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The concrete content includes the choice of injection molding machine, mold, plastic parts to determine the number of qualifying, the determination of parting surface, the strength of mold, molding parts design, structure design, common line design, demoulding mechanism, gating system, mold temperature and the cooling system design, etc., and to choose some commonly used in the design of standard parts. Which mainly aims at the core of the mold, the mold design has carried on the earnest analysis and explanation, to improve the level of mould design provides a strong theoretical basis. Core calculations is calculated based on the average shrinkage ratio products, but also for some special parts of the size to make the necessary technology analysis, part of this size is according to the actual production process of some experience data set. Keywords: material;die cavity;mold core;gating system;mold desing;injectino mold 開題報告 題 目： 打印機底座注塑模具設(shè)計 學 院： 專 業(yè)： 班 級： 學 號： 姓 名： 指導教師： 填表日期： 20 年 月 日  一、選題的依據(jù)及意義 1.選題的依據(jù) 模具行業(yè)是一個融合多專業(yè)、多學科知識并為多種加工領(lǐng)域服務(wù)的工業(yè)行業(yè)。使用模具生產(chǎn)產(chǎn)品，具有效率高、質(zhì)量好、節(jié)約能源和原材料、成本低等一系列優(yōu)點。模具已成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和加工工藝。隨著科學技術(shù)和社會經(jīng)濟的發(fā)展，產(chǎn)品的開發(fā)周期和產(chǎn)品的更新期逐漸縮短，模具的使用更加頻繁并已滲入到各行各業(yè)，它在汽車、電器、通訊、電子及輕工等領(lǐng)域的應用尤為廣泛。作為一種產(chǎn)業(yè)，模具工業(yè)的發(fā)展與繁榮是現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)發(fā)展的一個重要標志，多數(shù)工業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，在一定程度上取決于模具工業(yè)的發(fā)展水平，這一點在許多發(fā)達國家的工業(yè)史上已經(jīng)得到了十分明確的體現(xiàn)。 20世紀80年代以來，科學技術(shù)的發(fā)展，特別是計算機應用技術(shù)的迅猛發(fā)展，對模具業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了重大影響。隨著計算機輔助設(shè)計、輔助制造以及輔助分析相繼被普遍引入到模具制造領(lǐng)域，模具CAPP、CIMS工程也開始在一些企業(yè)獲得成效，模具制造技術(shù)發(fā)生了根本性的變革?，F(xiàn)在，通過互聯(lián)網(wǎng)傳送模具信息，遠距離控制模具生產(chǎn)已成為一些企業(yè)的重要經(jīng)營手段。模具生產(chǎn)周期縮短，質(zhì)量提高，成本降低，使模具制造的整體水平和科技含量得到了質(zhì)的飛躍。近年來，激光立體制模（SLA）、分層實體制造（LOM）、選擇性激光燒結(jié)（SLS）和熔化沉積制造（FDM）等快速成型制造技術(shù)發(fā)展很快，新的技術(shù)不斷涌現(xiàn)，模具制造技術(shù)正處于一個非?；钴S的發(fā)展階段。 塑料制品在日常社會中得到廣泛利用，模具技術(shù)己成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標志之一。國內(nèi)注塑模在質(zhì)與量上都有了較快的發(fā)展。塑料制品在汽車、機電、儀表、航天航空等國家支柱產(chǎn)業(yè)及與人民日常生活相關(guān)的各個領(lǐng)域中得到了廣泛的應用。塑料制品成形的方法雖然很多，但最主要的方法是注塑成形，世界塑料模具市場中塑料成形模具產(chǎn)量中約半數(shù)是注塑模具。 2.意義 本課題是針對打印機底座注塑模具的的研究?，F(xiàn)在塑料產(chǎn)品因為它的許多優(yōu)良的特性，已被人們用于生產(chǎn)生活的各行各業(yè)。塑料能夠采用多種方式進行成型加工，而利用注射模對塑料進行注射成型是目前應用最廣、效率最高的一種加工方法。本課題的目的就是設(shè)計打印機底座注塑模具。本課題的研究將涉及一些二維和三維的軟件的應用，如Autocad，Pro/E，UG等軟件的應用。這將會使我運用這些軟件的能力得到提升。同時，通過本課題的設(shè)計，在綜合應用機械設(shè)計基礎(chǔ)、工程力學、塑料模具等專業(yè)知識方面也得到較大的鍛煉，可以使我將所學的專業(yè)知識緊密結(jié)合，更加清楚地了解和掌握該類模具設(shè)計方法、工作原理、具體結(jié)構(gòu)，并培養(yǎng)學生利用所學的專業(yè)知識進行模具設(shè)計的能力，初步掌握模具設(shè)計的一般方法和步驟，為今后的工作實踐打下基礎(chǔ)。通過設(shè)計能熟練的運用設(shè)計資料，如國家相關(guān)部門所頒發(fā)的標準、手冊、圖冊、規(guī)范，還有企業(yè)使用的經(jīng)驗數(shù)值等，培養(yǎng)獨立工作的能力。該課題源于生產(chǎn)實際，要求學生多去動手，了解整個工藝流程、設(shè)備結(jié)構(gòu)等，從而培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題的能力。 二、國內(nèi)外相關(guān)研究簡介 1.國內(nèi)注塑模具發(fā)展狀況 塑料作為現(xiàn)代社會經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)材料之一，是農(nóng)業(yè)、工業(yè)、能源、交通運輸?shù)冉?jīng)濟領(lǐng)域不可缺少的重要材料，其用途已滲透到經(jīng)濟和生活的各個領(lǐng)域，和鋼鐵、木材、水泥成為材料領(lǐng)域的四大支柱。模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，被各行業(yè)廣泛用于生產(chǎn)最終產(chǎn)品，其產(chǎn)生的價值往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍，被譽為“效益放大器”。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個地區(qū)制造水平高低的重要標志。 　　　塑料行業(yè)作為國民經(jīng)濟的一個重要行業(yè)，其增長速度與國民經(jīng)濟的增長速度高度相關(guān)。