模具设计综合案例.docx
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模具设计综合案例
模具设计综合案例
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第16章实际模具设计综合案例
本章主要是通过实例的操作来提高实际操作能力，培养的要求：
要贯彻以基础知识学习和学员独立操作能力培养的原则，理论讲授与上机实操相结合；扩大学员视野，了解先进的模具设计与制造工艺及方法；在课程实施中，还要注意结合教学内容，培养学员的工程意识、产品意识、质量意识，提高其工程素质。
16.1一模一腔抽芯机构大水口模具设计
图16-XXX电器下盖
步骤1了解模具设计基本信息
本制品模具的入浇方式为大水口直接入浇；注塑机的选用日纲100T的注塑机；模具制造其他信息如下：
产品名称：
CANOPY
模具编号：
TL_09001M
胶料/缩水：
ABS/1.005
模具材料：
738H
模具标准件：
FUTABA_MM
标准模架：
龙记大水口系列工字模胚
浇注系统：
大水口直接入水
冷却系统：
采用标准NPT喉牙,冷却直径不限
步骤2启动产品进行可塑性分析
（1）开启NX6.0打开文件part\chapter_16\section_16.1\CANOPY.prt，进入建模。
（2）选择分析【Analysis】→塑模部件验证【MoldedPartValidation】，弹出如图16-XXX所示的MPV初始化【MPVInitialization】对话框，此时，产品模型被自动选中而呈高亮显示。
话框中，设置拔模角度限制【DraftAngleLimit】=1并按回车键，系统内部将会自动计算产品模型中各个面的拔模斜度。
计算完成后，系统将模型的表面分成三类面：
正面（型腔面）、垂直面（拔模角为0度）和负面（型芯面），而正面和负面又细分为大于和小于指定拔模角度的面，点击各类面的检查盒打开其检查符后，该类型的面就会在模型中呈高亮显示，以方便观察。
（6）继续在塑模部件验证对话框中，可以了解到底切区域（倒扣区域）包含了17个面。
点击底切区域【UndercutAreas】检查盒打开其检查符，此时模型中的底切面就高亮显示，见图16-XXX所示，旋转模型仔细观擦。
图16-XXX模型中的底切区域
（7）点击取消【Cancel】退出模部件验证对话框，完成对产品模型的验证。
（8）根据在塑模部件验证中分析了解到底切区域（倒扣区域）包含了17个面，这些倒扣区域的面分别位于模型的上侧和右侧2个方向。
经过对模型的整体分析，在模型的上侧应用两个斜顶和右侧布置一个滑块侧抽芯机构，其结构方案如图16-XXX所示。
图16-XXX确定模具结构方案
步骤3启动注塑模向导。
从标准【Standard】工具条中选择开始【Start】→所有应用模块【AllApplications】→注塑模向导【MoldWizard】，启动注塑模向导模块，系统同时弹出注塑模向导【MoldWizard】工具条。
步骤4模具项目初始化。
（1）在电脑d盘目录下建立TL_09001M文件夹。
（2）从注塑模向导【MoldWizard】工具条上选择初始化项目【InitializeProject】图标，弹出打开部件文件【OpenPartFile】对话框。
如图16-XXX所示，在目录part\chapter_16\section_16.1\CANOPY.prt中，选择并打开部件CANOPY.prt
图16-XXX打开制品部件
特别提示：
如果制品部件中包含了多个实体，系统将提示指定其中一个实体模型进行项目的初始化。
（3）当确定打开制品部件后，系统弹出项目初始化【ProjectInitialize】对话框。
在该对话框中，可以指定当前项目的单位制（一般由制品部件来确定）、项目路径【ProjectPath】和名称【ProjectName】、制品塑料品种及其收缩率。
如图16-XXX所示，指定文件放置在刚才建立的文件夹内，模具名称为TL_09001M，在配置【CONFIGURATION】选项上选择原先的【ORIGINAL】,其他的选项为默认值。
图1-29模具项目的初始化设置
（4）在项目初始化对话框中，当完成设置后，选择确定【OK】，系统开始初始化过程。
此时，系统会利用装配克隆的技术为当前模具项目建立一个装配结构，如图16-XXX所示。
同时，系统也会自动在指定的项目目录中保存这个模具项目装配。
图16-XXX模具项目总装部件的装配结构
步骤5定义模具坐标系
