掛板產(chǎn)品造型與模具設(shè)計(jì)

掛板產(chǎn)品造型與模具設(shè)計(jì),產(chǎn)品,造型,模具設(shè)計(jì) 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 I 摘 要 模具制造技術(shù)迅速發(fā)展，已成為現(xiàn)代制造技術(shù)的重要組成部分。如模具的 CAD/CAM 技術(shù)，模具的激光快速成型技術(shù)，模具的精密成形技術(shù)，模具的超精密加 工技術(shù)。以及為了縮短模具設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期而采用的 Unigraphics NX，正是基于以上條 件應(yīng)運(yùn)而生,它的出現(xiàn)，大大提高了模具生產(chǎn)的效率。本設(shè)計(jì)介紹了掛板塑料注射模 具的設(shè)計(jì)與制造方法。該注射模采用了 1 模 4 腔的結(jié)構(gòu)。 關(guān)鍵詞：塑料；注射模具；設(shè)計(jì)；UG 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 II Abstract Mold the rapid development of manufacturing technology, modern manufacturing techniques have become an important part. If the mold CAD / CAM technology, rapid prototyping mold laser technology, precision die forming technology, the ultra-precision mold processing technology. And mold design in order to shorten the production cycle and the use of Unigraphics NX, is created based on the above conditions, it appears, greatly improving the efficiency of the production mold. The design introduced the peg board plastic injection mold design and manufacturing methods. The use of an injection mold cavity mode structure of 4. Key words: plastics; injection mold; design; UG 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 III 目錄 摘 要 ...................................................................I ABSTRACT ...............................................................II 目錄 ..................................................................III 1 前言 ...............................................................- 1 - 1.1 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中所占的重要地位 .............................- 1 - 1.2 我國沖壓模具制造企業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) .........................- 1 - 1.2.1 現(xiàn)狀 .......................................................- 1 - 1.2.2 產(chǎn)品發(fā)展重點(diǎn) ...............................................- 2 - 1.2.3 技術(shù)發(fā)展重點(diǎn) ...............................................- 4 - 1.3 現(xiàn)代模具的設(shè)計(jì) .................................................- 4 - 1.4、現(xiàn)代模具的制造 ................................................- 5 - 1.4.1.CAD/CAE/CAM 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、模擬、制造一體化 ...............- 5 - 1.4.2.先進(jìn)設(shè)備在現(xiàn)代模具制造中的作用 ............................- 5 - 1.4.3.模具材料及表面處理技術(shù) ....................................- 5 - 1.5 逆向工程 .......................................................- 6 - 1.6 總結(jié)與展望 .....................................................- 6 - 1.6.1 計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步 .....................................- 6 - 1.6.2 注塑模具設(shè)計(jì) ...............................................- 7 - 2 塑件的工藝分析 ...................................................- 8 - 2.1 分析塑件使用材料的種類及工藝特征 ..............................- 8 - 2.2 分析塑件的結(jié)構(gòu)工藝性 ..........................................- 10 - 2.3 工藝性分析 ....................................................- 10 - 3 初步確定型腔數(shù)目 ................................................- 11 - 3.1 初步確定型腔數(shù)目 ..............................................- 11 - 4 注射機(jī)的選擇 ....................................................- 11 - 4.1 塑件體積的計(jì)算 ................................................- 11 - 4.2 計(jì)算塑件的質(zhì)量 ................................................- 12 - 4.3 按注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)目 ..............................- 12 - 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 IV 4.4 計(jì)算澆注系統(tǒng)的體積 ............................................- 13 - 4.5 注射機(jī)選用 ....................................................- 13 - 5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ..................................................- 14 - 5.1 主流道的設(shè)計(jì) ..................................................- 14 - 5.2 分流道的設(shè)計(jì) ..................................................- 15 - 5.3 分型面的選擇設(shè)計(jì)原則 ..........................................