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压缩包内含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985摘要压缩包内含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985随着模具在生产实际中的广泛采用，企业要求模具厂家能够快速，高质地提供功能各异的模具，然而目前国内企业做到这一点尚有许多困难。据统计，模具产品成本的 70%是由设计阶段决定的，并影响到其它方面。为了解决以上问题，本文从设计着手，引入了快速简洁的设计思想。本设计是高档手表包装盒底座的模具设计，塑件为日常生活用品的外观装饰品，对结构无特殊要求。从外观上初步来看，为了达到美观效果，表面都比较光洁；形状也相对比较复杂，多为曲面；且为薄壳体，在塑件表面有一小深凹槽。故本设计塑件材料采用性价比比较高的 ABS 塑料，模具结构采用一模两腔单分型面结构,整体嵌入式凹式模块+局部镶拼方式，潜伏式浇口自动脱落浇注系统结构,顶出机构采用顶杆式。选用标准模架结构和相应的标准件。压缩包内含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985关键词：ABS 塑料；一模两腔；潜伏浇口IAlong with the extensive adoption of the mould in practice, the enterprise request the molding factory provides the mould quickly and functional, however the local enterprise is difficult to attains this target. According to the investigation, 70 percent of the cost of molding production is decided by the design phase, and have effect on other aspects. For resolving the above problem, this text begins from the design phase, leading to the fast and simple designs thought.This is the injection molding design for a base of the electronic watch packing. This production as a decoration has no any special request for structure. Just observe from the appearance, for attaining the beautiful result, the surface is smooth; the shape is also complicated, most of the body surface is curved and thin.Others, there is one small deep cave slot in the plastic part. So the material chose is ABS in this design, which have cheaper price but high quality. The mould structure adopts the type of two cavities in one mould and single match face, the pouring system adopts submarine gate, which can remove surplus plastic automatically. Using pole type to take out the plastic part. Choose the standard mould structure and standard accessories.Keyword: ABS;T cavitiwoes in one mould; Submarine gate目录摘要I1 第一章 绪论41.1 概述41.2 我国在该领域的现状和前景展望：41.3 本设计的相关内容和工作42 第二章 塑件材料分析62.1 ABS 塑料的概述62.2 ABS 的特性及用途262.3 ABS 的性能262.3.1 ABS 的物理性能62.3.2 ABS 的热性72.4 ABS 的成型特性72.5 ABS 的成型条件83 第三章 浇注系统93.1 塑件分析93.2 浇注系统的组成103.3 主流道设计103.4 冷料穴与拉料杆设计3113.4.1 冷料穴113.5 分流道设计123.5.1 分流道的截面形状123.5.2 分流道的截面尺寸133.6 浇口设计143.6.1 浇口的类型141） 直接浇口142） 侧浇口153） 重叠式浇口15I4） 扇形浇口155） 薄片浇口156） 圆环形浇口167） 轮辐浇口和爪形浇口168） 点浇口169） 护耳浇口1710） 潜伏浇口173.6.2 浇口位置的选择184 第四章 模具结构设计204.1 分型面的设计204.2 模具钢的选择3204.2.1 塑料模具的主要失效形式204.2.2 塑料模具对材料加工性能的要求214.2.3 塑料模具材料的选择原则224.3 镶件设计224.4 排气方式及排气槽的设计12225 第五章 注塑机的选用245.1 所选注射机性能参数2245.2 注射机有关工艺参数的校核2245.2.1 注射量的校核245.2.2 锁模力与注射压力的校核245.2.3 模具厚度 H 与注射机闭和高度的校核255.2.4 注射机开模行程的校核256 第六章模具设计的有关计算266.1 成型零件的有关尺寸的计算4266.1.1 凹模的工作尺寸计算266.1.2 型芯的工作尺寸计算266.2 型腔壁厚的经验计算12276.2.1 型腔侧壁厚计算276.2.2 型芯支承板厚度 h 计算12276.3 脱模力的计算2286.4 锁模力的计算2286.5 冷却系统的分析计算2286.5.1 塑料放出的热量 Q296.6 冷却水管的设计297 第七章模具动作原理327.1 模具结构327.2 模具动作原理33结论34参 考 文 献35附录 A：外文翻译36附录 B：外文原文43致谢45III高档手表包装盒底座的注塑模具设计1 第一章 绪论1.1 概述模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，与其它加工制造方法相比，用模具成型的制件具有高精度、高复杂性、高一致性、高生产率和低消耗等优点。在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业”。 模具技术水平的高低，决定着产品的质量、效益和新产品开发能力，它已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志。因此，模具是国家重点鼓励与支持发展的技术和产品，现代模具是多学科知识集聚的高新技术产业的一部分，是国民经济的装备产业，其技术、资金与劳动相对密集。1.2 我国在该领域的现状和前景展望：目前，全世界模具的年产值约为 650 亿美元，我国模具工业的产值在国际上排名位居第三位，仅次于日本和美国。虽然近几年来，我国模具工业的技术水平已取得了很大的进步，但总体上与工业发达的国家相比仍有较大的差距。然而近几年来。例如，精密加工设备还很少，许多先进的技术普及率还不高， 特别是大型、精密、复杂和长寿命模具远远不能满足国民经济各行业的发展需要。有关专家分析认为，中国模具行业将向大型、精密、复杂、高效、长寿命和多功能方向发展。目前，我国模具工业的当务之急是加快技术进步，调整产品结构，增加高档模具的比重，质中求效益，提高模具的国产化程度，减少对进口模具的依赖。1.3 本设计的相关内容和工作1） 注射机的选用和相关参数的校核。2） 选用合适的模架和相关的标准件。3） 塑件模具的型腔设计、组装和定位。4） 模具浇注系统的浇道和浇口位置的合理布置，以达到塑件制品的所需的要求。5） 设计合理的顶出机构和冷却系统。6） 相关数据的校核和计算。7） 在以上的基础上，完成对模具结构的优化。- 9 -2 第二章 塑件材料分析本设计的塑件为高档手表包装盒底座，由于塑件本身为日常生活用品的外观装饰品，对结构无特殊要求，只是表面要求美观和光洁度相对要高，可相应地选择价格比较廉价且性能不错的 ABS 为本设计的塑件材料，以下便是该材料的相关介绍。2.1 ABS 塑料的概述ABS 的全名为丙烯晴丁二烯苯乙烯塑料，即英文 Acrylonitrile Butadiene Sryrene 的缩写。