模具設(shè)計(jì)與制造實(shí)訓(xùn)1第一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六一、模具裝配圖和電極設(shè)計(jì)目前模具行業(yè)通用的加工方法有車、鉗、磨、數(shù)控銑、電火花和線切割等。模具制造中電火花加工占有重要地位，快速準(zhǔn)確地進(jìn)行電極設(shè)計(jì)能縮短模具制造周期。模具制造周期中鉗工占了很大比例，不可能做到脫離圖紙完全依賴于三維數(shù)模，必須進(jìn)行模具工程圖的繪制。1.模具裝配圖的基本內(nèi)容目前模具行業(yè)尚未有一個(gè)針對(duì)模具制圖的國家標(biāo)準(zhǔn)，塑料模具的零件圖的畫法與規(guī)定與其他制造領(lǐng)域的機(jī)械制圖基本一致，本節(jié)重點(diǎn)講述模具裝配圖的基本知識(shí)。塑料模具裝配圖是模具制造和試模最重要的圖紙，結(jié)合模具行業(yè)的特點(diǎn)以及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，塑料模具裝配圖一般包括以下主要內(nèi)容：(1)塑料模具裝配圖首先要按照機(jī)械制圖國家標(biāo)準(zhǔn)，即GB/T14689~14691-1993、GB/T17450-1998等各項(xiàng)規(guī)范要求。2第二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六(2)模具制造一般工期緊，常要搶速度，所以可以先采用草圖、簡法繪制裝配圖，但必須清楚明了，以不致引起誤解為前題。模具簡化畫法可以參照四川省標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量管理局整理公布的《模具圖樣簡化畫法(DB51/T09-92)》。(3)模具裝配圖上除了編制零件序號(hào)、配上明細(xì)表外，還需標(biāo)出模具總高度尺寸、分型面周界尺寸、各主要模板的厚度尺寸及分型面標(biāo)記。因?yàn)橛辛诉@些標(biāo)記，可以在一張裝配圖上了解到該模具是幾開式結(jié)構(gòu)，可選用相應(yīng)型號(hào)的注射機(jī)以及相應(yīng)型號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)模架，還可從裝配圖上直接得到各主要模板的下落尺寸，便于調(diào)試模具。對(duì)主要成型件的配合精度和粗糙度也應(yīng)有標(biāo)記，例如導(dǎo)柱導(dǎo)套的配合、推桿和模板之間的配合等，以利于拆繪各零件圖。在拆繪成型零件圖時(shí)，其主要成型零件的主視圖或側(cè)視圖的方位盡可能與裝配圖的方位一致，這樣使模具工讀圖時(shí)有較好的直觀感覺，尤其是復(fù)雜的成型零件，更應(yīng)注意這一點(diǎn)。(4)在模具的裝配圖上，最好附上制品圖，或另有一張制品圖與其相伴。制品圖和裝配圖是模具工在制模過程中最重要的指導(dǎo)性技術(shù)文件，是模具制造中的重要技術(shù)依據(jù)。對(duì)裝配圖的讀圖、識(shí)圖和零件圖的拆繪均需借助于制品圖。模具制造的目的是為制品服務(wù)，則制品圖必然是模具裝配圖的主要依據(jù)。對(duì)于復(fù)雜的制品，制品圖的視圖方位與模具裝配圖的方位盡可能一致，以利于模具工直觀的讀圖。3第三頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六圖10-1為典型注射模裝配圖，由圖可知：(1)這是一個(gè)“二開式”結(jié)構(gòu)模具，兩個(gè)分型面，分別用“I—I”和“Ⅱ—Ⅱ”羅馬字母表示，也可用PL1和PL2表示。(2)主視圖一般按圖示視角放置。主視圖的尺寸標(biāo)注內(nèi)容包括：總高度H、各板高度；零件之間的配合公差（圖10-1以動(dòng)模型芯與推件板、動(dòng)模板的配合為例，此外還需標(biāo)注導(dǎo)柱導(dǎo)套等零件之間配合公差）。這有利于拆繪零件圖以及開下料尺寸單。