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哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘要 本論文主要通過(guò)對(duì)工控機(jī)散熱風(fēng)扇支架的設(shè)計(jì)分析，設(shè)計(jì)出該塑件的模具。在整個(gè)模具設(shè)計(jì)過(guò)程中，涉及到了塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、注塑機(jī)和模架的選擇及注塑機(jī)的一些重要工藝參數(shù)的校核，并詳細(xì)敘述了模具設(shè)計(jì)中的分型面設(shè)計(jì)、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、成型零件設(shè)計(jì)、頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 利用塑料成型模擬分析軟件Moldflow的MPI模擬其成型過(guò)程，制定合理的工藝方案并優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)，Moldflow可提供如下分析：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是否合理 、怎樣選擇合適的注塑材料 、怎樣確定合理的澆口位置 、澆口位置自動(dòng)優(yōu)化 、預(yù)測(cè)熔接痕位置 、模具型腔是否充滿(mǎn) 、最終制品的質(zhì)量如何 、怎樣選擇合適的注塑機(jī) 、縮痕分析，所以這次設(shè)計(jì)中Moldflow的引入很重要。本論文基于Pro/E CAD系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)，用戶(hù)可以在可視化平臺(tái)上交互式的設(shè)計(jì)注塑模具各個(gè)部件，不僅可以避免相似零件設(shè)計(jì)的重復(fù)性，大大提高其設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，而且方便了產(chǎn)品后續(xù)的有限元分析，同時(shí)也符合了現(xiàn)代設(shè)計(jì)思想的發(fā)展要求。 關(guān)鍵詞 模具設(shè)計(jì)；CAD；Pro/E；MoldFlow Abstract This paper mainly through the plastic parts of the disc design analysis, design of the plastic molds. In the die design process, relate to the structural design of plastic parts, injection molding machines and die-injection molding machines and the choice of a number of important parameters of the verification process, and described in detail the design of the die-design, gating system design , molding parts design, the top agencies to design and cooling system design. In this paper, based on Pro / E CAD system, through the system, users can interactive visualization platform on the injection mold design various components, not only can avoid similar to the repetitive parts design, greatly improving the efficiency of its design and design quality and shorten product development cycle, and facilitate the follow-up product finite element analysis, but also in line with the thinking of the development of modern design requirements. Key words Mold Design；CAD；Pro/E；MoldFlow 目 錄 摘要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位 1 1.2 各種模具的分類(lèi)和占有量 2 1.3 我國(guó)模具工業(yè)的現(xiàn)狀 3 1.4 世界五大塑料生產(chǎn)國(guó)的產(chǎn)能狀況 4 1.5 我國(guó)模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 7 第2章塑件設(shè)計(jì)分析 9 2.1 塑件模型建立 9 2.1.1 模型3D圖 9 2.1.2 塑件2D圖及其技術(shù)條件 9 2.2 塑件參數(shù)設(shè)計(jì) 10 2.2.1 材料選擇 10 2.2.2 塑件收縮率 12 2.2.3 塑件的壁厚 12 2.2.4 塑件的拔模斜度 13 2.2.5 分型面的設(shè)計(jì) 13 2.2.6 確定型腔數(shù)量以及排列方式 13 2.3 本章小結(jié) 14 第3章注塑設(shè)備和模架選擇 15 3.1 注塑設(shè)備選擇 15 3.2 注塑機(jī)重要參數(shù)校核 15 3.2.1 注塑容量校核 15 3.2.2 鎖模力校核 16 3.2.3 開(kāi)模行程校核 17 3.3 模架選擇 17 3.4 本章小結(jié) 18 第4章澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 4.1 主流道設(shè)計(jì) 19 4.1.1 澆口套設(shè)計(jì) 19 4.1.2 澆口套的固定形式 20 4.2 分流道設(shè)計(jì) 20 4.2.1 分流道的形狀 20 4.2.2 分流道的布局 21 4.2.3 分流道的長(zhǎng)度 21 4.3 澆口設(shè)計(jì) 22 4.3.1 點(diǎn)澆口的尺寸 22 4.3.2 澆口位置的選擇 22 4.4 冷料穴和鉤料脫模裝置 23 4.5 本章小結(jié) 23 第5章成型零件設(shè)計(jì)加工工藝方案制定 24 5.1 型腔的設(shè)計(jì) 24 5.2 型芯的設(shè)計(jì) 24 5.2.1 型芯的徑向尺寸 24 5.2.2 型芯的高度尺寸 25 5.3 鑲件的設(shè)計(jì) 27 5.4 加工工藝方案制訂 27 5.4.1 型腔加工工藝方案 27 5.4.2 型芯加工工藝方案 28 5.5 本章小結(jié) 28 第6章側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 29 6.1 機(jī)動(dòng)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu) 29 6.2 斜銷(xiāo)側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)主要參數(shù) 29 6.2.1 抽芯距 29 6.2.2 斜銷(xiāo)的傾角 30 6.2.3 抽芯力的計(jì)算 30 6.2.4 圓形斜導(dǎo)柱直徑的確定 31 6.2.5 斜導(dǎo)柱的總長(zhǎng)度計(jì)算 32 6.3 本章小結(jié) 33 