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1、山東理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 UG 的線輪注塑 題 目： 模具設(shè)計(jì) 學(xué) 院 ： 機(jī) 械 工 程 學(xué) 院 專 業(yè) ： 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 及 其 自 動(dòng) 化 學(xué) 生 姓 名 ： 趙振興 指 導(dǎo) 教 師 ： 翟 曉 慶 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 時(shí) 間 ： 二 九 年 二 月 二 十 三 日 六 月 十 日 共 15 周 中 文 摘 要 I 摘 要 注射成型在整個(gè)制造業(yè)的生產(chǎn)中占有十分重要的地位。據(jù)估計(jì)，注射成型 的制品約占所有模具塑料制品總產(chǎn)量的三分之一，注射模約占塑料成型模具數(shù) 量的二分之一以上。注塑模具在模具工業(yè)中的重要性顯而易見(jiàn)?，F(xiàn)在，注塑模 具設(shè)計(jì)和制造中的傳統(tǒng)方法早已滿足不了

2、現(xiàn)代生產(chǎn)發(fā)展的需要。為了贏得競(jìng)爭(zhēng)、 占有市場(chǎng)、可持續(xù)發(fā)展，模具生產(chǎn)必須變革傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法，引進(jìn)新技術(shù)、新 思維。 在計(jì)算機(jī)技術(shù)日益發(fā)達(dá)的今天，將計(jì)算機(jī)運(yùn)用于注塑模具以及制造業(yè)中己 迫在眉睫。本文主要研究工作及成果如下: l)本文具體地闡述了模具 CAD/CAE 的技術(shù)特點(diǎn)以及先進(jìn)制造模式在模具行業(yè) 中的應(yīng)用，在分析了國(guó)際、國(guó)內(nèi)模具 CAD/CAE 的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上， 提出以計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)為手段的輔助模具設(shè)計(jì)的新方法。 2)主要針對(duì)注塑模具常見(jiàn)的成型方式進(jìn)行了分析研究，以達(dá)到將注塑模設(shè)計(jì) 過(guò)程智能化。 3)在熟悉注塑模具設(shè)計(jì)基本知識(shí)的基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析并設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的 總體框架，了

3、解系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的功能，選擇 UG 作為設(shè)計(jì)工具。分析論述了應(yīng)用 UG 和 MoldWizard 模塊設(shè)計(jì)注塑模具的關(guān)鍵技術(shù)。 4)通過(guò)對(duì)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和功能模塊具體分析，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了功能設(shè)計(jì)，劃 分了系統(tǒng)功能模塊。分析了設(shè)計(jì)過(guò)程中所涉及到的具體內(nèi)容，建立了系統(tǒng)的設(shè) 計(jì)框架模型。 5)運(yùn)用注塑模設(shè)計(jì)模塊，包括排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、溫度調(diào) 節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、成型零部件設(shè)計(jì)等; 6) 運(yùn)用 UG 軟件 MoldWizard 模塊中的自動(dòng)分型、修補(bǔ)開(kāi)口及孔洞和自動(dòng)生 成型芯和型腔的方法。把握好鑲塊、抽芯及脫模方向幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題 , 即能實(shí)現(xiàn) 較復(fù)雜塑料模具的快速設(shè)計(jì)。 7)用戶利用本系統(tǒng)進(jìn)行注塑模設(shè)

4、計(jì)時(shí)，可以方便、準(zhǔn)確、快速地查詢和 計(jì)算出所有設(shè)計(jì)參數(shù)。在模具設(shè)計(jì)過(guò)程中還可以修改或增加新的內(nèi)容來(lái)完善參 數(shù)表中的內(nèi)容，使軟件具有成長(zhǎng)性，極大限度的利用已有的知識(shí)和以往設(shè)計(jì)經(jīng) 驗(yàn)，避免重復(fù)勞動(dòng)，進(jìn)一步加快了對(duì)新模具進(jìn)行設(shè)計(jì)。它是模具設(shè)計(jì)智能化、 快速化的重要技術(shù)手段。 關(guān)鍵詞：UG; MoldWizard 模塊; 快速準(zhǔn)確; 塑料模具 Abstact II Abstract Injection forming and stamping forming plays an important role in the manufacturing business. By estimate ,prod

5、uct of injection forming accounts for about one third of the total output of plastics prouduced by moulding ,and injection mould accounts for moe than a half of placstic formed mould ,and blanking die account for about 50% of the gross prouduct of the die industry , therefore, the importance of the

6、injection mouling and blanking die is obvious to see. Now, the traditional way of die designing and manufacture can hardly meet the need of the modern production. In ordre to win the competition ,occupy market and for the sake of persistent development, the industries have to change traditional manu

7、facturing means. Introducing new tehniques and information tehnology into this field correspond with the current. With the increasing development of the comuter technology today,it is an inevitable trend to employ the computer into die designing and mnufacture.The main content nd poducts in this pap

8、er are described as follows: 1. It is formulized that the technical feature of the mould CAD/CAMCAE system and the application of advanced manufacture pattem in the mould domain, in this paper. According to international, domestic present study status and development trend, a new method of mould des

9、ign-aided based on computer application technology is come through. 2. In order to find the way to intelligentize the process of injection forming and blanking die designing, this article mainly discusses injection forming, and four common types of forming: blanking, bending, deep drawing and other

10、forming. 3. The paper analyzes the whole system and figures out its frame on the basis of the fundamental knowledge of blanking die designing, Delphi is chosen to be the programming language to be the tool of building the database.The key technologies which included both Delphi is discussed in detai

11、ls. 4. After analyzing of the systems whole framework, the functions are designed and the modules are divided. Based on the analysis of the entities and relation of them in course of design of cupola charging, information model of this system is established. According to the model, corresponding dat

12、abase form is designed. 5. Several modules are designed by the employment of Delphi, they are logging module, injection moulding design module, and blanking die design module. And gives the introduction of the designing methods and some notices, makes a research on the design of the management of th

13、e information and check of the products, and parameter report forms printing. 6. With the parameter table and the introducing part of main design framework, which is necessary in the designing process . 7. During the process of designing, its very convenient for the users to amplify or add some cont

14、ent Abstact III to promote the parameter form, which in turn makes the software even more complete, adequately utilizes the knowledge and experience to design. It is a very important approach for advancing the intelligence and speeding the period of engineering design. Key words：UG; MoldWizard Modul

15、e; Fast and Accurate; Plastics Mold 目錄 IV 目 錄 第一章 緒 論 .1 1.1 模具技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) .1 1.1.1 國(guó)內(nèi)模具制造概況 .2 1.1.2 國(guó)外模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) .2 1.2 計(jì)算機(jī)技術(shù)在模具制造(CADCAMCAE)中的應(yīng)用 .3 1.3 論文課題背景、意義與主要內(nèi)容 .4 1.3.1 選題背景及意義 .4 1.3.2 課題研究的主要內(nèi)容 .5 1.4 注塑模具概述 .5 第二章 注塑模具的設(shè)計(jì)步驟 .6 2.1 注塑模具設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備工作 .6 2.2 注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟 .7 2.3 應(yīng)用注塑模 CAD 系統(tǒng)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的流程

