电器盒盖注塑模具设计【讲解视频-一模四腔-滑块抽芯-带三维图】
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电器
盒盖
注塑
模具设计
一模四腔
滑块抽芯
三维
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!【包含文件如下】【注塑模具设计类】CAD图纸+word设计说明书.doc【需要咨询购买全套设计请企鹅97666224】.bat
3D-PROE
全部图纸汇总-7张.dwg
动模板.dwg
型腔.dwg
型芯.dwg
外文翻译.zip
定模板.dwg
开题报告.doc
毕业设计答辩时的常见题目.doc
滑块.dwg
电器盒盖【塑件图】.dwg
电器盒盖注塑模具设计说明书.doc
装配图.dwg
讲解视频.wmv
通用三维格式.stp
目录
摘要 1
Abstract 2
1.绪 论 3
1.1前 言 3
1.2我国模具行业发展概述 3
1.3 21世纪模具发展趋势 6
2.CAD在注塑模具行业中的应用 9
2.1 CAD发展概况 9
2.2 注塑模CAD内容 9
2.3 CAD数据组成 11
2.4 CAD技术在模具设计中的应用 12
2.4.1 产品设计 12
2.4.2模具设计 12
2.5 应用在本设计中的CAD技术 13
2.6 小结 13
3 注塑工艺分析及成型方法简介 15
3.1 塑件（电器盒盖）分析 15
3.1.1 塑件 15
3.1.2 塑料名称 15
3.1.3 生产纲领 16
3.2 塑件的结构及成型工艺分析 16
3.2材料ABS的注射成型过程及工艺参数 16
3.3.1注射成型过程 16
3.3.2材料ABS的注塑成型参数 17
3.3.3材料ABS性能 17
4 模具设计 19
4.1拟定模具结构设计 19
4.1.1分型面位置的确定 19
4.2确定型腔数量及排列方式 20
4.3模具结构形式的确定 21
4.4注射机型号的确定 21
4.5浇注系统、关键零部件设计 26
4.5.1浇注系统形式和浇口的设计 26
4.5.2分型面设计 30
4.5.3成型零件设计 30
4.5.4排气系统的设计 33
4.5.5温度调节系统设计 33
4.5.6脱模机构的设计 36
4.6.侧向抽芯机构类型选择 39
斜导柱侧向抽芯机构设计计算 40
4.7模架的确定 44
5 总结 46
5.1模具设计过程体会 46
5.2设计存在问题及解决设想 46
参考文献 47
致谢 48
摘要
根据塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工艺性、尺寸精度等技术要求，考量塑件制件尺寸。本模具采用一模二腔，潜浇口进料，注射机采用海天HTF80型号，设置冷却系统，CAD和UG绘制二维总装图和零件图，选择模具合理的加工方法。附上说明书，系统地运用简要的文字，简明的示意图和和计算等分析塑件，从而作出合理的模具设计。
关键字：机械设计；模具设计；CAD绘制二维图；UG绘制3D图
- 内容简介：
-
姓 名 X 开题时间 X 学 院 X 专业班级 X 指导教师（导师组） X 论文题目 中文 文 1、目的：我喜欢模具业，由于塑料制品与我们的生活息息相关，他凭借自身的造型独特、使用方便、价格实惠等优点，深受广大老百姓的喜爱。间接地说塑料制品的市场前景相当乐观，我所选题目与市场需求相吻合，我可以通过此次设计，总结归纳一下我这几年所学的知识，把知识结合于实际，积累一定的模具设计经验，这对以后我从事此类工作有一定帮组。从我国模具工业的地位来说，模具工 业是国民经济的基础工业，是衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，通过此次选题的设计，在提高自身能力的同时，也更想为模具工业的发展贡献出自己的一份力量。 2、理论意义：此次选题要看许多相关理论书籍，可以提升自身在制作模具方面的理论知识，可以为接下来的工作做好理论依据，明确理论方向。 3、现实意义：当然，模具设计起来会相对复杂，但这可以很好提高自身的动手能力，是一次理论到实际的亲身经历，也可以发现理论中所要注意的细节，所缺少的细节，是一次非常宝贵的实践经验。 选题的研究现状（理论渊源及演化、国外相关研究综述、国 内相关研究综述）： 1、理论渊源及演化： 近年，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。 我所选杯盖，他借助圆 、球体、长方体，还有圆柱体的完美结合， 以独特的外形 、 圆滑的外表给予我视觉上的享受，不仅有他相应的使用价值，更具有一定的艺术观赏性。我可以通过此次模具的设计，了解我国模具设计技术的一个水平以及发展趋势。 国外相关综述： 西方国家从二战结束以来，制造业得到了很快的发展，到迄今为止，西方发达国家模具设计、制造技术已经趋于成熟，大多向复杂 、精 度高以及标准化方向发展，模具设计及制造都有一套成熟的体系，多数都是一体的自动化生产。 美国就是国外制造业的代表，近年来，中国制造业在全球制造业的比重达到 ，略微超过 美国的 ，美国不甘落后，奥巴马高调宣布要重回制造业时代。美国制造业多以生产高精度、较复杂的产品，大多以电子产品、高端软件、汽车发动机和零部件为主，而塑料制件生产较少，而大多生产来源于中国，所以中国塑料制件有很好的市场前景。 