水桶注塑模设计说明书.doc

水桶注塑模设计
目录
1 前言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
2 总体设计方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3
3 具体设计说明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
3.1 塑件的测绘．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
3.2 塑件的造型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
3.3 塑件材料性能分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6
3.4 塑件的结构分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6
3.5 型腔数的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6
3.6 浇口位置选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
3.7 浇口结构形式的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8
3.8 浇口尺寸的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8
3.9 浇注系统的平衡．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8
3.10分型面的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 8
3.11 主流道的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9
3.12 冷却系统设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10
3.13 导向装置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12
3.14 顶出系统设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12
3.15侧抽芯的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12
3.16 确定各模板尺寸．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13
3.17 凸凹模结构形式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24
3.18 加工零件工艺审查．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25
3.19基准选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26
4 Cimatron 仿真加工．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27
4.1 设计步骤．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27
5 结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．34
参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35
致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36
附录．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．37
1前言
随着塑料行业的不断发展，对塑料模具提出越来越高的要求，因此，精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度。同时，由于近年来进口模具中，精密、大型、复杂、长寿命模具占多数，所以，从减少进口、提高国产化率角度出发，这类高档模具在市场上的份额也将逐步增大。采用模具生产制件具有生产效率高，质量好，切削少，节约能源和原材料，成本低等一系列优点，模具成型已经成为当代工业生产的重要手段，成为多种成型工艺中最具有潜力的发展方向。模具是机械、电子等工业的基础工业，它对国民经济和社会发展起着越来越大的作用。
模具行业是制造业的重要组成部分，具有广阔的市场前景。注塑模具分为热塑性塑料注塑成型模具和热固性塑料注塑成型模具两大类。注塑模具的结构是由塑件结构和注塑机的形式决定的。凡注塑模具，均可分为动模和定模两大部分。要真确地、高水平地使用注塑模具计算机辅助设计的各种软件，也必须对模具设计的原则和方法有透彻的了解。
注射成型是塑料制品的主要成型方法,约半数以上的塑料制品是通过注射成型的。因此，塑料注射模的数量为其它各类塑料模具之首，约占整个塑料模具总产量的50%以上。同时塑料注射模具的设计制造和加工精度，均比其它各类塑料模具难度要大一些。一般来说，若能掌握塑料注射模具的制造技术，则对掌握其它各类塑料模具的制造技术，显然会容易多了。
注塑模设计的主要内容归纳起来大致有以下几个方面：
A、根据塑料熔体的流变行为和流道、型腔内各处的流动主力通过分析得出充模顺序，同时考虑塑料熔体在模具型腔内被分流及重新熔合的问题和模腔内原有空气导出的问题，分析熔接痕的位置、决定浇口的数量和方位。
B、根据塑料熔体的热学性能数据、型腔形状和冷却水道的布置，分析得出保压和冷却过程中塑件温度场的变化情况，解决塑件收缩及补缩问题，尽量减少由于温度和压力不均、结晶和取向不一致而造成的残余内应力和翘曲变形。
C、塑件脱模和横向分型抽芯的问题可通过经验和理论分析来解决这方面的问题，目前还正在大力研究建立在经验和理论计算基础上的计算机专家系统软件，以期这方面的工作能更快、更准确无误的在计算机上实现。
D、决定塑件的分型面，决定型腔的镶拼组合。模具的总体结构和零件形状不单要满足充模和冷却等工艺方面的要求，同时成型零件还要具有适当的精度、粗糙度、强度和刚度、易于装配和制造，制造成本低。
以上这些问题，并非孤立存在，而是相互影响的，应综合加以考虑。

本课题是对水桶进行测绘、模具设计、模具型腔仿真加工。课题来源于盐城市羽佳塑料制品厂。基于生产实践之上的对水桶的模具设计以及仿真加工。在设计过程中要解决水桶制品测绘、模具设计、在模具设计时对分型面的选择、浇口形式与位置的确定、型腔的安排、型腔和型芯冷却水道的设置、工艺分析及加工仿真等问题。水桶制品的几何尺寸进行测量后要进行合理的后处理。模具分型面处在同一平面时不需要一定的角度，所以选择底面为分型面。本模具设计采用直接浇口。为使流道平衡,应使各型腔距主流道距离均等。由于所成型的制品形状简单且几何尺寸较大,因此可采用冷却水道围绕型腔、定模镶件、型芯主体的冷却方式。模具方案设计完成后对型腔进行仿真加工。据此方案可以达到设计的预期效果。并且大大提高了注塑模的质量和效率。