16、.8 2.4 應(yīng)用 UG NX6.0/M OLD WIZAR模具設(shè)計(jì)的流程 .10 第三章 線輪注塑模具的方案設(shè)計(jì) .11 3.1 線輪注塑模具的設(shè)計(jì)目標(biāo)及要求 .11 3.2 塑件成型工藝分析 .12 3.3 分型面位置的確定 .13 3.4 確定型腔數(shù)目和排列方式 .13 3.5 注射機(jī)型號(hào)的選定 .17 3.6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .25 3.7 成型零部件的設(shè)計(jì) .26 3.8 結(jié)構(gòu)零部件設(shè)計(jì) .28 3.9 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .31 3.10 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .32 3.11 排氣槽的設(shè)計(jì) .36 目錄 V 第四章 基于 UG NX6.0 的線輪注塑模具的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .37 4.1 MO

17、LD WIZARD 模塊概述 .37 4.2 UG 中 MOLD WIZARD 模塊的設(shè)計(jì)流程 .40 4.3 基于 UG 的線輪模具設(shè)計(jì)的步驟 .41 4.3.1 項(xiàng)目初始化 .41 4.3.2 定義模具坐標(biāo)系 .41 4.3.3 編輯收縮率 .42 4.3.4 定義工件 .43 4.3.5 型腔布局 .43 4.3.6 分型 .45 4.3.7 加載模架 .50 4.3.8 澆注系統(tǒng)的加載 .52 4.3.9 冷卻系統(tǒng)的加載 .54 4.3.10 脫模機(jī)構(gòu)的加載 .55 4.3.11 完成裝配 .56 4.3.12 導(dǎo)出工程圖 .56 第五章 總結(jié)與展望.59 5.1 總結(jié) .59 5.2

18、 展望 .60 致 謝 .61 參考文獻(xiàn) .62 山東理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 - 1 - 第一章 緒論 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)模具的需求量不斷增長(zhǎng)。人們已經(jīng)越來(lái) 越清楚認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力的重要性，而模具制造 (CADCAM CAE)是整個(gè)鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一。模具制造技術(shù)現(xiàn)已成為 衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定了企業(yè)的生存 空間 1。模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位將日益提高，并在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中 發(fā)揮越來(lái)越重要的作用 【2】 ?，F(xiàn)在，模具制造行業(yè)追求的目標(biāo)是提高產(chǎn)品質(zhì)量 及生產(chǎn)效率、縮短設(shè)計(jì)及制造周期，降低生產(chǎn)成本、最大限度提高模

19、具制造業(yè) 的應(yīng)變能力，滿足用戶需求。 本文課題基于 UG 軟件的注塑模具輔助設(shè)計(jì)，正是為達(dá)到上述目的而提出 的。 1.1 模具技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 111 國(guó)內(nèi)模具制造溉況 我國(guó)模具設(shè)計(jì)和制造水平在最近幾年中已經(jīng)有了很大提高，模具生產(chǎn)技術(shù) 也有了很大進(jìn)步。在沖壓模具方面，目前已能生產(chǎn)步距精度和成形精度達(dá)到 2m 左右的多工位級(jí)進(jìn)模；在大型塑料注射模具方面，已能生產(chǎn)汽車保險(xiǎn)杠和 整體儀表板模具，65”背投電視塑殼模具，模具最大重量已達(dá) 50t；在精密塑 料模具方面，已能生產(chǎn)手機(jī)和照相機(jī)塑料模具，精度達(dá) 5m 的多型腔小模數(shù)齒 輪模具及 2560 腔塑封模具等 【3】 。模具 CADCAMCAE 技術(shù)，熱

20、流道和氣輔技 術(shù)，快速成型技術(shù)，高速切削技術(shù)等方面也有了很大進(jìn)步 【4】 。 雖然我國(guó)模具工業(yè)的水平有了一定的提高，但與國(guó)際先進(jìn)水平相比，我國(guó) 的模具制造業(yè)在發(fā)展中也存在著很多的問(wèn)題。主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面： 1. 設(shè)計(jì)效率低 由于我國(guó)模具制造技術(shù)起步較晚，專業(yè)人員水平較低，既懂專業(yè)又熟悉 CADCAMCAE 應(yīng)用軟件技術(shù)的人才十分缺乏，因而開(kāi)發(fā)模具能力較差，自主 開(kāi)發(fā)的 CAD 軟件質(zhì)量不高，設(shè)計(jì)效率低 【5】 。 2. 標(biāo)準(zhǔn)化程度低 由于各行業(yè)有各行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，各企業(yè)有各企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，各模具生產(chǎn)廠家之 間沒(méi)有形成一定的設(shè)計(jì)，制造規(guī)范，專業(yè)化分工不細(xì)，因而造成現(xiàn)有模具 CADCAMCAE 系統(tǒng)的

21、集成化程度和智能化程度都比較低。模具專業(yè)化生產(chǎn)水 平低，商品化程度低。目前國(guó)內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占 40左右，其 山東理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 - 2 - 余為自產(chǎn)自用 【5】 。 3. 相關(guān)管理落后 模具企業(yè)的管理落后更甚于技術(shù)落后。技術(shù)落后易被發(fā)現(xiàn)，管理落后易被忽 視。國(guó)內(nèi)大多數(shù)模具企業(yè)還沿用過(guò)去作坊式管理模式，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管 理的還不多。由此造成的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的流失，投術(shù)上的停滯和斷代，影響了模 具工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。 4. 模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后 模具材料性能、質(zhì)量和品種問(wèn)題往往會(huì)影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國(guó)產(chǎn)模 具鋼與國(guó)外進(jìn)口模具鋼性能相比有較大差距。塑料、板

22、材、設(shè)備等性能差，也 直接影響模具水平的提高 【6】 。 1.1.2 國(guó)外模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 國(guó)際上模具工業(yè)為了適應(yīng)產(chǎn)品和制件的輕、薄、短、小化和高精度、大型 化發(fā)展的需要，以及用戶的低成本、短周期的要求，必須從技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用到管 理、經(jīng)營(yíng)上來(lái)強(qiáng)化模具工業(yè)的本身，開(kāi)展高技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，總的發(fā)展趨勢(shì) 有： 1設(shè)計(jì)、制造一體化，采用 CADCAMCAE 和先進(jìn) NC,CNC 加工機(jī)床，走 向 CIMS, 以縮短模具交貨期，保證高質(zhì)量和改善國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。技 CADCAMCAE 術(shù)是模具生產(chǎn)自動(dòng)化的中樞神經(jīng)，是影響模具生產(chǎn)力和質(zhì)量的重要技術(shù)，90 年 代后隨著軟、硬件價(jià)格不斷下降，專家系統(tǒng)和

23、智能化系統(tǒng)的不斷提高， CADCAMCAE 技術(shù)更廣泛使用，并走向全面利用 CIMS 技術(shù)。 2開(kāi)發(fā)應(yīng)用各種復(fù)合的加工方式和復(fù)合加工機(jī)床。機(jī)、電復(fù)合加工機(jī)及 機(jī)電、化的復(fù)合加工方法，使模具加工過(guò)程取得更佳的經(jīng)濟(jì)效益。 3擴(kuò)大應(yīng)用高效、高性能、多功能的各類模具，使單位時(shí)間內(nèi)完成更多 的事件、組件，不斷開(kāi)發(fā)能達(dá)到上百萬(wàn)次的鋁合金壓鑄模，上千萬(wàn)次的注塑模， 上億次的級(jí)進(jìn)模等長(zhǎng)壽命模具。 4發(fā)展適應(yīng)多品種少批量生產(chǎn)，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)所需的低成本、短交貨期的模 具及其制造技術(shù)。 5不斷完善鋼材性能及表面處理處理工藝，開(kāi)發(fā)針對(duì)性強(qiáng)和適應(yīng)性好的 高性能模具鋼材，除了常用性能外還包括良好的導(dǎo)熱性，低、微或不變形性以