（1）从注塑模向导【MoldWizard】工具条上选择模具坐标【MoldCSYS】图标，弹出模具坐标系【MoldCSYS】对话框。
确信不要退出模具坐标系对话框，从主菜单选择格式【Format】→WCS→动态【Dynamics】，使得工作坐标系处于动态操纵状态。
（2）如图16-XXX所示，将工作坐标系绕ZC轴旋转90度，使YC轴处于模具竖直方向，确保ZC指向拔模方向。
图16-XXX移动和旋转工作坐标系
（3）完成移动和旋转工作坐标系后，在模具坐标系对话框中，选择当前坐标WCS【CurrentWCS】，点击确认【OK】，系统旋转（或移动）模型，使得产品体的当前坐标与绝对坐标系的原点重合。
此时，绝对坐标系就是模具坐标系，模具坐标系的XY平面就是模架的动模和定模相碰面、Z轴的正方向就是产品的拔模方向。
步骤6给定模具缩水率
从注塑模向导【MoldWizard】工具条上选择缩放体【SHRINKAGE】图标，弹出工件尺寸【SCALEBODY】对话框。
如图16-XXX所示，在均匀比率选项上填入1.005的缩水率，点击确认【OK】，系统会自动把产品以坐标原点为中心放制品缩水率。
图16-XXX制品放缩水率
步骤7定义工件。
（1）从注塑模向导【MoldWizard】工具条上选择工件【WorkPiece】图标，弹出工件【WorkPiece】对话框。
如图16-XXX所示，确信已选中用户自定义块【UserDefineBlock】，并在定义类型【DefineType】中，选择距离融差【DistanceAllowance】单选按钮，然后输入工件尺寸：
X-=30X+=30X=130
Y-=27.5Y+=27.5Y=190
Z-=30Z+=40Z=70
图16-XXX设定工件尺寸
特别提示：
如果点击工件【WorkPiece】图标弹出的不是上面形式的图框，请检查在模具项目初始化的时候，配置【CONFIGURATION】选项上十分已经选择原先的【ORIGINAL】，如果不是请重新初始化项目。
（2）完成设置工件尺寸后，选择确定【OK】，系统自动在分型部件parting中创建一个方块体，并将之放置在图层20中，见图16－XXX所示。
同时，系统也自动将这个工件方块体分别链接到型芯和型腔部件。
图16-XXX工件方块体和产品
步骤8型腔布局
（1）从注塑模向导【MoldWizard】工具条上选择型腔布局【CavityLayout】图标，弹出如图16-XXX所示的型腔布局【CavityLayout】对话框。
接收默认的型腔数量设置（1模1腔），选择自动对准中心【AutoCenter】选项，确保工件中心与模具坐标系原点一致。
图16-XXX型腔布局
（2）继续在型腔布局对话框中，选择编辑插入腔【EditInsertPocket】选项，弹出刀槽【InsertPocket】对话框。
如图16－XXX所示，设置拐角半径R=10、类型为2，选择确定【OK】，系统创建用于工件安装而挖槽的一个方块体，见图16－XXX所示，它自动捕捉工件的尺寸和位置，并随工件尺寸的变化而自动更新。
在图形窗口中，工件安装槽方块体呈虚线显示，而在装配导航器中，挖槽部件节点pocket将放置在节点misc下。
图16-XXX设置工件安装槽尺寸
图16-XXX工件安装槽
特别提示：
先确信模具总装部件TL_09001M_top_010为显示和工作部件，然后从主菜单选择文件【File】→保存【Save】，系统将保存模具装配中所有文件。
步骤9区分分型区域
（1）从注塑模向导【MoldWizard】工具条中选择分型【parting】图标，弹出分型管理器【PartingManager】对话框，如图16-XXX所示。
图16-XXX分型管理器对话框
（2）选择设计区域【DesignRegions】图标，弹出MPV初始化【MPVInitialization】对话框，具体设置可参考本章节步骤2。
（3）选择区域【Region】选项卡，见图16－XXX所示。
点击设置区域颜色【SetRegionsColor】选项使系统自动设置型腔和型芯区域的颜色，此时，未定义的区域【UndefinedRegion】选项显示出系统无法自动识别的曲面数量为1。
（4）点击交叉竖直面【CrossoverVerticalfaces】选项的复选框打开其检查符，然后在用户定义区域【UserDefinedRegion】选项处，点击型腔区域【CAVITYRegion】选项单选按钮，按应用【Apply】，此时，未定义的区域选项显示无法识别的曲面个数为0，表示系统已经将原先无法识别的1个面都组织到了型腔区域。