2总体方案论证
本课题的设计目的是对水桶三维造型及优化、塑料注射模具设计和模具加工仿真。其中：1、 制品的厚度方向小于2.0； 2、制品材料为ABS；3、制品表面粗糙度不低于实物表面；4、制品生产批量为5万件；5、制品的其他要求要符合设计规范。在进行零件的三维造型之前，首先要对塑件进行测绘，绘制塑件二维工程图，然后根据工程图进行塑件的三维造型，再进行型腔的设计，主要是分型面的设计，接着就是把分型后的型腔装配组件调入Pro/E Wildfire4.0进行整个模架的设计，然后进行仿真加工。
首先是对塑件进行测绘。由于该塑件大都为曲面实际测量有一定困难所以采用多次取断面进行测量的方法。测绘好后使用Pro/E Wildfire4.0进行三维造型。主要采用拉伸、除料、旋转等步骤造型。根据工厂现有设备的注射量、锁模力等方面进行考虑，还有塑件的精度等级确定采用一模一腔。同时确保塑件及浇注系统所需的注射量不超过注射机最大容量的80％。
接着确定模具总体模具结构形式。根据所选用的模具结构形式，确定其定模、动模结构。此制品外形简单，尺寸较大，应考虑既节省材料，减轻模具重量，又使模具结实，故作如下分析：
A、模具呈圆形，动、定模直接由导柱连接，用锥面配合保证同轴度。此模具在三个角上为导柱空出位置，结构合理。
B、该模具采用多段水冷却，型腔四周虽在冷却水孔处应力集中，但孔径小。再者，动模受力均匀，不易应注射压力而变形，模具结构合理。
C.对各个系统进行设计，首先是浇注系统。根据所选用定模及动模模块及定模板尺寸、模具的类型、型腔的类型、型腔的数目、布置、成型零件型腔尺寸、形状及塑料型号等因素，确定浇注系统形式。
模具设计完成后，进行型腔的加工工艺分析，在确定加工工艺步骤后，在Cimatron中进行刀具路径设定完成仿真加工，而后输出数控程序。

3具体设计说明
3.1 塑件的测绘
塑件为水桶，材料为ABS，用游标卡尺对零件进行测绘。我们最终所需要加工得到的是制造此零件的模具型腔，由于制造的原因，塑件在出模后不可避免的会产生一定的变形，因此对该零件的测量数值需要进行分析处理。如对塑件较大尺寸误差的进行修正，对相同形状处所测不同尺寸的取均值进行圆整，然后绘出零件的草图。由于条件限制所以采用多次取断面进行测量的办法。
用游标卡尺（0～300、0.02），曲线测量仪等测量。测绘过程中必须把被测物体放在工作平面上，采用多次测量求平均值，正确地读取数据。
测量的主要尺寸如下图：

3.2 塑件的造型
零件测绘草图出来以后，应该根据零件的测绘图，对零件的进行三维造型。三维造型可以选用Pro／E软件，三维造型的所有参数与测绘的数据一致。首先打开三维软件Pro／E，进入零件设计界面，点击草绘拉伸命令，然后在竖直面内画水桶的中间截面的断面图，点击旋转命令绘制三维图形，由于该塑件大都是曲面都是圆滑过渡所以在三维造型中要使用倒圆角命令。该塑件大都是曲面所以三维造型有一定的困难。要正确的绘制出该塑件的造型图必须熟练掌握Pro／E的绘图命令。
由Pro／E软件的计算功能得塑件尺寸为：
该塑件口径为196mm，高度为290mm，壁厚为2mm.