A代表丙烯晴，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。是在聚苯乙烯高聚物改性的基础上发展起来的一种新型工程塑料，具有优良综合性能（坚固、坚韧、坚硬），价格便宜，原料易得，是目前产量最大， 应用最广的一种工程塑料。而且它无毒无味，尺寸稳定，表面光泽性好。2.2 ABS 的特性及用途2ABS 是由三种组分组成的，故它有三种组分的综合性能，而每一组分又在其中起固有的作用，丙烯腈可使 ABS 具有较高的强度、硬度、耐热度及耐化学腐蚀性；丁二烯可使 ABS 具有弹性和较高的冲击强度；苯乙烯则使 ABS 具有优良介电性能及成型加工性能。因此，在机械性能方面，ABS 具有质硬、坚韧、刚性等特性。ABS 高聚物的缺点是耐热性不高，耐低温性不好，而且不阻燃，不透明， 耐候性不好，特别是耐紫外性能不好。由于 ABS 具有以上的综合性能，因而广泛用于制造日常生活品和家电制品中。2.3 ABS 的性能22.3.1 ABS 的物理性能ABS 的物理性能有以下几点：密度：1.02-1.16g/cm3比体积：0.86-0.98cm3/g吸水率（24h 长时间）：0.2-0.4%2.3.2 ABS 的热性ABS 的热性有如下几点：熔点：130-160。线膨胀系数：7.0X10-5mm/计算收缩率：0.4-0.7%比热容：1470J/(kg.k)热导率：0.263W/(m.k)燃烧性：慢2.3.3 ABS 的力学性能ABS 有以下力学性能：屈服强度：50MP抗拉强率：38Mpa断裂伸长率：35%拉伸弹性模量：1.8Gpa抗弯强度：8.Mpa弯曲弹性模量：1.4Gpa抗压强度：53Mpa抗剪强度：24Mpa布氏硬度 HB：9.7RH2.4 ABS 的成型特性ABS 的成型特性有如下几点：1） ABS 塑料表面极易吸潮，使成型塑件表面出现斑痕等缺陷，为此成型前必须进行干燥处理。2） ABS 的比热容比聚烯烃低，在注塑机料筒中能很快加热，因而塑化效率高，在模具中凝固也比聚烯烃快，故模塑周期短。3） ABS 的表现黏度强烈地依赖于剪切速率，因此模具设计中大都采用点浇口形式。4） ABS 树脂为非结晶形高聚物，所以成型收缩率小。5） ABS 树脂的熔融温度较低，熔融温度范围宽，流动性好，有利于成型。2.5 ABS 的成型条件1）注射机成型类型：螺杆式2）预热温度：80-853）预热时间：2-3h4）料筒温度：前段 180-200中段 165-180 后段 150-1705）注射压力：60-100Mpa6)模具温度；50-807) 成型时间：注射时间 20-90S高压时间 0-5S冷却时间 20-100S 总周期：50-200S8) 螺杆转速：30r/min9) 适用注射机类型：螺杆柱塞均可。10) 方式：红外线灯烘箱后处理：温度：70时间：2-4h该成型条件为加工通用及 ABS 塑料时所用3 第三章 浇注系统3.1 塑件分析塑件为高档手表的包装盒底座，主要用于装饰美化，材料选用 ABS，外形多为曲面，重量较轻，有一定的光洁度，壁薄，且为中批量生产，故采用一模两腔。下图 3-1 是该设计的塑件图图 3-1 塑件图3.2 浇注系统的组成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，对制品质量影响很大。它一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成。3.3 主流道设计主流道是指注射机喷嘴与型腔（单型腔模）或与分流道连接的一段进料通道。主流道是塑料熔体首先经过的通道，与注射机喷嘴同一轴线，熔体在主流道中不改变流动方向。主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便于熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。由于主流道要与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，所以在注射模中主流道部分常设计成可拆卸更换的浇口套，如图 3-2 所示图 3-2 浇口套的设计为了使凝料顺利拔出，主流道的小端直径 D 应稍大于注射机喷嘴直径 d， 通常为D=d+(0.51)mm- 19 -主流道入口的凹坑球面半径 R2 也应大于注射机喷嘴球头半径 R1，通常为R2=R1+(12)mm主流道的半锥角 a 通常为 1-2。过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空气。过小的锥角使凝料脱模困难，还会使充模时熔体的流动阻力过大。主流道内壁的表面粗糙度应在 Ra0.8um 以下，抛光时沿轴向进行。主流道的长度 L，一般按模板厚度确定。为了减少熔体充模时的压力损失和物料损耗， 应尽可能缩短主流道的长度，L 在浇口套上挖出深凹坑，让喷嘴伸入到模具内。主流道的出口端应有较大的圆角，其半径 r 约为 1/8D。浇口套常用 T8 或 T10 钢材制作，经淬火洛氏硬度为 50-55HRC。浇口套与注射机喷嘴属于球面接触，因球面接触能自动调整注射机喷嘴孔与浇口套孔因不同轴而造成的偏差。通常采用螺钉将定位圈，浇口套和定模座板联接，以防止浇口套因受到熔体的反压力而脱出。8根据以上原则和公式可以得出本设计注流道小端直径 D 和主流道入口的凹坑球半径 R2 的值分别为 3mm 和 11mm。其余参数同以上所述的数值相同。3.4 冷料穴与拉料杆设计3冷料穴位于主流道正对面的动模板上，或者处于分流道的末端。其作用是收集熔体前锋的冷料，防止冷料进入模具型腔而影响制品质量。冷料穴分两种， 一种专门用于收集、贮存冷料，另一种除贮存冷料外还兼有拉出流道凝料的功用。3.4.1 冷料穴根据需要，不但在主流道的末端，而且可在各分流道转向的位置，甚至在型腔的末端开设冷料穴。冷料穴应设置在熔体流动方向的转折位置，并迎着上游的熔体流向，冷料穴的长度通常为流道直径的 1.5-2 倍。3.4.2 兼有拉料作用的冷料穴在圆管形的冷料穴底部装有一根 Z 形头的拉料杆，称为钩形拉料杆，这是最常用的冷料穴形式。如图 3-3a 所示，钩形拉料杆固定在动模一侧的推板上，拉料杆头部的侧凹能将主流道凝料钩住。开模时，主流道凝料将从定模中拉出。在其后的脱模过程中，再将凝料从动模中推出。开模后，稍许将制品作侧向移动，即可将制品连同凝料一道从拉料杆上取下。在采用钩形拉料杆时应特别注意手工定向取出凝料的可操作性，例如，当制品在取出时若受到型芯或型芯杆限制时，凝料将无法取出。同类型的还有倒锥形（图 3-3b）和圆环槽形的冷料穴。在开模时靠冷料穴的倒锥或侧凹起拉料作用，使主流道凝料脱出浇口套并滞留在动模一侧， 然后通过脱模机构强制推出凝料。这两 种形式宜用于韧性较好的塑料制品。由于在取出凝料时无需作侧向移动，故采用倒锥和圆环槽形冷料穴易实现自动操作图 3-3 底部带拉料杆的冷料穴根据以上各冷料穴的比较以及为了制造和选材上的方便，本设计采用图 3-2b 中的冷料穴。3.5 分流道设计分流道是主流道与浇口之间的进料通道。在多型腔模具中分流道必不可少， 注射模中分流道通常由一级分流道和二级分流道，甚至于多级分流道组成，而在单型腔模具中，有时可省去分流道。它通常开设在模具的分型面上，其断面形状有多种形式，由动模和定模两侧的沟槽组合而成。分流道有时也可单独开设在定模或动模一侧。在分流道设计时应考虑尽量减小在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度的降低，同时还要考虑减小流道的容积。3.5.1 分流道的截面形状常用的流道截面形状有圆形、梯形、U 形和六角形等。在流道设计中要减小在流道内的压力损失，则希望流道的截面积大；要减小传热损失，又希望流道的表面积小，因此可用流道的截面积与周长的比值来表示流道的效率。该比值愈大则流道的效率愈高。各种流道截面的效率如图 3-4 所示图 3-4 流道的截面形状与效率从图中可见，圆形和正方形流道的效率最高。但是，正方形截面的流道不易于凝料的推出，在实际应用中常采用梯形截面的流道。一般取梯形流道的深度为梯形截面上端宽度的 2/3-3/4，脱模斜度取 5-10。U 形和六角形截面的流道均是梯形截面的流道的变异形式。六角形截面的流道实质上是一种双梯形截面的流道。一般当分型面不为平面时，考虑到加工的困难，常采用梯形或半圆形截面的流道。当分型面为平面时，通常采用圆形截面的流道。根据该设计原则要求， 本设计采用的则是圆形截面更适合。塑料熔体在流道中流动时，会在流道管壁形成凝固层。该凝固层起着绝热的作用，使熔体能在流道中心部畅通。因此， 分流道的中心最好能与浇口的中心位于同一直线上。8综上所述，由于本设计的塑件结构简单且易加工，故可选用效率最高的圆形做为分流道截面形状。3.5.2 分流道的截面尺寸分流道的截面尺寸可根据制品所用塑料的品种、重量、壁厚以及分流道的长度有关一般分流道直径在 3-10mm 范围内，高黏度物料的分流道直径可达13-16mm。由于本设计中的塑料并非高黏度物料，故采用一般分流道直径范围内的 5mm 大小。