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論文（設(shè)計） 題目 杯托注塑模設(shè)計 作者 學院 機械工程學院 專業(yè) 料成型與控制工程 學號 指導教師 年十二月二十一日 本科畢業(yè)論文（設(shè)計）誠信聲明 本人聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文（設(shè)計），是本人在指導老師的指導下，獨立開展工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或創(chuàng)作過的作品成果。對本文工作做出重要貢獻的個人和集體均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。 本科畢業(yè)論文（設(shè)計）作者簽名：（手寫） 二O一四年十二月二十一日（打?。? 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 題 目：杯托注塑模設(shè)計 分 院：機械工程學院 專 業(yè)：材料成型與控制工程_________________ 班 級 學 號 姓 名 指導教師 填表日期 一、 選題的依據(jù)及意義： 近期國外采購商從未間斷地到中國考察和選點，國內(nèi)模具企業(yè)加大向外宣傳推介的力度，雙動的結(jié)果是在我國采購注塑模的數(shù)量逐年增多。“如何承接好外單？如何才能造到符合不同國家技術(shù)標準和要求？”成為近期同行中的熱門話題。我國出口的注塑模具目前集中在歐洲、北美、日本、韓國等地，據(jù)了解部分企業(yè)的出口模具量已占總產(chǎn)值的30%以上。越來越多的優(yōu)質(zhì)注塑模飄洋過海，這些模具共同特點是用料考究、制作精良、尺寸精度高、能符合客戶標準要求、使用壽命和鑄件質(zhì)量達到或趨近國外先進水平，同時具有明顯的價格優(yōu)勢。寧波鑫達模具有限公司為加拿大某公司制作的汽車面板骨架模鑲塊及赴德的精密注塑模，寧波臻至機械模具有限公司為意大利制造的電機殼模，都因尺寸精確、交貨周期短而贏得市場。共立精機（大連）有限公司長期大量為日本和亞洲某國提供模具。此外，公認制造難度大、要求高的大型汽車注塑模，我國無能力出口的記錄被改寫：2005年一汽鑄造模具設(shè)備廠出口到加拿大的汽車油底盤注塑模由于價格優(yōu)勢強、設(shè)計先進、制作精湛得到外商認可，一再追加定單。廣州市型腔模具制造有限公司為多家歐洲大型注塑公司設(shè)計與制造了多套汽車注塑模（在18000—20000KN注塑機上生產(chǎn)），像橋車離合器、變速箱、油底盤等類模具設(shè)計成熟、質(zhì)量控制嚴格、準點交付、使用壽命長，得到客戶的好評，去年還把電梯梯級注塑模（在25000—30000KN注塑機上生產(chǎn)）返供到歐洲。我國大型、復雜、精密的注塑模只進口無出口的歷史已經(jīng)結(jié)束，巨大的海外需求將會為各廠家提供更加廣闊的市場。 二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢： 近年來，注塑市場異?；钴S，注塑產(chǎn)業(yè)的高速增長帶來了注塑模具制造工業(yè)的一片興旺。根據(jù)中國模具工業(yè)協(xié)會經(jīng)營管理委員會編制的《全國模具專業(yè)廠基本情況》統(tǒng)計，注塑模具約占各類模具總產(chǎn)值5%，每年增長速度高達25%。 這幾年，各模具廠普遍加大設(shè)備投入，提升技術(shù)水平和制模能力，模具的質(zhì)量有了轉(zhuǎn)大的提高?？傮w來說，中、小型模具的制作完全可以滿足國內(nèi)的需求，大型、復雜、精密的注塑模具依賴進口的狀況較大地得到改善；中、低檔模具供大于求，大型且要求高的注塑模進口不少；出口的注塑模量年年遞增；國內(nèi)商品化模具總量已經(jīng)超過一半，自產(chǎn)自用的模具已不再占主導地位。液壓元件及模具各類相關(guān)配件品種最齊全和供應最暢通，模架制造、外協(xié)機械加工、外協(xié)電極制作、熱處理協(xié)作廠家最為集中。此外東北的吉林省、遼寧省和西部的四川省、重慶市注塑模的產(chǎn)量也不少。這幾年，注塑模品種、產(chǎn)量、綜合設(shè)計水平，產(chǎn)品的復雜、精密程度，模具的大型化，以及企業(yè)的工裝設(shè)備，工作環(huán)境，加工和檢測手段等均有很大提高，應該說是我國有史以來提升最迅速的時期。但是注塑模的制造總體來說與國外先進工業(yè)國家相比差距還很大，大致相當于他們90年代末的水平，模具結(jié)構(gòu)復雜些的還多是步人后塵，以造復制模為主，創(chuàng)新點不多。制造過程中普遍存在質(zhì)量控制不夠嚴謹、制造精度差些，以及設(shè)計時對模具的熱平衡分析、冷卻系統(tǒng)設(shè)置、零件的快換、安裝的快捷、生產(chǎn)的安全性等方面考慮欠周全，模具使用時穩(wěn)定性不高，故障率大。 CAD/CAM一體化技術(shù)的實現(xiàn)，使模具行業(yè)發(fā)生了革命性的改革，實現(xiàn)了企業(yè)的技術(shù)信息的快速傳遞和技術(shù)資源的共享，提高了零件加工精度和互換水平。近年來，不少廠家還通過采用CAE技術(shù)，進行模擬金屬的充填過程，模具溫度場的分析，預測成型過程中鑄件可能產(chǎn)生的缺陷及模具強度的分析，來驗證模具的流道、溢流、冷卻、排氣系統(tǒng)及模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案，實現(xiàn)設(shè)計優(yōu)化，減少設(shè)計的失誤，縮短試驗時間。能否成熟地運用CAE技術(shù)到模具設(shè)計和生產(chǎn)上，將成為當今注塑模制造廠家技術(shù)提升的新熱點和企業(yè)實力的一個重要標志。國內(nèi)所使用的軟件仍以外國軟件為主，如：AutoCAD、Pro/E、UG、CATIA、Cimatron、PowerMILL等，分析方面較多使用的軟件是Magmasoft（德國）、FLOW 。 3、 本課題研究內(nèi)容 本課題的研究內(nèi)容為： 1. 塑件結(jié)構(gòu)特點：2.分型面的確定:3.成型零件的設(shè)計:4.澆注系統(tǒng)設(shè)計:5.排氣與引氣系統(tǒng)設(shè)計；6.脫模機構(gòu)設(shè)計:7.注塑模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計8.模架設(shè)計 4、 本課題研究方案 本課題的研究方案如下： 模具的CAD 設(shè)計、分析，包括根據(jù)產(chǎn)品模型進行模具分型面的設(shè)計、確定型腔和型芯、模具結(jié)構(gòu)的詳細設(shè)計、充填過程分析等幾個方面。利用先進的特征造型軟件如PRO/ E、UGII 等很容易地確定分型面，生成上、下模腔和模芯，再進行流道、澆口以及冷卻水管的布置等。 五、研究目標、主要特色及工作進度： 研究目標：結(jié)合所學的模具設(shè)計知識，自主設(shè)計出一副完整的注塑模具。 工作進度： 1.2014.12.15~2014.12.30： 熟悉設(shè)計任務(wù)，查閱與收集資料，撰寫開題報告 2.2015.01.02~2015.2.26：進一步收集資料，撰寫詳細的提綱，完成零件工藝分析，確定最優(yōu)工藝方案，完成設(shè)計計算和模具總體方案設(shè)計。 3.2015.2.27~2015.3.25： 完成所有工程圖紙的繪制。 4.2015.3.26~2015.4.30：撰寫并修改設(shè)計計算說明書，修改圖紙，完成所有材料（圖紙和說明書等）的打印并上交指導教師。 5.2015.4.29~2015.5.15：完成本科畢業(yè)論文（設(shè)計）的答辯以及答辯以后必要的修改工作。 六、參考文獻： （1）注塑成型工藝與模具設(shè)計 屈華昌 主編 機械工業(yè)出版社 （2）注塑模典型結(jié)構(gòu)圖冊 注塑技術(shù)調(diào)查小組 編著 國防工業(yè)出版社 （3）模具設(shè)計與加工速查手冊 彭建生 編著 機械工業(yè)出版社 （4）注塑模具設(shè)計手冊 編寫組 機械工業(yè)出版社 （5）模具制造手冊 編寫組 機械工業(yè)出版社 （6）模具設(shè)計基礎(chǔ)及模具CAD 李建軍 機械工業(yè)出版社 (7）金屬注塑工藝與模具設(shè)計 駱耼生 許琳 清華大學出版社 論文名稱論文名稱:杯托杯托的的注塑模注塑模設(shè)計設(shè)計導導導導 師師師師:xxxxxx教授教授教授教授答辯人答辯人答辯人答辯人:xxxxxx專專專專 業(yè)業(yè)業(yè)業(yè):材料成型與控制工程材料成型與控制工程材料成型與控制工程材料成型與控制工程論文框架論文框架研究背景研究背景課題意義課題意義論文要點論文要點結(jié)論結(jié)論1234 研究背景研究背景 在傳統(tǒng)塑料模具設(shè)計中，設(shè)計周期長，一般要二到三個在傳統(tǒng)塑料模具設(shè)計中，設(shè)計周期長，一般要二到三個月的時間；設(shè)計成本高，需要往返數(shù)次制模，修模；產(chǎn)品質(zhì)月的時間；設(shè)計成本高，需要往返數(shù)次制模，修模；產(chǎn)品質(zhì)量不能保證，對流體在模腔內(nèi)的流動狀態(tài)，冷卻狀況缺乏了量不能保證，對流體在模腔內(nèi)的流動狀態(tài)，冷卻狀況缺乏了解。