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隔弧板注塑模設(shè)計(jì)
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設(shè) 計(jì) 題 目：
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注塑模隔弧板設(shè)計(jì)
摘要：隨著現(xiàn)代塑件制品的使用廣泛且形狀要求越來越精確，塑料模具的設(shè)計(jì)的要求也越來越高,同時在塑料制品中，高質(zhì)量的模具設(shè)計(jì)、先進(jìn)的模具制造設(shè)備、合理的加工工藝、優(yōu)質(zhì)的模具材料和現(xiàn)代化的成型設(shè)備都是成型優(yōu)質(zhì)塑件的重要條件。計(jì)算其尺寸設(shè)計(jì)出頂出機(jī)構(gòu)、流道、水路、模架等尺寸,利用UG和CAD對產(chǎn)品進(jìn)行分析二維和三維的總裝圖和零件圖。
關(guān)鍵詞：塑料模、UG（CAD/CAM）。
Abstract：With modern plastic products were widely used and increasingly demanding precise shape, plastic mold design requirements are also getting higher and higher. At the same time in the plastic products, high-quality die design, advanced mold manufacturing equipment and reasonable processing, high-quality materials and modern mold forming high-quality equipment are forming an important condition for plastic parts. Plastic products in the use of the mold design UG (CAD / CAM) software for the plastic parts forming a comprehensive analysis of the basic structure of mold design exposition.
Keywords：plastic mold 、UG（CAD/CAM）
0.引言
模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，被稱為“工業(yè)之母”，現(xiàn)代模具行業(yè)是技術(shù)、資金密集型的行業(yè)。作為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，模具涉及機(jī)械、汽車、輕工、電子、化工、冶金、建材等各個行業(yè)，應(yīng)用十分廣泛，絕大部分塑料制品由模具成型。如今，模具因生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量高、產(chǎn)品質(zhì)量好、材料消耗低、生產(chǎn)成本低而在各行各業(yè)得到廣泛的應(yīng)用；特別是在制造業(yè)中，它起著其他行業(yè)無可取代的支撐作用，對地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展發(fā)揮著巨大的影響。近年來，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐加快，主要表現(xiàn)為大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具和模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度高于行業(yè)的總體發(fā)展速度。
本次設(shè)計(jì)中進(jìn)行分析工藝性，材料性能進(jìn)行分析。完整設(shè)計(jì)出了整副模具的機(jī)構(gòu)，熱流道、冷卻道、頂出機(jī)構(gòu)、模架的選擇，并且利用UG和CAD出了許多的零件圖，和總裝圖，在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)模具的需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，精密的計(jì)算。
模具設(shè)計(jì)已從人工經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方式轉(zhuǎn)化為依靠計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的方式。廣泛采用模具CAD/CAE/CAM技術(shù)，使模具設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)分析、生產(chǎn)裝備、數(shù)控加工、檢驗(yàn)、試模等工作一體化，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)直接經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)傳遞到各個生產(chǎn)部門，大大縮短模具生產(chǎn)周期。此外，成形過程計(jì)算機(jī)模擬，并行工程、人工智能，快速原型制造等先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用，以及模具標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化生產(chǎn)等也為縮短供貨期起了重要作用。
0.1 模具生產(chǎn)的重要性
模具生產(chǎn)水平的高低已成為衡量一個國家產(chǎn)品水平高低的重要標(biāo)志，因?yàn)槟＞咴诤艽蟪潭壬蠜Q定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益、和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。隨著我國加入WTO，我國模具工業(yè)的發(fā)展將面臨新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