改革開放以來，我國的塑料加工工業(yè)以年均10%以上的速度快速發(fā)展，比GDP平均增速高出3-5個百分點。目前我國已步入世界塑料大國的行列，年塑料制品產(chǎn)量居世界第二位，2003年我國塑料制品總產(chǎn)量達1650.5萬噸，已形成門類完整的產(chǎn)業(yè)體系。但從塑料制品的人均消費量來看，目前我國人均消費量僅12公斤左右，而發(fā)達國家是30－100公斤，世界平均消費量也達18公斤，因此，我國塑料行業(yè)仍有廣闊發(fā)展前景。 　　近年來,我國塑料模具業(yè)發(fā)展相當快，目前，塑料模具在整個模具行業(yè)中約占30%左右。當前，國內(nèi)塑料模具市場以注塑模具需求量最大，其中發(fā)展重點為工程塑料模具。 　　我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展對模具工業(yè)提出了越來越高的要求，僅汽車行業(yè)將需要各種塑料制品36萬噸；電冰箱、洗衣機和空調(diào)的年產(chǎn)量均超過1000萬臺；彩電的年產(chǎn)量己超過3000萬臺。到2010年，在建筑與建材行業(yè)方面，塑料門窗的普及率為30%，塑料管的普及率將達到50%，這些都會大大增加對模具的需求量。 　 因此，有專家預測，在未來的模具市場中，塑料模具在模具總量中的比例將逐步提高，且發(fā)展速度將高于其他模具。 　　塑料模具的制造, 包括塑料產(chǎn)品的造型設(shè)計、模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計及分析、模具的數(shù)控加工(銑削、電加工、線切割等)、拋光和配試模以及快速成形制造等。各個環(huán)節(jié)所涉及的CAD單元技術(shù)有： 造型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(CAD)、產(chǎn)品外形的快速反求(RE)、結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計(CAE)、輔助制造(CAM)、加工過程虛擬仿真(SIMULATION)、產(chǎn)品及模具的快速成形(RP)、輔助工藝過程(CAPP)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)(PDM)等。塑料模具CAD集成技術(shù), 就是把塑料模具制造過程所涉及的各項單元技術(shù)集成起來, 統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫和文件傳輸格式, 實現(xiàn)信息集成和數(shù)據(jù)資源共享, 從而大大縮短模具的設(shè)計制造周期, 提高制模質(zhì)量。?? 　　電腦塑件產(chǎn)品模型的來源有三種： 利用CAD系統(tǒng)軟件進行產(chǎn)品模型設(shè)計、利用實物測量進行快速反求建模、利用其它CAD系統(tǒng)的標準格式文件。針對這三種產(chǎn)品模型的來源方式, 目前已研究出各種技術(shù)來提高產(chǎn)品模型的設(shè)計效率和質(zhì)量。下面進一步分析各種技術(shù)的內(nèi)涵和特點。 　　利用CAD系統(tǒng)軟件進行產(chǎn)品模型設(shè)計, 其技術(shù)主要包括二維幾何圖形的繪制、二維參數(shù)化圖形的設(shè)計、三維實體造型設(shè)計、三維特征造型設(shè)計、三維參數(shù)化實體造型設(shè)計、三維曲面造型設(shè)計、空間自由造型設(shè)計、產(chǎn)品的外觀渲染、產(chǎn)品的動態(tài)廣告設(shè)計等等。這些軟件有許多典型的代表。二維軟件有： ME10、CADKEY、AUTOCAD、DHCAD、Genis、Sigraph等； 三維軟件有： UGII、PRO/E、IDEAS、CATIA、EUCLID等； 產(chǎn)品自由造型及廣告設(shè)計的軟件有： Alias、CDRS等。二維幾何圖形的繪制是利用平面CAD軟件繪制零件圖形, 即用計算機代替手工繪圖； 而二維參數(shù)化, 即計算機實現(xiàn)了圖形的變量設(shè)計, 使修改更加方便； 三維造型設(shè)計是數(shù)字化的產(chǎn)品的真實形狀設(shè)計, 它完全表達了產(chǎn)品,?能夠進一步為模具設(shè)計、分析和加工提供必要的數(shù)學模型； 空間自由造型設(shè)計是產(chǎn)品外形的藝術(shù)設(shè)計, 使產(chǎn)品不僅是功能產(chǎn)品, 也是藝術(shù)品； 產(chǎn)品的外觀渲染是產(chǎn)品的效果設(shè)計, 使產(chǎn)品更加美觀、顏色更加能迎合人們的各種需求； 產(chǎn)品的動態(tài)廣告設(shè)計是將產(chǎn)品設(shè)計的結(jié)果直接制作宣傳廣告, 進行市場推廣。 　 利用實物測量進行快速反求建模是目前研究的熱點之一, 它是產(chǎn)品仿型基礎(chǔ)上進行產(chǎn)品修改設(shè)計的重要技術(shù)。其基本原理是通過三座標測量機、激光測量機或電子抄數(shù)儀對實物進行掃描測量, 把測量所獲得的數(shù)字化的大量數(shù)據(jù)點送入高級CAD軟件的反求模塊或?qū)Ｓ玫姆辞筌浖? 反求軟件可直接讀取點數(shù)據(jù)群, 并可對點數(shù)據(jù)群進行編輯、過濾、整理、求精、排序、局部修改與重組, 然后自動生成曲面, 最終獲得同實物精確一致的或經(jīng)改造的電腦塑件產(chǎn)品模型。這一方式可極大提高新產(chǎn)品設(shè)計速率。目前較成熟的曲面反求建模軟件有： Surfacer, Cimatronrenge, Strim100等。 　　利用其它CAD系統(tǒng)的標準格式文件來建模, 這一方式較方便。由于市場的全球化和INTERNET網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展, 模具企業(yè)的CAD技術(shù)交流和合作有許多通過CAD文件方式進行。由于CAD系統(tǒng)種類較多, 因此文件的格式就必須遵循國際標準, 如DXF、IGES、STEP、VDA、STL等。通過讀取標準格式文件來直接建立或修改后建立產(chǎn)品模型, 既可加快、加深用戶與模具廠家的交流, 也可縮短產(chǎn)品設(shè)計周期。 　　塑料產(chǎn)品及其模具用電腦CAD技術(shù)設(shè)計完成后, 可通過快速成形技術(shù)來制造。這是一種全新概念的制造技術(shù), 它摒棄了傳統(tǒng)的機械加工方法。其成形原理是將三維CAD實體模型離散成設(shè)定厚度的一系列片層數(shù)據(jù), 利用激光成形機或其它成形設(shè)備讀取這些數(shù)據(jù), 用材料添加法技術(shù), 依次將每層堆積起來成形。這一技術(shù)稱為快速自動成形技術(shù)(Rapid Prototype)。它也是CAD集成技術(shù)的重要組成部分。 　　根據(jù)上述成形法特點, 快速成形技術(shù)的作用主要在于：? 　　制造用于設(shè)計和試驗的產(chǎn)品模型、制造用于小批量生產(chǎn)的模具和小批量特殊零件的加工。快速成形技術(shù)制造的產(chǎn)品模型在材質(zhì)方面比傳統(tǒng)加工方法制造的產(chǎn)品模型有所差別, 但在外形及尺寸方面幾乎完全一樣, 而且有一定的機械強度, 可作功能性試驗, 同時經(jīng)過表面處理, 看起來與真實產(chǎn)品一樣, 可作廣告宣傳品?？焖俪尚渭夹g(shù)制造的模具, 目前主要是軟材料的成形模(蠟模、環(huán)氧樹脂模、硅橡膠模、低熔點合金鑄造模等)和陶瓷或金屬基合成材料硬型腔模。制造硬模時可用快速成形零件作母模, 先制作環(huán)氧樹脂?；蚱渌牧系能浤? 在軟模中澆注陶瓷或石膏模, 然后澆鑄鋼成鋼模； 或者在軟模中澆注混合有化學粘結(jié)劑的鋼粉, 進行燒結(jié)成鋼模?？焖俪尚渭夹g(shù)制造的鋼模需進一步做拋光等后加工, 制成小批量生產(chǎn)的注塑模。