- 17 - 5.3.1 分型面的形式 ..............................................- 17 - 5.3.2 分型面的設(shè)計(jì)原則 ..........................................- 17 - 5.4 澆口的設(shè)計(jì) ....................................................- 17 - 5.5 冷料穴的設(shè)計(jì) ..................................................- 18 - 6 確定主要零件結(jié)構(gòu)尺寸選模架、成型零部件的設(shè)計(jì) ....................- 19 - 6.1 型腔、型芯工作尺寸計(jì)算 ........................................- 19 - 6.2 模架的選擇 ....................................................- 21 - 7 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ...................................................- 21 - 7.1 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) ....................................................- 21 - 7.2 導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ................................................- 21 - 7.3 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ................................................- 22 - 7.3.1 推件力的計(jì)算 ..............................................- 22 - 7.3.2 推桿的設(shè)計(jì) ...............................................- 23 - 8 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ..................................................- 23 - 8.1 確定冷卻水道直徑 ..............................................- 24 - 9.模具排氣槽的設(shè)計(jì) .................................................- 24 - 10.校核 ............................................................- 25 - 10.1 注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核 .....................................- 25 - 10.2 模具厚度 H 與注射機(jī)閉和高度 ...................................- 25 - 11 結(jié)論 .............................................................- 26 - 致謝 ...............................................................- 27 - 參考文獻(xiàn) ..........................................................- 28 - 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 1 - 1 前言 1.1 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中所占的重要地位 模具是工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)用的重要工藝裝備，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，60％～90％的工 業(yè)產(chǎn)品需要使用模具，模具工業(yè)已成為工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，許多新產(chǎn)品的開發(fā)和研制 在很大程度上都依賴于模具生產(chǎn)，特別是汽車、摩托車、輕工、電子、航空等行業(yè) 尤為突出。模具作為一種高附加值和技術(shù)密集型產(chǎn)品，其技術(shù)水平的高低已成為衡 量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，效 益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益受到人們的關(guān)注。早 在 1989 年，在國務(wù)院頒布的《關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中，模具被列為機(jī)械 工業(yè)技術(shù)改造序列的首位。1997 年以來，又相繼把模具及其加工技術(shù)和設(shè)備列入 《當(dāng)前國家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄》和《鼓勵(lì)外商投資產(chǎn)業(yè)目錄》 。 經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，從 1997 年開始對(duì)部分模具企業(yè)實(shí)行了增值稅返還 70%的優(yōu)惠政策。 所有這些國家對(duì)模具工業(yè)采取的優(yōu)惠政策也將對(duì)其發(fā)展提供有力支持 。 塑料成型工業(yè)是隨著石油工業(yè)的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的一種新興的工業(yè)。在短短的幾 十年內(nèi)塑料成型模具的應(yīng)用在各類模具的應(yīng)用中就占有了與沖壓模齊駕并驅(qū)的“老大” 位置。目前，由于用模具生產(chǎn)的塑料制品具有高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高 生產(chǎn)率、質(zhì)量穩(wěn)定和低消耗等特點(diǎn)，塑料制件幾乎已經(jīng)進(jìn)入了一切工業(yè)部門以及人 民日常生活的各個(gè)領(lǐng)域。特別是在辦公設(shè)備、照相機(jī)、汽車、儀器儀表、機(jī)械制造、 交通、電信、輕工、建筑業(yè)產(chǎn)品、日用品以及家用電器行業(yè)中的電視機(jī)、收錄機(jī)、 洗衣機(jī)、電冰箱和手表的殼體等零件，都已經(jīng)向塑料化方向發(fā)展。近幾年來由于工 程塑料制件的強(qiáng)度和精度等得到很大的提高，因而各種工程塑料零件的使用范圍正 在不斷擴(kuò)大，預(yù)計(jì)今后隨著微型電子計(jì)算機(jī)的普及和汽車的微型化，塑料制件的使 用范圍將會(huì)越來越大，塑料工業(yè)的生產(chǎn)量也將迅速增長，塑料的應(yīng)用將覆蓋國民經(jīng) 濟(jì)所有部門，尤其在國防和尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中占有越來越重要的地位 。 隨著我國經(jīng)濟(jì)與國際的接軌和國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展，塑料制件的應(yīng)用 快速上升，模具設(shè)計(jì)與制造和塑料成型的各類企業(yè)日益增多，塑料成型工業(yè)在基礎(chǔ) 工業(yè)中的地位和對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的影響日益重要。 1.2 我國沖壓模具制造企業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1.2.1 現(xiàn)狀 改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)模具的需求量不斷增長。