3.6 浇口设计浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道。它是浇注系统的关键部位。浇口的形状、位置和尺寸对制品的质量影响很大。浇口的主要作用有如下几点：1 )熔体充模后，首先在浇口处凝固，当注射机螺杆抽回时可防止熔体向流道回流。2 )熔体在流经狭窄的浇口时会产生磨擦热，使熔体升温，有助于充模。3 )易于切除浇口尾料4 )对于多型腔模具，浇口能用来平衡进料。对于多浇口的单型腔模具，浇口除了能用来平衡进料外，还能用以控制熔接痕在制品中的位置。浇口的理想尺寸很难准确地计算。具体的浇口截面尺寸应根据不同的浇口类型来确定。在实际中浇口往往先取较小的尺寸值，以便在试模时逐步加以修正。浇口有许多的优点，但在设计中还应具体情况具体分析，小浇口最适合于填充薄壁和均匀壁厚的型腔。它能有效地防止制品发生变形、翘曲和裂纹等弊病， 而大浇口对补缩有利，它能提高制品的尺寸精度。因此，当制品壁厚不均匀时， 应适当增大浇口的尺寸。83.6.1 浇口的类型通常浇口可分为大浇口和小浇口两类。前者亦称为非限制性浇口，系指直接浇口；后者称为限制浇口，常用的有侧浇口、点浇口等。以下是将各类浇口作相关的比较，以便选出最适合本设计所用的浇口类型。1） 直接浇口直接浇口由主流道直接进料，故熔体的压力损失小，成型容易，且有利于补缩和排气。因此，直接浇口适用范围广，常用于成形大型、厚壁、长流程以及一些高黏度的制品。直接浇口与制品连接处的直径约为制品厚度的 2 倍。若此处直径不够大， 会使熔体流动磨擦剧增，产生暗斑和暗纹；若直径过大，则冷却时间加长，流道凝料增多，易产生缩孔。直接浇口的缺点是，由于浇口处熔体固化慢，容易造成成形周期长，产生过大的残余应力，在浇口处易产生裂纹，浇口凝料切除后制品上的疤较大。若将直接浇口设计在制品的内侧，开模时会使制品滞留在定模一侧，需设置倒装脱模机构。92） 侧浇口侧浇口一般开设在模具的分型面上，从制品的边缘进料，故也称之为边缘浇口。侧浇口的截面形状为矩形。其优点是截面形状简单、易于加工、便于试模后修正。缺点是在制品的外表面留有浇品痕迹。中小型制品多型腔模常采用侧浇口设计方案。93） 重叠式浇口当侧浇口开设在制品端面的边缘时，便形成重叠式浇口。重叠式浇口可避免熔体从浇口中直接射出，在型腔中产生喷射现象。重叠式浇口使高速料流冲击在型腔壁或型芯上，改变了熔体的流向，降低了流速，使熔体能均匀地填充型腔。94） 扇形浇口扇形浇口是侧浇口的一种改进形式。扇形浇口从流道起向型腔扩展呈扇形。在扇形浇口的整个长度上，为保持断面积处处相等，浇口的深度应逐渐减小。扇形适用于大面积薄壁制品。由于扇形浇口的中部位与浇口边缘部位的流道长度不同，所以熔体在中心部位和两侧的压力降与流速也不相同，为了达到一致，一般都增加扇形浇口两侧的深度。这种做法使浇口的加工难度增大，但有助于熔体均匀地流过扇形浇口。扇形浇口的长度可比侧浇口的长度长一些，常为 0.7-2.0mm9 5）薄片浇口薄片浇口系由扇形浇口演变而来。其特点是将浇口深度减薄，将浇口宽度与型腔宽度作成一致，流道与型腔侧边平行，其长度可略大于型腔宽度。薄片浇口使充模流动更为均衡，对有透明度和平直度要求，表面不允许有流痕的片状塑料制品尤为适宜。其缺点是浇口切除量增大，痕迹明显。薄片浇口长度一般大于 1.3mm，以便于切除。9 6）圆环形浇口圆环浇口主要用于圆筒形制品或中间带孔的制品。浇口既可置于孔的内侧，也可置于外侧或置于制品的端面上。分流道成圆环布置，其截面为圆形或矩形。浇口为环薄片。圆环浇口可分为盘形浇口、外环形浇口、轴向缝式环形浇口，其中盘形浇口常用在单型腔的单分型面模具中。浇口可重叠在端面上；外环形浇口适用于孔径较小的管状制品。在环形分流道的末端应设置冷料穴。这种浇口形状适合于一模多腔的模具结构；轴向缝式环形浇口和外环式浇口相似，但熔体压力对型芯冲击力小，适用于细长的需两端支承的型芯。97） 轮辐浇口和爪形浇口轮辐浇口适用范围与圆环形浇口类似，但它将整圆改成几段小圆弧进料。轮辐浇口的优点是，浇口切除方便、凝料减少，而且还由于型芯上部得以定位，增加了型芯的稳定性。缺点是制品上会产生若干条熔接痕，影响制品的强度和外观质量。爪形浇口是轮辐浇口的一种变异形式。其分流道和浇口不在同一平面内。它适用于内孔较小的管状制品以及同心度要求高的制品。由于型芯的顶端伸入定模中，起到定位和支承作用，可避免型芯的偏移和弯曲。98） 点浇口点浇口是截面形状小如针点的浇口，应用范围十分广泛，它具有如下优点：可显著提高熔体的剪切速率，使熔体黏度大为降低，有利于充模。这对于 PE、PP、PS 和 ABS 等对剪切速率敏感的熔体尤为有效。熔体经过点浇口时因高速磨擦生热，熔体温度升高，黏度再次下降，使熔体的流动性好。有利于浇口与制品的自动分离，便于实现制品生产过程的自动化。浇口痕迹小，容易修整。在多型腔模中，容易实现各型腔的平衡进料。对于投影面积大的制品或者易于变形的制品，采用多个点浇口能够提高制品的成形质量。点浇口的缺点是：采用点浇口时，为了能取出流道凝料，必须使用双分型面的结构形式或者单分型面热流道结构，费用较高。不适合黏度高的对剪切速率不敏感的塑料熔体。不适合厚壁或壁厚不均匀的制品成形。要求采用较高的注射压力。99） 护耳浇口护耳浇口在型腔侧面开设耳槽，熔体通过浇口冲击在耳槽侧面上，经调整方向和速度后再进入腔腔，以防止小浇口直接对型腔注射时产生喷射现象。此外，依靠耳槽能允许浇口周边产生缩孔，所以能减小因注射压力造成的过量填充，以及因冷却收缩所产生的变形。9护耳浇口对于流动性差的塑料如 PC、PMMA、HPVC 等十分有效。缺点是这种浇口需要较高的注射压力，制品成形后增加了去除耳部余料的工序。10） 潜伏浇口潜伏浇口是点浇口在特殊场合下的一种应用形式。潜伏浇口潜入分型面一侧，沿斜向进入型腔。潜伏浇口的模具在开模时，不仅能自动切断浇口，而且浇口的位置可设在制品的侧面、端面和背面等各隐蔽处，使制品外表面无浇口痕迹。采用潜伏浇口的模具结构，可将双分型面模具结构简化成单分型面模具结构。图 3-5 所示为三种不同形式的潜伏浇口。a 是带引导锥的潜伏浇口。浇口方向角愈大，愈容易拔出浇口凝料，可达 60、脆性的塑料材料可取较小值。而引导锥角，对硬质、脆性的塑料反而应取较大值。因为较且大的引导锥体可使浇口凝料的中心部位保持较高温度，在开模时仍具有较好弹性，并能承受较大弯曲力。b 是一种利用推杆开设通道的潜伏浇口。是从型腔外侧的推杆注入熔体的例子，熔体从推杆头部的沟槽中弯入后注入型腔。c 为弯曲形式的潜伏浇口， 它可在扁平的内侧进料。图 3-5 潜伏浇口潜伏浇口与分流道中心线的夹角一般在 30-50范围内取值。浇口截面常为圆形或椭圆形。9由于本设计的是电子表包装盒底座的塑件属于外观装饰品，故对表面要求比较高，为了不影响塑件本身的表面光洁度，通过以上对各种浇口优缺点的介绍和比较，本人选择潜伏式浇口比较合适，且选用上图 3-5 中的 b 型较为合适。3.6.2 浇口位置的选择浇口位置与数量对制品质量影响很大。选择浇口位置时应遵循如下原则：1 )避免引起熔体破裂，如果小浇口正对着宽度和厚度都较大的型腔空间， 则高速的塑料熔体从浇口注入型腔时，因受到很高的剪切力，将产生喷射和蛇形流等熔体破裂现象。喷射不仅造成制品内部和表面的缺陷，还会使型腔内空气难以顺序排出，在熔体内产生封闭气囊。克服喷射现象的办法是，加大浇口断面尺寸，降低熔体流速，以避免喷射的发生，或者是用冲击型浇口。2 )浇口应开设在制品截面最厚处，当制品壁厚相差较大时，在避免喷射的前提下，浇口应开设在制品截面最厚处，以利于熔体流动、排气和补料，避免制品产生缩孔或表面凹陷。3 )有利于塑料熔体流动，当制品上有加强肋时，可利用加强肋作为改善熔体流动的通道。浇口位置的选择应使熔体能沿着加强肋的方向流动。4 )有利于型腔排气，在浇口位置确定后，应在型腔最后充满处或远离浇口的部位，开设排气槽或利用分型面、推杆间隙等模内活动部分的间隙排气。5 )考虑制品的受力状况，制品浇口附近残余应力大、强度差，通常浇口位置不能设置在制品承受弯曲载荷或受冲击力的部位。6 )减少熔接痕的影响，塑料熔体在型腔内的汇合处常会形成熔接痕，导致该处强度降低。浇口位置和数量是产生熔接痕的主要因素，浇口数量越多，熔接痕也会越多。当熔体流程不长时，不必开设多个浇口。为了增加熔接痕处制品的强度，可以在熔接痕处的处侧开设冷料穴，使前锋冷料溢出。12由以上原则考虑可设计本设计中的塑件浇口位置应位于底座的后侧面可达到所需的要求。综上各种因素所述以及本设计的具体形状和要求所决定，本人设计如图 3-6所示的模具浇注系统图 3-6 高档手表底座模具的浇注系统4 第四章 模具结构设计4.1 分型面的设计由于塑件本身有表面光洁度的要求，为了不影响塑件外观以及为方便分型面所产生的飞边容易修整加工，故应把分型面设置在包装盒底座的最下边，并且此面也是该塑件的最大投影面。4.2 模具钢的选择34.2.1 塑料模具的主要失效形式塑料模具的主要失效形式有磨损失效,有时也会发生局部塑性变形失效以及断裂失效等。1 )磨损失效主要表现为尺寸磨损超差，粗糙度值因拉毛而变高，表面质量恶化。