3、国内相关综述：我国塑料模具工业虽然起步晚、底子薄，与工业发达的国家相比有很大的差 距，但改革开放以来，在国家产业政策的支持和引导下，我国塑料膜具技术和模具工业近年来发展迅速。主要表现在： （ 1）在模具技术的基本理论、模具设计、模具制造、模具材料以及模具加工设等方面取得了实用性成果。 （ 2）模具基本能实现标准化。 （ 3）模具加工设 备 由过去依赖进口到逐步实现自行设计生产。 （ 4）研究开发了几十种新型合金硬质材料，并采用了热处理新工艺。 （ 5）模具的品质、制造精度已达较高水平。 容（论文提纲）及拟解决关键问题 目标：独立完成该套模具的设 计，以及编写设计计算说明书。 基本内容：完成整套注塑模具的设计。 重点与难点： 定模侧抽芯机构、点浇口浇注系统，推出机构，冷却系统设计 。 研究的可行性：图纸正确，说明书完整。 1、研究的主要重点： 注塑模具工序与工艺的分析设计，型芯型腔、分型面、浇铸系统、导向机构、脱模机构、温度调节系统的设计，以及各零部件及装配图的绘制。 2、难点是： （ 1）、所选零件造型复杂尺寸测量有点难 。 (2)、所选零件的 三维 图及注塑模具装配图有点难画。 （ 3）、模具的型 芯型腔设计、计算难。 （ 4）、在只知所选零件的情况下，要设计出导向机构与脱模机构，所需知识面广、查阅的书籍要多，在寻找材料文献方面有一定难度。 本课题主要是塑料成型的工艺设计及制造，也就是注塑模的工艺设计方案分析及确定工艺计算，模具结构设计计算等内容。其主要的内容如下： （ 1）对所选产品进行分析，记录下相应工艺及尺寸，画出 三维 图 及三视图 。 （ 2）查阅有关书籍，经分析计算，确定模具类型的主要结构，如型腔的布置，分型面、浇 注 系统、导向机构、脱模机构和温度调节系统设计。 (3)绘制模具部 分 零件图。 （ 4)绘制模具总装配图。 （ 5）撰写论文。 生产主要是为了提高生产效率，因此在设计是要力求结构简单，但是一定要保证其精度要求。 建立塑料制品的三维模型 ; 根据所设计产品进行拔模分析与分型面设计 ; 建立工程、加载产品、创建调用模架 ; 设计导向系统、浇注系统、顶出机构、流道与冷却等辅助部分。 10 篇以上） 1 赵华 . 模具设计与制作 M. 北京 : 清华大学出版社 , 20092 黄平、朱文坚 . 机械设计教程 法与标准 M. 北京 : 清华大学出版社 , 20103 郭铁良 . 模具制造工艺学 M. 北京 :高等教育出版社 , 20084 赵昌盛 . 实用模具材料应用手册 M. 北京：机械工业出版社 , 20055 王焕庭、李茂华、徐善国 . 机械工程材料 M. 大连 ,大连理工大学出版社， 20006 屈华昌 . 塑料成型工艺及模具设计 M. 北京 ,高度教育出版社， 20077 吴兆祥、高枫 . 模具材料及表面处理 M机械工业出版社， 20028 黄毅宏、李明辉 . 模具制造工艺 M. 北京 : 机械工业出版社 , 20039 张克惠 M西北工业大学出版社 ,200010 宋涛、顾军等 M化学工业出版社 ,200311刘靖岩 北京：中国轻工业 12 王树勋 M华南理工大学出版社 ,199613 高为国 M200514 蒋继宏、王效岳 注塑模具典型结构 100 例 M国轻工业出版社， 200015 王鹏驹 、 张杰 塑料模具设计师手册 北京：机械工业出版社， 200816 坛 17 燕秀模具论坛 18免费 程网 找资料、复习有关课程，写出开题报告 查阅中外文献资料完成文献综述 完成外文资料的翻译 析产品特性、结构，构思模具各个部件设计，最后拟定总体方案，建模 具分析、修改、完善设计方案 绘制装配图，各零件图 编写设计说明书 检查校核各项设计和图纸，准备答辨 这里自己改 指导教师（导师组）意见： 签 名： 年 月 日 审查小组意见： 审查小组负责人（签 名）： 年 月 日 备注： 1、 要有 10 篇以上相关文章的阅读量。 2、 理、工科开题报告撰写要求在 2500 字左右，人文社科开题报告在 3500 字左右，包括论文选题的背景和意义、工作任务分析、调研报告、方案拟定与分析、毕业论文撰写提纲及实施计划、文献综述（理、工科可不提交文献综述）等。 3、 电脑打印， 用 ，内容为小四号宋体，行距为固定值 20 磅。 4、 文献综述（按文献综述格式打印）附在开题报告后面一起装订。 文献综述内容 ： (正文 ) 备注： 1、文献综述内容包括：国内外研究理论、研究方法、进展情况、存在问题、参考依据等。 2、文献综述必须切题，并写出两万字以上的笔记或三千字以上的文献综述。 3、电脑打印，用 。 内容为小四号宋体，行距为固定值 20 磅。 注塑模具毕业设计答辩时的常见题目 老师一般主要看你的装配图、然后问你各个机构名称作用、主要看你的机构是否合理、还有可能问你一些注塑缺陷的原因及解决办法、其实很简单、只要你是自己设计的、外问百答、对自己有信心就可以了、不会问什么很难的东西、因为老师也未必了解那么深的东西 。 1. 如何取收缩率？ 答：应根据制件的形状，特别是根据制件的壁厚来定收缩率。对于壁厚者取上限，对于壁薄者取下限。 2. 特点和用途？ 答： 热和机械强度、发泡倍率均不高，抗冲击强度高、尺寸稳定、 易于成型，耐热和耐腐蚀 性也较好，并具有良好的耐寒性。等等。 3. 为什么采用热流道？ 答：由于塑件面积比较大，中间有钢化玻璃或金属嵌件，主流道要由模板中心引到塑件边缘，做侧向进料。