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中北大學(xué)（分校）畢業(yè)論文
產(chǎn)品—吸塵器彎管連接頭注塑模的設(shè)計(jì)
中北大學(xué)（分校）（山西太原） 材料工程系0120741班
張 愷
[摘 要] :
分析了吸塵器彎管連接頭的工藝特點(diǎn)，介紹了成型該塑件注射模的對(duì)開式側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)及滑塊連桿式圓弧側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，闡述了模具的工作過程及注意事項(xiàng)。模具設(shè)計(jì)中關(guān)于抽芯機(jī)構(gòu)是一個(gè)難點(diǎn)，合適的抽芯機(jī)構(gòu)直接關(guān)系到產(chǎn)品的合格與否，設(shè)計(jì)時(shí)既要考慮模具的機(jī)構(gòu)要求，同時(shí)也要考慮模具設(shè)計(jì)的成本問題和制品要大批量生產(chǎn)等因素，最終采用液壓抽芯機(jī)構(gòu)，應(yīng)付產(chǎn)品在脫模過程中的彎頭，提供了較大的抽拔距和抽拔力，并且通過連桿和軸的運(yùn)動(dòng)使得抽芯順利抽出。本文重點(diǎn)介紹了這種抽芯機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以及產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的一些注意點(diǎn)。
關(guān) 鍵 字 ：吸塵器； 彎管連接接頭； 注射模； 圓弧側(cè)抽芯
Abstract :
Has analyzed the craft characteristic which the vacuum cleaner elbow piece company attaches, introduced takes shape should model to inject the mold to start out from opposite directions folio the type side to pull out the core structure and the slide long rod circular arc side pulls out the core organization continually, elaborated the mold work process and the matters needing attention. In the mold design about pulls out the core organization is a difficulty, appropriate pulls out the core organization to relate directly to the product is qualified or not, when design already must consider the mold the organization request, at the same time also needs to consider the mold designs the cost question and the product want factor and so on mass production, the connecting rod and the axis movement to pull out the coresmoothly to extract. This article introduced with emphasis this kind pulls out the core organization and its the design main point, as wellas in product production process some limelight.
Keywords : hydraulic pressure ; gear and rack ; injection mould; the arc side is smoked the core
吸塵器彎管連接頭 成型模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師：劉新民指導(dǎo)老師：劉新民 作者：張愷作者：張愷一、塑件分析一、塑件分析二、方案選擇二、方案選擇三、注塑模具設(shè)計(jì)三、注塑模具設(shè)計(jì)四、塑性分析四、塑性分析五、結(jié)論五、結(jié)論一、塑件分析一、塑件分析吸塵器彎管連接頭塑件圖吸塵器彎管連接頭塑件圖吸塵器彎管連接頭塑件圖吸塵器彎管連接頭塑件圖1.塑件需要一個(gè)弧度大于度的側(cè)抽芯。塑件需要一個(gè)弧度大于度的側(cè)抽芯。2.塑件所需性能塑件所需性能（使用要求使用要求）制件為一般的室內(nèi)用塑料件，對(duì)耐候性要求不制件為一般的室內(nèi)用塑料件，對(duì)耐候性要求不高，需要有一定的剛度，但不宜過脆。選材時(shí)考高，需要有一定的剛度，但不宜過脆。選材時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)成本和材料來源。慮經(jīng)濟(jì)成本和材料來源?？箟簭?qiáng)度抗壓強(qiáng)度50MPa50MPa彎曲模量彎曲模量900MPa900MPa熱變形溫度熱變形溫度8080帶缺口懸臂沖擊強(qiáng)度帶缺口懸臂沖擊強(qiáng)度2kJ/m2kJ/m2 2斷裂伸長率斷裂伸長率5%5%3.聚丙烯聚丙烯PP的部分性能的部分性能 比重小，強(qiáng)度、剛度、硬度、耐熱性能均優(yōu)比重小，強(qiáng)度、剛度、硬度、耐熱性能均優(yōu)于于HDPEHDPE；具有優(yōu)良的高頻絕緣性，不受濕度影響，；具有優(yōu)良的高頻絕緣性，不受濕度影響，適合做一般的機(jī)械零件材料；適合做一般的機(jī)械零件材料；加工性能優(yōu)良，流加工性能優(yōu)良，流動(dòng)速率范圍寬，適合多種加工方式；動(dòng)速率范圍寬，適合多種加工方式；流動(dòng)性好，流動(dòng)性好，冷卻速度快，成型收縮范圍大；冷卻速度快，成型收縮范圍大；對(duì)缺口敏感，所對(duì)缺口敏感，所以需對(duì)塑件各邊進(jìn)行圓角；價(jià)格低。以需對(duì)塑件各邊進(jìn)行圓角；價(jià)格低。二、方案選擇二、方案選擇 1.手動(dòng)側(cè)向分型機(jī)構(gòu)手動(dòng)側(cè)向分型機(jī)構(gòu) 2.液壓（氣壓）側(cè)向分型機(jī)構(gòu)液壓（氣壓）側(cè)向分型機(jī)構(gòu) 3.機(jī)動(dòng)側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)機(jī)動(dòng)側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu) 彈簧分型抽芯機(jī)構(gòu)彈簧分型抽芯機(jī)構(gòu) 斜導(dǎo)柱分型抽芯機(jī)構(gòu)斜導(dǎo)柱分型抽芯機(jī)構(gòu) 齒輪齒條抽芯機(jī)構(gòu)齒輪齒條抽芯機(jī)構(gòu)三、注射模具設(shè)計(jì)三、注射模具設(shè)計(jì)o澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)和排溢系統(tǒng)設(shè)計(jì)o抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)o冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)o合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)o工藝參數(shù)校核工藝參數(shù)校核模具裝配圖示意圖：模具裝配圖示意圖：四塑性分析請(qǐng)看由模擬演示的塑性分析五、五、結(jié)論：結(jié)論：由于條件所限，只用由于條件所限，只用Pro/E對(duì)模具進(jìn)行動(dòng)作對(duì)模具進(jìn)行動(dòng)作仿真。結(jié)果證明模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，動(dòng)作可靠。仿真。結(jié)果證明模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，動(dòng)作可靠。裝配時(shí)，鉗工對(duì)重點(diǎn)部位進(jìn)行把握，可以有效縮裝配時(shí)，鉗工對(duì)重點(diǎn)部位進(jìn)行把握，可以有效縮短模具試制時(shí)間。該模具的試制成功，是帶長側(cè)短模具試制時(shí)間。該模具的試制成功，是帶長側(cè)抽心機(jī)構(gòu)模具的一個(gè)典型范例。對(duì)提高生產(chǎn)效率、抽心機(jī)構(gòu)模具的一個(gè)典型范例。對(duì)提高生產(chǎn)效率、降低成本有很大的作用。降低成本有很大的作用。在此向所有老師表示衷心的感謝！特別感謝我的指導(dǎo)老師劉新民老師對(duì)我的指導(dǎo)和幫助！