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挂板产品造型与模具设计【注塑模】【带UG三维】【12张CAD图纸】

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挂板产品 造型 模具设计 注塑 ug三维 cad图纸
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挂板产品造型与模具设计

36页 16000字数+说明书+任务书+开题报告+UG三维图+12张CAD图纸【详情如下】

UG三维图.rar

中期汇报表.doc

任务书.doc

动模固定板.dwg

型腔座框.dwg

型芯座框.dwg

定位圈.dwg

封皮.doc

挂板.dwg

挂板产品造型与模具设计开题报告.doc

挂板产品造型与模具设计说明书.doc

模脚.dwg

装配图.dwg

装配图.exb

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摘 要

模具制造技术迅速发展，已成为现代制造技术的重要组成部分。如模具的CAD/CAM技术，模具的激光快速成型技术，模具的精密成形技术，模具的超精密加工技术。以及为了缩短模具设计生产周期而采用的Unigraphics NX，正是基于以上条件应运而生,它的出现，大大提高了模具生产的效率。本设计介绍了挂板塑料注射模具的设计与制造方法。该注射模采用了1模4腔的结构。

关键词：塑料；注射模具；设计；UG

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

目录

摘 要I

AbstractII

目录III

1前言- 1 -

1.1模具工业在国民经济中所占的重要地位- 1 -

1.2我国冲压模具制造企业技术现状及发展趋势- 1 -

1.2.1现状- 1 -

1.2.2产品发展重点- 2 -

1.2.3技术发展重点- 4 -

1.3现代模具的设计- 4 -

1.4、现代模具的制造- 5 -

1.4.1.CAD/CAE/CAM计算机辅助设计、模拟、制造一体化- 5 -

1.4.2.先进设备在现代模具制造中的作用- 5 -

1.4.3.模具材料及表面处理技术- 5 -

1.5逆向工程- 6 -

1.6总结与展望- 6 -

1.6.1计算机软件的发展和进步- 6 -

1.6.2注塑模具设计- 7 -

2  塑件的工艺分析- 8 -

2.1  分析塑件使用材料的种类及工艺特征- 8 -

2.2分析塑件的结构工艺性- 10 -

2.3工艺性分析- 10 -

3  初步确定型腔数目- 11 -

3.1初步确定型腔数目- 11 -

4  注射机的选择.- 11 -

4.1 塑件体积的计算- 11 -

4.2计算塑件的质量- 12 -

4.3按注射机的最大注射量确定型腔数目- 12 -

4.4计算浇注系统的体积- 13 -

4.5注射机选用- 13 -

5  浇注系统的设计- 14 -

5.1主流道的设计- 14 -

5.2 分流道的设计- 15 -

5.3分型面的选择设计原则- 17 -

5.3.1分型面的形式- 17 -

5.3.2分型面的设计原则- 17 -

5.4浇口的设计- 17 -

5.5冷料穴的设计- 18 -

6  确定主要零件结构尺寸选模架、成型零部件的设计- 19 -

6.1型腔、型芯工作尺寸计算- 19 -

6.2模架的选择- 21 -

7 导向机构的设计- 21 -

7.1导柱的设计- 21 -

7.2导套的结构设计- 21 -

7.3推出机构的设计- 22 -

7.3.1推件力的计算- 22 -

7.3.2 推杆的设计- 23 -

8  冷却系统的设计- 23 -

8.1 确定冷却水道直径- 24 -

9.模具排气槽的设计- 24 -

10.校核- 25 -

10.1注射机有关工艺参数的校核- 25 -

10.2模具厚度H与注射机闭和高度- 25 -

11结论- 26 -

致谢- 27 -

参考文献- 28 -

1.2.3技术发展重点

高新技术蓬勃发展的今天，为保证属高新技术产业的模具工业快速发展，模具行业许多共性技术也必须更上一层楼，应不断开发和推广应用并积极应用高新技术。它们主是：

??? （1）、开发拥有自主知识产权、适合于我国国情，具有较高水平的模具设计、加工及模具企业管理的软件，不断提高软件的智能化、集成化程度，并推广应用。

??? （2）、推广应用高速、高精加工技术并研制相应设备

?高速高精加工包括高速高精切削加工和高速高精电加工及复合加工等。在未来15年左右的时间里，我国机床行业应向模具行业逐步提供适合于模具高速高精加工的相应设备。如有可能，建议开发拥有自主知识产群、精度能达0.0001mm的高精度模具制造设备。

??? （3）、快速原型和快速经济模具制造新技术的进一步开发、提高和应用。

??? （4）、大力发展和推广信息化、数字化技术。例如逆向工程、并行工程、敏捷制造技术的研发及推广应用；包括大型级进模及高精密和高复杂性的高技术含量的先进模具三维设计和制造技术的研发；包括冲压工艺设计系统、模具型面设计系统、成形分析系统、模具结构设计系统、模具CAM系统和冲压专家资源系统的车身模具数字化设计制造系统的研发；模具的集成、柔性及自动加工技术和网络虚拟技术等。

??? （5）、模具制造新工艺、新技术。模具制造的节能、节材技术，模具热处理、表面光整加工和表面处理新技术等。

（6）、高性能模具材料的研制、系列化及其正确选用。

　1.3现代模具的设计

将客户提供的图纸或计算机文件资料输入电脑，使用CAD/CAE进行设计并做模拟实验，得出所需要的计算机文件，在此设计过程中，系统可进行图纸编辑。设计完成的模具零部件可使用电脑系统的实体成型功能将其显示出来，以便观察设计的正确性及可能需要进行优化处理,之后还可以借助系统功能进行强度、模温、塑料流动状态等模拟测试。如果发现设计有误可重新修改设计。

模具CAD/CAE/CAM技术是改造传统模具生产方式的关键技术，能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量。它使技术人员能借助于计算机对产品、模具结构、成形（型）工艺、数控加工及成本等进行设计和优化。

目前，世界上大型的CAD/CAE/CAM软件系统有英国Delcam公司的系列化软件；以色列Cimatron公司的Cimatron系统；澳大利亚Modflow公司的软件MPA、MPX、MPI；美国PTC公司CAD/CAE/CAM集成软件系统Pro/E；美国EDS公司的UG；美国Solidworks公司的Solidworks软件；C-mold公司的注塑模CAE软件C-mold；近年来，我国自主开发的有上海交大的冲裁模CAD/CAM系统；北京北航海尔软件有限公司的CAXA系列软件；吉林金网格模具工程研究中心的冲压CAD/CAE/CAM系统；华中科技大学研制的软件HSC3D4.5F；郑州工业大学Z-mold软件等。