解。本文以本文以塑料杯托塑料杯托的注塑模具設(shè)計為例，運用的注塑模具設(shè)計為例，運用UG軟件智能軟件智能分模，不但保證了模具的精確性，而且分模簡單，是設(shè)計者分模，不但保證了模具的精確性，而且分模簡單，是設(shè)計者可以節(jié)約時間，集中精力拆模做型腔；運用可以節(jié)約時間，集中精力拆模做型腔；運用CAE分析功能，分析功能，對塑料注塑過程進行模擬分析，包括充模流動模擬、保壓過對塑料注塑過程進行模擬分析，包括充模流動模擬、保壓過程模擬、冷卻過程模擬及翹曲模擬分析。通過模擬分析可以程模擬、冷卻過程模擬及翹曲模擬分析。通過模擬分析可以預測制品填充不足、熔接線、氣泡和翹曲變形等缺陷，還可預測制品填充不足、熔接線、氣泡和翹曲變形等缺陷，還可以測定最佳澆口數(shù)量和位置，測定注塑時注射壓力以及注射以測定最佳澆口數(shù)量和位置，測定注塑時注射壓力以及注射時間，溶體流動前鋒的溫度變化等系列參數(shù)；運用專家模架時間，溶體流動前鋒的溫度變化等系列參數(shù)；運用專家模架系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)計參數(shù)直接選取標準模架，構(gòu)造模具三維實體。系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)計參數(shù)直接選取標準模架，構(gòu)造模具三維實體。這樣設(shè)計出來的模具具有更高的質(zhì)量，更大的準確性。這樣設(shè)計出來的模具具有更高的質(zhì)量，更大的準確性。課題意義課題意義本次課題研究的本次課題研究的意義意義是：是：在傳統(tǒng)的在傳統(tǒng)的塑料模具的制造工藝上面進行改進和創(chuàng)新，塑料模具的制造工藝上面進行改進和創(chuàng)新，通過先進的三維軟件進行智能分模，利用通過先進的三維軟件進行智能分模，利用CAE分析功能對分析功能對塑件進行流道，澆口等等的分析，確保了模具制造過程中塑件進行流道，澆口等等的分析，確保了模具制造過程中的準確性，通過現(xiàn)代化的設(shè)計方法對模具進行設(shè)計，然后的準確性，通過現(xiàn)代化的設(shè)計方法對模具進行設(shè)計，然后生產(chǎn)，這樣可以大大提高生產(chǎn)效率和模具制造的質(zhì)量，并生產(chǎn)，這樣可以大大提高生產(chǎn)效率和模具制造的質(zhì)量，并且為模具產(chǎn)品的通用化提供了基礎(chǔ)，這對于現(xiàn)代模具設(shè)計且為模具產(chǎn)品的通用化提供了基礎(chǔ)，這對于現(xiàn)代模具設(shè)計的工藝性和通用性來說具有典型的現(xiàn)實意義。的工藝性和通用性來說具有典型的現(xiàn)實意義。論文要點論文要點1第一章第一章 前言前言1.1我國模具行業(yè)的發(fā)展方向和前景我國模具行業(yè)的發(fā)展方向和前景1.2 注塑模具設(shè)計與制造技術(shù)注塑模具設(shè)計與制造技術(shù)1.3 UG模具設(shè)計的基本流程模具設(shè)計的基本流程1.4課題意義課題意義第二章第二章 注塑件的設(shè)計注塑件的設(shè)計2.1 功能設(shè)計功能設(shè)計2.2 材料選擇材料選擇2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計2.4 塑件的尺寸精度及表面質(zhì)量塑件的尺寸精度及表面質(zhì)量第三章第三章 塑件塑件3D建模及注射成型工藝分析建模及注射成型工藝分析3.1塑件的塑件的3D模型模型3.2塑件的注射成型工藝性分析塑件的注射成型工藝性分析3.3注塑機注塑機 論文要點論文要點2第四章第四章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計模具結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1型腔數(shù)目的確定型腔數(shù)目的確定4.2分型面的確定分型面的確定4.3澆口的確定澆口的確定4.4模具材料的確定模具材料的確定4.5澆注系統(tǒng)的設(shè)計澆注系統(tǒng)的設(shè)計4.6成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計4.7 抽芯結(jié)構(gòu)設(shè)計抽芯結(jié)構(gòu)設(shè)計4.8模架的選用模架的選用4.9導向機構(gòu)的設(shè)計導向機構(gòu)的設(shè)計4.10頂出機構(gòu)的設(shè)計頂出機構(gòu)的設(shè)計4.11排氣設(shè)計排氣設(shè)計4.12溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計第五章第五章 注射機的校核注射機的校核5.1最大注塑量的校核最大注塑量的校核論文要點論文要點35.2鎖模力的校核鎖模力的校核5.3模具外形尺寸校核模具外形尺寸校核5.4模具厚度校核模具厚度校核5.5模具安裝尺寸校核模具安裝尺寸校核5.6開模行程校核開模行程校核第六章第六章 模具總裝設(shè)計模具總裝設(shè)計6.1模具裝配及加工要求模具裝配及加工要求6.2模具工作原理模具工作原理結(jié)論結(jié)論參考文獻參考文獻致致 謝謝結(jié)論結(jié)論 在這次模具設(shè)計中，一個關(guān)鍵之處就是運用在這次模具設(shè)計中，一個關(guān)鍵之處就是運用UG軟件進軟件進行模具設(shè)計。運用行模具設(shè)計。運用UG可以很好的完成制品可以很好的完成制品3D模型的建立、模型的建立、制品設(shè)計的合理性、注射成型的工藝性分析、模具型腔的制品設(shè)計的合理性、注射成型的工藝性分析、模具型腔的設(shè)計以及標準模架的選取等模具設(shè)計過程中的關(guān)鍵步驟，設(shè)計以及標準模架的選取等模具設(shè)計過程中的關(guān)鍵步驟，使得模具設(shè)計的時間的減少，并提高設(shè)計的質(zhì)量。使得模具設(shè)計的時間的減少，并提高設(shè)計的質(zhì)量。CAE軟軟件在模具設(shè)計行業(yè)的應用，提高了模具設(shè)計的精確性和速件在模具設(shè)計行業(yè)的應用，提高了模具設(shè)計的精確性和速度，降低了制造成本。因為通過這個軟件，可以讓設(shè)計師度，降低了制造成本。因為通過這個軟件，可以讓設(shè)計師在推出產(chǎn)品前，有機會了解所設(shè)計的產(chǎn)品的缺點，并事先在推出產(chǎn)品前，有機會了解所設(shè)計的產(chǎn)品的缺點，并事先改善，有效的減少浪費和降低成本。改善，有效的減少浪費和降低成本。由于是第一次做模具設(shè)計，自身所具有的知識和經(jīng)驗由于是第一次做模具設(shè)計，自身所具有的知識和經(jīng)驗有限，所以在設(shè)計過程中對于一些問題的理解和處理都顯有限，所以在設(shè)計過程中對于一些問題的理解和處理都顯得比較膚淺。這次所做的單分型面注射模是最為簡單和常得比較膚淺。這次所做的單分型面注射模是最為簡單和常見的一種結(jié)構(gòu)形式，約占全部注射模具的見的一種結(jié)構(gòu)形式，約占全部注射模具的70%左右，但目左右，但目前傳統(tǒng)冷流道模具設(shè)計還是以經(jīng)驗為主，很難對注射各參前傳統(tǒng)冷流道模具設(shè)計還是以經(jīng)驗為主，很難對注射各參量量結(jié)論結(jié)論 進行行嚴密的數(shù)學建模，因密的數(shù)學建模，因為各參量相互影響，關(guān)系復各參量相互影響，關(guān)系復雜。隨著科技的。隨著科技的進步及注射理步及注射理論的突破，的突破，熱流道模具流道模具發(fā)展的越來越迅速，隨著技展的越來越迅速，隨著技術(shù)的成熟，的成熟，熱流道模的生流道模的生產(chǎn)控控制將會制將會變得比以前更得比以前更為輕松，松，產(chǎn)品品質(zhì)量將會得到更好提量將會得到更好提高，所以，以后注射模具的研究會以高，所以，以后注射模具的研究會以熱流道模具流道模具為主。主。致致 謝謝 借此機會，向各位老師表示我的謝意。謝謝老師們四年來對我孜孜不倦地授予我知識和給予幫助。特別感謝我的導師XXX教授，是他不辭辛苦地督促我們、不厭其煩地指導我們。摘 要 塑料成型制品是以塑料為主要結(jié)構(gòu)材料經(jīng)成型加工獲得的制品，又叫做塑料制件，簡稱塑件。