近 年來，模具工業(yè)一直以 15%左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分 也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營也得到了快 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 2 - 速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)” ；廣東一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn) 企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商 獨(dú)資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。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，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 零部件都要依靠模具成形（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)率和代消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。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，2003 年，我國模具總產(chǎn)值超過 400 億 元人民幣。 隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識(shí) 到產(chǎn)品質(zhì)量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個(gè)鏈條中最基礎(chǔ) 的要素之一，模具制造技術(shù)現(xiàn)已成為衡量一個(gè)國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并 在很大程度上決定企業(yè)的生存空間。 近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展 的重要?jiǎng)恿ΑＲ恍﹪鴥?nèi)模具企業(yè)已普及了二維 CAD，并陸續(xù)開始使用 UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS 等國際通用軟件，個(gè)別廠家還引進(jìn)了 Moldflow、C-Flow 、DYNAFORM、Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 軟件，并成功應(yīng) 用于沖壓模的設(shè)計(jì)中。 以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進(jìn)步，東風(fēng)汽 車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。此外，許 多研究機(jī)構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的努力，在模具 CAD/CAE/CAM 技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周 期等方面做出了貢獻(xiàn)。 例如，吉林大學(xué)汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨(dú)立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析 KMAS 軟件，華中理工大學(xué)模具技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模 具和級(jí)進(jìn)模 CAD/CAE/CAM 軟件，上海交通大學(xué)模具 CAD 國家工程研究中心開發(fā) 的冷沖模和精沖研究中心開發(fā)的冷沖模和精沖模 CAD 軟件等在國內(nèi)模具行業(yè)擁有不 少的用戶。 雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè) 發(fā)達(dá)國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較 低；CAD/CAE/CAM 技術(shù)的普及率不高；許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等， 致使相當(dāng)一部分大型、精密、復(fù)雜和長壽命模具依賴進(jìn)口。 1.2.2 產(chǎn)品發(fā)展重點(diǎn) 隨著國民經(jīng)濟(jì)總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)模具的需求量越來 越大，技術(shù)要求也越來越高。雖然模具種類繁多，但其發(fā)展重點(diǎn)應(yīng)該根據(jù)需要量大、 技術(shù)含量高、代表發(fā)展方向、出口前景好的原則來選擇。所選擇的這些需要重點(diǎn)發(fā) 展的產(chǎn)品，必須是目前已有一定基礎(chǔ)，是有條件、有可能發(fā)展起來的產(chǎn)品。對(duì)于技 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 3 - 術(shù)發(fā)展重點(diǎn)，則既要看國際發(fā)展趨勢(shì)，又要看我國具體情況，也應(yīng)該是既代表發(fā)展 方向，又可能發(fā)展起來的技術(shù)。 1.2.2.1 汽車覆蓋件模具 沖壓模具占模具重量的 40%以上。汽車覆蓋件模具主要為汽車配套，也包括為 農(nóng)用車、工程機(jī)械和農(nóng)機(jī)配套的覆蓋件模具。它在沖壓模具中具有很大的代表性， 模具大都是大中型，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)要求高，尤其是為轎車配套的覆蓋件模具，要 求更高，它可以代表沖壓模具的水平。此類模具我國已有一定技術(shù)基礎(chǔ)，已為中檔 轎車配套，但水平還不高，能力不足，目前滿足率只有一半左右。中高檔轎車覆蓋 件模具主要依靠進(jìn)口，每年花費(fèi)幾億美元。汽車覆蓋件模具水平不高，能力不足， 生產(chǎn)周期長已成為汽車發(fā)展的瓶頸，極大地影響了車型開發(fā)。今后，中高檔轎車所 需覆蓋件模具是重中之重。爭(zhēng)取到 2010 年時(shí)中高檔轎車及以下水平的汽車覆蓋件模 具做到可以完全自配。2020 年時(shí)除個(gè)別特別高檔的轎車外，所有汽車覆蓋件模具應(yīng) 基本立足國內(nèi)配套。 1.2.2.2 精密沖壓模具 多工位級(jí)進(jìn)模和精沖模代表了沖壓模具的發(fā)展方向，精度要求和壽命要求極高， 主要為電子信息產(chǎn)業(yè)、汽車、儀器儀表、電機(jī)電器等配套。這兩種模具，國內(nèi)已有 相當(dāng)基礎(chǔ)，并已引進(jìn)了國外技術(shù)設(shè)備，個(gè)別企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品已達(dá)到了世界水平，但 大部分企業(yè)仍有較大差距，總量也供不應(yīng)求，進(jìn)口較多，對(duì)于為超大規(guī)模集成電路 配套、為引線腳 100 以上及間隙 0.2mm 以下的引線框架配套、為精度 5m 以上的精 密微型連接件配套、為 ф1.6mm 以下的微型馬達(dá)鐵芯配套及為顯像管和電子槍等配套 的精密模具是發(fā)展的重中之重。為汽車覆蓋件及其他大中型沖壓件配套的大型多工 位級(jí)進(jìn)模也應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展。 1.2.2.3 大型及精密塑料模具 塑料模具占模具總量近 40%，而且這個(gè)比例還在不斷上升。塑料模具中為汽車 和家電配套的大型注塑模具，為集成電路配套的精密塑封模具，也電子信息產(chǎn)業(yè)和 機(jī)械及包裝配套的多層、多腔、多材質(zhì)、多色精密注塑模，為新型建材及節(jié)水農(nóng)業(yè) 配套的塑料異型材擠出模及管路和噴頭模具等。目前雖然已有相當(dāng)技術(shù)基礎(chǔ)并在快 速發(fā)展，但技術(shù)水平與國外仍有較大差距，總量也供不應(yīng)求，每年進(jìn)口幾億美元， “十 一五”期間應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展。 