参考文献

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内容简介：
附件5专 业机械设计制造及其自动化学 院工程学院姓 名李鹏亮指导教师王明论文（设计）题 目挂板产品造型与模具设计毕业论文（设计）前期工作小结在做毕业设计前期，主要工作是搜集资料并查阅相关书籍并，产品模型实物观察，上网搜集相关信息。具体内容如下：1.搜集资料：由于注塑模具方面的原理与本专业所学内容关联内容很多，为了更好的学习和掌握相关内容，我搜集了材料成型技术基础，金属工艺学，UGNX3.0注塑与冲压级进模具设计案例精解等相关书籍，以供参考。2.实物测量：为了理论与实践相结合，更好的完成设计，我在互联网上查阅了一些挂板产品的生产和实物信息，并去相关市场实际观察了产品。3.上网搜集相关信息：通过互联网，访问相关论坛（中国机械CAD论坛）和搜索引擎，了解近几年注塑模具发展中产生的新技术。毕业论文（设计）中期工作小结有了充分的前期准备工作，中期主要工作是毕业设计主体的制作。首先是认真的阅读相关书籍，学习冲压注塑模具设计的理论知识，产品的相关要求和一些实用信息。其次是毕业论文的编写，在论文中先对注塑模具的造型和设计原理进行阐述，掌握它的设计特点，对设计中的产品如何进行相关的参数设计，以及何这样设计进行了深入的探讨。对产品的整体结构和工艺性能进行了分析，为下一步的改进做好基础。最后是和机械设计制造专业相结合，利用UG软件绘制挂板产品的设计图纸，更加直观的展现产品的特征和形态。指导教师意见指导教师签名：2009 届本科生毕业论文（设计）中期汇报表填表日期：黑龙江八一农垦大学本科生毕业论文（设计）任务书论文题目挂板产品造型与模具设计学院名称工程学院姓名李鹏亮专业班级机械设计制造及其自动化指导教师王明课题类型应用毕业设计的内容摘要1、通过查阅一定量的文献资料，掌握注塑模具的设计方法及相应软件的使用； 2、进行挂板的产品造型；3、确定该种模具的最佳设计方案，并据此进行相应的计算和设计；4、做出此模具的三维装配效果图（UG或Pro/E）。毕业设计基本要求及工作量要求 1、完成挂板的产品造型；2、对所确定的模具结构进行分析，进行相应的计算，完成各个部分的设计工作；3、绘制模具的二维、三维爆炸图，以及必要的零件图若干；毕业论文（设计）的主要阶段计划（分前期、中期、后期）1、12周文献资料查询；2、311周完成设计工作并撰写毕业论文，提交初稿并进行修改；3、1213周对论文进行完善，准备毕业答辩。任务下发日期2009-3-3完成日期2009-05-30系主任 主管教学院长审批（签字）：附件2学士学位毕业论文（设计）（黑体、小四号字）论文（设计）题目（黑体、小初）学生姓名：（宋体、三号）指导教师：（宋体、三号）所在学院：（宋体、三号）专 业：（宋体、三号）中国大庆（宋体、三号、字间距加宽1磅）2005（times new roman） 年 6 月（宋体、三号）样本封面的页面设置学士学位毕业论文（设计）（黑体、小四号字）学士学位毕业设计挂板产品造型与模具设计学生姓名：李鹏亮指导教师：王明所在学院：工程学院专 业：机械设计制造及其自动化中国大庆2009 年 5 月 黑龙江八一农垦大学毕业设计(论文)开题报告学生姓名： 学 号： 专 业： 机械设计制造及其自动化 设计(论文)题目： 挂板产品造型与模具设计 指导教师： 2009 年 3 月 24 日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2002年4月26日”或“2002-04-26”。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述我国冲压模具制造企业技术现状及发展趋势 一、现状 改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定企业的生存空间。 近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。 以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。例如，吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS软件，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模CAD/CAE/CAM软件，上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模CAD软件等在国内模具行业拥有不少的用户。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。二、未来冲压模具制造技术发展趋势模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项：(1)全面推广CAD/CAM/CAE技术模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。 (2)高速铣削加工国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业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、集成化方向发展。 (3)模具扫描及数字化系统高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。(4)电火花铣削加工 电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。(5)提高模具标准化程度我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。(6)优质材料及先进表面处理技术 选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。(7)模具研磨抛光将自动化、智能化模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。(8)模具自动加工系统的发展 这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。三、注塑模具设计 塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。 注塑成型是现代塑料工业中的一种重要的加工方法 ,世界上注塑模的产量约占塑料成型模具总产量的 50 %以上 ,尤其是家电盒型注塑产品需求量不断增加，注塑成型能一次成型形状复杂、尺寸精确的制品 ,适合高效率、大批量的生产方式 ,以发展成为热塑性塑料和部分热固性塑料最主要的成型加工方法 ，注塑模具的设计与制造主要依赖于设计者的经验和技师的制造技艺 ,一般需要经过反复调试和修模才能正式投入生产 ,这种传统的生产方式不仅使产品的生产周期延长 ,生产成本增加 ,而且难以保证产品的质量，要解决这些问题 ,必须以科学分析的方法 ,研究各个成型过程的关键技术，塑料注塑成型是一个复杂的加工与物理过程 ,为实现注塑产品的更新换代 ,提高企业的竞争能力 ,必须进行注塑模具设计与制造及成型过程分析的 CAD/ CAM/ CAE集成技术的研究国外注塑模 CAD/ CAM/ CAE 技术研究的成果有关统计数据表明:采用注塑模 CAD/ CAE/CAM 技术能使设计时间缩短 50 %,制造时间缩短 30 %,成本下降 10 %,塑料节省 7 % 注塑模计算机模拟技术正朝着与 CAD/ CAE无缝整体集成化方向发展 ,注塑 CAD 所构造的几何模型为实现注塑模 CAE技术提供了基本的几何拓扑信息和特征信息 ,注塑模 CAE的目标是通过对塑料材料性能的研究和注射成型工艺过程的模拟和分析 ,为塑料制品的设计、材料选择、模具设计、注射成型工艺的制定及注射成型工艺过程的控制提供科学依据 。现时国际上占主流地位的注射模CAD软件有Pro/E、I-DEAS、UG、SolidWorks等；结构分析软件有MSC、Analysis等；注射过程数值分析软件有MoldFlow等；数控加工软件有MasterCAM、Cimatron等。此次选题能全面反映培养目标，与本专业密切相关，能结合社会生产实际或科研实践，工程性强，现实意义明显，具有相当的先进性、深度和难度。在本次挂板模具设计毕业设计中，我采取将模具设计内容同UG制图紧密结合在一起，通过先进的软件仿真，可以随时发现自己在每一步设计中的不合理处，会找出各种解决方案让设计趋于合理，同时掌握了最先进的设计，加工及分析技术，整合了大学四年来所学的各种专业知识，使毕业设计真正成为了我作为学生实际工作前的一次全过程模拟，一次实战检验。