第7章脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 34 7.1 推桿脫模機(jī)構(gòu) 34 7.2 推桿尺寸計(jì)算及校核 35 7.2.1 推桿直徑計(jì)算 35 7.2.2 推桿應(yīng)力校核 35 7.3 推桿脫模機(jī)構(gòu)布局 36 7.4 本章小結(jié) 36 第8章冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 37 8.1 冷卻管道的直徑計(jì)算 37 8.1.1 求塑件在固化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量 37 8.1.2 求冷卻水的體積流量 38 8.1.3 求冷卻水的管道直徑 39 8.2 冷卻管道的孔數(shù)計(jì)算 40 8.2.1 求冷卻水在管道內(nèi)的流速 40 8.2.2 求冷卻管道孔壁與冷卻介質(zhì)之間的傳熱系數(shù) 40 8.2.3 求冷卻管道中的傳熱面積 41 8.2.4 求模具上應(yīng)開(kāi)設(shè)的冷卻管道的孔數(shù) 41 8.3 本章小結(jié) 42 第9章模具裝配圖和零件圖 43 9.1 模具裝配圖繪制 43 9.1.1 模具裝配圖包含的內(nèi)容 43 9.1.2 模具裝配圖繪制步驟 43 9.2 模具零件圖繪制 44 9.2.1 模具零件圖包含的內(nèi)容 44 9.2.2 模具零件圖繪制步驟 44 9.3 本章小結(jié) 45 結(jié)論 46 致謝 47 參考文獻(xiàn) 48 附錄1 49 附錄2 50 IV 第1章 緒論 1.1 模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位 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(dòng)，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(yīng)用于制造業(yè)中。 模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，是國(guó)際上公認(rèn)的關(guān)鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低是衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。振興和發(fā)展我國(guó)的模具工業(yè)，正日益受到人們的關(guān)注。早在1989年3月中國(guó)政府頒布的《關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中，將模具列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位。 模具工業(yè)既是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)組成部分，又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域。模具在機(jī)械，電子，輕工，汽車(chē)，紡織，航空，航天等工業(yè)領(lǐng)域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔(dān)了這些工業(yè)領(lǐng)域中的60％～90％產(chǎn)品的零件，組件和部件的生產(chǎn)加工。 模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場(chǎng)的需求上，僅以汽車(chē)，摩托車(chē)行業(yè)的模具市場(chǎng)為例。汽車(chē)，摩托車(chē)行業(yè)是模具最大的市場(chǎng)，在工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，這一市場(chǎng)占整個(gè)模具市場(chǎng)一半左右。汽車(chē)工業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)五大支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車(chē)工業(yè)重點(diǎn)是發(fā)展零部件，經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)和重型汽車(chē)，汽車(chē)模具作為發(fā)展重點(diǎn)，已在汽車(chē)工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策中得到了明確。汽車(chē)基本車(chē)型不斷增加，2005年將達(dá)到170種。一個(gè)型號(hào)的汽車(chē)所需模具達(dá)幾千副，價(jià)值上億元。為了適應(yīng)市場(chǎng)的需求，汽車(chē)將不斷換型，汽車(chē)換型時(shí)約有80％的模具需要更換。中國(guó)摩托車(chē)產(chǎn)量位居世界第一，據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)摩托車(chē)共有14種排量80多個(gè)車(chē)型，1000多個(gè)型號(hào)。單輛摩托車(chē)約有零件2000種，共計(jì)5000多個(gè)，其中一半以上需要模具生產(chǎn)。一個(gè)型號(hào)的摩托車(chē)生產(chǎn)需1000副模具，總價(jià)值為1000多萬(wàn)元。其他行業(yè)，如電子及通訊，家電，建筑等，也存在巨大的模具市場(chǎng)。 目前世界模具市場(chǎng)供不應(yīng)求，模具的主要出口國(guó)是美國(guó)，日本，法國(guó)，瑞士等國(guó)家。中國(guó)模具出口數(shù)量極少，但中國(guó)模具鉗工技術(shù)水平高，勞動(dòng)成本低，只要配備一些先進(jìn)的數(shù)控制模設(shè)備，提高模具加工質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，溝通外貿(mào)渠道，模具出口將會(huì)有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術(shù)，提高模具技術(shù)水平，對(duì)于促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著特別重要的意義。 1.2 各種模具的分類(lèi)和占有量 模具主要類(lèi)型有：沖模，鍛摸，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模，陶瓷模等。除部分沖模以外的的上述各種模具都屬于腔型模，因?yàn)樗麄円话愣际且揽咳S的模具形腔是材料成型。 （1）沖模：沖模是對(duì)金屬板材進(jìn)行沖壓加工獲得合格產(chǎn)品的工具。沖模占模具總數(shù)的50％以上。按工藝性質(zhì)的不同，沖?？煞譃槁淞夏?，沖孔模，切口模，切邊模，彎曲模，卷邊模，拉深模，校平模，翻孔模，翻邊模，縮口模，壓印模，脹形模。按組合工序不同，沖模分為單工序模，復(fù)合模，連續(xù)模。 （2）鍛模：鍛模是金屬在熱態(tài)或冷態(tài)下進(jìn)行體積成型是所用模具的總稱(chēng)。按鍛壓設(shè)備不同，鍛模分為錘用鍛模，螺旋壓力機(jī)鍛模，熱模鍛壓力鍛模，平鍛機(jī)用鍛模，水壓機(jī)用鍛模，高速錘用鍛模，擺動(dòng)碾壓機(jī)用鍛模，輥鍛機(jī)用鍛模，楔橫軋機(jī)用鍛模等。按工藝用途不同，鍛?？煞譃轭A(yù)鍛模具，擠壓模具，精鍛模具，等溫模具，超塑性模具等。 （3）塑料模：塑料模是塑料成型的工藝裝備。