尤其是固态物料进入型腔时加剧磨损，另外塑料加工时含有氯、氟等成分而受热分解出 HCL、HF，会腐蚀型面产生腐蚀磨损，形成表面侵蚀失效。因此，模腔表面磨损失效是一种不可辟免的失效形式。为了抑制磨损过早发生或磨损发展过快，需要选择碉磨性能良好的材料制作塑模的成型零部件，或对模腔表壁进行表面处理。通常采用的表面处理方法是镀铬。2 )塑性变形失效 当塑性变形引起表面皱纹凹陷、麻点、棱角堆塌超过要求限度而造 成失效。其原因主要有超载；持续受热；周期受压、应力不均匀； 模具型面硬化层过薄；变形搞力不足；回火不充分等因素造成的。塑性变形失效属于一种非正常早期失效，一般可通过选用较好的材料或适当的热处理强化方法予以避免。3 )断裂失效 断裂失效的危害性较大，主要发生在塑料模形状复杂，多棱角薄边，应力集中严重而韧性不足处。有时合金工具钢不充分回火时也可发生这种情况。断裂失效也是一种非正常的早期失效，可以从两个方面予以避免。一方面是设计部门在设计塑料产品的过程中应加强塑件工艺性的考虑。而另一方面则是塑模设计人员在碰到几何形状比较复杂的塑料制品时，尤其对于大中型制品， 应尽量考虑选用一些高韧性材料来制造塑模的成型零部件，并应尽量使用渗碳钢、热作模具钢等，而尽量少用或不用热处理性能较差的高碳合金钢，此处，- 29 -还应注意对塑模结构进行合理的设计，必要时还可对模腔内容易发生断裂失效的部们采用镶拼结构，以便在失效发生之后对断裂部位进行更换和修理，避免整个模具因断裂失效而过早报废。在本设计中则因此对模腔采用了镶拼结构防止断裂失裂。4.2.2 塑料模具对材料加工性能的要求1 )切削加工性切削加工性是指模具材料切削加工的难易程度。一般情况下，模具材料的硬度对切削加工性的影响是最大的。钢的硬度以 18HB 为界，硬度升高或下降都使切削加工性变坏，尤其是经过淬回火后的高硬度模具错是最难加工的。模具材料的高温硬度也影响切削加工性，共高温硬度越高，切削加工性越差。奥氏体钢由于加工硬化，因此切削加工性很低。因而，无磁塑料模具钢都难以进行切削加工。钢的显微组织对切削加工性也有影响。珠光体中混入适量的铁素体则切削加工性变好。2 )可悍性塑料模具由于设计更改和损坏（磨损或开裂）后的修复常常要进行补焊或堆焊。塑料模在补焊或堆焊后容易在焊缝、熔合区或热影响区产生各种裂纹（冷裂纹、热裂纹或应力裂纹等），因此，塑料模材应具有一定的可焊性。所谓金属材料可焊性是指金属材料是否能适应焊接加工而形成完整的、具有一定使用性能的焊接接并没有的特性。3 )电加工性电火花、线切割是目前塑料模具加工中常用的两种电加工方法，它们可以用来制造各种几何形状比较复杂的成型零部件。但同时需要注意的是，经过电加工之后的零件表面会因为放电烧蚀而将产生一很薄的非正常硬化层，这种硬化层对塑料成型及塑料模具使用寿命都很不利。4 )表面处理性能对塑料模具的模腔表壁进行镀铬、渗碳、渗氮、碳氮共渗等表面处理，都可提高模腔表壁的耐磨性能。对模腔表壁进行强化处理，也可提高塑料模具的使用寿命。5 )其它除上所述处，同时还要求模具材料应具有较好的热处理性能、表面雕刻性能和镜面加工性能、塑性加工性、超塑性成型性等性能4.2.3 塑料模具材料的选择原则在成型 ABS、聚氯乙烯或聚四氟乙烯等塑料时，在一定的成形温度下，这些塑料会分解产生具有腐蚀性的气体而对模具产生腐蚀。因此，与这类塑料直接接触的模具应具有优良的耐腐蚀性。马氏体不锈钢、时效硬化不锈钢和 18Ni 马氏体时效钢等，都具有优良的耐腐蚀性。因此，成形这类塑料的模具，不是选择这类钢种，就是应对用普通材料制造的模具进行镀铬或其他耐腐蚀的金属。所以本设计采用的模具钢材料为 18Ni（300）低碳马氏体时效钢。4.3 镶件设计由于本设计塑件在曲表面上开有一小深槽，其分型面投影形状为长方形。如果型腔设计成整体式凹模块或整体嵌入式凹模块都不很合理，因为该深槽比较难加工且易磨损，注射加工时间长久后会产生磨损，就很有可能影响塑件的精度；同时由于该处为模腔最容易发生应力集中之处，为了防止模具断裂失效的危害，以便在失效发生之后对断裂失效的部位进行更换和修理，本设计采用了整体嵌入式凹模块+局部镶拼的方式来加工，把深槽单独制造一个镶件来成形，同时为了方便镶件的加工制造，将镶件设计成 T 型可方便线切割来加工， 其形状如下图 4-1 表示图 4-1嵌件图4.4 排气方式及排气槽的设计12当塑料熔体注入型腔时,如果型腔内原有气体、蒸汽等不能顺利地排出，将在制品上形成气孔、银丝、灰雾、接缝、表面轮廓不清，型腔不能完全充满等弊病，同时还会因气体的压缩而产生高温，引起流动前沿物料温度过，粘度下降，容易从分型面溢出，发生飞边，重则灼伤制件，使之产生焦痕。而且型腔内气体压缩产生的反压力会降低充模速度，影响注塑周期和产品质量。因此设计型腔时必须充分地考虑排气问题。本设计由于是一般的小型塑件，不采用特殊的高速注射，可得用分型面排气和利用推杆与孔、脱模板与型芯、活动型芯与孔的配合间隙排气，为了增加分型面的排气效果，可增加分型成的粗糙度，并使加工的刀痕或磨削顺着排气方向。5 第五章 注塑机的选用5.1 所选注射机性能参数2根据塑料制品的体积、质量和相关数据查有关手册选定注塑机型号为： SZ-60/40 注塑机的参数如下：结构类型：卧式理论注射容积/cm3:60螺杆直径/mm:30注射压力/Mpa :180注射速率(g/s):70塑化能力(g/s) ：35螺杆转速(r/min)：0-200锁模力/KN：400拉杆内间距/mm:220300移模行程/mm ：250最大模具厚度/mm：250最小模具厚度/mm:150模具定位孔直径/mm:80喷嘴球半径 /mm:105.2 注射机有关工艺参数的校核25.2.1 注射量的校核由 Pro/E 三维立体图计算塑件的体积为 16 cm3 。初步估算浇注系统的体积为 12 cm3；则每次注射所需的体积为 162+12 =44cm3；由于注射机额定注射量每次注射量不超过最大注射量的 80%，所以44cm360cm380%=48cm3能满足要求。5.2.2 锁模力与注射压力的校核由公式：FPm(nAz+Aj)进行校核式中：Pm注射压力，查手册知注射压力 30100，因多腔注射，故取Pm=30 MPaAz塑件在分型面上的投影面积（mm2）Aj浇注系统在分型面上的投影面积（mm2）F注射机的额定锁模力，SZ60/40 型注射机额定锁模力为400kN。投影面积由 Pro/E 计算塑件三维图得： Az=3871mm2估算 Aj=200mm2代入上式 Pm(nAz+Aj)=30（23871+200）=238.26kN由于 F=400kN故满足 FPm(nAz+Aj)同时，SZ60/40 型注射机额定注射压力为 180 MPa，所以也能满足 ABS 塑料成型的注射压力的要求。5.2.3 模具厚度 H 与注射机闭和高度的校核由公式：HminH Hmax式中：Hmin注射机允许最小模厚（150 mm）Hmax注射机允许最大模厚（250 mm） 预选模架大水口系列 2018。模具闭和高度为 H=220 mm150 220250能满足要求。5.2.4 注射机开模行程的校核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，即满足下式：SkH1+H2+（510）mm式中：Sk注射机行程（Sk=250 mm）H1脱模距离（顶出距离），H1=35mm H2浇注系统高度，H2=83 mm则 H1+H2+8=35+83+8=126 mm250mm能满足要求。6 第六章模具设计的有关计算6.1 成型零件的有关尺寸的计算46.1.1 凹模的工作尺寸计算塑0凹模的径向尺寸计算公式为 L=L （1+k）-+ 式中：L 塑塑件外形最大尺寸；k塑料的平均收缩率； 塑件的尺寸公差； 模具的制造公差；L凹模径向的工作尺寸。取塑件公差的 1/51/3 ，取=3/4100塑件为一般精度 4 级，查表得1=0.322=0.44 L =581.006-0.24+1/40.32 =57.7888+0.08 mm200L =801.006-0.33+0.11 =80.15+0.11 mm塑0凹模的深度尺寸计算公式为： H=H （1+k）-/ +式中：H 塑塑件高度方向的最大尺寸； H凹模深度的工作尺寸。00=0.1取塑件公差的 1/51/3， 取=2/3 H=301.006-0.06+0.01 =30.174+0.01 mm6.1.2 型芯的工作尺寸计算型芯的径向尺寸计算公式为 l=l 塑（1+k）+3/40-式中：l 塑塑件内形径向的最小尺寸； l型芯径向的工作尺寸。l=581.006+0.240-0.11=6.3660-0.11 mm型芯的高度尺寸计算公式为： h=h 塑塑（1+k）+2/30-式中：h 塑塑件内腔的深度最小尺寸； h型芯高度的工作尺寸。