3.3塑件材料性能分析
塑料模具结构比较复杂，组成一套模具的零件数目较多，而且由于各零件在工作中所处的地位、作用不同，对材料的性能要求也不同。总的说来，用于制作塑料模具的材料，在质量上首先要求具有一定的硬度和耐磨性，其次是有一定的强度和韧性，再次是易于加工。因此，应根据模具的结构、性能要求和使用条件、模具的制造方法，合理地选用模具材料。根据文献[5]中的P546，模具中各个零件的材料选择如下：
A．导向零件的材料选择 包括导套和导柱，由于在开、合模时有相对运动，成型过程中要承受一定的压力，或偏载负荷，如导柱、导套与斜导柱等部件, 根据一软一硬的原则, 保证硬度。因此要求表面耐磨性好，心部具有一定的韧性，本设计中的导向零件选用T8A，经过渗碳淬火后表面硬度应达到50-55HRC；
B．浇注系统零件的材料选择 本设计中的浇注系统零件选用T8A，经过渗碳淬火后表面硬度应达到50-55HRC；塑件材料ABS，密度取1.01g/ cm3，脱模斜度取1°，ABS收缩率（0.3～0.8）%，取0.5% 。
C．模体零件的材料选择 包括各种动、定模板、型腔、型芯等，这些零件要求具有足够的机械强度，在本设计中选用45钢，经淬火处理后表面硬度达到40-45HRC，可满足上述要求；
D．定位零件的材料选择 包括定位圈和螺钉，要求其具有足够的机械强度，耐磨性好，考虑上述要求，定位圈选用T8A，并表面淬火使硬度达到50-55HRC；螺钉选用45钢。
3.4塑件的结构分析
该塑件口径为196mm，高度为290mm，壁厚为2mm。对于这种大型薄壁塑件模具，设计之前对塑件图纸进行分析，认为在生产过程中可能会产生下列问题:
A．由于腔深、型芯长,可能会因型腔、型芯不同心而造成塑件壁厚薄不均,从而造成成型困难,废品率高。这一点对于薄壁桶体尤为重要。
B．该模具仅型腔、型芯装配后尺寸约为560X413mm,属于大型模具，因此必须有良好的冷却系统，以保证塑件不变形，提高生产率。
C．型芯表面积2092cm2,根据公式计算，初始包紧力约为18.3吨，顶出时很可能使塑件产生裂纹或变形。
D．脱模时型芯外可能形成真空，增大脱模力。
由于模具尺寸较大,设计时动、定模以导柱定位,以确保型芯、型腔的同轴度。
3.5型腔数的确定
型腔的数量是由给定的注塑机型号XS—ZY—500来确定的 ，并且从塑件的尺寸精度考虑，由于该制品精度等级6所以型腔数控制在一腔，并且零件是水桶，体积大，大批量生产，从注塑经济效益出发来确定。
热塑性塑料注射机型号：XS—ZY—500
具体参数如下表：
表3-1 注塑机参数
型号
XS—ZY—500
螺杆（柱塞）直径／mm
65
注射容量/ cm3
665
注射压力/( 105Pa)
104
锁模力/(kN)
3500
最大注射面积/ cm2
1000
模具厚度
最大/mm
450
最小/mm
450
模板行程/mm
300
喷嘴
孔直径/mm
6
球半径/mm
18
定位孔直径/mm
100
注射时间s
1.6
动，定模固定板尺寸mm
630