24、及抗震、低噪音性能，使鋼材各種性能達(dá)到最佳匹配。 6經(jīng)營(yíng)、管理不斷完善、合理，在專業(yè)化基礎(chǔ)上兼營(yíng)別樣，提高適應(yīng)市 山東理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 - 3 - 場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的能力。包括不斷調(diào)整、擴(kuò)展經(jīng)營(yíng)內(nèi)容，充分發(fā)揮模具的設(shè)計(jì)制造技術(shù) 上的優(yōu)勢(shì)，建立和健全從模具設(shè)計(jì)、制造到試模、修模、試產(chǎn)等多種服務(wù)項(xiàng)目 有條件的還建立從產(chǎn)品或制品開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)模具設(shè)計(jì)、制造試模生產(chǎn)一 體的經(jīng)營(yíng)體系。甚至機(jī)床(注射機(jī)、壓鑄機(jī))與模具配套的生產(chǎn)體系 【7】 。 12 計(jì)算機(jī)技術(shù)在模具制造(CAD/CAM/CAE)中的應(yīng)用 (1)計(jì)算機(jī)集成化技術(shù) 現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)、制造系統(tǒng)不僅要強(qiáng)調(diào)信息的集成，更應(yīng)強(qiáng)調(diào)技術(shù)、人和管 理的集

25、成。在開(kāi)發(fā)模具制造系統(tǒng)時(shí)強(qiáng)調(diào)“多集成”的概念，即信息集成、智能 集成、串并行工作機(jī)制集成及人員集成，這更適合未來(lái)制造系統(tǒng)的需求。 (2)計(jì)算機(jī)智能化技術(shù)、專家系統(tǒng) 應(yīng)用計(jì)算機(jī)人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期各個(gè)環(huán)節(jié)的智能化，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn) 過(guò)程各個(gè)環(huán)節(jié)的智能化，以及模具設(shè)備的智能化，也要實(shí)現(xiàn)人與系統(tǒng)的融合及 人的智能在系統(tǒng)中的充分發(fā)揮。 專家系統(tǒng)(Expen sySlem)是近幾十年來(lái)人工智能領(lǐng)域研究開(kāi)發(fā)的計(jì)算機(jī)系 統(tǒng)，它是人類長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)智能科學(xué)的探索成果和實(shí)際問(wèn)題求解需要相結(jié)合的必 然產(chǎn)物。它是一個(gè)(或一組)能在某些特定領(lǐng)域內(nèi)，以人類專家的水平去解決該 領(lǐng)域中困難問(wèn)題的計(jì)算機(jī)程序，是一種基于知識(shí)的智能

26、系統(tǒng)，以求解那些人類 專家才能解決的高難度問(wèn)題為特征 【8】 。 (3)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、有限元分析與制造 常規(guī)的模具設(shè)計(jì)通常以產(chǎn)品的已有設(shè)計(jì)信息為依據(jù)。這些設(shè)計(jì)信息通過(guò)工 程圖或一些模型來(lái)表達(dá)，然后制定加工工藝規(guī)劃，最終通過(guò)工裝模具和設(shè)各制 造出產(chǎn)品。但在許多情況下，一些產(chǎn)品并非來(lái)自設(shè)計(jì)概念，而是起源于另外一 些產(chǎn)品或?qū)嵨铩Ｔ谥挥挟a(chǎn)品原型或?qū)嵨锬Ｐ?，而沒(méi)有產(chǎn)品圖樣的條件下進(jìn)行模 具的設(shè)計(jì)和制造。此時(shí)需要通過(guò)實(shí)物的測(cè)量，然后利用測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)物的 CAD 幾何模型的重新構(gòu)建。建立了 CAD 幾何模型后，就可以依據(jù)這種數(shù)字化的 幾何模型用于后續(xù)的許多操作，如實(shí)物 CAD 模型的修改、零件的重新設(shè)計(jì)

27、，用 有限元軟件分析零件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及結(jié)構(gòu)應(yīng)力，模具的設(shè)計(jì)和模具開(kāi)合的運(yùn)動(dòng) 仿真，及時(shí)修改設(shè)計(jì)的不合理處，減少修模時(shí)間，最后進(jìn)行數(shù)控加工制造等。 數(shù)值模擬技術(shù)的出現(xiàn)，使注射成型與板料沖壓成型技術(shù)徹底擺脫了“經(jīng)驗(yàn)”和 “定性” 的水平，進(jìn)入了“科學(xué)”和“定量”的發(fā)展階段。 (4)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)包括硬件與軟件的集成實(shí)現(xiàn)。各種通訊協(xié)議及制造自動(dòng)化協(xié)議， 信息通訊接口，系統(tǒng)操作控制策略等，是實(shí)現(xiàn)各種制造系統(tǒng)自動(dòng)化的基礎(chǔ)。目 山東理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 - 4 - 前早已出現(xiàn)了通過(guò) Internet 實(shí)現(xiàn)跨國(guó)界模具設(shè)計(jì)的成功例子。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用 為我國(guó)模具企業(yè)實(shí)現(xiàn)敏捷制造和動(dòng)態(tài)聯(lián)盟

28、奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。 隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的迅速發(fā)展，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)和先進(jìn)的信息管理技術(shù)是企 業(yè)進(jìn)行技術(shù)更新、改造、提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的必由之路。 1.3 論文課題背景、意義與主要內(nèi)容 1.3.1 選題背景及意義 現(xiàn)代制造企業(yè)將是以信息技術(shù)為主線的多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)綜合應(yīng)用。設(shè)計(jì)制 造數(shù)據(jù)數(shù)字化、知識(shí)經(jīng)驗(yàn)程序化、產(chǎn)品信息網(wǎng)絡(luò)化(電子商務(wù)化)、制造資源社 會(huì)化和信息標(biāo)準(zhǔn)化為驅(qū)動(dòng)的信息源建設(shè)與實(shí)施，與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、工程數(shù)據(jù)庫(kù)、 PDM、 ERP 等構(gòu)成實(shí)施先進(jìn)制造模式的核心支持環(huán)境，并推動(dòng)信息化制造工程 的發(fā)展。 改革開(kāi)放以來(lái)，通過(guò)技術(shù)引進(jìn)和合資經(jīng)營(yíng)，我國(guó)的注塑模具和沖壓模具技 術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，少數(shù)單位在該模具技術(shù)領(lǐng)

29、域采用了 CAD、CAM、CAE 技 術(shù)和先進(jìn)制造技術(shù)，顯著地縮短了模具設(shè)計(jì)和制造周期。提高了模具質(zhì)量，實(shí) 現(xiàn)了模具工作零件的互換，但是大多數(shù)企業(yè)仍然沿用傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)和制造方 法，有些模具仍然依靠進(jìn)口，這嚴(yán)重地影響了我國(guó)機(jī)電產(chǎn)品自主開(kāi)發(fā)的能力和 改型更新的速度。 模具設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，它涉及到大量的表和結(jié)構(gòu)圖，要設(shè)計(jì)出符合 要求的模具，除了要對(duì)模具知識(shí)有較深的掌握之外，還必須具備機(jī)械設(shè)計(jì)、材 料、零件加工等多方面知識(shí)和技術(shù)。為了減少模具設(shè)計(jì)對(duì)設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)和專業(yè) （知識(shí)的依賴性，提高設(shè)計(jì)效率和可靠性。 設(shè)計(jì)人員能方便、快速、有效的設(shè)計(jì)出符合實(shí)際要求、性能穩(wěn)定的模具成 為可能。同時(shí)，模具工業(yè)