我國的模具工業(yè)的發(fā)展，日益受到人們的重視和關(guān)注?！澳＞呤焦I(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備”也已經(jīng)取得了共識。在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60％～80％的部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)效率和低消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效率放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。目前全世界模具年產(chǎn)值約為1000億美元，日、美等工業(yè)發(fā)達(dá)國家的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過機(jī)床工業(yè)。近幾年，我國模具工業(yè)一直以每年15％左右的增長速度發(fā)展，2009年，我國模具總產(chǎn)值超過800億元人民幣。
0.2 我國塑料模具技術(shù)現(xiàn)狀
1） 塑料模
今年來，我國塑料模有很大的進(jìn)步。在大型塑料模方面，已能生產(chǎn)34英寸大屏幕彩電塑殼模具，6kg大容量洗衣機(jī)全套塑料模具及汽車保險(xiǎn)桿和整體儀表板等塑料模具。在精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)多型腔小模數(shù)齒輪模具和600腔塑封模具，還能生產(chǎn)厚度僅為0.08mm的1模2腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等。內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置得以采用，少數(shù)單位采用了具有世界先進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道模具，完全消除了制件的澆口痕跡。氣體輔助注射技術(shù)已成功得到應(yīng)用。在精度方面，塑料模具制造精度可達(dá)0.02~0.05mm(國外可達(dá)0.005~0.01mm),分型面接觸間隙為0.02mm,模板的彈性變形為0.05mm,型面的表面粗糙度值為Ra0.2~0.25μg,塑料模具壽命已達(dá)100萬次（國外可達(dá)300萬次），模具制造周期仍比國外長2～4倍。這些標(biāo)志著模具總體水平的參數(shù)指標(biāo)與國外相比尚有較大差距。
2） 模具CAD/CAE/CAM
模具CAD/CAE/CAM技術(shù)是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)質(zhì)量。它使技術(shù)人員能借助于計(jì)算機(jī)對產(chǎn)品、模具結(jié)構(gòu)、成形工藝、數(shù)控加工及成本等進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化。以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引僅了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM集成，并采用了CAE技術(shù)對成型過程進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬等，數(shù)控加工的使用率也越來越高，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)和推動了我國模具CAD/CAE/CAM技術(shù)的發(fā)展。
近年來，我國自開發(fā)的有上海交大的沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)；北京北航海爾軟件有限公司的CAXA系列軟件；吉林金網(wǎng)絡(luò)模具工程研究中心的沖壓CAD/CAE/CAM系統(tǒng)等，為進(jìn)一步普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。目前我國計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)軟件開發(fā)，尚處于較低水平，需要知識和經(jīng)驗(yàn)的積累。
3） 模具標(biāo)準(zhǔn)件
模具標(biāo)準(zhǔn)件對縮短模具制造周期，提高質(zhì)量，降低成本，能起很大作用。因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件越來越廣泛地應(yīng)得到采用。模具標(biāo)準(zhǔn)件主要有冷沖模架、塑料模架、推桿和彈簧等。新型彈性元件如氮?dú)鈴椈梢嘁言谕茝V應(yīng)用中。
4） 模具材料與熱處理
模具材料的質(zhì)量、性能、品種和供貨是否及時，對模具的質(zhì)量和使用壽命以及經(jīng)濟(jì)效益有著直接的重大影響。近年來，國內(nèi)一些模具鋼生產(chǎn)企業(yè)已相繼建成和引進(jìn)了一些先進(jìn)工藝設(shè)備，使國內(nèi)模具鋼品種規(guī)格不合理狀況有所改善，模具鋼質(zhì)量有較大程度的提高。但國產(chǎn)模具鋼鋼種不全，不成系列，多品種、精料化、制品化等方面尚待解決。另外，還需要研究適應(yīng)玻璃、陶瓷、耐火磚和地磚等成型模具用材料系列。
模具熱處理使關(guān)系能否充分保證模具鋼性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。國內(nèi)大部分企業(yè)在模具淬火時仍采用鹽熔爐或電爐加熱，由于模具熱處理工藝執(zhí)行不嚴(yán)，處理質(zhì)量不高，而且不穩(wěn)定，直接影響模具使用壽命和質(zhì)量。近年來，真空熱處理爐開始廣泛用于模具制造。
0.3 模具技術(shù)的發(fā)展趨勢
(1) 模具CAD/CAE/CAM正向集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展
1） 模具軟件功能集成化。
模具軟件功能的集成化要求軟件的功能模塊比較齊全，同時個功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型，以實(shí)現(xiàn)信息的綜合管理與共享，從而支持模具設(shè)計(jì)，制造，裝配，檢驗(yàn)，測試及生產(chǎn)管理的全過程，達(dá)到實(shí)現(xiàn)最佳效益的目的。如英國Deleam公司的系列化軟件就包括了曲面/實(shí)體幾何造型，復(fù)雜形體工程制圖，工業(yè)設(shè)計(jì)高級渲染，塑料模設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)，逆向工程系統(tǒng)及復(fù)雜形體在線測量系統(tǒng)等。集成化程度高的軟件還包括：Pro/E,UG和CATIA等。