由于模具是用鋼粉澆注或燒結(jié)而成, 材質(zhì)與普通模具鋼有一定的差距, 因此, 壽命較短, 只能做試制產(chǎn)品或小批量生產(chǎn)。另外, 快速成形技術(shù)也可以制作特殊的零件, 如用冶金粉末法制作金屬電極、精密鑄造法制作銅電極、研模法制作石墨電極等。 　　快速成形技術(shù)制作模具和產(chǎn)品的成型設(shè)備, 均是讀取CAD系統(tǒng)產(chǎn)生的STL或CLI等文件格式數(shù)據(jù), 不同的文件格式數(shù)據(jù)對制作的產(chǎn)品精度有較大的差距, 因此, 研究CAD系統(tǒng)對快速成形設(shè)備的文件格式輸出有相當重要的意義。 2.國外模具的發(fā)展狀況 據(jù)報道，高新技術(shù)在歐美模具企業(yè)得到廣泛應用,歐美許多模具企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平在國際上是一流的。將高新技術(shù)應用于模具的設(shè)計與制造，已成為快速制造優(yōu)質(zhì)模具的有力保證。　 一、高新技術(shù)應用于模具的設(shè)計與制造 （一）CAD/CAE/CAM的廣泛應用，顯示了用信息技術(shù)帶動和提升模具工業(yè)的優(yōu)越性 在歐美，CAD/CAE/CAM已成為模具企業(yè)普遍應用的技術(shù)。在CAD的應用方面，已經(jīng)超越了甩掉圖板、二維繪圖的初級階段，目前3D設(shè)計已達到了70%～89%。PRO/E、UG、CIMATRON等軟件的應用很普遍。應用這些軟件不僅可完成2D設(shè)計，同時可獲得3D模型，為NC編程和CAD/CAM的集成提供了保證。應用3D設(shè)計，還可以在設(shè)計時進行裝配干涉的檢查，保證設(shè)計和工藝的合理性。數(shù)控機床的普遍應用，保證了模具零件的加工精度和質(zhì)量。30～50人的模具企業(yè)，一般擁有數(shù)控機床十多臺。經(jīng)過數(shù)控機床加工的零件可直接進行裝配，使裝配鉗工的人數(shù)大大減少。CAE技術(shù)在歐美已經(jīng)逐漸成熟。在注射模設(shè)計中應用CAE分析軟件，模擬塑料的沖模過程，分析冷卻過程，預測成型過程中可能發(fā)生的缺陷。在沖模設(shè)計中應用CAE軟件，模擬金屬變形過程，分析應力應變的分布，預測破裂、起皺和回彈等缺陷。CAE技術(shù)在模具設(shè)計中的作用越來越大，意大利COMAU公司應用CAE技術(shù)后，試模時間減少了50%以上。 （二）為了縮短制模周期、提高市場競爭力，普遍采用高速切削加工技術(shù) 高速切削是以高切削速度、高進給速度和高加工質(zhì)量為主要特征的加工技術(shù)，其加工效率比傳統(tǒng)的切削工藝要高幾倍，甚至十幾倍。目前，歐美模具企業(yè)在生產(chǎn)中廣泛應用數(shù)控高速銑，三軸聯(lián)動的比較多，也有一些是五軸聯(lián)動的，轉(zhuǎn)數(shù)一般在1.5萬～3萬r/min。采用高速銑削技術(shù)，可大大縮短制模時間。經(jīng)高速銑削精加工后的模具型面，僅需略加拋光便可使用，節(jié)省了大量修磨、拋光的時間。歐美模具企業(yè)十分重視技術(shù)進步和設(shè)備更新。設(shè)備折舊期限一般為4～5年。增加數(shù)控高速銑床，是模具企業(yè)設(shè)備投資的重點之一。 （三）快速成型技術(shù)與快速制模技術(shù)獲得普遍應用 由于市場競爭日益激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代不斷加快，快速成型和快速制模技術(shù)應運而生，并迅速獲得普遍應用。在歐洲模具展上，快速成型技術(shù)和快速制模技術(shù)占據(jù)了十分突出的位置，有SLA、SLS、FDM和LOM等各種類型的快速成型設(shè)備，也有專門提供原型制造服務(wù)的機構(gòu)和公司。 在所考察的模具企業(yè)中，有不少是將快速成型技術(shù)和快速制模技術(shù)結(jié)合起來應用于模具制造，即利用快速原型技術(shù)制造產(chǎn)品零件的原型。再基于原型快速地制造出模具。許多塑料模廠家利用快速原型澆制硅橡膠模具，用于少量翻制塑料件，非常適合于產(chǎn)品的試制?！? 二、歐美模具企業(yè)的管理經(jīng)驗值得借鑒 （一）采用專業(yè)化，產(chǎn)品定位準 所考察的模具企業(yè)，大多數(shù)都是圍繞汽車、電子等產(chǎn)業(yè)對各類模具的需求，確定自己的產(chǎn)品定位和市場定位。為了在市場競爭中求生存、求發(fā)展，每個模具廠家都有自己的優(yōu)勢技術(shù)和產(chǎn)品，并都采取專業(yè)化的生產(chǎn)方式。歐美大多數(shù)模具企業(yè)既有一批長期合作的模具用戶，在大型模具公司周圍又有一批模具生產(chǎn)協(xié)作廠家。這種互惠、互利、共贏、共存的合作伙伴關(guān)系，有的已持續(xù)了30～40年。 （二）采用先進的管理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)集成化管理 歐美的模具企業(yè)，特別是規(guī)模較大的模具企業(yè)，基本上實現(xiàn)了計算機管理。從生產(chǎn)計劃、工藝制定，到質(zhì)檢、庫存、統(tǒng)計等，普遍使用了計算機，公司內(nèi)各部門可通過計算機網(wǎng)絡(luò)共享信息。 （三）工藝管理先進，標準化程度高 與國內(nèi)模具廠大多采取以鉗工為主或鉗工包干的生產(chǎn)組織模式不同，歐美的模具生產(chǎn)廠家是靠先進的工藝設(shè)備和工藝路線確保零件精度和生產(chǎn)進度。每副模具均有詳細的設(shè)計圖，包括每個零件的詳細設(shè)計，并且都制定了詳細的加工工藝。我國模具要走向世界，必須深化改革、擴大出口。 歐美模具企業(yè)的先進技術(shù)和先進管理，使其生產(chǎn)的大型、精密、復雜模具，對促進汽車、電子、通訊、家電等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起了極其重要的作用，也給模具企業(yè)帶來了良好的經(jīng)濟效益。美國的模具企業(yè)，人均年銷售額在20萬美元左右；意大利人均年銷售額也在10萬美元以上。與國內(nèi)的模具企業(yè)相比，即使扣除價格因素的影響，歐美模具企業(yè)的生產(chǎn)效率也比我們高許多倍。要縮小與先進工業(yè)國家的差距，必須加快技術(shù)進步，提高CAD/CAE/CAM的應用程度，增加數(shù)控加工設(shè)備的比重，用信息技術(shù)進一步提高模具的設(shè)計制造水平。同時，要學習和借鑒國外的先進管理經(jīng)驗，進一步深化企業(yè)改革。目前，國內(nèi)有些模具廠沖模、塑料模都做，大型、中型、小型模具都做，這樣很難干好，必須走小而專、小而精、小而特的道路。同時要增強參與國際競爭的意識，加強國際經(jīng)濟技術(shù)合作與交流，在提高模具國產(chǎn)化程度的同時，進一步擴大出口，走向世界。 三、本課題研究內(nèi)容 本次畢業(yè)設(shè)計研究內(nèi)容：主要有以下幾點： 一：底座的成型工藝參數(shù)及成型條件。包括成型的工藝參數(shù)有成型溫度、成型壓力、成型保持時間和成型的條件的選擇。 二：打印機底座設(shè)計的工藝性要求。1、底座幾何形狀的要素。如：壁厚、加強筋與增強結(jié)構(gòu)、支撐面與凸臺、圓角與孔、文字、符號、花紋、合葉設(shè)計及其它幾何形狀要求2、底座的尺度精度。有影響外罩尺度精度的因素和底座的尺度公差。 三：本模具型腔的設(shè)計與計算。主要包括型腔數(shù)的確定、分型面的確定、成型零部件結(jié)構(gòu)形式、凹模與凸模工作尺寸計算。 四：本模具零件強度設(shè)計及校核。確定模具型腔時，應考慮使其在高壓熔體的作用下具有足夠的強度與剛度，又不使模具過于笨重。 五：注射機的選擇。應考慮九個方面：1、注射量的校核。2、合模力的校核。3、注射壓力的校核。4、模具高度與注射機閉合高度的關(guān)系校核。5、開模行程。6、推出裝置的校核。