【1 】 洪慎章.模具制造业的现状及发展方向J.模具制造，2003，（18）:1318【2 】 孙林夫.三维CAD关键技术及其发展J.中国制造业信息化，2003,(4):913 【3 】 李佳.计算机辅助设计与制造M.天津:天津大学出版社，2002,3256 【4 】 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Establishing Parts Model Based On Feature On The Cad/Capp/Cam Integrated System, 2002,18:80一92【11】 陈钢，陈小安，张高群等.基于参数化特征建模技术建立三维标准件库的方法研究J.计算机辅助设计与制造，2001,(6):4749【12】 陈宏亮.现代CAD/CAM系统中的几个技术问题J.计算机辅助设计与制造，1995,(8):21-23【13】孟祥旭，汪嘉业，刘慎权.基于有向超图的参数化表示模型及其实现J.计算机学报，1997,20(11):983988【14】 童秉枢.参数化计算绘图与设计M.北京:清华大学出版社，1997,216222【15】 源清，肖文.温故知新更上层楼(二)一一简析九十年代主流CAD造型基础技术J.计算机辅助设计与制造，1998,(2):14 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：2.1本次毕业设计主要研究解决的问题通过本次设计，应使我们在下述基本能力上得到培养和锻炼：塑料制品的设计及成型工艺的选择；一般塑料制品成型模具的设计能力；塑料制品的质量分析及工艺改进、塑料模具结构改进设计的能力；了解模具设计的常用商业软件以及同实际设计的结合。2.2拟采用的研究手段此次选题与本专业密切相关，是毕业前对我所学知识的最后检验，工程性强，现实意义明显，具有相当的先进性、深度和难度。本人按照课题要求，模具制作决定采用注塑工艺。制图软件决定采用UG制图。UG.NX 包括了世界上最强大、最广泛的产品设计应用模块。 UG.NX具有高性能的机械设计和制图功能，为制造设计提供了高性能和灵活性，能够满足客户设计任何复杂产品的需要。 UG.NX 优于通用的设计工具，具有专业的管路和线路设计系统、钣金模块、专用塑料件设计模块和其他行业设计所需的专业应用程序。采用UG对挂板制品的强度、应力等进行分析，改善制品的结构设计；根据塑料制品的形状、精度、大小、工艺要求和生产批量，已经初步确定相应的设计步骤、参数选择计算公式以及标准模架等； UG的强大功能可以形象直观的展示产品在设计，铸造，成型个阶段的形态，同时也检验模具的刚度和强度、和注塑过程中可能涉及的相关问题。在指导教师的帮助辅导下，提前发现问题，提前解决问题。最后还利用UG软件模拟数控编程软件指令刀具在凹凸模上的实时加工过程并显示有关的加工过程。工作任务虽然比较重，且遇到的困难也比较多，但我有信心，端正学习态度认真负责，以科学严谨的作风，严格保证设计时间，圆满完成设计的各项任务。2.3时间安排2.3.1 2009.03.032009.03.15文献资料查询；2.3.2 2009.03.162009.05.17完成设计工作并撰写毕业论文，提交初稿并进行修改；2.3.3 2009.05.182009.05.30对论文初稿进行修改，并初步定稿；2.3.4 2009.05.312009.06.10对论文进行完善，准备毕业答辩。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告指导教师意见：1对“文献综述”的评语：2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 指导教师： 年 月 日所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日11黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 I摘摘 要要模具制造技术迅速发展，已成为现代制造技术的重要组成部分。如模具的CAD/CAM 技术，模具的激光快速成型技术，模具的精密成形技术，模具的超精密加工技术。以及为了缩短模具设计生产周期而采用的 Unigraphics NX，正是基于以上条件应运而生,它的出现，大大提高了模具生产的效率。本设计介绍了挂板塑料注射模具的设计与制造方法。该注射模采用了 1 模 4 腔的结构。关键词：塑料；注射模具；设计；UG黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 IIAbstractAbstractMold 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黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 III目录目录摘 要 .IABSTRACT .II目录 .III1 前言.- 1 -1.1 模具工业在国民经济中所占的重要地位 .- 1 -1.2 我国冲压模具制造企业技术现状及发展趋势 .- 1 -1.2.1 现状.- 1 -1.2.2 产品发展重点.- 2 -1.2.3 技术发展重点.- 4 -1.3 现代模具的设计 .- 4 -1.4、现代模具的制造.- 5 -1.4.1.CAD/CAE/CAM 计算机辅助设计、模拟、制造一体化.- 5 -1.4.2.先进设备在现代模具制造中的作用 .- 5 -1.4.3.模具材料及表面处理技术 .- 5 -1.5 逆向工程 .- 6 -1.6 总结与展望 .- 6 -1.6.1 计算机软件的发展和进步.- 6 -1.6.2 注塑模具设计.- 7 -2 塑件的工艺分析 .- 8 -2.1 分析塑件使用材料的种类及工艺特征 .- 8 -2.2 分析塑件的结构工艺性 .- 10 -2.3 工艺性分析 .- 10 -3 初步确定型腔数目 .- 11 -3.1 初步确定型腔数目 .- 11 -4 注射机的选择 .- 11 -4.1 塑件体积的计算 .- 11 -4.2 计算塑件的质量 .- 12 -4.3 按注射机的最大注射量确定型腔数目 .- 12 -黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 IV4.4 计算浇注系统的体积 .- 13 -4.5 注射机选用 .- 13 -5 浇注系统的设计 .- 14 -5.1 主流道的设计 .- 14 -5.2 分流道的设计 .- 15 -5.3 分型面的选择设计原则 .- 17 -5.3.1 分型面的形式.- 17 -5.3.2 分型面的设计原则.- 17 -5.4 浇口的设计 .- 17 -5.5 冷料穴的设计 .- 18 -6 确定主要零件结构尺寸选模架、成型零部件的设计 .- 19 -6.1 型腔、型芯工作尺寸计算 .- 19 -6.2 模架的选择 .- 21 -7 导向机构的设计 .- 21 -7.1 导柱的设计 .- 21 -7.2 导套的结构设计 .- 21 -7.3 推出机构的设计 .- 22 -7.3.1 推件力的计算.- 22 -7.3.2 推杆的设计 .- 23 -8 冷却系统的设计 .- 23 -8.1 确定冷却水道直径 .- 24 -9.模具排气槽的设计 .- 24 -10.校核 .- 25 -10.1 注射机有关工艺参数的校核 .- 25 -10.2 模具厚度 H 与注射机闭和高度 .- 25 -11 结论.- 26 -致谢 .- 27 -参考文献.- 28 -黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 1 -1 1 前言前言1.11.1 模具工业在国民经济中所占的重要地位模具工业在国民经济中所占的重要地位模具是工业产品生产用的重要工艺装备，在现代工业生产中，6090的工业产品需要使用模具，模具工业已成为工业发展的基础，许多新产品的开发和研制在很大程度上都依赖于模具生产，特别是汽车、摩托车、轻工、电子、航空等行业尤为突出。模具作为一种高附加值和技术密集型产品，其技术水平的高低已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在 1989 年，在国务院颁布的关于当前产业政策要点的决定中，模具被列为机械工业技术改造序列的首位。1997 年以来，又相继把模具及其加工技术和设备列入当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录和鼓励外商投资产业目录 。