30、是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)行業(yè)，應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的先進(jìn) 技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)自動(dòng)化的重要方法和手段，對(duì)提高國(guó)家工業(yè)水平和產(chǎn)品 開(kāi)發(fā)能力都有現(xiàn)實(shí)的意義。 1.32 課題研究的主要內(nèi)容 Mold Wizard 注塑模具設(shè)計(jì)是一個(gè)前后聯(lián)系的邏輯過(guò)程，通過(guò)加載產(chǎn)品模 型、確定頂出方向、收縮率、目前布局、分型面、型芯和型腔、滑塊/抽芯、模 架及其標(biāo)準(zhǔn)件、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等步驟的工作完成整套模具設(shè)計(jì)的流程。 在開(kāi)展本課題的研究過(guò)程中，本文主要探討并研究了基于 UG/ Mold Wizard 模 塊的注塑模具輔助設(shè)計(jì)，如功能模塊的劃分、設(shè)計(jì)流程的設(shè)定等，和使用 UG NX6.0 Mold Wizard 進(jìn)行注塑模

31、具設(shè)計(jì)的基本方法。主要研究?jī)?nèi)容如下： 山東理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 - 5 - 1. 產(chǎn)品初始化設(shè)置； 2. 分型設(shè)計(jì)； 3. 加入模架； 4. 滑塊設(shè)計(jì)； 5. 頂針設(shè)計(jì)； 6. 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)； 7. 冷卻系統(tǒng)； 8. 創(chuàng)建腔體。 1.4 注塑模具概述 塑料作為高分子化學(xué)和材料學(xué)發(fā)展的重要成果，早已成為人類不可缺少的 重要生產(chǎn)資料。塑料制品制件在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng) 用?，F(xiàn)在，塑料產(chǎn)品一般采用模具成型方法生產(chǎn)，因而塑料模具作為一種重要 的工藝裝備，在工業(yè)生產(chǎn)、消費(fèi)品、汽車、飛機(jī)、制造等部門中，顯示出越來(lái) 越重要的作用。工業(yè)產(chǎn)品零件粗加工的 75%，精加工的 50

32、%及塑料零件的 90% 將由模具完成。我國(guó)模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，模具制造業(yè)產(chǎn)值念平均增長(zhǎng) 14%， 2006 年增長(zhǎng) 35%。但是，我國(guó)技術(shù)含量低的模具已供大于求。塑料模具 設(shè)計(jì)和制造的傳統(tǒng)方法早已滿足不了現(xiàn)代生產(chǎn)發(fā)展的需要，對(duì)計(jì)算機(jī)在設(shè)計(jì)中 的應(yīng)用提出了迫切的要求。由此產(chǎn)生了與注塑制品設(shè)計(jì)相關(guān)的專家系統(tǒng)，對(duì)注 塑模具設(shè)計(jì)進(jìn)行前期分析，大幅度提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。 塑料成型就是將各種形態(tài)的塑料原料(粉料、粒料、溶液或分散體)制成所 需形狀的制品或坯件的過(guò)程。塑料成型的方法很多，如注射、吹塑、擠出等。 而塑料注射成型以其成型高尺寸精度、高復(fù)雜性的制品和高效率在塑料成型中 占有重要一席。注射成型在整個(gè)

33、塑料制品的生產(chǎn)中占有十分重要的地位。除少 數(shù)幾種塑料外，幾乎所有的塑料都可以采用注射成型的方法來(lái)生產(chǎn)制品。據(jù)估 計(jì)，注射成型的制品約占所有模具塑料制品總產(chǎn)量的三分之一，注射模約占塑 料成型模具數(shù)量的二分之一以上。 山東理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第二章 注塑模具的設(shè)計(jì)步驟 - 6 - 第二章 注塑模具的設(shè)計(jì)步驟 2.1 注塑模具設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作 UG/Mold Wizard 輔助我們完成的是注塑模具的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程，是整個(gè)注塑 模具設(shè)計(jì)過(guò)程的一個(gè)重要主城部分。 1設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作 模具設(shè)計(jì)者應(yīng)以設(shè)計(jì)任務(wù)書為依據(jù)設(shè)計(jì)模具，模具設(shè)計(jì)任務(wù)書通常由塑料 制品生產(chǎn)部門提出，任務(wù)書包括如下內(nèi)容。 （1）經(jīng)審簽的正

34、規(guī)塑件圖紙，并注明所用的塑料牌號(hào)，若塑件圖紙是 根據(jù)樣品測(cè)繪的，最好能附上樣品，因樣品除了比圖紙更為形象和直觀外， 還能給模具設(shè)計(jì)者許多有價(jià)值的信息，如樣品所采用的澆口位置、頂出位 置、分型面等。 （2）塑件說(shuō)明書及技術(shù)要求。 （3）塑件的生產(chǎn)數(shù)量及所用的注塑機(jī)。 （4）注塑模具的基本結(jié)構(gòu)。 2在模具設(shè)計(jì)前，設(shè)計(jì)者還應(yīng)注意一下問(wèn)題。 （1） 熟悉塑件 熟悉塑件的幾何形狀：對(duì)于沒(méi)有樣品的復(fù)雜塑件圖紙，要借助計(jì)算機(jī) 建模方法，在頭腦中建立起清晰地塑件三維圖像，甚至用橡皮泥等材料 制出塑件的模型，一熟悉塑件的幾何模型。 （2）明確塑件的使用要求：塑件的幾何形狀完全熟悉后，塑件的用途 及各部分的作用也

35、是十分重要的，應(yīng)密切關(guān)注塑件的使用要求。同時(shí)注 意為了滿足使用要求而設(shè)計(jì)的塑件尺寸公差和技術(shù)要求。 （3）注意塑件的原料：塑件具有不同的物理化學(xué)性能、工藝特性和成 型性能，注意塑件的塑料原料。并明確所選塑料的各種性能，如材料的 收縮率、流動(dòng)性、結(jié)晶性、吸濕性、熱敏性、水敏性等。 （4）明確注塑機(jī)的型號(hào)和規(guī)格 在設(shè)計(jì)前要根據(jù)產(chǎn)品和工廠的情況，確定采用什么型號(hào)和規(guī)格的注 塑機(jī)，這樣在模具設(shè)計(jì)中才能有的放矢，才能處理好注塑模和注塑機(jī) 之間的關(guān)系。 山東理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第二章 注塑模具的設(shè)計(jì)步驟 - 7 - 2.2 注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟 將準(zhǔn)備工作完成以后，就應(yīng)進(jìn)行注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其步驟如下。

36、 （1）確定型腔數(shù)目 確定型腔數(shù)目的條件有：最大注塑量、鎖模力、產(chǎn)品的精度要求和經(jīng)濟(jì) 性等。 （2）選擇分型面 分型面的選擇應(yīng)以模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、分型容易，且不破換已成型的塑件為 原則。 （3）確定型腔的布置方案 型腔的布置應(yīng)采用平衡式排列，以保證型腔的平衡進(jìn)料。型腔的布置還 應(yīng)注意與冷卻管道、推桿布置的協(xié)調(diào)問(wèn)題。 （4）確定澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)包括主流道、分流道、澆口和冷料穴。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù) 模具類型、型腔的數(shù)目及布置得方式、塑件的原料及尺寸確定。 （5）確定脫模方式 脫模方式的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)塑件留在模具的部分而不同。由于注射機(jī)推出頂 桿的在動(dòng)膜部分，所以，脫模推出機(jī)構(gòu)一般都設(shè)計(jì)在模具的動(dòng)膜部分