1.2.2.4 主要模具標(biāo)準(zhǔn)件 目前國內(nèi)已有較大產(chǎn)量的模具標(biāo)準(zhǔn)件主要是模架、導(dǎo)向件、推桿推管、彈性元 件等，但質(zhì)量較差，品種規(guī)模較少，這些產(chǎn)品不但國內(nèi)配套大量需要，出口前景也 很好，應(yīng)繼續(xù)大力發(fā)展，氮?dú)飧缀蜔崃鞯涝鴥?nèi)至今無像樣的專業(yè)廠生產(chǎn)，主要 依靠進(jìn)口，應(yīng)在現(xiàn)有基礎(chǔ)上提高水平，形成標(biāo)準(zhǔn)，并組織規(guī)?；a(chǎn)。 1.2.2.5 其他高技術(shù)含量的模具 占模具總量近 8%的壓鑄模具中，大型薄壁精密壓鑄模技術(shù)含量高，難度大。鎂 合金壓鑄模和真空壓鑄成形模目前雖然剛起步，但發(fā)展前景好，有代表性。子午線 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 4 - 塑膠輪胎模具也是發(fā)展方向，其中活絡(luò)模技術(shù)難度最大。與快速成型技術(shù)相結(jié)合的 一些快速制模技術(shù)及相應(yīng)的快速經(jīng)濟(jì)模具具有很好的發(fā)展前景。這些高技術(shù)含量的 模具在“十一五 ”期間也應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展。 1.2.3 技術(shù)發(fā)展重點(diǎn) 高新技術(shù)蓬勃發(fā)展的今天，為保證屬高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的模具工業(yè)快速發(fā)展，模具 行業(yè)許多共性技術(shù)也必須更上一層樓，應(yīng)不斷開發(fā)和推廣應(yīng)用并積極應(yīng)用高新技術(shù)。 它們主是： （1） 、開發(fā)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、適合于我國國情，具有較高水平的模具設(shè)計(jì)、 加工及模具企業(yè)管理的軟件，不斷提高軟件的智能化、集成化程度，并推廣應(yīng)用。 （2） 、推廣應(yīng)用高速、高精加工技術(shù)并研制相應(yīng)設(shè)備 高速高精加工包括高速高精切削加工和高速高精電加工及復(fù)合加工等。在未來 15 年左右的時(shí)間里，我國機(jī)床行業(yè)應(yīng)向模具行業(yè)逐步提供適合于模具高速高精加工 的相應(yīng)設(shè)備。如有可能，建議開發(fā)擁有自主知識(shí)產(chǎn)群、精度能達(dá) 0.0001mm 的高精度 模具制造設(shè)備。 （3） 、快速原型和快速經(jīng)濟(jì)模具制造新技術(shù)的進(jìn)一步開發(fā)、提高和應(yīng)用。 （4） 、大力發(fā)展和推廣信息化、數(shù)字化技術(shù)。例如逆向工程、并行工程、敏 捷制造技術(shù)的研發(fā)及推廣應(yīng)用；包括大型級(jí)進(jìn)模及高精密和高復(fù)雜性的高技術(shù)含量 的先進(jìn)模具三維設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的研發(fā)；包括沖壓工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)、模具型面設(shè)計(jì)系 統(tǒng)、成形分析系統(tǒng)、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)、模具 CAM 系統(tǒng)和沖壓專家資源系統(tǒng)的車身 模具數(shù)字化設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)的研發(fā)；模具的集成、柔性及自動(dòng)加工技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)虛擬技 術(shù)等。 （5） 、模具制造新工藝、新技術(shù)。模具制造的節(jié)能、節(jié)材技術(shù)，模具熱處理、 表面光整加工和表面處理新技術(shù)等。 （6） 、高性能模具材料的研制、系列化及其正確選用。 1.3 現(xiàn)代模具的設(shè)計(jì) 將客戶提供的圖紙或計(jì)算機(jī)文件資料輸入電腦，使用 CAD/CAE 進(jìn)行設(shè)計(jì)并做模 擬實(shí)驗(yàn)，得出所需要的計(jì)算機(jī)文件，在此設(shè)計(jì)過程中，系統(tǒng)可進(jìn)行圖紙編輯。設(shè)計(jì) 完成的模具零部件可使用電腦系統(tǒng)的實(shí)體成型功能將其顯示出來，以便觀察設(shè)計(jì)的 正確性及可能需要進(jìn)行優(yōu)化處理,之后還可以借助系統(tǒng)功能進(jìn)行強(qiáng)度、模溫、塑料流 動(dòng)狀態(tài)等模擬測(cè)試。如果發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)有誤可重新修改設(shè)計(jì)。 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，提高產(chǎn)品質(zhì)量。它使技術(shù)人員能借助于計(jì)算機(jī) 對(duì)產(chǎn)品、模具結(jié)構(gòu)、成形（型）工藝、數(shù)控加工及成本等進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化。 目前，世界上大型的 CAD/CAE/CAM 軟件系統(tǒng)有英國 Delcam 公司的系列化軟 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 5 - 件；以色列 Cimatron 公司的 Cimatron 系統(tǒng)；澳大利亞 Modflow 公司的軟件 MPA、 MPX、MPI；美國 PTC 公司 CAD/CAE/CAM 集成軟件系統(tǒng) Pro/E；美國 EDS 公司的 UG；美國 Solidworks 公司的 Solidworks 軟件；C-mold 公司的注塑模 CAE 軟 件 C-mold；近年來，我國自主開發(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)格模具工程研究中心的沖壓 CAD/CAE/CAM 系統(tǒng)；華中科技大學(xué)研制的軟件 HSC3D4.5F；鄭州工業(yè)大學(xué) Z-mold 軟件等。 1.4、現(xiàn)代模具的制造 1.4.1.CAD/CAE/CAM 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、模擬、制造一體化 CAD/CAE/CAM 一體化集成技術(shù)是現(xiàn)代模具制造中最先進(jìn)最合理的生產(chǎn)方式。 使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、輔助工程與制造系統(tǒng)，按設(shè)計(jì)好的模具零件分別編制該零件 的數(shù)控加工程序是從設(shè)計(jì)到制造的一個(gè)必然過程，該過程都是從 CAD/CAE/CAM 系 統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行的，其加工程序直接由聯(lián)機(jī)電纜輸入加工機(jī)臺(tái)，在編制程序時(shí)可利用系統(tǒng) 中的加工模擬功能，將零件刀具、刀柄、夾具，平臺(tái)及刀具移動(dòng)速度、路徑等顯示 出來，以檢查程序編制的正確性?？傊?CAD/CAE/CAM 系統(tǒng)內(nèi)編制和模擬加工程 序可以充分了解發(fā)現(xiàn)的問題，從而在加工之前，將整套加工程序作好完善修改工作， 這對(duì)于高效、準(zhǔn)確的加工模具零件有著相當(dāng)重要的意義。 1.4.2.先進(jìn)設(shè)備在現(xiàn)代模具制造中的作用 現(xiàn)代模具制造的必然趨勢(shì),就是機(jī)械加工盡可能地取代人工加工，尤其現(xiàn)在數(shù)控 車床、多軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床、數(shù)控模具雕刻機(jī)、電火花加工機(jī)床、數(shù)控精密磨床、三坐標(biāo) 測(cè)量機(jī)、掃描儀等現(xiàn)代設(shè)備在工廠中的廣泛使用，而且這些設(shè)備大部分所用的程序 基本上都是應(yīng)用 CAD/CAE/CAM 系統(tǒng)產(chǎn)生的，操作人員工作按照規(guī)定的程序裝夾工 件,配備刀具和操作，機(jī)臺(tái)就能自動(dòng)地完成加工任務(wù),并將理想的模具零件制造出來或 為下一加工工序完成規(guī)定的部分。 1.4.3.模具材料及表面處理技術(shù) 因選材和用材不當(dāng)，致使模具過早失效，大約占失效模具的 45%以上。