目錄 前言 .1 第一章 方案論證 .2 第二章 塑件分析設(shè)計(jì) .2 第 2.1 節(jié) 原材料的選擇 .2 第 2.2 節(jié) 原材料的結(jié)構(gòu)與性能的分析 .2 第 2.3 節(jié) 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析 .4 第三章 注射機(jī)的 選擇 .6 第 3.1 節(jié) 注塑機(jī)的選擇 .6 第 3.2 節(jié) 注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核 .7 第四章 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) .9 第 4.1 節(jié) 概述 .9 第 4.2 節(jié) 流道的設(shè)計(jì) .9 第 4.3 節(jié) 澆口的設(shè)計(jì) .10 第五章 分型面和排氣槽的設(shè)計(jì) .11 第 5.1 節(jié) 分型面設(shè)計(jì) .11 第 5.2 節(jié) 排氣槽的設(shè)計(jì) .11 第六章 成型零件的設(shè)計(jì) .12 第 6.1 節(jié) 概述 .12 第 6.2 節(jié) 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .12 第 6.3 節(jié) 成型芯的徑向尺寸的計(jì)算 .12 第 6.4 節(jié) 型芯的高度的計(jì)算 .13 第 6.5 節(jié) 型腔的徑向尺寸的計(jì)算 .14 第 6.5 節(jié) 型腔的深度尺寸的計(jì)算 .14 第 6.6 節(jié) 型腔的側(cè)壁厚和底板的設(shè)計(jì) .15 第七章 塑件脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .16 第 7.1 節(jié) 概述 .16 第 7.2 節(jié) 齒輪的設(shè)計(jì) .16 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第 7.3 節(jié) 軸承的設(shè)計(jì) .21 第 7.4 節(jié) 軸的設(shè)計(jì) .23 第八章 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .23 第 8.1 節(jié) 引言 .23 第 8.2 節(jié) 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)要點(diǎn) .24 第 8.3 節(jié) 導(dǎo)套的設(shè)計(jì)要點(diǎn) .24 第九章 模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .25 第 9.1 節(jié) 模具溫度設(shè)計(jì)原則 .25 第 9.2 節(jié) 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 .26 第 9.3 節(jié) 模具冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 .26 第 9.4 節(jié) 冷卻水路結(jié)構(gòu)形式 .28 結(jié)束語 .29 致謝 .29 參考文獻(xiàn) .30 外文原稿 .31 譯文 .39 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 前 言 畢業(yè)設(shè)計(jì)是每個(gè)畢業(yè)生所必經(jīng)的一個(gè)學(xué)習(xí)階段。它是在老師的指導(dǎo)下由學(xué) 生獨(dú)立解決工程實(shí)際問題的過程。其基本目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ) 理論、基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，分析與解決工程實(shí)際問題的能力。這對(duì)于培養(yǎng)我 們勇于實(shí)踐、勇于探索和開拓創(chuàng)新的精神，提高我們分析、解決問題的能力， 培養(yǎng)我們正確的設(shè)計(jì)思想和工程經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)、理論聯(lián)系實(shí)際的工作作風(fēng)、嚴(yán)肅認(rèn) 真的科學(xué)態(tài)度都具有重要意義。 塑料是 20 世紀(jì)才發(fā)展起來的新材料。目前世界上塑料的體積產(chǎn)量已經(jīng)趕上 鋼鐵，成為當(dāng)前人類使用的又一大類材料。我國的塑料工業(yè)正在飛速發(fā)展，塑 料制品的應(yīng)用已經(jīng)深入到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門。塑料工程通常是指塑料制造與 改性，塑料成型及制品后加工。塑料制品與模具設(shè)計(jì)是塑料工程中的重要部分， 是塑料工業(yè)中不可少的環(huán)節(jié)。 塑料材料的密度低，比強(qiáng)度高，又具有耐腐蝕性和絕緣性。在較多的品種 中，有的耐磨性能良好，有的防震、抗沖性能優(yōu)異，有的耐疲勞性能突出。因 而各種塑料制品在國民日常生活中得到了廣泛的應(yīng)用，它的大量使用還由于它 的可加工性可以用注塑、擠塑、熱成型和壓延等方法高效的生產(chǎn)各種制品；它 又可經(jīng)纖維增強(qiáng)或改性，一定程度的改善制品所需的某些性能；另外塑料制品 著色容易，又可多樣修飾，使它濃妝淡抹走進(jìn)千家萬戶。塑料制品被大量使用 是作結(jié)構(gòu)件，如各種電子儀表家用電器和通訊設(shè)備等的機(jī)殼、機(jī)架和機(jī)座、建 筑上的塑料管道板條和門窗。汽車上的前后保險(xiǎn)杠、儀表盤和內(nèi)飾件。除此之 外塑料件作為電絕緣零件，與金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體器件相輔相成。近年來透明塑 料制品，從鏡片、光盤到照明燈具，又拓展了新的應(yīng)用領(lǐng)域。 對(duì)于一件塑料件只有通過正確的制品設(shè)計(jì)，才能步入國民經(jīng)濟(jì)以至尖端技 術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域。因而在塑料制件的生產(chǎn)中我們工程技術(shù)人員必須熟悉制品設(shè)計(jì) 和有關(guān)理論、方法，結(jié)構(gòu)和造型。 塑料材料的粘彈性、強(qiáng)度和剛度，以及它的特殊的失效形式、使用壽命和 可靠性設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)中的技術(shù)難點(diǎn)。另外塑料材料的機(jī)加工，模具的冷卻系統(tǒng)、 模具精度，以及塑料件精度的取決因素和塑料件加工時(shí)的熔體流動(dòng)或軟化變形 的可行性也是如今塑料制品設(shè)計(jì)上的技術(shù)難點(diǎn)。 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 如今塑料件成型模具的生產(chǎn)效率不斷提高，注塑成型的熱流道模具已普遍 采用，各種自動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)已相當(dāng)成熟，模具的冷卻系統(tǒng)的冷卻效率得到充分的 利用。再者，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）和計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）的使用顯著 提高了塑料模具設(shè)計(jì)和制造的效率和質(zhì)量，有效地縮短了模具設(shè)計(jì)制造周期。 繼 CAD 和 CAM 技術(shù)成功地在模具設(shè)計(jì)和制造中應(yīng)用后，此項(xiàng)技術(shù)向縱深方向 發(fā)展。另外計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）也將成為塑料模具設(shè)計(jì)中一種重要的輔助 軟件。 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第一章 制件介紹及對(duì)材料的選擇 第 1 .1 節(jié) 制品的介紹 1.1.1 塑料制品的形狀尺寸介紹 向 2處 放 大 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 1.1.2 選材依據(jù) 注射塑料制品的選材要求主要取決于使用要求，為達(dá)到均衡選材還需考慮 材料的注射工藝性和模具的結(jié)構(gòu)工藝性。 (1)塑料件所需性能（使用要求） 。 使用要求是一個(gè)綜合性的問題。這里我們?cè)O(shè)計(jì)的塑料制件是吸塵器彎管接頭。 已確定采用注射模塑成型， (2)幾種塑料性能比較，見表 11。 