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畢業(yè)論文（設計）
題目名稱： 肥皂盒的注塑模具設計
所在學院：
機械工程學院
專業(yè)（班級）：
學生姓名：
指導教師：
評閱人：
院 長 ：
本科畢業(yè)論文(設計)開題報告
論 文 題 目： 肥皂盒的注塑模具設計
學 院：
專 業(yè) 、班 級：
學 生 姓 名：
指導教師（職稱）：
畢業(yè)論文（設計）開題報告要求
開題報告既是規(guī)范本科生畢業(yè)論文工作的重要環(huán)節(jié)，又是完成高質量畢業(yè)論文（設計）的有效保證。為了使這項工作規(guī)范化和制度化，特制定本要求。
一、選題依據(jù)
1.論文（設計）題目及研究領域；
2.論文（設計）工作的理論意義和應用價值；
3.目前研究的概況和發(fā)展趨勢。
二、論文（設計）研究的內容
1.重點解決的問題；
2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路）；
3.本論文（設計）預期取得的成果。
三、論文（設計）工作安排
1.擬采用的主要研究方法（技術路線或設計參數(shù)）；
2.論文（設計）進度計劃。
四、文獻查閱及文獻綜述
學生應根據(jù)所在學院及指導教師的要求閱讀一定量的文獻資料，并在此基礎上通過分析、研究、綜合，形成文獻綜述。必要時應在調研、實驗或實習的基礎上遞交相關的報告。綜述或報告作為開題報告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通順，較全面地反映出本課題的研究背景或前期工作基礎。
五、其他要求
1.開題報告應在畢業(yè)論文（設計）工作開始后的前四周內完成；
2.開題報告必須經學院教學指導委員會審查通過；
3.開題報告不合格或沒有做開題報告的學生，須重做或補做合格后，方能繼續(xù)論文（設計）工作，否則不允許參加答辯；
4.開題報告通過后，原則上不允許更換論文題目或指導教師；
5.開題報告的內容，要求打印并裝訂成冊（部分專業(yè)可根據(jù)需要手寫在統(tǒng)一紙張上，但封面需按統(tǒng)一格式打?。?。
一、選題依據(jù)
1．論文（設計）題目
肥皂盒的注塑模具設計
2. 研究領域
機械設計，注塑模具設計
3. 論文（設計）工作的理論意義和應用價值
塑料制品在日常生活中為人們提供了極大的便利，其中肥皂盒幾乎是必不可少的家用品，具有防水功能，能有效保護肥皂不被水淋濕，延長了肥皂的使用壽命。
隨著社會生產方式的不斷推動，塑料工業(yè)的發(fā)展面臨著諸多機遇與挑戰(zhàn)，其中以家用肥皂盒的注塑模具設計為例，如何在形狀復雜的產品制作過程中保證注塑模具成型的效率與精度，是現(xiàn)階段擺在模具行業(yè)面前的一個嶄新問題。除了基本的生產方式之外，對于生產成本的有效控制也應成為家用肥皂盒注塑模具設計過程中需要考慮的重要因素。全球經濟一體化趨勢的發(fā)展加劇了市場的競爭格局，這也使得塑料工業(yè)的發(fā)展遭遇阻滯。從產品的生產周期角度來看，產品質量與設計成果與注塑模具設計之間存在著密切聯(lián)系，而生產方式的多樣化也是注塑模具設計在實施過程中需要考慮的問題。類似CAM 或是 CAD 等集成技術對于家用肥皂盒注塑模具的設計都有積極影響。本文從 CAD 軟件的開發(fā)方面通過 Pro/Engineer 手段實現(xiàn)了對家用肥皂盒模設計的有效處理，從基本結構分析到注塑模具確定等方面實現(xiàn)了對材料處理的高精度，成功實現(xiàn)了對成型零件的安裝，這一融合了經濟及效率因素的注塑模具設計方案也指明了塑料工業(yè)的發(fā)展方向。
4．目前研究的概況和發(fā)展趨勢
一、模具的發(fā)展現(xiàn)狀如下：
（1）實體層面模具加工方法。在現(xiàn)代模具加工過程中通常運用的方式是電火花。電火花加工作用在儀器工具形成瞬間的極高溫度將蝕除去。它的作用原理主要是形成電火花,形成局部高溫發(fā)生電蝕反應進行對金屬的切割,制造產品合適的大小與規(guī)模。
（2）軟件層面的模具加工方法。整體使用cAD/CAWCAE計算機程序實現(xiàn)模型設計。其它模型設計方式還包括: 有快速模型設計技術、虛擬模型設計技術、反(逆)求工程技術、有限元仿真及模型設計等。
（3）沖裁模的設計。第一步要完成對沖裁件的數(shù)據(jù)分析;第二步需要依照對產品分析設計加工方案
（4）橡膠硫化模具的設計。硫化模的通常需要三道程序:①設計前的準備。②結構的設計。③圖案的審核。
二、肥皂盒模具的發(fā)展趨勢
（1）生產的專業(yè)化與規(guī)?；?
現(xiàn)代化生產的主要特點就是生產比較專業(yè),規(guī)模比較龐大。目前西方工業(yè)發(fā)達國家的模具生產規(guī)?；殉^80%。標準化的生產為推動了我國機械生產向著更深入的技術領域出發(fā)。
（2）模具制造技術的發(fā)展
我國仍然處于機械制造向數(shù)控制造的方面轉變,而西方工業(yè)發(fā)達國家的模具生產已經從傳統(tǒng)的加工技術(數(shù)控、自動),正在向著無人化生產的方式快速發(fā)展。
（3）數(shù)控銑削機床的應用
目前因為數(shù)控機床的運用,模具生產中自由曲面和型腔的加工都在數(shù)控機床中完成,使型腔的規(guī)模大小非常接近產品形狀,大大縮短了工人銑削的時間,還降低了樣品和靠模的生產難度,增加了產品的質量,提高了生產效率。
（4）電加工機床的應用
它的主要特征是制造效率高、平均生產量大、自動器械普及率高, 適合加大規(guī)模的模具生產。非常適用于深槽、深型腔、筋肋、多型腔及多件制造。
（5） 新型模具制造工藝的快速發(fā)展
國外,已經較成熟。國內現(xiàn)代在汽車和家電行業(yè)中使用越來越廣泛。
綜上，隨著模具行業(yè)不斷發(fā)展技術化，規(guī)?；?，肥皂盒模具也越來越多樣化，市場競爭也在不斷提高。
二、論文（設計）研究的內容
1.重點解決的問題
設計中需要不斷調整，才能得出最好的方案，預見的重點解決的問題如下：
（1）如澆注系統(tǒng)的設計如何避免產品出現(xiàn)空洞。
（2）冷卻系統(tǒng)的管道要怎樣分布使冷卻達到最好效果。
（3）怎樣確定合適的脫模斜度使模具容易取出。
這些都是設計過程中需解決的問題。
我設計的肥皂盒尺寸大約為60~65mm*100mm~110mm，模具尺寸長寬高大約為
300~350mm*300~350mm*250~280mm。
2. 擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路）
(1)查閱資料，了解做研究課題的研究意義、研究概況和發(fā)展趨勢；
(2)利用CAD，SolidWorks或者UG進行建模，總體方案設計；
(3)計算確定肥皂盒模具各個尺寸畫出零件圖和裝配圖；
(4)進行總的結構設計及修改。
3.本論文（設計）預期取得的成果
通過學習及查閱有關資料掌握肥皂盒模具設計的原理以及其結構的設計, 了解現(xiàn)肥皂盒模具的發(fā)展趨勢、相關技術的對比及市場前景。通過自主設計并選擇最合理的方案設計能夠得到以下結果：
(1)肥皂盒模具設計原理及總體方案設計；
(2)主要部件的結構設計（裝配圖、零件圖）
(3)設計說明書；
(4)與肥皂盒模具設計相關的一篇外文翻譯（2000字以上）。
參考文獻
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[17]劉玲，田龍，蔣修宏.基于Pro/E的塑料水龍頭弧形抽芯模具設計[J].塑料科技，2014年，42卷(2期).
