项目9折页盒斜推内侧抽芯三板模设计.docx

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项目9折页盒斜推内侧抽芯三板模设计

项目9折页盒斜推内侧抽芯三板模设计

9.1项目引入

9.1.1项目任务

如图9.1所示塑料折页盒零件,材料为聚丙烯PP1340,未注公差采取MT5级精度,零件未注拔模角度为

产品生产批量大,成型模具要求自动化程度较高。

利用Pro/E软件完成折页盒注塑模的整体三维设计、二维装配工程图设计及成型零件的二维工程图设计。

图9.1折页盒零件图

9.1.2项目目标

✧熟悉三板模的基本结构及模架类型;

✧掌握三板模的主要结构零件设计;

✧掌握斜推杆侧抽芯机构的特点及应用场合;

✧掌握斜推杆侧抽芯机构的设计要点;

✧能根据注塑件的特点选择合适的侧抽机构;

✧掌握注塑模冷却系统的各种回路及设计要点;

✧熟练掌握EMX制造项目中的分模步骤及操作;

✧熟练掌握EMX模架库中各类模架的选用;

✧熟练掌握EMX中各冷却装置的安装和编辑。

9.2基础知识

9.2.1三板模的结构设计

1.三板模的基本结构

三板模也称双分型面注射模或细水口模,该模具的典型特点是浇注系统和制件由不同的分型面取出。

与二板模相比,模具增加了一个可移动的中间板(也称型腔板、流道板或浇口板)。

它适用于点浇口进料的单型腔或多型腔注射。

如图9.2所示为单点浇口三板模。

开模时,首先打开是中间板和固定模板之间的第一分型面,当动模运动到一定位置后,定距装置限制中间板移动,从而中间板与动模板从第二分型面打开,同时将制件和浇口凝料拉断,最后取出这中间板与定模板之间的浇注系统凝料。

图9.2单点浇口三板模结构

对于多型腔或多点浇口三板模,其分流道设在中间板上,故也称流道板。

模具在第一次分型时即通过定模侧的凝料拉杆将凝料系统与制件拉断,最后借助设置在定模侧的流道推板推出浇注凝料,如图9.3所示。

图9.3多点浇口三板模结构

2.三板模与二板模的主要区别

(1)模具结构不同

相对于二板模,三模板结构较复杂,一般多出中间板、流道推板、定模凝料拉杆、定距分型机构等零部件。

(2)模具的浇注系统不同

三板模可从型腔内任一点进料,常采用点浇口,在生产过程中通过模具工作运动能实现浇注凝料与制件自动切断分离;而二板模大多从型腔外侧面进料,常采用侧浇口,浇注系统凝料通常要人工切除(潜伏式浇口除外)。

(3)分型面不同

三板模生产时至少有两个面要打开,制件和凝料从不同分型面内取出;而二板模生产时一般只有一个面打开,制件和凝料从同一分型面内取出。

(4)制造成本不同

相对二板模而言,三板模模架较贵、制造周期较长,成本较高。

(5)应用特点不同

三板模在生产过程中可以实现自动切断浇口,模具可以进行全自动化生产,制件质量也较好,便因结构较复杂,模具故障率也较高。

3.三板模标准模架

(1)三板模模架结构特点

标准型三板模架简称三板模模架,俗称细水口模架。

三板模模架也由动模部分和定模部分组成,定模部分包括定模座板、流道推板和定模板,比二板模模架多一块流道推板和四根长导柱;动模部分与二板模的动模部分的组成相同,如图9.4所示。