表 11 幾種常用塑料的使用性能排序 序號(hào) 性能 說 明 塑料代號(hào)排序 1 強(qiáng)度剛度 高 低 PA POM PSU PET EP ABS PS PVC PMMA PP PE 2 耐磨減磨 好 差 PA PAR PP PBT PC FEP POM ABSPVC PS PMMA PSU 3 耐化學(xué)性 好 可 PCTFEF3 PEEK PPS PENTON PTFE PPSU PPO ABS HDPE PB PA PC PMMA 4 耐熱性 高 低 PTFE EP PSU PC PP PE POM PMMA ABS PS PVC 5 尺寸穩(wěn)定性 精 粗 PENTON PVC PSF PS PMMA ABS PC PA PSU PPO PP PE 6 抗老化性 強(qiáng) 弱 FEP F46 PTFE UEMWPE PEEK PMMA PAR PBT PC POM 7 阻燃性 好 差 PTFE PVC PI PPO PC PVF PEC EP PMMA PE PP 8 電性能 低 高 PTFE PE PVC PET PMMA PI PBT PPS PA TTE PPP 9 透明性 好 劣 PMMA PS PC PCTFEF3 PA PA-1010 10 耐折疊性 好 差 PP PE PVC PPC PS ABS 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 1.1.3 選材方法 經(jīng)驗(yàn)法。按選材經(jīng)驗(yàn)和推薦使用情況綜合考慮使用要求，選取合適的材料， 其中還須考慮經(jīng)濟(jì)成本和材料來源。 1.1.4 材料選擇 PS 其它性能均合適，但由于太脆，故不予采用。工程塑料性能優(yōu)良，但成 本太高，也不可取。綜合考慮材料的性能和成本，最后選擇聚乙烯 PP。 聚丙烯比重小，強(qiáng)度、剛性、硬度、耐熱性能均優(yōu)于 HDPE，可在 100 左右使用。具有良好的耐腐蝕性，良好的高頻絕緣性，不受濕度影響，但低溫 易變脆，不耐磨，易老化，適合于制造一般的機(jī)械零件。PP 屬結(jié)晶性材料，吸 濕性小，可能發(fā)生熔融破裂，長期與熱金屬接觸會(huì)發(fā)生分解。其流動(dòng)性極好， 溢邊值 0.03mm 左右。冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應(yīng)散熱適度。成型收 縮范圍大，收縮率大，易發(fā)生縮孔、凹痕、變形，取向性強(qiáng)。成型加工時(shí)注意 控制成型溫度，料溫低取向性明顯，尤其是在低溫高壓時(shí)更明顯。模具溫度低 于 50以下塑件無光澤，易產(chǎn)生溶接痕、流痕；90 以上時(shí)易發(fā)生翹曲、變形。 塑件應(yīng)壁厚均勻，避免缺口，以防止應(yīng)力集中。PP 的其它性能見表 12。 1 表 12 PP 的部分性能 密度 g/cm 0.90.91 屈服強(qiáng)度 MPa 37 線脹系數(shù)/ 9.8 抗壓強(qiáng)度 MPa 56 計(jì)算收縮率% 1.03.0 斷裂伸長率% 200 燃燒性 慢 彎曲模量 GPa 1.45 物 理 性 能 透明性 半透明 力 學(xué) 性 能 沖擊韌度 kJ/mm 3.54.8（缺口） 時(shí)間 h 12預(yù) 熱 溫度 80100 不含穩(wěn)定劑時(shí)表面迅速變色、發(fā) 脆，加抗氧劑可以改善其抗大氣老化 性能 后段 160180 對(duì)堿類穩(wěn)定 中段 180200 料筒 溫度 前段 200220對(duì)多數(shù)油類穩(wěn)定，能吸收極少量 礦物油、植物油 模溫 4080 注射壓力 MPa 70120強(qiáng)酸及高濃度氧化劑能引起破壞， 對(duì)水和無機(jī)鹽溶液穩(wěn)定。 注射 2060 高壓 03 化 學(xué) 性 能 受許多烴類、酮類高級(jí)脂肪族的 侵蝕而軟化或溶解，對(duì)醇類穩(wěn)定。 成 型 條 件 成型時(shí)間 （總周期 50160）s 冷卻 2090 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 螺桿轉(zhuǎn)速 r/min 48 第 1.2 節(jié) 塑料制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1.2.1 尺寸精度 塑料制品的尺寸精度與塑料制品品種有關(guān)，根據(jù)各種塑料收縮率不同，可 將各種塑料的公差等級(jí)分為高精度、一般精度和低精度。對(duì)于塑料制品技術(shù)要 求和尺寸精度盡量降低，采用一般精度。PP 塑件一般精度為 MT6，未注公差 尺寸為 MT5。 1.2.2 表面質(zhì)量 塑件表面質(zhì)量包括表面粗糙度和表觀缺陷狀況（缺料、溢料、凹陷、熔接痕、 銀紋、澆口處發(fā)渾、翹曲、粘膜和粘流道等） 。如果不考慮表觀缺陷狀況，則制 品的表面質(zhì)量主要取決于表面粗糙度。一般而言，原材料的質(zhì)量、工人操作水 平及模具型腔的表面粗糙度等因素均對(duì)制品的表面粗糙度有影響，其中模腔的 表面粗糙度影響最大。制品要求的表面粗糙度數(shù)值越小，模腔表面越光滑，加 工模具時(shí)的研磨拋光要求也越高，模具制造的難度也越大。因此，制品表面的 粗糙度應(yīng)視情況而定，除了考慮使用要求外，還須考慮美觀。模塑制品的表面 粗糙度通常為 Ra0.021.28 ，這里取 Ra0.6。模腔表面粗糙度數(shù)值為制品的m 1/2，即 Ra0.010.64 ,這里取 Ra0.4。 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 第二章 模具方案論證 我所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品是吸塵器彎管連接頭，具有側(cè)孔，所以對(duì)整個(gè)模具設(shè)計(jì)考 慮，主要考慮到模具結(jié)構(gòu)中的側(cè)向分型與抽芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 目前比較常用的側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)主要有以下幾類： （1）手動(dòng)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu) 該機(jī)構(gòu)是只在推出制品前用手工方法或或手工工具將活動(dòng)型芯取出的方法稱為 手動(dòng)抽芯。手動(dòng)抽芯的模具結(jié)構(gòu)簡單，加工制造成本低，但勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn) 效率低，而且抽拔力受到人力的限制，僅僅用于小型的制品的小批量的生產(chǎn)。 （2）機(jī)動(dòng)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu) 機(jī)動(dòng)側(cè)向與抽芯機(jī)構(gòu)利用注塑機(jī)的開模運(yùn)動(dòng)。對(duì)其方向進(jìn)行變換后，可將模具 側(cè)型芯從制品中抽出。操作方便，生產(chǎn)效率高，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。 （3）液壓及氣動(dòng)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。 液壓及氣動(dòng)側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)是依靠液壓系統(tǒng)及氣壓系統(tǒng)抽出側(cè)型芯。該類機(jī) 構(gòu)多用于大型管件的制品（特別是在彎頭，三通接頭等）其主要特點(diǎn)是根據(jù)抽 芯力的大小和抽拔距的長短來考慮，可以得到較大的抽芯力和抽芯距。而且運(yùn) 動(dòng)非常的平穩(wěn)。液壓抽芯機(jī)構(gòu)帶有鎖緊裝置，側(cè)型芯設(shè)在動(dòng)模一邊，成型時(shí)， 側(cè)型芯由定模上的壓緊塊鎖緊。開模時(shí)，首先由液壓抽芯系統(tǒng)抽出側(cè)型芯，然 后再頂出制品，頂出機(jī)構(gòu)復(fù)位后，側(cè)型芯在復(fù)位。 綜上所述，根據(jù)機(jī)構(gòu)特點(diǎn)和產(chǎn)品本身的特點(diǎn)，我選擇液壓抽芯機(jī)構(gòu)，因?yàn)?該機(jī)構(gòu)能滿足該產(chǎn)品的較長的抽拔距以及提供較大的抽拔力。 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 第三章 注射機(jī)的選擇 注塑成型機(jī)類型和規(guī)格很多，臥式注塑機(jī)是目前使用最廣泛的注塑成型機(jī)， 其注塑柱塞或螺桿與模板的合模運(yùn)動(dòng)均沿水平方向裝設(shè)，并且多數(shù)在一條直線 上，其優(yōu)點(diǎn)是機(jī)體較低，容易操縱和加料，制件推出模具后可自動(dòng)墜落，故意 實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化操作，機(jī)床重心較低安裝穩(wěn)定，一般大中型注塑機(jī)均采用這種形 式。此處就采用臥式螺桿式注塑機(jī)。 模具設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮注射機(jī)技術(shù)的規(guī)范有：最大注射量、最大注射壓力、 最大鎖模力、模具安裝尺寸和開模行程等。由于同一規(guī)格的注射機(jī)，生產(chǎn)廠家 不同，技術(shù)規(guī)格也有所不同，所以設(shè)計(jì)時(shí)最好查閱注射機(jī)生產(chǎn)廠家提供的注射 機(jī)使用說明書上標(biāo)明的技術(shù)規(guī)格。