-0.11-0.11h=301.006+0.30=30.44406.2 型腔壁厚的经验计算126.2.1 型腔侧壁厚计算型腔侧壁厚度 S 一般取塑件长度 L（长边）或直径 D 的 0.2-0.5,尺寸关系如下表 6-1表 6-1 型腔侧壁厚度 S 的经验数据型腔压力FMpa型腔侧壁厚度S mm29（压制）0.14L+1249（压制）0.16L+1549（注射）0.20L+17由于 ABS 常选用的注射型腔压力为 30Mpa，故型腔侧壁厚度 S=0.280+17=18.6mm取 S=19mm6.2.2 型芯支承板厚度 h 计算12bmmb Lmmb 1.5Lmmb 2Lmm102-30015)b(0.13-0.2)b(0.11-0.19)b(0.08-0.0300-50017)b(0.15-0.3)b(0.12-0.10)b(0.09-0.1型芯支承板厚度与型芯是根据型腔尺寸确定的，其关系如上表 6-2由型芯尺寸 L=58mm, b=80mm,可得b 1.5L ,所以型芯支承板厚度 h=(0.1-0.11)b取 h=0.11b=8.8mm6.3 脱模力的计算2由以下公式计算脱模力：Q=pAcos(f-tan)/(1+fsincos) 式中： Q-模具脱模力p-塑件的收缩应力（N/m2），模内冷却的塑件 p=1960104N/m2,模外冷却的塑件 p=392104N/m2A-塑件包紧型芯的侧面积（m2）f-摩擦系数，一般 f=0.15-0.2，取 f=0.2 -脱模斜度，=0.5由Pro/E 三维立体图计算塑件包紧型芯侧面积为A=2.810-3m2,且塑件为模内冷却 p=1960104N/m2,由此可得脱模力为Q=19601042.810-3(0.2-0.0087)/(1+0.20.00870.9999)=10498.54/1.0017N=10.48KN6.4 锁模力的计算2由 FPm(nAz+Aj)=Ff F=0.8FeFfFe ：注射机额定锁模力AzAj ：塑件和浇注系统在分型面上的垂直投影面积（mm2）Az=3871 mm2 Aj =317.6 mm2Ff=30(23871+317.6) 10-3=241.788 F=0.8400=320KNFf=241.788KN6.5 冷却系统的分析计算2冷却系统的计算就是计算模具冷却面积，计算冷却分布造成的不同温度分布，以便设计冷却回路，求得恰当的冷却管道直径和长度，满足冷却要求。但是模具的热量有辐射热、通过对流的散热、向模板的传热和由于喷嘴接触的传热等许多因素，因此精确计算是不可能的。下面仅考虑冷却介质在管内作强制对流的散热，而忽略其他因素。6.5.1 塑料放出的热量 Q由塑件图得知，制品壁厚 2mm，故制品在模内冷却时间 tc 应该以此厚度为计算依据。查实用塑料注射模设计与制造P173 表 518，得到制品在模内冷却时间 tc 为 9.3s。设开模取出制品的时间 ts 为 14 s，注射时间为 t=6 s，故制品的成型周期为：T=t+tc+ts=6+9.3+14=29.3 s 30s假设由塑料放出的热量全部传给模具，则非结晶形塑料每小时所放出的热量为Q=nGq式中：Q-熔融塑料每小时所放出的热量(J/h) n- 每小时的注射次数 n=3600/30=120 次/hG-每次注射量的塑料量（包括浇注系统在内，kg）q-塑料从熔融状态进入型腔的温度到塑件冷却后的脱模温度的焓之差(J/kg)G 可用 Pro/E 程序计算可得 G=50g而q=Cs(t1-t0)式中：Cs-塑料的比热容（J/kg.K）t1-熔融塑料进入型腔温度（K）,估取 t1=330K t0-塑件脱模温度（K），取估 t0=320K查实用塑料注射模设计与制造P175 表 519 可得 ABS 的比热容为1680J/kg.K可得q=168010=16800J/kg从而得Q=1205016.8J/h=100.8KJ/h6.6 冷却水管的设计在不考虑其他热损失的情况下，可以认为塑料所放出的热量等于冷却介质带走的热量，Q = cW (t2 - t3 )式中W每小时所需冷却介质的质量;t2冷却介质出口温度，取 t2=28;t3冷却介质的入口温度，取 t3=20;c冷却介质的比热容，取 c=4.28103J/(kg.K);故每小时所需冷却介质的质量（流量）为：W =Q c(t 2 - t3)=100.842000 8= 0.0003kg / h= 5 10-3 m3 / min本设计中模具用水冷却，通首为在模具内加工的圆形孔，则孔径与水的最大流量、流速之间的关系如表 6-3 所列- 39 -冷却管直径d/mm冷却水最低流速v/(m.s)冷却水体积流量V/(m3/min)81.66由此可得出冷却水管的直径为 8mm。510-3冷却水管所需的传热面积为A = Q kD t式中：A冷却水管所需的传热面积（m2）t模具与冷却水的平均温度（K），取t=298Kk-传热系数，取 k=5.6103故 A=6010-6m2L = Apd冷却水管的总长度为=10006010-6/3.148=0.23m本设计模具型芯和型腔内水管实际长度为 L=0.96m故能满足设计要求7 第七章模具动作原理7.1 模具结构模具结构采用一模两腔单分型面结构,潜伏式浇口自动脱落浇注系统结构, 顶出机构采用顶杆式。选用标准模架结构和相应的标准件。采用分开式浇口套结构。具体结构见以下图 7-1 模具装配图图 7-1 塑件装配图1-顶杆垫板2-动模座板3-推杆垫板4-推杆固定板5-M12 螺母6-弹簧7-动模板8-复位杆9-定模板10-定模座板11-M12 螺母12-定位环13-浇口套14-导套15-导柱16-型腔17-型芯18-M6 螺母19-M8 螺母7.2 模具动作原理注射机通过喷嘴和浇口套 13 注入塑料熔体进入型腔 16 和型芯 17 的空隙之间成型后，经过一定时间的保压冷却后进行开模动作，首先动模板 7 沿着导柱15 方向向下运动，而推板固定板 4 和推板垫板 3 在弹簧 6 的作用下保持与动模底板 2 静止状态，当它们运动了一定距离时，动模板开始静止不动，顶杆开始顶住顶杆垫板 1 向上运动，这时推板固定板 4 和推板垫板 3 在顶出力的作用下压迫弹簧 6 沿着推板导柱的方向向上运动，同时固定在推板上的圆推杆扁推杆把塑件推出，同时推料杆把浇口凝料推出，由于本设计采用潜伏式浇口，因此在此过程中同时把凝料和塑件分开。然后进行合模状态，顶杆退出，推板也在复位杆上的弹簧 6 的作用下沿着推板导柱恢复到初始状态。最后合模完成一次动作再进行下一次的充模制造。结论通过本次塑料模具的设计，使我对注射模有了更多的了解，在老师与我的共同努力下终于完成了本次设计。通过这次设计，让我不但从课本的理论知识的基础上得到了实践，而且增加了我的动手动脑的的能力。在设计中，我利用了计算机辅助设计 CAD/PROE 来进行塑料模具的设计。首先应该了解注塑模具结构设计的基本原理及经验知识，接着运用理论原理进行实际的结构设计，把原始数据图形数据化的参数输入计算机对其进行分析和处理，并通过显示器给出图形与结果，同时可在计算机中对图形与结果进行修改和完善，使设计效果达到最好。相比于动手做图，计算机辅助制图比动手画图省力、快捷、清晰准确、可操控性强，可见 CAD/PROE 技术在塑料模具设计中已经占据了不可或缺的位置。参 考 文 献1 陈少克编著.塑料注射模具设计及 CAD 技术M.中国电力出版社,20102 张维合编著.注塑模具设计实用教程M. 化学工业出版社, 20073 王倩仪.注塑模具技术分析与发展展望J.科技创新与应用.2015(18)4 张红英,阳益贵.塑料模具钢材料的应用及发展J.模具技术.2010(02)5 李海梅,申长雨主编.注塑成型及模具设计实用技术M. 化学工业出版社, 20026 申长雨,余晓容,王利霞,田中. 塑料注塑成型浇口位置优化J. 化工学报. 2004 (03)7 田学军. 注塑过程分析及工艺参数设定J. 机械工程师. 2005(08)8 张克惠 编著.注塑模设计M. 西北工业大学出版社, 19959 李金刚,韩红青,黄能会. 注塑模具浇口设计简要分析J. 塑料科技. 2010(02)10 屈华昌主编.塑料成型工艺与模具设计M. 高等教育出版社, 200111 蒋继宏,王效岳编绘.注塑模具典型结构 100 例M. 中国轻工业出版社, 200012 王文广等主编.塑料注射模具设计技巧与实例M. 化学工业出版社, 200413 史安娜,王晓方. 盒形塑件浇口位置的选择J. 模具工业. 2000(04)14 S.H. Tang,Y.M. Kong,S.M. Sapuan,R. Samin,S. Sulaiman. Design and ther mal analysis of plastic injection mouldJ. Journal of Materials Processing Te ch. 2005 (2)15 SMITH D E.Optimal edge gate placement for thepolymer injection moldin g process. 7th lAA/US-AF/NASA/ISSMO Symposium on Multidiscipli-nary Analysis a nd Optimization . 