以机床的注塑能力为基础，每次注射量不超过注射机最大注射量的80%。该塑件外形简单，尺寸较大，故采用一模一腔的形式。
3.6 浇口位置选择
模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：
A．避免制件上产生喷射等缺陷 浇口应开设在塑件截面最厚处，当塑件壁厚相差较大时，在避免喷射的前提下，浇口开设在塑件截面的最厚处，以利于熔体流动、排气和补料，避免产生缩孔或表面凹陷。
B．有利于型腔排气 在浇口位置确定以后，应在型腔最后充填处或远离浇口的部位，开设排气槽；或利用分型面、推杆间隙等模内的活动部分排气。
C．考虑塑件使用时的载荷状况 通常浇口位置不能设置在塑件承受弯曲载荷或受冲击力的部位，原因在于塑件浇口附近残余应力大，强度差，一般能承受拉应力，不能承受弯曲应力和冲击力。
D．考虑浇口位置和数目对塑件成型尺寸的影响 平板形塑件翘曲变形的原因在于垂直和平行于流动方向上的收缩率不同而致。
E．防止将型芯或嵌件挤歪变形 对于有细长型芯的圆筒形塑件，或有嵌件的塑件，应避免偏心进料，以防止型芯或嵌件被挤压移位或变形，导致塑件壁厚薄不均，或塑件脱模损坏。
根据本塑件的特征，综合考虑以上几项原则，确定浇口位置选在塑件的底部。
3.7浇口结构形式的选择
浇口结构形式很多，常用的主要有直接浇口、点浇口、侧浇口三种。
A. 直接浇口 直接浇口是主流道浇口套直接成形的浇口，它不经过分流道、支流道，因此流程短，注射压力损失少，任何材料都能容易成型，易用于一模单腔的大而深得制品。
B.侧浇口 侧浇口的浇口可随意选择进料位置，浇口的宽度及深度在试模后可加深、加宽便于修正，但流程长，易产生气泡，影响塑件质量。
C.点浇口 点浇口一般设在型腔底部，排气通畅，成型良好，塑件无不良痕迹。
该塑件结构简单、一模单腔、口径大高度深，确定浇口采用直接浇口。
3.8浇口尺寸的确定
浇口的截面积一般为分流道截面积的3%～9%，截面形状多为矩形（宽度与厚度的比为3：1）或圆形。在设计浇口时，应取较小值，以便在试模时加以逐步修正。根据本塑件的特征，综合考虑以上几项原则，确定采用直接浇口。
表3-2 直浇口主流道参考尺寸
制品大小
小制品
一般制品
大制品
主流道直径
d
D
d
D
d
D
ABS
2.5
5
3
6
4
8
3.9浇注系统的平衡
对于中小型塑件的注射模具己广泛使用一模多腔的形式，设计应尽量保证所有的型腔同时得到均匀的充填和成型。一般在塑件形状及模具结构允许的情况下，应将从主流道到各个型腔的分流道设计成长度相等、形状及截面尺寸相同（型腔布局为平衡式）的形式，否则就需要通过调节浇口尺寸使各浇口的流量及成型工艺条件达到一致，这就是浇注系统的平衡。显然，我们设计的模具是平衡式的，即从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸都相同。
3.10分型面的设计
分型面的选择应使塑件在开模后留在有脱模机构的部分，一般应留在动模部位，以便于脱模。设计分型面时，尽量要避开斜面及曲面以便于加工，并尽量避免侧向抽芯和侧向分型。如塑件有侧凹及侧孔必须采用侧向及侧向抽芯时，应使侧抽芯尽可能安放在动模上，而避免在定模抽芯。对于有同轴度要求的塑件在设计时尽可能将型腔设计在同一型面上。以保证制品精度。
初步确定了分型面后，用Pro／E软件建立分型面。主要有以下几个步骤：
a．首先打开Pro／E，调入模具参考模型，在菜单栏中选取【新建】——【制造】——【模具型腔】——【装配】，装配已画的零件图。
b．设置收缩率，在菜单管理器中选取【收缩】——【按尺寸】——【设置/复位】——【所有尺寸】输入ABS的平均收缩率0.005，单击完成。
c．设计毛坯工件，在菜单管理器中选取【模具模型】——【创建】——【工件】——【手动】单击确定。选择【创建特征】，在菜单管理器中选取【实体】——【加材料】——【拉伸】——【实体】——【完成】进入草绘部分进行绘制。
d．设计分型面，利用菜单管理器中【分型面】的子选项进行分型面的创建和修改。
3.11 主流道的设计
主流道为从注射机喷嘴开始到分流为止的熔融塑料的流动通道。它与注射机喷嘴在同一直线上。主流道的基本尺寸通常取决于两个方面：第一个方面是所使用的塑料种类，所成型的制品质量和壁厚大小。关于主流道的基本尺寸的选定参考下表：
表3-3主流道直径参考表
制品质量/g
D/mm
R/mm
0～20
3
0.5
20～40
4
1
40～150
5
1
150～300
6
2
300～500
8
2
500～1500
10
2
为防止注射机喷嘴与浇口两部分相接触处由于有间隙而产生的溢料，浇口套的球半径应比喷嘴的球半径大2mm～5mm，主流道的小端尺寸应比喷嘴孔尺寸稍大，这样可以使喷嘴与浇口对位容易。本模具设计采用的注射机是XS－ZY－500，其喷嘴球径为6mm，取浇口套的球半径为18mm。另外，为使浇口套中的塑料容易脱离主流道，应设有脱模斜度，这个斜度一般最小不小于1°，最大不超过4°。主流道的脱模斜度不能过大，否则在注塑时会产生涡流和流速过慢等现象。主流道应保持光滑的表面，避免留有影响塑料流动和脱模的尖角毛刺等。