在整個(gè) 模具價(jià)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 表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。對(duì)于模具鋼來說,要采用電渣重熔 工藝，如采用粉末冶金工藝制造的粉末高速鋼等。模具鋼品種規(guī)格多樣化、產(chǎn)品精 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 6 - 細(xì)化、制品化，盡量縮短供貨時(shí)間亦是重要發(fā)展趨勢(shì)。 模具熱處理的主要趨勢(shì)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、PCVD 、離子滲入、離子注入等方向發(fā)展；另外， 目前對(duì)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。 1.5 逆向工程 逆向工程即先對(duì)制件（所加工的產(chǎn)品）進(jìn)行掃描生成多種格式的 CAD 數(shù)據(jù)，再 在另外的 CAD/CAE/CAM 軟件中進(jìn)行改型設(shè)計(jì)，該技術(shù)是現(xiàn)代模具制造中最流行的 模具制造技術(shù)。英國雷尼紹公司專門為模具制造開發(fā)生產(chǎn)的掃描系統(tǒng)，就可以成功 地應(yīng)用于模具制造的逆向工程中，它不僅可以改善數(shù)控機(jī)床的性能，擴(kuò)大數(shù)控機(jī)床 的功能，而且還能提高數(shù)控機(jī)床的效率。雷尼紹公司的 Retroscan、Renscan200、Cyclone 高速掃描機(jī)已被青島海爾、濟(jì)南輕騎、國家模具中 心等單位開始使用。 1.6 總結(jié)與展望 1.6.1 計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步 隨著計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，CAD/CAE/CAM 技術(shù)也日臻成熟，其現(xiàn)代模具 中的應(yīng)用將越來越廣泛。可以預(yù)料不久的將來，模具制造業(yè)將從機(jī)械制造業(yè)中分離 出來，而獨(dú)立成為國民經(jīng)濟(jì)中不可缺少的支柱產(chǎn)業(yè)，與此同時(shí)，也進(jìn)一步促進(jìn)了模 具制造技術(shù)向集成化、智能化、益人化、高效化方向發(fā)展。模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為 適應(yīng)模具產(chǎn)品“ 交貨期短”、 “精度高”、 “質(zhì)量好” 、 “價(jià)格低 ”的要求服務(wù)。達(dá)到這一要求 急需發(fā)展如下幾項(xiàng)： (1)全面推廣 CAD/CAM/CAE 技術(shù) 模具 CAD/CAM/CAE 技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和 進(jìn)步，普及 CAD/CAM/CAE 技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大 CAD/CAM 技術(shù) 培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大 CAE 技術(shù)的應(yīng)用范圍。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正 使 CAD/CAM/CAE 技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣成為可能，實(shí) 現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合，使虛擬制造成為可能。 (2)高速銑削加工 國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表 面光潔度。另外，還可加工高硬度模塊，還具有溫升低、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。高速銑 削加工技術(shù)的發(fā)展，對(duì)汽車、家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前 它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向發(fā)展。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 7 - (3)模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng) 高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退?的諸多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝 在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)生成各種不同數(shù)控系統(tǒng) 的加工程序、不同格式的 CAD 數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程” 。模具掃描系統(tǒng) 已在汽車、摩托車、家電等行業(yè)得到成功應(yīng)用，相信在“十五” 期間將發(fā)揮更大的作用。 (4)電火花銑削加工 電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成加工技術(shù)，這是一種替代傳統(tǒng)的用成型 電極加工型腔的新技術(shù)，它是有高速旋轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單的管狀電極作三維或二維輪廓加工 (像數(shù)控銑一樣) ，因此不再需要制造復(fù)雜的成型電極，這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域 的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術(shù)的機(jī)床在模具加工中應(yīng)用。預(yù)計(jì)這一技術(shù)將得 到發(fā)展。 (5)提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度 我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高，估計(jì)目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá) 到 30%左右。國外發(fā)達(dá)國家一般為 80%左右。 (6)優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù) 選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。 模具熱處理和表面處理是否能充分發(fā)揮模具鋼材料性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。模具熱處理的 發(fā)展方向是采用真空熱處理。模具表面處理除完善應(yīng)發(fā)展工藝先進(jìn)的氣相沉積 (TiN、TiC 等 )、等離子噴涂等技術(shù)。 (7)模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化 模具表面的質(zhì)量對(duì)模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究 自動(dòng)化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量是重要 的發(fā)展趨勢(shì)。 (8)模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的發(fā)展 這是我國長遠(yuǎn)發(fā)展的目標(biāo)。模具自動(dòng)加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺(tái)機(jī)床合理組合；配有隨 行定位夾具或定位盤；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)量監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。 