(3)俯視圖繪制由I—I分型面處分開的動(dòng)模俯視圖。在此視圖中應(yīng)標(biāo)注分型面的界限尺寸b×L，該尺寸與A、B、C的三個(gè)厚度尺寸是挑選標(biāo)準(zhǔn)模架的重要依據(jù)。(4)模具分型面上的型腔排列、導(dǎo)柱、頂桿、回程桿及螺釘?shù)姆植?，一般均與模具垂直平分中心線對(duì)稱，因此裝配圖可采用簡化畫法，僅繪制第一象限中一角，并且在主視圖中將主要的模具結(jié)構(gòu)（如導(dǎo)柱導(dǎo)套、復(fù)位桿、固定螺釘?shù)龋┢书_。(5)對(duì)于較復(fù)雜的模具，如模具結(jié)構(gòu)不能完全用主視圖和俯視圖表達(dá)，則需要繪制左視圖。(6)制品圖一般放在裝配圖的右下角，制品視圖方位均與裝配圖的方位一致，對(duì)于形狀較復(fù)雜的制品，可以只繪制制品的等軸測圖，并在制品下面標(biāo)注制品材料。4第四頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六5第五頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六2.電極設(shè)計(jì)概述對(duì)于具有復(fù)雜的型芯和型腔外形的注塑模具，某些區(qū)域很難用普通的切削加工方法加工，對(duì)于這些區(qū)域，可以采用電火花進(jìn)行放電加工。電火花加工與機(jī)械加工之間有本質(zhì)的不同，它是直接利用電能、熱能對(duì)金屬進(jìn)行加工的一種工藝。電火花加工的原理是基于工件與電極之間脈沖放電時(shí)的電腐蝕現(xiàn)象。注塑模具的電火花加工，模具型孔的加工精度與電極的精度有著密切的關(guān)系。為了保證電極的精度，在設(shè)計(jì)電極時(shí)，需要選擇合理的電極材料，設(shè)計(jì)合理的電極幾何尺寸，同時(shí)還應(yīng)考慮電極加工工藝性等問題。（1）電極的技術(shù)要求為了保證電極的設(shè)計(jì)與制造質(zhì)量，必須對(duì)電極提出以下技術(shù)要求：1)尺寸精度不低于IT7級(jí)。2)各表面的平行度在100mm長度上不大于0.01mm。3)表面粗糙度Ra小于1.25μm。6第六頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六（2）電極的材料和結(jié)構(gòu)形式實(shí)際使用中選擇損耗小，加工過程穩(wěn)定、生產(chǎn)率高、機(jī)械加工性能好和價(jià)格低廉的材料作為電極。電火花加工常用的電極材料有紫銅、黃銅、石墨、鑄鐵和鋼等。紫銅電極在電火花加工過程中穩(wěn)定，生產(chǎn)率高、損耗小，但其韌性大，機(jī)械加工性能差，磨削加工困難，來源少，價(jià)格較貴。紫銅電極一般用于中小型的電極，尤其是截面形狀小而復(fù)雜或帶有尖角的電極。黃銅電極在電火花加工過程中穩(wěn)定，生產(chǎn)率高，但損耗比紫銅大。黃銅較紫銅的機(jī)械加工性能好，價(jià)格較低，來源較多，因此在模具電火花生產(chǎn)中使用較多。石墨也是模具電火花加工常用的電極材料。石墨價(jià)格低、易于加工和修整，但缺點(diǎn)是使用加工中心加工時(shí)，因?yàn)榍邢鳟a(chǎn)生的石墨粉末具有導(dǎo)電性，對(duì)機(jī)床的危害性較大，一般不能用普通加工中心加工，必須選用專用的加工石墨用機(jī)床，設(shè)備投資大。7第七頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六電極的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)型孔的大小與復(fù)雜程度、電極的加工工藝性等來確定。常用的電極結(jié)構(gòu)有下列幾種結(jié)構(gòu)形式：1)整體式電極。所謂整體式電極就是用一整塊電極材料加工出的完整電極。這是最常用的結(jié)構(gòu)形式。對(duì)于型孔面積較大的電極，可在其上開一些孔，以減輕重量。