7、模具外型與注射機拉桿間距的關(guān)系。8、定位孔的直徑。9、噴嘴前端孔徑和球面半徑。 六：本模具設(shè)計采用的標準。包括零件標準、中小型模架標準和大型模架標準。 七：本模具構(gòu)件設(shè)計及標準。需要四個方面的設(shè)計：1、模具附加機構(gòu)設(shè)計與標準。包括抽芯機構(gòu)設(shè)計與標準、抽芯機構(gòu)零件的設(shè)計與標準和脫模機構(gòu)設(shè)計與標準。2、澆注系統(tǒng)設(shè)計。包括澆注系統(tǒng)組成及設(shè)計要求、澆注系統(tǒng)設(shè)計（主澆道、分澆道、澆口、澆口位置的選擇、冷料穴與拉料桿、排氣槽）和熱澆道設(shè)計。3、加熱與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計。主要考慮冷卻水路形式、冷卻計算、加熱元件和加熱量計算等。 四、本課題研究方法 在對塑件進行了綜合分析以后，試粗略的設(shè)計幾種模具結(jié)構(gòu)，然后進行比較并從中選擇比較合適的設(shè)計方案。理論依據(jù)是通過查閱、 參考眾多與模具設(shè)計相關(guān)的資料， 請教指導教師與本設(shè)計有關(guān)的模具設(shè)計知識。 1. 收集、分析相關(guān)模具設(shè)計的相關(guān)資料 2. 繪制塑件零件圖 3. 確定注塑機 4. 進行模具的具體設(shè)計 5. 繪制模具裝配圖和零件圖 6. 檢驗結(jié)構(gòu)準確性與實施性 7. 撰寫說明書 8. 完成設(shè)計論文 五、研究目標、主要特色（創(chuàng)新）及工作進度 1、研究目標 通過對工件的工藝分析，確定工作的重點主要集中在模具工作部分零件的設(shè)計；設(shè)計前后工序的關(guān)聯(lián)性以及模具的關(guān)聯(lián)性，合理安排工序，盡量使模具的結(jié)構(gòu)更緊密，同時在模具的設(shè)計過程中還要考慮到所設(shè)計的零件的加工性，要盡量多的選用標準件，達到規(guī)范化設(shè)計的要求成為此畢業(yè)設(shè)計的難點。 2、主要特色 針對此次模具設(shè)計工作量大，工作難度大的特點，擬采用計算機輔助設(shè)計AutoCAD、pro/E、UG等相關(guān)軟件來完成模具的設(shè)計，從而節(jié)省時間和精力；收集相關(guān)文獻、期刊論文來加以輔助設(shè)計；當然，具體的設(shè)計中也要不斷的去實踐設(shè)計的模具的實用性與經(jīng)濟性，使設(shè)計更趨于精確化，規(guī)范化，系統(tǒng)化。 3.工作進度 第1周：查閱相關(guān)資料外文資料翻譯，撰寫開題報告 第2周：計算并繪制塑料打印機底座塑件圖 第3-4周：計算并繪制模具型腔、型芯零件圖 第5周: 計算并繪制塑料打印機底座注塑模裝配圖 第6-7周: 熟練掌握三維造型軟件的應用并進行曲面造型設(shè)計 第8周: 三維軟件生成模具型面數(shù)控加工程序 第9周: 編寫設(shè)計計算說明書畢業(yè)論文，一份 第10~11周: 畢業(yè)設(shè)計審查、畢業(yè)答辯 六．參考文獻 【1】屈華昌主編 塑料成型工藝與模具設(shè)計. 北京：機械工藝出 版社，1996 【2】申開智，葉淑靜主編 塑料成型模具. 北京： 輕工業(yè) 出版社，1992 【3】胡東升，楊俊秋，夏碧波主編 塑料模具設(shè)計基礎(chǔ). 武漢：武漢大學出版社，2009 【4】 馮炳堯主編. 模具設(shè)計與制造簡明手冊. 上海：上?？萍汲霭嫔?，1985 【5】馬金駿主編. 塑料模具設(shè)計. 北京：輕工業(yè)出版社，1984 【6】曹宏深，趙仲治主編. 塑料成型工藝與模具設(shè)計. 北京：機械工藝出版社，1993 【7】李鐘猛主編. 型腔模設(shè)計 西安：西北電訊工程學院出版 社，1983 【8】 齊衛(wèi)東主編. 簡明塑料模具設(shè)計手冊 北京：北京理工大 學出版社 【9】王國中?《注塑模具CAD/CAE/CAM技術(shù)》北京理工大學出版社 【10】周永泰?《我國塑料模具現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢》? 北京市塑料研 究所出版社 【11】王立華 《模具制作實訓》? 清華大學出版社 【12】鄧明??《現(xiàn)代模具制造技術(shù)》? 化學工業(yè)出版社 【13】林慧國 《模具材料應用手冊》?機械工業(yè)出版社 目 錄 第一章 塑件的性能分析 3 1.1塑件的材料與模具分析 3 1.1.1塑件制品 3 1.1.2塑件材料 3 1.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度分析 4 1.21塑件的結(jié)構(gòu)分析 4 1.22塑件的結(jié)構(gòu)分析 4 1.3注塑機的選擇 5 1.3.1注塑機的注塑量 5 1.3.2注塑機的注射壓力 6 1.3.3注塑機的鎖模力 7 1.4塑件的注塑成型工藝條件的確定 7 第二章 型腔數(shù)的確定及澆注系統(tǒng)的設(shè)計 9 2.1分型面與型腔結(jié)構(gòu)的確定 9 2.1.1分型面的確定 9 2.1.2排氣的設(shè)計 9 2.2型腔數(shù)目的確定 10 2.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計 10 2.3.1主流道設(shè)計 11 2.3.2澆注系統(tǒng)的冷料穴與拉桿設(shè)計 12 2.3.3澆口的設(shè)計 12 第三章 成型零件結(jié)構(gòu)的設(shè)計 14 3.1定模型腔板的設(shè)計 14 3.2型芯固定板的設(shè)計 14 3.3推板的設(shè)計 15 3.4型芯的設(shè)計 15 3.4型芯的設(shè)計 15 4.1脫模結(jié)構(gòu)分析 16 4.1.1脫模結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則 16 4.1.2脫模結(jié)構(gòu)的分類 16 4.1.3脫模結(jié)構(gòu)的形式 17 4.1.4推桿的固定 17 4.2復位結(jié)構(gòu)設(shè)計 18 第五章 模具成型溫度調(diào)節(jié)與控制 18 5.1模溫對制品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的影響 19 5.2冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 19 第六章 校核注塑機 21 6.1鎖模力、模具厚度的校核 21 6.2工藝參數(shù)的校核 21 6.2.1注射量的校核（按體積） 21 6.2.2最大注射壓力的校核 21 6.3開模行程的校核 21 第七章 繪制裝配圖 23 第八章 畢業(yè)設(shè)計總結(jié) 24 參考文獻 25 致 謝 26 第一章 塑件的性能分析 1.1塑件的材料與模具分析 1.1.1塑件制品 塑料制品就是塑料用各種不同的模具和各種不同的成型工藝制造出來的，具有一定形狀、一定使用功能和一定使用價值的產(chǎn)品。 至2002年，全球所生產(chǎn)的塑料制品超過1.65億噸之多。塑料已經(jīng)成為在鋼鐵、木材、水泥之后的第四大工業(yè)基礎(chǔ)材料。 塑料及制品具有下列優(yōu)點： （1）質(zhì)輕：最輕的泡沫塑料，其相對密度在（0.01~0.05）g/cm3之間；普通塑料的相對密度一般在（0.9~2.3）g/cm3之間。在諸如飛機、火箭之類的要求減輕重量的制品中，塑料起到特殊重要的作用。 （2）有優(yōu)良的電絕緣性能。 （3）有良好的耐腐蝕性能。 （4）減震消音作用強。 （5）隔熱保暖性能好。 （6）力學強度范圍寬——根據(jù)使用要求可柔、可韌、可剛。 （7）優(yōu)異的透光性和防護性，常用作玻璃替代品。 塑料的缺點如下： （1）耐熱性差，高溫下強度迅速下降。 （2）有的塑料燃燒時，釋放出刺激性、腐蝕性等有害氣體。 （3）導熱性差，膨脹系數(shù)大，高溫下易變形。 （4）在日光、大氣、高溫作用下產(chǎn)生老化。 （5）有的塑料制品，機械強度較低。 1.1.2塑件材料 設(shè)計任務(wù)為圖1.1所示塑料制件，此塑件名為打印機底座。根據(jù)它的使用性能和表面質(zhì)量，以聚丙烯（PP）為原材料。此材料無色、無味、無毒。比聚乙烯更透明更輕。密度為（0.90~0.91）g/cm3。不吸水，光澤好，易著色。有特別高的抗疲勞抗彎曲強度，可經(jīng)受7×107次彎折而不損壞斷裂。適于作鉸鏈。可在100℃左右使用但低溫度變脆，不耐磨易老化。有優(yōu)良的耐腐性和高頻絕緣性，不受溫度影響。適于作機械零件，耐腐和絕緣零件。 1.2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度分析 制品的整體外形尺寸與塑料的流動性有關(guān)。在注射成型與傳遞成型中，當塑料流動性能差時以及制品壁厚較薄時，其整體外形尺寸不能設(shè)計過大。此外，整體外形尺寸成型設(shè)備的制約。 1.21塑件的結(jié)構(gòu)分析 該塑件的尺寸尺寸均無公差要求，一般可采用7級精度。因此該零件的尺寸精度屬于低精度等級，對應模具相關(guān)零件尺寸的加工可保證。 1.22塑件的結(jié)構(gòu)分析 塑料制品的表面粗糙度主要取決于成型模具型腔表面的粗糙度。另外，塑料品種，成型工藝以及模具型腔表面的磨損和腐蝕對制件的表面粗糙度也有一定的影響。一般情況下，模具型腔表面的粗糙度也有一定的影響。因此，一般情況下，模具型腔表面的粗糙度要比所成型制件的表面粗糙度低1～2級。 該零件的表面要求無凹坑等缺陷外，表面無其它特別的要求，故比較容易實現(xiàn)。 綜上分析可以看出，注射時在工藝參數(shù)控制得較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。 1.3注塑機的選擇 計算塑件與流道的體積來選擇注射機的型號及確定模具型腔數(shù)。 計算得塑件的體積：V≈44.20cm3 計算塑件的質(zhì)量公式為：W＝Vρ 根據(jù)設(shè)計手冊查得聚丙烯（PP）的密度為ρ=（0.90~0.91）g/cm3，平均刻度為0.905 g/cm3，故塑件的重量為 W＝Vρ 44.20×0.905=40.001g 模具投影的最大長度應小于注射機模板長度；模具的最大寬度應小于模板拉料桿外圓之間的間距。 模具的閉合高度應大于注射機兩模板間的最小間距，而模具開模推出制品取件時的最大開模距應小于注射機兩模板間的最大開距。 根據(jù)注射所需的壓力和塑件的重量以及其它情況，可初步選用的注射機為：SZ－100/600型注塑成型機，該注塑機的各參數(shù)如表1.1所示。 表1.1 注塑機的各參數(shù) 理論注射量/cm3 100 移模行程/mm 260 螺桿直徑/mm 35 最大模具厚度/mm 3400 注射壓力/Mpa 150 最小模具厚度/mm 10 鎖模力/KN 600 噴嘴球半徑/mm 12 拉桿內(nèi)間距/mm 440×340 噴嘴口孔直徑/mm 4 模具定位孔真徑/mm 1 結(jié)構(gòu)類型 立 1.3.1注塑機的注塑量 該塑料制件單件重ms≈40g 選擇與模具和制品相適應的注射量能滿足成型要求的注射機，可以通過兩種計算方式確定。 聚丙烯（PP）的密度為0.90~0.91g/cm3，壓縮比K壓為1.92~1.96，塑件的體積為44.20cm3。 粗略計算澆注系統(tǒng)重量 m澆≈5g 總體積 V塑件≈49.72cm3 總重量 M＝49.72×0.905≈45g （1）直接按注射機的最大注射質(zhì)（重）量（g）計算即： KM機max≥Ms×n+m1 0.8×90≥40×1+5 72≥45 式中，M機max————注射機最大注射質(zhì)量（g）； K——利用系數(shù)（0.8）； Ms————每件塑件制品的質(zhì)量（g）； n————每模型腔數(shù)； m1————澆口凝料總質(zhì)量（g）。 （2）如果注射機最大注射量的參數(shù)是按容積（cm3）標注的，則將容積換算為質(zhì)量后，再按上式計算確定。 M機max=ρˊV。=cρV。=0.85×0.905×100≈77g 式中，V。————注射機最大注射容積（cm3）； ρˊ————在料筒溫度和壓力下，熔融塑料的密度； ρˊ＝cρ；其中ρ為塑料常溫下的密度，g/ cm3； c為料筒溫度下，塑料體積膨脹的校正系數(shù)。 結(jié)晶型塑料c＝0.85；非結(jié)晶形塑料c≈0.93。 在計算塑料的體積時，與壓縮比有關(guān)，故塑料體積 V塑＝K壓×V＝1.94×44.20cm3≈86cm3 式中，K壓為壓縮比系數(shù)。 聚丙烯塑料的密度和壓縮比系數(shù)ρ和K壓如表1.2所示。 表1.2 聚丙烯的密度與壓縮比 塑料名稱 密度ρ/(g/ cm3) 壓縮比K壓 聚丙烯 0.90~0.91 1.92~1.9 1.3.2注塑機的注射壓力 注射機的注射壓力必須大于制品成型所需要壓力，即不但夠用還應有余才保險。 P機max≥Ps 式中，P機max—注射機最大注射壓力（MPa） Ps—制品成型所需要成型壓力（MPa） 查手冊得知聚丙烯（PP）成型時的壓力Ps＝70~100MPa，注射機的注射壓力為 P機max ＝150MPa 1.3.3注塑機的鎖模力 注射機的鎖模力必須大于或稍大于塑料充滿型腔時注射壓力模內(nèi)產(chǎn)生的張力，即 F機≥P?！面 F機≥P?！面×K 式中，F(xiàn)機————SZ－100/60型注塑成型機的鎖模力600kN。 K————壓力損耗系數(shù)（1/3~2/3）； P?！＞咝颓恢腥垠w的平均壓力(見表1.3) A面————粗備計算為11456.56mm 表1.3 內(nèi)模的平均壓力 制品特點 模內(nèi)平均壓力P模/MPa 舉例 容易成型制品 24.5 PE、PP、PS等壁厚均勻的日用品、容器類制品 一般制品 29.3 在模溫較高下，成型薄壁容器類制品 中等粘度塑料和有精度要求的制品 34.3 ABS、PMMA等有精度要求的工程結(jié)構(gòu)，如殼體 加工高粘度塑料、高精度、充模難的制品 39.2 用于機器零件上高精度的齒輪或凸輪等 本制件屬于容易成型制品，而且所用的塑料是聚丙烯(PP)，因此模內(nèi)的平均壓力選擇24.5 MPa。 1.4塑件的注塑成型工藝條件的確定 根據(jù)情況，聚丙烯(PP)的成型工藝條件(見表1.4)，在試模時可根據(jù)實際情況作適當?shù)恼{(diào)整。 表1.4 聚丙烯的成型條件 密度/(g/cm3) 0.90~0.91 計算收縮率(%) 1.0~2.5 預熱 溫度/℃ 時間/h 80~100 1~2 料筒溫度/℃ 后段 中段 前段 160~180 180~200 200~220 噴嘴溫度/℃ — 模具溫度/℃ 80~90 成型時間/s 注射時間 高壓時間 冷卻時間 總周期 20~60 0~3 20~90 50~160 螺桿轉(zhuǎn)速/(r/min) 48 注射壓力/MPa 70~100 適用注射機類型 螺桿式 第二章 型腔數(shù)的確定及澆注系統(tǒng)的設(shè)計 2.1分型面與型腔結(jié)構(gòu)的確定 2.1.1分型面的確定 分型面對制品表面質(zhì)量，尺寸精度和形位精度、脫模，型腔型芯結(jié)構(gòu)和排氣以及進料澆口和模具制造都有著直接影響。因此在選擇和確定分型面時，應全面分析、比較和考慮，選定較為有利的方案。 分型面確定的要點如下： ① 應選在制品的最大外尺寸之處，否則，制品無法脫模。同時還應選在能使制品留在動模之處，有利于脫模。 ② 不能影響制品外觀，尤其是對表面質(zhì)量有要求的制品。 ③ 便于澆口進料，利于成型，易于排氣。 ④ 利于型腔加工，從而使制品的精度易于得到保證。 ⑤ 有助于避免側(cè)抽芯或便于側(cè)抽芯；利于型腔或型芯結(jié)構(gòu)的裝卸和保證其強度。 ⑥ 利于嵌件的安裝以及活動鑲件和彈性活動螺紋型芯的安裝。 分型面的選擇應滿足動模分離后，塑件盡可能留在動模部分，否則會增加脫模的因難。根據(jù)其特點及表面質(zhì)量要求，采用塑件的最大平面作為分型面，如圖2.1所示。 