理量，所以设置顶杆长为 160mm 直径为 5mm 即可，将之均匀的布置在工件之上，进行后置处理，去除材料即可。在设计顶出装置时不需要两部分都设置，一模两腔的模具设计中或者多腔的顶出设计时只需要将一个部分顶出系统做出即可。但是在去除材料时则必须将所有顶杆选中。设计结果如图 3.16。图 3.16顶杆分布图3.9 排气方案塑料在熔化时，由于温度的原因将会产生气体，这些气体会充斥在型腔型芯以及浇注系统内，如果不及时排除干净，可以会在塑件上形成云纹、气泡、留有接缝、表面轮廓模糊及缺料等缺陷。另一方面熔体在流道和型腔中流动时将会受到一定的阻力从而导致充模速度降低等问题，甚至还可能造成塑件碳化或烧焦。注射成型时的排气可采用如下四种方式排气：（1） 利用配合间隙排气（2） 在分型面上开设排气槽排气（3） 利用排气槽排气（4） 强制性排气本次模具中有顶杆与镶件，可以利用其配合间隙排气。其间隙值约为0.020.03mm. 不影响模具的设计，而且方便，是做中小型模具时经常使用的一种排气方式。设计完成之后的三维模具转配图如下图 3.17，塑件三维模具装配图见1111111_top_000.prt。图 3.17模具装配三维图4 数控编程4.1 工艺方案分析根据要求，我们的成型部件使用寿命要超过 100 万次以上，根据条件，可以选着使用寿命较长的 SKD61 材料，这种材料具有优良的抛光性能，使用寿命长，非常适合这个小型大批量生产的塑料模具。在UG 中测量到我们的成型部件 x=130，y=162，t=20，由于要做“斯比克”要突出一定的量，所以可以确定其毛坯的大小为 x=140，y=172，t=25， 首先备料，对工料六面进行粗铣得到毛坯。观察型腔，其表面有主流道，分流道，表面多曲面，以及一些细小面需要在加工中心加工完成之后使用电火花成型装置在进行加工，背面需要钻孔攻螺纹。这样基本可以制定出工序卡如下表：表 4.1型腔加工工序表工序工序名称工艺内容1备料材料 SKD61 大小 145mmx175mmx30mm2铣六面铣毛坯六面至 140mmx162mmx25mm3数控铣粗加工对型腔成型部分、斯比克、流道等部分进行粗铣4数控铣精加工对型腔成型部分、斯比克、流道等部分就行精铣5去毛刺去除型腔周围毛刺，以免影响定位误差6数控粗加工对型腔反面进行钻孔、攻丝、去除毛坯边角剩料8数控精加工对型腔倒角边缘以及主流道进行精绞等位置进行精加工9去毛刺为下一工序做准备，去除毛刺以免影响定位精度10电火花成型加工对型腔为加工位置进行加工11检测检测型腔是否能满足精度要求12试模与模架进行装配调试13出库出库加入生产首先粗铣六面可以得到一个比较好的粗基准，方便定位，本次加工需要对工件进行底面铣、剩余铣、区域轮廓铣等步骤，加工过程中不允许出现工件移动，旋转，翻转等动作所以需要限制 6 个自由度，这样我们要使用铣床的专用夹具即可，只要夹住工件的x 方向的两边即可完成 6 个自由度的限制，在加工时我们先加工型腔正面之后再加工型腔的反面，加工型腔正面时包括要对工件的侧壁进行铣削，这是装夹时就要注意 z 方向的吐出量要大于 15mm 以上，加工时需在工件底部装垫板。同时可以有效的避免加工过程中造成工件产生偏移。型芯与型腔不同，表面多复杂凸出曲面，“斯比克”凸出方向向上，且表面有许多孔位需要进行加工，这些孔位是顶杆的孔位，需满足配合精度，在加工时需要进行精绞， 背部有需要进行钻孔，以及攻丝操作，进料杆在型芯上半部分与下半部分的直径不同， 其加工精度要求不同，下半部分不需要太高的精度，加工完成之后我们需要使用成型加工设备对我们分流道进行加工，本型腔有部分不适合进行成型加工，所以针对这些位置设计了一些镶件，我们要在型芯上留出其位置，这个过程需要使用线切割来完成。