2） 模具設(shè)計(jì)，分析及制造的三維化。
傳統(tǒng)的二維模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已越來越不適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)和集成化技術(shù)要求。模具設(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)模具，所采用的三維數(shù)字化模型能方便地用于產(chǎn)品的CAE分析，模具可制造性評價和數(shù)控加工，成形過程模擬及信息的管理與共享。如Pro/E,UG和CATIA等軟件具備參數(shù)化，基于特征，全相關(guān)等特點(diǎn)，從而使模具并行工程成為可能。另外，Cimatran公司的Moldexpert,Deleam公司的Ps-mold 及日立造船的Space-E/mold均是3D專業(yè)注射模設(shè)計(jì)軟件，可進(jìn)行交互式3D型腔，型芯設(shè)計(jì)，模架配置及典型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。澳大利亞Moldflow公司的三維真實(shí)感流動模擬軟件Moldflow Advisers已經(jīng)受到用戶廣泛的好評和應(yīng)用。面向制造，基于知識的智能化功能是衡量模具軟件先進(jìn)性和實(shí)用性的重要標(biāo)志之一。如Cimatron公司的注射模專家軟件能根據(jù)脫模方向自動產(chǎn)生分型線和分型面，生成與制品相對應(yīng)的型芯和型腔，實(shí)現(xiàn)模架零件的全相關(guān)，自動產(chǎn)生材料明細(xì)表和供NC加工的鉆孔表格，并能進(jìn)行智能化加工參數(shù)設(shè)定，加工結(jié)果校驗(yàn)等。
3） 模具軟件應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)化趨勢。
隨著模具在企業(yè)競爭，合作，生產(chǎn)和管理等方面的全球化，國際化，以及計(jì)算機(jī)軟硬技術(shù)的迅速發(fā)展，模具軟件應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢是使CAD/CAE/CAM技術(shù)跨地區(qū)，跨企業(yè)，跨院所在整個行業(yè)中推廣，實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬設(shè)計(jì)，敏捷制造技術(shù)成為可能。美國在其《21世紀(jì)制造企業(yè)戰(zhàn)略》中指出，到2006年要實(shí)現(xiàn)汽車工業(yè)敏捷生產(chǎn)/虛擬工程方案，使汽車開發(fā)周期從40個月縮短到4個月。
(2)模具檢測和加工設(shè)備向精密、高效和多功能方向發(fā)展
1） 模具向著精密，復(fù)雜，大型的方向發(fā)展，對檢測設(shè)備的要求越來越高。目前國內(nèi)廠家使用較多的有意大利，美國，日本等國的高精度三坐標(biāo)測量機(jī)，并具有數(shù)字化掃描功能。實(shí)現(xiàn)了從測量實(shí)物-建立數(shù)學(xué)模型-輸出工程圖紙-模具制造全過程，成功實(shí)現(xiàn)了逆向工程的開發(fā)和應(yīng)用。
2） 數(shù)控電火花加工機(jī)床。
日本沙迪克公司采用直線電機(jī)伺服器驅(qū)動的AQ325L，AQ550LIS-WEDM具有驅(qū)動反應(yīng)快，傳動及定位精度高，熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。瑞士夏米爾公司的NCEDM具有P-E3自適應(yīng)控制，PCE能量控制及自動編程專家系統(tǒng)，另外有些EDM還采用混粉加工工藝，微精加工脈沖電源及模糊控制（FC）等技術(shù)。
3） 高速銑削機(jī)床（HSM）
銑削加工是型腔模具加工的重要手段。而高速銑削具有工件溫升低、切削力小、加工平穩(wěn)、加工質(zhì)量好、加工效率高（為普通銑削加工的5-10倍）及可加工硬材料（<60HRC）等諸多優(yōu)點(diǎn)。因而在模具加工中日益受到重視。HSM主要用于大，中型模具加工，如汽車覆蓋件模具，壓鑄模，大型塑料模等曲面加工。
4） 模具自動加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展。
隨著各種新技術(shù)的迅速發(fā)展，國外已出現(xiàn)了模具自動加工系統(tǒng)，這也是我國長遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。模具自動定位夾具或定位盤；有完整的機(jī)具，刀具數(shù)控庫；有完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng)；有質(zhì)量檢測控制系統(tǒng)。
(3) 快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)的廣泛應(yīng)用
縮短產(chǎn)品開發(fā)周期是贏得市場競爭的有效手段之一。與傳統(tǒng)模具加工技術(shù)相比，快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)具有制模周期短，成本較底的特點(diǎn)，精度和壽命又能滿足生產(chǎn)需求，是綜合經(jīng)濟(jì)效益比較顯著的模具制造技術(shù)。
快速原型制造（RPM）技術(shù)是集精密機(jī)械制造，計(jì)算機(jī)技術(shù)，NC技術(shù)，激光成型技術(shù)和材料科學(xué)與一體的新技術(shù)，是當(dāng)前最先進(jìn)的零件及模具成型方法之一。RPM技術(shù)可直接或間接用于模具制造，具有技術(shù)先進(jìn)的概念設(shè)計(jì)到制造完成僅為傳統(tǒng)加工方法所需時間的1/3和成本的1/4左右。