37、。因 此，應(yīng)設(shè)計(jì)成使塑件能留在動(dòng)模的部分。設(shè)計(jì)中，除了將較長(zhǎng)的型芯安排 在動(dòng)模部分以外，還常設(shè)計(jì)拉料桿，強(qiáng)制塑件留在動(dòng)模部分。但也有些塑 件的結(jié)構(gòu)要求，塑件在分型時(shí)，留在定模部分，在定模一側(cè)設(shè)計(jì)推出裝置。 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)也應(yīng)根據(jù)塑件的不同結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出不同的形式，有推管、推 桿和推板結(jié)構(gòu)。 （6）確定調(diào)溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 模具的調(diào)溫系統(tǒng)主要由塑料種類決定。模具的大小、塑件的物理性能。 外觀和尺寸精度都對(duì)模具的調(diào)溫系統(tǒng)有影響。 （7）確定凹模和型芯的固定方式 當(dāng)凹?；蛐托静捎描倝K結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)合理的劃分鑲塊并同時(shí)考慮鑲塊的強(qiáng) 度、可加工性及安裝是否固定。 （8）確定排氣方式 一般注塑模的排氣可以利用模具分型面和

38、推桿與模具的間隙；而對(duì)于大 型和高速成型的注塑模具，必須設(shè)計(jì)相應(yīng)的排氣裝置。 （9）確定注塑模的主要尺寸 根據(jù)相應(yīng)公式，計(jì)算成型零件的工作尺寸，以及確定模具型腔的側(cè)壁厚 山東理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第二章 注塑模具的設(shè)計(jì)步驟 - 8 - 度、動(dòng)模板的厚度、拼塊式型腔的型腔板厚度及注塑模的閉合高度。 （10）選用標(biāo)準(zhǔn)模架 根據(jù)設(shè)計(jì)、計(jì)算的注塑的主要尺寸，選用注塑的標(biāo)準(zhǔn)模架，并盡量選 擇標(biāo)準(zhǔn)模具零件。 （11）繪制模具草圖 在以上工作基礎(chǔ)上，繪制注塑模完整的結(jié)構(gòu)草圖，繪制模具結(jié)構(gòu)圖 是模具設(shè)計(jì)的十分重要的工作，其步驟為先畫俯視圖（順序?yàn)椋寒嬆＜堋?型腔、冷卻管道、支撐架、推出機(jī)構(gòu)） ，在畫出主視圖。

39、 （12）繪制模具的裝配圖 裝配圖是模具裝配的主要依據(jù)，因此應(yīng)清楚表明注塑模的各個(gè)零件 的裝配關(guān)系、必要尺寸（外形尺寸、定位圈直徑、安裝尺寸、活動(dòng)零件 的極限尺寸等） ，序號(hào)、明細(xì)表、標(biāo)題欄及技術(shù)要求。技術(shù)要求的內(nèi)容有 以下幾項(xiàng)。 對(duì)模具結(jié)構(gòu)的性能要求，如對(duì)推出機(jī)構(gòu)、抽芯機(jī)構(gòu)的裝配要求。 對(duì)模具裝配工藝要求，如分型面的貼合間隙、模具上下的平衡度。 模具的使用要求。 防氧化處理、模具編號(hào)、刻字、油封及保管要求。 有關(guān)試模及檢驗(yàn)方面的要求 如果凹?；蛐托镜蔫倝K太多，可以繪制動(dòng)?；蚨５牟考D，并在部 件圖的基礎(chǔ)上繪制裝配圖。 （13）繪制模具零件圖 有模具裝配圖或部件圖拆繪部件圖的順序?yàn)椋合葍?nèi)后外

40、，先復(fù)雜后簡(jiǎn) 單，先成型零件后結(jié)構(gòu)零件。 (14) 復(fù)核設(shè)計(jì)圖樣 注塑模設(shè)計(jì)的最后審核是注塑設(shè)計(jì)的最后把關(guān)，應(yīng)多關(guān)注零件的加工、 性能。 2.3 應(yīng)用注塑模 CAD 系統(tǒng)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的流程 注塑模 CAD 系統(tǒng)具有類似的設(shè)計(jì)流程如圖 2-1 所示。 制品的造型，可直接采用通用的三維造型軟件。 根據(jù)注塑制品采用專家系統(tǒng)進(jìn)行模具的概念設(shè)計(jì)，專家系統(tǒng)包括模具結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具制造工藝規(guī)劃、模具價(jià)格估計(jì)等模塊，在專家系統(tǒng) 的推理過(guò)程中，采用基于實(shí)例結(jié)合的推理方法，推理的結(jié)果是注塑工藝和模塊 山東理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第二章 注塑模具的設(shè)計(jì)步驟 - 9 - 的初步方案。方案設(shè)計(jì)包括型腔數(shù)目與布

41、置、澆口類型、模架類型、脫模方式 和抽芯方式等。其過(guò)程如圖 2-2 所示。 在模具初步方案確定后，用 CAE 軟件進(jìn)行流動(dòng)、保壓、冷卻和翹曲分析， 以確定合適的澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。如果分析結(jié)果不能滿足要求，那么可根 據(jù)用戶的要求修改注塑制品的結(jié)構(gòu)或修改模具的設(shè)計(jì)方案。 2.4 應(yīng)用 UG NX6.0/M old Wizar 模具設(shè)計(jì)的流程 應(yīng)用 M old Wizar 模塊進(jìn)行模具設(shè)計(jì)基于下述的一般流程。我們可以看到， 其先后次序基本上和注塑向?qū)Ыo你工具欄上的從左向右的次序相同。 （1） 調(diào)入產(chǎn)品，并進(jìn)行項(xiàng)目初始化設(shè)置，M old Wizar 會(huì)自動(dòng)建立設(shè)計(jì) 項(xiàng)目的裝配結(jié)構(gòu)。 （2） 定義模

42、具坐標(biāo)系。 （3） 定義收縮率。 （4） 選擇成型工件功能用于指定型腔/型芯的鑲件實(shí)體。 （5） 定義模具型腔布局。 （6） 使用分型工具對(duì)產(chǎn)品模型存在的分模問(wèn)題進(jìn)行考量。 （7） 創(chuàng)建補(bǔ)丁實(shí)體/片體封閉區(qū)域。 （8） 定義模具分型線。 （9） 創(chuàng)建模具分型片體。 （10） 抽取模具型芯/型腔區(qū)域。 （11） 創(chuàng)建型芯和型腔。 （12） 編修和調(diào)入標(biāo)準(zhǔn)模架。 （13） 選擇加入標(biāo)準(zhǔn)件并進(jìn)行部分修改。 （14） 加入標(biāo)準(zhǔn)件建立型腔體。 （15） 模具清單導(dǎo)出和模具出圖。 山東理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第二章 注塑模具的設(shè)計(jì)步驟 - 10 - 圖 2-1 圖 2-2 山東理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章