图9.4三板模模架

简化型三板模模架俗称简化细水口模架,它由三板模模架演变而来,比三板模模架少四根动定模之间的短导柱,动模部分少一块推板,如图9.5所示。

图9.5简化三板模模架

(2)三板模模架规格

Futaba_3P常用标准模架规格如图9.6所示。

第一字母“D”表示有流道推板,“E”表示无流道推板。

第二字母“A”、“B”、“C”、“D”与二板模相类似,分别表示有支承板,无推板;有支承板,有推板;无支承板,无推板;无支承板,有推板。

a)DA模架b)DB模架

c)DC模架d)DD模架

e)EA模架

图9.6Futaba_3P三板模标准模架

龙记常用标准模架规格如图9.7所示,其中FAI与FCI为简化三板模模架。

a)DAI模架b)DBI模架

c)DCI模架d)DDI模架

e)FAI模架f)FCI模架

图9.7龙记三板模标准模架

4.三板模定距分型机构的设计

三板模的开模顺序如图9.8所示。

在弹簧和凝料拉料杆的作用下,模具首先从分型面Ⅰ处打开,流道凝料与制件分离;接着在拉杆或定模侧弹簧作用下,模具从流道推板与定模座板之间的Ⅱ处打开;流道凝料被推出,凝料拉杆从流道凝料中强行脱出,流道凝料自动脱落;最后模具从中间板与动模板之间打开,推杆将制件推出。

图9.8三板模的开模顺序

要实现三板模的以上的开模顺序,需要设计限位拉杆或拉板、推出弹簧等定距分型机构。

定距分型机构一般分为内置式与外置式。

内置式定距分型机构常采用拉杆,外置式定距分型机构常采用拉板或拉钩。

(1)内置式限位拉杆

内置式限位拉杆安装于模具内部,其中中间板限位拉杆(大拉杆)为标准模架自带。

而流道推板限位拉杆(小拉杆)需自行设计,其工作原理如图9.9所示。

图9.9内置式小拉杆

内置式小拉杆设计要点如下:

1)小拉杆直径确定。

小拉杆是定距分型机构中限制流道推板和定模之间开模距离的零件,它用螺钉固定在流道推板上。

其直径可按表9-1选取。

表9-1小拉杆直径设计(mm)

模架宽度

300以下

300~450

450~600

600以上

小拉杆直径

2)小拉杆数量的确定。

模宽小于或等250mm时取两支,模宽大于250mm时取四支,小拉杆的安装位置不能影响流道凝料的取出。

3)小拉杆行程B=浇注系统凝料总长+(20~35)mm。

4)T形套行程C=6~10mm。

5)在流道推板和中间板之间加弹簧,弹簧压缩量取20mm左右,以保证流道推板和中间板首先开模。

(2)外置式限位拉板

外置式限位拉板如图9.10所示,设置在模具左右两侧,对角布置,一般用于中间板的定距限位。

图9.10限位拉板

图9.11为拉板限位中间板,拉杆拉出流道推板的模具结构。

图9.11拉杆与拉板的应用

9.2.2斜推杆侧抽芯机构设计

斜推杆是常见的侧向抽芯机构之一,是一种侧抽斜滑块,同时起顶出作用,一般包括成型部分、定位部分和导向部分,如图9.12所示

图9.12斜推杆

斜推杆常用于制件内侧面存在凹陷或凸起结构,强行推出会损坏制件的场合。

它将侧向凹凸部分的成型镶件固定在推杆板上,在推出过程中,成型镶件作斜向运动,斜向运动分解为一个垂直运动和一个侧向运动,侧向运动即实现侧向抽芯,如图9.13所示。

a)合模注射状态b)斜推顶出状态

图9.13斜推杆的工作原理

1.斜推杆的分类

斜推杆有整体式(图9.14)和二段式(图9.15),二段式主要用于倾斜角较大,或细长的斜推杆,此时采用整体式斜推杆易弯曲变形。

图9.14整体式斜推杆图9.15二段式斜推杆

2.斜推杆倾斜角的确定

斜推杆的倾斜角度取决于侧向抽芯距离和推杆板推出的距离H。

它们的关系如图9.16所示,计算公式为:

(其中:

S=侧向凸凹深度S1+(2~3)mm)

图9.16倾斜角几何关系

斜推杆的倾斜角不能太大,否则,在推出过程中斜推杆会受到较大的扭矩力作用,从而导致斜推杆磨损,甚至卡死和断裂。

倾斜角

一般为

~

,最常用为

~

3.斜推杆的设计要点

(1)在合模时,要保证斜推杆复位可靠。

斜推杆的常用复位方式有台阶复位、碰穿孔复位、复位杆复位,如图9.17所示。

其中台阶复位较为常用,特别是对于细长的斜推杆,可在台阶处整体将斜推杆尺寸加粗,既可进行台阶复位,又可提高斜推杆的强度。

a)台阶复位b)碰穿孔复位c)复位杆复位

图9.17斜推杆的复位

(2)斜推杆端面应比动模镶件低0.05~0.1mm,以保证推出时不损坏制件,如图9.18。

图9.18斜推杆端面尺寸

(3)斜推杆上端面侧向移动时,不能与制件内部的结构或其它模具零件(如圆柱、加强筋、型芯等)发生干涉,如图9.19所示,斜推杆到制件侧壁或加强筋的距离W≥S+2mm,同时应保证斜推杆在推出时不会撞到型芯上。

