車用發(fā)動機消音器注射工藝分析及塑料注射模具設計
一．設計（論文）題目： 車用發(fā)動機消音器 射工藝分析及塑料注射模具設計 二．原始資料： 車用發(fā)動機消音器 品模型及產(chǎn)品說明 書 三．設計（論文）要求： 車用發(fā)動機消音器 一個具有復雜外形的產(chǎn)品，其 底座 需要用模具成形。本次畢業(yè)設計主要圍繞 底座 外形塑料注射模具設計開展，主要工作內容與要求包括： 1 分析制品結構，建立其塑料注射模具的基本結構形式，確定分型面； 2利用 件對產(chǎn)品殼體的澆口、注射壓力等進行注射 工藝分析、預測，使之符合注射工藝要求； 3 利用三維 成殼體的注射模具設計，包括模架、成型部分、脫模機構及澆注系統(tǒng)設計建模等； 4 繪制模具裝配圖及主要成型零件的零件圖。 完成文獻綜述和開題報告各一份；外文翻譯兩篇；殼體零件及模具三維數(shù)字模型；完成畢業(yè)論文。 四．畢業(yè)設計（論文）內容： 1 設計（論文）說明書（根據(jù)大綱要求） 完成設計說明書（ 10000 字以上）、文獻綜述和開題報告（ 4000 字以上）、外文翻譯（ 2 篇外文字符數(shù) 以上）各 1 份 2 設計（論文）圖紙 裝配工程圖 1 張，零件工程圖不少于兩張。 浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 摘要 汽車發(fā)動機消音器是一個具有復雜外形的產(chǎn)品 ,其底座需要模具成形。本論文主要圍繞底座外形塑料注射模具設計展開，首先介紹目前國內模具的發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢和研究課題的意義，重點論述該產(chǎn)品模具的基本結構形式及其工藝要求。 本文首先分析制品結構，建立注塑模具的基本結構形式并確定分型面，然后利用件進行注塑過程模擬，包括最佳澆口位置、填充、流動、冷卻等仿真。進而應用 件結合 件，根據(jù)注塑機的主要工藝參數(shù)完成注射模具中澆注系統(tǒng)、抽 芯機構、冷卻系統(tǒng)等設計。最后應用二維 件完成模具裝配圖及主要零件圖的繪制。 第一章 緒論 料制品及塑料模具 塑成型塑料及特點 注塑成型通常采用塑料，例如 。塑料為合成高分子化合物（ 又稱為高分子或巨分子。其是利用單體原料以合成或縮合反應聚合而成，其有合成樹脂及填料、穩(wěn)塑劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、色料等添加劑組成。 塑料在工業(yè)中應用廣泛，其主要特點是： （ 1） 塑料的制造成本低 （ 2） 密度小，質量輕。 大多數(shù)塑料的密度在 相當于鋁材密度的 50％左右 。 （ 3） 耐用、防水、質輕。 （ 4） 比 強度高。 鋼的扣伸比強度為 160玻璃纖維增強塑料的拉伸比強度可高達 170— 400 （ 5） 大部分塑料抗腐蝕能力強，不于酸、堿反應。 （ 6） 絕緣性能好，介電損耗低 。 （ 7） 具有很好的耐磨性。 塑成型的概述 塑料注射成型所用模具稱為注射成型模具，簡稱注射模。注塑成型是受熱融化的材料由高壓射入模腔，經(jīng)冷卻固化后，得到成型品的方法。該方法適用于形狀復雜部件的批量生產(chǎn)，浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 注塑成型是現(xiàn)代工業(yè)重要的加工方法。 [1] 注塑成型是通過注塑機來實現(xiàn)的一個循環(huán)過程。注塑機按注射方式主要分為立式注塑機，臥式注塑機，角式注塑機和多模轉盤 式注塑機。她們一般都包括注塑裝置、模合裝置、液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等部分。 塑模具的結構和類別 塑模具的典型結構 注塑模具由動模和定模兩部分組成，動模安裝在注塑機的移動模板上，定模安裝在注塑機的固定模板上。成型時，動模與定模閉合構成澆注系統(tǒng)和型腔，開模時動模與定模分離，以便取出塑料制品。根據(jù)各部件的作用，注塑模具可分為一下幾個基本部分。 （ 1） 澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)又稱流道系統(tǒng)，其作用是為塑料熔體提供從注塑機噴嘴流向型腔的通道。包括主流道、分流道、澆口、冷料穴、鉤料桿等。 （ 2） 成型部件 成型部件主要是由型腔和型芯組成 。型芯形成制品的內表面形狀，型腔形成制品的外表面形狀。 （ 3） 導向部件 導向部件的主要作用的保證各結構組件相互的移動精度，通常由導柱、導套或導滑槽組成。 （ 4） 推出機構 推出機構或稱頂出機構，主要作用是將塑料件從模中脫出，以及將凝料從流道內拉出并卸除。 （ 5） 溫控系統(tǒng) 為了滿足注塑工藝對模具溫度的要求，需要調溫系統(tǒng)對模具的溫度進行調節(jié)，對模具進行加熱或冷卻。針對熱塑性塑料注塑模具主要是設計冷卻系統(tǒng)以冷卻模具。對于熱固性塑料，用注塑模具或熱流道模具時通常需要加熱，這需要在模具內設置加熱孔或安裝加熱板以防止熱量散失。 （ 6） 排氣槽 排 氣槽的作用是將成型過程中的氣體充分排出，防止塑件產(chǎn)生氣穴等缺陷，常用的辦法是在分型面處或容易困氣的部位開設排氣溝槽。 浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） （ 7） 側抽芯機構 對于帶有側凹、側凸或側孔的塑件，若將成型部件做成整體，則成型完成后塑件將無法脫模。即：需要在模具中設置側抽芯機構，以便在完成塑件的成型后，該機構能在塑件脫模之前先行讓出，保證塑件順利脫模。 （ 8） 模架 模架的主要作用是將各個構件組成整體的連接系統(tǒng)。包括定模座板、定模板、動模板、動模座板等。通常采用標準件，以減少繁重的模具設計和制造工作量。 料模具的一般類別 塑料模具的一般類別可以按照 模具的分板類型來劃分，大概分為一下幾種。 （ 1） 兩板模（ 2 兩模板又稱單一分型面模，他是注塑模中最簡單的一種。但是，其他模具都是兩板模的發(fā)展，可以說，兩板模是其他模具的基礎。 兩板模的一部分型腔在動模，一部分型腔在動模，主流道的定模部分。分流道開設在分型面上。開模后，制品和流道留在動模，動模部分設有頂出系統(tǒng)以便取出制品。 （ 2） 三板模或細水口模（ 3 三板模是由兩個分型面將模具分成三部分的塑料模具，它的結構比兩板模復雜，設計和加工的難 度也比較高。三板模比兩板模增加了澆口板，適用于制品的四周不準有澆口痕跡的場合，這種模具采用點澆口，所以也叫細水口模具。這種模具的啟動動力一般使用山打螺絲或拉板結構。 （ 3） 熱流道模具（ 熱流道模具是一種新興的模具類型，它的制作成本比前兩種模具結構都要高，并且制作復雜，不易加工。但是熱流道模具具有很多無法比擬的優(yōu)點： ? 無廢料產(chǎn)生 ? 可降低注塑壓力，可以采用多腔模 ? 可大幅度縮短成型周期 ? 可大幅度提高制品的品質 ? 比熱小，熔融，而且又易冷卻 ? 導熱性好，以便在模具中快速冷卻 [2] 料 注塑成型技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 課題相關技術的國內外發(fā)展概況 車消音器原理及分類 消聲器是一種通過其特殊的結構使得氣流通過并使噪聲衰減的裝置。按消聲原理分為阻性消聲器、抗性消聲器、阻抗復合式消聲器。 （ 1） 阻性消聲器是一種吸收式消聲器，其結構就是在管道內部布設吸音材料，當氣流和吸音材料接觸時，由于吸音材料的摩擦和粘滯阻力，從而把聲能轉換成熱能，而達到消聲效果。其主要用于中，高頻消聲。 [3,4] （ 2） 抗性消聲器是在其內部通過管道、隔板等部件組成擴張室、共振室等消聲單元，使聲波傳播時反射回去，從而達到消聲效果，其對低、中 頻有較好的效果。 [3] 阻抗復合消聲器是把抗性和阻性消聲器結合起來，分別使用抗性消聲單元和吸聲材料，使其對高、中、低頻聲波都有較好的消聲效果。 [4] 車消音器發(fā)動機發(fā)展現(xiàn)狀 目前國內的汽車企業(yè)很多以一位平面波理論為依據(jù)，通過對樣品和有關資料的分析，加上設計者得經(jīng)驗來設計幾種消聲器結構，然后通過實驗的方法進行其性能和指標的評定，從而做出最佳的選擇。這種方法直觀且簡單，但是其工作量大，周期長，消耗高的特點也異常突出。