現(xiàn)在是多品種，少批量生產(chǎn)的時代，到下一個世紀(jì)，這種生產(chǎn)方式占工業(yè)生產(chǎn)的比例將達(dá)75%以上。一方面是制品使用周期短，品種更新快，另一方面制品的花樣變化頻繁，均要求模具的生產(chǎn)周期越快越好。因此，開發(fā)快速經(jīng)濟(jì)模具越來越引起人們的重視。例如，研制各種超塑性材料（環(huán)氧，聚脂等）制造（或其中填充金屬粉末，玻璃纖維等）的簡易模具，中，低熔點(diǎn)合金模具，噴涂成型模具，快速模架，快速凸模等也將日益發(fā)展。另外，采用計(jì)算機(jī)控制和機(jī)械手操作的快速換模裝置，快速試模技術(shù)也會得到發(fā)展和提高。
(4) 模具材料及表面處理技術(shù)的研究
因選材料和用材不當(dāng)，致使模具過早失效，大約占失效模具的45%以上。在整個模具價格構(gòu)成中，材料所占比重不大，一般在20%-30%，因此，選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要，對于模具鋼來說，要采用電渣重熔工藝，努力提高鋼的純凈度，等向性，致密度和均勻性及研制更高性能或有特殊性能的模具鋼，如采用粉末冶金工藝制造的粉末高速鋼等。粉末高速鋼解決原來高速鋼冶煉過程中產(chǎn)生的一次碳化物粗大和偏析，從而影響材質(zhì)的問題。其碳化物微細(xì)，組織均勻，沒有材料方向性，因此，它具有韌性高，磨削工藝性好，耐磨性高，長年使用尺寸穩(wěn)定等特點(diǎn)，特別對形狀復(fù)雜的沖件及高速沖壓的模具，其優(yōu)越性更加突出，是一種很有發(fā)展前途的鋼材。模具鋼品種規(guī)格多樣化，產(chǎn)品精細(xì)化，制品化，盡量縮短供貨時間亦是重要發(fā)展趨勢。
熱處理和表面處理是能否充分發(fā)展模具鋼材性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的主要趨勢是：由滲入單一元素向多元素共滲，復(fù)合滲（如TD法）發(fā)展；由一般擴(kuò)散向CVD，PVD，PVCD，離子滲入，離子注入等方向發(fā)展；可采用的鍍膜有：TiC,TiN,TiCN,TiAlN,CrN,Cr7c3,W2C等，同時熱處理手段由大氣熱處理向真空熱處理發(fā)展。另外，目前對激光強(qiáng)化，輝光離子氮化技術(shù)及電鍍（刷鍍）防腐強(qiáng)化等技術(shù)也日益受到重視。
(5) 模具研磨拋光將向自動化、智能化方向發(fā)展
模具表面的精加工中未能很好解決的難題之一。模具表面的質(zhì)量對模具使用壽命、制件外觀拋光為主，不僅效率低（約占整個制造周期的1/3），且工人勞動強(qiáng)度大，質(zhì)量不穩(wěn)定，制約了我國模具加工向更高層次發(fā)展趨勢。日本已研制了數(shù)控研磨機(jī)，可實(shí)現(xiàn)三維曲面模具研磨拋光的自動化、智能化。另外，由于模具型腔形狀復(fù)雜，任何一種研磨拋光方法都有一定局限性。應(yīng)發(fā)展特種研磨與拋光，如擠壓磨、電化學(xué)拋光、超聲波拋光以及復(fù)合拋光工藝與裝備，以提高模具表面質(zhì)量。
(6)模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛
使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，而且能提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本。因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛。為此，首先要制定統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、降低成本；再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件規(guī)格品種、發(fā)展和完善聯(lián)銷網(wǎng)，保證供貨迅速。
(7) 壓鑄模、擠壓模及粉末鍛模比例增加
隨著汽車、車輛和電機(jī)產(chǎn)品向輕量化發(fā)展，壓鑄模的比例將不斷提高，對壓鑄模的壽命和復(fù)雜程度也將提出越來越高的要求。同時擠壓模及粉末鍛模比例也將有不同程度的增加，而且精度要求也越來越高。
(8) 模具工業(yè)新工藝、新理念和新模式
在成形（型）工藝方面，主要有沖壓模具多功能復(fù)合化、超塑性成形（型）、塑性精密成形（型）技術(shù)、塑料模氣體輔助注射技術(shù)及熱流道技術(shù)、高壓注射成形（型）技術(shù)等。另一方面，隨著先進(jìn)制造技術(shù)的不斷發(fā)展和模具行業(yè)整體水平的提高，在模具行業(yè)出現(xiàn)了一些新的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理理念與模式。具體主要有：適應(yīng)模具單件生產(chǎn)特點(diǎn)的柔性制造技術(shù)；創(chuàng)造最佳管理和效益的團(tuán)隊(duì)精神，精益生產(chǎn)；提高快速應(yīng)變能力的并行工程、虛擬制造及全球敏捷制造、網(wǎng)絡(luò)制造等新的生產(chǎn)哲理；廣泛采用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件的分工協(xié)作生產(chǎn)模式；適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的環(huán)保要求的綠色設(shè)計(jì)與制造等。
1.塑件分析
(a)
(b)
圖 1 塑件圖
（a）塑件二維圖；（b）塑件三維圖
塑件描述
(1)塑件名稱：隔弧板（如圖1所示）
(2)塑件材料為PP
(3)大批量生產(chǎn)，塑件表面不得有飛邊、熔接痕、無氣泡、無劃傷和
白斑等外觀缺陷
(4)未注圓角為R2
(5)表面粗糙度達(dá)到Ra1.6
(6)未有尺寸按MT6級精度計(jì)算
2.塑件的工藝分析
2.1塑料
（1）品種：PP
（2）顏色：綠色
（3）結(jié)構(gòu)特性:線性結(jié)構(gòu)為結(jié)晶型
（4）基本特性：PP塑料在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，PP為結(jié)晶型高聚物，常用塑料中PP最輕，密度僅為0.91g/cm3（比水?。Ｍㄓ盟芰现?，PP的耐熱性最好，其熱變形溫度為80-100℃，能在沸水中煮，PP有良好的耐應(yīng)力開裂性，有很高的彎曲疲勞壽命，俗稱“百折膠”，PP的綜合性能優(yōu)于PE料，PP產(chǎn)品質(zhì)輕、韌性好、耐化學(xué)性好。PP的缺點(diǎn)：尺寸精度低、剛性不足、耐候性差、易產(chǎn)生“銅害”，它具有后收縮現(xiàn)象，脫模后，易老化、變脆、易變形。
（5）材料的成型性能分析:
①結(jié)晶料,吸濕性小,易發(fā)生融體破裂,長期與熱金屬接觸易分解.
