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外 文 翻 译 元制造和组装工艺 系 别： 机电工程系 专业名 称 ： 机械设计制造及其自动化 学生姓 名： 何石 学 号： 06090525 指导教师姓名、职称 ： 王博 讲师 完成日期 2012 年 12 月 30 日 1 摘要 现在有很多种制造工艺能够把原材料加工成零件，然而如果把这些工艺过程分解为基本加工方法，就会发现只剩下一些单元工艺过程，这些单元工艺过程能 够构成了最复杂的制造系统。这一章节将详细的介绍这些单元工艺过程，使一个由其他专业人员组成的集成产品和工艺设计团队中的一个经过训练的专业设计工程师能对关于制造过程的基本方面有很好的了解。而且本节介绍的知识将帮助那些希望从更专业的制造手册、相关出版物及工具目录中获取 进一步 资料的个人。 考虑到制造工艺对工件结构的影响，可以分为以下五个单元工艺过程： 材料去除工艺 通过一种可控制且确定的方式改变材料的质量来获得工件的几何形状，例如铣削、车削、电火花加工、抛光。 变形工艺 在不改变工件质量 和成分的前提下，通过塑性变形来改变工件的形状，例如滚压、锻造、印花。 初步成形工艺 通过大量的成形材料来形成工件的几何形状，例如铸造、注射成型、金属模铸造和粉末成型。 结构改变工艺 在不改变工件初始形状的前提下，改变工件的显微结构、特性或者外表形貌，例如热处理和表面硬化。 连接和装配工艺 把小的工件组合在一起来获得期望的形状、结构和特性。这种工艺有两种基本类型：（ 1）利用机械能、化学能或热能把工件连接在一起（例如焊接和扩散连接）（ 2）完全的机械连接（例如铆接、热压装配和传统装配 ） 1、单元工艺过程的选择 每个制造出来的工件都有确定的几何形状且要满足一系列要求，包括以下方面： (1)形状和尺寸 (2)物料清单 (3)精度和公差 (4)物理特性（包括机械特性） (5)产品质量 (6)制造成本 在满足这些要求下，通常有多种方法可用来生产特定的零件，这就需要权衡比较不同的方法。 2、单元工艺过程的控制和自动化 每个单元工艺过程在某些方面必须是可以控制的。对更高精度、速度和制造生产率的要求促进了自动化融入到基本工艺中，这个过程包括零部 件设计细节翻译到机器指令以及单元工艺过程自生的运作并作为整个生产环境的一个子系统。这一章节关于计算机辅助设计 /计算机辅助制造（ 面将讨论 件的建立和储存以及它们在 2 的使用中所设计的技术。对精度的要求不断在变化，如下图 (2对日益严格的公差的要求促进了设计和制造工艺的不断改进。 图 2密加工领域 现代机床的控制强调两个方面：自适应控制和信息交流。对于自适应控制，控制者必须调整控制增益使整个系统在有动态干扰的情况下处于或接近于最佳状态。扩大的信息交流将基本工艺控制者搜集 的数据和生产制造的其它部分联系了起来。关于生产时间和零件生产数量的数据存储在一个可以访问的数据库中且可以通过库存控制和质量监测来使用，这个数据库可以被用于生产调度，以避免冗余数据库的问题和成本。 在一个工厂，包含两个或更多数控机床的制造系统可能会使用一个独立的能控制几台机床或整个车间的大型计算机，该系统通常被称为分布式数控（ 现在很多工厂都采用柔性制造系统（ 一种对 进的系统。一个 仅仅是机床），这些数控单元工艺过程通过一个自动物料处理系统连接起来，并且用工业机器人来实现有柔性要求的各种任务，例如装卸单元工艺过程中的队列。这些系统采用一个计算机作为系统的主控制器，且每个单元工艺工程都用计算机来指示下一步的任务。 特点包括： （ 1）能高自动化地生产各种各样的零部件； （ 2）减少了生产时间且降低了库存； （ 3）提高了生产效率； （ 4）降低了生产成本； （ 5）能较快的适应产品及生产水平的改变； 3、单元工艺过程 接下来将讨论一些单元工艺过程，许多例子将介绍本手册使用者经常会碰到的金属材料的工艺过 程。然而，其它材料也可以用本章节所讨论的单元工艺过程来加工，可能需要适当的改变。 这一章节也将讨论机械装配和物料搬运过程。机械装配的时间平均占机械制造时间的一半，且可以通过改善工艺过程来提高机械装配过程的自动化和柔性化。物料搬运过程使不同工艺过程间建立了联系，物料搬运系统能保证不同工艺过程和装配工序所需的物料能在准确的时间内到达适当的位置。 3 这一章节结尾将通过一个案例研究来说明如何理解不同的单元工艺过程用于做出工程决策。 材料去除工艺 （ 1）传统加工 钻孔、铰孔、拉孔、镗孔、车削、铣削 、磨削、刨削 （ 2）特种加工 电火花加工、电化学加工、激光加工、喷射加工、超声波加工 相变工艺 砂型铸造和熔模铸造 结构改变工艺 正火和激光表面硬化 变形工艺 模锻和轧压成形 整合工艺过程 高分子化合物聚合和金属焊接 机械装配工艺 物料搬运过程 案例研究 4、材料去除工艺 这些工艺过程就是通过机械、电、激光或化学方法来加工得到期望的形状和表面特性。工件材料包括陶瓷、聚合物、复合材料以及金属，金属中尤其是目前最常见的铁和钢合金。 通过其它工艺过程也能够提高工件的表 面粗糙度和尺寸精度，例如锻造。加工过程是许多制造系统必不可少的一部分。 加工过程在制造过程中是重要的，其原因如下： （ 1）精度高 加工过程能获得较准确的几何轮廓、较高的尺寸精度和表面粗糙度，而这些通常是不能通过其它工艺过程获得的。