1.6.2 注塑模具設(shè)計(jì) 塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上增長最快的工業(yè)門類之一，而注塑模具是其中發(fā)展較快 的種類，因此，研究注塑模具對(duì)了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大意 義。 注塑成型是現(xiàn)代塑料工業(yè)中的一種重要的加工方法 ,世界上注塑模的產(chǎn)量約占塑 料成型模具總產(chǎn)量的 50 %以上 ,尤其是家電盒型注塑產(chǎn)品需求量不斷增加，注塑成 型能一次成型形狀復(fù)雜、尺寸精確的制品 ,適合高效率、大批量的生產(chǎn)方式 ,以發(fā)展 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 8 - 成為熱塑性塑料和部分熱固性塑料最主要的成型加工方法 ，注塑模具的設(shè)計(jì)與制造 主要依賴于設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和技師的制造技藝 ,一般需要經(jīng)過反復(fù)調(diào)試和修模才能正式 投入生產(chǎn) ,這種傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式不僅使產(chǎn)品的生產(chǎn)周期延長 ,生產(chǎn)成本增加 ,而且難 以保證產(chǎn)品的質(zhì)量，要解決這些問題 ,必須以科學(xué)分析的方法 ,研究各個(gè)成型過程的 關(guān)鍵技術(shù)，塑料注塑成型是一個(gè)復(fù)雜的加工與物理過程 ,為實(shí)現(xiàn)注塑產(chǎn)品的更新?lián)Q代 ,提 高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力 ,必須進(jìn)行注塑模具設(shè)計(jì)與制造及成型過程分析的 CAD/ CAM/ CAE 集成技術(shù)的研究國外注塑模 CAD/ CAM/ CAE 技術(shù)研究的成果有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表 明:采用注塑模 CAD/ CAE/CAM 技術(shù)能使設(shè)計(jì)時(shí)間縮短 50 %,制造時(shí)間縮短 30 %, 成本下降 10 %,塑料節(jié)省 7 % 注塑模計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)正朝著與 CAD/ CAE 無縫整體 集成化方向發(fā)展 ,注塑 CAD 所構(gòu)造的幾何模型為實(shí)現(xiàn)注塑模 CAE 技術(shù)提供了基本 的幾何拓?fù)湫畔⒑吞卣餍畔?,注塑模 CAE 的目標(biāo)是通過對(duì)塑料材料性能的研究和注 射成型工藝過程的模擬和分析 ,為塑料制品的設(shè)計(jì)、材料選擇、模具設(shè)計(jì)、注射成型 工藝的制定及注射成型工藝過程的控制提供科學(xué)依據(jù) 。 現(xiàn)時(shí)國際上占主流地位的注 射模 CAD 軟件有 Pro/E、I-DEAS、UG、SolidWorks 等；結(jié)構(gòu)分析軟件有 MSC、Analysis 等；注射過程數(shù)值分析軟件有 MoldFlow 等；數(shù)控加工軟件有 MasterCAM、Cimatron 等。 2 塑件的工藝分析 2.1 分析塑件使用材料的種類及工藝特征 該塑件材料選用 ABS（丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物） 。 用途：汽車配件（儀表板、工具艙門、車輪蓋、反光鏡盒等） ，收音機(jī)殼，電話 手柄、大強(qiáng)度工具（吸塵器，頭發(fā)烘干機(jī)，攪拌器，割草機(jī)等） ，打字機(jī)鍵盤，娛樂 用車輛如高爾夫球手推車以及噴氣式雪橇車等。 比重:1.05 克/立方厘米 燃燒鑒別方法：連續(xù)燃燒、藍(lán)底黃火焰、黑煙、淺金盞草味 溶劑實(shí)驗(yàn)：環(huán)已酮可軟化，芳香溶劑無作用 特點(diǎn)： 1、綜合性能較好,沖擊強(qiáng)度較高,化學(xué)穩(wěn)定性,電性能良好。 2、與 372 有機(jī)玻璃的熔接性良好,制成雙色塑件,且可表面鍍鉻,噴漆處理。 3、有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強(qiáng)、透明等級(jí)別。 4、流動(dòng)性比 HIPS 差一點(diǎn)，比 PMMA、PC 等好，柔韌性好。 5、用途：適于制作一般機(jī)械零件,減磨耐磨零件,傳動(dòng)零件和電訊零件。 6、同 PVC（聚氯乙烯）一樣在屈折處會(huì)出現(xiàn)白化現(xiàn)象。 成型特性： 1.無定形料,流動(dòng)性中等,吸濕大,必須充分干燥,表面要求光澤的塑件須長時(shí)間 預(yù)熱干燥 80-90 度,3 小時(shí). 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 9 - 2.宜取高料溫,高模溫,但料溫過高易分解(分解溫度為>270 度).對(duì)精度較高的 塑件,模溫宜取 50-60 度,對(duì)高光澤.耐熱塑件,模溫宜取 60-80 度. 3、如需解決夾水紋，需提高材料的流動(dòng)性，采取高料溫、高模溫，或者改 變?nèi)胨坏确椒ā? 4、如成形耐熱級(jí)或阻燃級(jí)材料，生產(chǎn) 3-7 天后模具表面會(huì)殘存塑料分解物， 導(dǎo)致模具表面發(fā)亮，需對(duì)模具及時(shí)進(jìn)行清理，同時(shí)模具表面需增加排氣位置。 ABS 樹脂是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的聚合物，它將 PS，SAN，BS 的各種 性能有機(jī)地統(tǒng)一起來，兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學(xué)性能。ABS 是丙烯腈、丁 二烯和苯乙烯的三元共聚物，A 代表丙烯腈，B 代表丁二烯， S 代表苯乙烯。 ABS 工程塑料一般是不透明的，外觀呈淺象牙色、無毒、無味，兼有韌、硬、 剛的特性，燃燒緩慢，火焰呈黃色，有黑煙，燃燒后塑料軟化、燒焦，發(fā)出特殊的 肉桂氣味，但無熔融滴落現(xiàn)象。 ABS 工程塑料具有優(yōu)良的綜合性能，有極好的沖擊強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性好、電性 能、耐磨性、抗化學(xué)藥品性、染色性，散熱性（現(xiàn)在 ABS 工程塑料的工藝已經(jīng)很成 熟了，筆記本電腦只要內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，同樣可以有出色的散熱效果。) 成型加工和機(jī)械加工較好。ABS 樹脂耐水、無機(jī)鹽、堿和酸類，不溶于大部分 醇類和烴類溶劑，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烴中。 ABS 工程塑料的缺點(diǎn)：熱變形溫度較低，可燃，耐候性較差。 ABS 有良好的耐化學(xué)腐蝕及表面硬度 ，有良好的加工性和染色性能。 ABS 無毒、無味、呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤。密度為 1.02~1.05g/cm3。ABS 有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、 化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。水、無機(jī)鹽、堿和酸類對(duì) ABS 幾乎無影響。ABS 不溶于大 部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會(huì)軟化溶脹。ABS 有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定 性，易與成型加工，經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。ABS 的缺點(diǎn)是耐熱性不高，連續(xù)工 作溫度為 70oC 左右，熱變形溫度為 93oC 左右，且耐氣候性差，在紫外線作用下易發(fā) 脆。ABS 在升溫時(shí)粘度增高，所以成型壓力高，故塑件上的脫模斜度宜稍大；ABS 易吸水，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理；ABS 易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量 少澆注系統(tǒng)對(duì)料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對(duì)收縮率影響極 小。 