这样主流道比较长，塑料在流动过程中很容易冷却，每生产一模就会产生较大的料柄，造成较大的原料损耗，而采用热流道可以克服上述缺陷，因此采用热流道。 4. 浇口的主要类型？你设计的采用哪种类型？ 答：主要类型有：直浇口、侧交口、 中心浇口、点浇口、潜伏式浇口、护耳浇口。选择（略） 5. 制件翘曲变形的原因。 答： 1）模温太高，冷却时间不够。 2）塑件壁厚厚薄悬殊。 3）浇口位置、数 量不合适。 4）推出位置不恰当，且受力不均。 5）塑料分子定向作用太大。 6. 成型时排气不良会产生哪些后果？可采用的措施有哪些？ 答：型腔内气体压缩产生很大背压，阻止熔体快速充模，同时气体压缩产生的热量可能使塑料烧焦。采取的排气措施： 1）利用分型面排气。 2） 利用型芯与模板配合间隙。 3）利用顶杆运动间隙。 4）开排气槽。 7. 带螺纹塑件的脱模有几种方式？ 答：强制脱模、手动脱模、机动脱模（利用侧向分型与抽芯机构实现脱螺纹、采用模内旋转的方式脱螺纹，如齿轮传动）、其他动力源脱模（采用液压缸或气缸、电机等）。 8. 解释本设计中提到的热处理方式淬火及其作用。 答： 淬火是将钢件加热到相变点以上某一温度，保温一段时间，然后在水、盐水或油中急冷下来，使其得到高硬度。 作用：用来提高钢的硬度和强度。但淬火时会引起内应力使钢变脆，所以淬火后必须回火。 9. 单分型面和双分型面在结构上主要有哪些区别？ 答：单分型面只有一个分型面，塑件和凝料都要在这个分型面上取出，分型面的两边是动模板和定模板，所以又称两板式模具；双分型面有两个分型面，分别用来取出塑件和凝料，模具被两个分型面分成动模板、中间板和定模板，所以又称三板式模具。 10. 试分析螺杆注塑 机的工作过程。 答： 1）合模 。 2）注射 。 3）保压和补缩 。 4）冷却 。 5）开模。 6）回退预塑 11. 单分型面 注塑模有哪些部分组成？ 答： 成型部件、浇注系统、推出机构、导向部件、排气系统、支撑零部件、模具温度调节系统。 12. 单分型面模具的成型零部件有哪些部分组成？ 答：型芯、型腔（或定模板）、动模板 13. 注塑模具成型的优点？ 答：产品高精度、高复杂性、高一致性、高生产率、低消耗。 14. 推杆（或称顶杆）的高度设计，推杆的工作端面与塑件的内表面成型面应该平齐还是有高低？谁高？ 答：通常推杆装入模具后，其端面应与型面平齐或高出 15. 推管推出机构用在什么塑件产品结构上？与推杆有什么区别？ 答：用在塑件产品有螺柱孔（即圆柱筒形）或带孔的塑件上。都属于推出机构，相当于空心推杆，其材料、热处理硬度及配合部分的要求与推杆相同。 16. 设计过程中如何确定各相邻零部件的配合 要求 ？ 答：严格按模具 国家标准 中推荐的配合代号，有相对滑动或移动的零部件采用间隙配合 如 H7/一般模具标准件与固定件之间的配合采用过渡配合如 H7/7/无配合要求的长度段可将孔径扩大 - 1 - 毕业设计说明书 课题名称： 学生姓名 学 号 专 业 模具设计与制造 班 级 模具 指导教师 起讫时间： 201X 年 X 月 201X 年 X 日 - 1 - 目录 摘要 . 1 . 2 论 . 3 言 . 3 . 3 1世纪模具发展趋势 . 6 . 9 . 9 塑模 . 9 . 11 . 12 品设计 . 12 具设计 . 12 用在本设计中的 . 13 结 . 13 3 注塑工艺分析及成型方法简介 . 15 件（电器盒盖）分析 . 15 件 . 15 塑料名称 . 15 产纲领 . 16 件的结构及成型工艺分析 . 16 注射成型过程及工艺参数 . 16 射成型过程 . 16 料 . 17 料 . 17 4 模具设计 . 19 . 19 型面位置的确定 . 19 数量及排列方式 . 20 - 2 - . 21 . 21 键零部件设计 . 26 注系统形式和浇口的设计 . 26 型面设计 . 30 型零件设计 . 30 气系统的设计 . 33 度调节系统设计 . 33 模机构的设计 . 36 . 39 斜导柱侧向抽芯机构设计计算 . 40 . 44 5 总结 . 46 . 46 . 46 参考文 献 . 47 致谢 . 48 - 1 - 摘要 根据塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工艺性、尺寸精度等技术要求，考量塑件制件尺寸。本模具采用 一模二 腔，潜浇口进料，注射机采用海天 号，设置冷却系统， 制二维总装图和零件图，选择模具合理的加工方法。附上说明书，系统地运用简要的文字，简明的示意图和和计算等分析塑件，从而作出合理的模具设计。 关键字 ： 机械设 计；模具设计； - 2 - o of in of of of of of a a G a a of in to a UG D - 3 - 论 言 作为工业生产基础工艺装备的模具，在国民经济中占有重要的地位，模具技术也已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。 在第十一五规划中指出，模具是工业生产的基础工艺装备，国民经济的五大支柱产业 机械、电子、汽车、石化、建筑都要求模具工业发展与之相适应。 模具因其生产效率高、产品质量好、材料消耗低、生产成本低而获得广泛应用，与其他加工制造业所无法比拟的。从工业产品生产行业看，模具是现代工业，特别是汽车、摩托车、航空、仪表、仪器、医疗 器械、电子通讯、兵器、家用电器、五金工具、日用品等工业必不可少的工艺装备。