a)防止撞壁b)防止撞筋c)防止撞芯

图9.19斜推杆防止干涉

(4)如斜推杆上端面与镶件接触,侧应保证推出时不碰到另一侧制件,如图9.20所示。

图9.20防止碰到制件另一侧

(5)斜推杆在推杆固定板上的固定方式见图9.13和图9.14。

(6)当斜推杆较长或较细时,在动模B板上加导向块,提高顶出及回位时的稳定性,如图9.21所示。

加装导向块时其动模必须和内模镶件组合一起切割斜推杆通过孔。

图9.21斜推杆加导向块

(7)斜推杆与内模的配合公差取H7/f6,斜推杆与模架接触处避空。

过孔优先为圆孔,其次为腰形孔,最后是方孔。

斜推杆过孔的大小与位置用双截面法检查(如图9.22所示),尺寸往大取整数。

过孔应检查与密封圈、水管、推杆、螺钉等是否干涉。

图9.22斜推杆过孔尺寸与位置

(8)斜推杆材料应不同于与之摩擦的镶件材料,否则易磨损粘结。

斜推杆材料可以用铍铜。

(9)为增强斜推杆的刚性,在结构允许情况下,尽量加大斜推杆的横截面尺寸;在满足侧向抽芯前提下,尽量选用较小的倾斜角。

9.2.3注塑模冷却系统的设计

在塑料注射成型中,注入模腔中熔体的温度一般在200~300℃之间,熔体在模腔中成型、冷却、固化成制品,当制品从模具中取出时,温度一般在60℃左右,熔体释放的热量都传递给了模具。

为保证正常生产,使模具的温度始终控制在合理的范围内,大多数模具需要设置冷却系统,它适用于盛开黏度低、流动性好的塑料,如PE、PP、PS、ABS、POM等。

模具可以用水、压缩空气和冷凝水冷却,但用水冷却最为普遍,因为的热容量大,传热系数大,成本低廉。

所谓水冷,即在模具成型镶件周围或内部开设冷却管道回路,使水或冷凝水在其中循环,带走热量,如图9.23所示。

图9.23模具水管冷却

1.冷却水孔直径设计

根据牛顿冷却定律,冷却水孔的直径越大,则冷却效果越好。

但事实上,冷却水孔的直径太大会导致水的流动出现层流,降低冷却效果,因此冷却水孔直径不能太大。

冷却水孔的直径一般为5mm~13mm,无论多大的模具,水孔直径也不能大于14mm。

冷却水孔直径通常凭经验根据模具大小确定,如表9-2。

常用的水孔直径规格为5mm、6mm、8mm、10mm和12mm。

表9-2根据模具大小确定冷却管道直径

模宽/mm

冷却管道直径/mm

模宽/mm

冷却管道直径/mm

200以下

5

400~500

8~10

200~300

6

大于500

10~13

300~400

6~8

2.型腔冷却水路设计

(1)直通串联回路

直通串联回路是最简单的一种冷却水回路,是在模板或成型镶件上直接钻对通孔,利用软管将直通的水道连接起来,这种单层的冷却回路通常用于冷却要求不高、制件形状简单,型腔较浅的模具型腔及型芯的冷却。