所以近幾年來，我國的研究設計人員也陸續(xù)用邊界元或有限元的方法對消聲器進行設計，但是這些研究知識 局限于消聲器的聲學特性，很少考慮流速、溫度等外界影響。所以總體來說我國的消聲器的自主設計能力有待進一步提高。 [5,6] 內外模具技術發(fā)展狀況比較 隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展，新的技術革命不斷取得新的進展和突破，技術的飛躍發(fā)展己經(jīng)成為推動世界經(jīng)濟增長的重要因素。 高科技新技術在國外的模具企業(yè)中己得到廣泛應用。將高科技新技術應用于模具的設計與制造，己成為快速制造優(yōu)質模具的有力保證。而我國注塑模具工業(yè)起步晚、底子薄，與工業(yè)發(fā)達國家相比還存在較大的差距。但在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列經(jīng)濟政策支持和改革開放方針的引導下 ，我國注塑模具行業(yè)得到了迅速發(fā)展，一些大型、精密、微型的高效率、自動化、無流道、氣體輔助、高壽命的模具在整個塑料模具領域所占的比重越來越大。在傳統(tǒng)注射成型技術基礎上創(chuàng)新或糅合其它先進技術，利用“雜交優(yōu)勢”推陳出新，仍是我國注射成型技術發(fā)展的主流。 [7,8] 浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 我國模具工業(yè)發(fā)展速度很快， 2010 年全國模具總產(chǎn)量約達到 1200 億元，如果按年均遞增 15%推算， 2020 年可達 3100 億元，那是我國將進入世界模具生產(chǎn)強國之列。模具生產(chǎn)方面，我國已經(jīng)生產(chǎn)精度為的多工位級進?！，F(xiàn)在我國從事模具技術研究的機構和院校已有30 余家，從事模具教育培訓的已經(jīng)超過 50 家。 雖然我國模具行業(yè)發(fā)展非常迅速，但是和國外的差距依舊明顯： 表 1 國內外模具技術對比 序號 比較點 差距點 1 模具設計體系 規(guī)范模具設計軟件開發(fā)需加強 2 制造工藝水平 國內模具工藝條件參差不齊，質量不佳 3 調試水平 有用戶檢驗模具質量，給用戶帶來的損失和浪費 4 原材料 材料機械性能有較大差距 5 外觀和壽命 國內模具的外觀和壽命與國外都有較大差距 6 配套體系 國內企業(yè)忽視與其他設備、原料供應商的合作 具技術的未來趨勢 由于利用注塑模具 件，設計與工程人員可以完成一系列的模具設計，而且可以增加模具設計合理性，減少試模次數(shù)，加快產(chǎn)品研發(fā)，提高企業(yè)效率。所以未來模具技術發(fā)展必定結合注塑模 術。 [6,8,9,10] 今后的研究和發(fā)展工作主要在于 : （ 1） 精度的數(shù)字化技術，對復雜形狀的產(chǎn)品進行數(shù)據(jù)采集（速度塊而且精準），并建立線框模型。 （ 2） 實現(xiàn)模具加工的全自動化 （ 3） 通過信息網(wǎng)絡實現(xiàn)技術價值，技術服務，技術轉讓。 料注塑模具設計 術 模具 一項高科技、高效益的系統(tǒng)工種。它以計算機軟件 的形式，為用戶提供一種有效的輔助工具，使工種技術人員能借助于計算機對產(chǎn)品、模具結構、成形工藝、數(shù)控加工及成本等進行設計和優(yōu)化。模具 低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質量，已成為人們的共識。 在 “八五 ”、 “九五 ”期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計算機繪圖技術，數(shù)控加工的浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 使用率也越來越高。特別是以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進了相當數(shù)量 美國 GⅡ；美國 國 國 本 色列公司的 引進了美國 大利亞 國車 這些系統(tǒng)和軟件的引進，雖花費了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實現(xiàn)了 能支用 算機模擬等，取得了一定的技術經(jīng)濟效益，促進和推動了我國模具在引進工作上也存在著不少問題，缺少規(guī)劃，引進混亂，偏愛高檔，消化不良，使用效率低下，二次開發(fā)不夠，以及沒有實現(xiàn)根據(jù)我國模具行業(yè)的實際情況，以微機級軟件引進為主的方針等。 雖然 車覆蓋模、壓鑄模主要生產(chǎn)廠家得到了廣泛應用，但在全行來還存在著較大空白，一些國有企業(yè)的模具生產(chǎn)部門因缺乏資金，許多作坊式的模具生產(chǎn)小廠缺乏必要的技術人才，至今仍然采用著傳統(tǒng)的手工繪圖方式，數(shù)控加工的使用率很低。 近年 來，我國自主開的 統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的 統(tǒng)，華中理工大學開發(fā)的注塑模 統(tǒng)及 件；上海交大模具 家工程中心開發(fā)的冷沖模 統(tǒng)等，這些軟件具有適應國內模具和具體情況，在微機、在應用，價格較低等特點，為進一步普及模具 術創(chuàng)造了良好條件。 次畢業(yè)設計內容及本文章節(jié)組成 本次畢業(yè)設計的內容為 車用發(fā)動機消音器 本論文主要圍繞底座外形塑料注射模具設計展開。首先分析制品結構，建 立起塑料注塑模具的基本結構形式，確定分型面。然后 利用 射壓力等進行注射工藝分析、預測，使之符合注射工藝要求 。進而 利用三維 括模架、成型部分、脫模機構及澆注系統(tǒng)設計建模等 。最后應用二維 本文共有 5個章節(jié)組成，分別是緒論、塑料注射成型工藝及塑料注射模具設計、注射模具的設計計 算說明書、成型零件的制造工藝、總結與展望。 本文的重點在于注射模具的相浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 關設計說明，主要是對型腔布置和分型面確定、 對產(chǎn)品殼體的澆口、注射壓力進 行注射工藝分析和預測，然后對殼體的注射模具設計，包括模架、成型部分、脫模機構及澆注系統(tǒng)設計建模等。 第二章 塑料注射成型工藝及塑料注射模具設計 料注射成型工藝 射成型工作原理 注塑成型又稱注射成型，可以用來生產(chǎn)空間幾何形狀非常復雜的塑料制品。由于其具有應用廣、成型周期短、生產(chǎn)效率高、模具工作條件可以得到改善、制品進度高、生產(chǎn)條件較好、生產(chǎn)操作容易實現(xiàn)自動化和機械化諸多方面的優(yōu)點，因此在整個塑料制品生產(chǎn)行業(yè)中占有非常重要的地位。 利用塑料的可擠壓和可模塑性，首先將松散的粒料或粉狀成型物料從注塑機的料斗 送入高溫的機筒內加熱溶解塑化，使之成為黏流態(tài)熔體；然后用柱塞或螺桿壓縮并推動塑料熔體向前移動，使熔體以很大的流速通過機筒前端得噴嘴，并以很快的速度注射入溫度較低的閉合模具型腔中；經(jīng)過一段保壓冷卻成型時間后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制品。下圖為注塑原理示意圖。 [2] 浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 圖 2— 料斗 2— 螺桿轉動傳動裝置 3— 注射液壓缸 4— 螺桿 5— 加熱器 6— 噴嘴 7— 模具 塑成型工藝過程 普通注射成型工藝分為：生產(chǎn)前準備、注射過程 、制品的后處理。其注射成型工藝過程循環(huán)圖如下所示。 生 產(chǎn) 前 的準 備 工 作加 料 ： 粒料 或 粉 料注 射 機注 射 模 閉合注 射 、 沖模 、 保 壓冷 卻 定 型注 射 模開 啟制 品 脫 模及 卸 料清 模制 品后 處 理熔 融 塑 化物 料圖 2射成型生產(chǎn)工藝過程循環(huán)圖 （ 1） 生產(chǎn)前準備 準備包括對原料做預處理，清洗機筒，預熱嵌件和選擇脫模劑。