ABS 主要技術(shù)指標(biāo)： 表 2-1 熱物理性能 密度(g/ cm3) 1.02—1．05 比熱容(J·kg-1K-1) 1255—1674 導(dǎo)熱系數(shù) (W·m-1·K- 1×10-2) 13.8—31.2 線膨脹系 數(shù) (10-5K-1) 5.8—8.6 滯流溫度(°C) 130 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 10 - 表 2-2 力學(xué)性能 屈服強(qiáng)度（MPa） 50 抗拉強(qiáng)度(MPa) 38 斷裂伸長率(﹪) 35 拉伸彈性模量(GPa) 1.8 抗彎強(qiáng)度(MPa) 80 彎曲彈性模量(GPa) 1.4 抗壓強(qiáng)度(MPa) 53 抗剪強(qiáng)度(MPa) 24 無缺口 261沖 擊韌度 簡(jiǎn) 支梁式 缺 口 11 布氏硬度 9.7R121 表 2-3 電氣性能 表面電阻率 （Ω ） 1.2×1013 體積電阻率 （Ω ·m） 6.9×1014 擊穿電壓 （KV/mm） \ 介電常數(shù) （106Hz） 3.04 介電損耗角正切 （106Hz） 0.007 耐電弧性(s) 50—85 2.2 分析塑件的結(jié)構(gòu)工藝性 該塑件尺寸中等，整體結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單.多數(shù)都為曲面特征。除了配合尺寸要求精度 較高外，其他尺寸精度要求相對(duì)較低，但表面粗糙度要求較高，再結(jié)合其材料性能， 故選一般精度等級(jí)： 5 級(jí)。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 11 - 2.3 工藝性分析 為了滿足制品表面光滑的要求與提高成型效率采用側(cè)澆口。該澆口的分流道位 于模具的分型面處，澆口橫向開設(shè)在模具的型腔處，從塑料件側(cè)面進(jìn)料，因而塑件 外表面不受損傷，不致因澆口痕跡而影響塑件的表面質(zhì)量與美觀效果。 塑件的工藝參數(shù)： 干燥條件：80-90℃ 2 小時(shí) 成型收縮率:0.4-0.7% 模具溫度：25-70℃（模具溫度將影響塑件光潔度，溫度較低則導(dǎo)致光潔度 較低） 融化溫度：210-280℃（建議溫度：245℃） 成型溫度：200-240℃ 注射速度：中高速度 注射壓力：500-1000bar 3 初步確定型腔數(shù)目 3.1 初步確定型腔數(shù)目 根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，此塑料產(chǎn)品在模具中的扣置方式有兩種:一種是將塑料制品 的回轉(zhuǎn)軸線與模具中主流道襯套的軸線垂直；另一種是將此塑料制品的中心線與模 具中主流道襯套的軸線平行。這里擬采用第一種方式，1 模 4 件的結(jié)構(gòu)。 4 注射機(jī)的選擇 4.1 塑件體積的計(jì)算 塑件： 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 12 - 圖 4.1 零件塑件的體積 V=16.4cm 3 澆注系統(tǒng)的體積：V2=10.4cm 塑件與澆注系統(tǒng)的總體積為 V=16.4*4+10.4=76cm3 (4.1) 4.2 計(jì)算塑件的質(zhì)量 查手冊(cè)取密度 ρ=1.05g/cm3 塑件體積：V=16.4cm 塑件質(zhì)量：根據(jù)有關(guān)手冊(cè)查得：ρ=1.05g/cm 3 所以，塑件的重量為： M=V×ρ=16.4cm 3×1.05=17.22g 4.3 按注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù)目 根據(jù) 1pkmn?? (4.2) 得 p ?? (4.3) k?注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取 0.8; pm注射機(jī)最大注射量，cmз 或 g; 1澆注系統(tǒng)凝料量，cmз 或 g； 單個(gè)塑件體積或質(zhì)量，cmз 或 g； 根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)及尺寸精度要求,該塑件在注射時(shí)采用 1 模 4 腔 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 13 - 圖 4.2 4.4 計(jì)算澆注系統(tǒng)的體積 其初步設(shè)定方案如下 圖 4.4 澆注系統(tǒng)示意圖 根據(jù)三維模型，利用三維軟件直接可查詢到澆注系統(tǒng)的體積 V2=10.4cm 3 4.5 注射機(jī)選用 查表文獻(xiàn) 4、2 得選用 CJ150NC 型號(hào)注射機(jī)，其參數(shù)如下： 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 14 - 圖 4.5 注射機(jī)型號(hào)參數(shù) 5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則：澆口位置應(yīng)盡量選擇在分型面上，以便于模具加工及使 用時(shí)澆口的清理；澆口位置距型腔各個(gè)部位的距離應(yīng)盡量一致，并使其流程為最短； 澆口的位置應(yīng)保證塑料流入型腔時(shí)，對(duì)著型腔中寬敞、壁厚位置，以便于塑料的流 入;避免塑料在流入型腔時(shí)直沖型腔壁,型芯或嵌件 ,使塑料能盡快的流入到型腔各部位,并 避免型芯或嵌件變形;盡量避免使制件產(chǎn)生熔接痕, 或使其熔接痕產(chǎn)生在之間不重要的 位置; 澆口位置及其塑料流入方向,應(yīng)使塑料在流入型腔時(shí) ,能沿著型腔平行方向均勻的 流入,并有利于型腔內(nèi)氣體的排出。 5.1 主流道的設(shè)計(jì) 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機(jī)噴嘴與模具處到分流道為止的塑料熔體流動(dòng)通 道。 根據(jù)選用的 CJ150NC 型號(hào)注射機(jī)的相關(guān)尺寸得 噴嘴前端孔徑：d0=4.0mm； 噴嘴前端球面半徑：R0=10mm； 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系 ??012.5Rmd??: 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 15 - 取主流道球面半徑：R=11mm； 取主流道小端直徑：d=4.5mm 為了便于將凝料從主流道中取出，將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，起斜度為 26?:，此 處選用 3°，經(jīng)換算得主流道大端直徑為 8.85MM。 圖 5.1 主流道示意圖 5.2 分流道的設(shè)計(jì) 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向作用， 分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能短， 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 16 - 以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料。常用分流道斷面尺寸推薦如表 5-1 所示。 表 5-1 流道斷面尺寸推薦值 塑料名 稱 分流道斷 面直徑 mm 塑料 名稱 分流道斷 面直徑 mm ABS， AS 聚乙烯 尼龍類 聚甲醛 丙烯酸 抗沖擊 丙烯酸 醋酸纖 維素 聚丙烯 異質(zhì)同 晶體 4.8~9.5 1.6~9.5 1.6~9.5 3.5~10 8~10 8~12.5 5~10 5~10 8~10 聚苯 乙烯 軟聚 氯乙烯 硬聚 氯乙烯 聚氨 酯 熱塑 性聚酯 聚苯 醚 聚砜 離子 聚合物 聚苯 硫醚 3.5~10 3.5~10 6.5~16 6.5~8.0 3.5~8.0 6.5~10 6.5~10 2.4~10 6.5~13 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 17 - 分流道的斷面形狀有圓形，矩形，梯形，U 形和六角形。要減少流道內(nèi)的壓力損 失，希望流道的截面積大，表面積小，以減小傳熱損失，因此，可以用流道的截面 積與周長的比值來表示流道的效率，其中圓形和正方形的效率最高，但正方形的流 道凝料脫模困難，所以一般是制成梯形流道。在該模具上取圓形斷面形狀。 分流道選用圓形截面：直徑 D=8mm 流道表面粗糙度 1.6aRm?? 圖 5.2 分流道示意圖 5.3 分型面的選擇設(shè)計(jì)原則 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)和模具的制造藝有密 切關(guān)系，并且直接影響著塑料熔體的流動(dòng)特性及塑料的脫模。 