（5）选择取消【Cancel】退回到分型管理器对话框。
图16-XXX设计型芯和型腔区域
步骤10提取区域面和分型线
在分型管理器【PartingManager】对话框中，选择抽取区域和分型线【ExtractRegionsandPartingLines】图标，弹出定义区域【DefineRegion】对话框。
如图16-XXX所示，确信已经选中创建区域【CreateRegions】选项和已打开抽取分型线【ExtractPartingLines】选项检查符，按确定【OK】。
系统将自动从零件模型中提取分型线、型芯区域和型腔区域，并分别放置在图层26、27和28。
图16-XXX设置提取区域对象
步骤11创建分型线引导线
（1）如图16-XXX所示，关闭产品体【ProductBody】和型芯区域【CoreRegion】检查符，仅打开工件线框【WorkpieceWireframe】和分型线【PartlingLines】检查符，使得图形窗口仅显示分型线和镶件轮廓线。
图16-XXX控制工件线框和分型线的显示
（2）选择定义/编辑分型段【Define/Editpartingsegments】图标，弹出分型段【partingSegments】对话框，如图16-XXX所示，先设置引导线长度【DefaultLength】值为100，并点击选择分型线【SelectPartinglines】选项单选按钮。
图16-XXX设置引导线的长度
（3）然后按图2-28a所示，在图形窗口中把鼠标放置分型线段S1的端点，系统会提示沿WCS坐标方向的引导线，点击鼠标左键生成引导线。
按同样操作，创建分型线S2、S3和S4的端点沿WCS坐标轴方向的引导线，见图16-XXXb所示。
（4）点击确定【OK】退回到分型管理器对话框。
图16-XXX创建分型线端点的引导线
（a）分型线中的4段主要分型段（b）分型线端点的引导线
步骤12创建分型面
（1）在分型管理器【PartingManager】对话框中选择创建/编辑分型面【Create/EditPartingSurfaces】图标，弹出创建分型面【CreatePartingSurfaces】对话框，设置距离【Distance】=100，如图2-29所示。
图2-29设置分型面的长度
（2）选择创建分型面【CreatePartingSurfaces】选项，弹出分型面【PartingSurfaces】对话框。
此时系统会自动的选择图形窗口中的线段，然后如图2-30所示，确保已经选择了拉伸【Extrude】选项。
如果箭头方向与引导线不一致，则选择拉伸方向【ExtrudeDirection】选项弹出矢量【Vector】对话框，然后选择引导线，使得箭头方向与引导线一致并指向外。
确信分型线箭头方向与端点引导线一致后，选择确定【OK】，系统就自动创建了第一个分型面。
图2-30创建拉伸面
（3）当第一个分型面创建了以后系统会自动选择图形窗口中的另外一条线段，如图2-30所示，确保已经选择了有界平面【BoundedPlane】选项，并且箭头方向与引导线方向一致，如果箭头方向与引导线不一致，则选择第一方向【FirstDirection】选项弹出矢量【Vector】对话框，然后选择图形窗口中高亮显示1的引导线，使得箭头方向与引导线一致并指向外，选择确定【OK】（同理可以定义第二方向）。
最后选择分型平面上的确定【OK】，系统就自动创建第二个分型面。
按同样操作步骤，分别再次利用拉伸及有界平面创建另外两个分型面，如图2-32所示。
图2-32自动创建的4个主分型面
（4）点击取消【Cancel】选项返回到分型管理器对话框。
步骤13创建型芯和型腔
（1）在分型管理器【PartingManager】对话框中选择创建型腔和型芯【CreateCavityandCore】图标，弹出定义型腔和型芯【DefineCavityandCore】对话框，如图2-35A所示，选择型腔区域选项，点击应用【Apply】,系统开始创建型腔。
同理如图2-35B所示，选择型芯区域选项，点击应用【Apply】,系统开始创建型芯。
当完成后，点击取消【Cancel】退出型腔和型芯对话框。
（A）（B）
图2-35创建型腔和型芯
（a）创建型腔（b）创建型芯
（2）从主菜单选择窗口【Window】→lamp_bkt_core_013.prt使得图形窗口单独显示型芯部件，见图2-36a示，仔细观察型腔中分型面的特点。
从主菜单选择窗口【Window】→lamp_bkt_cavity_011.prt使得图形窗口单独显示型腔部件，见图2-36b所示，仔细观察型芯中分型面的特点。