塑料成型制品應用廣泛，特別是在電子儀表、電器設(shè)備、通信工具等方面獲得大量應用。如各種受力不大的殼體、支架、結(jié)構(gòu)件、裝飾件等；作為塑料制品的主要生產(chǎn)基礎(chǔ)工藝裝備的塑料模具，在國民經(jīng)濟占有重要的地位，模具技術(shù)也已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標志。注射成型是塑料成型的一種重要方法，它主要適用于熱塑性的成型可以一次成型形狀復雜的精密塑件，本次設(shè)計就是將杯托作為設(shè)計模型，將注塑模具的相關(guān)知識作為依據(jù)，闡述塑料注塑模具的整體設(shè)計過程。 本文設(shè)計的內(nèi)容就是杯托注塑模具，材料為ABS，根據(jù)其結(jié)構(gòu)形狀特點以及通過對杯托成型工藝的正確分析，確定型腔的總體布局，選擇分型面，確定脫模方式，設(shè)計澆注系統(tǒng)等；同時本文對注塑模具進行簡要介紹，對注塑模具中的主要零件進行設(shè)計計算，在設(shè)計過程中著重考慮其生產(chǎn)實際中的經(jīng)濟性和合理性。 關(guān)鍵詞：注塑模具；注射成型；分型面 Abstract Plastic molding products are plastic as the main structural material. The processing of products.Referred to as the plastic parts.plastic molding products arewidely used.Especially in the electronic instrument electrical equipment ,communication tools ,etc to obtain a large number of applications . such as all kinds ofstress are shell stents structure decoration.Based process equipment as the main production of plastic products of plastic mold .occupies an important positionin national economy mould technology has also become to measure a national product manufacture level of important symbol.Injection molding plastic molding isan important method .it is mainly suitable for thermoplastic molding .and canbea complicated shape of precision plastic forming parts is the adsl surface hella a design model .This paper will be injection mold related knowledge as thebasis.the overall design process of plastic injection mould are expounded. Design the content of this article is shell of plastic injection mould ,materials for ABS .According to the shape of the structure characteristics and throughthe analysis of the right across the shell molding process,determine the overall distribution of cavity choose the parting surface determine the demoulding way .The design of gating system,etc. Keywords：Plastic mold；injection molding；the parting surface 目 錄 誠信申明 I 摘要 II Abstract III 第一章 前言 2 1.1我國模具行業(yè)的發(fā)展方向和前景 2 1.2 注塑模具設(shè)計與制造技術(shù) 3 1.3 UG模具設(shè)計的基本流程 4 1.4課題意義 5 第二章 注塑件的設(shè)計 6 2.1 功能設(shè)計 6 2.2 材料選擇 6 2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計 7 2.4 塑件的尺寸精度及表面質(zhì)量 8 第三章 塑件3D建模及注射成型工藝分析 9 3.1塑件的3D模型 9 3.2塑件的注射成型工藝性分析 9 3.3注塑機 15 第四章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 16 4.1型腔數(shù)目的確定 16 4.2分型面的確定 17 4.3澆口的確定 17 4.4模具材料的確定 17 4.5澆注系統(tǒng)的設(shè)計 18 4.6成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 20 4.7 抽芯結(jié)構(gòu)設(shè)計 21 4.8模架的選用 22 4.9導向機構(gòu)的設(shè)計 23 4.10頂出機構(gòu)的設(shè)計 24 4.11排氣設(shè)計 24 4.12溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計 25 第五章 注射機的校核 26 5.1最大注塑量的校核 26 5.2鎖模力的校核 26 5.3模具外形尺寸校核 26 5.4模具厚度校核 27 5.5模具安裝尺寸校核 27 5.6開模行程校核 27 第六章 模具總裝設(shè)計 28 6.1模具裝配及加工要求 28 6.2模具工作原理 30 結(jié)論 33 參考文獻 36 致 謝 35 第一章 前 言 1.1我國模具行業(yè)的發(fā)展方向和前景 經(jīng)過1990年代的高速發(fā)展，中國的模具產(chǎn)業(yè)已經(jīng)達到一定的水平，生產(chǎn)能力也有了相當大的提高，模具市場的規(guī)模也正在逐步擴大。過去十年，中國模具工業(yè)（主要集中在汽車、電子信息以及電器）以每年15%左右的增長速度快速發(fā)展。 到2005年，全國模具生產(chǎn)廠點已達3萬多家，從業(yè)人員50多萬人；模具銷售總額高達610億元，比上年增長25%；模具生產(chǎn)企業(yè)總體上任務(wù)飽滿、訂單充足。2006年，業(yè)界預測中國汽車的年度銷售數(shù)量將會比前一年增長15%，年度銷售數(shù)量將會達到640萬臺。而汽車零部件市場比汽車整車的市場更大，可以預測汽車相關(guān)模具產(chǎn)業(yè)將會有高速發(fā)展。 與2004年相比，2005年中國的模具生產(chǎn)值增加了125%，以610億人民幣居世界第三位。其中，出口比前一年增加了150%，達到了7.4億美元。目前，國內(nèi)模具行業(yè)正隨著我國制造業(yè)特別是汽車和電子產(chǎn)業(yè)的持續(xù)高速發(fā)展而逐漸步入“黃金期”。 近年來，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐加快，主要表現(xiàn)為大型、精密、復雜、長壽命模具和模具標準件發(fā)展速度高于行業(yè)的總體發(fā)展速度；塑料模和壓鑄模比例增大；面向市場的專業(yè)模具廠家數(shù)量及能力增加較快。隨著經(jīng)濟體制改革的不斷深入，“三資”及民營企業(yè)的發(fā)展較快。 在注塑模具方面，2006年，注塑模具比例進一步上升，熱流道模具和氣輔模具水平進一步提高，注塑模具在量和質(zhì)方面都有較快的發(fā)展，我國最大的注塑模具單套重量已超過50噸，最精密的注塑模具精度已達到2微米。在 CAD/CAM技術(shù)得到普及的同時，CAE技術(shù)應用越來越廣，CAD/CAM/CAE一體化得到發(fā)展，模具新結(jié)構(gòu)、新品種、新工藝、新材料的創(chuàng)新成果不斷涌現(xiàn)，專利數(shù)量增多。 據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，未來我國模具發(fā)展趨勢包括10個方面： (1)模具日趨大型化。 (2)模具的精度將越來越高。10年前精密模具的精度一般為5微米，現(xiàn)已達到2-3微米，1微米精度的模具也將上市。 (3)多功能復合模具將進一步發(fā)展。新型多功能復合模具除了沖壓成型零件外，還擔負疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務(wù)，對鋼材的性能要求越來越高。 (4)熱流道模具在塑料模具中的比重也將逐漸提高。 (5)隨著塑料成型工藝的不斷改進與發(fā)展，氣輔模具及適應高壓注塑成型等工藝的模具也將隨之發(fā)展。 (6)標準件的應用將日益廣泛。模具標準化及模具標準件的應用將極大地影響模具制造周期，還能提高模具的質(zhì)量和降低模具制造成本。 (7)快速經(jīng)濟模具的前景十分廣闊。 (8)隨著車輛和電機等產(chǎn)品向輕量化發(fā)展，壓鑄模的比例將不斷提高。同時對壓鑄模的壽命和復雜程度也將提出越來越高的要求。 (9)以塑代鋼、以塑代木的進程進一步加快，塑料模具的比例將不斷增大。由于機械零件的復雜程度和精度的不斷提高，對塑料模具的要求也越來越高。 (10)模具技術(shù)含量將不斷提高。 從應用趨勢方面分析，受用戶要求模具的生產(chǎn)周期縮短影響；快速經(jīng)濟模具的開發(fā)將被重視，模具標準件的應用將日漸廣泛，且采用計算機控制和機械手操作的快速換模裝置、快速試模裝置技術(shù)也會得到發(fā)展和提高。 1.2 注塑模具設(shè)計與制造技術(shù) 質(zhì)量、成本（價格）、時間（工期）已成為現(xiàn)代工程設(shè)計和產(chǎn)品開發(fā)的核心因素，現(xiàn)代企業(yè)大都以高質(zhì)量、低價格、短周期為宗旨來參與競爭市場。先進制造技術(shù)的出現(xiàn)正急劇改變著制造業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)過程，對模具行業(yè)也是如此。模具行業(yè)必須在設(shè)計技術(shù)、制造工藝、生產(chǎn)模式等諸方面加以調(diào)整以適應這種要求。 1.2.1注塑模具的可視化設(shè)計 現(xiàn)在我們對產(chǎn)品設(shè)計的要求是快速、準確。隨著軟件技術(shù)的發(fā)展，三維設(shè)計（3D）的誕生使模具實現(xiàn)了可視化、面向裝配的設(shè)計。模具由二維設(shè)計（2D）到三維（3D實現(xiàn)了模具設(shè)計技術(shù)的重大突破。 模具三維設(shè)計直觀再現(xiàn)了未來加工出的模具本體，設(shè)計資料可以直接用于加工，真正實現(xiàn)了CAD/CAM一體化和少、無圖樣加工； 模具三維設(shè)計解決了二維設(shè)計難以解決的一系列問題，如干涉檢查、模擬裝配、CAE分析等； 模具三維設(shè)計能對模具的可制造性加以評價，大大減少了設(shè)計失誤。 1.2.2 注塑模具的快速制造 ⑴基于并行工程的模具快速制造 近些年來，為了滿足工期的要求，模具企業(yè)大都在自覺與不自覺中應用“并行”的概念來組織生產(chǎn)、銷售工作。并行工程應用的明確提出是對現(xiàn)有模具制造生產(chǎn)模式的總結(jié)與提高。并行工程、分散化網(wǎng)絡(luò)制造系統(tǒng)為模具快速制造提供了有效的實施平臺。 并行工程的基礎(chǔ)是模具的標準化設(shè)計。標準化設(shè)計是由三方面要素組成：統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫和文件傳輸格式是基礎(chǔ)；實現(xiàn)信息集成和數(shù)據(jù)資源共享是關(guān)鍵；高速加工等先進制造工藝是必備條件。 （2）應用快速原型技術(shù)制造快速模具（RP+RT） 在快速原型（Rapid Prototyping,RP）技術(shù)領(lǐng)域中，目前發(fā)展最迅速、產(chǎn)值增長最明顯的就是快速模具(Rapid Tooling,RT)技術(shù)。應用快速原型技術(shù)制造快速模具（RP+RT），在最終生產(chǎn)模具之前進行新產(chǎn)品試制與小批量生產(chǎn)，可以大大提高產(chǎn)品開發(fā)的一次成功率，有效地縮短開發(fā)時間、降低成本。這就是RP+RT技術(shù)產(chǎn)生根本原因。 （3）高速切削技術(shù)的應用 高速切削（High Speed Machining,HSM）在模具領(lǐng)域的應用主要是在加工復雜曲面方面。其中高速銑削（也稱為硬銑削Hard Milling,HM）可以把復雜形面加工得非常光滑，幾乎或者根本不再需要精加工，從而節(jié)約了點火花（EDM）加工和拋光時間及有關(guān)材料的消耗，及大地提高了生產(chǎn)效率，并且形面的精度不會遭到破壞。 1.2.3 制造模式的改變——信息流驅(qū)動的模具制造 先進制造生產(chǎn)模式對模具工業(yè)的影響主要體現(xiàn)在信息的流動。與制造活動有關(guān)的信息包括產(chǎn)品信息和制造信息，現(xiàn)代制造過程可以看作是原材料或毛坯所含信息量的增值過程，信息流驅(qū)動將成為制造業(yè)的主流。目前，面向模具開發(fā)的CAD/CAABS/CAM/CAE、DNC、PDM、網(wǎng)絡(luò)集成等均是圍繞如何實現(xiàn)信息的提取、傳輸與物化，即使信息流得以暢通為宗旨。 1.3 UG模具設(shè)計的基本流程 目前，國際上占主流地位的注射模CAD軟件有UG、I-DEAS、UG、SolidWorks等；結(jié)構(gòu)分析軟件有MSC、Analysis等；注射過程數(shù)值分析軟件有MoldFlow等；數(shù)控加工軟件有MasterCAM、Cimatron等。本次是運用UG進行模具設(shè)計的,下面簡單介紹以下UG模具設(shè)計流程。 UG模具設(shè)計的基本流程如圖1.1 零件成品 (Design Model） 零件設(shè)計 （Part Design） 零件裝配（Assembly Design） 模具裝配 （Mold Assembly） 參照零件 （Reference Part） 工件（Workpiece） 模型檢驗 （Model Check） 厚度檢驗 （Thickness Check） 拔模檢驗（Draft Check） 設(shè)置收縮率 （AABSly Shrinkage） 模流分析（Analysis of Mold Flows） 建立模具體積塊 (Mold Volume) 建立或分割 （Create or Split） 模具開啟 （Mold Opening） 干涉檢驗 （Interference Check） 專家模具系（Expert Moldbase Extension） 2-D工程圖 (Drawing) CNC加工 建立分模面 （Parting Surface） 圖1.1 UG模具設(shè)計的基本流程 1.4課題意義 在傳統(tǒng)塑料模具設(shè)計中，設(shè)計周期長，一般要二到三個月的時間；設(shè)計成本高，需要往返數(shù)次制模，修模；產(chǎn)品質(zhì)量不能保證，對流體在模腔內(nèi)的流動狀態(tài)，冷卻狀況缺乏了解。 本文以鼠標底座的注塑模具設(shè)計為例，運用UG軟件智能分模，不但保證了模具的精確性，而且分模簡單，是設(shè)計者可以節(jié)約時間，集中精力拆模做型腔；運用CAE分析功能，對塑料注塑過程進行模擬分析，包括充模流動模擬、保壓過程模擬、冷卻過程模擬及翹曲模擬分析。通過模擬分析可以預測制品填充不足、熔接線、氣泡和翹曲變形等缺陷，還可以測定最佳澆口數(shù)量和位置，測定注塑時注射壓力以及注射時間，溶體流動前鋒的溫度變化等系列參數(shù)；運用專家模架系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)計參數(shù)直接選取標準模架，構(gòu)造模具三維實體。這樣設(shè)計出來的模具具有更高的質(zhì)量，更大的準確性。 現(xiàn)代的模具設(shè)計在計算機的平臺上，運用CAD/CAE/CAM等軟件，使現(xiàn)代模具設(shè)計具有了高質(zhì)量，高效率，低成本等特點。 第二章 注塑件的設(shè)計 2.1 功能設(shè)計 功能設(shè)計是要求塑件應具有滿足使用目的功能,并達到一定的技術(shù)指標.該塑件是鼠標底座,承受外力的幾率不大,如沖擊載荷,振動,摩擦等情況比較少;塑件的工作溫度是室溫,這使得在材料選擇時對熱變形溫度,脆化溫度,分解溫度的要求降低;作為一種日用品,生產(chǎn)批量應該是中批中量或大批大量生產(chǎn),這樣,就必須考慮生產(chǎn)成本和模具壽命,在材料的選擇時要綜合各種因素。 2.2 材料選擇 通常選擇塑件的材料依據(jù)是它所處在的工作環(huán)境及使用性能的要求,以及原材料廠家提供的材料性能數(shù)據(jù).對于常溫工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)件來說,要考慮的主要是材料的力學性能,如屈服應力,彈性模量,彎曲強度,表面硬度等.該塑件屬于日常生活用品，沒有什么特別的要求，因此主要從容易成型方面選擇材料。 