塑料模約占模具總數(shù)的35％，而且有繼續(xù)上升的趨勢(shì)。塑料模主要包括壓塑模，擠塑模，注射模，此外還有擠出成型模，泡沫塑料的發(fā)泡成型模，低發(fā)泡注射成型模，吹塑模等。 （4）壓鑄模：壓鑄模是壓力鑄造工藝裝備，壓力鑄造是使液態(tài)金屬在高溫和高速下充填鑄型，在高壓下成型和結(jié)晶的一種特殊制造方法。壓鑄模約占模具總數(shù)的6％。 （5）粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工藝分類(lèi)粉末冶金模有：壓模，精整模，復(fù)壓模，熱壓模，粉漿澆注模，松裝燒結(jié)模等。 模具所涉及的工藝繁多，包括機(jī)械設(shè)計(jì)制造，塑料，橡膠加工，金屬材料，鑄造（凝固理論），塑性加工，玻璃等諸多學(xué)科和行業(yè)，是一個(gè)多學(xué)科的綜合，其復(fù)雜程度顯而易見(jiàn)。 1.3 我國(guó)模具工業(yè)的現(xiàn)狀 自20世紀(jì)80年代以來(lái)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)逐漸起飛，也為模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了巨大的動(dòng)力。20世紀(jì)90年代以后，大陸的工業(yè)發(fā)展十分迅速，模具工業(yè)的總產(chǎn)值在1990年僅60億元人民幣，1994年增長(zhǎng)到130億元人民幣，1999年已達(dá)到245億元人民幣，2000年增至260270億元人民幣。今后預(yù)計(jì)每年仍會(huì)以10％～15％的速度快速增長(zhǎng)。 目前，我國(guó)17000多個(gè)模具生產(chǎn)廠(chǎng)點(diǎn)，從業(yè)人數(shù)五十多萬(wàn)。除了國(guó)有的專(zhuān)業(yè)模具廠(chǎng)外，其他所有制形式的模具廠(chǎng)家，包括集體企業(yè)，合資企業(yè)，獨(dú)資企業(yè)和私營(yíng)企業(yè)等，都得到了快速發(fā)展。其中，集體和私營(yíng)的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。例如，浙江寧波和黃巖地區(qū)，從事模具制造的集體企業(yè)和私營(yíng)企業(yè)多達(dá)數(shù)千家，成為我國(guó)國(guó)內(nèi)知名的“模具之鄉(xiāng)”和最具發(fā)展活力的地區(qū)之一。在廣東，一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，為了提高其產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，紛紛加入了對(duì)模具制造的投入。例如，科龍，美的，康佳和威力等知名集團(tuán)都建立了自己的模具制造中心。中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)則多集中于沿海工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)，現(xiàn)已有幾千家。 在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷(xiāo)售的約占三分之一。其中，沖壓模具約占50％（中國(guó)臺(tái)灣：40％），塑料模具約占33％（中國(guó)臺(tái)灣：48％），壓鑄模具約占6％（中國(guó)臺(tái)灣：5％），其他各類(lèi)模具約占11％（中國(guó)臺(tái)灣：7％）。 中國(guó)臺(tái)灣模具產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng)，分為萌芽期（1961—1981），成長(zhǎng)期（1981—1991），成熟期（1991—2001）三個(gè)階段。 萌芽期，工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)備與技術(shù)的不斷改進(jìn)。由于紡織，電子，電氣，電機(jī)和機(jī)械業(yè)等產(chǎn)品外銷(xiāo)表現(xiàn)暢旺，連帶使得模具制造，維修業(yè)者和周邊廠(chǎng)商（如熱處理產(chǎn)業(yè)等）逐年增加。在此階段的模具包括：一般民生用品模具，鑄造用模具，鍛造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡膠模具等。 1981年—1991年是臺(tái)灣模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展最為迅速且高度成長(zhǎng)的時(shí)期。有鑒于模具產(chǎn)業(yè)對(duì)工業(yè)發(fā)展的重要性日益彰顯，自1982年起，臺(tái)灣地區(qū)就將模具產(chǎn)業(yè)納入“策略性工業(yè)適用范圍”，大力推動(dòng)模具工業(yè)的發(fā)展，以配合相關(guān)工業(yè)產(chǎn)品的外銷(xiāo)策略，全力發(fā)展整體經(jīng)濟(jì)。隨著民生工業(yè)，機(jī)械五金業(yè)，汽機(jī)車(chē)及家電業(yè)發(fā)展，沖壓模具與塑料模具，逐漸形成臺(tái)灣模具工業(yè)兩大主流。從1985年起，模具產(chǎn)業(yè)已在推行計(jì)算機(jī)輔助模具設(shè)計(jì)和制造等CAD/CAM技術(shù)，所以臺(tái)灣模具業(yè)接觸CAD/CAM/CAE/CAT技術(shù)的時(shí)間相當(dāng)早。 成熟期，在國(guó)際化，自由化和國(guó)際分工的潮流下，1994年，1998年，由臺(tái)灣地區(qū)政府委托金屬中心執(zhí)行“工業(yè)用模具技術(shù)研究與發(fā)展五年計(jì)劃”與“工業(yè)用模具技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展計(jì)劃”，以協(xié)助業(yè)界突破發(fā)展瓶頸，并支持產(chǎn)業(yè)升級(jí)，朝向開(kāi)發(fā)高附加值與進(jìn)口依賴(lài)高的模具。1997年11月間臺(tái)灣憑借模具產(chǎn)業(yè)的實(shí)力，獲得世界模具協(xié)會(huì)（ISTMA）認(rèn)同獲準(zhǔn)入會(huì)，正式成為世界模具協(xié)會(huì)會(huì)員。整體而言，臺(tái)灣模具產(chǎn)業(yè)在這一階段的發(fā)展，隨著機(jī)械性能，加工技術(shù)，檢測(cè)能力的提升，以及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，臺(tái)灣模具廠(chǎng)商供應(yīng)對(duì)象已由傳統(tǒng)的民用家電，五金業(yè)和汽機(jī)車(chē)運(yùn)輸工具業(yè)，提升到計(jì)算機(jī)與電子，通信與光電等精密模具，并發(fā)展出汽機(jī)車(chē)用大型鈑金沖壓，大型塑料射出及精密鍛造等模具。 1.4 世界五大塑料生產(chǎn)國(guó)的產(chǎn)能狀況 美國(guó)塑料(原料)的產(chǎn)量多年來(lái)一直雄居各國(guó)之首。早在80年代前期，美國(guó)塑料產(chǎn)量就已達(dá)之多，1986年增至，占全球總產(chǎn)量8100的28.5％，此后美國(guó)塑料產(chǎn)量繼續(xù)呈現(xiàn)穩(wěn)定增長(zhǎng)之勢(shì)，1988年、1990年、1992年、1994年、1996年和1998年分別增加到、、、、和，占世界總產(chǎn)量的比例從1996年起提高到30％以上。2001年美國(guó)塑料產(chǎn)量為，其中以聚乙烯為最多，達(dá)。