据资料统计，利用模具制造的零件数量，在飞机、汽车、摩托车、拖拉机、电机、电器、仪器仪表等机电产品中占 80%以上；在电脑、电视机、摄像机、照相机、录像机、传真机、电话及手机等电子产品中占 85%以上；在电冰箱、洗衣机、空调、微波炉、吸尘器、电风扇、自行车、手表等轻工业产品中占90%以上；在了弹、枪支等兵器产品中占 95%以上。 我国模具工业在政府十分重视及关怀下，并提出相应的优惠政策进行模具技术开发，在模具工业中大量采用先进技术和设备，努力 提高模具设计和制造水平，取得显著的经济效益。另外，从资料获悉，目前，美国、日本、德国等发达国家的模具总产值都已超过机床总产值。模具技术的进步极大地促进了工业产品的生产发展，模具是“效益放大器”，用模具生产最终产品的价值将超过自身价格的几十倍乃至百倍及上千倍。 据各国报导，模具工业在欧美等工业发达国家被称之“点铁成金”的“磁力工业”， 如今世界模具工业的发展速度超过了新兴的电子工业，已实现了模具专业化、标准化和商业化，因而深受赞誉。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”，日本称模具工业为“进入富裕社会的 原动力”，在德国，被冠之以“金属加工业中的帝王”之称号，而欧盟一些国家称“模具就是黄金”，新加坡政府则把模具工业作为“磁力工业”，中国模具权威经理称为“模具是印钞机”。可见模具工业在世界各国经济发展中具有重要的显著地位。模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。 国模具行业发展概述 近年来，我国模具行业一直保持着良好的发展势头，这种势头是否还会 - 4 - 延续下去，这是业内人士十分关注的问题。笔者认为，我国模具行业尽管面临着在中低端产品领域国内企业竞争日趋剧烈以及在中高端产品领域国外或外资企业压力日 益增大的局面，但经过近年来的持续发展，实力已大大增强，完全有能力变压力为动力，继续保持平稳发展。 一、有利因素 优惠政策为模具行业提供了良好的发展环境。在国家产业政策和有关配套政策导向之下，近年来已有不少地方相继出台了一些支持当地模具工业发展的优惠政策，有的见诸于文件，有的见诸于行动，都已收到很好的效果。同时，模具工业的快速发展也促进了当地经济的繁荣。随着各地之间交流活动的日益频繁，相信对模具工业发展有利的政策，及因此而带来的良好的发展环境将有进一步发展。 模具行业内部体制改革和机制转换加速，产业结构渐趋 合理，并且加强了管理，提高了水平。为了适应形势，我国模具行业近几年来加快了体制改革和机制转换步伐，“三资”和民营企业已占行业主导地位，装备水平和产品水平有了较大的提升，管理有了很大进步。许多企业已应用了 维设计技术、 信息管理技术以及高速加工、快速成型、虚拟仿真及网络技术等许多高新技术，不少企业已提出了“生产专业化、产品品牌化、企业现代化、市场国际化”等企业发展战略。通过各种质量体系认证的企业一年比一年多。 规模经济产生效益，模具集群生产发展迅速。在“小而 精专”的专业化不断发展的同时，近年来，规模效应已被愈加重视。除了把企业做强做大，使规模经济产生效益之外，模具集群生产也不断显示其优越性，因而“模具城”、“模具园区”、“模具生产基地”等各种集群生产形式在全国迅速发展。据不少企业反映，集群生产与分散生产相比，至少有下列好处：市场更广阔了，协作更方便了，生产成本降低了，相互交流多了，优惠政策享受到了。目前全国年产 1亿元以上模具的企业已有 40多个，超过 3000 万元以上的企业已有 200多个，具有一定规模的“模具城”已有近十个，正在建设或正在筹建的还有十多个。这些模具 集聚生产基地的建设，对我国模具工业的发展起到了积极的促进作用。 许多企业开始认识到了“品牌”和“专利”的重要性，自主创新的资金投入力度和能力不断提高。长期以来模具一直处于“后方”和“被动”的地位，因此也很少有 “品牌”和“专利”。随着市场经济的发展，近年来企业越来越重视“品牌”和“专利”。有些企业已认识到了创新研发的重要性，投入力度提高很快。据中国模具工业协会了解到的情况，近年不少企业在创新研发方面的投入与销售收入的比例达到 5%左右，个别企业甚至达到 8%至10%。 模具技术含量不断提高，属于高新技术产品 的模具越来越多。据了解，目前已被国家有关部门列入中国高新技术产品出口目录的已有四种模具。 - 5 - 其实已经有不少模具的技术含量超过了这四种模具，例如汽车零部件级进模具、精密多工位级进模具、轿车大型复杂覆盖件冲压模具、自动化汽车内饰件浇注模具、高强度板热压成型模具等。随着高新技术的发展，越来越多的模具生产企业被各级政府有关部门认定为高新技术企业。据中国模协初步统计，目前模具行业国家级高新技术企业有 7家，省、市级高新技术企业已有近百家。 国际模具资本向我国转移的趋势十分明显，模具出口前景很好。由于我国模具特别是中、 低档模具在国际市场上存在着较大的价格优势，有的模具价格甚至只有国际市场的几分之一，再加上我国有较低廉的优质劳动力资源及较好的技术基础和基础配套设施，因此近年来外商在我国模具行业的投资额一年比一年大，到我国采购模具的跨国公司也越来越多。 二、不利因素 虽然我国模具行业已经驶入发展快车道，但由于在精度、寿命、制造周期及能力等方面，与国际水平和工业先进国家相比尚有较大差距，所以还不能满足我国制造业发展的需求。