減輕孔不能開通孔，通孔會(huì)影響工作液的強(qiáng)迫循環(huán)，其開口應(yīng)向上，不能向下，否則，在電火花加工時(shí)減輕孔內(nèi)易聚集氣體而發(fā)生爆炸，即所謂“放炮”。2)多電極（或稱組合電極）。在模具加工中常遇到需要在同一型腔上加工幾個(gè)型孔的情況，對(duì)于這種情況，可采用分別加工法，也可采用多電極加工，即把多個(gè)電極裝夾在一起，一次完成各型孔的加工。多電極加工，生產(chǎn)率高，各型孔間的位置精度也較為準(zhǔn)確，但對(duì)電極的定位有較高的要求。3)鑲拼式電極。有些電極做成整體時(shí)，機(jī)械加工困難，因此將它分成幾塊，加工后再鑲拼成整體。這樣可以保證電極的制造精度，得到尖銳的凹角，而且節(jié)省材料。8第八頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六(3)電極尺寸在電火花加工時(shí)，工件與電極之間發(fā)生火花放電要保持一定的距離，稱之為放電間隙（也稱火花間隙或電蝕間隙）。由于放電間隙的存在，加工出來的工件型孔尺寸與電極相比，周圍要均勻地大一個(gè)間隙值。放電間隙與電火花設(shè)備、工藝參數(shù)以及電極材料有關(guān)，在模具生產(chǎn)中，對(duì)于中小型石墨電極，放電間隙一般為0.1mm~0.35mm，電火花用于精加工時(shí)取小值，粗加工時(shí)取大值。模具電火花加工中，電極工作部分（電極頭）的尺寸為模具實(shí)際加工面尺寸均勻偏置火花間隙值，電極頭的高度應(yīng)大于成型位置的最大幾何高度，一般偏大5mm~10mm。電極頭的高度加大有利于組織電火花加工：如果一個(gè)模具有多個(gè)相同的需火花加工部位，可以使用同一個(gè)電極對(duì)這些部位分別進(jìn)行電火花加工，電極磨損后在原電極的基礎(chǔ)上重新銑削一個(gè)高度值即可重復(fù)利用；如何一個(gè)模具的需火花加工部位的加工量較大，可以使用同一個(gè)電極對(duì)該部位分別進(jìn)行電火花粗加工和精加工，兩個(gè)工序使用同一個(gè)電極，兩工序之間重新銑削電極。電極還要留出用于裝夾電極的電極腳高度，對(duì)于中小型電極，其裝夾高度通常為5mm~20mm。9第九頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六二、MoldWizard模具工程圖和電極設(shè)計(jì)1.UG工程圖的創(chuàng)建步驟利用MoldWizard創(chuàng)建的模具零部件，可以引用到Drafting（工程圖）里，建立完整的工程圖。UG的工程圖并不是單純的二維圖，它與對(duì)應(yīng)的三維模型之間具有密切的相關(guān)性，通過更新，可以使三維模型的改動(dòng)即時(shí)反映到工程圖里。UG工程圖的設(shè)計(jì)步驟如下：(1)確定圖紙：圖紙大小、模型、圖紙比例、單位和投影角。(2)圖紙參數(shù)預(yù)設(shè)置：設(shè)置常用的參數(shù)值。(3)視圖布局：確定主視圖，然后投影得到其他視圖（如正交視圖、剖視圖和局部視圖等）。(4)標(biāo)注：標(biāo)注尺寸、形位公差、粗糙度、中心線、文本注釋和圖框等。(5)修改調(diào)整：修改圖紙的大小、視圖比例和尺寸等。(6)輸出工程圖：將工程圖輸出到指定設(shè)備。10第十頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六UG工程圖可以直接利用三維模型轉(zhuǎn)換得到二維平面圖，因此比AutoCAD繪圖更加方便和快捷。其中，三維模型是所有下游應(yīng)用的基礎(chǔ)模型，稱之為主模型。制圖中產(chǎn)生的各種視圖、標(biāo)注等稱之為制圖對(duì)象，制圖對(duì)象的總體構(gòu)成制圖文件的主要內(nèi)容。生成制圖模型的方法有以下兩種：(1)主模型法。其特點(diǎn)是繪圖文件與主模型文件是分開的，繪圖文件僅引用主模型。由于模型分別存儲(chǔ)在不同的文件中，因此每個(gè)文件的存儲(chǔ)容量很小，而且模型的修改權(quán)限容易分別控制。