ABS 樹脂是五大合成樹脂之一，其抗沖擊性、耐熱性、耐低溫性、耐化學藥品性及電氣性能優(yōu)良， 還具有易加工、制品尺寸穩(wěn)定、表面光澤性好等特點，容易涂裝、著色，還可以進行表面噴鍍金屬、電 鍍、焊接、熱壓和粘接等二次加工，廣泛應用于機械、汽車、電子電器、儀器儀表、紡織和建筑等工業(yè) 領(lǐng)域，是一種用途極廣的熱塑性工程塑料。ABS 樹脂是目前產(chǎn)量最大，應用最廣泛的聚合物，它將 PS， SAN，BS 的各種性能有機地統(tǒng)一起來，兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學性能。 ABS 工程塑料具有優(yōu)良的綜合性能，有極好的沖擊強度、尺寸穩(wěn)定性好、電性能、耐磨性、抗化 學藥品性、染色性，成型加工和機械加工較好。ABS 樹脂耐水、無機鹽、堿和酸類，不溶于大部分醇 類和烴類溶劑，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烴中。 具體有點有以下 6 點： 1.綜合性能比較好：機械強度高；抗沖擊能力強，低溫時也不會迅速下降；缺口敏感性較好；抗蠕 變性好，溫度升高時也不會迅速下降；有一定的表面硬度，抗抓傷；耐磨性好，摩擦系數(shù)低； 2.電氣性能好，受溫度、濕度、頻率變化影響??； 3.耐低溫達-40℃； 4.耐酸、堿、鹽、油、水； 5.可以用涂漆、印刷、電鍍等方法對制品進行表面裝飾； 6.較小的收縮率，較寬的成型工藝范圍。 ABS 工程塑料的主要缺點是熱變形溫度較低，可燃，耐候性較差。 選擇注射成型制品的材料，不僅應能在一定的期限內(nèi)保證其使用功能和性能，還要考慮到加工成型、成本和供應方面的問題。通過綜合考慮，本注塑件選用材料為 ABS。 2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計 塑料制件的結(jié)構(gòu)工藝性是指塑件結(jié)構(gòu)對成型工藝方法的適應性。在塑料生產(chǎn)過程中,一方面成型會對塑件的結(jié)構(gòu),形狀,尺寸精度等諸方面提出要求,以便降低模具結(jié)構(gòu)的復雜程度和制造難度,保證生產(chǎn)出價廉物美的產(chǎn)品;另一方面,模具設(shè)計者通過對給定塑件的結(jié)構(gòu)工藝性進行分析,弄清塑件生產(chǎn)的難點,為模具設(shè)計和制造提供依據(jù)。 2.3.1 壁厚 塑料制品的壁厚對制品的質(zhì)量有至關(guān)重要的影響。壁厚過厚，不但用料多，容易產(chǎn)生氣泡、縮孔、凹陷等缺陷，而且冷卻時間長生產(chǎn)效率低；壁厚過薄，成型困難，流動阻力大。在此主要是分析壁厚對成型的影響，所以只驗證產(chǎn)品在脫模頂出時保證不變形。該產(chǎn)品的壁厚1.5mm，在此材料的推薦壁厚0.6~2.3mm的范圍內(nèi)。所以本次產(chǎn)品的壁厚值能滿足工藝要求。 2.3.2脫模斜度 由于塑件成型時冷卻過程中產(chǎn)生收縮,使其緊箍在凸模或型芯上,為了便于脫模,防止因脫模力過大而拉壞塑件或使其表面受損,與脫模方向平行的塑件內(nèi),外表面都應具有合理的斜度。在塑件的高度比較小時也可以不需要脫模斜度。 ABS的脫模斜度為，由此確定塑件的脫模斜度。 2.3.3 加強肋 塑件上適當設(shè)置的加強肋可以防止塑件的翹曲變形；沿著物料流動方向的加強肋還能降低充模阻力，提高熔體流動性，避免氣泡，縮孔和凹陷等現(xiàn)象的產(chǎn)生。 2.3.4 圓角 塑件上各處的輪廓過度和壁厚連接處，一般采用圓角連接，有特殊要求時才采用尖角結(jié)構(gòu)。尖角容易產(chǎn)生應力集中，在受力或受沖擊載荷時會發(fā)生破裂。圓角不僅有利于物料充模，同時也有利于融料在模具型腔內(nèi)的流動和塑件的脫模。 2.4 塑件的尺寸精度及表面質(zhì)量 2.4.1尺寸精度 影響制品精度的因素較多。首先是模具的制造精度和模具的磨損量，其次是成型工藝條件的變化所引起的塑料收縮率的波動。另外，成型后的時效率變化和模具結(jié)構(gòu)形狀對尺寸精度也有一定的影響。因此，對塑料制品的精度要求不能太高，應在保證使用功能的條件下，盡可能選擇低精度等級。 該產(chǎn)品零件圖所有尺寸為未注公差尺寸，根據(jù)國家推薦標準（GB/T14486-93）規(guī)定的MT5級精度選取作為塑料制品的尺寸公差等級。已注尺寸公差等級也在ABS/PC的一般精度等級MT3范圍內(nèi)。所以該產(chǎn)品注射成型能夠達到此精度要求。表2-3-3是國家推薦標準的工程塑料模塑塑件尺寸公差，該表只取了在產(chǎn)品尺寸范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)。 表2-1 2.4.2塑件的表面質(zhì)量 塑件的表面粗糙度，除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤，波紋等疵點外，主要的由模具的表面的粗糙度決定。塑件的表觀缺陷是其特有的質(zhì)量指標，包括缺料，溢料與飛邊，凹陷與縮癟，氣孔，翹曲等。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的決定性因素，通常要比塑件高出一個等級。由于該制品為一般日常生活用品，對表面粗糙度要求不高，取塑件表面粗糙度為0.8m。 第三章 塑件3D建模及注射成型工藝分析 3.1塑件的3D模型 運用UG繪圖軟件繪制塑件的3D圖，如圖3.1所示下： 圖3.1 杯托 3.2塑件的注射成型工藝性分析 3.2.1初步分析 ⑴通過UG對3D模型質(zhì)量屬性分析 分析結(jié)果：單件體積= 30492.6㎜3 單件投影面積=24678.2㎜2 密度=1.05g/cm3 單件質(zhì)量=0.033kg 3.2.2塑件注射成型工藝性CAE分析 利用Moldflow對塑件進行最佳澆口分析，塑料流動性分析，冷卻質(zhì)量分析，縮痕分析等。 初始條件：ABS 在Moldflow中搜索到此材料，可以查看材料的一些具體信息。以這些信息作為分析的初始條件。其中模具溫度為，熔化溫度為，材料融化溫度范圍：，模具溫度范圍：，塑料固體密度為1.05㎜3，融化密度為1.03㎜3，最大剪切應力為0.26MPa。 3.3注塑機 3.3.1注塑成型工藝參數(shù) 查模具設(shè)計手冊可知ABS料注射成型的主要工藝參數(shù)如下表3-1 表3-1ABS料注射成型的主要工藝參數(shù) 工藝參數(shù) 規(guī)格 ? 工藝參數(shù) 規(guī)格 預熱和干燥 溫度t/℃: 80～95 ?成型時間/s 注射時間 0～5 時間/h: 4～5 保壓時間 15～30 料筒溫度t/℃ 后段 150～170 冷卻時間 15～30 中段 165～180 總周期 40～70 前段 180～200 螺桿轉(zhuǎn)速n/() 30～60 噴嘴溫度t/℃ 170～180 后處理 方法 紅外線燈烘箱 模具溫度t/℃ 50～80 溫度t/℃ 70 注射壓力p/Mpa 60～100 時間/h 2～4 3.3.2注塑機的選擇 由公稱注射量選定注射機 由3.2.1分析已得出單個塑件體積V=15144㎜3 ，流道凝料V’=4545㎜3實際注射量為:V=15144×2+4545=34.833cm； 根據(jù)實際注射量應小于0.8倍公稱注射量原則, 即： 0.8V≧ V V= V/0.8 =34.833÷0.8 =43.541cm； 由上計算初步確定注塑機為SZ-60/60，查模具設(shè)計手冊注塑機主要技術(shù)參數(shù)如下表3-2。 表3-2 國產(chǎn)注射機SZ-60/60技術(shù)參數(shù)表 特性 內(nèi)容 特性 內(nèi)容 結(jié)構(gòu)類型 臥 拉桿內(nèi)間距(mm) 320×520 理論注射容積（cm） 60 移模行程(mm) 300 螺桿直徑(mm) 40 最大模具厚度(mm) 350 注射壓(MP) 145 最小模具厚度(mm) 170 注射速率(g/s) 鎖模形式(mm) 液壓 塑化能力(g/s) 11.7 模具定位孔直徑(mm) 125 螺桿轉(zhuǎn)速(r/min) 20~200 噴嘴球半徑(mm) 35 鎖模力(KN) 600 噴嘴口直徑（mm） 4 第四章 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.1型腔數(shù)目的確定 注塑模的型腔數(shù)目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔數(shù)目的確定時主要考慮以下幾個有關(guān)因素： （1）塑件的尺寸精度； （2）模具制造成本； （3）注塑成型的生產(chǎn)效益； （4）模具制造難度。 考慮到該塑件是一般日用品，根據(jù)生產(chǎn)批量和經(jīng)濟因素，初步確定該模具為一模兩腔。 