原料預處理首先檢驗料的含水量、外觀色澤、顆粒情況、有無雜質并測試其熱穩(wěn)定性、流動性和收縮率等指標，然后對其進行預熱干燥（通常放置在干燥盤內，其中物料厚度以左右為宜）。 料成型前允許的含水量為，其在空氣循環(huán)干燥箱中的干燥溫度為，時間約為。 （ 2） 注塑工藝過程 完整的注射成型工藝過程可分為塑 化計量、注射充模和冷卻定型三個階段。注射沖模是指柱塞或螺桿從機筒內開始計量位置開始，通過注射油缸和活塞施加高壓，將塑好的塑料熔體經(jīng)過機筒前端的噴嘴和模具中的澆注系統(tǒng)快速送入封閉模腔的過程。冷卻定型從澆口凍結時間開始，到制品脫模為止，在此階段中，必須注意模腔壓力、制品密度、熔體在模內的冷卻情況及脫模條件等。 （ 3） 制品的后處理 原則上說，制品從模具脫出后，注塑成型過程即告結束，但是成型過程中塑料熔體在溫度和壓力作用下變形流動非常復雜，再加上流動前塑化不均勻及沖模冷卻速度不同，制品內常出現(xiàn)不均勻結晶、取向和收縮，導致 制品內產(chǎn)生相應的結晶、取向和收縮應力，故應該對制品進行退火和調濕兩種操作。退火是將制品加熱到固定溫度之間，進行一定時間保溫的熱處理，浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 而調濕是一種調整制品含水量的后處理工序（主要用于吸濕性很強，且又容易氧化的塑料制品）。 [11] 件材料的化學和物理特性 脂是一種共混物，是丙烯腈 苯乙烯共聚物，這三者的一般比例為20:30:50（熔點為）。其特性是由三組份的配比及每一種組分的化學結構，物理形態(tài)控制，丙烯晴組分在 表現(xiàn)的特性是耐熱性、耐化學性、剛性、抗拉強度，丁二烯表現(xiàn)的特性是 抗沖擊強度，苯乙烯表現(xiàn)的特性是加工流動性，光澤性。這三組分的結合，優(yōu)勢互補，使脂具有優(yōu)良的綜合性能。只要改變其三者的比例、聚合方法、顆粒的尺寸，便可以生產(chǎn)出一系列具有不同沖擊強度、流動特性的品種，如增加丁二烯的組份，則其沖擊強度會得到提高，但是硬度和流動性就會降低，強度和耐熱性亦變差。 有剛性好，沖擊強度高、耐熱、耐低溫、耐化學藥品性、機械強度和電器性能優(yōu)良，易于加工，加工尺寸穩(wěn)定性和表面光澤好，容易涂裝，著色，還可以進行噴涂金屬、電鍍、焊接和粘接等二次加工性能。 料比重為 ,成型收縮率 為 ,其特點如下 : (1) 綜合性能較好 ,沖擊強度較高 ,化學穩(wěn)定性高 ,電性能良好。 (2) 有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強、透明等級別。 (3) 流動性良好，柔韌性好。 料的注塑模工藝條件如下： 干燥處理： 料具有吸濕性，要求在加工之前進行干燥處理。建議干燥條件 為下最少干燥 2 小時。 熔化溫度：；建議溫度：。 模具溫度：。（模具溫度將影響塑件光潔度，溫度較低則導致光潔度較低）。 注射壓力：。 注射速度：中高速度。 [12] 塑成型機械 射機型號初選 注射模是安裝在注射機上使用的工藝設備 ,因此使用注塑模時應該 詳細了解注射機的技術規(guī)范 ,才可以設計出符合要求的模具。根據(jù)制品的三維圖，利用 件分析得出以下數(shù)據(jù) 塑件體積 塑件質量 浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 澆注系統(tǒng)凝料體積 澆注系統(tǒng)凝料質量 一次注射所需總的 積 一次注射所需總的 量 塑件表面積 塑件最大體積 塑件投影面積 根據(jù)以上信息預先選擇海天牌天翔系列 800/1350(注塑裝置 C)。其主要屬性如下 表 2塑機型號和技術參數(shù) [13] 海天牌天翔系列 800/1350（注塑裝置 C） 參數(shù)名稱 技術參數(shù) 單位 螺桿直徑 65 螺桿長徑比（ L/D） 理論注塑容積 863 注塑量 785 注塑速率 300 注塑壓力 157 化能力 螺桿轉速 合模裝置參數(shù) 鎖模力 2800 開模行程 590 拉桿間距 最大膜厚 630 最小膜厚 230 浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 頂出行程 150 頂出力 62 頂桿根數(shù) 13 其他參數(shù) 最大油泵壓力 16 油泵馬達 30 電熱功率 外形尺寸（） 機器質量 11 料斗容積 50 油箱容積 705 射機的校核 大注射量的校核 為了保證注塑成型，塑件和凝料的質量之和不應超過注塑機最大注塑量的。由于注塑機的額定注塑量是用聚苯乙烯（ 標定的，因此，使用其他塑料時，需要將注塑機的額定注塑量換算成塑件所使用塑料的注塑量，計算公式如下： 式中，為額定注塑量， g；為塑件所用塑料的注塑量， g；為常溫下聚苯乙烯的密度，；為常溫下塑件所用的塑料的密度，。 現(xiàn)?。?，計算得 所以最大注射量滿足校核要求。 [13] 射壓力的校核 注塑壓力是成型時柱塞或螺桿作用在熔體上的力，它用于克 服熔體流進噴嘴、澆注系統(tǒng)和型腔時的流動阻力。注塑機的最大注塑壓力必須大于成型塑件需要的注塑壓力。 成型塑件所需的注塑壓力與塑料品種、注塑機類型、噴嘴形狀、塑件壁厚、精度、塑化方式、模具溫度及澆注系統(tǒng)有關。經(jīng)驗表明，一般塑件的成型壓力在范圍內。而所選注塑機浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 的注塑壓力為。 故注射壓力的校核符合要求。 [13] 模力的校核 注塑機的鎖模力用來實現(xiàn)動、定模的緊密結合。當高壓塑料熔體充滿型腔時，會產(chǎn)生很大的壓力，使模具有沿分型面脹開的趨勢，為防止模具脹開，注塑機的鎖緊機構必須對模具施加足夠的鎖緊力（鎖 模力）。 注塑成型時型腔的脹力，等于塑料制品和澆注系統(tǒng)分型面上的投影之和乘以型腔內熔體的壓力。模具內的脹力應該小于注塑的鎖模力，即 式中， F 為注塑機額定鎖模力； k 為安全系數(shù)； A 為制品和澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積 p 為型腔內熔體的平均壓力，一般為注塑壓力的 塑件在分型面上的投影面積，澆道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積在模具設計之前是個未知數(shù)，根據(jù)統(tǒng)計分析是的倍，因此可用來估算。 所以 所選注塑機的注塑壓力為， 計算得 對比得出 故鎖模力校核符合要求，鎖模力可 靠。 [13] 料注射模具設計的基本程序 塑模具的設計依據(jù) 模具設計的主要依據(jù)，就是塑料制品圖及樣板。模具設計人必須對制品圖及樣板進行詳細分析和消化，同時再設計模具時，必須注意核查以下所有項目： （ 1） 尺寸精度及其相關尺寸的正確性 （ 2） 脫模斜度是否合理 （ 3） 制品厚度及其均勻性 （ 4） 塑料種類及其收縮率 （ 5） 表面要求 （ 6） 表面顏色 浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） （ 7） 塑料制品成型后是否有后處理 （ 8） 制品的批量 （ 9） 注塑機的規(guī)格 [13] 塑成型制品工藝分析 在模具設計之前，首先對制品圖進行詳細的分析和消化，其內容包括： （ 1） 制品的幾何形狀。 （ 2） 制品的尺寸、公差 和設計準則。 （ 3） 制品的技術要求。 （ 4） 制品所用的材料名稱、牌號。 [13] 具結構設計 腔數(shù)量的確定及型腔的排列 模具的型腔數(shù)量主要是根據(jù)制品的投影面積、幾何形狀、制品的精度、批量及經(jīng)濟效益來確定的，具體如下。 ? 制品的重量與注塑機的注塑量 ? 制品的面積和注塑機的鎖模力 ? 模具的外形尺寸，注塑機安裝的有效面積 ? 制品的精度 ? 制品的顏色 ? 制品有無抽芯及處理方法 ? 制品的生產(chǎn)批量 以上因素互相制約，因此在確定設計方案時，必須進行協(xié)調，以保證滿足其主要條件。 型腔的數(shù)量確定后，便進行型腔的排列即型腔 位置的分布，型腔的排列涉及尺寸、澆注系統(tǒng)的設計、抽芯系統(tǒng)的設計，以上問題又與分型面及澆口位置有關，所以在模具設計中應進行必要的調整，以獲得比較完善的方案。 [13] 型面的確定 分型面的位置要有利于模具加工、排氣、脫模、成形操作和塑料制件的表面質量等。 