例如砂型铸造的表面粗糙度为 40010锻造的为 2005压力铸造的为 802超精密加工（超精加工、研磨、金刚石车削）的表面粗糙度能达到 更高 。在铸造中获得的 尺寸精度的 1公差与尺寸的比值）取决于热膨胀系数，金属锻造中的 决于弹性刚度，而在加工中这个值是 （ 2）柔性化 最终加工产品的的形状是可以通过编程获得的，因此在相同的机床上可以加工许多不同的零件，而且基本上所有形状的零件都可以加工出来。在加工过程中，产品的轮廓是由刀具所走的路线形成的，而与刀具的形状无关。与此相反，在铸造、成型和锻造过程中需要专用工具来形成产品的几何轮廓，这限制了产品的柔性化。 （ 3）经济性 选择合适的工艺过程来加工小批量和大批量 产品时，其成本相对较低。 在传统加工中，在刀具和工件相接处的地方起主要作用的物理机制是工件的塑性变形或工件的可控断裂，工件上的切削力是由比工件更硬的刀具的切削刃作用在工件上产生的。然而，许多新材料要么比传统切削刀具硬，要么就不能承受传统加工过程中的大切削力。特种加工能通过热、化学、电化学和机械（具有高冲击速度）间的相互作用来加工由那些高硬度、高强度的材料构成的精密的零件。 4 机械的切削加工性是根据刀具寿命、切削功率要求和工件最终表面粗糙度来定义的。迄今为止，还不能用一个基本关系式来描述这三个因 素之间的关系，因此，机械切削加工性是根据经验测试决定的。 艺过程的选择 加工机床可以分为以下两大类： （ 1）通过旋转运动形成表面的机床 （ 2）通过直线运动形成平面或轮廓表面的机床 加工设备和加工过程的选择主要取决于以下几个因素： （ 1）工件的大小 （ 2）工件的轮廓 （ 3）加工设备的能力（主轴转速、进给量、功率大小） （ 4）尺寸精度 （ 5）工序数量 （ 6）要求的表面条件和产品质量 例如，下图描述了不同的传统单元加工工艺过程所能达到的公差等 级，这些数据能帮助你在符合产品要求的前提下选择合适的加工工艺。 图 4工过程的容差与三维数据 统加工 5 传统加工过程是通过塑性变形来去除工件材料的，这个过程需要工件和刀具直接接触并且要通过工件和刀具之间的相对运动产生的剪切应力来形成切屑，这就需要刀具比工件更硬，以避免刀具的磨损。这儿讨论的单元工艺过程是经常会碰到的工艺过程中具有代表性的，章节最后的参考资料中有关于单元加工工艺更详尽的描述。 传统加工中的运动学 在传统加工过程中，工件表面形状是由刀具和工件之间的相对运动形 成的，相对运动包括主运动和进给运动两个基本运动。主运动是由机床产生，能使工件和刀具产生相对运动。进给运动是附加在主运动上且能使切削持续进行的运动，进给运动也需要一部分能量。这两个运动一般情况下同时进行且运动方向正交。 虽然对车削、铣削、钻削和磨削功能的定义没有特别显著的区别，但是加工工艺方面的专家已经给有特定功能的组合或相关机器配置的工艺过程规定了专用术语。可以根据切削刃的基本类型将经常使用的金属切削刀具分为三类：单刃切削刀具、多刃切削刀具和砂轮。 动态稳定性和振动 在选择机床时需要考虑 机床的振动稳定性。在金属切削过程中，刀具可能是以一定的振幅和频率来加工工件的，这会引起切削力的过多变化，从而导致零件表面质量不好以及会降低刀具的寿命。 切削中的强迫振动是由回转零件旋转不平衡、传动机构的缺陷以及多刃切削中的断续切削中产生的周期性干扰力所引起的。自激振动往往发生在提高切削速度的时候，自激振动也称为颤振。所有的自激振动是由在切削过程中机架和驱动系统间的负反馈回路产生的。机床的传递函数，在刚度和阻尼方面的特性，对整个反馈系统的稳定性起关键的作用。在切削刀具和工件间测量的大多数机床的静刚度大 约为 100000 机床静刚度达到1000000 性能很好，当其静刚度为 10000，机床性能不佳，但这种刚度的小型机床仍能用于低成本产品的生产。 机床的基本部件 先进的机床设计和制造理念消除了不同类型机床间的差别。 50 年前，大多数机床只有一种功能，如钻孔或车削，而且只能单机操作。自动换刀装置和数控系统（ 出现使车床成为了车削中心，铣床成为了加工中心，这些多工艺过程的加工中心具有很多加工功能，例如车削、铣削、钻孔、镗孔和磨削。 机床床身支撑着主轴箱和工作台，在选择机床床身的材料时应考虑材料的硬度、耐磨性、热膨胀系数、抗振性、抗腐蚀性以及成本。 工作台或主轴箱安装在导轨上，每种类型的导轨上都有一个沿床身轨道滑动的滑板，在这个滑板上面安装工作台或主轴。矩形导轨是最原始和最简单的导轨，由于接触面积大，具有刚度高、抗振性好等特性，而且能够承受大切削力和冲击载荷。由于导轨上静摩擦系数和动摩擦系数的不同，矩形滑板要经历 粘滑运动 ，这种情况下会产生定位和进给运动的误差。直线导轨也包括一个尾座和滑板，只是直线导轨采用了能消除粘滑的滚动轴承。 直线导轨质量轻而且操作时摩擦力小，因而能用较少的能量实现较快的定位，然而由于其表面接触面积不大，导轨的刚度不够高。 6 导轨上的滑板是由液压装置、齿轮齿条机构或丝杠带动的。液压活塞成本低、动力强，但难于维护且精度较低，加工过程中产生的热量会降低加工精度。电动齿轮齿条机构易于维护且用于大范围的运动，但精度不高且操作时消耗很多能量。电动丝杠是使用最普遍的，包括成本较低的一般丝杠和高精度的滚珠丝杠两种。