经国务院批准，从 1997 年开始对部分模具企业实行了增值税返还 70%的优惠政策。所有这些国家对模具工业采取的优惠政策也将对其发展提供有力支持 。塑料成型工业是随着石油工业的发展应运而生的一种新兴的工业。在短短的几十年内塑料成型模具的应用在各类模具的应用中就占有了与冲压模齐驾并驱的“老大”位置。目前，由于用模具生产的塑料制品具有高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率、质量稳定和低消耗等特点，塑料制件几乎已经进入了一切工业部门以及人民日常生活的各个领域。特别是在办公设备、照相机、汽车、仪器仪表、机械制造、交通、电信、轻工、建筑业产品、日用品以及家用电器行业中的电视机、收录机、洗衣机、电冰箱和手表的壳体等零件，都已经向塑料化方向发展。近几年来由于工程塑料制件的强度和精度等得到很大的提高，因而各种工程塑料零件的使用范围正在不断扩大，预计今后随着微型电子计算机的普及和汽车的微型化，塑料制件的使用范围将会越来越大，塑料工业的生产量也将迅速增长，塑料的应用将覆盖国民经济所有部门，尤其在国防和尖端科学技术领域中占有越来越重要的地位 。随着我国经济与国际的接轨和国家经济建设持续稳定的发展，塑料制件的应用快速上升，模具设计与制造和塑料成型的各类企业日益增多，塑料成型工业在基础工业中的地位和对国民经济的影响日益重要。1.21.2 我国冲压模具制造企业技术现状及发展趋势我国冲压模具制造企业技术现状及发展趋势 1.2.11.2.1 现状现状 改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以 15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 2 -速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。我国的模具工业的发展，日益受到人们的重视和关注，在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%80%的零部件都要依靠模具成形（型） 。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和代消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。近几年，我国模具工业一直以每年 15%左右的增长速度发展，2003 年，我国模具总产值超过 400 亿元人民币。随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定企业的生存空间。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维 CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS 等国际通用软件，个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 软件，并成功应用于冲压模的设计中。以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM 技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。例如，吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析KMAS 软件，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模 CAD/CAE/CAM 软件，上海交通大学模具 CAD 国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模 CAD 软件等在国内模具行业拥有不少的用户。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM 技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。1.2.21.2.2 产品发展重点产品发展重点随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展，各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高。虽然模具种类繁多，但其发展重点应该根据需要量大、技术含量高、代表发展方向、出口前景好的原则来选择。所选择的这些需要重点发展的产品，必须是目前已有一定基础，是有条件、有可能发展起来的产品。对于技黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 3 -术发展重点，则既要看国际发展趋势，又要看我国具体情况，也应该是既代表发展方向，又可能发展起来的技术。1.2.2.1 汽车覆盖件模具冲压模具占模具重量的 40%以上。汽车覆盖件模具主要为汽车配套，也包括为农用车、工程机械和农机配套的覆盖件模具。它在冲压模具中具有很大的代表性，模具大都是大中型，结构复杂，技术要求高，尤其是为轿车配套的覆盖件模具，要求更高，它可以代表冲压模具的水平。此类模具我国已有一定技术基础，已为中档轿车配套，但水平还不高，能力不足，目前满足率只有一半左右。中高档轿车覆盖件模具主要依靠进口，每年花费几亿美元。汽车覆盖件模具水平不高，能力不足，生产周期长已成为汽车发展的瓶颈，极大地影响了车型开发。今后，中高档轿车所需覆盖件模具是重中之重。争取到 2010 年时中高档轿车及以下水平的汽车覆盖件模具做到可以完全自配。2020 年时除个别特别高档的轿车外，所有汽车覆盖件模具应基本立足国内配套。1.2.2.2 精密冲压模具多工位级进模和精冲模代表了冲压模具的发展方向，精度要求和寿命要求极高，主要为电子信息产业、汽车、仪器仪表、电机电器等配套。这两种模具，国内已有相当基础，并已引进了国外技术设备，个别企业生产的产品已达到了世界水平，但大部分企业仍有较大差距，总量也供不应求，进口较多，对于为超大规模集成电路配套、为引线脚 100 以上及间隙 0.2mm 以下的引线框架配套、为精度 5m 以上的精密微型连接件配套、为 1.6mm 以下的微型马达铁芯配套及为显像管和电子枪等配套的精密模具是发展的重中之重。为汽车覆盖件及其他大中型冲压件配套的大型多工位级进模也应重点发展。1.2.2.3 大型及精密塑料模具塑料模具占模具总量近 40%，而且这个比例还在不断上升。塑料模具中为汽车和家电配套的大型注塑模具，为集成电路配套的精密塑封模具，也电子信息产业和机械及包装配套的多层、多腔、多材质、多色精密注塑模，为新型建材及节水农业配套的塑料异型材挤出模及管路和喷头模具等。目前虽然已有相当技术基础并在快速发展，但技术水平与国外仍有较大差距，总量也供不应求，每年进口几亿美元， “十一五”期间应重点发展。1.2.2.4 主要模具标准件目前国内已有较大产量的模具标准件主要是模架、导向件、推杆推管、弹性元件等，但质量较差，品种规模较少，这些产品不但国内配套大量需要，出口前景也很好，应继续大力发展，氮气缸和热流道元件国内至今无像样的专业厂生产，主要依靠进口，应在现有基础上提高水平，形成标准，并组织规模化生产。1.2.2.5 其他高技术含量的模具占模具总量近 8%的压铸模具中，大型薄壁精密压铸模技术含量高，难度大。镁合金压铸模和真空压铸成形模目前虽然刚起步，但发展前景好，有代表性。子午线黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 4 -塑胶轮胎模具也是发展方向，其中活络模技术难度最大。与快速成型技术相结合的一些快速制模技术及相应的快速经济模具具有很好的发展前景。这些高技术含量的模具在“十一五”期间也应重点发展。1.2.31.2.3 技术发展重点技术发展重点高新技术蓬勃发展的今天，为保证属高新技术产业的模具工业快速发展，模具行业许多共性技术也必须更上一层楼，应不断开发和推广应用并积极应用高新技术。它们主是： （1） 、开发拥有自主知识产权、适合于我国国情，具有较高水平的模具设计、加工及模具企业管理的软件，不断提高软件的智能化、集成化程度，并推广应用。 （2） 、推广应用高速、高精加工技术并研制相应设备 高速高精加工包括高速高精切削加工和高速高精电加工及复合加工等。在未来15 年左右的时间里，我国机床行业应向模具行业逐步提供适合于模具高速高精加工的相应设备。