向分型與抽芯機構的確定 在設計側向分型與抽芯機構時，應確保其安全可靠，盡量避免與頂出機構干涉，否則在浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 模具上應設計有復位機構。 注系統(tǒng)設計 澆注系統(tǒng)設計包括主流道的選擇，分流道的形狀及尺寸的確認，澆口 位置的選擇，當采用點澆口時應注意脫膠口的設計 氣系統(tǒng)的設計 排氣系統(tǒng)對確保制品的成型起著重要的作用，其排氣方式有：利用排氣槽排氣；利用型芯、鑲件、推桿的配合間隙來排氣兩種。 卻系統(tǒng)的設計 冷卻系統(tǒng)設計是一項比較繁瑣的工作，既要考慮冷卻效果及冷卻的均勻性，又要考慮冷卻系統(tǒng)對模具整體的影響。 出系統(tǒng)的設計 制品的頂出是最后一個環(huán)節(jié)，頂出的好壞將決定制品的質量，因此，制品的頂出是不可忽略的。制品的頂出方式有：機械頂出、液壓頂出、氣動頂出三大類。 架的確定和標準的選用 模架一般是采用標準模架，特殊情況下可以對模架的部分形狀、尺寸和材料進行更改。 標準件包括：通用標準件和模具專用標準件兩大類，通用標準件如緊固件等。模具專用標準件有定位圈、澆口套、推桿、導柱、導套、彈簧、冷卻及加熱元件、二次分型機構標準件等。模具設計時盡量選用標準模架和標準件，這對縮短周期、降低成本及其有利。 射模具設計的相關計算 注塑模的計算點很多主要有型腔型芯工作尺寸的計算、型腔壁厚、底板厚度的確定、模具加熱、冷卻系統(tǒng)的有關計算等，但是這些計算僅作為設計人員 的參考，須針對制品要求靈活變通 。 [14] 制模具圖 制裝配圖 模架及有關的內容確定后，便可以繪制裝配圖。在繪制裝配圖的過程中，對已選用的澆注系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等進一步完善。 繪制裝配圖時應注意： 浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） （ 1） 應標注塑件的材料及收縮率。 （ 2） 應有詳細的材料明細表及日期。 制模具主要零件圖 在繪制型腔和鑲件時，必須注意所給出的尺寸和公差，其設計的準則是否與制品的基準及模具的基準相符合。 計圖紙的校對及修改 對設計圖紙進行，校對、修改以完善設計，補 救設計漏洞。 次畢業(yè)設計的技術要求和技術路線 題主要設計參數(shù) （ 1）塑料材料： 2）生產(chǎn)率： 80000/年（單班） （ 3）注塑件尺寸和外觀達到圖紙要求。 題研究工作的技術路線 首先了解所設計產(chǎn)品的設計步驟和方法。本課題是車用發(fā)動機消音器底座的注塑模具，所以了解車用發(fā)動機消音器的工作原理，使用要求，注塑模設計方法步驟等。具體流程如下： 表 1工作技術路線 步驟序號 具體實施步驟 第一步 查閱國內外有關產(chǎn)品的方案 第二步 了解注塑模的設計方法和步驟 第 三步 初步選定設計總體方案 第四步 根據(jù)具體設計完善方案（如：設計分型面，澆注系統(tǒng)） 第五步 檢查設計完善性，修改設計方案 浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 第六步 根據(jù)技術參數(shù)和數(shù)據(jù)要求，繪制三維圖，總裝圖等 第七步 對照設計要求檢查，修改并完成終稿 第三章 注射模具的設計計算說明書 腔布置和分型面確定 腔數(shù)的確定 確定型腔數(shù)目的方法有根據(jù)鎖模力、最大注射量、制品精度要求及經(jīng)濟性等方法，在設計時應該根據(jù)實際情況決定采用幾個型腔數(shù)。 根據(jù)注塑機的注塑量等參數(shù)得出本設計型腔數(shù)定為 1。 [15] 型面確定 分開模具取出塑料制品的界面稱為分型面，也叫做合模面。分型面可以是平面、曲面或是階梯面，常見的形式有水平分型面、階梯分型面、斜分型面、曲面分型面、瓣合式模具的瓣合面及成型芯的主、輔分型面。分型面的類型、形式選擇是否恰當，設計是否合理，在模具設計中也非常重要。它們不僅直接關系到模具結構的復雜程度，而且對制品的成型質量和生產(chǎn)操作等都有影響。設計分型面時，主要應考慮如下問題。 （ 1） 分型面不僅應選擇在對制品外觀沒有影響的位置，而且還須考慮如何能比較方便地清除分型面上產(chǎn)生的溢料飛邊，同時，還應避免分型面上產(chǎn)生的飛邊。 （ 2） 分 型面的選擇應有利于制品脫模，否則，模具結構便會變得比較復雜。通常，分型面的選擇應盡可能使制品在開模后滯留在動模一側。 （ 3） 分型面不應影響制品的形狀和尺寸精度。如果精度要求較高的部分被分型面分割，就會應為合模誤差造成較大的形狀和尺寸誤差，達不到精度要求。 （ 4） 分型面應盡量與最后填充熔體的型腔表面重合，以利于排氣。 （ 5） 選擇分型面時，應盡量減少脫模斜度給制品大小端尺寸帶來的差異。 （ 6） 分型面應便利于模具加工。 （ 7） 選擇分型面時，應盡量減少制品在分型面上的投影面積，以防此面積過大，造成鎖模困難，產(chǎn)生嚴重溢料。 有側孔或側凹的制品，選 擇分型面時應首先考慮將抽芯或分型距離長的一邊放在動、定模開模的方向，而將短的一邊作為側向分型抽芯機構： 浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 注系統(tǒng)確定和模具成型時間周期分配 件的外觀要求分析 制品的表面質量包括表面粗糙度和表面缺陷狀況等。如果不考慮制品表面的缺陷狀況，則制品的表面質量主要由表面粗糙度決定。一般來講，塑料原材料的質量、人工操作技術水品以及模腔的表面粗糙度等因素均會對制品的表面粗糙度有所影響，其中模腔表壁的表面粗糙度影響最大。目前，注射制品的表面粗糙度通常為，模腔表壁的表面粗糙度數(shù)值應為制品的，即 。 該制 品為車用發(fā)動機消音器，其原理為內置吸音材料，從而達到消音效果，故其底座非外觀件，表面粗糙度可取。 件尺寸公差標準 影響塑件尺寸精度的因素主要有：塑料材料的收縮率及其波動、塑件結構的復雜程度、模具因素（含模具制造、模具磨損及壽命、模具的裝配、模具的合模及模具設計的不合理所可能帶來的形位誤差等）、成型工藝因素（模塑成型的溫度 T、壓力 p、時間 t 及取向、結晶、成型后處理等）、成型設備的控制精度等。 其中 ， 塑件尺寸精度主要取決于塑料收縮率的波動及模具制造誤差。制品若沒有公差值，則按未注公差的尺寸許偏差計 算。 型零件設計和模架設計 模具設計時，應力求成型零件具有較好的裝配、加工及維修性能。為了提高成型零件的工藝性，主要應從以下幾點考慮。 （ 1） 避免成型零件產(chǎn)生尖角、薄壁。 （ 2） 易于加工，應充分考慮每一個零件的加工性能，通過合理的鑲拼組合來滿足加工工藝要求。 （ 3） 易于修整尺寸及維修。 （ 4） 保證零件強度。 （ 5） 易于裝配。 （ 6） 不影響外觀，塑件是否允許合模線存在是決定能否制作鑲件的前提，若允許合模線存在，則考慮鑲拼結構；否則，只能采用其他結構形式。 （ 7） 綜合考慮模具冷卻。 浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 參考文獻 [1]#1，于 2011 年 2 月 27 日引自百度百科 [2]利劍，張云靜 具設計 [M]華大學出版社， 2008:53]，于 2011 年 2 月 1 日 引自百度百科 [4]消聲器原理及其工程應用 [M]北工業(yè)大學出版社， 2005： 15]汽車發(fā)動機排氣系統(tǒng)性能分析 [D] 重慶大學 ， 2005： 3 [6]鵬程，朱福順 術應用現(xiàn)狀及研究進展 [M]蒙古工 業(yè)大學， 2005 [7]術在大型注塑模具設計中的應用研究 [D]青島科技大學， 2009:28]模具行業(yè)設計制造技術現(xiàn)狀與趨勢 [J]2007,（ 2） [9]艷英 M]慶科創(chuàng)職業(yè)學院， 2010:1 [10]志高 研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向 [N] 1998 [11]，趙仲治 M]1992:8312]. ，于 2011 年 5 月 5 日引自百度百科 [13]注塑模具設計師速查手冊 [M]學工業(yè)出版社， 2010 年 5 月： 57414]亞林，梅憐，龍國梁 M]南理工大學出版社， 2005 [15]志高 M]學：機械工業(yè)出版社， 2009:40一．