43、線輪注塑模具的方案設(shè)計(jì) - 11 - 第三章 線輪注塑模具的方案設(shè)計(jì) 3.1 線輪注塑模具的設(shè)計(jì)目標(biāo)及要求 線輪注塑模具設(shè)計(jì)要求如下： （1）塑料材料為 ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物） ，收縮率 0.6%。 （2）在保證模具強(qiáng)度和剛度的情況下，能進(jìn)行大批量生產(chǎn)。 （3）澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須考慮到能夠有效填充型腔，且不能夠產(chǎn)生熔接痕。 （4）冷卻系統(tǒng)必須能夠有效冷卻型芯和型腔。在此產(chǎn)品模型中，因?yàn)樵趧?dòng) 定鑲件中無(wú)法創(chuàng)建冷卻系統(tǒng)，因此只能在滑塊中創(chuàng)建冷卻系統(tǒng)，冷卻管道 為 6m。 （5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布置合理，易于維護(hù)，制造成本低。 注 ：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS) (1) 基本特性

44、 ABS 是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三種單體的共聚物，價(jià)格便宜，原料易得， 是目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的工程塑料之一。ABS 無(wú)毒、無(wú)味，為呈微黃色或 白色不透明粒料，成形的塑件有較好的光澤，密度為 1.021.05g/cm。 ABS 是由于三種組分組成的，故它有三種組分的綜合力學(xué)性能，而每一組 分又在其中起著固有的作用。丙烯腈使 ABS 具有良好的表面硬度、耐熱性及耐 化學(xué)腐蝕性，丁二烯使 ABS 堅(jiān)韌，苯乙烯使它有優(yōu)良的成形加工性和著色性能。 ABS 的熱變形溫度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龍等都高，尺寸穩(wěn)定性較好， 具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的介電性能，經(jīng)過(guò)調(diào)色可配成任何顏色。其缺點(diǎn) 是耐熱性不

45、高，連續(xù)工作溫度為 70C 左右，熱變形溫度約為 93C 左右。不 透明，耐氣候性差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。 根據(jù) ABS 三種組分之間的比例不同，其性能也略有差異，從而適應(yīng)各種不 同的應(yīng)用。 （2）主要用途 山東理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 線輪注塑模具的方案設(shè)計(jì) - 12 - ABS 在機(jī)械工業(yè)上用來(lái)制造齒輪、泵葉輪、軸承、把手、管道、電機(jī)外殼、 儀表殼、儀表盤、水箱外殼、蓄電池槽、冷藏庫(kù)和冰箱襯里等；汽車工業(yè)上用 ABS 制造汽車擋泥板、扶手、熱空氣調(diào)節(jié)導(dǎo)管、加熱器等，還可用 ABS 夾層 板制作小轎車車身；ABS 還可用來(lái)制作水表殼、紡織器材、電器零件、文教體 育用品、玩具、電子琴

46、及收錄機(jī)殼體、食品包裝餐器、農(nóng)藥噴霧器及家具等。 （3）成形特點(diǎn) ABS 易吸水，使成形塑件表面出現(xiàn)斑痕、云紋等缺陷。為此，成形加工前應(yīng) 進(jìn)行干燥處理， 在正常的成形條件下，壁厚、熔料溫度對(duì)收縮率影響極??；要 求塑件精度高時(shí)，模具溫度可控制在 50 60C，要求塑件光澤和耐熱時(shí)，應(yīng) 控制在 60C80C；ABS 比熱容低，塑化效率高，凝固也快，故成形周期短； ABS 的表觀黏度對(duì)剪切速率的依賴性很強(qiáng)，因此模具設(shè)計(jì)中大都采用點(diǎn)澆口形 式。 3.2 塑件成型工藝分析 該塑件是一塑料線輪，如圖 3-1 所示，塑件壁厚屬薄壁塑件，生產(chǎn)批量大， 使用 ABS 材料，成型工藝好，可以注射成型。 圖 3-1

47、 塑件三維圖 山東理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 線輪注塑模具的方案設(shè)計(jì) - 13 - 圖 3-2 塑件工程圖 3.3 分型面位置的確定 根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)形式，分型面有三個(gè) A、B、C，如圖 3-3 所示。 （模架的結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)在本章 3.7 節(jié)中有詳細(xì)介紹） BAC 圖 3-3 山東理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 線輪注塑模具的方案設(shè)計(jì) - 14 - 該模具結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是，用錐形模套對(duì)滑塊進(jìn)行鎖緊，緊固可靠，并使動(dòng) 定模板之間具有較高的同軸度：連接板與滑塊用螺釘連接，加工簡(jiǎn)便；利用制 品的加強(qiáng)筋允許有較大的拔模斜度，而采用推官推出，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)。冷卻系統(tǒng) 布局覺(jué)適宜，加之可以自動(dòng)脫澆口，因而可以實(shí)現(xiàn)全

48、自動(dòng)連續(xù)生產(chǎn)。此外，還 巧妙利用內(nèi)部空間設(shè)置了一根復(fù)位桿，解決了外部不便設(shè)置復(fù)位桿的矛盾。 3.4 確定型腔數(shù)目和排列方式 1.型腔數(shù)目的確定 該塑件為大批量生產(chǎn)，塑件精度要求較高，初定為一模兩腔的結(jié)構(gòu)形式。 2.型腔排列方式的確定 由于塑件外觀質(zhì)量、尺寸精度要求高而采用點(diǎn)澆口，故采用單型腔多分型 面模具。因?yàn)樗貌牧蠟?ABS，材料的綜合機(jī)械性能好，成型性好，故可采用 澆口凝料自動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)。 3.5 注射機(jī)型號(hào)的選定 3.5.1 注射量的計(jì)算 通過(guò) NX UG6.0 建模分析，如圖 3-4 和圖 3-5 所示。塑件的質(zhì)量 m1 為 186.1g，塑件體積為： V1= = =194.198 1

49、m86.023cm 值參照表 3-1。 山東理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 線輪注塑模具的方案設(shè)計(jì) - 15 - 圖 3-4 圖 3-5 流道凝料的質(zhì)量 還是一個(gè)未知數(shù)，可按塑件質(zhì)量的 0.6 倍來(lái)計(jì)算。從上述分2m 析中確定為一腔一模，所以注射量為： m = 1.6 n m1 = 1.61186.1=317.12g。 表 3-1 某 些 塑 料 熱 塑 性 塑 料 的 密 度 及 壓 縮 率 塑料名稱 密度 （g/cm 3） 壓縮率 Kc 高壓聚乙烯 0.910.94 1.842.30 低壓聚乙烯 0.9400.965 1.7251.900 聚丙烯 0.90.91 1.921.96 聚苯乙烯

50、1.041.06 1.902.15 硬聚氯乙烯 1.351.45 2.3 軟聚氯乙烯 1.161.35 2.3 尼龍 1.091.14 2.02.1 聚甲醛 1.4 1.82.0 ABS 1.01.1 1.82.0 聚碳酸酯 1.2 1.75 醋酸纖維素塑 料 1.241.34 2.40 聚丙烯酸酯塑 料 1.171.2 1.82.0 山東理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 線輪注塑模具的方案設(shè)計(jì) - 16 - ABS 的密度為 1.0g/cm31.1g/cm 3，聚苯乙烯的密度為 1.04g/cm31.06g/cm 3 3.5.2 塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及鎖模力的計(jì)算 流道凝料（包括澆