图3-4 主流道的几何关系
3.12冷却系统设计
模具设计冷却装置的目的，一是防止塑件脱模变形；二是缩短成型周期；三是使结晶性塑料冷凝形成较低的结晶度，以得到柔软性、扰曲性、伸长率较好的塑件。冷却形式一般在型腔、型芯等部位合理地设置通水冷却水路，并通过调节冷却水流量及流速来控制模温。冷却水一般为室温冷水，必要时也有采用强迫通水或低温水来加强冷却效率。冷却系统的设计对塑料质量及成型效率直接有关，尤其在高速、自动成型时更应注意。
A. 设计冷却管道考虑因素：
a. 模具结构形式，如普通模具、细长型芯的模具及脱模机构障碍多的或镶块多的模具，对冷却系统设计直接有关；
b. 模具的大小和冷却面积；
c. 塑件熔接痕位置；
B. 冷却水孔的开设原则：
a. 边离型腔的距离一般保持在15～25mm，距离太近则冷却不宜均匀，太远则效率低。水孔直径一般在8mm以上，根据模具大小（塑件重量）决定；
b. 孔通过镶块时，应该考虑镶套管等密封问题；
c. 孔管路应畅通无阻；
e. 管接头（冷却水嘴）的位置尽可能放置在不影响操作的一侧；
f. 冷却水孔管路最好不开设在型腔塑料熔接的地方，以免影响塑件强度；
本模具采用一模一腔结构，为使各个塑件都能均匀冷却。采用多段冷却及多处独立冷却系统。如图所示：

图3-5模具主视图

图3-5模具左视图
型腔、型芯的冷却设计：
A．型腔：由于型腔体积达560X304mm,设计时在桶身部分高度上采用了六排独立冷却系统。在用以成型的定模镶件上，采用环型水道冷却，水流的进出口设计在定模固定板上，镶件与定模固定板之间由橡胶密封圈密封。
B．型芯：型芯冷却采用中间有一主水道进水，然后沿周围均布分成6个分水道出水，从而使型芯各处得到充分冷却，整个模具的温度场比较均匀。
3.13导向装置
导向装置的作用是：当动模与定模合模时，导向装置先进行导向，型腔与型芯再合模，这样可避免型芯与型腔发生碰撞而损坏。同时，保证了型芯及型腔的相对位置，兼起定位作用及承受一定的侧压力作用。导向装置包括两个部件，即导柱和导套，导柱一般安装在动模上，导套安装在定模上。有时，也可将导柱安装定模上，导套安装在动模上，或在动模上设计导套孔，用导柱直接导向。在本设计中，导套安装在定模上，导柱安装在动模上，在合模时进行导向定位。导柱和导套的孔径设计时最好一致，这样容易在装配时，保证尺寸及同轴度尺寸精度。
3.14顶出系统设计
塑件在模具中冷却定型时，由于热收缩其体积和尺寸逐渐缩小，在塑料的uyu哦温度以前热收缩并不造成对型芯包紧力，但制品固化后继续降温则会对型芯产生包紧力，包紧力带来的正压力，垂直于型芯表面，脱模温度越低正压力越大，脱模时必须克服该包紧力所产生的摩擦力。
注射模具的顶出系统是制品的脱模装置。在设置顶出系统时，首先需要确定当模具开启后，制品的留模形式，顶出系统必须是建立在制品所滞留的模具部分中。
A．由于本模具若采用常规的机械顶出机构，将会大大增加模具高度，无法与机床的装模高度，最大行程匹配，因此设计了气动顶出装置。开模时由气道进压缩空气，推动气动阀，使塑件顶出一定的距离，然后由机械手取下塑件。同时，由于采用气动顶出，可以破坏型芯外的真空，使其易于脱模。
B．由于冷却系统及气动顶出的需要，型芯设计成上下两段。气动顶出阀装设计在型芯镶件上，进气道设计在动模固定板上。
C．在定模镶件上也设计了两个气动顶出阀，以免塑件留在型腔内。进气道设计在定模固定板上。
D．为克服包紧力过大造成的顶出困难，在型芯镶件与型芯主体的结合面上，设计了环型气槽，并在端面沿周围均匀开设了宽12mm、深0.8mm的气隙,进气道设在型芯主体上,与气动顶出同时给气。如图3-6所示。
3.15 侧抽芯的设计
侧向抽芯用于有侧孔的塑件，根据侧孔的数量和方位设置一至多个侧抽芯，用侧向抽芯机构抽出侧型芯。
侧向分型与抽芯方式一般分为：手动、机动、液压或气动分型抽芯。本模具设计中选用机械侧向分型抽芯机构中的气动抽芯机构。侧芯在动模一边，开模后，首先由气缸抽出侧芯，然后再顶出塑件，顶出系统复位后，侧芯再复位。如图3-7所示。