這里從采用互聯(lián)網(wǎng)上查得的采用 TT1- 1290/270 型。其技術(shù)規(guī)格如表 31 所示： 圖 31 注塑機(jī)的安裝尺寸 表 31 注塑機(jī)技術(shù)規(guī)范 項(xiàng)目 單位 A 注射裝置 TT1-1290/270 螺桿直徑 mm 56 螺桿長徑比 L/D 18.8 注射容積 cm3 603 注射速率 g/s 86 塑化能力 g/s 11.6 注射壓力 Mpa 206 螺桿轉(zhuǎn)速 r/min 220 合模裝置 合模力 KN 2700 移模行程 mm 270 拉桿內(nèi)間距 mm x310 模具厚度 mm 200-500 模具定位孔直徑 mm 頂出行程 mm 125 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 頂出力 KN 62 其它 料筒加熱功率 KW 5.1 油泵電機(jī)功率 KW 7.5 最大油泵壓力 Mpa 16 外形尺寸 M 3.4x1.12x1.65 機(jī)器重量 T 2.2 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 第四章 注塑模設(shè)計(jì) 第 4.1 節(jié) 塑料制件在模具中的位置 4.1.1 分型面的選擇 分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的重要因素，它與模具的整體結(jié)構(gòu)和模具的制 造工藝有密切關(guān)系，并且直接影響著塑料熔體的流動(dòng)充模特性及塑件的脫模， 因此，分型面的選擇是注塑模具設(shè)計(jì)的一個(gè)重要問題。 分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性 及精度、嵌件的位置、形狀以及推出方式、模具的制造、排氣、操作工藝等多 種因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)要綜合分析比較，遵循以下原則： 1. 分型面應(yīng)選在塑件最大輪廓處 2. 確定有利的留模方式，便于塑件脫模 通常分型面的選擇應(yīng)盡可能使塑件在開模后留在動(dòng)模一側(cè)，這樣有助于動(dòng) 模內(nèi)設(shè)置的推桿機(jī)構(gòu)動(dòng)作。 3. 保證塑件的精度要求 4. 滿足塑件的外觀質(zhì)量要求 5. 便于模具加工制造 6. 對(duì)排氣效果、側(cè)向抽芯的影響 考慮以上幾方面，我們將塑件投影面積最大的平面作為分型面，與開模方 向垂直。 第 4.2 節(jié) 主流道分流道的設(shè)計(jì) 4.2.1 主流道及主流道襯套 為了有效地傳遞壓力， 澆注系統(tǒng)主流道及其附近的 塑料熔體應(yīng)該最后固化，主 流道與分型面垂直，為便于 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 流道凝料拔出，設(shè)計(jì)成 2（24 ）錐角的圓錐形。內(nèi)壁粗糙度 ，內(nèi)壁4.0Ra 研磨拋光時(shí)不形成與開模方向垂直的劃痕，以免造成脫模困難。主流道與噴嘴 接觸處作半球形凹坑，二者配合嚴(yán)密，避免高壓塑料熔體溢出，凹坑球半徑 R2 比噴嘴球頭半徑 R1 大 12mm,R2=R1+(12)=17mm，主流道小端直徑比注塑機(jī)噴 嘴孔徑大 0.51mm，取 16mm。大端直徑比分流道深度大 1.5mm 以上。臺(tái)階轉(zhuǎn) 角半徑 R 宜大一些，以免淬火開裂或應(yīng)力集中,取 R=3mm。由于主流道與注塑 機(jī)的高溫噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以設(shè)計(jì)成獨(dú)立的主流道襯套。選用優(yōu)質(zhì)鋼材 T8A 制作，并經(jīng)熱處理淬火+低溫回火提高硬度至 5055HRC。 將襯套與定位環(huán)分開設(shè)計(jì)，定位環(huán)用于安裝模具時(shí)作定位作用，并高出模 具表面 5(510)mm 緊壓在機(jī)器定模板與模具定模板之間，用來承受主流道襯套 被反向壓出的力。 流道錐角 =2 3 噴嘴球半徑 SR15 噴嘴口孔徑 4 4.2.2 冷料井的類型和結(jié)構(gòu) 由于注塑機(jī)噴嘴與冷模具接觸降溫，致使噴嘴前端存有一段低溫料，為了 除盡這段冷料，在主流道對(duì)面設(shè)計(jì)冷料井使冷料不進(jìn)入分流道和型腔，采用冷 料井底部帶推桿的冷料井 3。用帶 Z 形頭拉鉤的推桿在分模時(shí)將凝料從主流到 拉出。拉料桿固定在推板上，推出制件時(shí)，冷料連同塑件一起被推出。取產(chǎn)品 時(shí)向拉料鉤的側(cè)向稍許移動(dòng)，即可脫鉤將制件連同澆注系統(tǒng)凝料一起取下。 拉料桿直徑 d = mm013.28 冷料井處孔徑 d = mm. 4.2.3 分流道設(shè)計(jì) 影響分流道設(shè)計(jì)的因素很多，制品的幾何形狀、壁厚、尺寸大小及尺寸的 穩(wěn)定性，內(nèi)在質(zhì)量和外在質(zhì)量要求，塑料的種類，注射機(jī)的壓力，加熱溫度， 單位：mm D d D1 L L1 28 4.5 12 2256 13 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 注射速度，主流道及分流道的拉料及脫落方式，型腔布置及澆口形式的選擇都 能影響分流道的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)分流道時(shí)考慮以下幾點(diǎn)： 1. 塑料流經(jīng)分流道時(shí)的壓力損失及溫度損失要小。 2. 分流道的固化時(shí)間應(yīng)稍后于制品的固化時(shí)間，以利于壓力的傳遞及保壓。 3. 保證塑料迅速而均勻的進(jìn)入各個(gè)型腔。 4. 分流道的長度應(yīng)盡可能短，其容積要小。 5. 要便于加工及刀具的選擇。 (1)分流道截面分析 圓形截面分流道 其優(yōu)點(diǎn)是表面積與體積之比值為最小，在容積相同的 分流道中圓形截面分流道的塑料與模具接觸的面積最小，因此其壓力損失及溫 度損失小，有利于塑料的流動(dòng)及壓力傳遞，其缺點(diǎn)是圓形截面分流道必須在動(dòng)、 定模上分別設(shè)計(jì)兩個(gè)半圓形，因此給模具加工帶來一定難度。 拋物面截面（U 形截面） 其截面的形狀接近于圓形截面，同時(shí)此種截 面的分流道只在模具一面加工。但缺點(diǎn)是與圓形截面相比，熱損失較大，流道 廢料較多。 梯形截面 此種截面是拋物線形截面的變形，與以上兩種截面相比，其 熱損失較大，但便于分流道的加工及刀具的選擇。 考慮到 PP 流動(dòng)性極好，溢邊值 0.03mm 左右，冷卻速度快，澆注系統(tǒng)及冷 卻系統(tǒng)散熱應(yīng)適度，料溫低，取向性明顯。50以下無光澤。因而，這里選擇 橢圓形截面分流道。查表得到 PP 的圓形截面分流道直徑為 D=4.79.5mm，這 里取 D=5mm。 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 (2)分流道的長度 其長度 L 取盡可能短、少彎折，以減少壓力和熱量的損失。 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體 的流動(dòng)狀態(tài)較為理想，因而分流道的內(nèi)表面的粗糙度并不要求很低，這里取 1.6 ，這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中m 心部位的熔體產(chǎn)生一定的速度差，以保證熔體流動(dòng)時(shí)具有適宜的剪切速率和剪 切熱。 4.2.4 澆口的設(shè)計(jì) 采用潛伏澆口，澆口開在 分型面上，從制件邊緣進(jìn)料。 邊緣澆口具有矩形或接近矩形 的斷面形狀，其優(yōu)點(diǎn)是澆口便 于機(jī)械加工，易保證加工精度。 試模時(shí)澆口的尺寸易修整，適 于各種塑料品種，其最大特點(diǎn) 是可以分別調(diào)整充模時(shí)的剪切速率和澆口封閉時(shí)間（即補(bǔ)料時(shí)間） ， ，主要由澆 口的厚度決定，當(dāng)厚度決定后，根據(jù)塑料的流動(dòng)性能選擇適當(dāng)?shù)募羟兴俾屎土?動(dòng)速率。在依據(jù)制品的重量（或體積）確定澆口的寬度，因此，矩形澆口容易 調(diào)整到最佳工藝條件。如圖所視 4.2.5 排溢系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3 當(dāng)塑料熔體填充型腔時(shí)，必須順序排出型腔及澆筑系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受 熱或凝固產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體，否則將會(huì)在塑件上形成氣泡、接縫、表面輪 a. 橢圓形截面 b. U 形截面 c.梯形截面 圖 45 分流道截面 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 廓不清、填充缺料等成型缺陷。另一方面氣體受壓，體積縮小而產(chǎn)生高溫會(huì)導(dǎo) 致塑件局部碳化或燒焦（褐色斑紋） ，同時(shí)積存的氣體還會(huì)產(chǎn)生反向壓力而降低 充模速度，因此設(shè)計(jì)時(shí)有必要考慮排氣問題。 