2.1.2排氣的設(shè)計 模具合模后,在模內(nèi)的所有空間如澆道內(nèi)、型腔內(nèi)以及各零件組合的空隙內(nèi)都殘存有空氣。另外，塑料熔融體射入型腔后也會產(chǎn)生一些分解出來的氣體。這些空氣和氣體如不能在塑料熔體進入澆注系統(tǒng)的同時順利排出模外，將會產(chǎn)生下述種種危害： ① 對射入流道的熔塑料產(chǎn)生阻力，降低了流動速度，使成型困難，甚至難以充滿型腔，造成凹陷或缺料，產(chǎn)生廢品。 ② 在制品上形成空洞(氣泡)接痕，云紋等缺陷，降低制品質(zhì)量；嚴重時制品表面變色、焦損。 ③ 降低連續(xù)注射的速率，影響生間效率。 為此，必須在模具內(nèi)設(shè)置排氣槽排氣。 但是本模具型成型簡單，無需刻意開排氣槽利用分型面間隙排氣便可，分型面一般在(0.01~0.02)mm之間，分型面的間隙值一般不應超過所成型型料的溢邊值。 2.2型腔數(shù)目的確定 型腔數(shù)量的確定是由以下幾方面考慮的： 1.長期大批量生產(chǎn)適于采用多型腔結(jié)構(gòu)。 2.制品較小時適于采用多型腔結(jié)構(gòu)。 3.供貨日期集中，量大，適于采用多型結(jié)構(gòu)。 4.制品批量小、不集中，宜用單腔結(jié)構(gòu)。 5.制品復雜或精度高，多腔一致性差，制造困難，故適宜單腔結(jié)構(gòu)。 此塑件對表面要求光滑和內(nèi)部質(zhì)量精度要求高，但制件的體積較小，除小許精度高但可以采用批量生產(chǎn)提高生產(chǎn)效率，塑件選用則澆口形式澆注一次則可成型，綜合以上幾點。此塑件的型腔數(shù)量，為“一出二”即一模兩腔。 考慮到零件的大小和成型零件的內(nèi)腔精度高，表面質(zhì)量光滑好，模具的型腔排列方式如圖2-2型腔排列所示： 2.3澆注系統(tǒng)的設(shè)計 澆注系統(tǒng)是用以將熔融狀態(tài)的塑料粘流體經(jīng)注射機噴嘴在高溫、高壓和高速狀態(tài)下，通過流到進入型腔。 設(shè)計澆注系統(tǒng)時應注意以下幾方面： (1) 澆注系統(tǒng)力求距型腔距離近、一致，并首先進入制品的厚壁部分、不易直沖型芯（尤其是細小型芯）鑲嵌件；應避免產(chǎn)生熔接痕，利于排氣。 (2) 其位置力求在分型面上，便于加工并易于快速、均勻、平穩(wěn)地充滿型腔；主流道入口應在模具中心位置； (3) 有利于制品的外觀，并易于清除。當產(chǎn)生矛盾無法處理時，可協(xié)商修改制品結(jié)構(gòu)。 (4) 對于大型制品和功能性制品，力求用模擬軟件分析填充過程，以保證制品的內(nèi)在品質(zhì)和尺寸精度的要求。 (5) 大批量制品，澆注系統(tǒng)應自動脫落并自動與制品分離，以利實現(xiàn)自動化生產(chǎn)； (6) 還應考慮到制品的后續(xù)工序，利于后工序的加工、裝配、工序間運送和管理，必要時設(shè)輔助流道，將制品聯(lián)為一體。 澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、進料澆口和冷料穴組成的。 2.3.1主流道設(shè)計 主流道是連接注射噴嘴與分流道的塑料熔體通道，如圖2.3所示。 主流道小端直徑＝(注射機噴嘴孔徑+1)mm。 主流道長度，根據(jù)模具結(jié)構(gòu)確定，越短越好。 主流道錐度。一般為2°~4°；粘度大的可選3°~6°，但應力求與鉸刀的斜度一致。 圖2.3 主流道參數(shù) 主流道錐度。一般為2°~4°；粘度大的可選3°~6°，但應力求與鉸刀的斜度一致。 在選用標準澆口套時，主流道已一同選定。 澆口套設(shè)計：為標準可選購。澆口套常用鋼材是T8A、T10A熱處理要求：(55)HRC。澆口套形式與尺寸參數(shù)如圖2.4所示。 圖2.4 澆澆口套形式與尺寸 2.3.2澆注系統(tǒng)的冷料穴與拉桿設(shè)計 冷料穴有主流道冷料穴和分流道冷料穴，其位置在主流道和分流道的末端。其作用是儲存注射熔料中最前的已產(chǎn)生溫度降的冷料部分，防止其進入型，造成制品的缺陷。 但是該模具的設(shè)計只有一條流道就是主流道，通過主流道直接將熔料注入型腔，因此沒有冷料穴。 制件成型后，開始脫模將制件用推板推出，然后用切割機將制件多余熔料切除，因此不需設(shè)計拉料桿。 2.3.3澆口的設(shè)計 澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的通道，除直接澆口外，它是澆注系統(tǒng)中截面最小的部分，但卻是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的位置、形狀及尺寸對塑件性能和質(zhì)量的影響很大。 澆口的截面形狀和尺寸的確定要根據(jù)制品的尺寸大小、壁的后薄（尺寸大的、壁厚的，澆口尺寸要適當放大些，反之則應取小尺寸）、塑料的品種（流動性好的，尺寸取值應偏小，反之應取大值尺寸）以及制品的結(jié)構(gòu)和相應的澆口形式而定。根據(jù)對電器元件外觀特征以及質(zhì)量精度的分析，其澆口采用點澆口，因其澆口在塑件內(nèi)部不影響其外觀質(zhì)量。澆口尺寸與位置如圖2.5所示。 圖2.5 澆口位置示意圖 1. 澆口的選用 澆口可分為限制性和非限制性澆口兩種。我們將采用限制性澆口。限制性澆口一方面通過截面積的突然變化，使分流道輸送來的塑料熔體的流速產(chǎn)生加速度，提高剪切速率，使其成為理想的流動狀態(tài)，迅速面均衡地充滿型腔，另一方面改善塑料熔體進入型腔時的流動特性，調(diào)節(jié)澆口尺寸，可控制填充時間、冷卻時間及塑件表面質(zhì)量，同時還起著封閉型腔防止塑料熔體倒流，并便于澆口凝料與塑件分離的作用。 具體到這套模具，其澆口形式及尺寸如上圖2.5所示。澆口各部分尺寸都是取的經(jīng)驗值。實際加工中，是先用圓形銑刀銑出流道，再將材料進行熱處理，然后做一個銅公（電極）去放電，用電火花打出這個澆口來的。 2. 澆口位置的選擇 模具設(shè)計時，澆口的位置及尺寸要求比較嚴格，初步試模后還需進一步修改澆口尺寸，無論采用何種澆口，其開設(shè)位置對塑件成型性能及質(zhì)量影響很大，因此合理選擇澆口的開設(shè)位置是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，同時澆口位置的不同還影響模具結(jié)構(gòu)?？傊顾芗哂辛己玫男阅芘c外表，一定要認真考慮澆口位置的選擇，通常要考慮以下幾項原則： 1) 澆口應設(shè)計在制品塑壁最厚之處，并力求澆口至型腔各部分距離盡可能接近并利于補縮。 2) 避免在澆口處產(chǎn)生噴射、在成型中產(chǎn)生蛇流。 3) 應設(shè)計在制品成型時的主要受力之處，因為此處是塑料熔體流動方向上所承受的拉應力和壓應力的最大之處，特別是帶填料的增強塑料，更為明顯。 4) 應考慮并顧及到制品的尺寸和精度要求：因為塑料流動方向和垂直于流動方向的收縮率不相同。所以應考慮到收縮的方向性和可能引起的變形。 根據(jù)本塑件的特征，綜合考慮以上幾項原則，塑件的澆口設(shè)計在如上圖2.5所示，澆口位于塑件端面的正中心位置。 第三章 成型零件結(jié)構(gòu)的設(shè)計 模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件，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，塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時與塑件間還發(fā)生摩擦。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，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)，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，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。 本套模具的成型零件包括定模板，動模板，推板，動模型芯等。 