直通串联回路一种方式是将水道在设置A板和B板中,如图9.24所示。

这种冷却方式便于模具的加工和安装,但冷却水道离型腔较远,冷却效果较差,只用于制件尺寸较小,内模镶件壁薄的模具,水孔到内模镶件的距离为5~10mm。

图9.24开在模板中的直通回路

直通串联回路通孔另一种方式是将水道在设置在内模镶件中,如图9.25所示。

这种回路的冷却效果不受离内模镶件的壁厚影响,冷却水离型腔近,但在内模镶件和模板之间要安装密封圈,加工和装配相对较复杂。

图9.25开在内模镶件中的直通回路

直通串联回路的缺点是水流在出入口处温差大,使模具温度分布不均,通常可通过改变冷却水道排列形式、减少冷却回路长度来降低出入口水流的温差。

如图9.26所示大型注射模冷却方式中,采用图9.26b)所示方式相对于图9.26a)所示方式的冷却效果要好。

a)纵排b)横排

图9.26冷却水道的排列

对于大面积的浅型腔模具,若采用单一的冷却回路,则型腔的左右两侧会产生明显的偏差,因为冷却水从型腔一侧流向另一侧时温度会逐渐增加。

改进的方法是采用两条左右对称的冷却回路,冷却水道之间采用内部钻孔的方法沟通,非出入口均用管塞堵住,并用管塞或隔板使冷却水沿规定的回路流动,且两条冷却回路的入口均靠近浇口处,以保证型腔表面的温度分布均匀,如图9.27所示。

图9.27隔板导流对称回路

图9.28为一模多腔模具隔板导流对称冷却回路。

图9.28多型腔冷却水道

(2)“井”字并联回路

串联回路的水流在出入口的温差较大,采用并联回路可得到更好的冷却效果。

并联回路是从入口至出口,设置多条水道,以缩短冷却回路的长度。

图9.29所示在内模镶件里开设的“井”字并联回路,可避免设置外部接头,冷却水道之间采用内部钻孔的方法沟通,非出入口均用管塞堵住,出入口可设在同侧或对角侧。

a)出入口在同侧b)出入口在对角侧

图9.29内模镶件中的“井”字回路

如果内模镶件尺寸较小,“井”字回路也可开设在模板内,如图9.30所示。

图9.30模板中的“井”字回路

设计并联冷却水路时,进、出水的主流道的横截面面积要比并联各支流道的横截面面积总和要大,这样可保证有足够的冷却水经过各支流道。

否则冷却水抄捷径,会导致阻力较大、路径较长的分支流道中出现死水,而使模具一部分得不到冷却。

3.型芯冷却水路设计

(1)直通冷却回路

对于低矮的型芯,型芯直径大于40mm,高度小于40mm,其冷却水路设计与型芯冷却相似,即将冷却回路设置可在型芯下的一个单层面上,如图9.32所示。

对于中等高度的型芯,可在型芯上开出一排冷却沟槽构成冷却回路,如图9.33所示。

图9.32低矮型芯单层冷却回路图9.33中等高度型芯单层冷却回路

(2)斜交叉冷却回路

对于宽度较大的型芯,也可采用几组斜交叉冷却水道串接的回路,如图9.34所示。

但此种冷却方式不易获得均匀的冷却效果。

图9.34斜交叉冷却回路

(3)水井冷却回路

对于直径为30~40mm,高度较高的型芯,可直接在型芯中间开设直径为

mm的水井,并利用隔片让冷却水在水井内形成冷却回路,如图9.35所示。

将隔板设计成螺旋水槽,其冷却效果更佳,如图9.36所示。

图9.35水井隔板冷却回路图9.36水井螺旋水槽冷却回路

(4)喷流式冷却回路

对于较长的型芯,不能进行常规冷却时,可在型芯中间装设一个喷水管。

冷却水从喷水管中喷出,分别流向周围的冷却型芯壁,如图9.37所示。

这种冷却效果好,但需注意水管顶部不能离型腔太近,且冷却水的进出有方向性,否则冷却效果不佳。

图9.37喷流式冷却回路

4.冷却水孔的位置设计

(1)冷却水孔的布置要根据制件形状而定。

当制件壁厚基本均匀时,冷却水路离制件表面距离最好相等,分布与轮廓相吻合,如图9.38所示;当制件壁厚不均时,则在壁厚尺寸较大的地方加强冷却,如图9.39所示。

图9.38均匀布置图9.39壁厚处加强冷却

(2)塑料熔体在充填时,一般浇口附近温度最高,因而要加强浇口附件的冷却,且冷却水入口应靠近浇口,使冷却水从浇口附近开始向其它地方流,以提高冷却效果,如图9.40所示。