②流動性好,但收縮范圍及收縮值大,易發(fā)生縮孔，凹痕,變形。
③冷卻速度快,澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應(yīng)緩慢散熱,并注意控制成型溫度。料溫低溫高壓時容易取向,模具溫度低于50度時,塑件不光滑,易產(chǎn)生熔接不良,流痕,90度以上易發(fā)生翹曲變形
④塑料壁厚須均勻,避免缺膠,尖角,以防應(yīng)力集中。
2.2塑件工藝
（1）尺寸精度：該塑件未標(biāo)注公差尺寸, 故公差等級取MT6級精度計(jì)算.
（2）表面質(zhì)量要求:該塑件為汽車座椅調(diào)節(jié)器支架,要求表面光滑、完整、厚度均一、無飛邊毛刺、無銀絲、無波浪、熔接痕數(shù)量最少，熔接痕最小、無縮痕、無氣泡、無劃傷和白斑等外觀缺陷，表面粗糙度可取Ra1.6。
（3）結(jié)構(gòu)工藝性：此塑件為圓形塑件，整體尺寸為R42cm，厚度基本均勻?yàn)?2mm，屬于中小型塑件。
（4）通過以上分析，此塑件可以采用注塑成形生產(chǎn)，又因?yàn)槟＞邏勖笠_(dá)到10萬次，塑件產(chǎn)量要達(dá)到25萬件，屬于大批量生產(chǎn)，采用注塑成形具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。
3.注射機(jī)的選擇
（1）計(jì)算塑件的體積、質(zhì)量
經(jīng)UG軟件測得塑件的體積約為41，819㎝3，塑件密度為0.91g/cm3,則質(zhì)量M=41.819×0.91=38.05g
（2）確定模具型腔數(shù)量
模具壽命要達(dá)到30 萬次，屬于大批量生產(chǎn)，且塑件精度要求較高，
為提高效率，采用一模兩腔結(jié)構(gòu)。
（3）選擇注射機(jī)
根據(jù)公式Vmax≥(nVs+Vj)/k
Vmax—注射機(jī)的最大注射量
n—型腔數(shù)量
Vs—塑件體積
Vj—澆注系統(tǒng)凝料體積
K—注射機(jī)最大注射量利用系數(shù)，一般取K=0.8
已知n=2，Vs=41.82㎝3，估計(jì)Vj=6㎝3，則Vmax≥(2×41.82+6)/0.8=112.05㎝3
查表可選擇的注射機(jī)型號為XS-ZY-125型臥式注射機(jī),其有關(guān)參數(shù)為:
額定注射量 125cm3
注射壓力 120MPa
鎖模力 900KN
最大成形面積 320cm2
模具厚度 200～300mm
最大開合模行程 300mm
噴嘴圓弧半徑 12mm
噴嘴孔直徑 4mm
拉料間距 260mm×290mm
頂出形式 兩側(cè)設(shè)有頂桿，機(jī)械頂出
（4）制定注射成形工藝參數(shù)
查表得PP的注射成形工藝參數(shù)如下：
①溫度（oC）
噴嘴溫度 170～190
料筒溫度 前段180～220 中斷200～220 后段160～170
模具溫度 40～802
②壓力（MPa）
注射壓力 70～120
③時間（S）
注射時間 0～5 冷卻時間 15～50
保壓時間 20～60 成形周期 40～120
4．模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1分型面的選擇
分型面是模具動模和定模的結(jié)合處，分型面的選擇應(yīng)以模具結(jié)構(gòu)
簡單、分型容易，且不破壞已成形的塑件為原則，首先確定模具的開模方向?yàn)樗芗妮S線方向，根據(jù)分型面應(yīng)選擇在塑件外形的最大輪廓處原則，則此塑件的分型面選在塑件的上接面處，此塑件分型面如圖2所示
圖2 分型面
4.2型腔布局
單型腔模具雖然可使模具結(jié)構(gòu)簡單，但塑件成形的生產(chǎn)效率低，塑件的成本高，適于塑件較大的產(chǎn)品。多型腔模具雖然使模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但塑料成形的生產(chǎn)效率高，塑件成本低，根據(jù)注射量求出型腔的數(shù)目。零件規(guī)格比較大，一模一腔但是經(jīng)濟(jì)效益低。生產(chǎn)效益低，模多腔模具的尺寸大不利于加工，但是生產(chǎn)效益高，經(jīng)濟(jì)效益高，所以采取一模二腔最符合該產(chǎn)品，如圖3所示
圖3 型腔布局
4.3確定模具總體結(jié)構(gòu)類型
對塑件表面的要求較高，要求表面光滑、完整、厚度均一、無飛邊毛刺、無銀絲、無波浪、熔接痕數(shù)量最少，熔接痕最小、無縮痕、無氣泡、無劃傷和白斑等外觀缺陷，所以采用側(cè)澆口成形。
方案一：普通兩板模結(jié)構(gòu)是注塑模中最簡單的一種結(jié)構(gòu)形式，這種模具只有一個分型面。
方案二：三板模結(jié)構(gòu)，三板模也是注塑模中較為常見的一種結(jié)構(gòu)，但是比較繁瑣。
綜合考慮，選擇兩板模。
4.4成形零件設(shè)計(jì)