附：文獻綜述
一、引言
從現(xiàn)代塑料工業(yè)的發(fā)展來看，模具行業(yè)作為其中重要的制造工業(yè)基礎，對于工業(yè)材料的流動性控制有著積極作用，在特定的工業(yè)要求之下模具能夠通過特定的固定處理來實現(xiàn)對制造工業(yè)的有效定型。通過模具設計來制造零件不僅能夠最大程度提升塑料產品的質量，同時還可以盡可能減少對材料的使用消耗，是對工業(yè)成本投入的有效控制。此外，現(xiàn)代模具行業(yè)的發(fā)展其重要性還在市場發(fā)展需求中有所體現(xiàn)，像是汽車制造業(yè)的飛速發(fā)展就展現(xiàn)出現(xiàn)代模具工業(yè)與市場需求之間的對應性。在廣闊的市場空間環(huán)境之下，模具市場被汽車領域占據(jù)了大多數(shù)空間，而隨著市場需求的不斷變化也使得這一模具工業(yè)發(fā)展向家居用品轉化，像是家用肥皂盒的模具設計也成為了現(xiàn)代模具發(fā)展的重要組成部分之一。類似美國、日本這樣的模具進口國在模具使用方面有著極大的需求，而縱觀國內模具工業(yè)的發(fā)展也受到了數(shù)控設備以及模具生產周期的影響，導致模具在制造工藝方面顯得質量并不太高。由此可見關于現(xiàn)代模具行業(yè)的技術開發(fā)與設計優(yōu)化對于提升模具生產水平以及控制生產成本等方面都有積極的促進意義。而肥皂盒作為我們日常生活不可或缺的日用品，在模具制造中它也具有自己獨特的存在意義，我就肥皂盒對近年來國內外學者們對模具制造進行的研究做個綜述。
2、 課題國內外現(xiàn)狀
文獻[15] 中提到雖然中國整個模具行業(yè)在過去的十余年中取得了長足的發(fā)展,部分模具設計與加工已經達到了國際先進水平,但在高精度和復雜模具的制造中無論是數(shù)量還是質量仍不能滿足國內市場的需求。特別是在長壽命、大型精密和復雜模具技術生產上差距明顯。并且這類模具的生產量也不能滿足國內的需求,因此我國每年仍需進口大量的模具?？傮w來說,我國與發(fā)達國家相比,在模具設計與加工技術上仍有較大的差距。例如,先進的模具加工設備在生產中應的用比重較低,CAD/CAE / CAM技術的推廣及應用率不高等。就模具行業(yè)而言,中國目前唯一優(yōu)勢在于人工成本較低,國外人工成本在50—60%,而我國在20%左右。
文獻[16] 目前，大部分企業(yè)在進行模具設計時，一般都是先利用三維CAD 軟件進行三維造型設計，再運用其工程制圖模塊導出二維工程圖，然后將導出的工程圖導入專用的二維CAD 件中去進行二維設計，也即進行修改!尺寸標注等后期工作，最后生成最終的二維圖紙。模具設計中，常用的三維CAD軟件有UG NX Pro/E SolidWorks CATIA Delcam PowerSHAPE 中望80 等"利用三維CAD軟件進行模具設計主要是利用它們的三維造型功能及模具設計模塊。以上三維軟件設計圖如下：
此外文獻[16]也提出鈑金沖壓模具 CAE軟件。Dynaform軟件是美國 ETA公司和 LSTC公司聯(lián)合開發(fā)的，用于板料成型數(shù)值模擬與模具設計的專用軟件，其最新版本是Dynaform 5.9。 軟件幾乎涵蓋沖壓模模面設計的所有要素，包括: 確定最佳沖壓方向，坯料的設計，工藝補充面的設計!拉延筋的設計!凸凹模圓角設計，沖壓速度的設置，壓邊力的設計，摩擦因數(shù)!切邊線的求解，壓力機噸位等?；贒ynaform軟件的鈑金成型模擬分析如圖 所示。
Autoform軟件是德國Autoform公司開發(fā)的應用于薄板沖壓成型仿真領域 ( 尤其是汽車工業(yè)) 的CAE 軟件，其最新版本是Autoform R6是。Autoform專門針對汽車工業(yè)和金屬成形工業(yè)中的板料成形而開發(fā)和優(yōu)化的，用于優(yōu)化工藝方案和進行復雜型面模具設計的有限元分析軟件，具有工件設計，模面設計，坯料設計，排樣設計，修邊設計，工藝優(yōu)化，管脹模具設計，快速分析，精密分析等模塊。
文獻[1][9][15]利用CAD、CAM、 UG 進行圖紙設計，三維建模，完成了注塑模具的詳細設計過程、加工參數(shù)設置、刀具選擇、走刀路極大方便了加工過程。CAD/CAM 技術已經在航空航天、機械、汽車、電子、紡織 、建筑和化工等行業(yè)得到較為廣泛的應用。利用 CAD/CAM技術不但能夠徹底解決傳統(tǒng)模具設計與制造的周期長、 成本較高等問題， 同時還能有效減輕勞動強度，保證產品質量等。
文獻[12][17]應用Pro/E軟件設置壓鑄模具加工孔參數(shù)，建立孔圖形數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)加工孔表自動生成。有助于壓鑄模具孔尺寸自動標注，模具孔加工生產和檢測。有助于模具加工孔數(shù)據(jù)傳遞，能保證模具生產質量，提高勞動效率。應用Pro/E軟件實現(xiàn)壓鑄模具加工孔表自動生成，有助于壓鑄模具孔加工生產。對于型芯孔、頂桿孔和冷卻孔多的復雜壓鑄模具型腔設計是最有效的。主要便于生產操作者孔位加工，使用方便，能避免設計加工失誤，節(jié)省成本，縮短壓鑄模具制作周期。壓鑄模具設計要不斷創(chuàng)新，要建立人工智能和專家系統(tǒng)，充分利用先進3D設計軟件，將產品3D 造型快速分型設計，及時進行模具流模分析，定出模具結構方案，模具設計2D圖形要清晰，要分類建立加工孔表，多為生產加工者考慮。壓鑄模具加工，要使用先進高速切削加工設備，精確加工出模具各個部件，實現(xiàn)模具加工智能制造。
文獻[5] 模具加工方法的現(xiàn)狀分以下幾種：
實體層面模具加工方法。在現(xiàn)代模具加工過程中通常運用的方式是電火花。它的作用原理主要是形成電火花,形成局部高溫發(fā)生電蝕反應進行對金屬的切割,制造產品合適的大小與規(guī)模。
軟件層面的模具加工方法。整體使用cAD/CAWCAE計算機程序實現(xiàn)模型設計。其它模型設計方式還包括: 有快速模型設計技術、虛擬模型設計技術、反(逆)求工程技術、有限元仿真及模型設計等?？焖倌Ｐ驮O計技術(RPM)被稱為是在數(shù)控(NC)制造方式過后嶄新的技術革命,或將成為模具生產的熱點和主要的發(fā)展趨勢。除了表面建模方式外,還存在澆鑄建模方式、冷擠壓及超塑性成形建模等多種方式,目前也在快速的進行技術的更新與完善。逆向工程方式是先對要加生產的物品進行數(shù)據(jù)掃描,轉換成多種樣式的CAD數(shù)據(jù),再放入以D/以E/cMA等其它分析工具中完成產品的改造設計, 該種方式是目前模具制造中最常見現(xiàn)代工具的應用。
沖裁模的設計。第一步要完成對沖裁件的數(shù)據(jù)分析,最大地節(jié)約材料、簡化生產方式、使模具生產更加快捷、模具使用時間加長、操作程序簡單,從而提高產品的質量;第二步需要依照對產品分析設計加工方案, 主要是保證沖裁的組合方式與加工的順序,最后一步進行數(shù)據(jù)的計算,包括排版技術、使用壓力的范圍、壓力面積的標準等等。2)橡膠硫化模具的設計。硫化模的通常需要三道程序:①設計前的準備。主要包括了設計的大致內容、朔件材料的主要性能測試、成型標準的規(guī)定等。②結構的設計。其中包含了對型腔數(shù)量、多樣的尺寸結構與脫模方法、設計整體結構草圖等。③圖案的審核。主要是對橡膠件尺寸和規(guī)模進行檢查、對運用的硫化機機械完成審核、對模具結構的審核及對圖樣的審核。
文獻[2] 采用動態(tài)模冷卻的方式從動模板方向注入型芯等裝膠配件，這不僅能夠起到絕佳防水作用，并且在動模處理方面也有積極作用。文獻[3]說明注塑模具成型方式因其能高效率,高精度,低成本的生產出各種具有復雜形狀的產品，是塑料制品的重要生產手段然而，面對全球化的市場競爭，塑料工業(yè)也面臨著巨大的壓力#為了縮短產品設計周期，提高產品質量，將各種先進生產方式應用到注塑模具設計中是大勢所趨，比如 CAD/CAM/CAE集成技術, 塑件采用 Pro/E5.0建模后，其三維模型結構如圖1所示，圖 2所示為其二維工程圖,
3、 發(fā)展趨勢
如文獻[16]所說現(xiàn)代模具產品制造是典型的單件小批量，離散型生產提高產品質量和生產效率，縮短模具設計制造周期，最大限度地降低生產成本及滿足用戶需求，提高模具設計技術在社會進步中的應變能力，是模具工業(yè)不斷追求的目標，因此，肥皂盒模具設計的發(fā)展趨勢如下：
（1）多集成趨勢?，F(xiàn)代模具設計應該打破傳統(tǒng)的單一發(fā)展模式，應該把技術使用!人力資源和管理技術的引用都囊括在內，往多集成趨勢發(fā)展"多集成概念還表現(xiàn)在學科綜合方面，模具設計不僅僅要用到最基礎的機械科學與模具設計理論，而且還會用到熱學!電磁學!光學以及控制理論等學科。
( 2 ) 智能化趨勢。從產品設計到模具設計，再到中間的模具制造，最后到產品的成型，每個環(huán)節(jié)都將走向智能化。另外，模具設計者以及實際操作者，也將會在科學理論的指導下，實現(xiàn)人與工具系統(tǒng)的有機密切配合。
( 3) 網絡化趨勢。模具設計常用的軟件都是需要通過網絡上的一些軟件技術或者硬件技術實現(xiàn)的"自動化，網絡化趨勢越來越明顯，跨國合作設計模具的成功例子己經是屢見不鮮了，而且這種趨勢越來越明顯。
（4） 不斷更新趨勢。模具設計人員應該用發(fā)展的眼光看待同行業(yè)的競爭情況，瞄準時代發(fā)展的最前沿，不斷更新，保持在同行業(yè)的競爭力，穩(wěn)穩(wěn)立足于機械制造業(yè)，生產革命化的重要措施之一就是采用CAD/CAE/CAM 技術，這也是模具設計技術發(fā)展的一個顯著特點.。