199816 ZHAI Ming.Numerical simulation,Optimization andcontrol of Injection M olding Filling. 2001附录A：外文翻译精密模具钟表匠的工具作者: 罗勃特 尼尔里最近， IMI 拜访了瑞士 Lausen 的 Ronda (朗达)SA, 参观了该公司最新的金属注射模(MIM) 和陶瓷的注射模(CIM) 铸造零件的设备。这台设备看起来和普通的设备没什么两样。 但普通又好像并不适合来形容这台注射模具设备, 除非你认为重量只有 0.0025g，大小只有 0.003mm 的模具很普通。而且,由于 Ronda 通过自动化的手段提高了成本的同时也提高了质量，使用这种模具的挑战性正在增加。 结果，二天时间的三个微小零件的偏移模具在无人看管的情况下奇迹般地实现了偏移。精密的如一只瑞士的手表我们经常能听到用“像瑞士手表一样”的语句来形容某件事做的极端地细致和精密。 那么至少可以看出，这句话已经远远地超过了它本身的意义了。而Ronda 也毫无疑问地成为了制造精微细小模具的专家了，虽然更高精密的零件也只是刚开始 。瑞士手表-准确地说是手表内部零件的机心确保了准时的功能。并且 Ronda 是第一个被业内人士公认瑞士用品牌手表的独立制造商。而且在去年它就已经走过了 50 年的风雨历程。Ronda 只做石英一类手表机心-并用 CIM/ MIM 技术在手表框内作记号- 该品牌已占据了大部分市场。 Ronda 品牌常和如 Anne Klein ， Bulova ， Breitling ， Gucci ，Swiss Army， Esprit ，Raymond Weil ， Junghans 以及其他许多熟悉又受人尊敬的商标的知名手表放在一起。此外 Ronda 的生产和制造中心在 Lausen ，而且在瑞士南部有一个装配中心还有一个在泰国的曼谷。总计有超过 1,000 位职员，其中有 600 名在泰国, 他们在去年生产和装配了超过二千万块的手表机心, 使 Ronda 成为全球市场上的第五大手表制造商。制造二千万块的机心需要生产和组合的零配件至少超过十亿个,他们大部 份是用金属捺印或以机器制造而成。 然而尽管它已占领了大部分市场， Ronda 仍有不小的竞争压力而且正不断努力减低成本。 一块手表机心以 Ronda 的要求至少要生产和装配超过 30 个零配件的组合和含有一个集成电路和一个电池，而又仅仅以低于 SFr 2(美金 $1.40)的价格 在全球市场上卖。 这样注射模具已经成为 Ronda 的竞争策略的一个主要部分。Ronda 开始在 1987 年做它自己的注射模具, 这么做部分是迫于成本压力, 但是也是利用塑料设计的可能性。 这样就可以以许多形式来节约成本。因为塑料零配件不需要二次加工如钻孔和再加工，因此可以节约大量的时间。 同时, 多功能的塑料零配件能代替若干的金属零配件和节约他们的装配时间。 而且可以灵活地设计。微型自动润滑电磁马达的注射成形就是我们看到的一个最好的例子。 事实上如果金属零件在承担额外操作时是不可能不润滑的。 但是由于磁铁很小，用塑料同样来制造这个零件也很困难。然而，Ronda 的工程师们对他们单独带有真空输送系统的立式注射机进行改装，先前该系统只能制造小的金属零配件，而现在这一部分也同样适用于错模。使注射工具自然化大部分的 Rondas 的生产空间是一排排的金属加工机器，而且冲压机正在忙碌地冲压,打磨, 或加工齿轮和轴，其他的机器则用于制造手表机心。五十年的在机器工具方面和模具方面所获得的技术已经可以很娴熟地制造一个小的只能用放大镜才能看到齿牙的齿轮的模具，并且采用一模多腔注射Ronda 做它所有的铸模设计都是在内部进行的,他们直接地把电脑辅助设计（CAD）/ 电脑辅助制造（CAM）设计出来的文件传送到 CNC 工作机上进行加工。他们也曾经有一段时间尝试在外面购买一些工具，但最终也只是失败告终; 因为某个程序一变，一个铸模就需要超过 100 个的更改，而且它几乎要一年的时间才能完全的发挥它的真正功能。所以现在所有的生产工具都是内部的。虽然工具是非常小，但是机器零件之间由于配合很精密，所以互相之间的协调度很高。 模具加工中心装备了可以制造和使用电极，高速切削，火花冲蚀和可以切割和 0.03mm 细线一样精细的线切割机的现代化机器。Ronda的模塑部门是非常简单: 只有八台注射机，而且最大的夹具有 45 吨。时间最久的二个是 Arburgs 的; 接下来的二个来自 Netstal; 而且最新的四个是 Battenfelds 的。 所有的机器是在生产中三次或者五次轮换,有时一星期有六天的轮换。 正如你所会期待的,每部机器特定地被买来生产小的零配件的, 而且全部都做。虽然如此，Ronda 的工程师表示当他们获得装备了可由公司的提供的 Mikromelt 技术的 Battenfeld 机器的时候，他们的精密制造水平会更上一层。Mikromelt 由一根小(14 毫米) 直径螺杆组成，它特地为小容积的铸件设计的。 依照 Ronda 标准, 螺杆在一个 1%毫米的增量中的转动是可以控制的,这是非常均等和比较重要的，只允许非常细微的冲程而且当填充容积非常小时材料的测量也一样要求很精密。 要达到如何小呢? 一个用 POM 固化的玻璃球已经足够做所有我们看到的用一模八腔模具所做的齿轮了，而且其中的 20%被留在浇道系统里， 且零件重量只有 0.0026 g。浇道的容积是零件的好几倍是不可避免的，但它不能和原料相混合所以需要再研磨加工，对铸造的零件只需要二次的再研磨; 每一次都要 100%的研磨。 但这样的结果并没有造成财产的损失因为再研磨后的浇道可以卖到外面用于其他方面。让事物做得完美。 。 。Ronda 几乎从没有发现一部标准的生产机器以符合它的需要。为了生产需要，公司内部开发了机械设计和制造技术。许多用于金属的冲锻加工, 打磨， 嵌入,焊接, 和润滑的生产和装配的机器都由内部制造, 如同大部份用于装配的机器一样。 同样地,工程师用注射模具制造微小零部件的方法也是内部的。对于现在在立式注射机上用于注入成形的输送微型磁铁存在的挑战,Ronda 的工程师先是调整了真空管运输技术使之可移除用于手表机心装配件上的小金属嵌件。 这种方法有足够可靠性来允许在无监视员的模塑错模的过程完全自动化。 这个在磁铁内部的成形零件, 直径为 1.2mm 厚为 0.4mm。收集和清除这些几乎没有质量或重量的模具零配件可是每天的挑战, 多功能清除器其实很普通并且被清除后的零部件能很容易飘浮在周围的气流中，因为它们的重力不足以在清除之后使他们落下， 正因为有了这种为金属零配件发明的解决方案, Ronda 应用这一个实际知识到微小塑料零配件上。为了更好地进行质量管理，他们建造真空系统来把这些零件进行控制并把它们分类到各自的包装袋里。MIM/ CIM 是一个主要的保证如果能提供注射模塑技术和钟表客户商,陶瓷和金属的模具制造手表将是 一个很有前景的行业，而且 Ronda 能提供包装和机心，一切就像组装一样方便。Ronda 的优良模具的成功是引进 MIM/CIM 技术，其中的关键是部分因为有了 MIM的 14%和 CIM 的 22%的费用减缩，同时在有泉华烤箱和电子显微镜的光导模具上投资了很大的成本。该技术能够很好地进行模具质量控制。相对在标准的注射机上做的模具，Ronda 用重达 35 吨的 Battenfeld Plus350 注塑机来注塑 CIM/ MIM 零部件，对于今天的注射机制造水平来讲是一个有趣的现象，Plus 系列虽然它有完整的微处理器控制,但是它是Battenfelds 生产线上最低等级的,设计的价格也相对低廉。然而,光导模具设施是主要的投资。 虽然用于烧结和接触反应的黏结机构花费高达 1,600 到 1,700 瑞士法朗。 但由于它能变换黏结剂，所以在接触反应的过程中允许较高的容量控制,可从固体直接转换到气体而并不需要转化成中间的液体状态。 Ronda 必须在气体储存罐和在车间内再建一个符合严格的瑞士环境的要求的车间。 虽然炉气表面看是被排出去了，但是它可能被排放在车间内。 所以这里有许多的安全装置和连锁装置。黏结机构和烧结过程的管理是通过安装了特别的微软软件的奔腾计算机来控制的。 温度对制品的质量具有显著性影响的决定因素。 Ronda 从材料供应商收到完整的过程规范后再做大量的测试以保证正确结果。CIM 的加工时间超过50 个小时比只需要大约 10 小时的 MIM 加工时间要长的多了，其中最主要的原因就是一个是被动冷却和一个是主动冷却。 尽管生产周期很长和高成本的材料, 这些制造出来的零配件却有真正的成本优势同竞争方法作比较。就拿钛的例子来作个比较,钛是一个非常流行制造手表壳的材料， CIM 和MIM 有一个成本上的优势。 不能用于注射成型的金属必须得用机器加工，而且每块手表壳所花费的时间比可用于批量生产的 CIM/MIM 技术要多得多。 拿大部分金属和塑料作比较的话, 那么金属模具能有更好的设计灵活性。比如 CIM 的材料就可以提供多种颜色, 以适应市场上手表作为时尚饰品的需要。用 MIM 制造的一般金属制品在电子显微镜的观察下总是比铸模金属零件更好。 没有空隙或潜伏的破裂/ 疲劳线。 