滚珠丝杠间隙小，非常适合刀具轨迹连续的数控机床，然而受限于滚珠和丝杠间的接触面积，滚珠丝杠的刚度不够高。 电动机是大多数机床的主要动力源，提供主轴旋转、滑板移动以及一些辅助运动所需的动力。大多数电动机采用 220V 或 440V 的三相交流电。在调速时实现大的扭矩是机床和电动机设计过程中的所追求的目标。在最近几年，主轴转速提高得很快，例如 5 年前主轴转速接近 1600 现在的主轴转速能达到 12,000 更高，然而高的转速使振动加剧，这会给机械传动带来一定的困难。随着电动机设计技术和控制技术的提高，现在也能实现快速调整电动机转速和转矩。对于大多数高速和低扭矩机床来说，那些具有超过三速变速系统的机械系统 已经是不必要的了，电主轴的额定功率大概在 间，平均能达到 37定位马达的转矩大概在 间。 由于扭矩是由主轴传递给刀具的，因此主轴的旋转精度对于机床来说非常重要。影响主轴旋转精度的主要因素有：轴承类型及其布置形式、润滑和冷却条件。 em em m m m 1)m AM)m C)m s(m e,m m m 10,5,2m em m m am m m in,m N)m em s,m m em 7nt,吉林大学珠海学院毕业设计任务书 姓名 何石 学号 06090525 班级 五班 系别 机电工程系 专业 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计）题目 油管接头的模具设计 指导教师 王博 讲师 所在单位 吉林大学珠海学院 任务： 题目：油管接头的模具设计 G 软件完成三维建模，对模型进行分析。 件生成型芯和型腔。 加流道、浇口、顶杆和滑块等。 G 软件制作出总装配图以及零件图。 时间安排： 2012 年 11 月 1 日至 2012 年 12 月 30 日 技术查新、资料检索和翻译、毕业设计开题报告；模具设计方案的制定。 2013 年 1 月 15 日 毕业设计开题审批、设计方案的审查、外文翻译检查；。 2013 年 1 月中旬至 2013 年 3 月初 模具设计计算、装配图的绘制。 2013 年 3 月上旬 毕业设计中期检查。 2013 年 3 月初至 2013 年 4 月中旬 零件图的绘制、设计说明书编制、准备答辩。 2013 年 4 月底 毕业答辩。 参考资料： 1 宋玉恒 北京：航空工业出版社， 1994. 2 阎亚林 北京：高等教育出版社， 2004. 3 杨占尧 北京：化学工业出版社， 2005. 4 王忠银等 长沙：湖南科技技术出版社， 1999. 5 史铁梁 北京：机械工业出版社， 2003. 6 系专家组审核意见： 吉林大学珠海学院机电工程系 年 月 日 开 题 报 告 油管接头注射模具设计 系 别： 机电工程系 专业名 称 ： 机械设计制造及其自动化 学生姓 名： 何石 学 号： 06090525 指导教师姓名、职称 ： 王博 讲师 完成日期 2012 年 12月 30 日 吉林大学珠海学院本科毕业设计开题报告 选 题 油管接头斜导柱抽芯注射模具设计 院 系 机电工程系 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 何石 指导教师 王博 本选题的意义及国内 外发展状况： 塑料相对金属，密度小，但强度比较高，绝缘性能优良，具有非常好的抗化学腐蚀性，在机械、化工、汽车、航空航天等领域，塑料已经大规模的取代了金属。目前塑料制件在工业、日常生活各领域几乎无处不在。所以掌握模具设计这一门技巧，对于未来从事相关行业的我们极其重要。在本课题的制做过程中，我们还锻炼使用 图软件的技巧。使我们在塑件结构设计、塑料成型工艺分析、塑料模具零件的选材、热处理、塑料模具零件的制造，以及资料检索、英文翻译等方面获得 综合训练，为未来工作适应期奠定坚实的基础。 设计制造中全面推广应用 术。 术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具 术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普及创造了良好的条件；基于网络的 将解决传统混合型 统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题； 件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的 3D 设计与成型过程的 3D 分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。 推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽车和家电行业中正逐步推广使用。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且其常用于较复杂的大 型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度，继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具也非常重要。 