其次分別是氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯對(duì)酞酸脂、聚苯乙烯。國(guó)內(nèi)塑料消費(fèi)量(產(chǎn)量+進(jìn)口量一出口量)，美國(guó)也是全球最多的。美國(guó)的全部塑料消費(fèi)量2001年為。美國(guó)人均塑料消費(fèi)量也是很高的，2000年為159，2001年略減為155，居全球第三位。美國(guó)現(xiàn)有各種大小塑料企事業(yè)單位1萬(wàn)多家，其中職工人數(shù)少于50人的占總數(shù)的53％，50～100人的占21％，100～500人的占23％，超過(guò)500人的占近4％，職工總數(shù)近90萬(wàn)人。在美國(guó)塑料制品加工業(yè)的就職人數(shù)達(dá)110萬(wàn)，2001年的出貨金額為2150億美元，人均出貨金額為195美元。 德國(guó)是世界最大的塑料(原料)生產(chǎn)國(guó)之一，上世紀(jì)90年代初的1991年、1992年和1993年，德國(guó)塑料產(chǎn)量都為，1994年增達(dá)超過(guò)的．1998年達(dá)近，1999年為近，2000年增至，超過(guò)日本為世界第二大塑料生產(chǎn)國(guó)，2001年上升為，2002年已過(guò)。2001年德國(guó)生產(chǎn)的種種塑料原料中，聚乙烯為 (低密度聚乙烯，高密度聚乙烯)，氯乙烯，聚丙烯。德國(guó)2001年的國(guó)內(nèi)塑料消費(fèi)量為，其中聚乙烯，聚丙烯．氯乙烯。德國(guó)人均塑料消費(fèi)量2001年為160，在世界上僅少于比利時(shí)的172，高于美國(guó)的155，排在世界第二位。德國(guó)塑料制品加工業(yè)的職工總計(jì)有近30萬(wàn)人，2001年的出貨金額為360億美元，人均126美元。德國(guó)塑料制品加工企業(yè)中職工少于50人的占44％，50～100人的占28％，100～500人的占25％，500人以上的占4％。 中國(guó)塑料工業(yè)多年持續(xù)高速增長(zhǎng)，1991年產(chǎn)量?jī)H為，1995年增為，1998年超過(guò)，到2002年已增達(dá)約，超過(guò)日本而成為世界第三大塑料原料生產(chǎn)國(guó)。中國(guó)今年塑料制品市場(chǎng)將持續(xù)走強(qiáng)，在包裝、工程、建材、農(nóng)用和日用塑料制品等各個(gè)領(lǐng)域都將有較大幅度的增長(zhǎng)，需求量將超過(guò)。其中包裝塑料制品今年需求量將超過(guò)，工程塑料制品需求量將達(dá)左右，建材塑料制品需求量將達(dá)以上，農(nóng)用塑料制品需求量將在左右，日用塑料制品需求量約為左右。 日本在很長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)都是僅次于美國(guó)的世界第二大塑料生產(chǎn)國(guó)。一直到1997年，日本塑料產(chǎn)量曾經(jīng)連續(xù)多年增長(zhǎng)，年產(chǎn)量在70年代中期就已達(dá)，1987年突破，1991年達(dá)約，1992年和1993年因受日本經(jīng)濟(jì)下滑的影響，產(chǎn)量略有減少，分別降至和。從1994年起產(chǎn)量再度增長(zhǎng)，1994年、1995年和1996年分別回升到、和，1997年的產(chǎn)量又比上年增長(zhǎng)3.7％，達(dá)到，首次超過(guò)。但這種增勢(shì)在1998年受到遏制，產(chǎn)量大幅度減少。1998年，日本塑料產(chǎn)量為，比上年減少了8.7％。1999年和2000年日本塑料產(chǎn)量分別回升到和，但仍遠(yuǎn)未恢復(fù)到1997年的水平。2001年和2002年日本塑料產(chǎn)量再度下降至以下的和。2002年日本塑料(原料)產(chǎn)量減為。而中國(guó)則增為，日本又退居第三位。 韓國(guó)塑料產(chǎn)量增長(zhǎng)十分迅速，1986年超過(guò)，1990年增達(dá)，1992年突破，1994年、1996年和1997年分別上升到、和，1998年產(chǎn)量增至，1999年突破，2001年達(dá)，躋身于世界五大塑料生產(chǎn)國(guó)之列。韓國(guó)塑料原料產(chǎn)品中以聚乙烯居首，2001年產(chǎn)量為 (低密度聚乙烯，高密度聚乙烯)，聚丙烯以排在第二位，其次分別是聚酯、氯乙烯、ABS?AS樹(shù)脂、聚苯乙烯。韓國(guó)國(guó)內(nèi)塑料消費(fèi)量2001年，只相當(dāng)于產(chǎn)量的1/3略高。人均塑料消費(fèi)量2001年為106，韓國(guó)塑料制品加工業(yè)的職工總數(shù)2001年為3.1萬(wàn)人，出貨金額為85億美元，人均276美元。 塑料產(chǎn)量位居世界前十名的國(guó)家和地區(qū)還有法國(guó)、比利時(shí)、中國(guó)臺(tái)灣、加拿大和意大利 (均為2001年產(chǎn)量)。 1.5 我國(guó)模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 20世紀(jì)80年代開(kāi)始，發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的模具工業(yè)已從機(jī)床工業(yè)中分離出來(lái)，并發(fā)展成為獨(dú)立的工業(yè)部門(mén)，其產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來(lái)，每年都以15％的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展。加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投入力度，將技術(shù)進(jìn)步作為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。此外，許多科研機(jī)構(gòu)和大專(zhuān)院校也開(kāi)展了模具技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國(guó)成為世界超級(jí)制造大國(guó)的重要原因。今后，我國(guó)要發(fā)展成為世界制造強(qiáng)國(guó)，仍將依賴(lài)于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強(qiáng)國(guó)。 中國(guó)塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)了半個(gè)多世紀(jì)，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48"（約122）大屏幕彩電塑殼注射模具，6.5大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車(chē)保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具，多形腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng)過(guò)多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)，模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)，快速成型與快速制模技術(shù)，新型模具材料等方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面作出了貢獻(xiàn)。 