图3-6型芯上镶件

图3-7侧抽芯机构
3.16确定各模板尺寸
模板各部分结构尺寸如表3-4所示：
表3-4 模板各部分主要结构尺寸
1
定模固定板
长 ×宽×厚
630mm ×40mm
2
定模镶件
长 ×宽×厚
246mm ×65mm
3
型芯上镶件
长 ×宽×厚
210mm ×68mm
4
型芯主体
长 ×宽×厚
410mm ×560mm
5
型腔
长 ×宽×厚
410mm×560mm
6
动模固定板
长 ×宽×厚
630mm ×40mm
根据上述的设计，最后设计出的模具的总装图如下：

图3-8模具三维总装图

图3-9模具三维爆炸图
3.17凸、凹模结构形式
对于极为简单的形状可以采用整体式的凸模或凹模外，往往采用拼镶方法组合成凸模或凹模。

图3-10模具凸模

图3-11模具凹模
3.18加工零件工艺审查
A. 零件结构特点：
该零件是注塑模的型腔，矩形外表面和动模板配合，型腔结构以曲面为主加工比较复杂。由于型芯在注塑时需要承受一定的压力和温度，故该零件需要有足够的强度、刚度、耐磨性和韧性。
B. 主要技术要求：
零件图上的主要技术要求有：a. 热处理：HB230～196；b. 锐角去毛刺倒钝；c. 未注圆角R=0.25mm；d. 孔与基准C的垂直度公差等级为7级。
加工表面及其要求:矩形配合面的表面粗糙度Ra=1.6μm、与基准A的垂直度公差为0.01mm；分模面的平面度公差为0.01mm，与基准A的平行度公差为0.015mm；内轮廓表面的粗糙度为Ra=0.8μm。
C. 零件材料：
由于大批量生产及型腔结构简单，成型零件的材料选用模具钢45。
D．毛坯的选择：
考虑到零件所需的性能，选用铸件作毛坯；确定毛坯的形状、尺寸：选用模具钢45铸件650×520（mm）；
3.19基准选择
加工中心的一次装夹希望能够进行在该基准下的全部加工，这样可以降低由于基准不重合而导致的基准不重合度误差。根据对工件的加工的初步分析在毛坯的初次装夹后可以完成加工，故选用毛坯的初始轮廓面为装夹基准。
4．Cimatron仿真加工
Cimatron工作环境是专门针对模具行业设计开发的，可以说是一个高级的模具设计制造软件。它支持实体，曲面和线框混合造型，使模具设计者轻松导入数据和创建零件的概念设计。
4.1设计步骤
1.打开CAD文件
打开cimatron E7.0后，在主菜单上选择“文件”-“打开文档”，在cimatron E7.0浏览器中选择凹模，打开文件后，在CAD方式下检验模型的完整性。
2.进入CAM编程模块
（1）输出到CAM主菜单上选择“文件”-“输出”-“到加工”。将当前文件作为加工模型输出到CAM方式。
（2）确认模型放置位置。进入加工模块后，模型的放置位置和旋转角度按默认方式，即直接放置到坐标系的原点，同时不做旋转。在特征向导栏中单击“确定”按钮完成模型放置。
3.放置刀具
单击屏幕左侧的编程向导条中的“刀具”按钮，进入新建刀具功能，屏幕上会出现“刀具和卡头”对话框，在对话框中单击“新建刀具”按钮，如图所示