51、口）在分型面上的投影面積 ，在模具設(shè)計(jì)前是一個(gè)未知2A 量，根據(jù)單型腔模的統(tǒng)計(jì)分析，是每個(gè)塑件在分型面的投影面積 ，所以1A2121110.35.804.AnnAm 式中 22 21 736.844Dd801.35614mxFPKN 式中型腔壓力 取 35MPa（因是薄塑件，澆口，壓力損失大，取大一些） 。x 3.5.3 選擇注射機(jī) 根據(jù)每一生產(chǎn)周期的注塑量和鎖模力的計(jì)算值，可選用 SZ-160/1000 臥式注 射機(jī)（上海塑料機(jī)械廠），見(jiàn)表 3-2。 表 3-2 理論注射量/ 3cm179 鎖模力/KN 1000 螺桿直徑/ 44 拉桿內(nèi)間距/ m460 400 注射壓力/Mpa 132 移

52、模行程/ 280 注射速率/（g/s） 110 模具最大厚度/ 360 塑化能力/（g/s） 10.5 模具最小厚度/ m170 螺桿轉(zhuǎn)速 /（ r/min） 10150 定位孔直徑/ 120 噴嘴球半徑/ m10 噴嘴口孔直徑/ 4 鎖模方式 液壓 3.5.4 注塑機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 1.由注射機(jī)料桶塑化速率校核模具型腔數(shù)目 n 山東理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 線輪注塑模具的方案設(shè)計(jì) - 17 - 21/360.810536/0.618.278.kMtmn 型腔數(shù)目合格，所以 =4。n 式中 M注射機(jī)的額定塑化量（10.5 g/s） 成型周期，取 50 st 設(shè)備公稱注射量的利用率 =0.8

53、0.85 。kk 2.注射壓力的校核 ，01.30ePPa 而 =132MPa ，注塑壓力校核合格。 式中 塑件成型時(shí)所需的注射壓力，生產(chǎn)實(shí)踐中其值一般為0 70MPa150 MPa，在此 取 100MPa， 注射壓力安全系數(shù)，一般取 =1.251.4，在此取 1.3 。k k 3.鎖模力校核 1.263.475.29,xFKAPKN 式中 K鎖模力安全系數(shù)，一般取 K=1.1 1.2， 在此取 1.2； 而 F=1000KN，鎖模力校核合格。 其他安裝尺寸的校核要待模架選定，結(jié)構(gòu)尺寸確定才可以進(jìn)行。 3.6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.6.1 普通澆注系統(tǒng)的組成 澆注系統(tǒng)是指塑料熔體從注塑機(jī)噴嘴出來(lái)

54、后，到達(dá)模腔之前在模具中流經(jīng) 的通道。它分為普通澆注系統(tǒng)和無(wú)流道澆注系統(tǒng)兩大類。澆注系統(tǒng)分主流道、 分流道、澆口、冷料穴四個(gè)部分，是由澆口套、拉料桿和定模板上的流道組成。 3.6.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)應(yīng)遵循如下基本原則： 山東理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 線輪注塑模具的方案設(shè)計(jì) - 18 - 了解塑料的成形性能； 盡量避免或減少產(chǎn)生熔接痕； 有利于型腔中氣體的排出； 防止型芯的變形和嵌件的位移； 盡量采用較短的流程充滿型腔； 流道表壁的粗糙度要低。 3.6.3 流動(dòng)比的校核 流動(dòng)距離比簡(jiǎn)稱流動(dòng)比，它是指塑料熔體在模具中進(jìn)行最長(zhǎng)距離的流動(dòng)時(shí)， 其截面厚度相同的各段料流通道及各段模

55、腔的長(zhǎng)度與其對(duì)應(yīng)截面厚度之比值的 總和，即 (34) nitL1 式中 流動(dòng)距離比; L 模具中各段料流通道及各段模腔的長(zhǎng)度，mm; t 模具中各段料流通道及各段模腔的截面厚度， mm; 塑料的許用流動(dòng)距離比。 3.6.4 主流道的設(shè)計(jì) 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具接觸處開(kāi)始到分流道為止的塑 料熔體的流動(dòng)通道。主流道是熔體最先流經(jīng)模具的部分，它的形狀與尺寸對(duì)塑 料熔體的流動(dòng)速度和充模時(shí)間有較大的影響，因此，必須使熔體的溫度降和壓 力損失最小。 主流道尺寸 在臥式或立式注射機(jī)上使用的模具中，主流道垂直于分型面。由于主流道 要與高溫塑料熔體及注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，所以只有在小批量生產(chǎn)時(shí)，主

56、流道 才在注射模上直接加工，大部分注射模中，主流道通常設(shè)計(jì)成可拆卸、可更換 的主流道澆口套。為了讓主流道凝料能從澆口套中順利拔出，主流道設(shè)計(jì)成圓 錐形，其錐角 為 26 。小端直徑 d 比注射機(jī)噴嘴直徑大 0.51 mm。由于 小端的前面是球面，其深度為 35 mm，注射機(jī)噴嘴的球面在該位置與模具接 山東理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 線輪注塑模具的方案設(shè)計(jì) - 19 - 觸并且貼合，因此要求主流道球面半徑比噴嘴球面半徑大 1-2mm。流道的表面 粗糙度值 Ra 為 0.08 。m 主流道澆口套 圖 3-6 主流道澆口套及其固定形式 主流道澆口套一般采用碳素工具鋼如 T8A、T10A 等材料制造

57、，熱處理淬火 硬度 5357HRC。主流道澆口套及其固定形式如圖 3-6 所示. 該注射機(jī)選用垂直式主流道 主流道是一端與注射機(jī)噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段帶有錐度 的圓形流動(dòng)通道。主流道小端尺寸 d 應(yīng)與所選注射機(jī)噴嘴尺寸相適應(yīng)，噴嘴 尺寸要查閱表 3-2 所示。 主流道小段尺寸 d=注射機(jī)噴嘴尺寸+ （0.5 1）mm=4+1=5 mm 主流道球面半徑為 SR=噴嘴球面半徑+ （12）mm=10+2=12 mm 主流道長(zhǎng)度 L60mm（選 L=50mm） 主流道錐角 一般在 20 40 范圍內(nèi)選取，此處取 =3 主流道襯套形式 主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，屬于易損件，對(duì)材

58、料要求較嚴(yán) 格，本設(shè)計(jì)雖然是小型模具，但為了加工和縮短主流道長(zhǎng)度，因而模具主流 道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套形式（俗稱澆口套） ，以便有效地 選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理，一般采用碳素工具鋼，如 T8A、 TA10 等，熱處理硬度為 53HRC57HRC。主流道襯套和定位圈設(shè)計(jì) 成整體式用于小型模具，中大型模具設(shè)計(jì)成分體式。在工廠設(shè)計(jì)中應(yīng)選用標(biāo) 山東理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 線輪注塑模具的方案設(shè)計(jì) - 20 - 準(zhǔn)件。 主流道的凝料體積 22 357.8/501.6zqRLcm 主流道的剪切速率的校核 主流道的剪切速率為 3.vqR 式中 模具的體積流量（cm 3/s） ；v

59、主流道的體積流量（cm 3/s） ；zq 分流道的體積流量（cm 3/s） ；f 分流道的體積流量（cm 3/s） ；s R主流道平均半徑（cm） 。 主流道剪切速率 = 5103s-1 133.70.2456.872vqsR 有經(jīng)驗(yàn)公式 = + + =1.6+20.1+733.922=770.022vzfs 3cm 主流道平均半徑 R= 57.82/0.35c 3.6.5 分流道的設(shè)計(jì) 分流道是指主流道末端與澆口之間的一段塑料熔體的流動(dòng)通道。分流道作 用是改變?nèi)垠w流自，使其以平穩(wěn)的流態(tài)均衡地分配到各個(gè)型腔。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意 盡量減少流動(dòng)過(guò)程中的熱量損失與壓力損失。 分流道的形狀與尺寸 分流道開(kāi)設(shè)