开发新的塑料成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。 应用优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。 研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模 关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的 必要前提。 随着塑料成型加工机械和成型模具的迅速增长，高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占比例越来越大。从模具设计和制造技术角度来看，模具的发展趋势可归纳为以下几个方面： (1)加深理论研究 在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计已经由经验设计阶段逐渐向理论计算方面以发展。 (2)高效率、自动化 大量采用各种高效率、自动化的模具结构，如高效冷却以缩短成型周期；各种能可靠地自动脱出产品和流道凝料的脱模机构；热流道浇注系统注射出模具等。高速自动化的塑料 成型机械配合以先进的模具，对提高生产效率，降低成本起了很大作用。 (3)大型、超小型及高精度 由于模料应用的扩大，塑料制件已应用到建筑、机械、电子、仪器、仪表等各个工业领域，于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具，为了满足这些要求，研制了高强度、高硬度、高耐磨性能且易加工，热处理变小、导热性能优异的制模材料。 (4)革命模具制造工艺 为了更新产品花式和适应小批量产品的生产要求，除大力发展高强度、高耐磨性的材料外，同时又重视简易制模工艺研究。 (5)标准化 开展模具标准化工作，使 模板，导柱等通用零件标准化、商品化，以适应大规模地成批生产塑料成型模具。 (6)开发计算机辅助设计与辅助制造（ 我国塑料模具工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面能生产 48 英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、 密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津荣天和机电有限公司和烟台北极星 具有限公司制造多腔 轮模具，所生产的这类 齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为 一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。注塑模型腔制造精度可达 面粗糙度 m，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达 10 30 万次，淬火钢模达 50 1000 万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距。近年来我国通过引进国际的先进技术和加工设备，使塑料模具的制造水平比 十年前进了一大步，然而由于基础薄弱、对引进技术的吸收、掌握，尚有一段距离，而且发展也十分不平衡，因而，我国塑料模具总体水平与世界先进技术尚有一定差距。塑料成型模具可分为三大类，即注射成型模具、中空成型模具和挤出成型模具。我国现在的制造水平，以注射成型模具为最高，中型空成型模具为最低，如化妆品用瓶子的吹塑模具，无论从造型以及质量上远不能适应出口要求。从注塑工艺来说，气体辅助注射成型、结构泡沫成型、反应注射成型、共注射成型、推 射 压注射成型、交变注射成型、熔芯注射成型、动态保压注射成型等 引入了模内反应、发泡、振动和气辅等关键技术，大大丰富了传统注塑工艺的内容，使塑料的流动特性、制品的力学性能、外观质量都得到有效的控制。当然，这些新型注塑工艺所要求的注塑机和模具系统等机械、压力和电气系统控制也有别与传统注塑机。 研究内容： 仔细阅读塑件制品零件图，从制品的塑料品种，塑件形状，尺寸精度，表面粗糙度等各方面考虑注塑成型工艺的可行性和经济性。 G 及 件完成模具设计 分型面应选在塑件外形最大轮廓处，满足塑件的外观质量要求。注塑时分型面处不可避免地 要在塑件上留下溢料或拼合缝的痕迹，因此分型面最好不要选在塑件光亮的外表面或带圆弧的转角处。其中分模是最重要的一环。 塑件成型位置及分型面选择；模具型腔数的确定，型腔的排列和流道布局以及浇口位置设置；模具工作零件的结构设计；顶出机构设计；拉料杆的形式选择；排气方式设计。 已逐渐标准化根据生产厂家提供的模架图册，选定模架 ,在以上模具零部件设计基础上初步绘出模具的完整结构图。 模具总图绘制必 须符合机械制图国家标准，其画法与一般机械图画法原则上没有区别，只是为了更清楚地表达模具中成型制品的形状，浇口位置的设置。模具总装图应该包括必要尺寸，如模具闭合尺寸，外形尺寸，特征尺寸（与注塑机配合的定位环尺寸），装配尺寸，极限尺寸（活动零件移动起止点）及技术条件，编写零件明细表等。 通常主要工作零件加工周期较长，加工精度较高，因此应首先认真绘制，而其余零部件应尽量采用标准件。 