（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
型腔和型芯的結(jié)構(gòu)有兩種基本形式，即整體式與組合式?？紤]到塑件大批量生產(chǎn)，則應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)模具鋼，為節(jié)省貴重鋼材，型腔和型芯都宜于采用組合式結(jié)構(gòu)，此外，組合式結(jié)構(gòu)還可減少熱處理變形、利于排氣、便于模具的維修。為便于裝拆，型腔采用整體嵌入式。
（2）工作尺寸計(jì)算（因?yàn)槭俏醋⒐畎碝T6計(jì)算）
對于標(biāo)注公差的型芯、型腔尺寸按相應(yīng)公式進(jìn)行尺寸計(jì)算，其余則按簡化公式計(jì)算。
查表可知洦PP的平均收縮率Scp=1.15%
型芯徑向尺寸84+0.46
LM=(LS＋LSScp＋3Δ/4)－δz
=（84+84.46×1.15%+0.46×3/4）-（0.46/4）
=85.3-0.115
型芯高度尺寸 12+0.32
HM=(HS+HSScp+2Δ/3)－δz
=（12+12×1.15%+2/3×0.32）-（0.32/4）
=12.52-0.08
型腔徑向尺寸 84-0.46
LM=(LS＋LSScp-3Δ/4) +δz
=（84+84×1.15%-3/4×0.46）+（0.46/4）
=85.3+0.115
型腔深度尺寸 10-0.28
HM=(HS+HSScp?2Δ/3) +δz
=(10+10×1.15%-2/3×0.28) +（0.28/4）
=10.34+0.07
型芯圓角 R5
LM=(LS＋LSScp)－δz
=(5+5×2.25%)-0.01=5.12-0.01
型腔圓角 R2
LM=(LS＋LSScp)+δz
=（5+5×2.25%)+0.01=5.12+0.01
（3）型腔側(cè)壁和底板厚度計(jì)算
整體式型腔結(jié)構(gòu)其特點(diǎn)牢固、不易變形、不會是塑件產(chǎn)生拼接線痕跡.但是加工困難熱處理不方便。組合式簡化加工工藝減少熱處理拼合處有間隙，利于排氣，便于維修，節(jié)省貴重的模具鋼，其要求的精度較高，組合結(jié)構(gòu)必須牢固。由于此零件的規(guī)格較小大R42所以采用組合式
H1/l=12/42=0.29 查表得C=0.015 W=0.09
l/b=84/84=1查表得a′=0.25 c′=0.013
S=135 T=127
4.5選擇標(biāo)準(zhǔn)模架
(1)確定模架組合形式
采用推桿推出機(jī)構(gòu)，定模和動模均由兩塊模板組成,有許多的模架DUM和LIM的現(xiàn)成的模架,所以采取的是 LIM（SG）
(2)計(jì)算型腔模板周界
長度N=127+125=251
寬度L=135×2+52×2=374
(3)選取標(biāo)準(zhǔn)的型腔模板周界尺寸
首先確定模架寬度，N=374最接近于標(biāo)準(zhǔn)尺寸400，則選400×L；然后從L系列標(biāo)準(zhǔn)尺寸中選擇接近于L= 251的250。最終確定的模架規(guī)格為250×400。
(4)確定模板厚度
A板 定模板，用來嵌入型腔鑲塊，因型腔鑲塊采用通孔臺肩式，則A板厚度等于型腔鑲塊厚度，型腔鑲塊厚度=型腔深度+底板厚度=45，選取標(biāo)準(zhǔn)中A板厚度HA=50mm。
B板 動模板，用來固定型芯，采用通孔臺肩式，B板厚度=（0.5～1）型芯高度，則B板厚度HB在50～70之間，標(biāo)準(zhǔn)化取HB=70mm。
C板 墊板，形成推出機(jī)構(gòu)的移動空間，其厚度=推桿墊板厚度＋推桿固定板厚度＋塑件推出距離，保證把塑件完全推離型芯。此模架推桿墊板厚度=15mm，推桿固定板厚度=15mm，塑件推出距離=型芯高度+（5～10）cm，選推出機(jī)構(gòu)移動空間要足夠推出塑件，HC=80 mm。
此設(shè)計(jì)中模架標(biāo)準(zhǔn)采用FUTABA標(biāo)準(zhǔn)模架，如圖4所示。
圖4 模架
(5)檢驗(yàn)?zāi)＜芘c注射機(jī)的關(guān)系
①模具外形尺寸250×320＜拉桿空間300mm×340mm ，合理。
②最大模具厚度300 ＞模具厚度260＞最小模具厚度200 ，合理。
③開模行程 ＜最大開合模行程300，合理。
4.6澆注系統(tǒng)
澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是注塑模具設(shè)計(jì)的一個重要環(huán)節(jié)，它對注塑成型周期和塑件質(zhì)量（如外觀、物理性能、尺寸精度等）都有直接影響， 故設(shè)計(jì)時要使型腔布置和澆口開始部位力求對稱，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，而澆口的位置也要適當(dāng)，盡量避免沖擊嵌件和細(xì)小的型芯，防止型芯變形，澆口的殘痕不影響塑件的外觀。