盡管我國(guó)模具工業(yè)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，部分模具已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，但無(wú)論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿(mǎn)足不了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要，每年仍需進(jìn)口10多億美元的各類(lèi)大型，精密，復(fù)雜模具。與發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)相比，在模具技術(shù)上仍有不小的差距。今后，我國(guó)模具行業(yè)應(yīng)在以下幾方面進(jìn)行不斷的技術(shù)創(chuàng)新，以縮小與國(guó)際先進(jìn)水平的距離。 （1）注重開(kāi)發(fā)大型，精密，復(fù)雜模具；隨著我國(guó)轎車(chē)，家電等工業(yè)的快速發(fā)展，成型零件的大型化和精密化要求越來(lái)越高，模具也將日趨大型化和精密化。 （2）加強(qiáng)模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用；使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造質(zhì)量。因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛。 （3）推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)；模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要里程碑。實(shí)踐證明，模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設(shè)計(jì)制造水平。 （4）重視快速模具制造技術(shù)，縮短模具制造周期。 第2章塑件設(shè)計(jì)分析 2.1 塑件模型建立 2.1.1 模型3D圖 模型繪制3D圖采用PTC公司的產(chǎn)品Pro/ENGINEER Wildfire 3.0,最終繪制出來(lái)的3D結(jié)構(gòu)圖2-1所示: 圖2-1 塑件模型3D圖 2.1.2 塑件2D圖及其技術(shù)條件 模型2D圖繪制采用Autodesk公司的產(chǎn)品AutoCAD2006, 最終繪制出來(lái)的2D結(jié)構(gòu)圖2-2所示: 圖2-2 塑件模型2D圖 1.塑件精度等級(jí)及尺寸公差 塑件采用的精度等級(jí)為5級(jí)精度，部分尺寸的公差標(biāo)注如圖2-2所示。 2.塑件的表面質(zhì)量 該塑件要求外形美觀，色澤鮮艷，外表面沒(méi)有斑點(diǎn)及熔接痕，粗糙度可取。 2.2 塑件參數(shù)設(shè)計(jì) 2.2.1 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(chǎng)家提供的材料性能數(shù)據(jù)。對(duì)于常溫工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)件來(lái)說(shuō),要考慮的主要是材料的力學(xué)性能,如屈服應(yīng)力,彈性模量,彎曲強(qiáng)度,表面硬度等。該塑件為一般的零件,屬于圓盤(pán)類(lèi),沒(méi)有特別的要求,根據(jù)以上的依據(jù),選擇材料ABS為塑料件的材料。 ABS塑料 化學(xué)名稱(chēng)：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 英文名稱(chēng):Acrylonitrile Butadiene Styrene 比重:1.05 成型收縮率:0.4～0.7％ 成型溫度：200～240 干燥條件：80～90 2 特點(diǎn)： (1)綜合性能較好,沖擊強(qiáng)度較高,化學(xué)穩(wěn)定性,電性能良好。 (2)與372有機(jī)玻璃的熔接性良好,制成雙色塑件,且可表面鍍鉻,噴漆處理。 (3)有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強(qiáng)、透明等級(jí)別。 (4)流動(dòng)性比HIPS差一點(diǎn)，比PMMA、PC等好，柔韌性好。 成型特性： (1)無(wú)定形料,流動(dòng)性中等,吸濕大,必須充分干燥,表面要求光澤的塑件須長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱干燥80～90,3h。 (2)宜取高料溫,高模溫,但料溫過(guò)高易分解(分解溫度為>270)。對(duì)精度較高的塑件,模溫宜取50～60,對(duì)高光澤。耐熱塑件,模溫宜取60～80。 (3)如需解決夾水紋，需提高材料的流動(dòng)性，采取高料溫、高模溫，或者改變?nèi)胨坏确椒ā? (4)如成形耐熱級(jí)或阻燃級(jí)材料，生產(chǎn)3～7天后模具表面會(huì)殘存塑料分解物，導(dǎo)致模具表面發(fā)亮，需對(duì)模具及時(shí)進(jìn)行清理，同時(shí)模具表面需增加排氣位置。 ABS樹(shù)脂是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的聚合物，它將PS，SAN，BS的各種性能有機(jī)地統(tǒng)一起來(lái)，兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學(xué)性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。 ABS工程塑料一般是不透明的，外觀呈淺象牙色、無(wú)毒、無(wú)味，兼有韌、硬、剛的特性，燃燒緩慢，火焰呈黃色，有黑煙，燃燒后塑料軟化、燒焦，發(fā)出特殊的肉桂氣味，但無(wú)熔融滴落現(xiàn)象。 ABS工程塑料具有優(yōu)良的綜合性能，有極好的沖擊強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性好、電性能、耐磨性、抗化學(xué)藥品性、染色性，成型加工和機(jī)械加工較好。ABS樹(shù)脂耐水、無(wú)機(jī)鹽、堿和酸類(lèi)，不溶于大部分醇類(lèi)和烴類(lèi)溶劑，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烴中。 ABS工程塑料的缺點(diǎn)：熱變形溫度較低，可燃，耐候性較差。 用途: 適于制作一般的機(jī)械零件，磨耐磨零件，盤(pán)體，車(chē)配件，日用品，管材及文具等。 2.2.2 塑件收縮率 根據(jù)以上選用的材料為ABS，查相關(guān)資料可知，ABS的收縮率為0.004～0.007，由公式（2-1）求出ABS平均收縮率： （2-1） 式中 —塑料的平均收縮率； —塑料的最大收縮率； 　　　　　—塑件的最小收縮率。 計(jì)算如下： 2.2.3 塑件的壁厚 一般說(shuō)來(lái)，塑件的厚度越厚就越能滿(mǎn)足產(chǎn)品的強(qiáng)度和剛度的性能要求，但是從塑件的成型過(guò)程看來(lái)，塑件的壁厚越厚，冷卻的時(shí)間就越長(zhǎng)，整個(gè)塑件的成型周期就要延長(zhǎng)，提高了生產(chǎn)的成本，降低了生產(chǎn)的效率，同時(shí)，塑件的壁厚越厚，收縮率就增大，這樣使的得產(chǎn)品的尺寸不穩(wěn)定性增加，降低了產(chǎn)品的質(zhì)量。因此產(chǎn)品的厚度必須得適中，根據(jù)材料的的特性，查閱相關(guān)的資料，查得ABS制品的壁厚通常為1、1.2、1.5、2、2.5、3、6mm。 