設計（論文）題目： 車用發(fā)動機消音器 射工藝分析及塑料注射模具設計 二．原始資料： 車用發(fā)動機消音器 品模型及產(chǎn)品說明 書 三．設計（論文）要求： 車用發(fā)動機消音器 一個具有復雜外形的產(chǎn)品，其 底座 需要用模具成形。本次畢業(yè)設計主要圍繞 底座 外形塑料注射模具設計開展，主要工作內容與要求包括： 1 分析制品結構，建立其塑料注射模具的基本結構形式，確定分型面； 2利用 件對產(chǎn)品殼體的澆口、注射壓力等進行注射 工藝分析、預測，使之符合注射工藝要求； 3 利用三維 成殼體的注射模具設計，包括模架、成型部分、脫模機構及澆注系統(tǒng)設計建模等； 4 繪制模具裝配圖及主要成型零件的零件圖。 完成文獻綜述和開題報告各一份；外文翻譯兩篇；殼體零件及模具三維數(shù)字模型；完成畢業(yè)論文。 四．畢業(yè)設計（論文）內容： 1 設計（論文）說明書（根據(jù)大綱要求） 完成設計說明書（ 10000 字以上）、文獻綜述和開題報告（ 4000 字以上）、外文翻譯（ 2 篇外文字符數(shù) 以上）各 1 份 2 設計（論文）圖紙 裝配工程圖 1 張，零件工程圖不少于兩張。 浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 摘要 汽車發(fā)動機消音器是一個具有復雜外形的產(chǎn)品 ,其底座需要模具成形。本論文主要圍繞底座外形塑料注射模具設計展開，首先介紹目前國內模具的發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢和研究課題的意義，重點論述該產(chǎn)品模具的基本結構形式及其工藝要求。 本文首先分析制品結構，建立注塑模具的基本結構形式并確定分型面，然后利用件進行注塑過程模擬，包括最佳澆口位置、填充、流動、冷卻等仿真。進而應用 件結合 件，根據(jù)注塑機的主要工藝參數(shù)完成注射模具中澆注系統(tǒng)、抽 芯機構、冷卻系統(tǒng)等設計。最后應用二維 件完成模具裝配圖及主要零件圖的繪制。 第一章 緒論 料制品及塑料模具 塑成型塑料及特點 注塑成型通常采用塑料，例如 。塑料為合成高分子化合物（ 又稱為高分子或巨分子。其是利用單體原料以合成或縮合反應聚合而成，其有合成樹脂及填料、穩(wěn)塑劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、色料等添加劑組成。 塑料在工業(yè)中應用廣泛，其主要特點是： （ 1） 塑料的制造成本低 （ 2） 密度小，質量輕。 大多數(shù)塑料的密度在 相當于鋁材密度的 50％左右 。 （ 3） 耐用、防水、質輕。 （ 4） 比 強度高。 鋼的扣伸比強度為 160玻璃纖維增強塑料的拉伸比強度可高達 170— 400 （ 5） 大部分塑料抗腐蝕能力強，不于酸、堿反應。 （ 6） 絕緣性能好，介電損耗低 。 （ 7） 具有很好的耐磨性。 塑成型的概述 塑料注射成型所用模具稱為注射成型模具，簡稱注射模。注塑成型是受熱融化的材料由高壓射入模腔，經(jīng)冷卻固化后，得到成型品的方法。該方法適用于形狀復雜部件的批量生產(chǎn)，浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 注塑成型是現(xiàn)代工業(yè)重要的加工方法。 [1] 注塑成型是通過注塑機來實現(xiàn)的一個循環(huán)過程。注塑機按注射方式主要分為立式注塑機，臥式注塑機，角式注塑機和多模轉盤 式注塑機。她們一般都包括注塑裝置、模合裝置、液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等部分。 塑模具的結構和類別 塑模具的典型結構 注塑模具由動模和定模兩部分組成，動模安裝在注塑機的移動模板上，定模安裝在注塑機的固定模板上。成型時，動模與定模閉合構成澆注系統(tǒng)和型腔，開模時動模與定模分離，以便取出塑料制品。根據(jù)各部件的作用，注塑模具可分為一下幾個基本部分。 （ 1） 澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)又稱流道系統(tǒng)，其作用是為塑料熔體提供從注塑機噴嘴流向型腔的通道。包括主流道、分流道、澆口、冷料穴、鉤料桿等。 （ 2） 成型部件 成型部件主要是由型腔和型芯組成 。型芯形成制品的內表面形狀，型腔形成制品的外表面形狀。 （ 3） 導向部件 導向部件的主要作用的保證各結構組件相互的移動精度，通常由導柱、導套或導滑槽組成。 （ 4） 推出機構 推出機構或稱頂出機構，主要作用是將塑料件從模中脫出，以及將凝料從流道內拉出并卸除。 （ 5） 溫控系統(tǒng) 為了滿足注塑工藝對模具溫度的要求，需要調溫系統(tǒng)對模具的溫度進行調節(jié)，對模具進行加熱或冷卻。針對熱塑性塑料注塑模具主要是設計冷卻系統(tǒng)以冷卻模具。對于熱固性塑料，用注塑模具或熱流道模具時通常需要加熱，這需要在模具內設置加熱孔或安裝加熱板以防止熱量散失。 （ 6） 排氣槽 排 氣槽的作用是將成型過程中的氣體充分排出，防止塑件產(chǎn)生氣穴等缺陷，常用的辦法是在分型面處或容易困氣的部位開設排氣溝槽。 浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） （ 7） 側抽芯機構 對于帶有側凹、側凸或側孔的塑件，若將成型部件做成整體，則成型完成后塑件將無法脫模。即：需要在模具中設置側抽芯機構，以便在完成塑件的成型后，該機構能在塑件脫模之前先行讓出，保證塑件順利脫模。 （ 8） 模架 模架的主要作用是將各個構件組成整體的連接系統(tǒng)。包括定模座板、定模板、動模板、動模座板等。通常采用標準件，以減少繁重的模具設計和制造工作量。 料模具的一般類別 塑料模具的一般類別可以按照 模具的分板類型來劃分，大概分為一下幾種。 （ 1） 兩板模（ 2 兩模板又稱單一分型面模，他是注塑模中最簡單的一種。但是，其他模具都是兩板模的發(fā)展，可以說，兩板模是其他模具的基礎。 兩板模的一部分型腔在動模，一部分型腔在動模，主流道的定模部分。分流道開設在分型面上。開模后，制品和流道留在動模，動模部分設有頂出系統(tǒng)以便取出制品。 （ 2） 三板模或細水口模（ 3 三板模是由兩個分型面將模具分成三部分的塑料模具，它的結構比兩板模復雜，設計和加工的難 度也比較高。三板模比兩板模增加了澆口板，適用于制品的四周不準有澆口痕跡的場合，這種模具采用點澆口，所以也叫細水口模具。這種模具的啟動動力一般使用山打螺絲或拉板結構。 （ 3） 熱流道模具（ 熱流道模具是一種新興的模具類型，它的制作成本比前兩種模具結構都要高，并且制作復雜，不易加工。但是熱流道模具具有很多無法比擬的優(yōu)點： ? 無廢料產(chǎn)生 ? 可降低注塑壓力，可以采用多腔模 ? 可大幅度縮短成型周期 ? 可大幅度提高制品的品質 ? 比熱小，熔融，而且又易冷卻 ? 導熱性好，以便在模具中快速冷卻 [2] 料 注塑成型技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 課題相關技術的國內外發(fā)展概況 車消音器原理及分類 消聲器是一種通過其特殊的結構使得氣流通過并使噪聲衰減的裝置。按消聲原理分為阻性消聲器、抗性消聲器、阻抗復合式消聲器。 （ 1） 阻性消聲器是一種吸收式消聲器，其結構就是在管道內部布設吸音材料，當氣流和吸音材料接觸時，由于吸音材料的摩擦和粘滯阻力，從而把聲能轉換成熱能，而達到消聲效果。其主要用于中，高頻消聲。 [3,4] （ 2） 抗性消聲器是在其內部通過管道、隔板等部件組成擴張室、共振室等消聲單元，使聲波傳播時反射回去，從而達到消聲效果，其對低、中 頻有較好的效果。 [3] 阻抗復合消聲器是把抗性和阻性消聲器結合起來，分別使用抗性消聲單元和吸聲材料，使其對高、中、低頻聲波都有較好的消聲效果。 [4] 車消音器發(fā)動機發(fā)展現(xiàn)狀 目前國內的汽車企業(yè)很多以一位平面波理論為依據(jù)，通過對樣品和有關資料的分析，加上設計者得經(jīng)驗來設計幾種消聲器結構，然后通過實驗的方法進行其性能和指標的評定，從而做出最佳的選擇。這種方法直觀且簡單，但是其工作量大，周期長，消耗高的特點也異常突出。