如有可能，建议开发拥有自主知识产群、精度能达 0.0001mm 的高精度模具制造设备。 （3） 、快速原型和快速经济模具制造新技术的进一步开发、提高和应用。 （4） 、大力发展和推广信息化、数字化技术。例如逆向工程、并行工程、敏捷制造技术的研发及推广应用；包括大型级进模及高精密和高复杂性的高技术含量的先进模具三维设计和制造技术的研发；包括冲压工艺设计系统、模具型面设计系统、成形分析系统、模具结构设计系统、模具 CAM 系统和冲压专家资源系统的车身模具数字化设计制造系统的研发；模具的集成、柔性及自动加工技术和网络虚拟技术等。 （5） 、模具制造新工艺、新技术。模具制造的节能、节材技术，模具热处理、表面光整加工和表面处理新技术等。（6） 、高性能模具材料的研制、系列化及其正确选用。1.31.3 现代模具的设计现代模具的设计将客户提供的图纸或计算机文件资料输入电脑，使用 CAD/CAE 进行设计并做模拟实验，得出所需要的计算机文件，在此设计过程中，系统可进行图纸编辑。设计完成的模具零部件可使用电脑系统的实体成型功能将其显示出来，以便观察设计的正确性及可能需要进行优化处理,之后还可以借助系统功能进行强度、模温、塑料流动状态等模拟测试。如果发现设计有误可重新修改设计。 模具 CAD/CAE/CAM 技术是改造传统模具生产方式的关键技术，能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量。它使技术人员能借助于计算机对产品、模具结构、成形（型）工艺、数控加工及成本等进行设计和优化。目前，世界上大型的 CAD/CAE/CAM 软件系统有英国 Delcam 公司的系列化软黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 5 -件；以色列 Cimatron 公司的 Cimatron 系统；澳大利亚 Modflow 公司的软件MPA、MPX、MPI；美国 PTC 公司 CAD/CAE/CAM 集成软件系统 Pro/E；美国 EDS公司的 UG；美国 Solidworks 公司的 Solidworks 软件；C-mold 公司的注塑模 CAE 软件 C-mold；近年来，我国自主开发的有上海交大的冲裁模 CAD/CAM 系统；北京北航海尔软件有限公司的 CAXA 系列软件；吉林金网格模具工程研究中心的冲压CAD/CAE/CAM 系统；华中科技大学研制的软件 HSC3D4.5F；郑州工业大学 Z-mold软件等。 1.41.4、现代模具的制造、现代模具的制造 1.4.1.CAD/CAE/CAM1.4.1.CAD/CAE/CAM 计算机辅助设计、模拟、制造一体化计算机辅助设计、模拟、制造一体化 CAD/CAE/CAM 一体化集成技术是现代模具制造中最先进最合理的生产方式。使用计算机辅助设计、辅助工程与制造系统，按设计好的模具零件分别编制该零件的数控加工程序是从设计到制造的一个必然过程，该过程都是从 CAD/CAE/CAM 系统内进行的，其加工程序直接由联机电缆输入加工机台，在编制程序时可利用系统中的加工模拟功能，将零件刀具、刀柄、夹具，平台及刀具移动速度、路径等显示出来，以检查程序编制的正确性。总之在 CAD/CAE/CAM 系统内编制和模拟加工程序可以充分了解发现的问题，从而在加工之前，将整套加工程序作好完善修改工作，这对于高效、准确的加工模具零件有着相当重要的意义。 1.4.2.1.4.2.先进设备在现代模具制造中的作用先进设备在现代模具制造中的作用 现代模具制造的必然趋势,就是机械加工尽可能地取代人工加工，尤其现在数控车床、多轴联动机床、数控模具雕刻机、电火花加工机床、数控精密磨床、三坐标测量机、扫描仪等现代设备在工厂中的广泛使用，而且这些设备大部分所用的程序基本上都是应用 CAD/CAE/CAM 系统产生的，操作人员工作按照规定的程序装夹工件,配备刀具和操作，机台就能自动地完成加工任务,并将理想的模具零件制造出来或为下一加工工序完成规定的部分。1.4.3.1.4.3.模具材料及表面处理技术模具材料及表面处理技术 因选材和用材不当，致使模具过早失效，大约占失效模具的 45%以上。在整个模具价格构成中，材料所占比重不大,一般在 20%30%,因此，选用优质钢材和应用表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。对于模具钢来说,要采用电渣重熔工艺，如采用粉末冶金工艺制造的粉末高速钢等。模具钢品种规格多样化、产品精黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 6 -细化、制品化，尽量缩短供货时间亦是重要发展趋势。 模具热处理的主要趋势是：由渗入单一元素向多元素共渗、复合渗（如 TD 法）发展；由一般扩散向 CVD、PVD、PCVD、离子渗入、离子注入等方向发展；另外，目前对激光强化、辉光离子氮化技术及电镀（刷镀）防腐强化等技术也日益受到重视。 1.51.5 逆向工程逆向工程逆向工程即先对制件（所加工的产品）进行扫描生成多种格式的 CAD 数据，再在另外的 CAD/CAE/CAM 软件中进行改型设计，该技术是现代模具制造中最流行的模具制造技术。英国雷尼绍公司专门为模具制造开发生产的扫描系统，就可以成功地应用于模具制造的逆向工程中，它不仅可以改善数控机床的性能，扩大数控机床的功能，而且还能提高数控机床的效率。雷尼绍公司的Retroscan、Renscan200、Cyclone 高速扫描机已被青岛海尔、济南轻骑、国家模具中心等单位开始使用。1.61.6 总结总结与展望与展望1.6.11.6.1 计算计算机软件的发展和进步机软件的发展和进步随着计算机软件的发展和进步，CAD/CAE/CAM 技术也日臻成熟，其现代模具中的应用将越来越广泛。可以预料不久的将来，模具制造业将从机械制造业中分离出来，而独立成为国民经济中不可缺少的支柱产业，与此同时，也进一步促进了模具制造技术向集成化、智能化、益人化、高效化方向发展。模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、 “精度高”、 “质量好”、 “价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项：(1)全面推广 CAD/CAM/CAE 技术模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及 CAD/CAM/CAE 技术的条件已基本成熟，各企业将加大 CAD/CAM 技术培训和技术服务的力度；进一步扩大 CAE 技术的应用范围。计算机和网络的发展正使 CAD/CAM/CAE 技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。 (2)高速铣削加工国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业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、集成化方向发展。黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 7 -(3)模具扫描及数字化系统高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的 CAD 数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用，相信在“十五”期间将发挥更大的作用。(4)电火花铣削加工电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。(5)提高模具标准化程度我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到 30%左右。国外发达国家一般为 80%左右。(6)优质材料及先进表面处理技术选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC 等)、等离子喷涂等技术。(7)模具研磨抛光将自动化、智能化模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。(8)模具自动加工系统的发展这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。1.6.21.6.2 注塑模具设计注塑模具设计塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。