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模具设计与制造项目 指 导 书 一、课程目的和意义： 模具设计与制造项目课程是作为成型技术与模具理论课之外的一门重要补充课程，由于模具结构的多样性、复杂性及其巧妙性，走马观花式的结构介绍显然难以达到对该门课程真正的理解和掌握。如结构也许可行，但是否合理；结构虽然巧妙，但能否更佳？结构即使科学，但是否经济等等，这些单凭书本知识是难以做出直观判断的。作为社会需求量极大的热门技术，必须真正地全面领会其基本结构原理，并对各类变形、延伸结构的科学性、合理性融会贯通，才能真正做到举一 反三，完全掌握，满足社会的需要。 正是基于上述目的，开设了模具设计与制造项目课程，期望学生们能在创新设计中，将书本内容与工程实践有机结合，巩固和加深对理论知识的理解，并充分发挥同学们的想象力、创造力，形成一种科学的发散性思维。举一反三，灵活运用所学知识，进行模具结构设计。 二、实验的内容和方法： 本课程的开设是一种新的尝试，是适应当前本科教学改革而进行的一项前沿性探索。课程学习过程中，同学们可以从网上、期刊上、工厂搜集一些实际模具的设计实例，对其结构进行分析、研究并吸收消化。完全了解其结构，掌握其工作原 理，同时如有可能的话，给出更佳的替代机构，完成模具设计。 课程学习中学生一人一题 。学生在规定的学时内完成对某一模具机构的分析。首先分析塑料制品结构特点，确定自己的模具方案，如二板模或三板模，强脱或旋脱等等；其次对照实物或平面图，研究他人模具结构特点；最后对比分析二者差异，从中获得感性的设计知识。 三、完成步骤： 1、搜集模具资料，现场观看模具实物、搜集模具设计图纸； 2、分析塑料制品结构特点，拟定自己的模具设计方案； 了解塑件的用途，使用情况及工作要求，对于塑件图上提出的塑件形状、尺寸精度、表面粗糙 度等进行工艺分析，即从成型工艺、塑料制件的设计原则、模具结构合理性等方面进行综合分析，对其不够合理的部分提出改进意见，并进行改正。 2 3、 分析研究他人模具设计结构，与自己方案对比，从中细细体会他人模具设计的科学性合理性，或提出自己的不同见解； 4、进行模具设计，包括模具三维结构设计，演示模具工作过程； 1） 选择所需成型机械的类型与规格，列出主要技术参数。根据塑件形状尺寸，估算塑件体积和重量，并校核所选成型机械的有关参数。 2）分析塑件，确定成型工艺方案及所用模具的类型与结构，包括选择成型位置， 确定分型面。浇注系统形式，浇口开设位置，脱模方式，侧孔侧凹的成型方法、排气方法、调温方式及模具的加工性能。 3）根据塑件尺寸精度要求，对成型零件的成型尺寸进行必要的计算，对主要受力的零件，根据需要进行强度与刚度校核，必要时进行冷却面积的计算，以便确定冷却水孔的直径与长度。 4）绘制模具三维图。 5）根据模具注射模塑过程的工作原理，制作 模具动作 画。 四、撰写 说明书 内容包括骤： 塑料制 品结构分析； 模具结构分析、模具各部件功能和用途； 以图文形式论述，附 塑料制品、 模具三维图和工作原 理动画图等。 五、提交材料 打印 说明 书，提交 电子文档。若干个同学合一个光碟，以姓名为文件夹的名称。 应交材料： 说明 书 ；塑料产品三维图电子文档；模具三维图电子文档；模具动作 画电子文档。 3 课 程 设 计 课程名称 _ _模具设计与制造项目 _ 题目名称 管弯头快速可换型芯注射模设计 学生学院 机电工程学院 专业班级 05 级机自 4 班 学 号 3105000154 学生姓名 _ _蔡意洪 _ 指导教师 _ 李伟华 _ 2008 年 12 月 28 日 摘 要 模具设计与制造项目课程是成型技术与模具理论课之外的一门重要补充课程，由于模具结构的多样性、复杂性及其巧妙性，走马观花式的结构介绍显然难以达到对该门课程真正的理解和掌握。如结构也许可行，但是否合理；结构虽然巧妙，但能否更佳？结构即使科学，但是否经济等等，这些单凭书本知识是难以做出直观判断的。作为社会需求量极大的热门技术，必须真正地全面领会其基本结构原理，并对各类变形、延伸结构的科学性、合理性融会贯通，才能真正做到举一反三，完全掌握，满足社会的需要。 管弯头快速可换型芯注射模具， 通过更换型芯、行腔镶块和侧抽型芯可生产不同孔径的弯头塑件，且型芯的更换可直接在注射过程中的开模状态下进行，实现了快速可换型芯与一模多用。 