5.3.1 分型面的形式 該塑件的模具只有一個(gè)分型面，垂直分型。 5.3.2 分型面的設(shè)計(jì)原則 由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝 性及精度、形狀以及摧出方法、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)應(yīng)綜合分析。 選擇分型面時(shí)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)基本原則： 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處 確定有利的留模方式，便于塑件順利脫模 保證塑件的精度 滿足塑件的外觀質(zhì)量要求 便于模具制造加工 注意對(duì)在型面積的影響 對(duì)排氣效果 對(duì)側(cè)抽芯的影響 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 18 - 在實(shí)際設(shè)計(jì)中，不可能全部滿足上述原則，一般應(yīng)抓住主要矛盾，在此前提下 確定合理的分型面。其分型面如圖 5.3.2 圖 5 .3 .2 分型面示意圖 5.4 澆口的設(shè)計(jì) 根據(jù)澆口的位置選擇要求，盡量縮短流動(dòng)距離，避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的 缺陷，澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚處等要求。采用側(cè)澆口可以保持產(chǎn)品外觀精度。本設(shè) 計(jì)采用邊緣澆口，邊緣澆口（又名為標(biāo)準(zhǔn)澆口、側(cè)澆口） 該澆口相對(duì)于分流道來說 斷面尺寸較小，屬于小澆口的一種。邊緣澆口一般開在分型面上，具有矩形或近矩 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，而且試模時(shí)澆口的 尺寸容易修整，適用于各種塑料品種，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。 該模具采用側(cè)澆口，其有以下特性: ①形狀簡(jiǎn)單，去除澆口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保證； ②試模時(shí)如發(fā)現(xiàn)不當(dāng)，容易及時(shí)修改； ③能相對(duì)獨(dú)立地控制填充速度及封閉時(shí)間； ④對(duì)于殼體形塑件，流動(dòng)充填效果較佳。 澆口設(shè)計(jì)如圖 5.4 圖 5.4 澆口示意圖 5.5 冷料穴的設(shè)計(jì) 冷料穴是澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成之一。冷料穴的作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流 的前鋒冷料，以免這些冷料注入型腔。這些冷料既影響熔體充填的速度，有影響成 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 19 - 型塑件的質(zhì)量，另外還便于在該處設(shè)置主流道拉料桿的功能。注射結(jié)束模具分型時(shí)， 在拉料桿的作用下，主流道凝料從定模澆口套中被拉出，最后推出機(jī)構(gòu)開始工作， 將塑件和澆注系統(tǒng)凝料一起推出模外。 其設(shè)計(jì)如下圖 圖 5.5 冷料穴示意圖 6 確定主要零件結(jié)構(gòu)尺寸選模架、成型零部件的設(shè)計(jì) 6.1 型腔、型芯工作尺寸計(jì)算 ABS 塑料的收縮率是 0.3%--0.8% 平均收縮率: =（0.3%--0.8%）/2=0.55% (6.1)Q平 型腔內(nèi)徑： =70.38mm (6.2)34D?????平模 （ ） 型腔深度： =23.63mm (6.3)2H平模 （ ） 型芯外徑： =66.87mm (6.4)34dQ??-平模 （ ） 型芯深度： =20.11mm (6.5)2h??-平模 （ ）D?模 型腔徑向尺寸（mm ）; - 塑件外形基本尺寸（mm）;Q平 -塑件平均收縮率；? -塑件公差? -成形零件制造公差，一般取 1/4—1/6?；d -塑件內(nèi)形基本尺寸（ mm）; 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 20 - d模 -型芯徑向尺寸（mm）;H模 -型腔深度（mm） ； -塑件高度（mm）h模 -型芯高度（mm） ； -塑件孔深基本尺寸（ mm） ； 型腔：鋼材選用 P20，使用數(shù)控精雕及電火花加工成型 圖 6.1-1 型芯：鋼材選用 P20，使用數(shù)控精雕及電火花加工成型 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 21 - 圖 6.1-2 6.2 模架的選擇 注塑模模架國家標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)，即 GB/T12556——1990《塑料注射模中小型模架 及其技術(shù)條件》和 GB/T12555——1990《塑料注射模大型模架 》 。由于塑料模具的蓬 勃發(fā)展，現(xiàn)在在全國的部分地區(qū)形成了自己的標(biāo)準(zhǔn)，該設(shè)計(jì)采用龍記標(biāo)準(zhǔn)模架，型 號(hào)為：CI3535A80B100。 圖 6.2 模架模型圖 7 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用：1）定位作用；2）導(dǎo)向作用；3）承受一定的側(cè)向壓力 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 22 - 7.1 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 長度 導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長度應(yīng)比凸模端面的高度高出 8—12 cm，以免出現(xiàn)導(dǎo)柱 末導(dǎo)正方向而型芯先進(jìn)入型腔的情況。 形狀 導(dǎo)柱前端應(yīng)做成錐臺(tái)形，以使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔。 材料 導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面和堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯，因此多采用 20 鋼（經(jīng)表面滲碳淬火處理） ，硬度為 50—55HRC。 7.2 導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 材料 用與導(dǎo)柱相同的材料制造導(dǎo)套，其硬度應(yīng)略低與導(dǎo)柱硬度，這樣 可以減輕磨損，一防止導(dǎo)柱或?qū)桌? 形狀 為使導(dǎo)柱順利進(jìn)入導(dǎo)套，導(dǎo)套的前端應(yīng)倒圓角。導(dǎo)向孔作成通孔， 以利于排出孔內(nèi)的空氣。 7.3 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 根據(jù)塑件的形狀特點(diǎn)， 模具型腔在定模部分，型心在動(dòng)模部分。其推出機(jī)構(gòu)可 采用推桿推出機(jī)構(gòu)、推件板推出機(jī)構(gòu)。由于分型面有臺(tái)階，為了便于加工，降低模 具成本，我們采用推桿推出機(jī)構(gòu)，推桿推出機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，推出平穩(wěn)可靠，雖然推 出時(shí)會(huì)在塑件上留下頂出痕跡，但塑件底部裝配后使用時(shí) 不影響外觀，設(shè)立五個(gè)推 桿平衡布置，既達(dá)到了推出塑件的目的，又降低了加工成本。注：推桿推出塑件， 推桿的前端應(yīng)比型腔或型心平面高出 0.1-0.2mm 采用推桿推出，推桿截面為圓形，推桿推出動(dòng)作靈活可靠，推桿損壞后也便于 更換。結(jié)合制品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，模具型腔的結(jié)構(gòu)采用了整體式型腔板，這種結(jié)構(gòu)工作 過程中精度高，并且在此模具中容易加工得到， 在推出機(jī)構(gòu)中采用廠