所以近幾年來，我國的研究設計人員也陸續(xù)用邊界元或有限元的方法對消聲器進行設計，但是這些研究知識 局限于消聲器的聲學特性，很少考慮流速、溫度等外界影響。所以總體來說我國的消聲器的自主設計能力有待進一步提高。 [5,6] 內外模具技術發(fā)展狀況比較 隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展，新的技術革命不斷取得新的進展和突破，技術的飛躍發(fā)展己經(jīng)成為推動世界經(jīng)濟增長的重要因素。 高科技新技術在國外的模具企業(yè)中己得到廣泛應用。將高科技新技術應用于模具的設計與制造，己成為快速制造優(yōu)質模具的有力保證。而我國注塑模具工業(yè)起步晚、底子薄，與工業(yè)發(fā)達國家相比還存在較大的差距。但在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列經(jīng)濟政策支持和改革開放方針的引導下 ，我國注塑模具行業(yè)得到了迅速發(fā)展，一些大型、精密、微型的高效率、自動化、無流道、氣體輔助、高壽命的模具在整個塑料模具領域所占的比重越來越大。在傳統(tǒng)注射成型技術基礎上創(chuàng)新或糅合其它先進技術，利用“雜交優(yōu)勢”推陳出新，仍是我國注射成型技術發(fā)展的主流。 [7,8] 浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 我國模具工業(yè)發(fā)展速度很快， 2010 年全國模具總產(chǎn)量約達到 1200 億元，如果按年均遞增 15%推算， 2020 年可達 3100 億元，那是我國將進入世界模具生產(chǎn)強國之列。模具生產(chǎn)方面，我國已經(jīng)生產(chǎn)精度為的多工位級進?！，F(xiàn)在我國從事模具技術研究的機構和院校已有30 余家，從事模具教育培訓的已經(jīng)超過 50 家。 雖然我國模具行業(yè)發(fā)展非常迅速，但是和國外的差距依舊明顯： 表 1 國內外模具技術對比 序號 比較點 差距點 1 模具設計體系 規(guī)范模具設計軟件開發(fā)需加強 2 制造工藝水平 國內模具工藝條件參差不齊，質量不佳 3 調試水平 有用戶檢驗模具質量，給用戶帶來的損失和浪費 4 原材料 材料機械性能有較大差距 5 外觀和壽命 國內模具的外觀和壽命與國外都有較大差距 6 配套體系 國內企業(yè)忽視與其他設備、原料供應商的合作 具技術的未來趨勢 由于利用注塑模具 件，設計與工程人員可以完成一系列的模具設計，而且可以增加模具設計合理性，減少試模次數(shù)，加快產(chǎn)品研發(fā)，提高企業(yè)效率。所以未來模具技術發(fā)展必定結合注塑模 術。 [6,8,9,10] 今后的研究和發(fā)展工作主要在于 : （ 1） 精度的數(shù)字化技術，對復雜形狀的產(chǎn)品進行數(shù)據(jù)采集（速度塊而且精準），并建立線框模型。 （ 2） 實現(xiàn)模具加工的全自動化 （ 3） 通過信息網(wǎng)絡實現(xiàn)技術價值，技術服務，技術轉讓。 料注塑模具設計 術 模具 一項高科技、高效益的系統(tǒng)工種。它以計算機軟件 的形式，為用戶提供一種有效的輔助工具，使工種技術人員能借助于計算機對產(chǎn)品、模具結構、成形工藝、數(shù)控加工及成本等進行設計和優(yōu)化。模具 低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質量，已成為人們的共識。 在 “八五 ”、 “九五 ”期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計算機繪圖技術，數(shù)控加工的浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 使用率也越來越高。特別是以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進了相當數(shù)量 美國 GⅡ；美國 國 國 本 色列公司的 引進了美國 大利亞 國車 這些系統(tǒng)和軟件的引進，雖花費了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實現(xiàn)了 能支用 算機模擬等，取得了一定的技術經(jīng)濟效益，促進和推動了我國模具在引進工作上也存在著不少問題，缺少規(guī)劃，引進混亂，偏愛高檔，消化不良，使用效率低下，二次開發(fā)不夠，以及沒有實現(xiàn)根據(jù)我國模具行業(yè)的實際情況，以微機級軟件引進為主的方針等。 雖然 車覆蓋模、壓鑄模主要生產(chǎn)廠家得到了廣泛應用，但在全行來還存在著較大空白，一些國有企業(yè)的模具生產(chǎn)部門因缺乏資金，許多作坊式的模具生產(chǎn)小廠缺乏必要的技術人才，至今仍然采用著傳統(tǒng)的手工繪圖方式，數(shù)控加工的使用率很低。 近年 來，我國自主開的 統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的 統(tǒng)，華中理工大學開發(fā)的注塑模 統(tǒng)及 件；上海交大模具 家工程中心開發(fā)的冷沖模 統(tǒng)等，這些軟件具有適應國內模具和具體情況，在微機、在應用，價格較低等特點，為進一步普及模具 術創(chuàng)造了良好條件。 次畢業(yè)設計內容及本文章節(jié)組成 本次畢業(yè)設計的內容為 車用發(fā)動機消音器 本論文主要圍繞底座外形塑料注射模具設計展開。首先分析制品結構，建 立起塑料注塑模具的基本結構形式，確定分型面。然后 利用 射壓力等進行注射工藝分析、預測，使之符合注射工藝要求 。進而 利用三維 括模架、成型部分、脫模機構及澆注系統(tǒng)設計建模等 。最后應用二維 本文共有 5個章節(jié)組成，分別是緒論、塑料注射成型工藝及塑料注射模具設計、注射模具的設計計 算說明書、成型零件的制造工藝、總結與展望。 本文的重點在于注射模具的相浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 關設計說明，主要是對型腔布置和分型面確定、 對產(chǎn)品殼體的澆口、注射壓力進 行注射工藝分析和預測，然后對殼體的注射模具設計，包括模架、成型部分、脫模機構及澆注系統(tǒng)設計建模等。 第二章 塑料注射成型工藝及塑料注射模具設計 料注射成型工藝 射成型工作原理 注塑成型又稱注射成型，可以用來生產(chǎn)空間幾何形狀非常復雜的塑料制品。由于其具有應用廣、成型周期短、生產(chǎn)效率高、模具工作條件可以得到改善、制品進度高、生產(chǎn)條件較好、生產(chǎn)操作容易實現(xiàn)自動化和機械化諸多方面的優(yōu)點，因此在整個塑料制品生產(chǎn)行業(yè)中占有非常重要的地位。 利用塑料的可擠壓和可模塑性，首先將松散的粒料或粉狀成型物料從注塑機的料斗 送入高溫的機筒內加熱溶解塑化，使之成為黏流態(tài)熔體；然后用柱塞或螺桿壓縮并推動塑料熔體向前移動，使熔體以很大的流速通過機筒前端得噴嘴，并以很快的速度注射入溫度較低的閉合模具型腔中；經(jīng)過一段保壓冷卻成型時間后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑料制品。下圖為注塑原理示意圖。 [2] 浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 圖 2— 料斗 2— 螺桿轉動傳動裝置 3— 注射液壓缸 4— 螺桿 5— 加熱器 6— 噴嘴 7— 模具 塑成型工藝過程 普通注射成型工藝分為：生產(chǎn)前準備、注射過程 、制品的后處理。其注射成型工藝過程循環(huán)圖如下所示。 生 產(chǎn) 前 的準 備 工 作加 料 ： 粒料 或 粉 料注 射 機注 射 模 閉合注 射 、 沖模 、 保 壓冷 卻 定 型注 射 模開 啟制 品 脫 模及 卸 料清 模制 品后 處 理熔 融 塑 化物 料圖 2射成型生產(chǎn)工藝過程循環(huán)圖 （ 1） 生產(chǎn)前準備 準備包括對原料做預處理，清洗機筒，預熱嵌件和選擇脫模劑。