为了能够铸造非常精密的 MIM 和 CIM 零配件并除去繁琐的轮磨加工，那可是在金属块上磨制以获得手表石英完美的曲率的可靠方法。附录B：外文原文Precision Moulding The Watchmakers ToolBy: Robert NeilleyRecently, IMI visited Ronda SA in Lausen, Switzerland, to see how the company set up its new production facility for metal injection moulded (MIM) and ceramic injection moulded (CIM) parts. We also looked at the existing injection moulding facility Ronda uses for its normal production. Normal may not be the best word to describe Rondas injection moulding, unless you think that moulding parts weighing as little as .0025g, with tolerances as small as 3micron (.003 mm) is normal.Moreover, the challenge of doing that kind of moulding is multiplied by Rondas drive to contain costs and simultaneously raise quality through automation. As a result, two of the days three shifts moulding these micro parts are unattended ghost shifts.Precise as a Swiss WatchEach of us has heard-and likely said-the words like a Swiss watch to mean something extremely detailed and precise that operates perfectly. Well, at least in this plant, those words are more than a figure of speech. Ronda really had no choice but to become a specialist in producing microscopically small yet highly precise parts from its beginning. It does indeed make Swiss watches-the watch movements, to be exact-that is, the inner part of the watch that performs all the timekeeping functions. Ronda was the first officially recognized independent manufacturer of Swiss watch movements and marked 50 years in business last year.Ronda makes only analog quartz watch movements-the CIM/MIM technology marks an expansion into watch casings-and specializes in the higher end of the market. Ronda movements are found inside such watches as Anne Klein, Bulova, Breitling, Gucci, Swiss Army, Esprit, Raymond Weil, Junghans, and many other familiar, well-respected brands. Besides the production/engineering center at Lausen,- 43 -Ronda has an assembly operation in southern Switzerland and another in Bangkok, Thailand. In all, more than 1,000 employees, 600 of them in Thailand, produced and assembled more than 20 million watch movements last year, making Ronda the number five producer on the world market.Making 20 million movements requires the production and assembly of more than a billion individual parts, most of them stamped or machined from metal. Yet even with its concentration on the high end of the market, Ronda is under competitive pressure and constantly seeking to cut costs. A watch movement at the low end of Rondas range, which requires production and assembly of more than 30 parts and contains an integrated circuit and a battery, sells on the world market for less than SFr 2 (US$ 1.40). Injection moulding has become a key part of Rondas competitive strategy.Ronda began doing its own injection moulding in 1987, partly in response to the cost pressure, but also to take advantage of plastics design possibilities. Cost savings come in many forms. The plastics parts need no secondary operations like machining or hole drilling, thus saving assembly time. Also, the multifunctional plastic parts can eliminate a number of metal parts and their assembly times. And there is the design flexibility.One excellent example we saw is the encapsulation moulding of a tiny magnet to form a self-lubricating rotor. It was virtually impossible to do this in metal without lubrication, which entails additional assembly operations. Nor was it easy to make the part in plastic because of the minuscule size of the magnet. However, Rondas engineers modified their single vertical moulding machine with a vacuum feeding system previously developed for small metal parts, and now this part also runs on ghost shifts.Making Injection Tools Came NaturallyThe majority of Rondas production space is rows of metalworking machines and stamping presses busily