( 5) 模具軟件功能集成化。模具軟件功能集成化要求軟件的功能模塊比較齊全，同時各功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型或同一數(shù)據(jù)庫，以實現(xiàn)信息的綜合管理與共享，從而支持模具設計，制造裝配，檢驗，測試及生產管理的全過程，達到實現(xiàn)最佳效益的目的。
( 6) 模具設計，分析及制造三維化。傳統(tǒng)的二維模具結構設計已越來越不適應現(xiàn)代化生產和集成化技術要求。模具設計，分析，制造的三維化，無紙化要求新一代模具軟件以立體的，直觀的感覺來設計模具，所采用的三維數(shù)字化模型能方便地用于產品結構的CAE分析，模具可制造性評價和數(shù)控加工。成型過程模擬及信息的管理與共享。
( 7) 產品數(shù)據(jù)管理 ( PDM) 。PDM 是一門用來管理所有與產品相關信息 ( 包括零件信息、
配置、文檔、CAD 文件、結構、權限信息等) 和所有與產品相關過程 ( 包括過程定義和管理) 的技術。通過實施 PDM，可以提高生產效率，有利于對產品的全生命周期進行管理，加強對于文檔，圖紙，數(shù)據(jù)的高效利用，使工作流程規(guī)范化。
( 8) 產品生命周期管理 ( PLM) 。PLM 是指從人們對產品的需求開始，到產品淘汰報廢的全部生命歷程。PLM 是一種先進的企業(yè)信息化思想，它讓人們思考在激烈的市場競爭中，如何用最有效的方式和手段來為企業(yè)增加收入和降低成本。
文獻[5]提出未來模具設計還有新的發(fā)展趨勢，因此肥皂盒模具的設計與制造也具有以下這些發(fā)展趨勢：
（1）.生產的專業(yè)化與規(guī)?；?
現(xiàn)代化生產的主要特點就是生產比較專業(yè),規(guī)模比較龐大。目前西方工業(yè)發(fā)達國家的模具生產規(guī)模化已超過80%。這種專業(yè)化規(guī)模較小的成產廠更加方便掌控, 適應能力強,生產質量穩(wěn)定和工作效率極高,更加適應現(xiàn)代化生產的需求。標準化的生產為模具的發(fā)展奠定了良好的基礎條件,是實現(xiàn)整體行業(yè)水平提升的重要方式和提高經濟效率的主要手段,從而推動了我國機械生產向著更深入的技術領域出發(fā)。
（2）模具制造技術的發(fā)展
我國仍然處于機械制造向數(shù)控制造的方面轉變,從國際市場分析模具制造行業(yè)的前景, 能夠得出模具行業(yè)的競爭越來越強,增強競爭力的重要方式就是降低產品生產成本,縮短生產時間,提高產品質量。設計方式的高效率、自動化器械的使用,快速的成型機械加上優(yōu)秀的模具設計,大大提升了生產的穩(wěn)定性,從而節(jié)省了模具生產的成本。而西方工業(yè)發(fā)達國家的模具生產已經從傳統(tǒng)的加工技術(數(shù)控、自動),正在向著無人化生產的方式快速發(fā)展。
（3）數(shù)控銑削機床的應用
模具與零件不同,在加工時的難度較大,形狀較多, 它最大的特點就是型腔自由曲面的加工。而型腔自由曲面的加工最常見的使用方式就是銑削加工,這種當時非常適合運用與偏大類的模具生產,傳統(tǒng)的加工都非常依靠工作者的操作技巧和熟料度,模具鉗工打磨及拋光的難度很大,這樣通常會增加模具的生產時間,又不能對生產質量做出保障。目前因為數(shù)控機床的運用,模具生產中自由曲面和型腔的加工都在數(shù)控機床中完成,使型腔的規(guī)模大小非常接近產品形狀,大大縮短了工人銑削的時間,還降低了樣品和靠模的生產難度,增加了產品的質量,提高了生產效率。
（4）電加工機床的應用
為了達到模具表面質量的生產標準,解決一些銑削難以實現(xiàn)的問題,通常運用電火花制造方法。它的主要特征是制造效率高、平均生產量大、自動器械普及率高,適合加大規(guī)模的模具生產。非常適用于深槽、深型腔、筋肋、多型腔及多件制造。如深型腔通常結構繁雜、過渡曲面復雜、型腔較深,偶爾還要求使用的刀具形狀,因此不能確保制造形狀和大小的準確性。就像汽車中儀表盤的制造、保險杠塑料等需要采取電火花方式進行加工。另外慢走絲線切割機床的使用,提升了沖壓模、級進模等精確度,對一些精密器械的制造起到了良好的效果。特別是許多機床都擁有大錐度、上下異型的性能,從而非常適用于一些特殊模具的制造。除此自動穿絲、自動定位技術能夠使操作更加便捷,而且運用與無人化的加工中去。因為使用計算機先進的數(shù)控技術,現(xiàn)代的模具工作者有了更多的時間去檢測產品的規(guī)格與年質量,從而大大增加了模具產品的質量。
（5）新型模具制造工藝的快速發(fā)展
氣體輔助注射成形是一種塑料成形的新工藝,它具有注射壓力低、制品翹曲變形少、表面好以及易于成形壁厚差異較大的制品等優(yōu)點,可在保證產品質量的前提下,大幅度降低成本。國外,已經較成熟。國內現(xiàn)代在汽車和家電行業(yè)中使用越來越廣泛。氣體輔助注射成形包括塑料熔體注射和氣體(一般均采用氮氣)注射成形兩面部份,比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制,而且氣體輔助注射常用于較復雜的大型制品,模具生產難度非常大,而且不容易控制。所以,開發(fā)氣體輔助成型流動分析程序,對模具的生產有著重要的意義。
綜上對肥皂盒模具設計未來集成化、規(guī)?；?、智能化、新技術、新設備的使用是必然的發(fā)展趨勢。
4、 存在問題
現(xiàn)階段大都采用注塑模具進行肥皂盒的設計制造，多種新技術的使用有待普及，
目前仍然會有以下問題：
1. 肥皂盒底會積水，使肥皂軟化，降低使用壽命。
2. 如果盒底有排水孔，解決了積水問題，但是水會流到房間，使房間濕漉漉的。
3. 肥皂盒底與面接觸，使肥皂使用后容易黏在盒底，使下次使用。
4. 不夠美觀難以吸引大眾。
我課題的意義就在于解決以上問題，為人們提供優(yōu)質的選擇。
壓縮包內含有CAD圖紙和說明書,咨詢Q 197216396 或 11970985 肥皂盒注塑模具設計
摘要
這次畢業(yè)設計題目是肥皂盒注塑模具設計，用游標卡尺測繪這幾何特征是弧和直線等簡單的幾何特征構成，初步確定了模具結構，型腔數(shù)目為1模2件，澆注系統(tǒng)是側澆口等關鍵結構。設計難點是澆注系統(tǒng)的設計如何避免產品出現(xiàn)空洞；怎樣確定合適的脫模斜度使模具容易取出，還有如何設計頂出系統(tǒng)而不破壞塑件等問題。我在圖書館和網上搜索，找到了分型面相關資料和澆注系統(tǒng)的概念和模具設計的原則，在老師的指導下通過使用二維軟件和三維軟件對分型面和澆注系統(tǒng)進行了設計并設計了頂出系統(tǒng)，調用了標準模架，最終確定了模具結構的排布。利用CAD，UG進行建模，總體方案設計；計算確定肥皂盒模具各個尺寸，最終畫出了零件圖和裝配圖完成了整個設計。
關鍵詞:樹脂制品；模具；推出機構；工藝計算
Abstract
The graduation design topic is soap box injection mold design, using vernier caliper surveying and mapping the geometry is characterized by simple geometric characteristics of arc and straight line, preliminary determined the mold structure, cavity number 1 2 pieces, gating system is a key structure side gate, etc. The design difficulty is how to design the pouring system to avoid the hollow of the product; How to determine the appropriate demodulation incline makes the die easy to take out, and how to design the top out system without damaging the plastic parts and so on. In the library and the Internet search, I found the parting surface related information and the principle of the concept and die design of gating system, under the guidance of the teacher through the use of 2 d software and 3 d software on the parting surface and gating system design and design of the ejector system, called the standard mould frame, finally determined the mold structure configuration. Using CAD, UG for modeling and overall scheme design; The calculation determines the size of the soap box mold, and finally draws the part drawing and assembly drawing to complete the whole design.