4.2分型面的確定 由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設(shè)計、塑件結(jié)構(gòu)工藝性及尺寸精度、嵌件的位置、塑件的推出、排氣等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析，應遵循以下幾項的設(shè)計原則： 1）分型面應選擇在塑件外形最大輪廓處 2）分型面的選擇應有利于塑件的順利脫模 3）分型面的選擇應保證塑件的精度要求 4）分型面的選擇應滿足塑件的外觀質(zhì)量要求 5）分型面的選擇要便于模具的加工制造 6）分型面的選擇應有利于排氣 除了以上這些基本原則以外，分型面的選擇還要考慮到型腔在分型面上的投影面積的大小。為了保證側(cè)向型芯的位置的放置及抽芯機構(gòu)的動作順利，應以淺的側(cè)向凹孔或短的側(cè)向凸臺作為抽芯方向，而將較深的凹孔或較高的凸臺放置在開合模方向。 4.3澆口的確定 ABS料的流動性好,可適用于各種澆口,為了不影響外觀,確定使用潛伏澆口。澆口位置已經(jīng)在3.2.2分析中確定。 4.4模具材料的確定 現(xiàn)有模具模架已經(jīng)標準化,所以在模具材料的選擇時主要是根據(jù)制品的特性和使用要求選擇合理的型腔和型芯材料.如何合理的選擇模具鋼,是關(guān)系到模具質(zhì)量的前提條件,如果選材不當，則所有的精密加工所投入的工時,設(shè)備費用將浪費。 在選擇模具鋼時,首先必須考慮材料的使用性能和工藝性能,從使用性能考慮:硬度是主要指標之一,模具在高應力作用下欲保持尺寸不變,必須有足夠的硬度,當承受沖擊載荷時還要考慮折斷,崩刃問題,所以韌性也是一重要指標,耐磨性是決定模具壽命的重要因素。從工藝性能考慮:要熱加工工藝好,加工溫度范圍寬,冷加工性能如切削,銑削,拋光等加工性能好,此外還要考慮淬透性和淬硬性,熱處理變形和氧化脫碳等性能.另外從經(jīng)濟考慮,要求材料來源廣,價格低。 模仁的材料為P20鋼。P20鋼屬優(yōu)質(zhì)碳素塑料模具鋼，與普通優(yōu)質(zhì)45碳素鋼相比，其鋼中硫，磷含量低，鋼材純度好。制造小型塑料模具，用調(diào)質(zhì)處理可獲得較高的硬度和較好的強韌性。P20鋼的優(yōu)點是價格便宜，切削加工性好，淬火后具有較高的硬度，調(diào)質(zhì)處理后具有良好的強韌性和一定的耐磨性，被廣泛用于制造中、低擋的塑料模具。 材料預備熱處理： 斷后退火；⑵高溫回火；⑶正火 推薦回火規(guī)范：回火溫度為500~560，空冷，硬度為25~33HRC。 4.5澆注系統(tǒng)的設(shè)計 注塑模的澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機噴嘴開始到型腔入口為止的塑料熔體的流動通道，它由主流道，分流道，冷料穴和澆口組成。它向型腔中的傳質(zhì)，傳熱，傳壓情況決定著塑件的內(nèi)、外表質(zhì)量，它的布置和安排影響著成型的難易程度和模具設(shè)計及加工的復雜程度，所以澆注系統(tǒng)是模具設(shè)計中的重點內(nèi)容之一。 4.5.1主流道設(shè)計 主流道是一端與注塑機噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段帶有有錐度的流動通道。根據(jù)注塑機型號設(shè)計主流道尺寸，具體尺寸詳見圖紙。 由于主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復接觸和碰撞，所以主流道部分常設(shè)計成可拆卸的主流道澆口套，以便選用優(yōu)質(zhì)的鋼材單獨加工和熱處理。澆口套結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖4.1所示采用兩顆M5×20L螺釘固定。由注塑機確定定位圈的尺寸，定位圈采用兩顆M6×20L螺釘固定，如圖4.2所示。 圖4.1澆口套 圖4-2定位圈 4.5.2分流道設(shè)計 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向作用，分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設(shè)計應盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料。分流道的斷面形狀有圓形，矩形，梯形，U形和六角形。澆道的截面積越大，壓力的損失就越大；澆道的表面積越小，熱量的損失就越少。用澆道的截面積和表面積的比值來表示澆道的效率，效率越高，澆道的設(shè)計越合理?？紤]熱量損失和澆道加工性能等因素，查[6]P151表4-3，選擇圓形截面的分澆道。具體詳見圖4.3所示。 4.5.3冷料井 冷料井一般位于主流道對面的動模板上，或處于分流道末端，其作用是存放料流前端的冷料，防止冷料進入型腔而形成冷接縫，此外，開模時又能將主流道凝料從定模板中拉出，冷料井的尺寸，宜稍大于主流道大端的直徑，長度約為主流道大端直徑。該模具的冷料井設(shè)計錐形的冷料井。冷料井如圖4.3所示： 4.5.4 澆口 澆口是連接分流道與型腔的一段細短的通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的形狀，數(shù)量，尺寸和位置對塑件的質(zhì)量影響很大，澆口的主要作用有兩個，一是塑料熔體流經(jīng)的通道，二是澆口的適時凝固可控制保壓時間。澆口的類型有很多，有點澆口，側(cè)澆口，直接澆口，潛伏式澆口等，各澆口的應用和尺寸按塑件的形狀和尺寸而定。該模具采用潛伏式澆口，已在4.3中得到確定。其有以下特性: ①形狀簡單，去除澆口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保證； ②試模時如發(fā)現(xiàn)不當，容易及時修改； ③能相對獨立地控制填充速度及封閉時間； ④對于殼體形塑件，流動充填效果較佳。 澆口的截面形狀和分流道的一樣都采用圓形截面，與分流道的連接方式見圖4.3所示。 圖4.5.4 主流道、分流道、澆口的連接情況 4.6成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 所謂成型零件是模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件，它包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，承受塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時與塑件間還發(fā)生磨擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高的強度、剛度及較好的耐磨性能。 設(shè)計成型零件時，應根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求，確定型腔的總體結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計，計算成型零件的工作尺寸，對關(guān)鍵的成型零件進行強度和剛度校核。以下是成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 根據(jù)產(chǎn)品特征，為了便于加工制造，型腔采用整體鑲嵌式，型腔靠用8顆M8×40L螺釘固定于型腔板，如圖4.4所示；型芯也采用整體鑲嵌式，型芯用8顆M8×30L螺釘固定，如圖4.5所示； 圖4.4型腔 圖4.5型芯 4.7 抽芯結(jié)構(gòu)設(shè)計 內(nèi)側(cè)分型與抽芯機構(gòu)用來成型具有內(nèi)側(cè)凹槽和孔的塑件；成型殼體制品的局部凸起、凹槽和肓孔。因為抽芯機構(gòu)的注射模，其可動零件多，動作復雜。因此，側(cè)抽機構(gòu)的設(shè)計應盡量可靠、靈活和高效。本產(chǎn)品圖需要抽芯位置如圖4.6所示平面所示： 圖4.6 本設(shè)計采用斜頂結(jié)構(gòu)來成型內(nèi)側(cè)抽芯 a.斜頂及其組件的性能要求 斜頂有相對于其他零件的運動而且行位還是產(chǎn)品成型結(jié)構(gòu)部分，因此行位及與其想配合的零件不僅滿足一定的耐磨性要求還必須具有一定成型零件的性能。 斜頂及其組件的具體性能必須滿足以下幾點： （1）高表面硬度：表面淬火或者滲碳或滲氮處理到HRC50。 （2）各相配合的零件不可為相同材料以防粘著磨損。 （3）配合要求：與固定在B板上的耐磨片采用H7/f7間隙配合；與B板避空即可；與下模鑲件采用H7/f7配合。詳細的配合情況見模具總裝的配合要求。 b. 斜頂?shù)某叽缬嬎? （1）斜頂?shù)某樾揪嚯x 斜頂?shù)某樾揪嚯x為0.72，所以S≥1.5mm （2）斜頂?shù)捻敵鲂谐? 由H≥S/tan 解得：H≥15mm； 式中：----為斜頂?shù)膬A斜角度；為5°。 斜頂?shù)木唧w結(jié)構(gòu)如圖4.7所示，其性能要求以及詳細尺寸見斜頂零件圖。 4.8模架的選用 注射模標準模架共有兩個國家標準：一是使用于模板尺寸B×L≤560mm×900mm的中小型模架（GB/T12556.1—1990）；二是使用于模板尺寸B×L為630mm×630mm~1250mm×2000mm的大型模架（GB/T12555.1—1990）。 