（A）（B）
图2-36创建的型芯和型腔
（a）型腔（b）型芯
（3）从主菜单选择窗口【Window】→TL_09001M_top_010.prt使得图形窗口显示模具总装部件，并在装配导航器【AssemblyNavigator】中双击节点TL_09001M_top_010使模具总装部件为工作部件。
从主菜单选择文件【File】→保存【Save】，系统将保存模具装配中所有已更改的文件。
步骤14添加模架
（1）从注塑模向导【MoldWizard】工具条中选择模架【MoldBase】图标，弹出模架管理【MoldBaseManagement】对话框。
如图4-11所示，在目录【Catalog】选项中，选择龙记细水口模架【LKM_SG】，并将模架类型【Type】设置为C型。
图4-11选择模架类型及型号
（2）从型号列表中选中2530型号，然后在主参数区，设置A板尺寸【AP_h】=60、B板尺寸【BP_h】=80、模架类型【MOLD_TYPE】=I、推杆板螺钉数量【es_n】=3，其它主参数接受默认设置。
（3）定义动定模的距离，设置【FIX_OPEN】=0.5、【MOVE_OPEN】=0.5、【EJB_OPEN】=-5,完成上面设置后，选择确定【OK】，系统开始根据所设置的参数，应用克隆技术克隆模架模板生成指定规格型号的模架，见图4-12所示。
模架调用后，在装配导航器中，它将作为模具总装部件的一个子装配部件，模架子装配又包含定模子装配和定模子装配。
图4-12调用模架
（a）模架装配模型（b）在装配导航器中的模架节点
步骤15A、B板挖腔设计
（1）在图形窗口单独显示A、B板及挖腔工具体,如图2-49所示。
图4-12单独显现A、B板及挖腔工具体
（2）从注塑模向导【MoldWizard】工具条中选择腔体【Pocket】图标，弹出腔体【Pocket】对话框。
如图2-49所示，在模式【Mode】选项卡中选择减去材料（SubtractMaterial）。
此时系统会提示选择目标【Target】，把A、B板选上；点击选择刀具【Tool】，把挖腔工具体选上，其他的为默认选项。
选择确定【OK】，系统会自动的把A、B板进行挖腔的布尔运算。
（3）在图形窗口选择挖腔工具体，把鼠标放置选中的体上弹右键选中替换引用集【ReplaceReferenceSet】里面的空【Empty】，把挖腔工具体引用为空集。
图2-129挖腔对话框
步骤15添加模架垫钉（垃圾钉）
（1）在图形窗口单独显示顶针板、顶针托板及复位杆,如图2-49所示。
图4-12单独显现顶针板、顶针托板及及复位杆
（2）从注塑模向导【MoldWizard】工具条中选择标准件【StandardParts】图标，弹出标准件管理【StandardPartManagement】对话框。
如图2-49所示，在目录【Catalog】选项卡中，先将目录【Catalog】设置为FUTABA_MM，具体标准件选择STOPPIN,此时在图片区域显示标准件垫钉（垃圾钉）。
确信父【Parent】设置为TL_09001M_misc_006、位置【Position】设置为PLANE。
图2-129设置垫钉的类型和参数
（3）选择应用【apply】，弹出选择面【SelectaFace】对话框，如图2-141所示选择顶针底板平面作为垫钉的放置面。
图2-141指定螺钉的放置面
（4）指定放置面后，弹出点【Point】对话框，并且系统自动切换到俯视图。
先选择圆弧中心/椭圆中心/球心【Arc/Ellipse/Sphere】图标后，再如图2-142所示选择S1回针的端面圆弧，弹出位置【Position】对话框。
图2-142指定螺钉的定位参考点
（5）选择确定【OK】重新弹出点【Point】对话框，在坐标上输入X=55、Y=-125、Z=-24.2选择确定【OK】。
按同样操作，依次按照表2-8垫钉位置的坐标值指定垫钉S3、S4、S5、S6、S7、S8的坐标位置，添加其垫钉。
完成后，见图图2-143所示。
表2-8垫钉位置的坐标值
垫钉序号
坐标位置
垫钉序号
坐标位置
S1
（-55，－125，－24.2）
S5
（-55，45，－24.2）
S2
（55，－125，－24.2）
S6
（55，45，－24.2）
S3
（-55，－45，－24.2）
S7
（-55，125，－24.2）
S4
（55，－45，－24.2）
S8
（55，125，－24.2）
（A）垫钉的位置及序号（B）已添加的垫钉
图2-138垫钉的布局