Key words: resin products; mould; ejection mechanism; process calculation
目錄
摘要 I
ABSTRACT II
1 緒論 1
1.1 中國工業(yè)模具發(fā)展闡述 1
1.2 小結 3
2 塑料件的分析 4
2.1 制件分析 4
2.2 樹脂的性能及成型工藝參數(shù) 6
2.3 注塑機的初選 6
2.4 模流分析方案剖析 7
3 模具總體結構設計 13
3.1 擬定模具結構設計 13
3.2 澆注系統(tǒng)的設計計算 15
3.3 冷料穴的設計 18
3.4 澆注系統(tǒng)的校核 18
3.5 成型零件的設計計算 21
3.6 型腔壁厚的校核計算 27
3.7 脫模機構的設計計算 29
3.8 溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計 32
3.9 注射機與模具的相關計算校核 36
3.10 模具導向系統(tǒng)的選擇 38
3.11 模架的最終計算確定 39
4 結論與展望 41
參考文獻 42
附錄1：外文翻譯 43
附錄1：外文原文 51
致謝 60
81
1 緒論
1.1 中國工業(yè)模具發(fā)展闡述
1.1.1 對我國的有利因素
我國非常重視對模具產業(yè)的扶持，中央政府對模具產業(yè)的前進給了正確的政策，優(yōu)惠條件。通過國家行業(yè)政策的輔導下，這幾年已然推出相當多的優(yōu)惠條件，支持模具工業(yè)的發(fā)展。模具產業(yè)的前進，并且收到了良好的效果。與此同時，快速模具產業(yè)的前進推進地區(qū)的經濟的繁榮。模具產業(yè)內部體系改革和體制轉變的加快，行業(yè)布局正確，在管理和技術上穩(wěn)抓穩(wěn)拿，提升本身的實力。想要順應形勢，我國的模具產業(yè)這幾年增速體系改革和體制轉換的步調，模具的重點產業(yè)區(qū)域的公司占的主導具體地位，裝備條件和成品水平已經有略大的改進，管理已經有相當大的進步。隨著計算機的軟件的技術的成熟，越來越多的模具公司運用了CАD／CAΜ／CAE重組技術，三維模具設計為模具的主要開發(fā)手段、高速生產加工，RP原型都在模具用有廣泛的運用。其它最新技術和萬維網技術的虛擬計算機仿真，許多公司都交出了模具技術現(xiàn)代化發(fā)展戰(zhàn)略。產品制造規(guī)模和綜合效益，模具制造集群發(fā)展急速。在細而精致的整體設計發(fā)展的均同時，這幾年，規(guī)模經濟也獲得了愈來愈大，公司的規(guī)模綜合效益更好，加工的模具行業(yè)不停顯示出其優(yōu)越性， 模具制造基地等中國的集群產品制造極速發(fā)展的形式。通過非常多公司反映，集群的產品制造與分散的產品制造相比對，更有利的發(fā)展，更遼闊的商品市場，合作更非常方便，減少了加工成本，一起交流，享受優(yōu)惠條件?，F(xiàn)今此年產值十億人民幣元以上的模具公司已高過40家，年產值超過三千萬人民幣的公司已高過200家。模具設計制造基地已有相當大的規(guī)模，最近幾年已經超過十個模具基地，而且還有幾個模具集聚產品制造基地正在建設中，在我國模具產業(yè)的前進發(fā)揮了積極的促進作用。
非常多模具公司開始了解到品牌和專利的重要性，并在品牌和專利投入了大量資金，改進標準創(chuàng)造能力。改善了以往長模具工業(yè)存在的后方和被動狀態(tài)。這幾年，跟隨著自由市場經濟的前進，公司愈來愈重視品牌和專利。這些公司已然了解到創(chuàng)全新的關重性，努力于改進非?？?。據(jù)我國模具產業(yè)社團理解到的情形，這幾年，在開發(fā)投入資金和銷售收入的占比高于百分之五，單個公司以至大于百分之八。
不斷提高技術型模具的比例，模具是越來越多的高科技產品。我自己已經了解到，我國最新技術產品目錄中列出的一些國家部門。確實有很多模具生產技術不少于4種工業(yè)模具，如乘用車副模，高精度多工位級進模，轎車重型鈑金沖裁模復合，智能鑄模。憑借最新技術，行政部門各級越來越多的模具制造公司被確定為最新的技術公司。 通過對我國模具社會的初步統(tǒng)計，模具行業(yè)目前已擁有七家國家級最新科技企業(yè)，省級和市級新技術企業(yè)達接近一百家。
1.1.2 對我國的不利因素
盡管我國模具市場進入了快速發(fā)展的時期，但由于精度水平，加工周期和使用時間與世界其他國家以及美國與本之間的距離稍大，它仍然無法達到中國人民共和國產品生產加工業(yè)全面發(fā)展的需要。特別是在重型，高精度，復雜，高壽命的模具方面，仍然有巨大的需求。因此，每年需要大量進口重型，高精度，復雜，高壽命的模具。
工業(yè)模具的原料價格飛漲、人員薪水也在不斷的上漲，但是模具價值不升反降，造成模具的成品利潤不斷的下降，模具生產公司虧損均有所增加。模具工業(yè)協(xié)會對中國兩百多個標準的模具生產公司的調查，我國模具產業(yè)在胡錦濤主席執(zhí)政末期年度的純利潤下降了百分之二，比以前銷售收入利潤值下降了百分之三。中國規(guī)模以上公司胡錦濤主席執(zhí)政初期整年虧損2.6億元，并且會一直趨向接續(xù)下去。
針對貿易出口額每年有所增加。我國加入世界貿易組織已然有一段時間，對外商貿的成長，中國經濟依托對貿易易從百分之三十加大到百分之七十。與此同時跟隨著合資步入中華人民共和國的時間，不停擴大和深入對外開放的政策，在我國的模具產業(yè)的國際投入資金也愈來愈多，這正是依托合資的每年有所增加。是我國模具的最大產業(yè)省廣東省的模具制造能力，全省百分之四十能力，國際公司大概占百分之六十，合股公司達到百分之十范圍。對于模具出□省，大概占中國的百分之五十，當中出□的國際投入資金，合股公司占大大部分的出□。國際公司投入資金和貿易出口額大，安全產業(yè)，以至全部國家的實際經濟安全有巨大影響。
缺乏合格模具技術人員有關的問題日益明顯。即使在最近一段時間，中國模具行業(yè)勞動力的快速發(fā)展，估計有近萬從業(yè)人員，但仍然趕不上公司整體發(fā)展需要。一是總量不足，二是質量不夠，不能滿足模具設計加工行業(yè)全面發(fā)展的需要。通過詳細的資料，模具行業(yè)從業(yè)人員距離約接近五十萬，工程人員約占百分之二十。特別是高素質高水平模具公司高級項目經理管理人員和高級技術人員的稀缺性。交易市場競爭，在我國模具商品市場競爭中越來越多，其性能是模具設備的價格。標準中高檔模具與其他國家和中國競爭對手的商品市場領先公司中國，國際公司投資資金和傳統(tǒng)模具關鍵是私營部門交易市場的競爭。這些已經進入混亂狀態(tài)，在一定程度上擾亂了正常的市場規(guī)律。因為較低的價格必然會導致低質量的形成，對這些公司的生活產生巨大影響，迫使這些公司改變個人定位的增長速度，這些公司面臨淘汰的格局并不是獨一無二的。
最近這段時間模具行業(yè)增長速度加快，增長速度超過前年的一倍，增長速度肯定會超過增長速度。這將導致一年內的模具貿易逆差。模具貿易逆差增加的兩個關鍵原因：一個是中國經濟的高速增長，尤其是乘用車企業(yè)的高速發(fā)展已經產生了特定模具的供應，這些高端工業(yè)模具在中國的產品制造中并不真實，也有一些國家可以為他們的產品制造模具。這些都與現(xiàn)行的關稅政策和項目審批制度相同。隨著模具生產制造的規(guī)模不斷擴大，目前國際生產加工業(yè)轉移速度的增長，也是為了擴大規(guī)模和廣度的深度，以及在中華人民共和國模具生產是承接轉移的理想場所。國家將繼續(xù)全力支持我們模具行業(yè)的進步，多重效益，中華人民共和國未來的模具行業(yè)將成國民經濟的重要行業(yè)之一。
1.2 小結
CAD注塑技術是一種全新的開發(fā)工具，用于提高最終產品的質量并設計最佳性能的模具。CAD注塑工藝的關鍵在于，當注塑工藝的計算機模擬與實際結果不一致的時候，可以先通過對數(shù)據(jù)和設計進行相應的調整，以達到注塑工藝與實際結果想一致，避免實際生產產生的高額成本。CAD注塑技術有效應用于模具和模架的設計是為了設計和了解質量。 注射成型CAD的難度取決于建立一個非常大的物理性能數(shù)據(jù)庫，以標準化到模具部件。
2 塑料件的分析
2.1 制件分析
2.1.1 塑件尺寸工藝分析
圖2-1 注塑零件圖