研究方法、手段及步骤： 根据油管接头零件的尺寸，用 计出它的三维模型，并分析模型的具体特征，确定注塑模的 基本结构。 根据油管接头零件的结构进行分析，设计型芯、模及定模的分型面。 生成型芯、动模、定模等模具的成型零件。 参考文献 1屈华昌 京：机械工业出版社， 2003 2陈志刚 M械工业出版社， 2002. 3吴兆祥 M械工业出版社， 2003. 4徐佩弘 北京：中国轻工业出版社， 2001. 5张维合编著 M2007. 6T. 1983. 包含有图纸和说明书 ,咨询 业 设 计 油管接头的模具设计 of 别： 专业名 称 ： 学生姓 名： 学 号： 指导教师姓名、职称 ： 完成日期 2013 年 4 月 14 日包含有图纸和说明书 ,咨询 i 吉林大学珠海学院毕业设计任务书 姓名 系别 指导教师 任务： 题目：油管接头的模具设计 模型进行分析。 选择合理的模架。添加流道、浇口、顶杆和滑块等。 时间安排： 2012年 11月 1日至 2012 年 12月 30日 技术查新、资料检索和翻译、毕业设计开题报告；模具设计方案的制定。 2013年 1月 15日 毕业设计开题审批、设计方案的审查、外文翻译检查；。 2013年 1月中旬至 2013 年 3月初 模具设计计算、装配图的绘制。 2013年 3月上旬 毕业设计中期检查。 2013年 3月初至 2013年 4月中旬 零件图的绘制、设计说明书编制、准备答辩。 2013年 4月 底 毕业答辩。 参考资料： 1 宋玉恒 北京：航空工业出版社， 1994. 2 阎亚林 北京：高等教育出版社， 2004. 3 杨占尧 北京：化学工业出版社， 2005. 4 王忠银等 长沙：湖南科技技术出版社， 1999. 5 史铁梁 北京：机械工业出版社， 2003. 6 系专家组审核意见： 吉林大学珠海学院机电工程系 年 月 日 包含有图纸和说明书 ,咨询 要 随着各门科学技术的进步和全球化经济的发展，制造业发生了深刻的变革，先进制造技术正在改变着传统的制造业。 进入二十一世纪以来，中国塑料工业取得了令世人瞩目的成就，实现了历史性的跨越。蓬勃发展的中国塑料工业，在中国现代化经济建设中发挥着越来越大的作用。塑料制品在人们的日常生活中随处可见，因此其注塑模具的需求也日益增多，市场前景广泛，而且因为不同塑件的外形不同，注塑模具也 就有了很大的不同。本设计是油管接头的注塑模具设计，通过注塑机注塑成形零件。首先运用 塑件进行三维建模，再运用 件绘制塑件的模具总装配图。介绍了注塑机的选用，塑件的选材，浇注系统的设计，分型面及型腔数目的设计，导向、脱模及冷却系统的设计等，以及对模具的校核。随着塑料加工工业持续快速发展，塑料制品在工业、农业、军事及人民生活的各个领域得到广泛的应用，塑料制品的研究、生成与应用开发得到迅速发展，塑料模具的设计、制造技术也随之不断提高。塑料制品业是一个新兴大行业。随着我国国民经济持续高速发展已逐步发展壮大， 自上世纪 90年代以来，塑料行业一直保持在 10%以上的增长速度，已成为轻工业的支柱产业之一。随着 术的引用，更是显著提高了模具设计的效率，减少模具设计过程中的失误，提高了模具和塑件的质量，缩短了生产周期，降低了模具和塑件的成本。 关键词 ： 模具设计；注塑模具；油管接头； 含有图纸和说明书 ,咨询 of of 1th s a s is an in s so of a is by of G G to of of of of as as on of in s in is to is an s 90 at 0% of in of to of 咨询 目录 1 绪论 . 1 . 1 具发展趋势分析 . 1 2 材料选择及其性能参数 . 3 3 三维模型及塑件的结构、表面质量和尺寸精度分析 . 4 . 4 . 4 . 4 . 4 . 5 4 选择注塑机 . 6 5 型腔数的确定和布局 . 7 6 分型面的位置选择及设 计 . 9 7 模具浇注系统设计 . 10 . 10 . 11 . 11 . 12 . 12 . 12 8 成型零件的结构设计 . 13 . 13 . 13 . 14 包含有图纸和说明书 ,咨询 I . 14 . 15 9 合模导向机构的设计 . 16 10 脱模推出机构的设计 . 17 . 17 . 17 11 注射模温度调节系统设计 . 19 . 19 简单计算 . 19 12 有关参数的校核 . 21 . 21 . 21 . 21 . 21 . 21 附图 . 22 结 论 . 23 参考文献 . 24 致 谢 . 25 包含有图纸和说明书 ,咨询 1 绪论 计目的 毕业设计是将学生在大学期间所学的知识进行的综合运用，让学生把课本知识与实践问题相结合，在掌握一定的设计方法体系和规范的前提下，进行综合运用的一次实践，是培养学生创新能力的重要环节。本课题对我们机械制造及其自动化专业学生的基本目的是： 通过综合运用塑料成型工艺及模具设计、机械制图、机械设计、机械原理、 机械制造技术基础、模具材料及热处理、模具制造工艺、材料成型工艺、计算机辅助设计 (等先修课程的知识，培养我们综合分析和解决塑料模具设计问题的独立工作 能力，进一步巩固、加深和拓宽所学的知识。 培养我们树立正确的设计思想、设计构思和创新思维，掌握简单塑料模具设计的一般程序规范和方法。 