特别是在精密、大型、复杂、长寿命模具方面，仍旧供不应求。因此，每年尚需大量进口。 现阶段模具原材料价格和 人员工资不断上涨，但模具价格却不涨反落，致使模具企业利润不断下降，部分企业出现亏损，亏损额增大。据中国模具工业协会对全国 270 个主要模具生产企业调查， 2005 年产值利润率比上年下降了 百分点，销售收入利润率比上年下降了 百分点。全国规模以上企业全年亏损额 2005 年达 元，大幅增加 【 7】 。这一趋势，还在延续。 对外资的依存逐年增大。我国加入世贸组织已过 6 年，外贸高速发展，我国经济对外贸的依存度从 30%上升到 70%。同时，近年来，正是外资大量进入我国的时期，随着对外开放政策的不断扩大和深化 ，外资在我国模具行业的投资也越来越多，致使对外资的依存度也逐年增大。例如广东省是我国模具第一大省，其产能约占全国的 40%左右。该省的模具产能中，外资企业已占 60%左右，合资企业约占 10%左右。该省模具出口约占全国的 50%左右，其中由外资、合资企业出口的也占其出口量的多数 【 7】 。对外资和外贸依存度大，会对行业安全，乃至整个国家的经济安全产生重大影响。 人才紧缺日益突出。虽然近年来我国模具行业职工队伍发展迅速，估计目前已达近百万人，但仍然跟不上行业发展需求。一是总量不足，二是素质不够，适应不了行业发展的需求。 根据有关资料，全国模具行业从业人员约缺口 30 万 50 万人，其中工程技术人员约占 20%。目前尤其紧缺的是高素质和高水平的模具企业管理人员和中高层技术人员及高级技术工人。 市场竞争加剧。我国模具市场竞争在不断加剧，其表现是模具产品价格连年走低。中高档模具市场上主要是我国重点骨干企业与境外企业及境内 - 6 - “三资”企业的竞争，中低档模具市场上主要是民营企业之间的竞争。有的已经是进入无序状态，到了扰乱正常市场秩序的地步。由于过低价格所必然造成的低质量，已严重影响一些企业的生存，迫使某些企业加速调整其定位，少数企业面临被淘 汰局面也是不足为奇的。 虽然近几年模具出口增幅每年大于进口增幅，但所增加的绝对量仍是进口大于出口，致使模具外贸逆差一年比一年大。模具外贸逆差增大主要有两方面原因：一是国民经济持续高速发展，特别是汽车企业的高速发展带来了对模具旺盛需求，有些高档模具国内的确生产不了，只好进口，但也确实有一些国内可以生产的模具也在进口，这与我国现行的关税政策及项目审批制度有关。二是对模具出口鼓励不够。 当前全球制造业转移的规模不断加大，速度也不断加快，并正向深度和广度延伸，而我国的模具制造业正是承接转移的较为理想之地。加之“ 十一五”期间，国家将继续大力支持我国模具工业的发展，在多重有利条件下，我国内模具行业的未来将展现出一派美好景色。 1 世纪模具发展趋势 加入 的中国，全球制造业正以垂直整合的模式向亚太地区转移，我国正成为世界制造业的重要基地，据权威报告，中国已成为世界第一制造大国。目前，在参与世界产品市场的激烈竞争下，各行业产品的品种和数量不断增加，换型加快，对产品质量、样式和外观也不断提出新要求，使模具需求量增加，对模具质量要求也越来越高，模具技术直接影响制造业的发展、产品更新换代和产品竞争能力。因此，迅速 提高模具技术水平已成为当务之急。例如：日本汽车、计算机、电视机、手机等产品的品种，数量，质量在国际市场占有优势地位，其重要原因之一就是日本模具技术居于世界领先水平。 为了解决高精度、长寿命、高效的复杂型腔结构的现代模具，其发展趋势主要有如下三方面： 模具工业要上水平，材料应用是关键。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。 在模具材料方面，常用冷作模具钢有 型冷作模具钢有 6512；常用新型热作模具钢有美国 典0M、 0 ；常用塑料模具钢有预硬钢（ 30）、时效硬化型钢（ 本 ）、热处理硬化型钢（ 本 典一胜百 ）、粉末模具钢（日本 ）。多工位精密冲模硬质合金（ ）及钢结硬质合金（ ）。 在模具表面处理方面，其主要趋势是：渗入单一元素向多元素共渗、复合渗（如 ）发展；由一般扩 散向 - 7 - 子渗入、离子注入等方向发展；可采用的镀膜有： T:C、 T:N、 T:， 同时热处理手段由大气热处理向真空热处理发展。另外，目前对激光强化、辉光离子氮化技术也日益受到普遍重视 【 9】 。 当代模具的设计与制造技术广泛采用计算机辅助设计与制造（ 设计过程程序化和自动化，使用程序、模拟成形过程、采用交互式设计方法，发挥人和计算机的各自特长。数据库和计算机网络技术使设计人员拥有大量资料和信息。设计与制造之 间的直接传输便于设计中的反复修正改变。 先进设计和加工方法的日益普及，为高质量、短周期地开发模具并且保证模具有足够长的使用寿命，提供了技术保证，为模具工业发展奠定了坚实基础。模具设计与加工方法的发展主要有以下三方面： （ 1）模具软件功能集成化 模具软件功能的集成化要求软件的功能模块比较齐全，同时各功能模块采用同一数据模型，以实现信息的综合管理与共享，从而支持模具设计、制造、装配、检验、测试及生产管理的全过程，达到实现最佳效益的目的。如英国 司的系列化软件就包括了曲面 /实体几何造型、复杂形体工 程制图、塑料模设计专家系统、复杂形体 术造型及雕刻自动编程系统、逆向工程系统等。集成化软件较高的软件还包括： 等。 （ 2）快速原型法和快速制模技术（ 该技术被称为自数控技术以来的又一次革命，尤其对模具工业的发展起到了极大的推动作用。