本次設(shè)計(jì)中，塑件的壁厚為6mm。 2.2.4 塑件的拔模斜度 拔模斜度是為了便于脫模，防止塑件表面在脫模時(shí)劃傷，擦毛，在設(shè)計(jì)塑件表面沿脫模方向應(yīng)具有合理的脫模斜度。塑件的脫模斜度大小跟塑件的性質(zhì)、收縮率、摩擦因素、塑件的壁厚和幾何形狀有關(guān)。 在設(shè)計(jì)時(shí)，可以參考一些資料來(lái)確定塑件的脫模斜度，一般以塑件的材料為選擇依據(jù)，而ABS塑料的脫模斜度為40 '~1o 20'，本設(shè)計(jì)選擇的脫模斜度為。 2.2.5 分型面的設(shè)計(jì) 選擇分型面是為了便于塑件的脫模和簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，該塑件因?yàn)楸诒」蕬?yīng)采用點(diǎn)澆口形式進(jìn)料，采用點(diǎn)澆口時(shí)，為了能取出流道凝料，應(yīng)使用三板式雙分型面模具。 2.2.6 確定型腔數(shù)量以及排列方式 本次模具設(shè)計(jì)采用的是一模兩腔，型腔的分布如圖2-3所示： 圖2-3 型腔分布圖 2.3 本章小結(jié) 通過(guò)繪制塑件的2D，3D圖，來(lái)直觀分析塑件的具體形狀和結(jié)構(gòu)，為模具所需要的成型零件的選擇奠定基礎(chǔ)。 第3章注塑設(shè)備和模架選擇 3.1 注塑設(shè)備選擇 選取注射機(jī)型號(hào)為，具體參數(shù)如表3-1： 表3-1 注塑機(jī)參數(shù) 理論容量 ShotSize (Theoretical) 60 注塑速率 Injection Rate g/s 70 塑化能力 Plasticizing Capacity g/s 35 注塑壓力 Injection Pressure Mpa 180 鎖模力 Clamp Tonnage KN 400 移模行程 Toggle Stroke mm 250 最大模厚 Max Mold Height mm 250 最小模厚 Min Mold Height mm 150 噴嘴球半徑 Spray nozzle mm 10 噴嘴口孔徑 Aperture nozzle mm 3 3.2 注塑機(jī)重要參數(shù)校核 3.2.1 注塑容量校核 注塑機(jī)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，以容量計(jì)算時(shí)，必須使得在一個(gè)注塑成型周期內(nèi)所需的注塑塑料熔體的容量在注塑機(jī)額定注塑量的80％內(nèi)，也就是 （3-1） 式中 —注塑機(jī)最大注塑容量（）； —成型塑件與澆注系統(tǒng)體積的總和（）； 為最大注塑容量的利用系數(shù)。 計(jì)算如下： （3-2） 式中 —成型塑件的體積，乘以2是因?yàn)楸敬蔚哪＞呤且荒汕唬? —澆注系統(tǒng)中主流道，分流道，澆口，冷料穴的體積和。 所以， 注 （3-3） 而注塑機(jī)的注塑容量為60，所以注塑機(jī)的注塑容量符合要求。 3.2.2 鎖模力校核 當(dāng)高壓的塑料熔體充滿(mǎn)型腔時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)沿注塑機(jī)軸向的很大的推力，其大小等于制件與澆注系統(tǒng)在份型面上的垂直投影之和乘與型腔內(nèi)塑料熔體的平均壓力。該推力應(yīng)該小于注塑機(jī)額定的鎖模力，否則在注塑成型時(shí)會(huì)因鎖模不緊而發(fā)生溢邊跑料現(xiàn)象。 型腔內(nèi)塑料熔體的推力()可按下式計(jì)算 （3-4） 式中 —型腔內(nèi)塑料熔體沿注塑機(jī)軸向的推力（）； —塑料與澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（）； —壓力損耗系數(shù)，取0.4； —注塑壓力。 計(jì)算如下：=1844.96 =180 也就是型腔內(nèi)的塑料熔體沿注塑機(jī)軸向的推力為133，而注塑機(jī)的鎖模力為400，所以注塑機(jī)的鎖模力符合要求。 3.2.3 開(kāi)模行程校核 模具開(kāi)模后為了能取出塑膠件，要求有足夠的開(kāi)模距離，本次模具使用的注塑機(jī)的開(kāi)模行程是給定的，不受模具厚度的影響，當(dāng)模具的厚度變化時(shí)，可由其調(diào)模裝置調(diào)整。只要使得注塑機(jī)最大開(kāi)模行程大于模具所需的開(kāi)模距離就符合注塑的要求。 即： （3-5） 式中 —注塑機(jī)最大開(kāi)模距離（）； —模具所需的開(kāi)模距離（）。 也就是，所以注塑機(jī)的鎖模力符合要求。 3.3 模架選擇 根據(jù)型腔排列的方式以及初步確定的壁厚，選擇模架A4型，系列，其結(jié)構(gòu)以及一些重要尺寸如圖3-1、3-2所示： 圖3-1 模架尺寸1 　 圖3-2 模架尺寸2 3.4 本章小結(jié) 模架尺寸的選擇確定模具的整體框架，為模具具體內(nèi)部設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。 第4章澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1 主流道設(shè)計(jì) 4.1.1 澆口套設(shè)計(jì) 為了便于澆注凝料從主流道取出,主流道采用的圓錐孔；澆口套與注塑機(jī)噴嘴嘴頭的接觸球面必須吻合。注塑機(jī)的噴嘴是球面,其半徑SR是固定的,為了澆口套端面的凹球面與注塑機(jī)的端凸球面接觸良好,一般取半徑： =SR+（1~2）mm （4-1） 式中 —主流道入口凹坑球面半徑（）； —噴嘴球半徑（）。 在此次設(shè)計(jì)中，所以；而澆口套的圓錐孔的小端直徑d應(yīng)該大于噴嘴內(nèi)孔直徑： d=d +(0.5~1)mm （4-2） 由注塑機(jī)的參數(shù)可以看到，所以，澆口套的端面凹球深度。 澆口套的尺寸如圖4-1所示 圖4-1 澆口套尺寸 4.1.2 澆口套的固定形式 本次設(shè)計(jì)中，澆口套與注塑機(jī)定位孔采用過(guò)盈配合。 4.2 分流道設(shè)計(jì) 4.2.1 分流道的形狀 分流道的截面形狀常用的有圓形，梯形，和矩形, 其中圓形截面的分流道效率最高,也就是分流道流過(guò)相同的塑料流量,其分流道的內(nèi)表面積最小。這樣可以減少注塑過(guò)程中散熱面積,即熔料的溫度降低最小，同時(shí)使得摩擦力變小，減少壓力損失。其缺點(diǎn)就是制造起來(lái)比較麻煩,因?yàn)樗仨殞⒎至鞯婪衷O(shè)在模板的兩側(cè),在對(duì)合時(shí)容易產(chǎn)生錯(cuò)口現(xiàn)象。當(dāng)分型面為平面時(shí)候,常采用圓形截面流到,本次設(shè)計(jì)中,分型面非平面，采用圓形截面分流道加工困難，故采用效率較高的梯形截面分流道。 4.2.2 分流道的布局 本次模具設(shè)計(jì)為一模兩腔，分流道的布局對(duì)塑料件的成型影響也較大的，由于前面已經(jīng)將型腔的布局確定，設(shè)計(jì)分流道的布局既要跟型腔的布局協(xié)調(diào)，同時(shí)還應(yīng)該注意一些分流道布局的設(shè)計(jì)要點(diǎn)： 分流道和型腔的分布原則是排列緊湊，間距合理，應(yīng)該采用軸對(duì)稱(chēng)或者中心對(duì)稱(chēng)，使其平衡，盡量縮小成型區(qū)域的總面積。 最好使型腔和分流道在分型面上的總投影面積的幾何中心和鎖緊力的中心重合；在可能的情況下,分流道的長(zhǎng)度盡可能的縮短,以減少壓力損失,避免模體壓力過(guò)大的影響成本。 在多型腔模具中,各型腔的分流道長(zhǎng)度應(yīng)該盡量相等,以達(dá)到注塑時(shí)壓力傳遞的平衡。 分流道的布局如圖4-2,分流道長(zhǎng)度短,對(duì)稱(chēng)分布。 