培养我们树立正确的设计思想和使用技术资料、国家标准等手册、图册工具书进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力，为将来自己从事本专业工作打下一个良好的实践基础。 培养我们进行调查研究，面向实际，面向生产，向工人和技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。 国塑料模具发展趋势分析 随着塑料成型加工机械和成型模具的迅速增长，高效率、自动化、大型、微 型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占比例越来越大。从模具设计和制造技术角度来看，模具的发展趋势可归纳为以下几个方面： (1)加深理论研究 在模具设计中，对工艺原理的研究越来越深入，模具设计已经由经验设计阶段逐渐向理论计算方面以发展。 (2)高效率、自动化 大量采用各种高效率、自动化的模具结构，如高效冷却以缩短成型周期；各种能可靠地自动脱出产品和流道凝料的脱模机构；热流道浇注系统注射出模具等。高速自动化的塑料成型机械配合以先进的模具，对提高生产效率，降低成本起了很大作用。 (3)大 型、超小型及高精度 由于模料应用的扩大，塑料制件已应用到建筑、机械、电子、仪器、仪表等各个工包含有图纸和说明书 ,咨询 业领域，于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具，为了满足这些要求，研制了高强度、高硬度、高耐磨性能且易加工，热处理变小、导热性能优异的制模材料。 (4)革命模具制造工艺 为了更新产品花式和适应小批量产品的生产要求，除大力发展高强度、高耐磨性的材料外，同时又重视简易制模工艺研究。 (5)标准化 开展模具标准化工作，使模板，导柱等通用零件标准化、商品化，以适应大规模地成批生产塑料成型模具。 (6)开发计算机辅助设计与辅助制造（ 我国塑料模具工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面能生产 48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、 容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。如天津荣天和机电有限公司和烟台北极星 生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用 最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为 塑模型腔制造精度可达 面粗糙度 m，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达 10 30万次，淬火钢模达 50 1000万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距。近年来我国通过引进国际的先进技术和加工设备，使塑料模具的制造水平比十年前进了一大步，然而由于基础薄弱、对引进技术的吸收、掌握，尚有一段距离，而 且发展也十分不平衡，因而，我国塑料模具总体水平与世界先进技术尚有一定差距。塑料成型模具可分为三大类，即注射成型模具、中空成型模具和挤出成型模具。我国现在的制造水平，以注射成型模具为最高，中型空成型模具为最低，如化妆品用瓶子的吹塑模具，无论从造型以及质量上远不能适应出口要求。从注塑工艺来说，气体辅助注射成型、结构泡沫成型、反应注射成型、共注射成型、推 射 压注射成型、交变注射成型、熔芯注射成型、动态保压注射成型等引入了模内反应、发泡、振动和气辅等关键技术，大大丰富了传统注塑工艺的内容，使 塑料的流动特性、制品的力学性能、外观质量都得到有效的控制。当然，这些新型注塑工艺所要求的注塑机和模具系统等机械、压力和电气系统控制也有别与传统注塑机。 先根据了解的尺寸，利用 对塑件进行结构分析，确定型腔的布局，设置合理的浇注系统和分型面，综合考虑其结构特征选用适当的材料并确定其性能参数。运用 用 模具。设计塑件模具的和模导向机构、脱模推出机构和温度调节系统并进行校核，再根据模具设计手册设计支撑零部件，选择标准模具框架，运用 的三维实体模型并将其装配，再生成装配爆炸视图和开模效果图。 包含有图纸和说明书 ,咨询 2 材料选择及其性能参数 塑料的品种很多，分类方式也各不相同，通常把塑料按照合成树脂的分子结构和受热时的行为分类和按塑料的应用范围分类。前者分为：（ 1）热塑性塑料，（ 2）热固性塑料。后都分为：（ 1）通用塑料（ 2）工程塑料（ 3）特种塑料。 由于油管接头是分油用的，所以对其材料的耐热性、耐低温性、耐腐蚀性有较高要求，并要求其具有一定的抗冲击性。同时要求其具有易加工和表面光泽性优良等特点。经过仔细分析丙烯腈 苯乙烯共聚物（ 料为最佳选择 （以下简称 毒无味；具有突出的力学性能和良好的综合性能。 优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用。 耐磨性优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性。 