（6）先确信模具总装部件TL_09001M_top_010为显示和工作部件，然后从主菜单选择文件【File】→保存【Save】，系统将保存模具装配中所有文件。
步骤16浇注系统设计
（1）从注塑模向导【MoldWizard】工具条中选择标准件【StandardParts】图标，弹出标准件管理【StandardPartManagement】对话框。
如图2-49所示，在目录【Catalog】选项卡中，先将目录【Catalog】设置为FUTABA_MM，具体标准件选择LOCATINGRING,此时在图片区域显示定位环（法兰）标准件。
确信父【Parent】设置为TL_09001M_misc_006、位置【Position】设置为NULL。
在直径【DIAMETER】选项上选择D=100,厚度【THICKNESS】选项上选择H=15,其他为默认值。
图2-49指定定位环类型及设置参数
（2）选择应用【Apply】，此时系统将自动把定位环安装在模具的相应位置。
（3）继续在标准件管理【StandardPartManagement】对话框的目录【Catalog】选项卡中，选择标准件SPRUEBUSHING,此时在图片区域显示浇口套标准件。
确信父【Parent】设置为TL_09001M_misc_006、位置【Position】设置为NULL。
在直径【Catalog_DIA】选项上选择D=16,其他为默认值,如图2-49所示。
选择确定【OK】，此时系统将自动把定位环安装在模具的相应位置，如图2-49所示。
图2-49指定浇口套类型及设置参数
图2-49浇口套系统定义位置
（4）在图形窗口选择浇口套标准件，将鼠标放置在浇口套标准件上面弹右键，在图形窗口MP3中选择移动【move】，弹出移动组件【moveComponent】对话框，在图形窗口中选中ZC的箭头，在距离框中填入-25的距离，如图2-49所示。
选择确定【OK】，此时系统将自动把浇口套向下移动25的距离位置，如图2-49所示。
图2-49浇口套重定位
（5）从注塑模向导【MoldWizard】工具条中选择修剪模具组件【TrimMOLDComponent】图标，弹出修剪模具组件【TrimMOLDComponent】对话框。
在修剪过程【TrimProcess】选项卡中，选择任意【Any】,如图16-XXXA所示，接着在图形窗口中选择浇口套标准件，在修剪组件【TrimComponent】选项卡中，修剪曲面【TrimSURFACE】中选择CAVITY_Trim_SHEET选项其他为默认值,如图16-XXXB所示，选择确定【OK】，此时系统将自动把浇口套修剪到定模胶位表面。
（A）设置修剪部件（B）设置修剪曲面
图2-51修剪浇口套长度
（6）先确信模具总装部件TL_09001M_top_010为显示和工作部件，然后从主菜单选择文件【File】→保存【Save】，系统将保存模具装配中所有文件。
步骤17抽芯机构滑块头设计
（1）在装配导航器【AssemblyNavigator】中选择TL_09001M_CORE_007（或直接在图形窗口上选择TL_09001M_CORE_007部件），弹右键选择使其成为显示部件【MakeDisplayPART】使到后模部件单独显示。
（2）从注塑模向导【MoldWizard】工具条中选择模具工具【MOLDToolS】图标，弹出模具工具菜单工具条，在工具条上选择创建方块【CreateBOX】图标，弹出创建方块【CreateBOX】对话框，如图16-124所示。
在默认间隙【DefaultClearance】选项上填入5后按键盘ENTER健确认，接着在图形窗口上选择要做滑块头的5处面，如图16-124所示。
选择确定【OK】创建出方块。
图16-124创建方块
（5）从直接建模【SynchronousModeling】工具条中选择替换面【TrimMOLDComponent】图标，弹出替换面【TrimMOLDComponent】对话框,如图16-XXXA所示。
接着在图形窗口中选择要替换的面及替换面，选择确定【OK】。
此时系统将会把长出来的面替换到镶件表面。
图2-124替换面
（6）按照上面的替换面的方法对胶位部分的面也进行处理，如图16-XXXA所示
图2-124替换面
（7）在建模里选择拔模【Draft】图标，弹出拔模【Draft】对话框，如图16-124所示。
在脱模方向上选择YC方向，固定面选择上面步骤（5）的替换面，拔模面选择两侧平面角度给2第，如图16-124所示。
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