雖然主模型文件和制圖文件分別保存，但系統(tǒng)自動(dòng)保證兩文件的關(guān)聯(lián)性。(2)非主模型法。制圖文件和主模型文件存儲(chǔ)在同一文件中，通過層的不同將設(shè)計(jì)模型和制圖對(duì)象分開，適用于簡單零件生產(chǎn)的制圖文件。其特點(diǎn)是操作方便，但每次打開文件都需要打開主模型文件和制圖文件，占用的內(nèi)存大，不便于管理。11第十一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六2.圖紙基本命令(1)新建/打開圖紙頁用戶新建圖紙頁時(shí)，可以選擇新建圖紙的大小、比例、單位和投影，如圖所示。其中，投影選項(xiàng)用于設(shè)置視圖的投影方式，系統(tǒng)提供兩種投影方式，第一象限角投影和第三象限角投影，第一象限角投影是中國、俄羅斯等國家采用的制圖標(biāo)準(zhǔn)，第三象限角投影是日本、美國等國家采用的制圖標(biāo)準(zhǔn)。每一個(gè)UG文件可以設(shè)置多張圖紙，【打開圖紙頁】命令用于打開已有的圖紙。12第十二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六（2）添加基本視圖基本視圖的對(duì)話框如圖所示，其主要選項(xiàng)如下：?部件?？梢赃x擇創(chuàng)建圖紙的部件模型。?視圖原點(diǎn)。確定基本視圖的原點(diǎn)。?模型視圖?？梢酝ㄟ^選擇下拉菜單所包含的視圖來定義基本視圖的投影方向，也可以通過定向視圖工具來定義基本視圖的投影方向。?設(shè)置。用于設(shè)置視圖樣式，例如可以隱藏部件模型的一些零部件，使其不顯示在基本視圖里。13第十三頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六（3）添加投影視圖投影視圖是根據(jù)父視圖的位置在制圖區(qū)內(nèi)沿任意角度投影視圖。投影視圖的對(duì)話框如圖所示，其主要選項(xiàng)如下：?父視圖。該選項(xiàng)用于在繪圖工作區(qū)或視圖列表框中選擇視圖作為父視圖。根據(jù)需要，和可修改相關(guān)參數(shù)（如改變視圖間距和更改視圖名稱等）。?鉸鏈線。選擇父視圖后，鉸鏈線自動(dòng)激活。利用矢量選項(xiàng)，可以在父視圖中定義視圖的鉸鏈線（鉸鏈線是與投影方向垂直的線）。?視圖原點(diǎn)。確定投影視圖的原點(diǎn)?移動(dòng)視圖。用于移動(dòng)添加視圖的位置。?設(shè)置。用于設(shè)置視圖樣式。14第十四頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六（4）剖視圖圖紙工具條里的剖視圖是指全剖視圖，其他剖視圖（半剖視圖、旋轉(zhuǎn)剖視圖等）的選項(xiàng)與剖視圖相似。剖視圖對(duì)話框如圖，其主要選項(xiàng)如下：?父。該選項(xiàng)用于在繪圖工作區(qū)或視圖列表框中選擇視圖作為剖視圖的父視圖。只有先選擇父視圖，其他功能選擇才能被激活。?鉸鏈線。可以在父視圖中定義剖視圖的鉸鏈線（鉸鏈線是與投影方向垂直的線）。?剖切線。用于定義剖切線。剖切線可以是一條直線，也可以是多段折線。?設(shè)置。用于設(shè)置端面線形式等參數(shù)。15第十五頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六5.UG與AutoCAD的轉(zhuǎn)換UG工程圖是基于歐洲標(biāo)準(zhǔn)的，與國標(biāo)有一定差別，目前國內(nèi)大多數(shù)模具用戶還是借助于AutoCAD進(jìn)行出圖。需將圖紙轉(zhuǎn)換為AutoCAD的數(shù)據(jù)格式。16第十六頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六轉(zhuǎn)換方法的輸出模式有制圖模式和建模模式兩種。在制圖模式下，AutoCAD模型下面顯示的是所轉(zhuǎn)圖線在各個(gè)視圖的投影線（圖a），AutoCAD布局里面顯示的是UG工程圖做好的布局圖（圖b），用戶可以在AutoCAD布局里面繼續(xù)修改圖紙。