(1)主流道的設(shè)計(jì)
主流道是塑料熔融體進(jìn)入模具型腔時最先經(jīng)過的部位，它將注塑機(jī)噴嘴注出的塑料熔體導(dǎo)入分流道或型腔，其形狀為圓錐形，便于熔體順利地向前流動，開模時主流道凝料又能順利地拉出來。由于主流道要與高溫塑料和注塑機(jī)噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，通常不直接開在定模板上，而是將它單獨(dú)設(shè)計(jì)成主流道襯套鑲?cè)攵０鍍?nèi)。
澆口套的選用：
進(jìn)料口直徑：D=d+(0.5～1)mm=3＋1≈4mm
式中d為注塑機(jī)噴嘴口直徑。
球面凹坑半徑：R=r+(0.5～1)mm=10+0.5＝10.5mm
式中r為注塑機(jī)噴嘴球頭半徑。
所選澆口套的立體圖如圖5所示：
圖5 澆口套
(2)冷料穴設(shè)計(jì)
冷料穴位于主流道正對面的動模板上，或處于分流道末端。其作用是捕集料流前鋒的“冷料”，防止“冷料”進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量，開模時又能將主流道的凝料拉出。冷料穴的直徑宜大于主流道大端直徑，長度約為主流道大端直徑。
(3)分流道的設(shè)計(jì)
分流道截面形狀可以是圓形、半圓形、矩形、梯形和U形等，圓形和正方形截面流道的比面積最小（流道表面積與體積之比值稱為比表面積），塑料的溫度下降小，阻力亦小，流道的效率最高，但是加工較困難，于是選用U形。因?yàn)閁形截面分流到熱量損失僅大于圓形和正方形截面的分流道，但又比圓形和正方形的截面流道容易脫模，而且，加工容易，所以U形截面分流道具有優(yōu)良的綜合性能。
分流道的尺寸：分流道尺寸由塑料品種、塑件的大小及流道長度確定。對于重量在200g以下，壁厚在3mm以下的塑件可用以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算分流道的直徑。
D=0.2654W1/2 L1/4
式中：D——分流道的直徑，mm；
W——塑件的質(zhì)量，g；
I——分流道的長度，mm；
由于所設(shè)計(jì)的塑件的質(zhì)量小于200g，故按以上公式確定其直徑。
D=0.2654W1/2L1/4=0.2654×44.571/2501/4=3.78mm
·由于此式計(jì)算的分流道直徑限于3.2mm～9.5mm，而所算出來的結(jié)果小于此范圍，參考聚苯乙烯的分流道推薦值，定出分流道直徑為6mm，其剖視圖如圖6所示
圖6 分流道
其中r=6mm h=2r，分流道的布置：選用平衡式的分流道布局。
(4)澆口設(shè)計(jì)
澆口又稱進(jìn)料口，是連接分流道與型腔之間的一段細(xì)短流道，其截面積約為分流道的0.03～0.09，長度約為0.5mm～2mm。澆口形式有直澆口、側(cè)澆口、點(diǎn)澆口和潛伏性澆口等，分析可知選側(cè)澆口較為合理，因?yàn)榻?jīng)過澆口分析，鼠標(biāo)澆口位置最好是在藍(lán)色位置里面和外面，但是，因?yàn)樵O(shè)計(jì)的是一模兩腔，綜合考慮，選擇側(cè)澆口，澆口澆道如圖7所示
澆口 澆道
圖7 澆口澆道
澆口直徑為0.6mm，各拔模角度為15°。
4.7推出機(jī)構(gòu)
常用的推出機(jī)構(gòu)有推桿、推板、推管等，推桿推出機(jī)構(gòu)是整個推出機(jī)構(gòu)中最簡單、最常見的一種形式。由于設(shè)置推桿的自由度較大，而且推桿截面大部分分為圓形，容易達(dá)到推桿與推板或型芯上推桿孔的配合精度，推桿推出時運(yùn)動阻力小，推出動作靈活可靠，損壞后也便于更換，所以采用推桿推出
注意事項(xiàng)：
(1)導(dǎo)柱長度要足夠，以保證推出塑件時推板留在模具上。
(2)推桿與型芯的間隙為0.5mm，不會擦傷型芯，錐面配合，起到輔助定位作用，也可防止推桿因偏心而溢料。
(3)由于塑件高度較小，型腔深度不是很大，且非軟質(zhì)塑料，不容易形成真空，因此不必設(shè)置引氣裝置，如圖8所示
圖8 頂桿
4.8冷卻系統(tǒng)
模具溫度的調(diào)節(jié)既關(guān)系到塑件質(zhì)量（塑件的尺寸精度、塑件的力性能和塑件的表面質(zhì)量），又關(guān)系到生產(chǎn)效率，采用冷卻水效果良好的冷卻水回路的模具是縮短成型周期、提高生產(chǎn)效率最有效的方法，所以根據(jù)塑件的形狀、壁厚及塑料的品種，設(shè)計(jì)與制出能實(shí)現(xiàn)均一、高效冷卻的回路，如圖9所示
圖9 冷卻水道
4.9排氣系統(tǒng)
由于此模具屬于中小型模具，且模具結(jié)構(gòu)較為簡單，可利用模具分型面和模具零件間的配合間隙自然地排氣，間隙通常為0.02～0.03mm ，中間設(shè)排氣槽。
5.注射機(jī)的校核
(1)最大注射量
K=0.8 Vs =89.6㎝3 Vj =6㎝3 Vmax=125㎝3