圖4-2 分流道布局 4.2.3 分流道的長(zhǎng)度 根據(jù)分流道的布局,大概的可以測(cè)量出分流道的長(zhǎng)度總長(zhǎng)； 4.3 澆口設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)采用的澆口為點(diǎn)澆口,其優(yōu)點(diǎn)是澆口位置能靈活地確定，澆口附近變形小，多型腔時(shí)采用點(diǎn)澆口容易平衡澆注系統(tǒng)，對(duì)于投影面積大的塑件或易變形的塑件，采用多個(gè)點(diǎn)澆口能夠取得理想的效果，適用一模多腔的模具。 4.3.1 點(diǎn)澆口的尺寸 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)的數(shù)據(jù),一般的點(diǎn)澆口直徑常為0.5～1.8,這里選1；澆口的長(zhǎng)度常為0.5～2，這里選2。 4.3.2 澆口位置的選擇 本次設(shè)計(jì)澆口位置的選擇如圖4-3所示： 圖4-3 澆口位置示意圖 4.4 冷料穴和鉤料脫模裝置 采用拉桿式鉤料裝置：由冷料穴和拉料桿組成，在冷料穴的底部設(shè)有一拉料桿，拉料桿固定在型腔板上，一次分型依靠拉料桿抽出主流道凝料。 其基本形狀如圖4-4所示，采用帶球形頭的冷料穴，其中冷料穴的直徑要比主流道的稍大，主流道末端的半徑大約為5，所以冷料穴的直徑設(shè)為6，此處的拉料桿直徑為4。 　　　　　 圖4-4 拉料桿形狀示意圖 4.5 本章小結(jié) 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)確定了主流道、分流道、澆口和冷料穴的形狀及尺寸，確定了澆注系統(tǒng)的平衡和澆口的位置，決定了模具的類(lèi)型。 第5章成型零件設(shè)計(jì)加工工藝方案制定 5.1 型腔的設(shè)計(jì) 采用整體式型腔，也就是由整塊材料加工而成的型腔。 整體式型腔的優(yōu)點(diǎn)是，強(qiáng)度和剛度相對(duì)較高，且不易變形，對(duì)塑件的上表面不會(huì)產(chǎn)生拼?？p的痕跡，缺點(diǎn)為切削量大，模具成本高，同時(shí)給熱處理和表面處理帶來(lái)一定的困難。 型腔的外形尺寸為：。 5.2 型芯的設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)塑件中共有三個(gè)孔，兩個(gè)的直孔和一個(gè)階梯孔，故需要兩個(gè)直型芯和一個(gè)階梯型芯成型。型芯的徑向和高度尺寸計(jì)算如下： 5.2.1 型芯的徑向尺寸 型芯徑向尺寸計(jì)算公式： （5-1） 式中 —型芯徑向基本尺寸（）； —塑件內(nèi)形尺寸（）； —塑料的平均收縮率； —修正系數(shù)，取3/4； —塑件的公差（）； —型芯制造公差，取/3（）。 大型芯徑向尺寸計(jì)算如下： 小型芯徑向尺寸計(jì)算如下： 5.2.2 型芯的高度尺寸 型芯高度尺寸計(jì)算公式： （5-2） 式中 —型芯高度基本尺寸（）； —塑件高度基本尺寸（）； —塑料的平均收縮率； —修正系數(shù)，取2/3； —塑件的公差（）； —型芯制造公差，取/3（）。 階梯型芯高度尺寸計(jì)算如下： 型芯尺寸如圖5-1、5-2所示： 　　 圖5-1 階梯型芯尺寸 圖5-2 直型芯尺寸 5.3 鑲件的設(shè)計(jì) 鑲件位置放在定模板上，其尺寸形狀如圖5-3所示： 圖5-3 鑲件形狀及尺寸 5.4 加工工藝方案制訂 塑料模具的加工方法大體上可以分為切削機(jī)床加工、鉗加工和特殊加工三大類(lèi)。切削機(jī)床加工是指采用不同的切削機(jī)床，如車(chē)床、銑床、磨床等進(jìn)行粗加工或精加工等。鉗加工是指采用銼、鏟、研等手工措施去除切削機(jī)床所預(yù)留的加工余量，將模具半成品加工成符合藍(lán)圖的要求尺寸，形狀以及表面粗糙度的合格零件，并通過(guò)組裝總裝成符合要求的模具。當(dāng)模具零件使用普通機(jī)床或人工的傳統(tǒng)的方法很難加工或者耗時(shí)很大時(shí)，則往往采用特殊加工的方法，如電火花，線(xiàn)切割以及等。 5.4.1 型腔加工工藝方案 表5-1 型腔的加工工藝方案 工序 內(nèi)容 設(shè)備 1 2 3 4 5 6 7 銑削 鉆削 CNC粗加工 熱處理 磨削 CNC精加工 鉗工 端銑坯料的六個(gè)端面 鉆鑲件孔 粗加工成型面 調(diào)質(zhì) 磨上、下端面 精加工成型面 拋光成型面、倒角，攻絲 銑床 鉆床 CNC 磨床 CNC 5.4.2 型芯加工工藝方案 表5-2 型芯的加工工藝方案 工序 內(nèi)容 設(shè)備 1 2 3 4 5 6 7 8 銑削 鉆削 CNC粗加工 熱處理 磨削 CNC精加工 電火花加工 鉗工 端銑坯料的端面 鉆孔 粗加工成型面 調(diào)質(zhì) 磨下端面 精加工成型面 加工鑲件孔 拋光成型面、倒角，攻絲 銑床 鉆床 CNC 磨床 CNC EDM 5.5 本章小結(jié) 通過(guò)對(duì)型芯型腔的計(jì)算，確定了模具成型零件的具體尺寸及加工方案。 第6章側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 6.1 機(jī)動(dòng)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu) 機(jī)動(dòng)側(cè)向分型與抽芯是利用注射機(jī)的開(kāi)模力，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)改變運(yùn)動(dòng)方向，將側(cè)向的活動(dòng)型芯抽出。機(jī)動(dòng)抽芯機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但抽芯不需要人工操作，抽拔力較大，具有靈活，方便，生產(chǎn)效率高，容易實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)操作，無(wú)需另外添置設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)，在生產(chǎn)中被廣泛采用。 機(jī)動(dòng)抽芯按結(jié)構(gòu)形式可分為斜銷(xiāo)，彈簧，彎銷(xiāo)，斜導(dǎo)槽，斜滑塊，楔塊，齒輪條等多種抽芯形式。 本設(shè)計(jì)采用的是斜銷(xiāo)側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)。 6.2 斜銷(xiāo)側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)主要參數(shù) 6.2.1 抽芯距 型芯從成型位置抽到不妨礙塑件脫模的位置所移動(dòng)的距離叫抽芯距，用表示。一般抽芯距等于側(cè)向孔或側(cè)凹深度加上2~3余量，即： =+(2~3)mm （6-1） 式中 —抽芯距（）； —側(cè)向孔或側(cè)凹深度（）。 而所以 6.2.2 斜銷(xiāo)的傾角 斜銷(xiāo)的傾角是決定斜銷(xiāo)抽芯機(jī)構(gòu)工作效果的一個(gè)重要參數(shù)，它不僅決定了開(kāi)模行程和斜銷(xiāo)長(zhǎng)度，而且對(duì)斜銷(xiāo)的受力狀況有著重要的影響。決定傾斜角的大小時(shí)，應(yīng)從抽芯距，開(kāi)模行程和斜銷(xiāo)受力幾個(gè)方面綜合考慮。實(shí)際生產(chǎn)中，一般取～，不宜超過(guò)。選。 6.2.3 抽芯力的計(jì)算 抽芯力的計(jì)算跟脫模力的計(jì)算是一樣的，計(jì)算的公式為 F=pA(f·cosα-sinα) （6-2） 式中 —抽芯力（）； —單位面積塑件對(duì)型芯的正壓力（）， 一般取p＝（4.84～11.76）； —塑件包緊型芯的側(cè)面積（）； —塑件與模體鋼材的摩擦系數(shù)，一般取0.1～0.3； —脫模斜度。 