它是一项集激光、材料、信息及控制等技术于一体的先进制造技术，其突出特点就是能直接根据产品的 据快捷地制造出具有一定结构和功能的原型甚至产品，而不需要任何工装夹具，面迭加形成三维实体。 术与 术的结合，将是传 统快速制模具技术进一步深入发展的方向。 术与陶瓷型精密铸造相结合，为模具型腔精铸成型提供了新途径。应用 术从模具的概念设计到制造完成，仅为传统加工方法所需时间的 1/3 和成本的 1/4 左右，因而具有广阔的发展前景。如美国 司的 利技术，它能在 5 10 天内制造生产用的注塑模，可注塑零件 5 万件以上，属于直接用于批量生产的模具。 （ 3）高速铣削技术 高速铣削是目前切削技术中应用最多的一种工艺技术，是一种以高主轴转速、快速进给 、较小的切削深度和间距为加工特征的高效、高 精度数控加工方式。高速铣削具有工件温度低、切削力小、加工平稳、质量好、效率 - 8 - 高（为普遍铣削加工的 5 10 倍）及可加工硬质材料（ 60诸多优点，因而在模具加工中日益受到重视。高速铣削机床（ 般主要用于大、中型模具加工，如汽车覆盖件模具、变速箱体压铸模、大型注塑模等曲面加工，其曲面加工精度可达 外高速加工机床主轴最高转速已超过 100000R/速进给速度可达 120m/速度可达 1 2g，换刀时间可提高到 1 2s【 9】 。 专业化生产是现代化 工业生产的重要特征之一，国外工业先进的国家模具专业化生产已达 75%以上。美、日两国的模具厂， 80%是 10 人以下的小工厂， 90%是 20 人以下小而专的企业。一般一个模具专业厂只生产 1 2 种模具。这种专业化小模具厂易于管理，反应灵活，易于提高产品质量和经济效率，有较强的竞争力。 标准化是实现模具专业化生产的基本前提，能系统提高整个模具行业技术水平和经济效益，是机械制造业的深层次发展必由之路。国外企业都极为重视模具的标准化，我国的模具标准化程度不足 30%，而且标准品种少、质量低、交货期长，严重阻碍模具的合理流向和效 能发挥，需大力制订标准化规范。 总之，随着模具技术的迅速发展及机械各类产品的多样化、复杂化，模具应用的广度和深度将不断向纵深发展，模具需求增长速度将继续高于国民经济总体发展的速度，供小于求的被动状态将大有改变。因此，在模具设计与制造中，采用新技术、新工艺、新设备可持续发展模具工业，更将成为所有企业得以占据市场制高点的必由之路。 - 9 - 注塑模具行业中的应用 展概况 计算机辅助设计的英文简称 (计算机的应用，使得设计人员在设计过程中 ，能充分发挥计算机的强大算术逻辑运算功能、大容量信息存储与快速信息查找的能力，完成信息管理、数值计算、分析模拟、优化设计和绘图等项任务；而设计人员集中精力进行有效的创造性思维，从而更好地完成从设计方案的提出、评介、分析模拟与修改到具体设计实现的设计全过程 用的 是 一种通用的绘图软件，对机械行业针对性差，不过幸运的是，个开放性软件，可以对它进行二次开发，如采用 至采用 言等，现今的高华 目 是在该软件的基础上开发的机械专业 于二次开发的深入，加强了参数化设计、智能化设计等，这样充分发挥了计算机的强大的搜索功能和运算功能。 世界上第一套塑料模具 司于 1976年推出井以公司名字命名的 前 经发展得比较完善，实现了对注塑过程的模拟、设计原理的应用和精确计算，并逐步优化模拟过程，使设计工程师在产品设计阶段可以在计算机上“制造”塑料产品，并能灵活地适应市场需求的变化。应用 司的技术已经在世界范围内成功地设 计出了上万副模具。继 后美国康奈尔大学、德国的亚森 (术大学、美国的 C. 司、日本的司等也相继开发了塑料模具 统。第一套塑料模具过数年努力研制而成，于 1982 年推出，它就是后来称为系统。塑料模具 应用带来了巨大的社会效益和经济效益。据报导，美国 司采用了 司的 统后，一年内生产效率提高了一倍，节省了 35%的 准备时间，制造周期平均缩短了 30 %，材料节省了 10%，模具成本降低了 10% 30%。 国内部分科研单位、大专院校也在塑料行业开展了 术的研制和开发工作。华中理工大学国家重点实验室叶显高、李德群、肖景容等研制成功了“实用化注塑模 机系统 1”；北京化工学院进行了注塑充模过程计算机仿真；其他部分企业科研单位也做了一些探讨工作，并且收到了一定的经济效益 【 10】 。总的来讲我国塑料模具 仅处于开发使用初期，很多自己研发的软件并不是很成熟。 塑模 容 在模 具设计中，模架及某些零件，如导柱、导套、推杆、支撑块、浇口套、定位圈等分别已形成厂标、行标或国标。对于这些标准的或本单位采用的模架及零件可在通用的二维工程图 统中建立模架、零件库，以被设计时调用。对于浇注系统、温控系统、模架结构强度计算等内容，已有一 - 10 - 些较成熟的计算方法或经验计算方法，可设置这些计算公式的模块，以便设计人员进行快速计算。另外对于一些设计中常用的数据库资料也可以设置在统中以便设计人员快速查询，根据各个工厂的不同要求和情况，还可以在系统中设置本单位所特有的内容。这样建立的 统可 大幅度减轻设计人员的工作强度、提高设计速度并可实现模具设计的规范化及标准化。对于某些在原成型制品的基础上作局部修改而需重新设计的模具来说，其效果就更加明显。总体来说，注塑模 内容有以下几点： 采用几何造型系统，如线框造型、面造型和实体造型，在计算机中生成注塑制品的几何模型，这是注塑模结构的 第一步。