搜索側向成型塑料注射模具教學模型的研制
2013-05-18 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線
黃光普 來源:e-works
關鍵字:模具教學模型 CAD(計算機輔助設計) CAM(計算機輔助
本文采用UG(CAD功能)設計了一側向分型注塑模具的三維模型,并運用Mastercam(CAM功能)進行自動NC編程,完成加工代碼。從實用及經(jīng)濟的角度,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、模具模型的特點作用
模具教學過程中,學生需憑借自己想象力去建立三維概念模型,而教學模型的應用將解決這一問題。書本上講到的常是設計理論及二維工程圖紙,學生借助于模具模型實體,可以生動的了解模具特點,具體結構,加深對模具形象思維的認識,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。
1、建立模具模型的概念,理解概念的實質,即建立概念模型。
2、真實模具簡單化,明了化,突出模具主要特征,及各部分起的關鍵作用。
3、突出模具整體裝配結構,運動結構。
1.2、設計及加工基本流程
本次模型示意圖如圖1,設計及加工基本流程如下:
2 模具模型設計
2.1、模型零件設計
本此設計模具成型的零件是一水表內部閥,起調節(jié)水速的作用。如圖2和3。
2.2、模具模型總體結構分析與設計
一般來講,在塑件上凡是脫出方向與開模方向不相同的側孔或側凹除少數(shù)淺側凹可以強制脫出外,都需要進行側向抽芯或側向分型方能將塑件順利脫出,側向分型用于有內外側凹的塑件,系將凹模作成兩瓣與塑件之間分離,脫出側凹。側向抽芯用于有側孔的塑件,根據(jù)側孔的數(shù)量和方位設置一至多個側型心,用側型心機構抽出側型心。
成型上零件時,將零件水平放置,相當于有一側通孔,需要很長抽拔距的側抽芯,并且橢圓表面光潔度不能保證。當零件豎直放置成型時,如圖2,A處比下部分橫截面積小,相當于有一側凹,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,但必須采取側向分型。
對于側向分型,按動力來源分為手動,機動,液壓或氣動分型抽芯。而最常用的為機動式分型抽芯機構。常用的機構有彈簧,彎銷,斜導槽,斜滑塊,斜槽,齒輪赤條等。
對于彈簧分型抽芯機構,它適用于抽拔距離短,抽拔力不大的場合,其結構簡單,采用彈簧或硬橡皮實現(xiàn)抽芯動作。斜銷分型抽芯機構 ,是應用最廣的分型抽芯機構,它借助于機床的開模力或推出力完成側向抽芯,結構簡單,制造方便,動作可靠。由上結構分析可知,此模型抽拔距離較短,抽拔力不大,故可采用彈簧側向分型,當然也可以利用斜銷側向分型。
由于本此設計為模具模型,其主要作用是在教學上讓學生了解某一類型模具的特點。綜合考慮各種因素,設計的模具模型在與實際生產用的模具相比有一些差別,模具模型簡化了實際生產中的模具,突出主要特點,如側向成型。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計中不作考慮。根據(jù)零件的尺寸大小,本次設計的模具模型模架以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為此次設計模型的總體結構。
2.3 模具各部件設計
2.3.1上模板
上模板定位澆口套,根據(jù)標準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行布爾減運算,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動模板
和定模板相同,與零件下部分進行布爾減運算,由于需要側向分型,在此塊中需要對滑塊進行導向,因此兩側開有T型導滑槽,而零件需頂出,在底部開有能夠讓頂桿頂出自由活動的圓孔。其兩側方形孔是為側向成型時的斜導柱留下活動的余量空間。具體結構和尺寸如圖7。
圖7 動模板
2.3.4動模墊板
其為動模板起支撐作用,并對頂桿進行導向,具體結構尺寸如圖8。
圖8 動模墊板
圖12 彈簧定位尺寸
圖13 彈簧
由零件尺寸可知,兩側滑塊各自滑動14mm,零件可完全頂出并帶有余量。彈簧具體設計如圖13,規(guī)格如下:
轉數(shù):14 旋轉方向: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,當成型完畢時,注塑機推動推板, 推板推動頂桿頂出零件。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,外形尺寸也與上模板相同,中間大圓孔是在開模時,脫模機構(推板)被注塑機頂出機構頂出,通過此孔連接。
圖15 下模板
2.3.8壓緊塊
其起著合模時鎖定滑塊的作用,它的結構形式根據(jù)滑塊的形狀的和受力大小決定。壓緊塊的斜角應略大于斜銷的斜角,這樣開模時壓緊塊的斜面能很塊離開滑塊,不會發(fā)生干涉現(xiàn)象,它一般比斜銷斜角大2°到3°。具體設計如圖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。結合零件的高度,推板的厚度,設計如圖17。