本設(shè)計中零件工作尺寸的計算均采用平均尺寸、平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量來進行計算，已給出聚丙烯(PP)的成型收縮率為1.50%。 3.1定模型腔板的設(shè)計 定模板總體上就是一個長方體，底面是平的，其面積至少要能蓋住塑件的最大外形面積，由于塑件在成型時模板受到的壓力較大，據(jù)經(jīng)驗厚度需設(shè)計厚度，另外還要考慮到導柱和導套的位置、冷卻水道的布置以及主流道的布置等。設(shè)計定模板的寬為250mm，厚為60mm，長為300mm。 最終設(shè)計結(jié)構(gòu)如下圖3.1所示。 3.2型芯固定板的設(shè)計 設(shè)計型芯固定板的寬為250mm，厚為60mm,長為300mm。型芯固定板偏上部也設(shè)有兩條冷卻水道，有四個推桿孔，四個固定螺栓孔，和四個大導柱孔，四個固定型芯的內(nèi)六角螺釘孔。還有一個深4mm的型芯固定槽。如圖3.2所示。 3.3推板的設(shè)計 設(shè)計推板的寬為250mm,厚為25mm,長為300mm。推板有四個推板導套，四個緊定釘和一個型腔口。緊定釘?shù)淖饔檬欠乐雇瓢逋瞥龊头祷貢r推板導套跟著推桿導柱上下移動或者偏移，僻免模具受損。如圖3.3所示。 3.4型芯的設(shè)計 型芯的下部有四個內(nèi)六角螺釘孔，作用是用來與型芯固定板固定起來，以免發(fā)生錯位移動，如圖3.4所示。 圖3.1 定模型腔板示意圖 3.4型芯的設(shè)計 根據(jù)以上分析，計算以及型腔尺寸及位置尺寸可確定模架的結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格。初選標準模架，依據(jù)《塑料注射模中小型模架及技術(shù)條件》，根據(jù)模板的參數(shù)確定導柱、導套、墊塊等的有關(guān)尺寸。 模架的基本參數(shù)： A1-160160-27-Z2 GB/T 12556.1—1990 上固定板：T＝25mm 定模板厚度：A＝60mm 推料板板厚度：S＝25mm 動模板厚度：B＝60mm 支架:C＝68mm 下固定板:L＝25mm 模具厚度：H模＝T+A+S+B+C+L＝263mm 模具外形尺寸：300mm×300mm×263mm 第四章 脫模結(jié)構(gòu)與復位 4.1脫模結(jié)構(gòu)分析 4.1.1脫模結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則 為避免制品在脫模時變形甚至損壞。為此目的，必須： ① 推出制品時的著力點應力求靠近型芯以減小力臂的長度。同時其著力點也應力求在制品剛度和強度的最大部位之處，著力面積亦應盡可能大些以減小應力的集中。 ② 著力點應力求對稱、均衡，以確保推出平衡。 ③ 推出位置應力求設(shè)在制品內(nèi)表面，并且不影響裝配之處；或?qū)ν庥^質(zhì)量影響不大的部位——尤其是選用推桿推出的結(jié)構(gòu)時，更當注意。 ④ 結(jié)構(gòu)合理，脫模可靠，運動靈活，制造簡便，裝卸更換和維修方便。 ⑤ 選材合理，熱處理得當，經(jīng)久耐用、好用。 ⑥ 正確分析并計算制品包緊力的大小、部位和阻力中心，以選擇適宜的脫模結(jié)構(gòu)，并使排出力的重心盡可能與脫模阻力中心重合。 4.1.2脫模結(jié)構(gòu)的分類 按脫模的結(jié)構(gòu)特征分，脫模結(jié)構(gòu)分為五種即： ① 簡單的脫模結(jié)構(gòu)。 ② 兩次推出的脫模結(jié)構(gòu)。 ③ 雙模脫結(jié)構(gòu)——即動、定模皆有簡單脫模零件的結(jié)構(gòu)。 ④ 順序脫模結(jié)構(gòu)即制品結(jié)構(gòu)復雜，有幾個分型面必須按一定的順序分型才能使制品順利脫模的結(jié)構(gòu)。 ⑤ 螺紋制品的模內(nèi)旋轉(zhuǎn)脫模結(jié)構(gòu)。 4.1.3脫模結(jié)構(gòu)的形式 此模具采用的是簡單的脫模結(jié)構(gòu)，也就是用推桿推出結(jié)構(gòu)。 此套模具采用四根推桿推動推板，用來推動制件的最大輪廓面，這樣是為了使制件推出的平衡和使制件受力對稱、均勻，使制件在推出時不致于變形。 模具中的推桿為標準件，國家統(tǒng)一制定了國標，由專業(yè)生產(chǎn)廠制造供應。我們通常使得是標準型推桿，其截面積相等，（圓形）加工方便GB4169.1-84。推桿的固定方法有很多種，我們通常采用的是壓板式，此方法加工方便。 由于厚壁制品脫模力受到材料壁厚中性層冷卻收縮的影響，可用彈性力學的有關(guān)厚壁圓筒的理論進行分析計公式如下： Qc=[1.25kfcaE(Tf-Tj)Ac]/{[(dk+2t)2+dk2]/[(dk+2t)2-dk2]} 式中，對于圓筒制品中： 　　k—脫模斜度系數(shù) k=(fcCosβ-Sinβ)/fc(1+fcSinβCosβ)=0.92 　　fc—脫模系數(shù)，即在脫模溫度下制品與型芯表面之間的靜摩擦系數(shù)，它受高分子熔體經(jīng)高壓在鋼表面固化中粘附的影響。 0.50 　　α—塑料的線膨脹系數(shù)（1/℃） 查表得：6×10-5 　　μ—塑料的泊松比　　　　　　　　　　　　　　　0.40 　　E—在脫模溫度下塑料的抗拉彈性模量（MPa） 3.16×103 　　Tf—軟化溫度(℃) 100 　　Tσ—脫模頂出時制品的溫度（℃） 60 　　Ac—制品包緊在型芯上的有效面積（mm2） 1068.69 　　t—制品的厚度（mm） 2.95 　　將以上各數(shù)據(jù)代入公式得： Qc=1057.45N 4.1.4推桿的固定 推桿的固定位置如圖4.1所示。 圖4.1 推桿固定示意圖 4.2復位結(jié)構(gòu)設(shè)計 復位就是將推出制品使之脫模的零部件回復到合模注射時的正確位置的全過程。 復位結(jié)構(gòu)有以下幾種：有復位桿復位；有推桿兼作復位桿復位；有的利用推板復位和用彈簧復位。這些復位結(jié)構(gòu)都是模具設(shè)計制造中和實際產(chǎn)生中應用最廣泛也是最普遍最常用的結(jié)構(gòu)。電器元件這套模具同樣遵循了常規(guī)設(shè)計的方法，采用的是復位桿復位，復位桿是將已完成推出制品和澆口凝料的推桿、拉料桿、連同推桿固定板和推板一起，一同推回原來的合模位置，以便下一循環(huán)的再次推出。 由于此塑件沒有側(cè)向分型抽芯結(jié)構(gòu),且沒有斜銷和滑塊。也沒有其他活動鑲件。因此該模具選用有復位桿復位。 第五章 模具成型溫度調(diào)節(jié)與控制 由于模塑成型制品的材料不同，對模具成型時的模溫要求也各不相同，大多數(shù)常用熱塑性塑料注射成型時，均要求模具溫度在40℃6～0℃之間，而少數(shù)熱固性塑料成型時，則要求模溫為110℃1～50℃，個別塑料要求達到230℃26～0℃的高溫；而熱固性塑料制品的材料，多為低溫態(tài)進入模具，其料溫一般均在100℃之內(nèi)，但是進入型腔后則要求迅速達到180℃2～00℃的高溫，以求快速交聯(lián)固化，定性出模。因此為使制品材料在成型時獲得最佳的模具溫度，有些模具要降溫，而有些模具要升溫。故此，對制品成型時的模溫必須進行有效的調(diào)節(jié)和控制。這是保證制品質(zhì)量和提高生產(chǎn)率的重要環(huán)節(jié)。 5.1模溫對制品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的影響 (1) 保持制品熔料料溫的穩(wěn)定，均稀。模溫的均衡穩(wěn)定得到有效的保證，就可以減小制品的成型收縮率并保持相對穩(wěn)定，從而提高制品的尺寸精度和精度的穩(wěn)定性。 (2) 溫度穩(wěn)定收縮穩(wěn)定，制品變形就小，尤其是形狀和結(jié)構(gòu)復雜的制品、壁厚不均的制品更是明顯。 (3) 改善了塑料的成型性能。塑料優(yōu)良的成型特性只有在成型溫度和成型壓力都在額定范圍內(nèi)才能顯示出來。溫度過高過低都會影響塑料的成型質(zhì)量。比如溫度過低，塑料流動性差，會影響充填，造成缺陷甚至廢品，更不用說精度了。溫度過低還容易產(chǎn)和明顯的熔接痕，并使內(nèi)應力加大。 (4) 可改善制品的外觀質(zhì)量，避免產(chǎn)生云絲、無光澤、粘模等缺陷。 (5) 保持所需要模溫，交并使之穩(wěn)定，可縮短成型時間，從而縮短了成型周期，提高了制品的生產(chǎn)率。 該制品的原材料是聚丙烯(PP)，查設(shè)計手冊得到聚丙烯(PP)的成型溫度在160~260度之間，模具溫度在40~60度之間。有效地控制模溫，使收縮穩(wěn)定，制品變形就小了。 5.2冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 冷卻系統(tǒng)包括：動、定模的冷卻水通道，密封圈和進水口，水口的管接頭。其主要作用是調(diào)節(jié)模具溫度，保證成型質(zhì)量，提高制品固化速度，提高效率。管接頭采用的是細牙螺紋。水孔直徑是管螺紋的低徑即攻絲前的預孔直徑。由于此模具的采用的是鑲嵌示型芯，所以為了避免漏水，在型芯和動、定模板安裝密封圈。 熔融塑料由注塑機噴嘴射出，進入模具時的溫度ABS是（170～180）℃。熔料一旦進入并充滿型腔后，則要求盡可能迅速地冷卻固化，以便保壓定型后出模。ABS在型腔中冷卻固化的最佳溫度為（40～60）℃；因此，要使模具保持塑料冷卻固化所需的最佳溫度，必須對高溫塑料帶入模具的溫度進行有效的調(diào)節(jié)和控制，常用且又簡便的方法就是利用冷卻介質(zhì)水對模具進行循環(huán)冷卻，將模具中多余的熱量帶出模外，以保持制品冷卻所需的最佳模溫。 由于制品平均壁厚為1mm，制品尺寸又較小，確定水孔直徑為6mm。 由于冷卻水道的位置、結(jié)構(gòu)形式、孔徑、表面狀態(tài)、水的流速、模具材料等很多因素都會影響模具的熱量向冷卻水傳遞，精確計算比較困難。實際生產(chǎn)中，通常都是根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)確定冷卻水路，通過調(diào)節(jié)水溫、水速來滿足要求。由于動模、定模均為鑲拼式，受結(jié)構(gòu)限制，冷卻水布置如圖5.1所示。 圖5.1 水道位置示意圖 第六章 校核注塑機 6.1鎖模力、模具厚度的校核 由于在初選注射機和選用標準模架時是根據(jù)以上四個技術(shù)參數(shù)及計算壁厚等因素選用的，所以鎖模力、模具厚度不必進行校核，已符合所選注射機要求。 6.2工藝參數(shù)的校核 6.2.1注射量的校核（按體積） Vmax＝αV 式中：Vmax————模具型腔流道的最大容積（cm3） V————指定型號與規(guī)格注射機的注射量容積（cm3） α————注射系數(shù)取0.75～0.85，無定形料可取0.85，結(jié)晶形可取0.75。 將以上各數(shù)代入①式得：Vmax＝αV＝0.85×100＝85cm3 　　倘若實際注射量過小，注射機的塑化能力得不到發(fā)揮，塑料在料筒中停留的時間會過長。所以最小注射量容積Vmin＝0.25V。 Vmin＝0.25V＝0.25×100＝25cm3 實際注射量V’=V0+0.6V0＝49.72+0.6×49.72＝79.552cm3 即Vmin ＜V’＜Vmax 所以符合要求。 6.2.2最大注射壓力的校核 Pmax≥KPs 式中：Pmax————注射機的額定注射壓力(MPa)　，取150(MPa)； 　　Ps————成型時所需的注射壓力(MPa)，取100(MPa)； 　　K————安全系數(shù)，常取K=1.25～1.4 取1.3； 則K＝1.3×100＝130 MPa＜Pmax150 MPa ，所以符合要求。 6.3開模行程的校核 注射機最大開模行程S S≥H1+H2+（5～10）+α 式中，H1—塑料制品高度（mm）； H2————澆注系統(tǒng)高度（mm）； α————取出澆道凝料所需距離。 取出制件和澆注系統(tǒng)所需的開模行程應為： H1+H2+（5～10）+α＝37mm+50mm+8mm＝66mm 即注射機開模行程S=260mm大于取制件和澆注系統(tǒng)所需的開模行程66mm，故注射機的開模行程滿足要求。 6.4模具在注塑機上的安裝 從標準模架外形尺寸看小于注射機拉桿空間，并采用壓板固定模具，所以所選注塑機安裝空間滿足要求。 第七章 繪制裝配圖 第八章 畢業(yè)設(shè)計總結(jié) 作為一名全日制在校大學生的畢業(yè)設(shè)計，是對自己能力的一個嚴格考驗。針對通過此次設(shè)計，使我對模具的設(shè)計有了較深的認識。同時，在設(shè)計過程中，通過查閱大量資料、手冊、標準、期刊等，跟同學進行了多次交流，在老師的指導下，使我少走了很多彎路，但是由于自己能力有限，還是有很多不足的地方。不過我相信我可以在以后的工作實踐中認真積累經(jīng)驗，以便更好的服務(wù)與模具這個行業(yè)。在設(shè)計過程中，運用了Word、CAD等軟件進行編輯排版和畫圖、分析，學到了很多新的知識，拓寬了視野，豐富了知識，為將來獨立完成模具設(shè)計積累了一定的經(jīng)驗。但是也碰到了很多問題，例如由于資料有限，無法更好的進行模具標準零件的選用。 由于時間倉促和自己能力有限，設(shè)計任務(wù)書和裝配圖中仍有很多不足，望老師諒解。本人會在以后的工作實踐中更好的提高自己的能力。 參考文獻 1、《塑料模具設(shè)計指導》 伍先明 王群 等 主編 2、《機械制圖》 郭紀林等主編，大連理工大學出版社，2005.08 3、《塑料成型工藝與模具設(shè)計》 齊曉杰 主編 4、《塑料模具設(shè)計手冊》 機械工業(yè)出版社出版 5、《塑料成型工藝及模具簡明手冊》 王孝培 主編 6、奚永生、鮑明飛、劉曉明，大型注塑模具設(shè)計，北京：中國輕工業(yè)出版社，1996 7、鄒繼強，塑料制品及其成型模具設(shè)計，北京：清華大學出版社，2005 8、宋滿倉、黃銀國、趙丹陽，注塑模具設(shè)計與制造實戰(zhàn)，北京：機械工業(yè)出版社，2003 9、付宏生、劉京華，注塑制品與注塑模具設(shè)計，北京：化學工業(yè)出版社，2003 10、 陸寧，實用注塑模具設(shè)計，北京：中國輕工業(yè)出版社，1997 11、《模具材料及表面熱處理》 吳兆祥 主編 12、《互換性與技術(shù)測量》 韓進宏主編，機械工業(yè)出版社，2004.07 13、《Pro/E精品教程》 甘登岱主編，航空工業(yè)出版社，2008.03 致 謝 經(jīng)過幾個月的忙碌，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個大學生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有指導老師的督促指導，以及一起努力的同學們的支持，想要完成這個設(shè)計是非常困難的。 在這里首先要感謝在我求學的艱難旅途上教導過我的所有老師，他們?yōu)槲业臋C械專業(yè)理論打下了基礎(chǔ)；特別要感謝一直孜孜不倦指導我老師。老師平日里工作事務(wù)繁忙，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從查閱資料，設(shè)計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設(shè)計，裝配草圖等整個過程中都給予了悉心的指導。我的設(shè)計較為復雜煩瑣，但是老師仍然細心地糾正圖紙中的錯誤。除了敬佩老師的專業(yè)水平外，老師治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將極大的影響我今后的學習與工作。 同時還要感謝所有的同學們，正是因為有了你們的支持和鼓勵。此次畢業(yè)設(shè)計方才順利完成。 最后感謝母校，給我們這些本應已經(jīng)步入社會，充滿求知欲望的學子們，一次繼續(xù)學習的機會。 總之，此次畢業(yè)設(shè)計，使我收獲甚多，為我的大學夢劃上了一個完美的句號，也為將來的人生之路奠定了基石。在進入社會之后，我將銘記此次畢業(yè)設(shè)計的教誨，鼓舞與受到的幫助，以一顆謙卑、熱情而又執(zhí)著的心來對待我的事業(yè)和我的朋友，始終以樸實的性格，實干的作風，豁達的態(tài)度，樂觀的精神去誠誠懇懇地工作，踏踏實實地走好人生路！