易出现降解现象，其热变形温度为 93118，制品经退火处理后还可提高 10左右。 40时仍能表现出一定的韧性，可在 00的温度范围内使用。 电绝缘性较好，并且几乎不受温度、湿度和频率的影响，可在大多数环境下使用。且 受水、无机盐、碱及多种酸 的影响。由于是吸湿性塑料，其流动性稍差，成型前需要干燥，用红外线烘箱 70烘 2 4小时。 料广泛用于制造汽车内饰件、电器外壳、手机、电话机壳、仪表盘、容器等，也可生产板料、管料等产品。 包含有图纸和说明书 ,咨询 3 三维模型及塑件的结构、表面质量和尺寸精度分析 维模型 运用 生成直观的实体模型。其三维实体建模设计操作流程为：运用草图、拉伸、打孔等命令初步建立塑件模型。其三维实体模型如图 (3示： 图 3维模型 构分析 该塑件的结构形状较为简单，无过多曲面；无圆角，倒角一处，螺纹一处，分型面设定时较为容易。总体为正方形，长为 84为 48为 25厚均匀。 面质量分析 该塑件的表面除要求没有缺陷毛刺，内部不得有杂质外，没有什么特别的表面质量要求，故比较容易实现。综上分析可以看出 ,注塑时在工艺控制得较好的情况下 ,零件的成型要求可以得到保证。 寸精度分析 该塑件重要尺寸，如下方的凸台、上方的通孔均需相配合，尺寸精度取一般精度，查表得 他次要尺寸的精度等级定为 以上分析可见，该零件的尺寸精度中等偏上，对应的模具相关尺寸加工可以得到保证。制件尺寸选用尺寸精度 ,零件的尺寸精度中等，对应的模具相关零件的尺寸加工可包含有图纸和说明书 ,咨询 以得到保证。从塑件的壁厚来看，壁厚较均匀，有利于制件的成型。 算塑件体积和质量 该产品材料为 密度为 g/，收缩率为 算其平均密度为 g/；平均收缩率为 算塑件体积：使用 件对塑件三维模型进行分析得塑件体积为 计算塑件质量： 塑 =包含有图纸和说明书 ,咨询 4 选择注塑机 根据计算及原材料的注射成型参数初选注塑机为 10。 参数如下表 (4 机型 10 注射容量 258射重量 277g 注射压力 射行程 162嘴凸球半径 18嘴直径 4模力 1100模行程 340模行程 700板尺寸 600 560 导柱间距 410 370 最小容模厚度 150 大容模厚度 360出力 出行程 80位环直径 110 4塑机参数 包含有图纸和说明书 ,咨询 5 型腔数的确定和布局 塑件的生产属中等批量生产，宜采用多型腔注塑模具，其型腔个数与注塑机的塑化能力，最大注射量以及合模力等参数有关，此外还受制件精度和生产的经济性等因素影响，有上述参数和因素可按下列方法确定模腔数量。 按注射机的额定锁模力确定型腔数量： (B)/A （ 5 其中： N ）， ， A 为每个制件在分型面上的面积（ 2， B 流道和浇道在分型面上的投影面积（ 2，在模具 设计前为未知量，根据多型腔模具的流动分析 A，常取 B=体内的平均压力取决于注射压力，一般为 25 40保险起见常用 ： （ A=（ 110000086 86） /30 86 86 =） 注射机注塑量确定型腔数目： （ C） /V （ 5 其中： 3， 3， C 为流道和浇口的总体积（ 3。 生产中每次实际注塑量应为公称注塑量的 ，同时流 道和浇道的体积为未知量，据 统 计 每 个 制 品 所 需 浇 注 系 统 是 体 积 的 1 倍 ， 现 取 C=： =（ 258） /） 从以上讨论可以看到模具的型腔个数必须取 的较小值，在这里可以选取的个 数是 1， 2， 3，个，而本次设计采用一模多腔结构，并考虑到型腔的布局，故采用一模两件的方案。即 N=2 模具型腔数目确定后，应考虑型腔的布局。由于该塑件轻而小，只需尽量保证各型腔从总压力中均等分得所需的型腔压力，同时均匀充满，并均衡补料，以保证各塑件的性能、尺寸尽可能一致。型腔和浇注系统投影面积的中心应尽量接近注射机锁模力的中心，一般与模板中心重合。 包含有图纸和说明书 ,咨询 如图 (5示 : 图 5腔布局 包含有图纸和说明书 ,咨询 6 分型面的位置选择及设计 模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。应根据分面选原则和塑件的 成型要求来选择分型面。通常有以下原则： （ 1）分型面的选择有利于脱模。分型面应取在塑件尺寸的最大处。而且应使塑件流在动模部分，由于推出机构通常设置在动模的一侧，将型芯设置在动模部分，塑件冷却收缩后包紧型芯，使塑件留在动模，这样有利脱模。如果塑件的壁厚较大，内孔较小或者有嵌件时，为了使塑件留在动模，一般应将凹模也设在动模一侧。拔模斜度小或塑件较高时，为了便于脱模，可将分型面选在塑件中间的部位，但此塑件外形有分型的痕迹。 （ 2）分型面的选择应有利于保证塑件的外观质量和精度要求。 （ 3）分型面的选择应有利于成 型零件的加工制造。 （ 4） 分型面应有利于侧向抽芯，所以采用中间分型面。如图 (6示： 图 6型面 包含有图纸和说明书 ,咨询 0 7 模具浇注系统设计 浇 注系统的设计是注塑模具设计的一个重要环节，它是塑料熔体自注射机的喷嘴射出后，到进入模具型腔以前所流经的一段路程的总称。浇注系统一般主要由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。