60、在動(dòng)、定模分型面的兩側(cè)或任意一側(cè)，其截面形狀應(yīng)盡量使其 比表面積( 流道表面積與其體積之比)小。常用的分流道截面形式有圓形、梯形、 u 形、半圓形及矩形等。梯形及 u 形截面分流道加工較容易，且熱量損失與壓 力損失均不大，是常用的形式。 山東理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 線輪注塑模具的方案設(shè)計(jì) - 21 - 工程設(shè)計(jì)中常采用梯形截面流道，這種流道加工工藝性好，且塑料熔體的 熱量散失、流動(dòng)阻力均較小，一般采用下面的經(jīng)驗(yàn)公式可確定其截面尺寸，即 40.265BmL3()H 式中 B梯形大底邊的寬度（mm） ； m塑件的質(zhì)量（g） ； L分流道的長(zhǎng)度（mm） ； H提醒的高度（mm） 。 梯 形 的

61、 側(cè) 面 斜 角 常 取 50 100， 底 部 以 圓 角 相 連 。 公 式 的 適 用 范 圍 在 3.2mm 以 下 、 塑 件 質(zhì) 量 小 于 200g， 且 計(jì) 算 結(jié) 果 23()4B B 應(yīng) 在 3.2 9.5mm 范 圍 才 合 理 。 按 照 經(jīng) 驗(yàn) ， 根 據(jù) 成 型 條 件 不 同 ， B 可 在 5 10mm 內(nèi) 選 取 。 分流道形狀為圓形 4.26518.0L 取 B=10mm 分 流 道 長(zhǎng) 度 L=45mm 26.73H 取 。 分流道的長(zhǎng)度 根據(jù)型腔在分型面上的排布情況，分流道可分為一次分流道、兩次分流道 甚至三次分流道。分流道的長(zhǎng)度要盡可能短，且彎折少，以

62、便減少壓力損失和 熱量損失，節(jié)約塑料的原材料和能耗。 凝料體積 此處分流道長(zhǎng)度 45Lm 分流道截面積 2108.2763.945Am 凝料體積 363.9.87fq c 分流道剪切速率校核 山東理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 線輪注塑模具的方案設(shè)計(jì) - 22 - 剪 切 速 率 ，13133.2876.2.0019fnqssR 在 =5102s-1 5103s-1（ 經(jīng) 驗(yàn) 公 式 ） 之 間 ， 分 流 道 剪 切 速 率3.fn 校 核 合 格 。 式中 分流道的體積流量（cm 3/s）,工程中常采用經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算；fq Rn分流道截面的當(dāng)量半徑（cm） ；22330.64.19nARcm

63、L 式中 Rn假想圓形流道的當(dāng)量半徑（cm） ； A實(shí)際流道的截面面積（cm 2） ； L實(shí)際流道截面積的周邊長(zhǎng)度（cm） 。 分流道的表面粗糙度 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有內(nèi)部的熔體流動(dòng)狀態(tài)比較 理想，因此分流道表面粗糙度數(shù)值不能太小，一般取 0.63 1.6 即可。我m 們?nèi)》至鞯辣砻娲植诙葹?0.8m。 這可增加對(duì)外層塑料熔體的流動(dòng)阻力使外層塑料冷卻皮層固定，形成絕熱層。 分流道的布置 分流道常用的布置形式有平衡式和非平衡式兩種，這與多型腔的平衡式與 非平衡式的布置是一致的。 3.6.6 澆口設(shè)計(jì) 澆口的概念 澆口亦稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔的熔體通道。澆口的設(shè)計(jì)與

64、位置的 選擇恰當(dāng)與否，直接關(guān)系到塑件能否被完好、高質(zhì)量地注射成形。 澆口的作用 澆口可分成限制性澆口和非限制性澆口兩類。非限制性澆口是整個(gè)澆注系 山東理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 線輪注塑模具的方案設(shè)計(jì) - 23 - 統(tǒng)中截面尺寸最大的部位，它主要是對(duì)中大型筒類、殼類塑件型腔起引料和進(jìn) 料后的施壓作用。限制性澆口是整個(gè)澆注系統(tǒng)中截面尺寸最小的部位，其作用 如下： a) 澆口通過(guò)截面積的突然變化，使分流道送來(lái)的塑料熔體提高注射壓力，使 塑料熔體通過(guò)撓口的流速有一突變性增加，提高塑料熔體的剪切速率，降 低黏度，使其成為理想的流動(dòng)狀態(tài)，從而迅速均衡地充滿型腔。對(duì)于多型 腔模具，調(diào)節(jié)澆口的尺寸，還可以

65、使非平衡布置的型腔達(dá)到同時(shí)進(jìn)料的目 的。 b) 澆口還起著較早固化、防止型腔中熔體倒流的作用。 c) 澆口通常是澆注系統(tǒng)最小截面部分，這有利于在塑件的后加丁中塑件與澆 口凝料的分離。 單分型面注射模澆口的類型 單分型面注射模的澆口可以采用直接澆口、中心澆口、側(cè)澆口、環(huán)形澆口、 輪輻式澆口和爪形澆口。 a) 直接澆口 直接澆口叉稱為主流道型澆口，它屬于非限制性澆口。這種形式的澆口只 適于單型腔模具，直接澆口的形式見(jiàn)圖 3-7。 特點(diǎn)是：流動(dòng)阻力小，流動(dòng)路程短及補(bǔ)縮時(shí)間長(zhǎng)等；有利于消除深型腔處 氣體不易排出的缺點(diǎn)；塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積最小，模具結(jié)構(gòu) 緊湊，注射機(jī)受力均勻；塑件翹曲變形

66、、澆口截面大，去除澆口困難，去除后 會(huì)留有較大的澆口痕跡，影響塑件的美觀。 b) 中心澆口 圖 3-7 直接澆口 圖 3-8 中心澆口 當(dāng)筒類或殼類塑件的底部中心或接近于中心部位有通孔時(shí)，內(nèi)澆口開(kāi)設(shè)在 山東理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 線輪注塑模具的方案設(shè)計(jì) - 24 - 該孔處，同時(shí)在中心處設(shè)置分流錐，該澆口稱為中心澆口，是直接澆口的一種 特殊形式，如圖 3-7 所示。它具有直接澆口的一系列優(yōu)點(diǎn)，而克服了直接澆口 易產(chǎn)生的縮孔、變形等缺陷。 c) 側(cè)澆口 側(cè)澆口一般開(kāi)設(shè)在分型面上，塑料熔體從內(nèi)側(cè)或外側(cè)充填模具型腔，其截 面形狀多為(扁槽)，是限制性澆口。側(cè)澆口廣泛使用在多型腔單分型面注射 模上，側(cè)澆口的形式如圖 3-8 所示。 特點(diǎn)是 由于澆口截面小，減少了澆注系統(tǒng)塑料的消耗量，同時(shí)去除澆口 容易，不留明顯痕跡。 圖 3-9 側(cè)澆口 側(cè)澆口的兩種變異形式為扇形澆口和平縫澆口。 扇形澆口是一種沿澆口方向?qū)挾戎饾u增加、厚度逐漸減少的呈扇形的側(cè)澆 口， 平縫澆口又稱薄片澆口，澆口寬度很大，厚度很小。主要用來(lái)成形面積較 小、尺寸較大的扁平塑件，可減小平板塑件的翹曲變形，但澆口的去除比扇形 澆