塑料模具型腔在成型過程中承受著塑料熔體的高壓，如果側(cè)壁或底板的強度不足，則可能產(chǎn)生開裂，如果強度不足，則可能產(chǎn)生過大的變形，造成溢料，使脫模困難，型腔側(cè)壁和底板厚度的計算方法有強度計算和剛度計算兩種，一般情況下，大尺寸型腔剛度不足是主要問題，應按剛度條件計算，小尺寸型腔強度不足是主要問題，應按強度條件計算。 根據(jù)制件的尺寸分析，本制件的成型型腔屬于較大尺寸，所以應按剛度來計算，而型腔采用的是整體嵌入式，根據(jù)型腔的材料和經(jīng)驗，型腔的壁厚為55～160mm，模套壁厚3～50mm。 由此按經(jīng)驗參考標準模架，選取標準模架為I-150200 GB/T 12556.1-1990 表4-1 模架參數(shù)表 名稱 材料 尺 寸（mm） 定模座板 45鋼 600 ×500× 25 定模板 45鋼 200 ×450×90 型芯板 45鋼 500 ×440× 50 墊塊 45鋼 500 ×40×130 動模座板 45鋼 250 ×450× 50 推板 45鋼 324 ×198×30 推板固定板 45鋼 360 ×500× 25 4.9導向機構(gòu)的設(shè)計 注射模的導向機構(gòu)主要有導柱導向和錐面定位兩種類型。導柱導向機構(gòu)用于動、定模之間的開合模導向和脫模機構(gòu)的運動導向。錐面定位機構(gòu)用于動、定模之間的精密對中定位。 設(shè)計導柱和導套需要注意的事項有： ⑴合理布置導柱的位置，導柱中心至模具外緣至少應有一個導柱直徑的厚度；導柱不應設(shè)在矩形模具四角的危險斷面上。通常設(shè)在長邊離中心線的1/3處最為安全。導柱布置方式常采用等徑不對稱布置，或不等直徑對稱布置。 ⑵導柱工作部分長度應比型芯端面高出6~8 mm，以確保其導向與引導作用。 ⑶導柱工作部分的配合精度采用H7/f7，低精度時可采取更低的配合要求；導柱固定部分配合精度采用H7/k6；導套外徑的配合精度采取H7/k6。配合長度通常取配合直徑的1.5~2倍，其余部分可以擴孔，以減小摩擦，降低加工難度。 ⑷導柱可以設(shè)置在動?；蚨?，設(shè)在動模一邊可以保護型芯不受損壞，設(shè)在定模一邊有利于塑件脫模。 ⑸除了在動模和定模之間設(shè)置導柱，導套以外，還需要在推板與動模坐之間設(shè)置導柱、導套，以保證推板的順利推出。 合模導向機構(gòu)的設(shè)計 導柱：由模架已經(jīng)確定基本尺寸為φ20mm，總長L=135mm，詳細資料看零件圖紙； 導套：由導柱基本尺寸確定，長度L=90mm，詳細資料看零件圖紙。 4.10頂出機構(gòu)的設(shè)計 注射成型每一循環(huán)中，塑件必須準確無誤地從模具的凹?；蛐托旧厦摮?，完成脫出塑件的裝置稱為脫模機構(gòu)，也稱頂出機構(gòu)。 本設(shè)計使用簡單的推桿脫模機構(gòu)和利用斜頂設(shè)計推出機構(gòu)的類型為一次推出機構(gòu)。因為該塑件的分型面簡單，結(jié)構(gòu)也不復雜，采用推簡單的脫模機構(gòu)可以簡化模具結(jié)構(gòu)，給制造和維護帶來方便。頂出機構(gòu)如圖4.8所示。 圖4.8 推出結(jié)構(gòu) 4.11排氣設(shè)計 在塑料熔體填充注射模腔過程中，模腔內(nèi)除了原有的空氣外，還有塑料含有的水分在注射溫度下蒸發(fā)而形成的水蒸汽，塑料局部分解產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體，塑料助劑揮發(fā)（或化學反應）所產(chǎn)生的氣體以及熱固性塑料交聯(lián)硬化釋放的氣體等；這些氣體如果不能被熔融塑料順利地排出模腔，將在制件上形成氣孔，接縫，表面輪廓不清，不能完全充滿型腔，同時，還會因為氣體被壓縮而產(chǎn)生的高溫灼傷制件，使之產(chǎn)生焦痕，色澤不佳等缺陷。模具的排氣可以利用排氣槽排氣，分型面排氣，利用型芯，推桿，鑲件等的間隙排氣。 4.12溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計 在注塑成型過程中，模具的溫度直接影響到塑件成型的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，模具的溫度要求也不同。流動性差的塑料如PC，POM等，要求模具溫度高，溫度過低會影響塑料的流動，增大流動剪切力，使塑件內(nèi)應力增大，出現(xiàn)冷流痕，銀絲，注不滿等缺陷。普通的模具通入常溫的水進行冷卻，通過調(diào)節(jié)水的流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度，為了縮短成型周期，還可以把常溫的水降低溫度后再通入模內(nèi)，可以提高成型效率。對于高熔點，流動性差的塑料，流動距離長的制件，為了防止填充不足，有時也在水管中通入溫水把模具加熱。由前面分析可知道ABS的成型溫度為248℃，模具溫度為47.5℃ 。 4.12.1溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響 ⑴采用較低的模溫可以減小塑料制件的成型收縮率； ⑵模溫均勻，冷卻時間短，注射速度快可以減少塑件的變形 ⑶對塑件表面粗糙度影響最大的除型腔表面加工質(zhì)量外就是模具溫度，提高模溫能大大改善塑件的表面狀態(tài)； 溫度對塑件質(zhì)量的影響有相互矛盾的地方，設(shè)計時要根據(jù)材料特性和使用要求偏重于主要要求。 4.12.2對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求 ⑴根據(jù)塑料的品種確定是對模具采用加熱方式還是冷卻方式； ⑵希望模溫均一，塑件各部同時冷卻，以提高生產(chǎn)率和提高塑件質(zhì)量； ⑶采用低的模溫，快速，大流量通水冷卻效果一般比較好； ⑷溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)應盡可能做到結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，成本低廉； 4.12.3冷卻系統(tǒng)設(shè)計： 由4.8.3中⑷分析得出，需要給模具設(shè)計冷卻系統(tǒng)，重點在上部球形面和直流道。 ⑴設(shè)計原則 ①盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡； ②冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對塑件的冷卻效果越好； ③盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，與制件的壁厚距離相等，經(jīng)驗表明，冷卻水管中心距B大約為2.5~3.5D，冷卻水管壁距模具邊界和制件壁的距離為0.8~1.5B。最小不要小于10。 ④澆口處加強冷卻，冷卻水從澆口處進入最佳； ⑤應降低進水和出水的溫差，進出水溫差一般不超過5℃ ⑥冷卻水的開設(shè)方向以不影響操作為好，對于矩形模具，通常沿寬度方向開設(shè)水孔。 ⑦合理確定冷卻水道的形式，確定冷卻水管接頭位置，避免與模具的其他機構(gòu)發(fā)生干涉。 該塑件屬于中等深度的塑件，又由于前面分析可以知道，在塑件外面和直流道處需要重點冷卻。因此在型芯型腔都設(shè)置了兩層冷卻水線。根據(jù)冷卻水線設(shè)計原則，冷卻水道的直徑均為6㎜。 第五章 注射機的校核 5.1最大注塑量的校核 根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，注射機的最大注射量是其額定注射量的80%。所以，一個周期內(nèi)所需的塑料溶體的總量必須在注射機的額定注射量的80%以內(nèi)。 V =34.833cm V=60 mm（見注塑機參數(shù)表） V×80%=60×0.8=48cm> V，校驗合格。 5.2鎖模力的校核 在確定了型腔壓力和分型面面積之后，可以按下式校核注塑機的額定鎖模力： F＞F=K A·P A=5954㎜2； P=30MPa； K安全系數(shù)，通常取1.1~1.2，取K=1.2。 F=K A·P=1.2×5954×30=214.344KN 可知F=600KN，所以F> F,鎖模力滿足要求。 5.3模具外形尺寸校核 注塑模外形尺寸應小于注塑機工作臺面的有效尺寸。模具長寬方向的尺寸要與注塑機拉桿間距相適應，模具至少有一個方向的尺寸能穿過拉桿間的空間裝在注塑機的工作臺面上。由表3-2可得注塑機的拉桿間距為320×520mm，而模板Z座的尺寸為250×450mm，故滿足要求。 5.4模具厚度校核 模具厚度必須滿足下式： H H H 150270350 滿足要求。 式中 H——所設(shè)計的模具厚度 270 mm； H——注塑機所允許的最小模具厚度150 mm； H——注塑機所允許的最大模具厚度350mm； 5.5模具安裝尺寸校核 注塑機的動模板，定模板臺面上有許多不同間距的螺釘孔或“T”形槽，用于安裝固定模具。