通過使用游標卡尺測量該肥皂盒的外形，同時也測量了其厚度，平均厚度為2毫米，尺寸為143×101×33.9，通過用軟件繪制出三維圖后，旋轉工件查看到該3d圖外側面沒有孔等結構，然后在書上查閱此處的類似結構，確定此處不需要有側抽芯結構。然后觀察此塑件的外觀和高度，再加上參考書本上的內容，指明澆注系統(tǒng)必須流動平衡，結合書上的視圖結構，采用采用側澆口結構[6]。同時在機加工的書上找到模具元件要有良好的加工性能才行，這樣才能保證模具的使用壽命[15]。在和老師一起溝通，考慮到肥皂盒的功能性，可以標MT5尺寸公差。經指導老師講解，A字母表示的是受模具開合模的時候影響的除此，B字母表示不受影響。
2.1.2 塑料名稱
向模具廠的鉗工師傅請教樹脂使用性能，同時獲知了材料的價格，參考了同類產品的材料參數(shù)，最終和指導老師一起確定了此材料為PP。
2.1.3 生產綱領
和本組的同學們討論了肥皂盒生產情況，確定為大批量生產。塑件公差表如下：
表2-1 塑件公差表
未注公差尺寸
類型
變換尺寸
143
A
143-1.640
101
A
101-1.340
33.9
B
33.9-0.760
99
A
99-1.20
121.9
A
121.9-1.480
77.9
A
77.9-1.060
30
B
30-0.70
13
B
13-0.520
9
B
9-0.480
74.6
A
74.60+1.06
118.6
A
118.60+1.34
6
A
60+0.44
45
A
450+0.84
24
B
240+0.64
19
B
19-0.32+0.32
38
B
38-0.38+0.38
57
B
57-0.47+0.47
76
B
76-0.53+0.53
2.1.4 塑件的脫模斜度
通過查看類似樹脂產品的技術圖紙，然后結合書上的參考內容，確定此樹脂產品內表面為35′~1°[6]，在根據(jù)指導老師的建議樹脂外表面40′~1°20，最后通過軟件模擬分析脫模斜度，利用軟件自帶的分析功能，進行云圖顯示，分析得出下面的圖示效果：
圖2-2 脫模角度
2.2 樹脂的性能及成型工藝參數(shù)
通過和老師的一起探討，同時查閱《模具設計大典》上關于此部分的內容，確定此樹脂它的擊穿電壓高，電氣性能好，抗沖擊性好，耐熱性高，阻燃，化學穩(wěn)定性好,透明度和等級提高[2]。紫外線與大氣老化，它對剪切不敏感，焊接粘接穩(wěn)定性好，流動性好，一般機械零件生產靈活性好。銅接觸老化，但銀材料的吸濕性過高，溢出障礙，高剛度和尺寸穩(wěn)定性。在紫外光照射下，優(yōu)良的電氣性能沖擊強度降低一半。其它力學性能良好，具有耐油性能。高頻電性能不受濕度影響。除了外部阻力外，機械強度高，塑料的化學穩(wěn)定性不受水、無機鹽、堿和各種酸的影響，六個月后很容易降解。可用于制作保溫產品。優(yōu)異的耐低溫沖擊性能。塑件的成型應經過高溫退火處理，提高了沖擊強度。
表2-2 樹脂注射成型工藝參數(shù)
2.3 注塑機的初選
通過查閱《模具制造技術與設計》[10] P144 式2-12,獲得塑件質量計算公式為:
M1=ρV1 （2-1）
上面公式中：
V1 ———— 塑膠件體積 V1=47.7 cm3 按照二維軟件分析可得
ρ ———— 材料密度 ρ即0.91 g/cm3
M1 ———— 制件質量
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
M1=ρV1=0.91×47.7=43.407g （2-2）
根據(jù)上面計算的值，然后利用最新的三維軟件對本設計的塑件模型進行模型分析，結合模具的整體結構，可以選擇如下注塑機：
通過查閱《實用注塑模CAD/CAE/CAM技術》 P71 表7-2,獲得為:選用SZ-400/1600
注塑機種類
SZ-400/1600
塑化能力
22.2g/s
拉桿間距
485×545
最大注射體積
416cm3
噴嘴球徑
15mm
最大鎖模力
1600KN
最大閉合高度
550mm
最大注塑壓力
141MPa
噴嘴口徑
4mm
最小閉合高度
150mm
定位孔徑
150mm
最大開模距離
360mm
2.4 模流分析方案剖析
2.4.1 肥皂盒的網格序列化
圖2-3 網格設計
此樹脂制品，為了進行cae分析，必須要對肥皂盒進行網格序列化，通過在moldflow設置相關參數(shù)，然后導入模型的stl格式，進行網格劃分，根據(jù)moldflow書上建議，匹配率80%以上才行，因為一個好的質量的網格，才能有合適的邊界條件，才能通過數(shù)學計算得到。劃分完網格后，根據(jù)網格統(tǒng)計的功能查看到：三角形網格的個數(shù)為16760個,已連接的節(jié)點數(shù)量為8368個，聯(lián)通區(qū)域1個，不可見三角形為0個，通過這些數(shù)據(jù)，在向老師請教，此網格的質量是可以的。因此不在需要修復網格，就能直接就行分析。
圖2-4 網格對話框
2.4.2 澆口位置結果確定
澆口最佳位置可以通過，采用moldflow軟件自帶的分析功能，初步分析位置，然后結合模具結構，綜合考慮此最終位置。
從分析出來的圖2-5中看出，具備藍色特征的位置，是非常適合澆注系統(tǒng)布置的，對于紅色的位置，就不用考慮了，因為紅色代表了溶體在此位置流動差，容易造成產品缺陷。綜合上面分析和考慮到模具結構，選擇側澆口作為本設計的方案。
圖2-5 最佳澆口
最合和指導老師最終確定，此澆口形式為側澆口最好。
2.4.3 整體方案模擬設計
本設計利用三維軟件建立了整體方案的效果，根據(jù)這效果，利用moldflow里建模功能，把冷卻系統(tǒng)和澆注系統(tǒng)的模型建立出來，然后對于系統(tǒng)的一維劃分網格，并設置相關屬性，最終完成了方案模擬設計圖：
圖2-6 模具方案圖
2.4.4 模流結果論證
圖2-7 填充時間
從上面圖2-7的分析結論圖看出了，流體達到樹脂產品末端的時間為1.995s，仔細觀察有限元模型，沒有看到流體的滯流狀態(tài)，也沒有看到節(jié)點區(qū)域上云圖有間隔特點，也沒有看到云狀結果有什么分布不均的情況，因此不會產生過保壓的情況。從上面分析出，方案還是合理的。
從下圖2-8分析結果中看到云圖分布均勻，翻轉模型仔細觀察，沒有看到云圖出現(xiàn)急驟變化的情況，這樣不會導致收縮和翹曲，然后在向老師討教，最終確定了此分布是符合設計要求。
圖2-8 頂出體積收縮
圖2-9 氣穴圖
旋轉模型看到帶有紅色的符號，代表的是氣穴的位置，通過仔細分析，這些位置是在分型面的位置的。根據(jù)實際情況，分型面是容易排氣的，所以此方案不會產生什么缺陷，所以符合要求。
在圖2-10中出現(xiàn)彩色線的地方，是樹脂產品容易產生缺陷地方，這個地方機械性能不好，因此必須避免在重要的位置上。但是可以通過模具結構優(yōu)化，調節(jié)注塑機參數(shù)來改變此位置。
圖2-10 熔接線圖
圖2-11 鎖模力
在通過上圖2-11所示并且查閱了課本上的表格資料，確定此鎖模力是在安全范圍內的。
通過查看相關資料確定冷卻通道在出入口之間要保證溫查在5度就行，在觀察下面的分析結果圖2-12，可以看出，結果是在5度內的。
圖2-12 冷卻液溫度
圖2-13 翹曲
通過查看上圖2-13結果，觀察得變形量為0.5073毫米，在查看有限元數(shù)值計算書籍和模具結構書籍，最終確定此值滿足要求。
通過上面分析論證，在和指導老師交換意見，最終確定此方案是滿足要求。
3 模具總體結構設計
3.1 擬定模具結構設計
3.1.1 確定型腔數(shù)量及排列方式的確定
通過查閱《模具制造技術與設計》[10] P144 式2-15,獲得型腔數(shù)目計算公式為:
n≤K×Vn-V0V1 （3-1）
上面公式中：
Vn ———— 最大注塑體積 Vn=416cm3
V1 ———— 制件體積 V1=47.7 cm3
K ———— 注塑量利用系數(shù) 凡是都是K=0.8
V0 ———— 一次注塑體積 V0=114.48 cm3
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
n≤K×Vn-V0V1=0.8×416-114.4847.7=5 （3-2）
根據(jù)求得的結果，然后在圖書館查找了相關資料，并考慮了模具結構，所以此模具采用1模2件。