cutting, grinding, or turning the metal gears, spindles, and other parts used in the watch movements. Fifty years of skill acquired in machining the tools and dies used to make tiny metal parts was excellent training for creating a multicavity injection tool for moulding a gear wheel with teeth too small to be seen without a magnifying glass.Ronda does all its mould design in-house, transferring the CAD/ CAM files directly to the CNC machine tools. They tried buying tools outside a few times butwith poor results; one mould needed more than 100 changes, and it was almost a year before it would function properly. Now all tool production is done inside. Though the tools are relatively small, the amount of machining time is high because of the precision. The mouldmaking shop is equipped with current generation machines for making and using electrodes, high-speed cutting, spark erosion, and wire EDM using cutting filaments as fine as .03 mm.Rondas moulding department is very compact: there are eight injection machines and the largest clamp is 45 tons. The oldest two are Arburgs; the next two are from Netstal; and the most recent four are Battenfelds. All machines are in production three shifts, five and sometimes six days a week. As you would expect, each machine was bought specifically to produce small parts, and all do. Nonetheless, Ronda engineers say they were able to reach new levels of precision when they acquired the Battenfeld machines equipped with the companys optional Mikromelt technology.Mikromelt consists of a small (14 mm) diameter screw specially designed to feed very small volumes. Equal or greater importance, according to Ronda, is that screw movement is controllable in increments of one one-hundredth of a millimeter, to allow very precise strokes and metering of material even when the shot volume is very small. How small? One pellet of glass-bead-reinforced POM is enough to make all the gear wheels coming from the eight-cavity mould we were watching-with 20 percent of the pellet left in the runner system. Part weight: .0026g. The runners, which inevitably are a large multiple of the part volume, are reground but never mixed with virgin material. Regrind is used only twice to mould parts; 100 percent each time. This results in no loss in properties and the regrind is then sold outside for use in other applications.To Have Things Done Right. . .Ronda has almost never found a standard production machine that meets its needs. Of necessity then, the company developed machine design and fabrication skills in-house. Many of the production and assembly machines for metal stamping, grinding, inserting, welding, and lubricating have been made in-house, as have most of the machines used for assembly. Likewise, engineers created solutions for handling micro-sized injection moulded parts.Presented with the challenge of feeding tiny magnets for encapsulation moulding in the vertical machine, Ronda engineers adapted vacuum-tube transporttechnology previously developed to move small metal inserts used in watch movement assembly. The solution is reliable enough to allow complete automation of the process on the unattended moulding shifts. The finished part, with the magnet inside, is .40 mm thick and has a diameter of 1.20 mm.Collecting and moving moulded parts that have almost no mass or weight-also true of many metal parts at Ronda-is a daily challenge. Multiple ejectors are the norm and the ejected parts could easily float away on ambient air currents since the force of gravity is not enough to make them fall after ejection. Having invented solutions for metal parts, Ronda applied this know-how to handling small plastic parts. They built vacuum systems that collect and sort the parts into separate bags by cavity for quality control purposes.MIM/CIM is a Major CommitmentGiven its i