原料預處理首先檢驗料的含水量、外觀色澤、顆粒情況、有無雜質并測試其熱穩(wěn)定性、流動性和收縮率等指標，然后對其進行預熱干燥（通常放置在干燥盤內，其中物料厚度以左右為宜）。 料成型前允許的含水量為，其在空氣循環(huán)干燥箱中的干燥溫度為，時間約為。 （ 2） 注塑工藝過程 完整的注射成型工藝過程可分為塑 化計量、注射充模和冷卻定型三個階段。注射沖模是指柱塞或螺桿從機筒內開始計量位置開始，通過注射油缸和活塞施加高壓，將塑好的塑料熔體經(jīng)過機筒前端的噴嘴和模具中的澆注系統(tǒng)快速送入封閉模腔的過程。冷卻定型從澆口凍結時間開始，到制品脫模為止，在此階段中，必須注意模腔壓力、制品密度、熔體在模內的冷卻情況及脫模條件等。 （ 3） 制品的后處理 原則上說，制品從模具脫出后，注塑成型過程即告結束，但是成型過程中塑料熔體在溫度和壓力作用下變形流動非常復雜，再加上流動前塑化不均勻及沖模冷卻速度不同，制品內常出現(xiàn)不均勻結晶、取向和收縮，導致 制品內產(chǎn)生相應的結晶、取向和收縮應力，故應該對制品進行退火和調濕兩種操作。退火是將制品加熱到固定溫度之間，進行一定時間保溫的熱處理，浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 而調濕是一種調整制品含水量的后處理工序（主要用于吸濕性很強，且又容易氧化的塑料制品）。 [11] 件材料的化學和物理特性 脂是一種共混物，是丙烯腈 苯乙烯共聚物，這三者的一般比例為20:30:50（熔點為）。其特性是由三組份的配比及每一種組分的化學結構，物理形態(tài)控制，丙烯晴組分在 表現(xiàn)的特性是耐熱性、耐化學性、剛性、抗拉強度，丁二烯表現(xiàn)的特性是 抗沖擊強度，苯乙烯表現(xiàn)的特性是加工流動性，光澤性。這三組分的結合，優(yōu)勢互補，使脂具有優(yōu)良的綜合性能。只要改變其三者的比例、聚合方法、顆粒的尺寸，便可以生產(chǎn)出一系列具有不同沖擊強度、流動特性的品種，如增加丁二烯的組份，則其沖擊強度會得到提高，但是硬度和流動性就會降低，強度和耐熱性亦變差。 有剛性好，沖擊強度高、耐熱、耐低溫、耐化學藥品性、機械強度和電器性能優(yōu)良，易于加工，加工尺寸穩(wěn)定性和表面光澤好，容易涂裝，著色，還可以進行噴涂金屬、電鍍、焊接和粘接等二次加工性能。 料比重為 ,成型收縮率 為 ,其特點如下 : (1) 綜合性能較好 ,沖擊強度較高 ,化學穩(wěn)定性高 ,電性能良好。 (2) 有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強、透明等級別。 (3) 流動性良好，柔韌性好。 料的注塑模工藝條件如下： 干燥處理： 料具有吸濕性，要求在加工之前進行干燥處理。建議干燥條件 為下最少干燥 2 小時。 熔化溫度：；建議溫度：。 模具溫度：。（模具溫度將影響塑件光潔度，溫度較低則導致光潔度較低）。 注射壓力：。 注射速度：中高速度。 [12] 塑成型機械 射機型號初選 注射模是安裝在注射機上使用的工藝設備 ,因此使用注塑模時應該 詳細了解注射機的技術規(guī)范 ,才可以設計出符合要求的模具。根據(jù)制品的三維圖，利用 件分析得出以下數(shù)據(jù) 塑件體積 塑件質量 浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 澆注系統(tǒng)凝料體積 澆注系統(tǒng)凝料質量 一次注射所需總的 積 一次注射所需總的 量 塑件表面積 塑件最大體積 塑件投影面積 根據(jù)以上信息預先選擇海天牌天翔系列 800/1350(注塑裝置 C)。其主要屬性如下 表 2塑機型號和技術參數(shù) [13] 海天牌天翔系列 800/1350（注塑裝置 C） 參數(shù)名稱 技術參數(shù) 單位 螺桿直徑 65 螺桿長徑比（ L/D） 理論注塑容積 863 注塑量 785 注塑速率 300 注塑壓力 157 化能力 螺桿轉速 合模裝置參數(shù) 鎖模力 2800 開模行程 590 拉桿間距 最大膜厚 630 最小膜厚 230 浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 頂出行程 150 頂出力 62 頂桿根數(shù) 13 其他參數(shù) 最大油泵壓力 16 油泵馬達 30 電熱功率 外形尺寸（） 機器質量 11 料斗容積 50 油箱容積 705 射機的校核 大注射量的校核 為了保證注塑成型，塑件和凝料的質量之和不應超過注塑機最大注塑量的。由于注塑機的額定注塑量是用聚苯乙烯（ 標定的，因此，使用其他塑料時，需要將注塑機的額定注塑量換算成塑件所使用塑料的注塑量，計算公式如下： 式中，為額定注塑量， g；為塑件所用塑料的注塑量， g；為常溫下聚苯乙烯的密度，；為常溫下塑件所用的塑料的密度，。 現(xiàn)?。?，計算得 所以最大注射量滿足校核要求。 [13] 射壓力的校核 注塑壓力是成型時柱塞或螺桿作用在熔體上的力，它用于克 服熔體流進噴嘴、澆注系統(tǒng)和型腔時的流動阻力。注塑機的最大注塑壓力必須大于成型塑件需要的注塑壓力。 成型塑件所需的注塑壓力與塑料品種、注塑機類型、噴嘴形狀、塑件壁厚、精度、塑化方式、模具溫度及澆注系統(tǒng)有關。經(jīng)驗表明，一般塑件的成型壓力在范圍內。而所選注塑機浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 的注塑壓力為。 故注射壓力的校核符合要求。 [13] 模力的校核 注塑機的鎖模力用來實現(xiàn)動、定模的緊密結合。當高壓塑料熔體充滿型腔時，會產(chǎn)生很大的壓力，使模具有沿分型面脹開的趨勢，為防止模具脹開，注塑機的鎖緊機構必須對模具施加足夠的鎖緊力（鎖 模力）。 注塑成型時型腔的脹力，等于塑料制品和澆注系統(tǒng)分型面上的投影之和乘以型腔內熔體的壓力。模具內的脹力應該小于注塑的鎖模力，即 式中， F 為注塑機額定鎖模力； k 為安全系數(shù)； A 為制品和澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積 p 為型腔內熔體的平均壓力，一般為注塑壓力的 塑件在分型面上的投影面積，澆道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積在模具設計之前是個未知數(shù)，根據(jù)統(tǒng)計分析是的倍，因此可用來估算。 所以 所選注塑機的注塑壓力為， 計算得 對比得出 故鎖模力校核符合要求，鎖模力可 靠。 [13] 料注射模具設計的基本程序 塑模具的設計依據(jù) 模具設計的主要依據(jù)，就是塑料制品圖及樣板。模具設計人必須對制品圖及樣板進行詳細分析和消化，同時再設計模具時，必須注意核查以下所有項目： （ 1） 尺寸精度及其相關尺寸的正確性 （ 2） 脫模斜度是否合理 （ 3） 制品厚度及其均勻性 （ 4） 塑料種類及其收縮率 （ 5） 表面要求 （ 6） 表面顏色 浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） （ 7） 塑料制品成型后是否有后處理 （ 8） 制品的批量 （ 9） 注塑機的規(guī)格 [13] 塑成型制品工藝分析 在模具設計之前，首先對制品圖進行詳細的分析和消化，其內容包括： （ 1） 制品的幾何形狀。 （ 2） 制品的尺寸、公差 和設計準則。 （ 3） 制品的技術要求。 （ 4） 制品所用的材料名稱、牌號。 [13] 具結構設計 腔數(shù)量的確定及型腔的排列 模具的型腔數(shù)量主要是根據(jù)制品的投影面積、幾何形狀、制品的精度、批量及經(jīng)濟效益來確定的，具體如下。 ? 制品的重量與注塑機的注塑量 ? 制品的面積和注塑機的鎖模力 ? 模具的外形尺寸，注塑機安裝的有效面積 ? 制品的精度 ? 制品的顏色 ? 制品有無抽芯及處理方法 ? 制品的生產(chǎn)批量 以上因素互相制約，因此在確定設計方案時，必須進行協(xié)調，以保證滿足其主要條件。 型腔的數(shù)量確定后，便進行型腔的排列即型腔 位置的分布，型腔的排列涉及尺寸、澆注系統(tǒng)的設計、抽芯系統(tǒng)的設計，以上問題又與分型面及澆口位置有關，所以在模具設計中應進行必要的調整，以獲得比較完善的方案。 [13] 型面的確定 分型面的位置要有利于模具加工、排氣、脫模、成形操作和塑料制件的表面質量等。 