通過查閱《模具制造技術與設計》[10] P144 式2-13,獲得澆注系統(tǒng)體積計算公式為:
V2=V1×K×n （3-3）
上面公式中：
n ———— 凸凹模數(shù)目 這模具1模2件 n=2
K ———— 注塑件體積 常量 K凡是都是0.2
V2 ———— 澆注系統(tǒng)體積
V1 ———— 工件體積
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
V2=V1×K×n=47.7×0.2×2=19.08 （3-4）
通過查閱《模具制造技術與設計》 P144 式2-14,獲得注射總質量機計算公式為:
M0=n×M1+M2=n×M1+ρV2 （3-5）
上面公式中：
M1 ———— 塑料件質量 M1=43.407 g
M2 ———— 澆注系統(tǒng)質量 M2=ρ×V2=0.91×19.08=17.363g
n ———— 凸凹模數(shù)量 n=2
M0 ———— 注塑總質量
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
M0=n×M1+M2=2×43.407+17.363=104.177g（3-6）
通過和指導老師商量模具結構排布形式，最終確定如下排布：
圖3-1 型腔數(shù)目分布
3.1.2 分型面位置的確定
在塑料模具的設計過程中，如果不能用模具形成，就必須仔細考慮成型過程中凹凸部的分型面的形狀和結構。在模具設計過程中，應該首先指定分模面，然后設計模具的二維尺寸。凹凸模具分型面整體設計正確，膠件質量，工藝控制難度，模具設計制造嚴重受到影響。因此，正確選擇分型面是注塑模具結構設計的關鍵因素。分型面的正確選擇標準如下：
1）分型面選擇準則一：會有利確保膠件的外面輪廓品質；
2）分型面選擇準則二：凹凸模分型面應該選擇在膠件的最大斷面處；
3）分型面選擇準則三：盡量使膠件留在后模一點；
4）分型面選擇準則四：會有利確保膠件的公差精度；
5）分型面選擇準則五：盡量滿足膠件的運用要求；
6）分型面選擇準則六：盡可能減少膠件在鎖模方向上的投影大小；
在三維軟件工作環(huán)境中，可以自動生成非復雜組件凹凸不平的表面。但是塑件的零件形狀不規(guī)則，大多數(shù)凹模模子表面不是普通的平面，這就需要手動施工表面后并合和凸塊分面。該圖描繪了使用兩組面分別合并基本分離的三維表面的階段，并且隨后的選擇合并方法保留了對三維表面的需要。
圖3-2 分型面
3.2 澆注系統(tǒng)的設計計算
流道系統(tǒng)是從標準注塑機模具通道引導塑料熔體注射噴嘴，具有傳質，傳遞壓力和能量傳遞功能，對塑件質量有很大影響。它被劃為普通轉輪轉輪系統(tǒng)和轉輪轉輪系統(tǒng)。模具采用普通澆道系統(tǒng)，包括主流道結構，分流道結構，冷凝孔結構，進料口結構。
主澆道結構的整體設計
主澆道通常位于成型模具中心的塑料熔體的入口處，該熔體將從注塑機的標準噴嘴排出的熔體引入分配器或模具。錐體的主要輪廓將有助于熔化模具開口的運動和部件，這是塑料材料流動的主流，可以非常順利地移除熔料。
主流轉輪小端注射成型設備標準噴嘴有多個接觸點，均為非耐用零件，對材料要求特別嚴格，所以模具主要部分通道可拆除，以取代主流道內襯形式材料口套，方便有效的使用天真鋼材自主生產加工和材料熱處理，常采用碳素優(yōu)質高碳鋼，如T10A模具鋼，T10模具鋼等，材料熱處理維氏硬度為50HRC?55HRC。
3.2.1 主流道的設計
此設計傾角的值為1°，具體尺寸可通過下列的方式來得到:
通道小端直徑： d=d0+（0.5～1）=4+1mm=5mm； （3-7）
通道大端直徑：D=d+2L0×tana=5+2×89×tan(1°)mm=8.11mm； （3-8）
球面半徑：R=R1+（1～2）=15+2mm=17mm （3-9）
粗糙度是Ra0.8
主流道長度；如圖所示。
圖3-3 澆口套
3.2.2 分流道的計算
通過查閱《塑料模設計手冊》[3] P159 式8-9,獲得分流道當量直徑計算公式為:
Dn=0.2654×m×4L1 （3-10）
上面公式中：
L1 ———— 單方向流道尺寸 L1=20mm
Dn ———— 次通道直徑
m ———— 塑料件質量 m=43.41 g
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
Dn=0.2654×m×4L=0.2654×43.41×420=3.7 mm （3-11）
按照結構采用直徑6 mm
3.2.3 澆口的設計
通過查閱《塑料模設計手冊》[3] P159 式8-10,獲得側澆口計算公式為:
h=nt （3-12）
上面公式中：
h ———— 側澆口深度
t ———— 壁厚 t=2mm
n ———— 常數(shù)查得表n=0.27通過查閱《實用注塑模CAD/CAE/CAM技術》[9] P121 表9-13,獲得為:
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
h=nt=0.27×2=0.8 mm （3-13）
通過查閱《塑料模設計手冊》[3] P159 式8-11,獲得側澆口計算公式為:
b=n×A30 （3-14）
上面公式中： b ———— 側澆口寬度
n ———— 因子查看表得n=0.27通過查閱《實用注塑模CAD/CAE/CAM技術》 [9]P121 表9-13,獲得為:查看表得
A ———— 型腔表面積 通過cad軟件分析得A=48809.16 mm2
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
b=n×A30=0.27×48809.1630≈2 （3-15）
3.2.4 澆口的布置形式
圖3-4 澆口位置
3.3 冷料穴的設計
和學院老師討論，在模具里必須設置冷料穴，因為在注塑成中，流體會首先進入型腔里，這個時候由于模具沒有加熱，還是冷的狀態(tài)，所以前沿的流體就會冷卻，導致滯流的情況，這樣會出現(xiàn)模具的一些缺陷，同時也會給樹脂產品產生缺陷。
圖3-5 拉料桿
3.4 澆注系統(tǒng)的校核
通過查閱《塑料模設計手冊》[3] P159 式8-12,獲得主流道凝料體積計算公式為:
V主=πL012(D2+Dd+d2) （3-16）
上面公式中：
L0 ———— 主澆注通道的長度 L0=89 mm
d ———— 主澆注通道小端口直徑 d=5 mm
V主 ————主澆注通道熔料
D ———— 主澆注通道大端口直徑 D=8.11 mm
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
V主=π×L012×D2+Dd+d2=3.14×8912×8.11×8.11+8.11×5+5×5=3058.27mm3 （3-17）
通過查閱《塑料模設計手冊》[3] P159 式8-13,獲得分流道凝料體積計算公式為:
V分=2×A×L1 （3-18）
上面公式中：
L1 ———— 單方向分流道尺寸 L1=20mm
A ———— 面積 A=28.27 mm2
V分 ———— 次通道熔料
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
V分=2×A×L1=2×28.27×20=1130.8mm3 （3-19）
通過查閱《塑料模設計手冊》[3] P159 式8-14,獲得總凝料體積計算公式為:
V總=V主+V分 （3-20）
上面公式中：
V總 ————澆注系統(tǒng)總凝料
V主 ———— 主澆注通道熔料 V主=3058.27 mm3
V分 ———— 次通道熔料 V分=1130.8 mm3
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
V總=V主+V分=3058.27+1130.8=4189.07mm3 （3-21）
通過查閱《塑料模設計手冊》[3] P159 式8-15,獲得通過澆口體積計算公式為:
VG=V塑膠=47.7cm3 （3-22）
通過查閱《塑料模設計手冊》[3] P159 式8-16,獲得通過分流道體積計算公式為:
VR=V樹脂+V子通道n=47.7+1130.82=48.27cm3 （3-23）
通過查閱《塑料模設計手冊》[3] P159 式8-17,獲得通過主流道體積計算為:Vs=n×VR+V主通道=2×48.27+3.05827=99.6cm3 （3-24）