本模具為中小型的簡單型腔，且設(shè)有推桿定出機(jī)構(gòu)和側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，可以 利用推桿、活動(dòng)型芯與模板的配合間隙進(jìn)行排氣，其間隙可取在 0.030.05mm 之間，這里取 0.04mm。 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 第五章 模具成型尺寸的計(jì)算 第 5.1 節(jié) 5.1.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1)凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 整體式凹模有一整塊金屬切削而成，結(jié)構(gòu)牢固、不易變形。這里模具型腔 結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，可以采用整體式凹模。模板一般采用 45#鋼制作，但是 45#鋼在 局部淬火時(shí)容易變形，所以動(dòng)模板加工時(shí)，留修模余量，對(duì)型腔部分作局部淬 火，后再次對(duì)模板進(jìn)行修模。模板材料 45#鋼正火，硬度 170210HBS，表面 粗糙度： 。型腔表面淬火，硬度 4348HBS，表面粗糙度：mRa2.3a6.1 (2)型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 把型芯單獨(dú)制造，在嵌入到齒條端上，這樣加工方便，還有便于修模。 5.1.2 成型零件工作尺寸計(jì)算 按平均收縮率計(jì)算成型尺寸比較簡便易行，是最常用的計(jì)算方法，這里采 用此方法。PP 平均收縮率 ，塑件制造公差 ，對(duì)應(yīng)模具制造公%6.0SCP5MT 差 。1IT (1)型腔徑向尺寸計(jì)算 2/PCL (47) PCSPCSPMLL2 (48) 2/mwPC 式中 型腔（孔）的最小尺寸ML 型腔使用過程中允許的最大磨損量（取塑件總誤差的 1/6，一般w 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 在 0.020.05mm 之間） 成型零件制造誤差（正值）m 塑件（軸）的最大尺寸PL 塑件公差（負(fù)值） 出于修?？紤]，對(duì)型腔徑向尺寸來說易修大，預(yù)留一負(fù)修模余量 ,標(biāo)上制r 造公差 得型腔徑向名義尺寸：m = + ML)2/(rmwPCm 對(duì)于注塑模，型腔磨損量很小時(shí)，可用下式計(jì)算： = + (49)(P 塑件徑向尺寸 =50mm， =49.68mm；1P256.01C 50.02mm8.49%.8.49xLMP 模具型腔按 級(jí)精度制造，其制造偏差 =0.07mm，1ITm =(50.02-0.07)+0.071 =50.02+0.07mm 塑件徑向尺寸 =33mm， =33 =32.74；2PL2PC5.0 =32.94mm74.32%6.74.3xM 模具型腔按 級(jí)精度制造，其制造偏差 =0.07mm1ITm =(32.94-0.16)+0.162L =32.94+0.16mm 塑件徑向尺寸 =6mm， =6 =5.84；3P3PC2.0 =5.88mm84.5%6.xLM 模具型腔按 級(jí)精度制造，其制造偏差 =0.07mm1ITm =(5.88-0.16)+0.163 =5.88+0.16mm (2)型芯徑向尺寸計(jì)算 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 2/PCL =Mrmw/ 標(biāo)上制造公差 得型芯徑向名義尺寸：m = -)2/(rPCm 對(duì)于注塑模，型腔磨損量很小時(shí)修模余量也很小時(shí)可用下式計(jì)算： = + ML)(mP (410) 塑件尺寸 =45mm， =45+ =45.28mm；4PL4PC256.0 =45.55mm28.4%.8.xLM 模具制造偏差 =0.084mm，m (45.55+0.084)-0.0844 =45.55-0.084 mm 塑件尺寸 =4mm， =28+ =28.24mm；5PL5PC28.0 =28.41mm24.%6.4.xLM 模具制造偏差 =0.048mm，m (28.41+0.048)-0.0485 =28.41-0.048 mm 塑件徑向尺寸 =1.8mm， =1.8 =1.92；6PL6PCL24.0 =1.93mm9.1%.xM 模具型腔按 級(jí)精度制造，其制造偏差 =0.07mm1ITm =(1.93-0.16)+0.166L =1.93+0.16mm (3)型腔深度尺寸計(jì)算 (4)型芯高度尺寸的計(jì)算 。 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 5.1.3 側(cè)壁和底板厚度計(jì)算 (1)型腔側(cè)壁厚度計(jì)算 型腔為不規(guī)則形狀，近似于矩形，按整體式圓形型腔進(jìn)行計(jì)算。但塑料熔 體注入時(shí)，其最大變形發(fā)生在自由邊的中點(diǎn)。變形量為 (413)3 4maxEhpc 式中 由 而定的常數(shù)，這里選擇 0.330；L 側(cè)壁內(nèi)側(cè)邊長 mm； 側(cè)壁內(nèi)側(cè)邊高（型腔深度）mm。h 模腔壓力 =3070Pa， 為注塑壓力。op)321(op (414)34Ehca 11mm35403.16.270 故側(cè)壁厚選 11 mm。a (2)底板厚度計(jì)算 允許變形量 已知，按剛度條件計(jì)算 (415)3 4EbpcS 型腔內(nèi)壁短邊長b 常數(shù)，由 而定，取 0.0277。 cbL =12.5mm35403.16.270S 按許用應(yīng)力計(jì)算 最大應(yīng)力集中在底板中心和長邊中點(diǎn)處，而以長邊中點(diǎn)處的應(yīng)力最大，應(yīng) 力為 2max)(Sbpc 按許用應(yīng)力計(jì)算底板最小厚度 (mm)為 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 (417)2bpcS 式中 由 決定的常數(shù)，查表取 =0.4518。cbL/ 20 mm2057418.2 故底板厚度選 20 mm。S 第 5.2 節(jié) 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.2.1 抽芯距確定和抽拔力計(jì)算 3 齒輪齒條抽芯機(jī)構(gòu)的側(cè)向抽芯距 (35) mm，取整齒。1s 注塑成型后，塑件在模具內(nèi)冷卻定型，由于體積的收縮，對(duì)型芯產(chǎn)生包緊 力，塑件要從模腔中脫出，就必須克服因包緊產(chǎn)生的摩擦力。對(duì)于不帶通孔的 殼類塑件，脫模時(shí)還要克服大氣壓力。一般而論，塑件剛開始脫模時(shí)，所需克 服的阻力最大，即所需的脫模力最大。圖 46 為不帶通孔的殼類塑件脫模時(shí)型 芯的受力分析。脫模力可以按圖 46 來估算。根據(jù)力平衡原理，列出平衡方程 式： =0 xF 則： Ft + Fb sin = Fcos 式中 Fb塑件對(duì)型芯的包緊力； F脫模時(shí)型芯所受的摩擦阻力； Ft脫模力； 型芯的脫模斜度。 又 F = Fb 于是 Ft = Fb（ cos - sin ） 而包緊力為包容型芯的面積與單位面積上 包緊 圖 47 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 力之積，即：F b =A p 由此可得： Ft =A p（ cos - sin ） (418) 式中 塑料對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，約為 0.10.3； A塑件包容型芯的面積； P塑件對(duì)型芯單位面積上的包緊力，一般情況下，模外冷卻的 塑件 p 5.2.2 楔緊裝置設(shè)計(jì) 注射時(shí)，型腔里的塑料熔體以很高的壓力作用在側(cè)型芯上，特別是當(dāng)側(cè)型 芯的面積較大時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)很大的側(cè)推力，這個(gè)力將使型芯齒條產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)， 因此必須另外加閉鎖裝置，即在閉模時(shí)需要有楔緊塊鎖住，開模時(shí)導(dǎo)柱齒條要 有一段空行程，確保楔緊塊能脫離滑塊，繼后由型芯齒條完成抽芯動(dòng)作， 合模 時(shí)復(fù)位。 第六章 模溫調(diào)節(jié)與冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) PP 粘度低、流動(dòng)性好，成型工藝要求模具溫度不太高。注射成型過程中， 可把模具看成為熱交換器，塑料熔體凝固時(shí)釋放的熱量約有 5%以輻射、對(duì)流的 方式散發(fā)到大氣中，其余 95%由模具的冷卻介質(zhì)帶走。模具的冷卻時(shí)間約占成 型周期的 2/34/5，因此，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)很重要的問題。 