定制其工序卡如下表 4.2：4.2 型芯加工工序表工序工序名称工序内容1备料材料 SKD61 大小 145mmx175mmx30mm2铣六面铣毛坯六面至 140mmx172x25mm3数控铣粗加工对型芯成型部分、流道、斯比克等进行粗加工4数控铣精加工对型芯成型部分、流道、斯比克、边缘倒角等进行精加工5去毛刺为型芯反面加工做准备，去除毛刺以免影响其定位精度6数控铣粗加工对型芯反面进行粗加工、钻孔、攻丝，去除毛坯边角料扩孔、为线切割留孔等任务7数控铣精加工对型芯反面孔进行精绞、加工工件边缘倒角进行精加工8去毛刺为下一工序做准备，去除毛刺以免影响定位精度9电火花成型加工加工潜伏式浇口，分流道10去毛刺为下一工序做准备，去除毛刺以免影响定位精度11线切割切除镶件部分的工料12检测包括顶杆的配合检测，镶件配合检测等任务13试模与模架进行装配调试14出库出库加入生产型芯表面有很多顶杆孔，这时可以有两种加工方式，一种是先钻孔加工之后进行型腔铣等加工，还有一种方式就是先进行型腔铣等加工之后在型芯反面加工时进行钻孔等加工，这时从精度方面分析考虑到工件开始只是进行了粗铣六面，这种简单的加工，定位基准只是粗基准而非精基准，先钻孔容易产生一定的误差，从加工时间方面考虑，先钻孔其加工时间更长，加工行程更长，更加耗费工时，而且在后来还要进行型芯反面加工，需要重新进行装配虽然从粗基准变成了精基准但是由于人工装夹，装夹设备本身的精度误差，这样会造成其基准不重合，影响扩孔过程。型芯加工时与型腔相同不能在加工过程中出现，工件移动等动作，影响加工精度，需要限制工件的 6 个自由的，使用机床夹具夹住工件 x 轴的两边即可，装夹过程中要特别记住留出 z 方向的吐出量，在下面加垫板。这样可以有效的避免加工过程中造成工件产生偏移。4.2成型部件的数控加工编程加载定模部分到 UG 的进入加工环境之中。设置其坐标系在工件中心这样在进行加工是可以消除实际对刀时对刀仪或者寻边器产生误差造成的影响，方便对刀。经测量本模具的 x=130mm，y=163mm，t=40mm。加工之前要留有一点的余量所以在 UG 中建立毛坯设定其基本尺寸 x=140mm，y=173mm，t=45mm 建立起如图 4.1 的毛坯。图 4.1工件毛坯图开始加工之前需要进行加工方法中部件的余量设定，我们将粗加工的部件余量设定为 0.8mm，半精加工的部件余量设为 0.3mm，精加工的部件余量设为 0.05mm。在这部分设置的设置的参数将直接影响到我们的加工精度与加工时间，设置的精度越高其生成的加工刀路越密集，所需要的加工时间也是成倍的增长，拿一个轮廓区域铣削来说，设置相同的内容与参数之后选择不同的加工方法所生成的刀路明显不同，所消耗的时间也是不一样的。下图 4.2 和图 4.3 分别为加工过程中的轮廓区域铣削在同一视角下生成的刀轨与加工时间，程序是一样的可是其加工时的刀路与加工时间有了明显的增长。并且其余量残余更是明显。一个是贴着底面壁在进行加工，另一个有明显的余量残余，其预计加工时间更是从 3 分钟直接增加到了 4 分钟将近五分钟的地步。可见设置不同精度对于加工精度的影响是很大的。图4.2轮廓区域铣削粗加工39图4.3轮廓区域铣削精加工这个工件上表面留有一定的余量，并且动模部分的表面比较平整，所以我第一步将选用 d=10mm 的铣刀进行开粗将毛坯表面余量去除。首先先创建刀具选择 mill-planar 中的铣刀设置其直径为 d=10mm 备注名字为 T1， 之后创建工序选择底面和壁加工方法，设置几何体为我们所创建的 workpiece，进行粗铣和精铣选定底面，切削模式设为跟随部件，或者跟随周边时生成到刀轨如图 4.4。图 4.4“跟随部件”刀路图无法加工到我们的成型部分，而且我与我们的初衷不符，所以我们选择单向或者往复进行加工，生成刀路如图所示 4.5。使用 UG 进行数控加工编程，是可以看得到加工时间与刀路的，观察其刀路，单向刀路清晰方向相同需要很多的抬刀动作而往复刀路清晰切入点灵活不断改变，选择两种切削路径分别生成其刀路观察其加工时间分别为如图