向分型與抽芯機構的確定 在設計側向分型與抽芯機構時，應確保其安全可靠，盡量避免與頂出機構干涉，否則在浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 模具上應設計有復位機構。 注系統(tǒng)設計 澆注系統(tǒng)設計包括主流道的選擇，分流道的形狀及尺寸的確認，澆口 位置的選擇，當采用點澆口時應注意脫膠口的設計 氣系統(tǒng)的設計 排氣系統(tǒng)對確保制品的成型起著重要的作用，其排氣方式有：利用排氣槽排氣；利用型芯、鑲件、推桿的配合間隙來排氣兩種。 卻系統(tǒng)的設計 冷卻系統(tǒng)設計是一項比較繁瑣的工作，既要考慮冷卻效果及冷卻的均勻性，又要考慮冷卻系統(tǒng)對模具整體的影響。 出系統(tǒng)的設計 制品的頂出是最后一個環(huán)節(jié)，頂出的好壞將決定制品的質量，因此，制品的頂出是不可忽略的。制品的頂出方式有：機械頂出、液壓頂出、氣動頂出三大類。 架的確定和標準的選用 模架一般是采用標準模架，特殊情況下可以對模架的部分形狀、尺寸和材料進行更改。 標準件包括：通用標準件和模具專用標準件兩大類，通用標準件如緊固件等。模具專用標準件有定位圈、澆口套、推桿、導柱、導套、彈簧、冷卻及加熱元件、二次分型機構標準件等。模具設計時盡量選用標準模架和標準件，這對縮短周期、降低成本及其有利。 射模具設計的相關計算 注塑模的計算點很多主要有型腔型芯工作尺寸的計算、型腔壁厚、底板厚度的確定、模具加熱、冷卻系統(tǒng)的有關計算等，但是這些計算僅作為設計人員 的參考，須針對制品要求靈活變通 。 [14] 制模具圖 制裝配圖 模架及有關的內容確定后，便可以繪制裝配圖。在繪制裝配圖的過程中，對已選用的澆注系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等進一步完善。 繪制裝配圖時應注意： 浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） （ 1） 應標注塑件的材料及收縮率。 （ 2） 應有詳細的材料明細表及日期。 制模具主要零件圖 在繪制型腔和鑲件時，必須注意所給出的尺寸和公差，其設計的準則是否與制品的基準及模具的基準相符合。 計圖紙的校對及修改 對設計圖紙進行，校對、修改以完善設計，補 救設計漏洞。 次畢業(yè)設計的技術要求和技術路線 題主要設計參數(shù) （ 1）塑料材料： 2）生產(chǎn)率： 80000/年（單班） （ 3）注塑件尺寸和外觀達到圖紙要求。 題研究工作的技術路線 首先了解所設計產(chǎn)品的設計步驟和方法。本課題是車用發(fā)動機消音器底座的注塑模具，所以了解車用發(fā)動機消音器的工作原理，使用要求，注塑模設計方法步驟等。具體流程如下： 表 1工作技術路線 步驟序號 具體實施步驟 第一步 查閱國內外有關產(chǎn)品的方案 第二步 了解注塑模的設計方法和步驟 第 三步 初步選定設計總體方案 第四步 根據(jù)具體設計完善方案（如：設計分型面，澆注系統(tǒng)） 第五步 檢查設計完善性，修改設計方案 浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 第六步 根據(jù)技術參數(shù)和數(shù)據(jù)要求，繪制三維圖，總裝圖等 第七步 對照設計要求檢查，修改并完成終稿 第三章 注射模具的設計計算說明書 腔布置和分型面確定 腔數(shù)的確定 確定型腔數(shù)目的方法有根據(jù)鎖模力、最大注射量、制品精度要求及經(jīng)濟性等方法，在設計時應該根據(jù)實際情況決定采用幾個型腔數(shù)。 根據(jù)注塑機的注塑量等參數(shù)得出本設計型腔數(shù)定為 1。 [15] 型面確定 分開模具取出塑料制品的界面稱為分型面，也叫做合模面。分型面可以是平面、曲面或是階梯面，常見的形式有水平分型面、階梯分型面、斜分型面、曲面分型面、瓣合式模具的瓣合面及成型芯的主、輔分型面。分型面的類型、形式選擇是否恰當，設計是否合理，在模具設計中也非常重要。它們不僅直接關系到模具結構的復雜程度，而且對制品的成型質量和生產(chǎn)操作等都有影響。設計分型面時，主要應考慮如下問題。 （ 1） 分型面不僅應選擇在對制品外觀沒有影響的位置，而且還須考慮如何能比較方便地清除分型面上產(chǎn)生的溢料飛邊，同時，還應避免分型面上產(chǎn)生的飛邊。 （ 2） 分 型面的選擇應有利于制品脫模，否則，模具結構便會變得比較復雜。通常，分型面的選擇應盡可能使制品在開模后滯留在動模一側。 （ 3） 分型面不應影響制品的形狀和尺寸精度。如果精度要求較高的部分被分型面分割，就會應為合模誤差造成較大的形狀和尺寸誤差，達不到精度要求。 （ 4） 分型面應盡量與最后填充熔體的型腔表面重合，以利于排氣。 （ 5） 選擇分型面時，應盡量減少脫模斜度給制品大小端尺寸帶來的差異。 （ 6） 分型面應便利于模具加工。 （ 7） 選擇分型面時，應盡量減少制品在分型面上的投影面積，以防此面積過大，造成鎖模困難，產(chǎn)生嚴重溢料。 有側孔或側凹的制品，選 擇分型面時應首先考慮將抽芯或分型距離長的一邊放在動、定模開模的方向，而將短的一邊作為側向分型抽芯機構： 浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 注系統(tǒng)確定和模具成型時間周期分配 件的外觀要求分析 制品的表面質量包括表面粗糙度和表面缺陷狀況等。如果不考慮制品表面的缺陷狀況，則制品的表面質量主要由表面粗糙度決定。一般來講，塑料原材料的質量、人工操作技術水品以及模腔的表面粗糙度等因素均會對制品的表面粗糙度有所影響，其中模腔表壁的表面粗糙度影響最大。目前，注射制品的表面粗糙度通常為，模腔表壁的表面粗糙度數(shù)值應為制品的，即 。 該制 品為車用發(fā)動機消音器，其原理為內置吸音材料，從而達到消音效果，故其底座非外觀件，表面粗糙度可取。 件尺寸公差標準 影響塑件尺寸精度的因素主要有：塑料材料的收縮率及其波動、塑件結構的復雜程度、模具因素（含模具制造、模具磨損及壽命、模具的裝配、模具的合模及模具設計的不合理所可能帶來的形位誤差等）、成型工藝因素（模塑成型的溫度 T、壓力 p、時間 t 及取向、結晶、成型后處理等）、成型設備的控制精度等。 其中 ， 塑件尺寸精度主要取決于塑料收縮率的波動及模具制造誤差。制品若沒有公差值，則按未注公差的尺寸許偏差計 算。 型零件設計和模架設計 模具設計時，應力求成型零件具有較好的裝配、加工及維修性能。為了提高成型零件的工藝性，主要應從以下幾點考慮。 （ 1） 避免成型零件產(chǎn)生尖角、薄壁。 （ 2） 易于加工，應充分考慮每一個零件的加工性能，通過合理的鑲拼組合來滿足加工工藝要求。 （ 3） 易于修整尺寸及維修。 （ 4） 保證零件強度。 （ 5） 易于裝配。 （ 6） 不影響外觀，塑件是否允許合模線存在是決定能否制作鑲件的前提，若允許合模線存在，則考慮鑲拼結構；否則，只能采用其他結構形式。 （ 7） 綜合考慮模具冷卻。 浙江工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 參考文獻 [1]#1，于 2011 年 2 月 27 日引自百度百科 [2]利劍，張云靜 具設計 [M]華大學出版社， 2008:53]，于 2011 年 2 月 1 日 引自百度百科 [4]消聲器原理及其工程應用 [M]北工業(yè)大學出版社， 2005： 15]汽車發(fā)動機排氣系統(tǒng)性能分析 [D] 重慶大學 ， 2005： 3 [6]鵬程，朱福順 術應用現(xiàn)狀及研究進展 [M]蒙古工 業(yè)大學， 2005 [7]術在大型注塑模具設計中的應用研究 [D]青島科技大學， 2009:28]模具行業(yè)設計制造技術現(xiàn)狀與趨勢 [J]2007,（ 2） [9]艷英 M]慶科創(chuàng)職業(yè)學院， 2010:1 [10]志高 研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向 [N] 1998 [11]，趙仲治 M]1992:8312]. ，于 2011 年 5 月 5 日引自百度百科 [13]注塑模具設計師速查手冊 [M]學工業(yè)出版社， 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