在建模模式下，可以將UG所作的工程圖直接轉(zhuǎn)到AutoCAD的模型里，用戶可直接在AutoCAD的模型里修改圖紙，這符合目前國內(nèi)大多數(shù)AutoCAD用戶的作圖習(xí)慣。17第十七頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六三、模具設(shè)計(jì)實(shí)例1.數(shù)碼相機(jī)蓋模具工程圖本節(jié)進(jìn)行數(shù)碼相機(jī)蓋模具的工程圖設(shè)計(jì)。根據(jù)數(shù)碼相機(jī)蓋模具的三維模型，利用UG的工程圖創(chuàng)建模具的裝配圖紙，并將圖紙轉(zhuǎn)換為AutoCAD的圖形格式。裝配圖是在模具三維模型創(chuàng)建完畢后進(jìn)行的，在UG工程圖模塊里完成的。模具裝配圖包含多個(gè)零部件，可以利用UG的相關(guān)功能自動(dòng)生成模具裝配圖的零部件明細(xì)表。數(shù)碼相機(jī)蓋模具裝配圖包含主視圖、俯視圖和左視圖。[1]單擊【標(biāo)準(zhǔn)】/【打開】，打開“\Example\10\xm\camera_top_010.prt”，并在繪圖區(qū)顯示所有模具零部件。18第十八頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六[2]在【注塑模向?qū)А抗ぞ邨l中單擊【物料清單】，系統(tǒng)自動(dòng)創(chuàng)建模具的物料清單，如圖示。物料清單中列出了零件的名稱、規(guī)格、數(shù)量、材料、生產(chǎn)廠商等信息，這些信息用于生成工程圖紙中的明細(xì)表。若需要在模具裝配圖中自動(dòng)生成零部件明細(xì)表，必須先創(chuàng)建物料清單。生成物料清單后，系統(tǒng)自動(dòng)在默認(rèn)圖紙名稱為SH1的圖紙上生成與物料清單對(duì)應(yīng)的明細(xì)表。19第十九頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六[3]單擊【裝配】/【報(bào)告】/【列出組件】，可以生成數(shù)碼相機(jī)蓋模具三維模型的組件文件，如圖所示，借助于組件列表，可以快速查找模具部件的位置、數(shù)量、修改狀況等信息。20第二十頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六[4]單擊【注塑模向?qū)А抗ぞ邫谥械摹狙b配圖紙】按鈕，按圖所示進(jìn)行操作，創(chuàng)建數(shù)碼相機(jī)蓋模具圖紙頁，圖紙頁大小為A0。[5]單擊【開始】/【制圖】按鈕，進(jìn)入U(xiǎn)G工程圖模塊。21第二十一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六[6]打開【制圖】工具條，單擊【制圖】工具條中的【打開圖紙頁】按鈕，打開步驟[4]創(chuàng)建的圖紙頁SH1，屏幕顯示為右下角列有明細(xì)表的圖紙，如圖所示。22第二十二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六(2)單擊【制圖】工具條中的【基本視圖】按鈕，按照?qǐng)D所示步驟操作，創(chuàng)建模具基本視圖，基本視圖放置在俯視圖位置，將模具三維模型的TOP視圖設(shè)置為基本視圖。23第二十三頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六[8]右鍵單擊所創(chuàng)建的基本視圖的最外周綠色的框，彈出基本視圖屬性菜單，如圖所示，選中樣式命令，彈出視圖樣式對(duì)話框，按圖示步驟操作，可以控制顯示視圖的隱藏線。圖右側(cè)為隱藏線關(guān)閉和打開的顯示效果。利用視圖樣式菜單還可以調(diào)整其他參數(shù)，如追蹤線、螺紋、虛擬交線等，以便用戶得到滿意的圖線顯示效果。