图4-1刀具的选择
4.新建刀具轨迹
单击屏幕左侧的编程向导条中的“新建刀具轨迹”按钮进入刀具新建轨迹功能，屏幕上会弹出“创建刀具轨迹对话框” 窗口内定义新建的刀路轨迹的名称与坐标系及安全平面高度。

图4-2 刀具轨迹的选择
5.开始创建程序
单击在屏幕左侧的编程向导条中的“创建程序”按钮，开始创建程序，此时屏幕上的向导条改变成程序向导条。如图所示

图4-3 程序的创建

6.选择工艺
在上图对话框中，主选项选择2.5轴加工，子选项中选择素材环切
7.选择加工对象
刀具确定后，会切换到加工对象功能下。单击“工件轮廓”数量按钮进行曲面选择，在弹出的对话中设置参数
8.设置刀路参数

图4-4 刀具参数的设置

图4-5刀具参数的设置

图4-6 刀具参数的设置

图4-7 刀具参数的设置

图4-8 刀具参数的设置

图4-9 刀具参数的设置

9.设置机床参数

图4-10 刀具参数的设置
10.单击保存并计算

图4-11 毛坯

图4-12 凹模

5 结论
这次为期三个多月的毕业设计已接近尾声，在这段时间里我结合设计课题和设计任务书的要求，首先进行毕业实习，在工厂中对模具结构有了理性的认识，对模具设计奠定了基础，同时对塑料模具设计和制造进行文献检索，了解模具的现状和发展趋势，并制定了设计方案和计划。
按照毕业进度安排，我先对塑件进行测绘，确定尺寸精度和加工要求，并对其进行加工工艺分析，确定了各个零件之间的关系，对模具整体按照设计手册进行设计计算，取得各个零件的设计参数，绘制了模具装配图。最后实现型腔的仿真加工。
通过这次毕业设计我对模具结构有了清楚的认识，了解了注塑模具的工作方式，对型腔、型芯等主要零件的设计及要求有了初步知识。能够对模具设计中出现的问题予以解决，正确选取了型腔数、模具结构尺寸。在模具设计中，精度要求的确定是至关重要的一步，要综合考虑尺寸精度及配合要求，特别是各模板及型腔、型芯等配合精度要求高的部件，其精度确定的合理与否将影响到塑件的质量，从而对产品的使用性能及企业的经济效益产生很大的影响。
在设计中由于使用最新的模具设计软件是工作效率大大提高，并且提高了模具结构的合理性。但由于实践工程经验的欠缺，在设计中对零件的加工精度和成型零件的加工工艺的确定由很多不足之处，在以后的工作学习中还有待改进。

参 考 资 料
[1]王卫兵.Cimatron E 模具设计与数控编程实例教程.北京：清华大学出版社，2003-7.
[2] 陆锦明，黄仕勇，陈江虎. Cimatron E7.1软件在模具数控加工中的应用[J] .模具制造，2007，（7）：61-63.
[3]曹德权，唐定勇.Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 中文曲面与逆向工程设计.北京：电子工业出版社，2004-10.
[4]王树勋，苏树珊.模具实用技术设计综合手册.广州：华南理工大学出版社，2003-6
[5]陈静媛. 模具行业设计制造现状与趋势[J].机械设计与制造，2007（02）：174-175.
[5]洪慎章. 现代模具技术的现状及发展趋势[J] . 航空制造技术，2006，（6）：1-3.
[6]何博.Pro/ENGINEER Wildfire 实用速成教程.北京：中国电力出版社，2004-4.
[7]黄毅宏.模具制造工艺[Ｍ].北京：机械工业出版社,1995．
[8]宜凯得科技，张祥杰，黄圣杰.Pro/ENGINEER Wildfire 模具设计.北京：中国铁道出版社，2004-6.
[9]许越樾.实用模具设计与制造手册.北京：机械工业出版社，2005-10.
[10]陈孝康，陈炎嗣，周兴隆.实用模具技术手册.北京：中国轻工业出版社，2001-1.
[11]林清安.Pro/ENGINNER Wildfire4.0 模具设计.北京：电子工业出版社，2005-4.
[12]申开智.塑料成型模具.北京：中国轻工业出版社，2002-9.
[13]李云程.模具制造工艺学.北京：机械工业出版社，2000-10.