a)侧浇口冷却水路b)多点浇品冷却水路c)直接浇口冷却水路

图9.40冷却水入口靠近浇口

(3)冷却水的作用是将熔体传给内模镶件的热量带走。

布置冷却水时要注意是否能让型芯的每一部分都有均衡的冷却,即冷却水至型腔表面的距离尽可能相等。

冷却水到型腔的距离B=10~15mm较为合适,如果冷却水孔的直径为D,则冷却水的中心距离A=5D~8D,如图9.41所示。

图9.41冷却水孔的孔边距与中心距

(4)冷却水管应避免与模具上的其它机构(如推杆、型孔、定距分型机构、螺钉、滑块等)发生干涉。

(5)冷却水孔通常采用钻孔或镗孔的方法加工。

钻孔越长,孔偏斜度就可能越大,因此在设计水路时,冷却水管与其它结构孔之间的壁厚至少要3mm,而对于长冷却孔(L≥20d),建议壁厚至少要5mm。

5.冷却系统其它零件设计

(1)密封圈的设计

常用“O”形密封圈如图9.42所示。

材料为橡胶,用于贯穿多个模具镶件的水孔周边,以防冷却水泄漏。

图9.42密封圈及其装配

常用密封胶圈的规格外径D为13mm、16mm和19mm三种,横截面直径d为2.5mm和3mm。

密封圈最好安装在镶件装配的正方向,而不要安装在侧面,以保证有足够的正压力而达到良好的密封效果,如图9.43所示。

a)好b)不好

图9.43密封圈的安装方向

(2)水管接头与水管塞

水管接头又称水嘴或喉嘴,材料为黄铜或结构钢,连接处为锥管螺纹,标准锥度为3.5°。

水管接头缠密封胶纸密封,规格有PT1/8in,PT1/4in,PT3/8in三种,其中PT1/4in较为常用。

水管塞用于塞堵冷却介质,起截流作用,常用1/4in无头锥管螺纹。

常用水管直径及其塞头与水管接头见表9-3。

表9-3常用水管直径及其塞头与水管接头

水管直径

水管接头

PT1/8in

PT1/8in

PT1/4in

PT1/4in

水管接头螺纹

PT1/8in

PT1/8in

PT1/4in

PT1/4in

水管塞

PT1/8in

PT1/8in

PT1/4in

PT1/4in

水管接头尽量不要设置在模架上端面,因为水管接头要经常拆卸,装拆冷却水管时冷却水容易流进型腔。

水管接头也尽量不要设置在模架下端面,因为这样装拆冷却水胶管时会非常不方便。

水管接头最好设置在模架两侧面,最好是不影响操作的一侧,即在注射机的背面侧,这样不影响操作工人作业。

9.3项目实施

9.3.1注塑件造型设计

第一步:

在计算机中硬盘中创建一个文件夹,命名为“折页盒注射模设计”。

第二步:

新建零件文件,命名为“ZYH”,根据图9.1零件图完成该零件的造型设计。

基本步骤:

主体拉伸特征→拔模→倒圆角→抽壳→拉伸特征。

完成造型后的塑件如图9.44所示。

图9.44折页盒零件造型

9.3.2成型零件设计

本制件尺寸较大,且为一模一腔,故设计为整体式型腔。

即在EMX制造模式中进行分模设计。

第一步:

新建EMX制造项目。

单击菜单栏【EMX4.1】→【项目】→【新建】,在弹出的【定义新项目】中输入本项目名称“ZYHZSM”,并勾选【模具基体类型】的【制造模型:

PRT】,单击【确定】后,完成一个EMX制造项目的新建。

单击菜单栏【EMX4.1】→【模具基体】→【组件定义】,在组件定义窗口中将模架设置为“Futaba”的“450×550”规格。

第二步:

定位参照零件。

单击菜单管理器的【模具模型|定位参照零件】,调入参照零件“XYH.PRT”。

先通过单击【参照模型起点与定向】打开【参照模型方向】对话框,将参照零件沿Z轴方向旋转

,再沿X轴方向移动“-60”,然后沿Y轴移动“6”。

使基准坐标靠近制件折页处,并位于主分型面上,如图9.45所示。

图9.45参照零件定位

(提示:

参照零件的具体定位方式与零件造型时的方向有位置有关,如果在零件造型时就考虑好零件分模时参照坐标的方向和位置,则在定位参照零件时就不需旋转和移动。

第三步:

修改A/B板厚度。

单击【EMX4.1|模具基体|组件定义】进入【模具组件定义】对话框。

在动态主视图区域,分别双击A、B板,将A板的厚度修改为120,B板的厚度修改为40。

修改后的EMX工件如图9.46所示。

图9.46修改A/B板后的EMX工件

第四步:

创建分型面。

本模具分模的分型面包括主分型面、斜推杆分割面和盒底成型凸模分割面。

1.主分型面的创建

首先复制折页盒上下盒的内表面,再参照上下盒的合盖面(即止口底面)作拉伸平面,将两者合并,即完成了主分型面的创建,如图9.47所示。

图9.47主分型面的创建

2.斜推杆分割面创建

斜推杆分割面通过拉伸创建,以“MOLDBASE_X_Z”面为草绘面,绘制如图9.48所示封闭截面,对称位伸高度为“46”,并在“选项”中勾选【封闭端】。

图9.48斜推杆分割面截面草绘

3.盒底成型凸模分割面

因盒底凸模较高,需单独分割。

分割面创建也采用拉伸,以工件底面为草绘面,通过草绘工具栏的【使用】命令

,复制盒底开口的内边,如图9.49所示。

拉伸至工件上端面。

图9.49凸模分割面截面草绘

第五步:

模具体积块的分割及抽取。

体积块的分割顺序为用主分型面分割动、定模镶件(此模具为整体式,故即分割为A、B板),然后再利用斜推杆分割面和盒底成型凸模分割面分别将斜推杆和凸模从B板中单独分割出来。

A、B板分别命名为“A_PLATE”和“B_PLATE”,斜推杆和凸模分别命名为“SLIDER”和“CORE”。

模具体积块抽取后的分解如图9.50所示,保存分模文件。

图9.50模具体积块抽取后的分解图

第六步:

创建凸模安装台肩

单独打开凸模,在其两短边侧拉伸创建5×5的安装台肩。

再单独打开B板,在对应位置拉伸切出凸模安装台阶孔。

9.3.3浇注系统设计

第一步:

创建流道推板。

打开装配模式组件“ZYHZSM.asm”,新建零件命名为“LDTB.prt”,通过拉伸在A板上创建一个550×240×20流道推板,如图9.51所示。

图9.51创建流道推板

第二步:

创建分流道。

在A板和流道推板中间创建分流道。

打开制造模式组件“ZYHZSM.asm”,单击菜单栏【插入|流道|梯形】,输入流道宽度:

8,深度:

6,侧角度:

12,拐角半径2。

以A板的上平面为草绘平面,绘制左右对称,总长为130的分流道,如图9.52所示。

完成后在弹出的【相交元件】选择A板和流道推板为相交元件。

图9.52分流道草绘

第三步:

创建点浇口及冷料穴。

点浇口和冷料穴都是在A板上,故单独打开A板创建。

1.在组件中单独打开“A_PLATE”,单击菜单栏【插入|模型基准|偏移平面】,在X、Y、Z方向都偏移0,从而创建三个基准平面。

2.单击旋转工具,以分流道中心轴所在的中间基准平面为草绘面,在分流道的一端绘制如图9.53所示旋转草绘截面,并选择去除材料,从而创建一侧的点浇口。

再利用镜像创建另一侧的点浇口。

图9.53点浇口旋转截面草绘

3.创建冷料穴。

单击旋转工具,以分流道中心轴所在的中间基准平面为草绘面,在分流道的中间绘制如图9.54所示旋转草绘截面,并选择去除材料。

图9.54冷料穴旋转截面草绘

第四步:

铸模仿真。

铸模命名为“molding”得到仿真铸模零件如图9.55所示。

图9.55仿真铸模零件

9.3.4模架及相关零部件设计

第一步:

EMX项目准备。

单击菜单栏【EMX4.1|项目|准备】,在弹出的【准备元件】对话框中定义好各成型零件的属性,再单击【确定】。

第二步:

加载并定义模架。

1.执行EMX【组件定义】菜单命令,在【模具组件定义】对话框中,单击【载入/保存组件】,选择【Futaba_3P】的“DA”标准模架,单击载入后确定。

2.定义模具尺寸及模板厚度。

将模架定义为“450×550”。

将定模座板“JT”和定模板“R”厚度分别定义为35和30;A板和B板的厚度分别为114和46;支承板“U”和垫块“C”的厚度分别为40和110;推杆固定板“E”和推杆底板“F”的厚度分别

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