用注塑成型方法加工塑料制品时 ,注塑机喷嘴中熔融的塑料经过主流道 ,分流道 ,最后通过浇口进入模具型腔 ,然后经过冷却固化 ,得到所需要制品。注塑模具的浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型 腔为止的塑料熔体的流动的通道。浇注系统在模具中占有非常重要的地位 ,它的设计合理与否直接对制品的成型起到决定的作用。设计时必须 按如下原则： （ 1）型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而造成溢料现象。 （ 2）型腔和浇口的排列要尽可能地减少模具外形尺寸。 （ 3）系统流道应尽可能短，断面尺寸适当（太小则压力及热量损失大，太大则塑料耗费大）。尽量减少弯折，表面粗糙度要低，以使热量及压力损失尽可能小。 （ 4）对多型腔应尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及角落，及分流道尽可能平衡布置。 （ 5）满 足型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少塑料的耗量。 （ 6）浇口位置要适当，尽量避免冲击嵌件和细小型芯，防止型芯变形浇口的残痕不应影响塑件的外观。 流道设计 主流道是塑料熔体进入模具型腔时最先经过的部分，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔。主流道为圆锥体，锥度为 2 4 ，对于粘度较大的熔体可以增大到6 。由于 以主流道进口端的截面直径取稍大些。取锥度为 6 。 主流道小端直径应比注塑机喷嘴的直径约大 1号为 10 注塑机的喷嘴直径为 ： d=4 据塑料模具设计的公式： d+(1)可知： d+()=41)5取 5流道凹球半径 喷嘴凸球半径 R+（ 1-2）81-2)9取 20 主流道大端直径 2 /2） =5+2 14 =流道如图 (7示： 包含有图纸和说明书 ,咨询 1 图 7流道和分流道 流道设计 由于分流道可将高温高压的塑料熔体流向从主流道转换到模腔，所以，设计时不仅要求熔体通过分流道时的温度下降和压力损失都应尽可能小，而且还要求分流道能平稳均衡地将熔体分配到各个模腔。分流道截面形状可以是圆形、 U 型、半圆型、梯形和矩形。在分流道设计中既要减少熔体流动的压力损失；又要流道的截面积小，以减少熔体的传热损失。因此，常用流道的截面积与周长之比来表示流道的效率。该值越大，表示流道的效率越高。要确定梯形截面尺寸，需根据与圆形截面比表面积相等原则 来确定。对于壁厚小于3量在 200用下述公式确定分流道的直径： D = （ 7 其中 g）； 此式计算的分流道直径限于 9.5 D=7241=其比表面积为（ D） /（ D/4） =4/D=4/梯形上底为 B，高为 H，下底为 X，其最佳比例 H/B= H/B=X/B= X/B=即 H= X= 口的设计 浇口又称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细短流道（除直接浇口外），它是浇注系统的关键部分。其主要作用是： （ 1）型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流。 （ 2）易于在浇口切除浇注系统的凝料。浇口截面积约为分流道截面积的 口的长度约为 2口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在试模是逐步纠正。因点浇口在脱开时会伤塑件的内表面在这 里是可以的，考虑到点浇口有利浇注系统的废料和塑件的脱离，所以选取用点绕口。 包含有图纸和说明书 ,咨询 2 料穴的设计 冷料穴的作用是存放料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而形成冷接缝；此外，在开模时又能将主流道凝料从定模板中拉出。但由于在三板模在第一次分型时就能取出浇注系统的凝料，故冷料穴可设计成无拉料杆的冷料穴。冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端直径，长度约为主流道大端直径。 注系统凝料体积计算 （ 1）主流道凝料体积 1/3 1/3 （ 2）分流道凝料体积（ 4+ 72 2+（ 1/3 83 1/3 30 2= （ 3） 浇口凝料体积 由于浇口部分体积很小，可取为 0 。 （ 4） 冷料穴体积 1/3 4 （ 5） 浇注系统凝料体积 浇注系统各截面流过熔体的体积计算（按分流道取其中一个方向计算），流过浇口的体积 1V = 塑V =流过分流道的体积 2V = 塑V =流过主流道的体积 3V =2塑V=气系统的设计 在注塑模具的设计过程中，必须考虑排气结构的设计，否则，熔融的塑料流体进入模具型腔内，气体如不能及时排出会使制件的内部有气泡，甚至会产生很高的温度使塑料烧焦，从而出现废品。因该模具为小型模具，且分型面适宜，在推杆的间隙和分型面上都有排气效果，所以无需设计排气槽。 包含有图纸和说明书 ,咨询 3 8 成型零件的结构设计 模结
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