注塑成型是现代塑料工业中的一种重要的加工方法 ,世界上注塑模的产量约占塑料成型模具总产量的 50 %以上 ,尤其是家电盒型注塑产品需求量不断增加，注塑成型能一次成型形状复杂、尺寸精确的制品 ,适合高效率、大批量的生产方式 ,以发展黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 8 -成为热塑性塑料和部分热固性塑料最主要的成型加工方法 ，注塑模具的设计与制造主要依赖于设计者的经验和技师的制造技艺 ,一般需要经过反复调试和修模才能正式投入生产 ,这种传统的生产方式不仅使产品的生产周期延长 ,生产成本增加 ,而且难以保证产品的质量，要解决这些问题 ,必须以科学分析的方法 ,研究各个成型过程的关键技术，塑料注塑成型是一个复杂的加工与物理过程 ,为实现注塑产品的更新换代 ,提高企业的竞争能力 ,必须进行注塑模具设计与制造及成型过程分析的 CAD/ CAM/ CAE 集成技术的研究国外注塑模 CAD/ CAM/ CAE 技术研究的成果有关统计数据表明:采用注塑模 CAD/ CAE/CAM 技术能使设计时间缩短 50 %,制造时间缩短 30 %,成本下降 10 %,塑料节省 7 % 注塑模计算机模拟技术正朝着与 CAD/ CAE 无缝整体集成化方向发展 ,注塑 CAD 所构造的几何模型为实现注塑模 CAE 技术提供了基本的几何拓扑信息和特征信息 ,注塑模 CAE 的目标是通过对塑料材料性能的研究和注射成型工艺过程的模拟和分析 ,为塑料制品的设计、材料选择、模具设计、注射成型工艺的制定及注射成型工艺过程的控制提供科学依据 。 现时国际上占主流地位的注射模 CAD 软件有 Pro/E、I-DEAS、UG、SolidWorks 等；结构分析软件有MSC、Analysis 等；注射过程数值分析软件有 MoldFlow 等；数控加工软件有MasterCAM、Cimatron 等。2 2 塑件的工艺分析塑件的工艺分析2.12.1 分析塑件使用材料的种类及工艺特征分析塑件使用材料的种类及工艺特征该塑件材料选用 ABS（丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物） 。用途：汽车配件（仪表板、工具舱门、车轮盖、反光镜盒等） ，收音机壳，电话手柄、大强度工具（吸尘器，头发烘干机，搅拌器，割草机等） ，打字机键盘，娱乐用车辆如高尔夫球手推车以及喷气式雪橇车等。比重:1.05 克/立方厘米 燃烧鉴别方法：连续燃烧、蓝底黄火焰、黑烟、浅金盏草味溶剂实验：环已酮可软化，芳香溶剂无作用特点： 1、综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好。 2、与 372 有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理。 3、有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。 4、流动性比 HIPS 差一点，比 PMMA、PC 等好，柔韧性好。 5、用途：适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件和电讯零件。 6、同 PVC（聚氯乙烯）一样在屈折处会出现白化现象。成型特性： 1.无定形料,流动性中等,吸湿大,必须充分干燥,表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥 80-90 度,3 小时. 黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 9 -2.宜取高料温,高模温,但料温过高易分解(分解温度为270 度).对精度较高的塑件,模温宜取 50-60 度,对高光泽.耐热塑件,模温宜取 60-80 度. 3、如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料温、高模温，或者改变入水位等方法。 4、如成形耐热级或阻燃级材料，生产 3-7 天后模具表面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。 ABS 树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，它将 PS，SAN，BS 的各种性能有机地统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。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，外观呈浅象牙色、无毒、无味，兼有韧、硬、刚的特性，燃烧缓慢，火焰呈黄色，有黑烟，燃烧后塑料软化、烧焦，发出特殊的肉桂气味，但无熔融滴落现象。 ABS 工程塑料具有优良的综合性能，有极好的冲击强度、尺寸稳定性好、电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性，散热性（现在 ABS 工程塑料的工艺已经很成熟了，笔记本电脑只要内部结构设计合理，同样可以有出色的散热效果。)成型加工和机械加工较好。ABS 树脂耐水、无机盐、碱和酸类，不溶于大部分醇类和烃类溶剂，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中。 ABS 工程塑料的缺点：热变形温度较低，可燃，耐候性较差。ABS 有良好的耐化学腐蚀及表面硬度 ，有良好的加工性和染色性能。ABS 无毒、无味、呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽。密度为1.021.05g/cm。ABS 有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。水、无机盐、碱和酸类对 ABS 几乎无影响。ABS 不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。ABS 有一定的硬度和尺寸稳定性，易与成型加工，经过调色可配成任何颜色。ABS 的缺点是耐热性不高，连续工作温度为 70C 左右，热变形温度为 93C 左右，且耐气候性差，在紫外线作用下易发脆。ABS 在升温时粘度增高，所以成型压力高，故塑件上的脱模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理；ABS 易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量少浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响极小。ABS 主要技术指标：表 2-1 热物理性能密度(g/ cm)1.02105比热容(Jkg-1K-1)12551674导热系数(Wm-1K-110-2)13.831.2线膨胀系数(10-5K-1)5.88.6滞流温度(C)130黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 10 -表 2-2 力学性能屈服强度（MPa）50抗拉强度(MPa)38断裂伸长率()35拉伸弹性模量(GPa)1.8抗弯强度(MPa)80弯曲弹性模量(GPa)1.4抗压强度(MPa)53抗剪强度(MPa)24无缺口261冲击韧度简支梁式缺 口11布氏硬度9.7R121表 2-3 电气性能表面电阻率（）1.21013体积电阻率（m）6.91014击穿电压（KV/mm）介电常数（106Hz）3.04介电损耗角正切（106Hz）0.007 耐电弧性(s)50852.22.2 分析塑件的结构工艺性分析塑件的结构工艺性该塑件尺寸中等，整体结构较简单.多数都为曲面特征。除了配合尺寸要求精度较高外，其他尺寸精度要求相对较低，但表面粗糙度要求较高，再结合其材料性能，故选一般精度等级： 5 级。黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 11 -2.32.3 工艺性分析工艺性分析为了满足制品表面光滑的要求与提高成型效率采用侧浇口。该浇口的分流道位于模具的分型面处，浇口横向开设在模具的型腔处，从塑料件侧面进料，因而塑件外表面不受损伤，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。