計(jì)算得： 6.2.4 圓形斜導(dǎo)柱直徑的確定 圖6-1 導(dǎo)柱直徑計(jì)算 計(jì)算公式（字母對(duì)應(yīng)的尺寸如圖6-1所示） （6-3） 式中 —斜導(dǎo)柱直徑（）； —抽拔力（）； —受力點(diǎn)到斜導(dǎo)柱固定板平面的距離（）； —抽拔角； —斜導(dǎo)柱鋼材許用彎曲應(yīng)力（）碳素鋼； （6-4） 計(jì)算如下： 取。 6.2.5 斜導(dǎo)柱的總長(zhǎng)度計(jì)算 圖6-2 導(dǎo)柱長(zhǎng)度計(jì)算 導(dǎo)柱長(zhǎng)度計(jì)算公式為（字母對(duì)應(yīng)的尺寸如圖6-2所示） （6-5） 式中 —斜導(dǎo)柱的總長(zhǎng)度（）； —斜導(dǎo)柱臺(tái)肩直徑（）； —斜導(dǎo)柱抽拔角； —斜導(dǎo)柱固定板厚度（）； —斜導(dǎo)柱與側(cè)滑塊斜孔的配合間隙（）； —抽芯距（），實(shí)際距離加2～4mm。 計(jì)算如下： 取的長(zhǎng)度為40mm。 6.3 本章小結(jié) 通過(guò)對(duì)斜銷(xiāo)側(cè)向分型機(jī)構(gòu)具體尺寸的設(shè)計(jì)和計(jì)算，確定了在模具中的相對(duì)位置和形狀。 第7章脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中的脫模機(jī)構(gòu)采用推桿脫模機(jī)構(gòu) 7.1 推桿脫模機(jī)構(gòu) 采用圓柱型推桿 優(yōu)點(diǎn)：由于圓柱形狀的推桿和推桿孔最容易加工，而且很容易保證其配合精度，易于保證其互換性，并且易于更換，而且它還具有滑動(dòng)阻力小，不易于卡滯等。 推桿結(jié)構(gòu)形式如圖7-1（a）所示；推桿的固定形式如圖7-1（b）。 （a） (b) 圖7-1 推桿結(jié)構(gòu)形式 7.2 推桿尺寸計(jì)算及校核 7.2.1 推桿直徑計(jì)算 推桿直徑計(jì)算公式為： （7-1） 式中 —圓形推桿直徑（）； —推桿長(zhǎng)度系數(shù)， 0.7； —推桿長(zhǎng)度（）； —推桿數(shù)量； —鋼材抗拉彈性模量（）； —脫模力（）。 計(jì)算如下： 取標(biāo)準(zhǔn)值推桿直徑。 7.2.2 推桿應(yīng)力校核 推桿應(yīng)力校核公式為： （7-2） 式中 —推桿應(yīng)力（）； —脫模力（）； —推桿數(shù)量； —圓形推桿直徑（）； —推桿鋼材的屈服極限強(qiáng)度（）。 一般中碳鋼；合金中碳鋼 計(jì)算如下： 7.3 推桿脫模機(jī)構(gòu)布局 推桿的布局如圖7-2所示 圖7-2 推桿的布局 7.4 本章小結(jié) 通過(guò)計(jì)算，確定了脫模的具體方式和推桿脫模機(jī)構(gòu)的具體尺寸。 第8章冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 模具的冷卻是將注塑成型過(guò)程中產(chǎn)生的、并傳導(dǎo)給模具的熱量盡可能迅速、并最大程度地導(dǎo)出，以使塑件以較快的速度冷卻固化。因此，冷卻的效果直接決定著塑件的質(zhì)量和注塑效果。 調(diào)節(jié)模具溫度的主要目的是：縮短成型周期；提高塑件質(zhì)量。 模具的冷卻主要采用的是循環(huán)水冷卻方式，而此次設(shè)計(jì)中采用的冷卻方式就是采用的循環(huán)水冷卻方式。 8.1 冷卻管道的直徑計(jì)算 已知條件： 塑件材料為ABS； 塑件的成型周期根據(jù)經(jīng)驗(yàn)方法得壁厚6的制件成型周期為45； 成型周期內(nèi)塑件的質(zhì)量為=14.51； 水的密度為。 8.1.1 求塑件在固化時(shí)每小時(shí)釋放的熱量 塑件的產(chǎn)量計(jì)算公式為： （8-1） 式中 —塑件的產(chǎn)量（）； —成型周期內(nèi)塑件的質(zhì)量（）； —每小時(shí)成型次數(shù)（）。 計(jì)算如下： 查表8－1得ABS的單位熱流量 表8-1 常用塑料熔體的單位熱流量 塑料品種 塑料品種 ABS 聚甲醛 丙烯酸 醋酸纖維素 聚酰胺 低密度聚乙烯 高密度聚乙烯 聚丙烯 聚碳酸酯 聚氯乙烯 5.9×102~8.1×102 6.9×102~8.1×102 5.9×102 2.7×102 1.6×102~3.6×102 所以總熱流量為： （8-2） 式中 —總熱流量（）； —塑件的產(chǎn)量（）； —單位熱流量（）。 計(jì)算如下： 8.1.2 求冷卻水的體積流量 冷卻水的體積流量公式為： （8-3） 式中 —冷卻水的體積流量（）； —總熱流量（）； —水的密度（）； —冷卻介質(zhì)的比熱容()； —模溫與冷卻介質(zhì)溫度之間的平均溫差()。 計(jì)算如下： 8.1.3 求冷卻水的管道直徑 查表8-2，為了使冷卻水處于湍流狀態(tài)，取d=8mm。 表8-2 冷卻水的穩(wěn)定湍流速度與流量 冷卻水道直徑 最低流速 流量 8 10 12 15 1.66 1.32 1.10 0.87 8.2 冷卻管道的孔數(shù)計(jì)算 8.2.1 求冷卻水在管道內(nèi)的流速 冷卻水在管道內(nèi)的流速公式為： （8-4） 式中 —冷卻水在管道內(nèi)的流速（）； —冷卻水的體積流量（）； —冷卻水道直徑（）。 計(jì)算如下： 8.2.2 求冷卻管道孔壁與冷卻介質(zhì)之間的傳熱系數(shù) 查表8-3，取=6.48（水溫為時(shí)） 表8-3 不同水溫下的值 平均水溫 0 5 10 15 20 25 4.91 5.30 5.68 6.07 6.45 6.48 由公式： （8-5） 式中 —冷卻管道孔壁與冷卻介質(zhì)之間的傳熱系數(shù)； —冷卻介質(zhì)的比熱容()； —水的密度()； —冷卻水在管道內(nèi)的流速()； —冷卻水道直徑（）。 計(jì)算如下： 8.2.3 求冷卻管道中的傳熱面積 由公式： （8-6） 式中 —冷卻管道中的傳熱面積（）； —塑件的產(chǎn)量（）； —單位熱流量（）； —冷卻管道孔壁與冷卻介質(zhì)之間的傳熱系數(shù)； —模溫與冷卻介質(zhì)溫度之間的平均溫差()。 計(jì)算如下： 8.2.4 求模具上應(yīng)開(kāi)設(shè)的冷卻管道的孔數(shù) 由公式： （8-7） 式中 —冷卻管道中的傳熱面積()； —圓周率； —冷卻水道直徑（）； —冷卻管道長(zhǎng)度（）。 計(jì)算如下： 所以模具上開(kāi)設(shè)的管道孔數(shù)為4。 8.3 本章小結(jié) 通過(guò)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及計(jì)算，確定了冷卻形式及冷卻管道的具體尺寸，冷卻系統(tǒng)與脫模機(jī)構(gòu)的同步設(shè)計(jì)有助于兩者很好的協(xié)調(diào)。 第9章模具裝配圖和零件圖 本次設(shè)計(jì)裝配圖及零件圖全部采用CAD出圖形式，繪圖軟件為Autodesk公司開(kāi)發(fā)的AutoCAD2006版本。其優(yōu)點(diǎn)是凡是手工能繪制的圖樣CAD都能繪出，而且作圖精度高、繪圖時(shí)間短、修改方便。 9.1 模具裝配圖繪制 9.1.1 模具裝配圖包含的內(nèi)容 一張好的裝配圖能夠使閱讀者對(duì)部件的工作原理、大小、主要工作指標(biāo)有充足的了解。裝配圖包含的內(nèi)容有： （1）一組視圖：用來(lái)表達(dá)該部件的工作原理、裝配關(guān)系、連接方式和主要零件的結(jié)構(gòu)形狀。 （2）必要的尺寸：表示部件的性能和規(guī)格的特征尺寸；表示零件裝配的尺寸；表示該部分安裝或連接到其他設(shè)備上或機(jī)座上的安裝尺寸；表示部件總長(zhǎng)、總寬、總高的總體尺寸；為了便于設(shè)計(jì)和繪制零件圖而注釋的其他尺