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 顯然，應(yīng)在模具上開設(shè)盡可能大、數(shù)量盡可能多的冷卻水通道，以增大傳 熱面積，縮短冷卻時(shí)間，達(dá)到提高效率的目的。 6.1.1 冷卻時(shí)間計(jì)算 塑件最厚部位斷面中心層溫度達(dá)到熱變形溫度以下所需時(shí)間簡化計(jì)算公式 為 (s) (426)(4ln2wsmTkt 式中 塑件所需冷卻時(shí)間，s 塑件厚度，mmt 塑料熱擴(kuò)散率，m 2/s k 塑料熔體溫度，T 塑料熱變形溫度，s 模具溫度，w 查表取 =6.7 106m2/s， =200 ， =102 ， =40kTswT)4012(ln07.6582 =11.2 s 查表得到，PP 制件厚度 2.5mm，對(duì)應(yīng)冷卻時(shí)間 17.5s，為了安全起見，以上數(shù) 值僅供參考，確切值在試模時(shí)確定。 6.1.2 冷卻參數(shù)計(jì)算 (1)塑件每小時(shí)在模內(nèi)釋放的熱量 (J) (427)iGQ 式中 單位時(shí)間內(nèi)注入模具的塑料質(zhì)量，這里約 12.5kg/hG 塑料成型時(shí)在模具內(nèi)釋放的熱焓量，J/kgi =12.5 5.9 =7.375 J5106 (2)冷卻水體積流量計(jì)算 (428)(621tCQV 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 式中 冷卻水體積流量，m 3/minV 冷卻水的比熱容，J/kgKC 冷卻水的密度，kg/m 3 冷卻水出口溫度，1t 冷卻水進(jìn)口溫度，2 =V)205(4187063. 6 =5.87 10-3 m3/min (3)求冷卻水孔徑 根據(jù)體積流量，由表查找，取冷卻水孔徑 mm。10d (4)求冷卻水在孔內(nèi)的流速 v24dV =1.25 m/s 601.875 3 (5)求冷卻水壁和冷卻水間的傳熱系數(shù) 2.0 8)(dv (429) 式中 與冷卻水溫度有關(guān)的物理系數(shù)，查表得到 25 時(shí)，水的 =7.95。 2.08.1)596(.7 =5977 W/m2K (6)冷卻水孔總傳熱面積 A (430)(360TQw 式中 冷卻水平均溫度， ，T21t)5.40(597.6A =0.0196 m2 (7)求冷卻水孔總長 L (431)()3608.0TvdQw 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 = )5.240()1.2596(.73603.8. 6 =0.63 m (8)求模具上應(yīng)開的冷卻水孔數(shù) n n = (432)dlA 式中 每根水孔的長度，ml n = =3.9 孔16.094 (9)冷卻水流動(dòng)狀態(tài)校核 當(dāng)平均水溫為 22.5 時(shí)，由圖查得，水的運(yùn)動(dòng)粘度 m2/s。61095. (433)vdRe = =1.361095.24 故冷卻水屬穩(wěn)定湍流狀態(tài)，冷卻效果良好。 (10)冷卻水進(jìn)出口溫差校核 (434)vCdGti22190 = 25.104871.353 6 =5 與原設(shè)定值一致。 6.1.3 冷卻回路設(shè)計(jì) 由前面計(jì)算得到冷卻孔數(shù) 4，孔徑 10mm。取冷卻水孔中心線與型腔壁距離 14mm，冷卻通道之間中心距 30mm。 型腔較淺，可以采用最簡單的直通式冷卻水路，動(dòng)、定模冷卻水路布置相 同。 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 圖 61 冷卻水到分布簡圖 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 第七章 工藝參數(shù)的校核 7.1.1 最大注射量的校核 注射模一次成型的塑料重量（塑件和流道凝料重量之和）應(yīng)在公稱注射量 的 35%75%范圍內(nèi)，最大達(dá) 80%，最低不小于 10%。既保證塑件質(zhì)量，有充 分發(fā)揮設(shè)備的能力。選在 50%80%范圍內(nèi)為好。實(shí)際一次成型的塑料重量為 18 2+14=50g ，是公稱注射量的 100%=73.7% ，在最佳范圍內(nèi)，合13.605 適。 7.1.2 注射壓力的校核 所選注射機(jī)的注射壓力必須大于成型塑件所需的注射壓力。成型所需的壓 力與塑料品種、塑件形狀尺寸、注射機(jī)類型、噴嘴及模具流道的阻力等因素有 關(guān)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，這里成型的塑件形狀一般，精度要求一般，塑料熔體流動(dòng)性較 好，所需注射壓力一般在 80120MPa，小于注射機(jī)的注射壓力 206MPa，符合 要求。 7.1.3 鎖模力的校核 型腔壓力可按下式粗略計(jì)算 kPc （435） 式中 模腔壓力(MPa)cP 注射壓力（MPa） 壓力損耗系數(shù)。與塑料品種、澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及尺寸、塑件形狀、k 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 成型工藝條件及注射機(jī)類型而異，一般 0.250.5 范圍 內(nèi)選取。 按下式校核注射機(jī)的額定鎖模力： (N) kPAKTc （436） 式中 注射機(jī)額定鎖模力， =700(KN)T 塑件和流道系統(tǒng)在分型面上的總投影面積， （mm 2）A 安全系數(shù)，通常取 1.11.2。K 1.1 0.5 171 7000 10-3=658.35(KN) 700(KN) 合適。 7.1.4 開模行程的校核 開模取出塑件所需的開模距離必須小于注射機(jī)的最大開模行程。肘桿式鎖 模機(jī)構(gòu)，其最大行程不受模板厚度影響，對(duì)于單分型面注塑模具，開模行程可 按下式校核： ） （ mHS10521 （437） 式中 塑件脫模（推出距離）距離，mm1H 塑件高度，包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)，mm2 =270mmS 31+52+10=93mm 合適。 對(duì)于側(cè)向抽芯的動(dòng)作是利用注塑機(jī)的開模動(dòng)作，通過齒輪齒條機(jī)構(gòu)來完成 的模具，所需開模行程還須考慮側(cè)向分型抽芯的要求。根據(jù)抽芯要求 140+10=150mmS 綜合分析考慮抽芯機(jī)構(gòu)、制件高度、脫模距離、模厚等因素，開模行程合適。 7.1.5 安裝尺寸的校核 (1)噴嘴尺寸 注射模主流道襯套在設(shè)計(jì)時(shí)就根據(jù)注射機(jī)噴嘴尺寸得到的，所以這里不再 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 校核。 (2)定位圈尺寸 選用的注射機(jī)定模板臺(tái)面上的定位孔孔徑 60mm，注射模端面凸臺(tái)徑向尺 寸 60mm，與定位孔呈間隙配合，便模具安裝并使主流道噴嘴同心，模具端面 凸臺(tái)高度 5mm 小于定位孔深度。 合適。 (3)模具外形 注射機(jī)拉桿內(nèi)間距 500 310，模具寬 315mm，可以卸掉一根拉桿，安裝在 注射機(jī)工作臺(tái)面上。 (4)模具厚度（閉合高度） 模具厚度必須滿足以下關(guān)系： maxminH （438） 式中 所設(shè)計(jì)的模具厚度，mm mH 注射機(jī)允許的最小模具厚度，mmin 注射機(jī)允許的最大模具厚度，mmax 150175320 合適。 由于抽芯機(jī)構(gòu)的要求，配合模具裝配，增加模具厚度以使齒條 有足夠的運(yùn) 動(dòng)空間，動(dòng)模端面后再加一組墊塊（墊塊 40 310 63） 。這樣模具總厚度為 238，仍屬于要求范圍，合適。 (5)模具裝固尺寸 選用的注射機(jī)上有許多不同間距的螺釘孔，用于安裝模具。這里模具比較 小，采用壓板固定比較合適。這種方式靈活性較大，只需在動(dòng)、定模座板附近 有螺孔就行。 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 第八章 導(dǎo)柱導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 第 8.1 節(jié) 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 8.1.1、導(dǎo)柱的直徑和長度 導(dǎo)柱的直徑一般在 1263mm 之間，而且導(dǎo)柱無論是固定段的直徑還是導(dǎo)向段的 直徑的形位公差與尺寸之間的關(guān)系應(yīng)遵循包容原則。在本設(shè)計(jì)中，導(dǎo)向段和固 定段 的直徑是 40mm，安裝段的直徑為 56mm，導(dǎo)柱的總長度為 125mm。 8.1.2、導(dǎo)柱的形狀 導(dǎo)柱的端部做成半圓形，半圓頭高度取與其相鄰圓柱直徑的 ，前端倒21 了角，使起能順利進(jìn)入導(dǎo)向孔。 8.1.3、導(dǎo)柱的配合公差 安裝段與模板間采用過渡配合 H7/K6，導(dǎo)向段和導(dǎo)向孔間采用動(dòng)配合 H7/f7。 8.1.4、粗糙度 固定段表面用 Ra0.8 m，導(dǎo)向段表面用 Ra0.4 m。 