塑件的工艺参数：干燥条件：80-90 2 小时成型收缩率:0.4-0.7% 模具温度：25-70（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低）融化温度：210-280（建议温度：245）成型温度：200-240 注射速度：中高速度 注射压力：500-1000bar 3 3 初步确定型腔数目初步确定型腔数目3.13.1 初步确定型腔数目初步确定型腔数目根据产品结构特点，此塑料产品在模具中的扣置方式有两种:一种是将塑料制品的回转轴线与模具中主流道衬套的轴线垂直；另一种是将此塑料制品的中心线与模具中主流道衬套的轴线平行。这里拟采用第一种方式，1 模 4 件的结构。4 4 注射机的选择注射机的选择4.14.1 塑件体积的计算塑件体积的计算塑件：黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 12 -图 4.1零件塑件的体积 V=16.4cm3 浇注系统的体积：V2=10.4cm3塑件与浇注系统的总体积为 V=16.4*4+10.4=76cm3 (4.1)4.24.2 计算塑件的质量计算塑件的质量查手册取密度 =1.05g/cm3塑件体积：V=16.4cm3塑件质量：根据有关手册查得：=1.05g/cm3 所以，塑件的重量为：M=V=16.4cm31.05=17.22g4.34.3 按注射机的最大注射量确定型腔数目按注射机的最大注射量确定型腔数目根据 1pkmmnk (4.2)得 1pnmmmk (4.3) k 注射机最大注射量的利用系数，一般取 0.8; pm 注射机最大注射量，cm 或 g; 1m 浇注系统凝料量，cm 或 g； m单个塑件体积或质量，cm 或 g；根据塑件的结构及尺寸精度要求,该塑件在注射时采用 1 模 4 腔 黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 13 -图 4.24.44.4 计算浇注系统的体积计算浇注系统的体积其初步设定方案如下 图 4.4 浇注系统示意图根据三维模型，利用三维软件直接可查询到浇注系统的体积 V2=10.4cm34.54.5 注射机选用注射机选用 查表文献 4、2 得选用 CJ150NC 型号注射机，其参数如下：黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 14 -图 4.5 注射机型号参数 5 5 浇注系统的设计浇注系统的设计浇注系统的设计原则：浇口位置应尽量选择在分型面上，以便于模具加工及使用时浇口的清理；浇口位置距型腔各个部位的距离应尽量一致，并使其流程为最短；浇口的位置应保证塑料流入型腔时，对着型腔中宽敞、壁厚位置，以便于塑料的流入;避免塑料在流入型腔时直冲型腔壁,型芯或嵌件,使塑料能尽快的流入到型腔各部位,并避免型芯或嵌件变形;尽量避免使制件产生熔接痕,或使其熔接痕产生在之间不重要的位置;浇口位置及其塑料流入方向,应使塑料在流入型腔时,能沿着型腔平行方向均匀的流入,并有利于型腔内气体的排出。5.15.1 主流道的设计主流道的设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具处到分流道为止的塑料熔体流动通道。 根据选用的 CJ150NC 型号注射机的相关尺寸得 喷嘴前端孔径：d0=4.0mm； 喷嘴前端球面半径：R0=10mm； 根据模具主流道与喷嘴的关系 00120.51RRmmddmm:黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 15 - 取主流道球面半径：R=11mm； 取主流道小端直径：d=4.5mm为了便于将凝料从主流道中取出，将主流道设计成圆锥形，起斜度为26:，此处选用 3，经换算得主流道大端直径为 8.85MM。 图 5.1 主流道示意图5.25.2 分流道的设计分流道的设计分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向作用，分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设计应尽可能短，黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 16 -以减少压力损失，热量损失和流道凝料。常用分流道断面尺寸推荐如表 5-1 所示。表 5-1 流道断面尺寸推荐值塑料名称分流道断面直径 mm塑料名称分流道断面直径 mmABS，AS 聚乙烯尼龙类聚甲醛丙烯酸抗冲击丙烯酸醋酸纤维素聚丙烯异质同晶体 4.89.5 1.69.5 1.69.5 3.510810 812.5510 510810聚苯乙烯软聚氯乙烯硬聚氯乙烯聚氨酯热塑性聚酯聚苯醚聚砜离子聚合物聚苯硫醚 3.510 3.510 6.516 6.58.0 3.58.0 6.510 6.510 2.410 6.513黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 17 -分流道的断面形状有圆形，矩形，梯形，U 形和六角形。要减少流道内的压力损失，希望流道的截面积大，表面积小，以减小传热损失，因此，可以用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率，其中圆形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脱模困难，所以一般是制成梯形流道。在该模具上取圆形断面形状。分流道选用圆形截面：直径 D=8mm流道表面粗糙度 1.6aRm图 5.2 分流道示意图5.35.3 分型面的选择设计原则分型面的选择设计原则分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造艺有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动特性及塑料的脱模。5.3.15.3.1 分型面的形式分型面的形式该塑件的模具只有一个分型面，垂直分型。5.3.25.3.2 分型面的设计原则分型面的设计原则由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统的设计、塑件的结构工艺性及精度、形状以及摧出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析。选择分型面时一般应遵循以下几项基本原则：分型面应选在塑件外形最大轮廓处确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模保证塑件的精度满足塑件的外观质量要求便于模具制造加工注意对在型面积的影响对排气效果对侧抽芯的影响黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 18 -在实际设计中，不可能全部满足上述原则，一般应抓住主要矛盾，在此前提下确定合理的分型面。其分型面如图 5.3.2图 5 .3 .2 分型面示意图5.45.4 浇口的设计浇口的设计根据浇口的位置选择要求，尽量缩短流动距离，避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷，浇口应开设在塑件壁厚处等要求。采用侧浇口可以保持产品外观精度。本设计采用边缘浇口，边缘浇口（又名为标准浇口、侧浇口） 该浇口相对于分流道来说断面尺寸较小，属于小浇口的一种。边缘浇口一般开在分型面上，具有矩形或近矩形的断面形状，其优点是浇口便于机械加工，易保证加工精度，而且试模时浇口的尺寸容易修整，适用于各种塑料品种，其最大特点是可以分别调整充模时的剪切速率和浇口封闭时间。该模具采用侧浇口，其有以下特性:形状简单，去除浇口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保证；试模时如发现不当，容易及时修改；能相对独立地控制填充速度及封闭时间；对于壳体形塑件，流动充填效果较佳。浇口设计如图 5.4图 5.4 浇口示意图5.55.5 冷料穴的设计冷料穴的设计冷料穴是浇注系统的结构组成之一。冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流的前锋冷料，以免这些冷料注入型腔。这些冷料既影响熔体充填的速度，有影响成黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 19 -型塑件的质量，另外还便于在该处设置主流道拉料杆的功能。注射结束模具分型时，在拉料杆的作用下，主流道凝料从定模浇口套中被拉出，最后推出机构开始工作，将塑件和浇注系统凝料一起推出模外。