通過查閱《塑料模設計手冊》[3] P159 式8-18,獲得主流道流速計算公式為:
qs=π4×Rs3×γ1 （3-25）
上面公式中：
γ1 ———— 主流道剪切速率 得出γ1=2×103s-1
Rs ———— 主流道平均半徑 Rs=(D+d)/22×10-1=(5+8.11)/22×0.1=0.33cm
qs ———— 主通道流動速率
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
qs=π4×Rs3×γ1=3.144×0.333×2×103=56.42cm3/s（3-26）
通過查閱《塑料模設計手冊》[3] P159 式8-19,獲得側澆口流速計算公式為:
qG=π4×RG3×γ2 （3-27）
上面公式中：
γ2 ———— 日常取 澆口剪切速率 γ2=5×104s-1
qG ———— 澆口流速
RG ———— 側澆口當量半徑 RG=32×A2πC=32×(2×0.8)23.14×2+0.8×2=0.066 cm
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
qG=π4×RG3×γ2=3.144×0.0663×5×104=11.28cm3/s （3-28）
通過查閱《塑料模設計手冊》[3] P159 式8-20,獲得模具充模時間計算公式為:
ts=Vsqs （3-29）
上面公式中：
qs ———— 主流道溶體的速度 qs=56.42 cm3/s
Vs ———— 經過流體體積 Vs=99.6cm3
ts ———— 模具填充時間
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
ts=Vsqs=99.656.42=1.77 s （3-30）
通過查閱《塑料模設計手冊》[3] P159 式8-21,獲得型腔充模時間計算公式為:
tG=VGqG （3-31）
上面公式中：
VG ———— 經過流體體積 VG=47.7cm3
qG ———— 澆口體積流速 qG=11.28cm3/s
tG ———— 一腔填充時間
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
tG=VGqG=47.711.28=4.23 s （3-32）
通過查閱《塑料模設計手冊》[3] P159 式8-22,獲得注射時間計算公式為:
t=ts3+n×tG3 （3-33）
上面公式中：
t ———— 射出時間
ts ———— 模具填充時間
tG ———— 每腔填模時間
n ———— 型腔數(shù)據(jù) n=2
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
t=ts3+n×tG3=1.773+2×4.233≈3.41 s （3-34）
通過查閱《塑料模設計手冊》[3] P159 式8-23,獲得側澆口剪切速率校核計算公式為:
γG=4×qGπ×RG3 （3-35）
上面公式中：
qG ———— 澆口體積流速 qG=11.28 cm3/s
RG ———— 側澆口當量半徑 RG=32×A2πC=32×(2×0.8)23.14×2+0.8×2=0.066 cm
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
γG=4×qGπ×RG3=4×11.283.14×0.0663=49981.31s-1 （3-36）
通過查閱《塑料模設計手冊》[3] P159 式8-24,獲得分流道剪切速率校核計算公式為:
γR=3.3×qRπ×Rn3 （3-37）
上面公式中：
qR ———— 實際子通道流量 qR=VRt=48.273.41=14.16cm3/s
Rn ———— 當量半徑 Rn=0.3 mm
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
γR=3.3×qRπ×Rn3=3.3×14.163.14×0.63=293.79s-1 （3-38）
通過查閱《塑料模設計手冊》[3] P159 式8-25,獲得主流道剪切速率校核計算公式為:
γs=3.3×qsπ×Rs3 （3-39）
上面公式中：
Rs ———— 主流道平均半徑 Rs=0.33 cm
qs ———— 實際主通道容量 qs=Vst=99.63.41=29.21cm3/s
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
γs=3.3×qsπ×Rs3=3.3×29.213.14×0.333=854.23s-1 （3-40）
3.5 成型零件的設計計算
塑料制品外部結構尺寸143-1.640，通過查閱《塑料成型工藝與模具設計》[6] P180 式3-3,獲得型腔內型尺寸為:
DM=D1+S-34?0+δ （3-41）
上面公式中：
△————制品公差 △=1.64
S————縮水量 S=0.02
DM————內腔尺寸
δ ————加工公差 根據(jù)14?選擇δ=0.25×1.64=0.41
D————內部基礎尺寸D=143
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：:
DM=143×1+0.02-34×1.640+0.41=144.630+0.41（3-42）
塑料制品外部結構尺寸101-1.340，通過查閱《塑料成型工藝與模具設計》[6] P180 式3-3,獲得型腔內型尺寸為:
DM=D1+S-34?0+δ （3-43）
上面公式中：
DM————內腔尺寸
D————內部基礎尺寸D=101
△————塑膠件公差 △=1.34
S————收縮量 S=0.02
δ ————加工公差 遵照14?抉擇δ=0.25×1.34=0.335
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：:
DM=101×1+0.02-34×1.340+0.335=102.020+0.335 （3-44）
塑料制品外部結構尺寸99-1.20，通過查閱《塑料成型工藝與模具設計》[6] P180 式3-3,獲得型腔內型尺寸為:
DM=D1+S-34?0+δ （3-45）
上面公式中：
D————內腔基礎尺寸D=99
DM————內腔尺寸
δ ————加工公差 遵循14?遴選δ=0.25×1.2=0.3
S————縮水系數(shù) S=0.02
△————注塑件公差 △=1.2
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：:
DM=99×1+0.02-34×1.20+0.3=100.080+0.3 （3-46）
塑料制品外部結構尺寸121.9-1.480，通過查閱《塑料成型工藝與模具設計》[6] P180 式3-3,獲得型腔內型尺寸為:
DM=D1+S-34?0+δ （3-47）
上面公式中：
D————內腔基礎尺寸D=121.9
△————制品公差 △=1.48
DM————內腔尺寸
S————縮水因子 S=0.02
δ ————加工公差 尊從14?選拔δ=0.25×1.48=0.37
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：:
DM=121.9×1+0.02-34×1.480+0.37=123.230+0.37 （3-48）
塑料制品外部結構尺寸77.9-1.060，通過查閱《塑料成型工藝與模具設計》[6] P180 式3-3,獲得型腔內型尺寸為:
DM=D1+S-34?0+δ （3-49）
上面公式中：
δ ————加工公差 依據(jù)14?采用δ=0.25×1.06=0.265
D————內腔基礎尺寸D=77.9
△————注塑件公差 △=1.06
S————收縮因子 S=0.02
DM————內部尺寸
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：:
DM=77.9×1+0.02-34×1.060+0.265=78.660+0.265 （3-50）
塑膠外部深度尺寸33.9-0.760，通過查閱《塑料成型工藝與模具設計》[6] P180 式3-4,獲得型腔深度尺寸為:
HM=D1+S-23?0+δ （3-51）
上面公式中：
D————厚度尺寸 D=33.9