由于注塑制品大多数是薄壁件，且又有复杂的表面，因此，常用表面造型的方法来产生制品的几何模型。 在注塑模具中，行腔用来生成制品的外表面，型芯用来生成制品 的内表面，由于塑料的成型收缩率，模具磨损及加工精度的影响，制品的内外表面尺寸并不就是模具型芯面、型腔面的尺寸，两者之间需要比较复杂的换算。目前流行的商品化注塑模 件并未能很好的解决这种换算，因此，制品的形状和型腔的形状要分别输入，工作量较大且比较繁琐，如何由制品形状方便、快捷的生成型腔和型芯表面形状仍是当前的研究课题。 采用计算机软件来辅助计算最佳型腔的数目，引导模具设计者布置型腔，构思浇注系统、冷却系统和推出机构，为选择标准模架和设计动模部装图和定模部装图做准备。 架选择 采用计算机软件来设计模具的前提是尽可能多地实现模具标准化，包括模架标准化、模具零件标准化、结构标准化及工艺参数标准化等。一般而言，用作标准模架选择的设计软件应具用两个功能，一是能引导模具设计者输入本企业的标准模架，以建立专用的标准模架库；二是能方便地从已建好的专用标准模架库中，选出本次设计中所需的模架类型及全部模具标准件的图形和数据。 根据已选定的标准模架及已完成型腔布置，模具设计软件以交互方式引导模具设计者生成部装图和总装图。模具设计者在完成总装图时，能利用光标在屏 幕上拖动模具零件以搭积木的方式装配模具总图。 - 11 - 模具设计软件能引导用户根据模具部装图、总装图以及相应图形库完成模具零件的设计、绘图和标注尺寸。 模具设计软件可将理论计算和行之有效的设计经验相结合，为模具设计师提供对模具零件全面的计算和校核，以验证模具结构等有关参数的正确性。注塑模 的数据处理 注塑模结构 重点在于注塑制品的造型、模具设计、绘图和数控加工的模拟，注塑模 过程就是数据处理的过程。通常，由于注塑模结构 及面广，程序规模很大，结构相 当复杂，一个高效率的注塑模 统不仅涉及到程序的结构和算法，同时也涉及数据结构和管理方法。在应用程序的执行过程中，经常需要利用一些标准数据和其他程序的设计及结果，系统各部分是通过交换数据相互联系的。因此，数据的处理在注塑模结构 又十分重要的作用。注塑模 据类型十分广泛，除了数字型、字符型数据之外，图形 /模型及其文本数据项也是注塑模 统的数据。而图形 /模型数据又是由基本图形元素、图形符号、模型部分及各级图形 /模型数据组成。 据组成 注塑模 统中数据可分为组合 数据和基本数据，可将组合数据逐层分解至基本数据为止。根据这种分解模式，可以对总体、部件、详细数据这三类数据分别进行处理。 它是一种模型数据，可以表达为如下格式： 文件名：总装图； 组成：各部件数据名 +定位关系数据； 组织：依次记录各部件名，定位数据。 它可定义为一种图形 /模型数据，以标准模架为例说明其表达格式： 文件名：部件名； 组成：基准件名 +各组成零件名 +定位关系 +尺寸关系 +零件图形关联性； - 12 - 组织：依次记录个零件名、定位关系、主特征尺寸。 它可定义为一 种图形文本数据，为注塑模系统的基本单元数据，该数据类型可表达为如下格式： 文件名：零件名； 组 成：图形信息 +尺寸信息 +文本信息； 组 织：依次按图形记录图形节点信息、尺寸标注及文本信息。 术在模具设计中的应用 品设计 产品的结构和材料对注塑过程及模具设计有着直接的影响，因而模具产品设计的 始着手。通过样品的计算机辅助测量或产品概念设计，建立产品的三维数据模型。设计人员由实体造型可获得几何及色彩上的直观感受。设计变量为产品厚度及产品所用材料。输入产品在使用环 境中的载荷及边界条件，经有限元分析及后置处理可得应力及变形结果。最后，按照用户设定指标完成产品性能评估。 具设计 对产品进行工艺性分析，确定生产批量和生产规模。设计参数包括：型腔数；材料类别及牌号；注塑机型号；工艺参数 (充填时间、保压时间、冷却时间、注射速率或注射压力等 )；浇口位置、尺寸及数目；分型面等。上述参数作为输入参数设定后，经过注塑过程模拟，依分析结果作调整，待完成方案评估后，即可作为优化后的模具设计参数，以文件形式输出。 最有利于产品性能的浇口 位置和流道设计完成后，产品与注塑机喷嘴之间的几何关系也就确定了。输入所要求的型腔尺寸和冷却管道布置等资料，即可选定模架尺寸，调用模架数据库中的模架模型 ,自动生成一个模架。 根据输出的设计参数，可以调用标准零件数据库中的零件模型，自动生成标准零件。对于非标准零件，可利用商用软件的参数设计功能，方便地生成所需的零件。所有零件生成后，即可进行模具的装配模型建立，通常采用自下而上的布局。一般 件均提供变量约束、尺寸定位及取向定位等功能。全面自动的干涉量检查为用户提供了检查间隙和干涉的功能，并给出干涉总 - 13 - 量以及间 隙估计的文本记录。更进一步，利用系统动态分析对模具的活动零件 (如顶杆 )进行真实的动态模拟，决定这些零件相对其他模具零件所需的活动范围，检查机械动作是否满足要求的运动轨迹，是否与其他零件相干扰。 模具的装配模型通过后，即可从中提取信息，详细设计零件，包括自动尺寸标准和引入材料清单。 由于整个设计流程基于一个完整的数据库，任何一次修改都被记录，并且在更新原有设计时，图形及尺寸会自动变更，因此最后的零件数据库模型提供了模具设计的全部图形与非图形信息。剩下的工作就是编制材料清单和作 出加工模具 零件所需的 具轨迹。至此，塑料模具的 告完成，流程如图 2示。 