模具固定安裝方法有兩種：螺釘固定，壓板固定。采用螺釘直接固定時（大型模具常用這種方法），模具動，定模板上的螺孔及其間距，必須與注塑機模板臺面上對應的螺孔一致；采用壓板固定時（中，小模具多用這種方法），只要在模具的固定板附近有螺孔就行，有較大的靈活性。該模具外形尺寸為200×200屬小型模具，所以采用壓板固定法。 5.6開模行程校核 所選注塑機為全液壓式鎖模機構(gòu)，最大開模行程受模具厚度影響。此時最大開模行程S等于注塑機移動、固定模板臺面之間的最大距離減去模具厚度。 S≧H+H+（5~10）mm 300≧20+104+10 300≧134 滿足要求。 式中 S——注塑機移模行程300 mm； H——推出距離20 mm； H——流道凝料與塑件高度104 mm。 第六章 模具總裝設(shè)計 6.1模具裝配及加工要求 模具精度是影響塑料成型件精度的重要因素之一，為了保證模具精度，塑料模具制造時應達到以下技術(shù)要求： a、組成塑料模具的所有零件，在材料加工精度和熱處理質(zhì)量等方面均應符合相應圖樣的要求。 b、組成模架的零件應達到規(guī)定的加工要求，裝配成套的模架應活動自如，并達到規(guī)定的平行度和垂直度要求 c、模具的功能必須達到設(shè)計要求 d、為了鑒別塑料成型件的質(zhì)量，裝配好的模具必須在生產(chǎn)條件下試模，并根據(jù)試模存在問題進行修整，直至試出合格的成型件為止。 6.1.1 加工要求 1）模具分型面及組合件的結(jié)合面應很好貼合，局部間隙不大于0.02mm 2）模具成型表面的內(nèi)外銳角、尖邊、圖樣上未注明圓角時允許不大于0.5mm圓角（分型面及結(jié)合面除外）。當不允許有圓角時,應在圖樣上注明。 3）圖樣中未注明公差的一般尺寸其極限偏差按GB1804標準即孔按H13，軸按h13，長度按J14來加工。 4）模具中各承壓板（模板）的兩承壓面的平行度公差按GB1184附錄一的5級。 5）導柱、導套孔對模板平面的垂直度公差按GB1184附錄一的4級。導柱、導套之間的配合按H8/f8。 6）模具中安裝鏍釘（鏍栓）之螺紋孔及其通孔的位置公差不大于2mm，或相應各孔配作。 7）導柱(直導柱、臺肩導柱)其配合部位的大徑與小徑的同軸度公差t按GB1184附錄一的5級。 8）導套（直導套、帶頭導套）外圓與內(nèi)孔的同軸度公差t按GB1184附錄一的5級。 9）主流道襯套的中心錐孔應研磨拋光，不得有影響脫澆口的各種缺陷。 10）成型零部件：為了保證導向作用，動、定模的導柱，導套孔的孔距精度應控制在0.01mm以內(nèi)。因此，必須用坐標鏜床對動、定模鏜孔。在缺少坐標鏜床的情況下，較普遍采用的方法是將動、定模合在一起，在車床、銑床或鏜床上進行鏜孔。成型零部件采用優(yōu)質(zhì)模具鋼，強度高，耐磨性好，熱處理變形小，要求耐腐蝕，調(diào)質(zhì)淬火低溫回火≥55HRC。 型芯的加工：把成型面的曲面圖通過計算機產(chǎn)生刀具加工路徑進行數(shù)控銑外形加工，再銑小型芯孔和凹臺，鉆推桿孔，加工澆口。再用電火花加工成型。 型腔的加工：把成型面的曲面圖通過計算機產(chǎn)生刀具加工路徑，留余量在數(shù)控銑上加工成型，再用電火花加工成型。 6.1.2裝配要求 1）頂出制品的推桿的端面與所在的相應型面保持齊平，允許推桿端面 高出型面不大于0.1mm。 2）注射模的復位桿，其端面應與模具分型面齊平，允許低于分型面大 大于0.03mm。 3）型芯、凸模、鑲件等，其尾部高度尺寸未注明公差時，其端面應在 裝配后與其配合的零件齊平。 制品同一表面的成型腔分布在上、下模或兩模時，裝配后沿分型面的錯邊不大于0.05mm，并其組合尺寸不超過型腔允許的極限尺寸。 5）凸模與凹模裝配后的配合間隙，應保持周圍均勻。 6）需保持同軸的兩個以上零件，其同軸度必須保證裝配要求，使各配合零件能順利裝卸，活動自如。 7）模具導向件的導向部分，裝配后保證滑動靈活，無卡滯現(xiàn)象。 8）模具中供兩次分型用的拉桿、拉板裝配后，各工作面應在同一平面內(nèi)，允許 其極限偏差為±0.1mm。 9）模具裝配后兩安裝平面應保持平，其平行度公差按按GB1184附錄一的6級。 6.1.3綜合要求 1）模具、模架及其零件的工件表面，不應有碰傷、凹痕、裂紋、毛刺、銹蝕等缺陷。 2）經(jīng)熱處理后的零件，硬度應均勻，不允許有脫碳、軟點、氧化斑點及裂紋等缺陷。熱處理后應清除氧化皮，臟物油污。 3）配通用模架模具，裝配后兩側(cè)面應進行同時磨削加工，以保證模具能順利裝入模架。 4）模具的冷卻水道應保證暢通。 6.2模具工作原理 (1)開模過程：注塑機開模時，移動板帶動動模部分向遠離定模部分的方向移動，模具由分型面分型，塑件由于拉料桿和型芯的作用，連同流道內(nèi)的凝料隨動模移動，當注射機的頂桿接觸到模具的推板的時候，推板帶動推桿將塑件和凝料推出，進而完全脫離模具。 (2)合模過程：注塑機合模時，移動板帶動動模部分向靠近定模部分的方向移動，在復位桿的作用下，使推板帶動推桿和拉料桿向遠離定模部分移動，當模具完全閉合后，脫模機構(gòu)也已經(jīng)復位。 (3)模具工作原理：開模時，動模部分向后移，這時塑件包在型芯上隨動模繼續(xù)后移，直至注射機頂桿與模具推板接觸，推出機構(gòu)開始工作，同時斜頂作用于內(nèi)側(cè)抽芯滑塊，完成內(nèi)側(cè)抽芯動作，推桿將塑件從型芯上推出。合模時，復位桿使推出機構(gòu)復位！  模具三維裝配圖 定模側(cè)示意圖 動模側(cè) 結(jié) 論 通過本次設(shè)計，對模具工業(yè)有了很好的了解。特別了解了塑料工業(yè)的重要地位和當今注塑模具的現(xiàn)狀。模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，材料消耗低，生產(chǎn)成本低而廣泛應用于制造業(yè)中。冷流道注塑模具無外乎包括四大系統(tǒng)：澆注系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)和機構(gòu)系統(tǒng)（其實也可以歸為頂出系統(tǒng)，該系統(tǒng)如斜導柱、滑塊和開閉器等）。 為了做好這次畢業(yè)設(shè)計，我找了很多有關(guān)模具設(shè)計方面的書籍，進行了系統(tǒng)的學習。并且還在網(wǎng)上找了不少有關(guān)模具設(shè)計方面的資料作為參考和學習之用。通過學習這些知識，對模具設(shè)計的過程有了清晰的認識，以及在模具設(shè)計過程中應該要注意些什么問題都有個大概的了解。學習了傳統(tǒng)的模具設(shè)計方法和現(xiàn)代模具設(shè)計方法，理解了現(xiàn)代模具設(shè)計的高效，高質(zhì)，低成本的優(yōu)越性。 由于是第一次進行模具設(shè)計，我采用了以傳統(tǒng)模具設(shè)計流程為主線，利用現(xiàn)代模具設(shè)計的優(yōu)越性方面的并行設(shè)計方法，運用三維設(shè)計軟件，以完成模具的三維實體設(shè)計為先，以繪制工程圖為后的設(shè)計流程，從而減少了模具設(shè)計過程中錯誤的出現(xiàn)和設(shè)計的返工。 在這次模具設(shè)計中，一個關(guān)鍵之處就是運用UG軟件進行模具設(shè)計。運用UG可以很好的完成制品3D模型的建立、制品設(shè)計的合理性、注射成型的工藝性分析、模具型腔的設(shè)計以及標準模架的選取等模具設(shè)計過程中的關(guān)鍵步驟，使得模具設(shè)計的時間的減少，并提高設(shè)計的質(zhì)量。CAE軟件在模具設(shè)計行業(yè)的應用，提高了模具設(shè)計的精確性和速度，降低了制造成本。因為通過這個軟件，可以讓設(shè)計師在推出產(chǎn)品前，有機會了解所設(shè)計的產(chǎn)品的缺點，并事先改善，有效的減少浪費和降低成本。 由于是第一次做模具設(shè)計，自身所具有的知識和經(jīng)驗有限，所以在設(shè)計過程中對于一些問題的理解和處理都顯得比較膚淺。這次所做的單分型面注射模是最為簡單和常見的一種結(jié)構(gòu)形式，約占全部注射模具的70%左右，但目前傳統(tǒng)冷流道模具設(shè)計還是以經(jīng)驗為主，很難對注射各參量進行嚴密的數(shù)學建模，因為各參量相互影響，關(guān)系復雜。隨著科技的進步及注射理論的突破，熱流道模具發(fā)展的越來越迅速，隨著技術(shù)的成熟，熱流道模的生產(chǎn)控制將會變得比以前更為輕松，產(chǎn)品質(zhì)量將會得到更好提高，所以，以后注射模具的研究會以熱流道模具為主。 總之，完成了這次畢業(yè)設(shè)計，使我的知識變得更加豐富。不僅學到不少專業(yè)知識，鍛煉了自己的工作能力，也學會了以什么樣的心態(tài)去面對設(shè)計工作。 參考文獻 [1] 陳錫棟 周小玉.實用模具手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2001.7 [2] 彭建聲 秦曉剛.模具技術(shù)問答.北京：機械工業(yè)出版社，2003.