24第二十四頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六[9]單擊【制圖】工具條中的【半剖視圖】按鈕，按照?qǐng)D所示步驟操作，創(chuàng)建模具的主視圖。參照此步驟，設(shè)置數(shù)碼相機(jī)蓋模具裝配圖的左視圖，左視圖為全剖視圖。參照步驟[7]，設(shè)置塑件的正等測圖于俯視圖左側(cè)。模具裝配圖的布置圖參見下圖。25第二十五頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六26第二十六頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六[10]至此，數(shù)碼相機(jī)蓋模具裝配圖完成，保存文件。[11]單擊【文件】/【導(dǎo)出】/【2DExchange】，按照?qǐng)D示步驟操作，將UG工程圖轉(zhuǎn)換為AutoCAD文件。27第二十七頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六[12]圖形導(dǎo)出后用AutoCAD2007打開導(dǎo)出文件，如圖所示，圖形在模型下面顯示的是各個(gè)視圖的布局圖，用戶可以直接在AutoCAD的模型里繼續(xù)修改和完善圖紙。28第二十八頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六2.打印機(jī)蓋模具型芯電極的設(shè)計(jì)打印機(jī)蓋模具型芯形狀比較復(fù)雜，內(nèi)有多個(gè)型孔，無法進(jìn)行傳統(tǒng)的機(jī)加工，只能通過電火花進(jìn)行加工。利用MoldWizard提供的模具電極設(shè)計(jì)命令，可以方便地實(shí)現(xiàn)模具電極的設(shè)計(jì)與定位。下面講解利用MoldWizard進(jìn)行打印機(jī)蓋模具型芯電極設(shè)計(jì)的步驟。

[1]單擊【標(biāo)準(zhǔn)】/【打開】，打開“\Example\10\ex10-1\0_top_018.prt”。[2]單擊【注塑模向?qū)А?【電極】，進(jìn)入電極標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)菜單，創(chuàng)建電極。29第二十九頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六30第三十頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六31第三十一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六[3]在【注塑模向?qū)А抗ぞ邨l中單擊【修剪模具組件】，然后按照如圖所示進(jìn)行操作，修剪電極。其中，步驟①選擇電極，默認(rèn)工具體的情況下，系統(tǒng)自動(dòng)利用動(dòng)模型芯面去修剪電極得到電極的工作部分曲面。32第三十二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期六四、拓展應(yīng)用模具工程圖紙是機(jī)械圖樣之一，機(jī)械圖樣是機(jī)械設(shè)計(jì)和制造過程中的重要文件，是技術(shù)思想交流的工具，為此必須有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局不斷吸收最新相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)的成果，并密切結(jié)合我國工業(yè)生產(chǎn)及科學(xué)進(jìn)步的實(shí)際需要，制定并頒布了《技術(shù)制圖》和《機(jī)械制圖》等國家標(biāo)準(zhǔn)，簡稱“國標(biāo)”代號(hào)“GB”。在國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14689-1993、GB/T14690-1993、GB/T14691-1993、GB/T17450-1998、GB44