致 谢
本人在这次毕业设计中，充分利用这四年所学习的专业知识和平时自学的软件应用，特别是在工程领域分析问题，解决问题的方法。通过这次毕业设计使我对Pro/E、Cimatron E有了进一步的掌握，对于使用Pro/E三维造型和使用Cimatron制作模架感到很是方便，对其中“塑料顾问”模块有的新的认识，通过这个模块在先前就可以了解到制品注射成型后的质量是否达到设计要求，对于使用Cimatron进行仿真加工和数控编程中的实际加工问题进行了分析，对于AUTO CAD有的使用进一步的练习。在使用过程中对这些应用软件的优缺点有了很深的印象，充分利用它们的优点对我的设计帮助很大，不仅效率高了而且对工作质量有很大的益处。
在本次水桶模具设计中承蒙老师的悉心指导和帮助，在毕业设计过程中提供了很多宝贵的资料、设计和方向、设计思路，以及模具结构原理方面的知识，在此向他表示衷心的感谢。因本人工程实践经验与理论水平有限，时间较短促，设计过程中难免存在错误，请老师批评指正。

附录：外文翻译
薄壁模具成功的秘密
要求生产一种小的轻的零件,就要我们寻找一个能够注出薄壁工件的注塑模具.现在,”薄壁”在微电子方面通常定义为少于1m壁厚.在大的自动化方面,”薄”可能意味是2mm左右.无论怎么样,越薄壁的地方,在生产过程中要求的变化就越多:更高的压力和速度,更短的冷却时间,和改注射的方法和工作排列的方式.这些过程的改变在模具,机构和零件设计中要引起一系列的思考
机械方面的思考:
标准的注塑机都能够应用于大多数的薄壁注射.新标准的注塑机的容量远超过了十几年前的机器.先进的材料和技术,高超过的设计水平大大的增加了薄壁零件对标准注塑机的要求.
但是当薄壁不断的收缩,要求有更大的高速带来的特殊压力.例如微电子零件的壁厚少于1m,填充时间要少于0.5秒和注射压力大于30000psi是不罕见的.为薄壁注射而设计的水力机械通常储蓄的能量既用于注射又用于夹紧循环.纯电的和水电混合的机械的出现往往能够提供更高的速度和更大的压力.
为了抵抗高压,在注射范围内,夹紧里应该是在5-7吨每平方英寸.另外,连接杆到压盘有助于减少弯曲,当墙壁厚度减少,注射压力上升.薄壁注射机的连接杆到压盘厚度的距离通常是2:1,或者是更低的比率.而且,随着壁厚的变薄,注射速度的闭环的控制,转移压力和其他的过程变量能在高速度和压力拥包的情况下帮助控制充满型腔.
当它开始注射容量时，大量的塑料装入型腔太多了。我们建议注射40%~70%的型腔容量到模的型腔里面。在薄壁注射的应用中经常能见到的大大地减少的总循环周期时间可以使把最小注射量降低到型腔容量的20%~30%成为可能，但是 ，只有在彻底了解零件因材料变化而引起的其特性的变化的情况下才能实现。用户必须小心，小的注射量可能引起材料性能的降低，因此，意味着更长的只社时间。
模子：本身的精度
速度是薄壁模能否做成功的关键的因素之一。更快的折射速度和更高的注射压力把溶解的热塑性的材料在一个足够的速度下注入狭窄的型腔以避免其凝固。如果标准零件注射时间在2sec内，如果它的厚度减少25%那么充型时间就能减少50%，即1sec钟就能充满型腔。
薄壁模具的好处之一是当壁厚减少时，需要冷却的材料也相应的减少。随着主要壁厚的减少，循环周期能减少50%，熔化状态下的系统的小心的管理能使分流道和主流道缩小循环周期的时间。热的分流道和主流道通常用于薄壁零件的注塑以利于把周期时间减少到最小。
模具的材料也应该被检查。P20钢在传统的应用中广大被使用，但是，由于薄壁注射的压力不断的增大，模具也必须做得更坚固。H-13钢和其它的坚韧的钢为薄壁的工具提供了额外的安全保证。（另外，如果可能，你也可以选用模具的材料