因?yàn)闈M足KVmax﹥Vs＋Vj，適合。
(2)注射壓力
已知P注= 80～130 MPa，P公=145MPA，
則P公≥P注，適合。
(3)鎖模力900KN
(4)安裝部分尺寸
噴嘴孔直徑φ4.5＜主流道小端直徑φ6
拉桿空間300×340＞模具外形250×320
最小模厚200＜模具厚度260＜最大模厚300
(5)開模行程
最大開模行程300
則最大開模行程＞開模行程，適合。
(6)推出機(jī)構(gòu)
兩側(cè)設(shè)有頂桿，機(jī)械頂出
6.結(jié)束語
6.1模具設(shè)計(jì)的創(chuàng)新與特色總結(jié)
本人的設(shè)計(jì)的產(chǎn)品是遙控器中的后座，遙控器是一個注重外形的產(chǎn)品，強(qiáng)調(diào)外表輪廓的統(tǒng)一性，所以為了保證塑件外形的能夠比較圓滑，先建立一個整體外形，然后建立細(xì)節(jié)特征。用此方法做出來的遙控器外形比較圓滑，也不用太多考慮裝配的問題，設(shè)計(jì)也簡單。
在模架的設(shè)計(jì)方面，主要是應(yīng)用UG的外掛程序：Mold wizard專家模具系統(tǒng)，Mold wizard有一個比較完整的數(shù)據(jù)庫，包括各大模架供貨商個比較完整的系列的模架，而且有各種標(biāo)準(zhǔn)，從A、B、C板到頂針，水道，斜銷機(jī)構(gòu)，這些都是標(biāo)準(zhǔn)件，只要選定型號，尺寸，就可以直接向供貨商訂貨，這也正滿足了現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化的需求。
6.2論文存在問題與解決設(shè)想
在設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)了很多問題。
首先，在建模時，做過好幾個主控件，都導(dǎo)成圓角后，就可以了。
開始生成模具時，我對模具的結(jié)構(gòu)不夠了解所以開始分模面沒有盡可能變成平面，這樣加工會很難，后來用EXTEND命令，先把分模面延伸到一個平面，再延伸到工件的外表面，于是，分模面可以盡可能使平面。
在設(shè)計(jì)流道時，由于流道的尺寸太小，澆口太小，澆口位置不合理，造成了注塑時間長和澆注質(zhì)量很差，后來對流道和澆口的設(shè)計(jì)進(jìn)行了改善，最后出來的質(zhì)量好了很多。
在出工程圖時，是先在在UG中生成.drw文件，然后轉(zhuǎn)化成.dwg文件，再用AUTOCAD打開，進(jìn)行編輯，使用AUTOCAD的模板，在這個過程中也有很多問題。比如，UG中工程圖的配置文件不完全，導(dǎo)致從UG到AUTOCAD文件的比例不對。
此外，由于自己時間和技術(shù)的限制，鼠標(biāo)上蓋的卡口沒有做，模具中這個特征也沒有，如果要作這個特征，要在EMX模具專家系統(tǒng)中選擇斜銷機(jī)構(gòu)，再選擇尺寸。
經(jīng)過這次設(shè)計(jì)，我了解了模具設(shè)計(jì)的全過程，碰到了很多問題，也得到了很多經(jīng)驗(yàn)。
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致謝
在設(shè)計(jì)過程中，指導(dǎo)老師們給以了很大的支持和幫助，在這里很感謝他的指導(dǎo)，感謝胡云老師。
合上漫溢墨香的設(shè)計(jì)論文，已是夜涼如水，遙望夜空，星光燦爛。歷時半載的畢業(yè)設(shè)計(jì)撰寫工作，終于告了一個段落，掩卷而思，心中卻惶恐不安，唯恐這份代表我四年本科學(xué)習(xí)成果的畢業(yè)論文有負(fù)師長與親友的厚望。我深知前進(jìn)的每一步，都凝聚著眾多的關(guān)懷與愛護(hù)。在此，我只能借本文一隅表達(dá)自己內(nèi)心的感激之情。
感謝我的導(dǎo)師，他將我收入門下，不棄粗礪，悉心教誨。從他那里我不僅學(xué)到了許多知識，而且也被他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、廣博的學(xué)識、敏捷的洞察力與謙和的人格魅力深深的感染。指導(dǎo)老師對我的論文傾注了大量的心血，從選題、提綱的擬訂、初稿、修改稿直至最后定稿，每一個環(huán)節(jié)都得到了他悉心指導(dǎo)和幫助。師恩似海，終生難忘!
感謝在我大學(xué)學(xué)習(xí)期間給予我?guī)椭完P(guān)愛的所有同學(xué)，特別是同寢的同學(xué)為本文在撰寫過程中搜集各種資料，提出各種合理的意見和建議，特別感謝他們！
衷心感謝我的母親，在我的學(xué)習(xí)和生活中，她給了我無私的關(guān)懷和幫助，面對她始終如一的理解、寬容和鼓勵，我的感激之情難以用言語表達(dá)，但愿學(xué)有所成，能報(bào)于萬一。
最后，感謝百忙之中抽出時間評閱的老師和參加論文答辯的老師，并向他們致以深深的謝意!
工程圖