HM————厚度尺寸
△————制品公差 △=0.76
S————收縮量 S=0.02
δ ————加工公差 按理14?選用δ=0.25×0.76=0.19
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
HM=33.9×1+0.02-23×0.760+0.19=34.070+0.19 （3-52）
塑料制品外部高度尺寸30-0.70，通過查閱《塑料成型工藝與模具設計》[6] P180 式3-4,獲得型腔深度尺寸為:
HM=D1+S-23?0+δ （3-53）
上面公式中：
D————高度基本尺寸 D=30
S————縮水量 S=0.02
δ ————加工公差 遵照14?采用δ=0.25×0.7=0.175
HM————厚度尺寸
△————制品公差 △=0.7
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
HM=30×1+0.02-23×0.70+0.175=30.130+0.175 （3-54）
塑膠外部深度尺寸13-0.520，通過查閱《塑料成型工藝與模具設計》[6] P180 式3-4,獲得型腔深度尺寸為:
HM=D1+S-23?0+δ （3-55）
上面公式中：
△————注塑件公差 △=0.52
δ ————加工公差 遵照14?采用δ=0.25×0.52=0.13
D————厚度尺寸 D=13
HM————厚度尺寸
S————縮水系數(shù) S=0.02
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
HM=13×1+0.02-23×0.520+0.13=12.910+0.13 （3-56）
塑膠外部深度尺寸9-0.480，通過查閱《塑料成型工藝與模具設計》[6] P180 式3-4,獲得型腔深度尺寸為:
HM=D1+S-23?0+δ （3-57）
上面公式中：
HM————高度尺寸
δ ————加工公差 遵循14?遴選δ=0.25×0.48=0.12
D————高度基本尺寸 D=9
△————注塑件公差 △=0.48
S————縮水率 S=0.02
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
HM=9×1+0.02-23×0.480+0.12=8.860+0.12 （3-58）
塑料制品內部結構尺寸74.60+1.06，通過查閱《塑料成型工藝與模具設計》[6] P180 式3-5,獲得型芯外形尺寸為:
dm=d1+S+34?-δ0 （3-59）
上面公式中：
dm————外部尺寸
δ ————加工公差 依照14?選拔δ=0.25×1.06=0.265
d————外部基本尺寸 d=74.6
S————收縮系數(shù) S=0.02
△————制件公差 △=1.06
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：:
dm=74.6×1+0.02+34×1.06-0.2650=76.89-0.2650 （3-60）
塑料制品內部結構尺寸118.60+1.34，通過查閱《塑料成型工藝與模具設計》[6] P180 式3-5,獲得型芯外形尺寸為:
dm=d1+S+34?-δ0 （3-61）
上面公式中：
S————縮水量 S=0.02
dm————外部尺寸
d————外部基本尺寸 d=118.6
△————塑料件公差 △=1.34
δ ————加工公差 依據(jù)14?采用δ=0.25×1.34=0.335
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：:
dm=118.6×1+0.02+34×1.34-0.3350=121.98-0.3350 （3-62）
塑料制品內部結構尺寸60+0.44，通過查閱《塑料成型工藝與模具設計》 [6]P180 式3-5,獲得型芯外形尺寸為:
dm=d1+S+34?-δ0 （3-63）
上面公式中：
dm————外部尺寸
δ ————加工公差 遵循14?抉擇δ=0.25×0.44=0.11
S————縮水系數(shù) S=0.02
d————外部基本尺寸 d=6
△————塑膠件公差 △=0.44
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：:
dm=6×1+0.02+34×0.44-0.110=6.45-0.110 （3-64）
塑料制品內部結構尺寸450+0.84，通過查閱《塑料成型工藝與模具設計》[6] P180 式3-5,獲得型芯外形尺寸為:
dm=d1+S+34?-δ0 （3-65）
上面公式中：
d————外部基本尺寸 d=45
δ ————加工公差 依照14?挑選δ=0.25×0.84=0.21
dm————外部尺寸
S————縮水因子 S=0.02
△————制件公差 △=0.84
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：:
dm=45×1+0.02+34×0.84-0.210=46.53-0.210 （3-66）
塑件內形高度尺寸240+0.64，通過查閱《塑料成型工藝與模具設計》[6] P180 式3-6,獲得型芯高度尺寸為:
hm=d1+S+23?-δ0 （3-67）
上面公式中：
d————厚度基本尺寸 d=24
hm————厚度尺寸
△————制件公差 △=0.64
δ ————加工公差 依照14?采用δ=0.25×0.64=0.16
S————縮水率 S=0.02
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：
hm=24×1+0.02+23×0.64-0.160=24.91-0.160 （3-68）
塑料制件中心距離尺寸19±0.32，通過查閱《塑料成型工藝與模具設計》[6] P180 式3-7,獲得中心距離尺寸為:
CM=C(1+S)±δ （3-69）
上面公式中：
CM————中心距尺寸
C————中心距基礎尺寸 C=19
S————塑膠件公差 S=0.02
δ ————縮水量 加工公差18?尊從δ=0.125×0.64=0.08
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：:
CM=19 × (1+0.02)±0.04=19.38±0.04 （3-70）
塑料制件中心距離尺寸38±0.38，通過查閱《塑料成型工藝與模具設計》[6] P180 式3-7,獲得中心距離尺寸為:
CM=C(1+S)±δ （3-71）
上面公式中：
C————中心距基礎尺寸 C=38
CM————中心距尺寸
δ ————收縮因子 加工公差18?根據(jù)δ=0.125×0.76=0.095
S————制品公差 S=0.02
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：:
CM=38 × (1+0.02)±0.0475=38.76±0.0475（3-72）
塑料制件中心距離尺寸57±0.47，通過查閱《塑料成型工藝與模具設計》 [6]P180 式3-7,獲得中心距離尺寸為:
CM=C(1+S)±δ
上面公式中：
S————塑料件公差 S=0.02
C————中心距基礎尺寸 C=57
δ ————收縮量 加工公差18?根據(jù)δ=0.125×0.94=0.118
CM————中心距尺寸
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：:
CM=57 × (1+0.02)±0.059=58.14±0.059 （3-73）
塑料制件中心距離尺寸76±0.53，通過查閱《塑料成型工藝與模具設計》[6] P180 式3-7,獲得中心距離尺寸為:
CM=C(1+S)±δ （3-74）
上面公式中： CM————中心距尺寸
C————中心距基礎尺寸 C=76
δ ————縮水率 加工公差18?尊從δ=0.125×1.06=0.133
S————制品公差 S=0.02
利用上面的數(shù)據(jù)代入公式，則有：:
CM=76 × (1+0.02)±0.0665=77.52±0.0665 （3-75）
3.6 型腔壁厚的校核計算
依據(jù)模