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 8.1.5、導(dǎo)柱的材料 導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面，堅(jiān)韌而不易折斷的芯部，因此在本設(shè)計(jì)中 所選導(dǎo)柱的材料為 20#鋼，滲碳 0.50.8，淬硬 5660HRC。 導(dǎo)柱的示意圖： （ 圖 8.1.1 導(dǎo)柱 ） 其 余 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 第 8.2 節(jié) 導(dǎo)套的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要點(diǎn) 8.2.1、形狀 為了方便導(dǎo)套壓入模板的同時(shí)便于導(dǎo)柱進(jìn)入導(dǎo)套，在導(dǎo)套端面內(nèi)外倒圓角， 模具上的導(dǎo)向孔做成了通孔，這樣合模時(shí)孔中的空氣易排出，這樣就避免形成 附加阻力，同時(shí)也便于排除意外落入的塑料廢屑。 8.2.2、公差配合與表面粗糙度 導(dǎo)套內(nèi)孔與導(dǎo)柱之間為動(dòng)配合 H7/f7，外表面與模板孔為較緊的過渡配合 H8/k7（帶軸肩導(dǎo)套） ，其前端設(shè)計(jì)為一長 3mm 的引導(dǎo)部分，按松動(dòng)配合 H8/e8 制造，其粗糙度內(nèi)外表面可用 Ra0.8 m。 8.2.3、導(dǎo)套的材料 導(dǎo)套的材料可用耐磨材料，在本設(shè)計(jì)中采用的是 20#鋼，:熱處理 5055HRC，滲碳 0.50.8 ，淬硬 5660HRC 。 導(dǎo)套的示意圖： 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 （ 圖 8.3.1 導(dǎo)套 ） 第九章 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 注射模必須有準(zhǔn)確可靠的脫模機(jī)構(gòu)，以便在每一個(gè)循環(huán)中將塑件從型腔內(nèi) 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 或型芯上自動(dòng)的脫出模外，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化、半自動(dòng)化。 推桿是推出機(jī)構(gòu)中最簡單最常見的一種形式。它加工簡單、安裝方便、維 修容易、使用壽命長、脫模效果好，因此在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。這里才用這種形 式，但考慮到它與推桿的接觸面積較小，為了避免應(yīng)力集中或塑件變形，對(duì)每 個(gè)塑件設(shè)置兩根推桿。采用直桿式圓柱形推桿，結(jié)合塑件的形狀（塑件脫模斜 面為圓弧形，脫模力很小） ，推桿工作面直徑設(shè)為 d=5mm。 裝配時(shí)，推桿端面應(yīng)和型腔在同一平面或比型腔平面高出 0.050.1mm，以 免影響塑件外形。推桿孔的配合段用 H7/h7，推桿與固定板采用軸肩連接，兩 者的配合間隙 0.8mm。安裝時(shí)推桿軸線可做少許位移，確保與型腔上配合孔的 同心度。材料采用 T8A，頭部局部淬火，推桿上段表面硬度 HRC6065，配合 段表面粗糙度 Ra0.8 ，其余 Ra1.6 。m 開模完畢后，拉料桿與推桿將水口料和產(chǎn)品一起頂出。 結(jié)束語 綜上所述，塑件的脫模結(jié)構(gòu)是模具設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，特別當(dāng)塑件有螺紋 時(shí)。含有螺紋的塑件脫模時(shí)，無論是強(qiáng)制脫模，還是自動(dòng)脫模，脫模結(jié)構(gòu)之間 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 的運(yùn)動(dòng)都要協(xié)調(diào)，保證塑件能準(zhǔn)確從型芯上脫下來。本文設(shè)計(jì)的塑件是含有內(nèi) 螺紋的空心制件，是一種有代表性的空心螺紋制件，它集普通型芯和螺紋型芯 為一體，該設(shè)計(jì)對(duì)其它同類模具設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。 致謝 指導(dǎo)老師 劉新民 敬愛的老師、親愛的同學(xué)： 大學(xué)四年的生活在彈指一揮間過去了，同學(xué)們由不成熟的小青年到現(xiàn)在成 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 熟而且朝氣蓬勃的年青人，一步步都是在老師的精心呵護(hù)和細(xì)心的教育下走過 的。說到這兒，也許每個(gè)同學(xué)的腦海里都浮現(xiàn)出了一段只屬于自己和老師的故 事，有時(shí)會(huì)像父親的教導(dǎo)一樣嚴(yán)厲，有時(shí)會(huì)像慈母的關(guān)懷一樣溫暖。總之都是 讓人難忘的，值得回味的故事。 首先，我要感謝的是我的母校華北工學(xué)院分院。我們是學(xué)院本專業(yè)的 第一屆本科生，是學(xué)院的新的希望，因而上至學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)，下到各系的老師都 對(duì)我們寄予了厚望，并且花費(fèi)了大量的精力來培養(yǎng)我們，使我們的身心都得到 了全面的發(fā)展，綜合素質(zhì)得到了全面的提高，這是我們能順利完成大學(xué)四年學(xué) 業(yè)的一個(gè)重要因素。現(xiàn)在我們完成了學(xué)業(yè)，即將走上工作崗位，年青的我們祝 愿母校能為國家培養(yǎng)出更多的合格人才，讓更多優(yōu)秀的中華兒女投入到祖國的 社會(huì)主義建設(shè)中去。 還有我要感謝這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師劉新民老師。劉新民導(dǎo)師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)， 學(xué)識(shí)淵博，品德高尚，平易近人，在我學(xué)習(xí)期間不僅傳授了做學(xué)問的秘訣，還 傳授了做人的準(zhǔn)則。這些都將使我終生受益。無論是在論文的選題、資料查詢、 開題階段，還是在論文研究和撰寫的每一個(gè)環(huán)節(jié)，無不得到導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)和 幫助。我愿借此機(jī)會(huì)向劉新民導(dǎo)師表示衷心的感謝！同時(shí)，也對(duì)李政中博士的 幫助和指導(dǎo)表示感謝！ 回顧四年學(xué)習(xí)期間的一千余個(gè)日日夜夜，自己為有機(jī)會(huì)擺脫工作的煩惱與浮 躁，靜心鉆研，潛心研究，并取得初步研究成果而感到欣慰。欣慰之余，我要 向關(guān)心和支持我學(xué)習(xí)的所有領(lǐng)導(dǎo)、同事和朋友們表示真摯的謝意！感謝他們對(duì) 我的關(guān)心、關(guān)注和支持！ 最后要感謝的是在我收集資料過程中和設(shè)計(jì)中給予無私幫助和支持的同學(xué) 特別是潘蘭英同學(xué)，論文的成果中也包含了他們的汗水。 參考文獻(xiàn) 1. 申開智主編 .塑料成型模具. 2002.第二版.北京. 中國輕工業(yè)出版社 . 2. 齊曉杰主編 .塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo). 1994. 東北林業(yè)大學(xué)出版社. 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 3. 唐志強(qiáng)主編 .塑料模具設(shè)計(jì)師指南.1999.北京.國防工業(yè)出版社. 4. 楊可楨等主編 .機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).1999.第四版.北京.高等教育出版社. 6. 吳宗澤等主編 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Pro/E 模塊全集介紹 Pro/Engineer 是一套由設(shè)計(jì)至生產(chǎn)的機(jī)械自動(dòng)化軟件，是新一代的產(chǎn)品造型系 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 統(tǒng)，是一個(gè)參數(shù)化、基于特征的實(shí)體造型系統(tǒng)，并且具有單一數(shù)據(jù)庫功能。 1. 參數(shù)化設(shè)計(jì)和特征功能 Pro/Engineer 是采用參數(shù)化設(shè)計(jì)的、基于特征的實(shí)體 模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型， 如腔、殼、倒角及圓角，您可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。這一功能特性 給工程設(shè)計(jì)者提供了在設(shè)計(jì)上從未有過的簡易和靈活。 2 單一數(shù)據(jù)庫 Pro/Engineer 是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫上，不象一些傳統(tǒng)的 CAD/CAM 系統(tǒng) 建立在多個(gè)數(shù)據(jù)庫上。