圖17支撐塊
2.3.10澆口套
本次澆口套選用標準件FUTABA M-SBA 以其為原型,設計如圖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體圖,圖20為模型裝配二維圖。
(注:左側為彈簧滑塊側向成型模具,右側為斜銷滑塊側向成型模具。)
1-上模板 2-定模板 3-壓緊塊 4-斜銷 5-動模板 6-動模墊板 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(斜銷滑塊側向成型)
采用彈簧側向成型時,其裝配圖外形尺寸與斜銷側向成型一致,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計出最具效率的加工程序,其能夠對輪廓零件進行外形銑削,進行挖槽,鉆孔,曲面粗,精加工等。Mastercam進行數(shù)控加工自動編程的基本流程可分以下幾步:
(1) 根據(jù)零件模型,合理設置毛坯零件的尺寸并設置編程坐標圓點。
(2) 選取合適的加工方法,并定義要加工的區(qū)域。
(3) 合理設置刀具,加工方式,加工參數(shù)。
(4) 動態(tài)模擬加工路徑,并進行必要的參數(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,要對其進行外形銑削,挖槽及鉆孔。首先依照其邊界盒設置毛坯尺寸,再將其編程坐標原點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 上模板編程坐標原點
圖22 定模板編程坐標原點
3.2.2定模板的加工
依照其外形特征要對其進行中間的挖槽加工,中間鉆孔,對外形進行銑削。依照邊界盒先設定毛坯,將編程坐標原點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的平刀手動加工。)
表2 定模板加工工藝卡
3.2.3動模板的加工
由于動模板較復雜,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裝配在一起即可。
(1) 如圖23依照邊界盒設定毛坯,將編程坐標原點移到零件上表面中心處。
圖23 動模板(一)編程坐標原點
圖24 動模板(二)編程坐標原點
可知在A進行挖槽,B進行斜面加工,C進行面銑,加工工藝卡如表3。
表3 動模板(一)加工工藝卡
(2)動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。
依照邊界盒設定毛坯,將編程坐標原點移到零件上表面中心處。
可知主要對A,B,C及其對稱處進行挖槽加工,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。外形銑削可用手動進行)。
表4 動模板(二)加工工藝卡
(3)如圖25:此塊加工雙份,設定毛坯及編程原點,同上。
主要對此零件進行外形銑削及面銑,加工完畢將上面三塊裝配在一起可得完整的動模板。數(shù)控加工工藝卡如表5。
圖25 動模板(三)編程坐標原點
圖26 滑塊(一)編程加工坐標原點
表5 動模板(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,結合現(xiàn)有夾具,將滑塊分割成兩塊來加工。
(1)如圖26,設定毛坯及編程原點。毛坯為一剛好將零件包縛的長方體,編程原點在長方體上表面的中心處?？芍獙⒘慵绱朔胖脮r,將有一斜面加工不到,那一斜面要將零件翻轉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)編程坐標原點
圖28 滑塊(三)編程坐標原點
(2)將上零件翻轉180度放置,如圖27,同上設置毛坯大小及編程原點,此時主要便于銑斜面,零件的輪廓最后可通過手動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,同上設計毛坯大小及編程原點,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 下模板編程坐標原點
圖30 壓緊塊編程坐標原點
3.2.5下模板的加工
由其結構可以知道,主要對下模板進行挖槽和輪廓銑削。先按邊界盒設定毛坯及編程原點,如圖29,編程原點設在上表面中心處,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設定其毛坯及編程原點。按其特征,可知主要進行銑平面和斜面,制定加工工藝卡如表10。
圖31 澆口套編程坐標原點
3.2.7澆口套的加工
如圖31,依照邊界盒設定毛坯尺寸,毛坯為依靠零件邊界構造的長方體,編程原點設在長方體上表面的中心處。根據(jù)其特征可知,主要進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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