其设计如下图图 5.5 冷料穴示意图6 6 确定主要零件结构尺寸选模架、成型零部件的设计确定主要零件结构尺寸选模架、成型零部件的设计6.16.1 型腔、型芯工作尺寸计算型腔、型芯工作尺寸计算ABS 塑料的收缩率是 0.3%-0.8%平均收缩率: =（0.3%-0.8%）/2=0.55% (6.1)Q平型腔内径： =70.38mm (6.2)34DDDQ平模（）型腔深度： =23.63mm (6.3)23HHQ平模（H）型芯外径： =66.87mm (6.4)34ddQ-平模（d）型芯深度： =20.11mm (6.5)23hhQ-平模（h）D模型腔径向尺寸（mm ）;D- 塑件外形基本尺寸（mm）;Q平-塑件平均收缩率；-塑件公差-成形零件制造公差，一般取 1/41/6；d-塑件内形基本尺寸（ mm）;黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 20 -d模-型芯径向尺寸（mm）;H模-型腔深度（mm） ；H-塑件高度（mm）h模-型芯高度（mm） ；h-塑件孔深基本尺寸（mm） ；型腔：钢材选用 P20，使用数控精雕及电火花加工成型图 6.1-1型芯：钢材选用 P20，使用数控精雕及电火花加工成型黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 21 -图 6.1-26.26.2 模架的选择模架的选择注塑模模架国家标准有两个，即 GB/T125561990塑料注射模中小型模架及其技术条件和 GB/T125551990塑料注射模大型模架 。由于塑料模具的蓬勃发展，现在在全国的部分地区形成了自己的标准，该设计采用龙记标准模架，型号为：CI3535A80B100。图6.2 模架模型图7 7 导向机构的设计导向机构的设计 导向机构的作用：1）定位作用；2）导向作用；3）承受一定的侧向压力黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 22 -7.17.1 导柱的设计导柱的设计长度 导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出 812 cm，以免出现导柱末导正方向而型芯先进入型腔的情况。形状 导柱前端应做成锥台形，以使导柱能顺利地进入导向孔。材料 导柱应具有硬而耐磨的表面和坚韧而不易折断的内芯，因此多采用 20钢（经表面渗碳淬火处理） ，硬度为 5055HRC。7.27.2 导套的结构设计导套的结构设计 材料 用与导柱相同的材料制造导套，其硬度应略低与导柱硬度，这样可以减轻磨损，一防止导柱或导套拉毛。 形状 为使导柱顺利进入导套，导套的前端应倒圆角。导向孔作成通孔，以利于排出孔内的空气。7.37.3 推出机构的设计推出机构的设计根据塑件的形状特点， 模具型腔在定模部分，型心在动模部分。其推出机构可采用推杆推出机构、推件板推出机构。由于分型面有台阶，为了便于加工，降低模具成本，我们采用推杆推出机构，推杆推出机构结构简单，推出平稳可靠，虽然推出时会在塑件上留下顶出痕迹，但塑件底部装配后使用时 不影响外观，设立五个推杆平衡布置，既达到了推出塑件的目的，又降低了加工成本。注：推杆推出塑件，推杆的前端应比型腔或型心平面高出 0.1-0.2mm采用推杆推出，推杆截面为圆形，推杆推出动作灵活可靠，推杆损坏后也便于更换。结合制品的结构特点，模具型腔的结构采用了整体式型腔板，这种结构工作过程中精度高，并且在此模具中容易加工得到， 在推出机构中采用厂组合式推杆，如图中，这种结构主要是防止推杆在于作过程中受到弯曲力或侧向压力而折断，因为产品较小，另外折断后也易于更换。这里采用设计推杆，全部固定在顶杆固定板。推杆的位置选择在脱模阻力最大的地方，塑件各处的脱模阻力相同时需均匀布置，以保证塑件推出时受力均匀，塑件推出平稳和不变形。根据推杆本身的刚度和强度要求，推杆装入模具后，起端面还应与型腔底面平齐或高出型腔 0.050.1cm.7.3.17.3.1 推件力的计算推件力的计算 对于一般塑件和通孔壳形塑件，按下式计算，并确定其脱模力（Q）：黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 23 -cossinQLhp f (7.1) 式中 L-型芯或凸模被包紧部分的断面周长（cm）; h-被包紧部分的深度（cm）; p-由塑件收缩率产生的单位面积上的正压力，一般取7.811.8MPa； f-磨擦系数，一般取 0.11.2； -脱模斜度 ； L=251.4MMH=20.11MM Q=251.4MM*20.11MM*10MPA(0.1*COS0.5-SIN0.5)*4=2022.3N)7.3.27.3.2 推杆的设计推杆的设计 推杆的强度计算 查塑料模设计手册之二由式 5-97 得d=（QEn322l64）41 (7.2) d圆形推杆直径 cm推杆长度系数0.7l推杆长度 cmn推杆数量 E推杆材料的弹性模量 N/2cm(钢的弹性模量 E=2.1107N/2cm) Q总脱模力 取 D=8MM。推杆压力校核 查塑料模设计手册式 5-98=sdnQ24 (7.3) s取 320N/mm s 推杆应力合格，硬度 HRC5065黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 24 -8 8 冷却系统的设计冷却系统的设计冷却水回路布置的基本原则： a) 冷却水道应尽量多，b) 截面尺寸应尽量大； c) 冷却水道离模具型腔表面的距离应适当； d) 适当布置水道的出入口； e) 冷却水道应畅通无阻； f) 冷却水道的布置应避开塑件易产生熔接痕的部位； 由以上原则我们可以确定冷却水道的布置情况，以及冷却水道的截面积浇注系统中的分流道布置如图所示，采用非平衡式布置，从主流道末端到每个浇口的距离不相等，但是分流道的截面形状和尺寸大小完全相同，这样的设计可以使进人每型腔的流程最短，减少了热量散失，缩小了模具的体积，对于该小型什的注射成型来说，并不影响制品的使用性能。分流道的横截面形状为梯形，浇口的类型采用侧浇口。冷却系统的设计对于成型小型件的 1 模多腔模具来说是十分重要的。如果冷却不好或冷却不均匀，必然导致收缩不均匀，特别是非平衡式分流道的结构。放为了使冷却效果好，在模具的定模型腔板和动模利腔板内开没了如图所示的水道，横向穿过这两块模板，这样使塑件各处的冷却均匀，模具的模温均匀本塑件在注射成型机时不要求有太高的模温因而在模具上可不设加热系统。是否需要冷却系统可作如下设计算计。设定模具平均工作温度为60 /C，用常温20 /C的水作为模具冷却介质，其出口温度为30 /C。8.18.1 确定冷却水道直径确定冷却水道直径 查表 3-26 得 ABS 的单位流量为435 10/J kg 依据塑件体积设计冷却水道直径为 8mm。冷却水示意图：黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 25 -图 8.19.9.模具排气槽的设计模具排气槽的设计 当塑料熔体充填型腔时，必须顺序地排出型腔及浇注系统内的空气及塑料受热而产生的气体。如果气体不能被顺利排出，塑料会由于填充不足而出现气泡、接缝或表面轮廓不清等缺陷，甚至气体受压而产生高温，使塑料焦化。特别是对大型塑件、容器类和精密塑件，排气槽将对它们的品质带来很大的影响，对于在高速成行中排气槽的作用更为重要。我们的塑件并不是很大，而且不属于深型腔类零件，因此本方案设计在分型面之间、推杆预模板之间及活动型芯与模板之间的配合间隙进行排气，间隙值取 0.04。10.10.校核校核10.110.1 注射机有关工艺参数的校核注射机有关工艺参数的校核 1）锁模力与注射压力的校核 1()Fp nAA (10.1) p-注射时型腔压力 查参考文献得 113MPa A-塑件在分型面上的投影面积（2cm） 1A-浇注系统在分型面上的投影面积（2cm） F-注射机额定锁模力，按 CJ150NC 型注射机额定锁模力为 1500kN 10.210.2 模具厚度模具厚度 H H 与注射机闭和高度与注射机闭和高度 注射机开模行程应大于模具开模时，取出塑件（包括浇注系统）所需的开模距离 即满足下式 12510SHH: (10.2) 式中 S-注射机最大开模行程，mm； 1H-推出距离（脱模聚居） ，mm；黑龙江八一农垦大学毕业设计论文 - 26 - 2H-包括浇注系统在内的塑件高度，mm； Sk=55+107.21mm=162.21mm SkS=800mm 条件成立1111 结论结论本论文通过运用计算机三维造型软件 UG，进行挂板造型与注塑模具设计。期间主要完成了如下工
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