关键词 ： 模具设计 弯头 注射模 快速更换型芯 1 如图 1 为 管弯头 的形状 ，其具有 E、 D、 I、 Z 4 个基本尺寸，按照一定的规律和比例改变这 4 个基本尺寸就可以得到所需要的结构类似、尺寸不同的弯头了： 图 1 弯头 表 1 列举了一个典型弯头系列 4 个不同尺寸的零件： 表 1 弯头零件尺寸系列 传统的设计思想，注射生产这种弯头零件，其模具结构是固定的， 1 副模具只能生产 1 个固定尺寸的弯头，要生产其他尺寸的弯头则要重新设计制造模具。这种设计方法存在以下缺陷： （ 1）：重复类似设 计多，模具设计周期长； （ 2）：模具投入成本高，闲置和强制报废情况严重； （ 3）：模具更换时间较长，占用机床的辅助时间较长，生产效率较低。 2 由于市场对某种尺寸的零件的需求量是变化的，一次性生产某个尺寸零件的数量一般均不大，因而生产过程常常是不连续的，需要经常更换模具，否则将造成产品挤压过库存。为了减少目前注射生产中存在的上述缺陷，研制设计一模多用、快速更换型芯的弯头注射模具有非常重要的意义。 2、 模具结构分析、模具各部件功能和用途 具结构分析及工作原理 由于弯头零件自身具有易脱模的特点，所以在模 具结构上采用了斜导柱侧抽芯顶杆脱模，模具结构如图 2 所示。 为了实现快速更换型芯与一模多用，便于模具部件的加工与装配，动、定模均采用通孔嵌入式结构，见图 3。模具加工时，应将型芯固定板 1 和型腔 3 一起加工，以保证型芯 2 和型腔板 3 有较好的同轴度。 注塑机停机时，在保证模具基本零部件不变的前提下，更换动、定模型芯、上抽型芯和侧抽型芯即可完成模具的快速更换。 模具的各个模块和 零部件是在 统上采用参数化设计方法进行设计的。首先以弯头零件的 4 个基本尺寸 E、 D、 I、 Z 为基础，建立 其他尺寸与这 4 个尺寸之间的参数化约束关系，然后利用 能建立弯头零件的三维实体模型。接下来以弯头零件的三维实体模型为基础，结合的布尔差功能完成其他相关零部件的变动设计和参数驱动。这样就将各个模块和零部件按照约束关系装配起来，按要求改变 E、 D、 I、 Z 的大小进行参数驱动，即可方便地获得不同尺寸的注射模和活动可换型芯。 图 3 动、定模通孔嵌入式结构 3 图 2 模具结构 套 6、 20 螺栓 12. 圆头定位销 22、 4 用 芯定位机构设计 对于组合 式模具，其各个模块、零部件之间的定位、装配约束条件很重要，尤其是定位机构的设计相当重要， 因为只有准确的定位才能保证合模精度和塑件成型精度，定位不好，会出现分型面飞边过多、过大、甚至出现模具合不拢的现象。 在弯头快速可换型芯注射模中，为实现型芯的快速更换，并保证更换型芯后的合模精度，专门设计了一个定位压紧装置 ，如图 4 所示。更换型芯时，旋开锁紧螺钉 3，旋紧防锁死螺钉 6，取出型芯 4 和定位斜楔块 2，然后安装新的活动型芯，旋紧锁紧螺钉 6，使型芯 4 压紧与型芯固定板 1 配合的两个面，以这两个配合面作为定位基准，就可以对其他部件进行准确的定位，从而保证整副模具的精度。 图 4 型芯定位压紧装置 5 抽型芯更换机构设计 为了便于侧抽 型芯的更换和加工， 侧抽型芯更换机构也采用组合式结构，如图 5 所示。 为了使侧抽型芯 4 能在侧抽型芯固定板 3 中准确定位，在侧抽型芯的头部附加了 1 个定位环 2，定位环的一侧加工有一个定位配合面以防止侧抽型芯在侧抽型芯固定板中转动。垫板 1 用来在侧抽型芯运动方向上固定侧抽型芯 4。 图 5 组合式侧抽型芯结构 注系统设计 模具 采用 1 模 4 腔结构，圆形阵列分布。由于一模多腔模具一般采用侧浇口，这种浇口截面形状简单，加工方便，型腔的填充速度对浇口密封时间几乎没有影响，容易控制，所以设计时选择侧浇口， 浇口宽度为 2度为 6 3 设计总结 通过本次课程设计，我对模具的结构有了深刻的 认识 。 也 学会了通过分析塑件制品的结构特点， 确定自己的模具方案，如二板模或三板模，强脱或旋脱等等 。对照实物或平面图，研究他人模具结构特点，最后对比分析二者差异，从中获得感性的设计知识。 在这过程中， 自己 充分发挥了想象力、创造力，形成了科学的发散性思维。举一反三，灵活运用所学知识，进行模具结构设计。 管弯头快速可换型芯注射模，采用新颖的一模多用、快速更换型芯的模具设计思想，并利用现代 术，设计出了孔径可变的 管弯头零件快速可换型芯注射模。设计出的模具在注射机停机时，在注射模上即可方便快捷地更换型芯和侧抽型芯，而不需要卸下整副模具，实现了快速更换型芯与一模多用。该模具的使用将大大降低模具成本，提高注射生产效率，改善模具闲置和强制报废现象，减少产品积压，给企业带来良好的经济效益。 7 4 参考文献 塑料成型模具（第二版） . 北京：中国轻工业出版社， 2006 金保等 . 塑料模具设计（第 2 版） 华大学出版