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個(gè)庫， 使得每一個(gè)獨(dú)立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個(gè)部門的。換言 之，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程的任何一處發(fā)生改動(dòng)，亦可以前后反應(yīng)在整個(gè)設(shè)計(jì)過程的 相關(guān)環(huán)節(jié)上。例如，一旦工程詳圖有改變，NC（數(shù)控）工具路徑也會(huì)自動(dòng)更新； 組裝工程圖如有任何變動(dòng)，也完全同樣反應(yīng)在整個(gè)三維模型上。這種獨(dú)特的數(shù) 據(jù)結(jié)構(gòu)與工程設(shè)計(jì)的完整的結(jié)合，使得一件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)結(jié)合起來。這一優(yōu)點(diǎn)， 使得設(shè)計(jì)更優(yōu)化，成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場，價(jià)格也更便宜。 一、 ProEngineer Pro/Engineer 是軟件包，并非模塊，它是該系統(tǒng)的基本 部分，其中功能包括參數(shù)化功能定義、實(shí)體零件及組裝造型，三維上色實(shí)體或 線框造型棚完整工程圖產(chǎn)生及不同視圖（三維造型還可移動(dòng)，放大或縮小和旋 轉(zhuǎn)） 。Pro/Engineer 是一個(gè)功能定義系統(tǒng)，即造型是通過各種不同的設(shè)計(jì)專用 功能來實(shí)現(xiàn)，其中包括：筋（Ribs） 、槽（Slots） 、倒角（Chamfers）和抽空 （Shells）等，采用這種手段來建立形體，對(duì)于工程師來說是更自然，更直觀， 無需采用復(fù)雜的幾何設(shè)計(jì)方式。這系統(tǒng)的參數(shù)比功能是采用符號(hào)式的賦予形體 尺寸，不象其他系統(tǒng)是直接指定一些固定數(shù)值于形體，這樣工程師可任意建立 形體上的尺寸和功能之間的關(guān)系，任何一個(gè)參數(shù)改變，其也相關(guān)的特征也會(huì)自 動(dòng)修正。這種功能使得修改更為方便和可令設(shè)計(jì)優(yōu)化更趨完美。造型不單可以 在屏幕上顯示，還可傳送到繪圖機(jī)上或一些支持 Postscript 格式的彩色打印機(jī)。 Pro/Engineer 還可輸出三維和二維圖形給予其他應(yīng)用軟件，諸如有限元分析及 后置處理等，這都是通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式來實(shí)現(xiàn)，用戶更可配上 Pro/Engineer 軟件的其它模塊或自行利用 C 語言編程，以增強(qiáng)軟件的功能。它 在單用戶環(huán)境下(沒有任何附加模塊)具有大部分的設(shè)計(jì)能力，組裝能力(人工) 和工程制圖能力(不包括 ANSI， ISO， DIN 或 JIS 標(biāo)準(zhǔn))，并且支持符合工業(yè) 標(biāo)準(zhǔn)的繪圖儀(HP，HPGL)和黑白及彩色打印機(jī)的二維和三維圖形輸出。 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 38 Pro/Engineer 功能如下： 1 特征驅(qū)動(dòng)（例如：凸臺(tái)、槽、倒角、腔、殼等） ； 2 參數(shù)化（參數(shù)=尺寸、圖樣中的特征、載荷、邊界條件等） ； 3 通過零 件的特征值之間，載荷/邊界條件與特征參數(shù)之間（如表面積等）的關(guān)系來進(jìn)行 設(shè)計(jì)。 4 支持大型、復(fù)雜組合件的設(shè)計(jì)(規(guī)則排列的系列組件，交替排列， ProPROGRAM 的各種能用零件設(shè)計(jì)的程序化方法等)。 5 貫穿所有應(yīng)用的完 全相關(guān)性(任何一個(gè)地方的變動(dòng)都將引起與之有關(guān)的每個(gè)地方變動(dòng))。其它輔助 模塊將進(jìn)一步提高擴(kuò)展 ProENGINEER 的基本功能。 二、ProSHEETMETAL Pro/SHEETMETAL 擴(kuò)展了 Pro/ENGINEERR 的設(shè)計(jì)功能，用 戶可建立參數(shù)化的板金造型和組裝，它包括生成金屬板設(shè)計(jì)模型以及將它們放 平成平面圖形。 Pro/SHEETMETAL 提供了通過參照彎板庫模型的彎曲和放平能 力。彎曲允許量通過彎曲或放平狀態(tài)下的模型附加特征的功能，同時(shí)支持生成， 庫儲(chǔ)存和替換用戶可自定義的特征。 1特征包括： (l) 壁：平面壁可以將示 意壁連接到模型的選擇邊上。沖壓壁可以沿著模型上垂直選擇邊沖壓出壁的示 意外形。 (2) 彎曲：允許用戶規(guī)定如何彎曲一個(gè)模型的平面部分而不需要加一 個(gè)新的材料。 (3) 形狀：允許將復(fù)雜形狀表面摻合進(jìn)板筋件中。用戶定義的形 狀特征庫可以通過產(chǎn)生用戶定義的形狀特征以外的特征來生成。 (4) 穿孔：穿 孔特征允許用戶預(yù)先定義自己的穿子 L 形式并將它們加到庫里。穿孔包括個(gè) 坐標(biāo)系統(tǒng)，該坐標(biāo)用于 Pro/MANUFACTURING 用于刀具定位數(shù)據(jù)的相對(duì)基準(zhǔn)。 (5) 槽：提供一個(gè)槽的形式庫，該形式可由用戶預(yù)先定義。開槽只需要二個(gè)定 位基準(zhǔn)。 2操作包括： (l) 展平：將一個(gè)彎曲的板筋件展開成一個(gè)平面圖形， 可按照用戶定義的方式進(jìn)行。 (2) 彎：將一個(gè)平面圖形彎成原來板筋件的彎曲 狀態(tài)。 Pro/SHEETMETAL 包括當(dāng)進(jìn)行放平操作時(shí)參照一系列彎現(xiàn)表的功能。彎 曲允許量是材料厚度、材質(zhì)、半徑和角度的函數(shù)。表格可以由外部生成并使用 Bend Table 命令進(jìn)行修改。Pro/SHEETMETAL 允許用戶制定板筋件的彎曲順序并 保存彎曲次序表，就象用于彎曲和展平的參考一樣。 Pro/SHEETMETAL 還允許 用戶將制造信息連接到一個(gè)形狀特征上，該特征以后將被去除(多工具操作)。 三、ProSURFACE Pro/SURFACE 是一個(gè)選項(xiàng)模塊，它擴(kuò)展了 Pro/ENGINEER 的 生成、輸入和編輯復(fù)雜曲面和曲線的功能。Pro/SURFACE 提供了一系列必要的 工具，使得工程師們?cè)谡麄€(gè)工業(yè)范圍內(nèi)很容易地生成用于飛機(jī)和汽車的氣動(dòng)曲 中北大學(xué)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 39 線和曲面，船殼設(shè)計(jì)以及通常所碰到的復(fù)雜設(shè)計(jì)問題。功能包括： 1 生成曲 線及曲線種類； (1) 在草圖中畫出示意幾何體； (2) 通過 IGES 輸入曲線； (3) 通過 IGES)輸入定義曲線的點(diǎn)； (4) 通過一系列點(diǎn)插值曲線； (5) 求二 個(gè)曲面的交換； (6) 不 、圓、佯條曲線、二次曲線、復(fù)合曲線。 它們主要用 于： (1) 構(gòu)造用于曲面實(shí)體模型的旋轉(zhuǎn)幾何體； (2) 定義用于生成任意仲類 特征的幾何體； (3) 定義掃描軌跡線； (4) 多點(diǎn)倔值/定義平滑線； (5) 增 加或改變一個(gè)線框模型。 2 編輯曲線： (1) 在交點(diǎn)處截?cái)嗲€； (2) 縮短 或加長地剪裁曲線； (3) 通過移動(dòng)定義點(diǎn)或改變斜率條件重新定義曲線， (4) 改變曲面交線定義曲線； (5) 刪除或恢復(fù)曲線。 3 生成曲面及曲面種類： (1) 沖壓或旋轉(zhuǎn)一條曲線； (2) 沿著軌跡線掃描一條曲線， (3) 沿著多輪 廓軌跡婦描一條曲線； (4) 曲線之間的融合； (5) 四條邊界曲線之間的融合； (6) 通過一個(gè)點(diǎn)映射平滑表面； (7) 兩族曲線之間的事例(“放樣”)， (8) 二交曲線間的融合； (9) 二次曲面間的倒角/圓滑； (10) 通過 IGES 輸入曲 面， (11) 通過計(jì)算值曲面輸入： (12) 平面、圓柱面、直紋曲面、圓錐面、 球面/圓環(huán)面、旋轉(zhuǎn)曲面、薄壁柱面、非均勻有理 B 樣條曲面(NURBS)、倒角曲 面(角的倒角)、恒定或可變半徑的倒角/ 不 曲面、偏置曲面和由計(jì)算值定義的 曲面。 4 編輯曲面： (1) 將曲面縫合在一起形成一個(gè)曲面網(wǎng)， (2) 在與其 它曲面交線處剪裁曲面， (3) 改變輸入點(diǎn)的文件定義一個(gè)曲面； (4) 重新定 義用于定義曲面的軌跡或曲線； (5) 用曲面或曲面網(wǎng)替換實(shí)體模型的任一表面； (6) 將曲面縫合在一起形成一個(gè)封閉的容器從而生成一個(gè)實(shí)體模型； (7) 偏 置一個(gè)曲面或曲面網(wǎng)； (8) 將一個(gè)曲面轉(zhuǎn)換