图 2计流程 用在本设计中的 术 特克）公司首次于 1982年开发的自动 计算机辅助设计 软件，用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本 三维设计 。现已经成为国际上广为流行的绘图工具。 过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作。它的多文档设计环境，让非计算机专业人员也能很快地学会使用。在不断实践的过程中更好地掌握它的各种应用和开发技巧，从而不断提高工作效率。有广泛的适应性，它可以在各种操作系统支持的 微型计算机 和工作站上运行 结 塑料模具 术是一种 全新的设计技术，有助于提高产品及模具设计的质量和实现产品的最佳性能。塑料模具 工作主要在于理解注塑 - 14 - 过程模拟的分析结果，判读数据并做出合适的变更设计抉择，熟悉 术并有效地应用于模具设计也有赖于设计人员的素质和经验。塑料模具 及模具零件的标准化。 - 15 - 3 注塑工艺分析及成型方法简介 件（ 电器盒盖 ）分析 件 电器盒盖 塑件结构如图 3示。 图 3塑零件 3在模具设计之前需要对塑件的工艺性如形状结构、尺寸大小、精度等级和 表面质量要进行仔细研究和分析，只有这样才能恰当确定塑件制品所需的模具结构和模具精度。 本设计课题 图所示，具体结构和尺寸详见图纸，该塑件结构简单，生产量大，要求较低的模具成本，成型容易，精度要求不高。 塑料名称 根据各材料的注塑性能及加工使用性能，综合市场价格，选择材料为 - 16 - 产纲领 大批量，自动化生产。 件的结构及成型工艺分析 该塑件结构中等难度，分别在不同的型腔内成型，故在模具设计和制造上要有一定的定位措施和良好的加工工艺，以保证转动的顺 畅和零件的使用寿命。 该塑件装配在 电器盒盖 表面，对表面美观有一定要求，设计时要注意对外边面的处理。 精度等级：采用一般精度 5 级。 脱模斜度：该注塑零件壁厚约为 12脱模斜度查参考文献 【 1】 中的表 3塑件内表面 35 1，塑件外表面 40 1 20。由于该塑件没有特殊狭窄细小部位，所用塑料为 动性较好。 料 注射成型过程及工艺参数 射成型过程 对 色泽、细度和均匀度进行检验。由于 容 易吸湿，成型前应进行充分的干燥，干燥至水分含量 故满足要求。 3) 开模行程校核 此处所选用的注塑机的最大行程与模具厚度有关（如全液压合模机构的注塑机）。注塑机的开模行程应满足下式： （ H 模 - 5 10） (4因为 ( 360-（ 300=2101 5 10） 30+110+10=150- 26 - 即 （ 5 10） 满足要求。 式中 : 推出距离，单位 包括浇注系统在内的塑件高度，单位 S 机 注塑机最大开模行程。 注系统、关键零部件设计 注系统形式和浇口的设计 浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔的进料通道，具有传质、传压和传热的功能，对塑件质量影响很大。它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。 该模具采用普通流道浇注系统，包括主流到，分流到、冷料穴，浇口。 主流道通常位于模具 中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴射出的熔体导入分流道或型腔中。主要的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模是主流道凝料的顺利拔出 （ 1）主流道尺寸 主流道小端直径 D=注射机喷嘴直径 +（ 1） (4= 1），取 D=流道球面半径 射机喷嘴球头半径 +（ 1 2） (4 - 27 - =10+(1 2)，取 1 球面配合高度 h=3 5 h=3流道长度 L=110流道大端 直径 D = 110 = D=64浇口套总长 +h=1104（ 2）主流道衬套的形式 主流道小端入口处于注塑机喷嘴反复接触，属于易损件，对材料要求较严格，因而模具主流道部分设计成可拆卸更换的主流道衬套形式即浇口套，以便有效的选用幼稚钢材进行单独加工和热处理，常采用碳素工具钢，如，热处理硬度为 5055 由于该模具流道较长，定位圈和衬套设计成分体式较合适。 （ 3）主流道衬套的固定 主流道衬套 采用 2 个螺钉均布固定。 （ 1）主流道冷料穴的设计 开模时应将主流道中的凝料拉出，所以冷料穴的直径应稍大于主流道大端直径。由于该模具型腔分布对称，所以冷料穴可设在中心位置。 冷料穴直径 =6 D (4冷料穴深度 =3/4 D =4.5 4 - 28 - （ 2）分流道冷料穴的设计 此模具分流道比较短，所以可以不加冷料穴。 （ 1）分流到布置形式 分流道在分型面上的布置与型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，应该遵循两方面原则：一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另 一方面流程尽量段、锁模力力求平衡。改模具的流道布置形式采用平衡式。流道分布如图 4示。 图 4道分布示意图 （ 2）分流道的长度 长度应尽量短，减少弯折。该模具的分流道长度在设计过程中由绘图的 - 29 - 出， L=33.7 （ 3）分流道的形状及尺寸 为了便于加工
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