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摩托车塑料挡板注塑模具设计,摩托车,塑料,挡板,注塑,模具设计
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毕业设计（论文）外文翻译题目 摩托车塑料挡板注塑模具设计填 表 日 期 2010 年 03 月 10 日 毕业设计（论文）开题报告题目 摩托车塑料挡板注塑模具设计1、选题的依据及意义1.1 本课题的依据 毕业设计课题为摩托车塑料挡板注塑模具设计。近几年，我国塑料模工业有了很大发展，注塑模具制品的种类越来越多，在未来的模具市场中，塑料模具发展速度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。随着注塑模技术的发展，在工程机械和工业机械、电子、汽车、家电、玩具等产品中，60%以上的零部件，可以依靠模具成形。注塑模具成型摩托车塑料挡板效率高、精度与使用性能可以达到要求，其模具制造复杂、设计与涉及的知识面与知识点较多，如注塑成型，模具设计、数控造型与加工等等。本课题应用性强，知识面覆盖广，为了扩大自己的知识视野，所以我选了这个课题。1.2 本课题的研究意义通过本课题的设计，应使我们在下述基本能力上得到培养和锻炼。塑料件制品的设计及成型工艺的选择；一般塑料件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；使自己在文档组织与检索方面的能力得到提高。使个人能力得到全面提高，以适应今后的工作。2、注塑成型与模具设计与制造的国内外研究概况及发展趋势塑性材料加工成大批的、统一形状部件的生产方式是现代制造业的基石，实际上每一种市场化的商品都至少有一种由模具限定出的外形。然而随着制造业的不断发展，模具变得越来越复杂，要求的牢固程度也越来越高。技术难度越来越高，产品的生命周期却越来越短，用户对模具产品也提出了更多的要求，如：免维护就可运行较长的时间、耗能低、抗磨损、便于安装更换以及具有更大的柔性等等。迫于市场竞争及用户要求不断提升的压力，模具生产厂家不得不选择更加实用有效的模具加工方式，采取更为有利的市场策略，由此，模具加工业已呈现出了以下发展趋势。2.1国内现状和发展趋势80年代以来，在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下，我国模具工业发展迅速，年均增速均为13%，在未来的模具市场中，塑料管件在模具总量中的比例还将逐步提高。 经过半个世纪的发展，模具水平有了较大提高。在塑料管件模具方面已能生产19万吨，上规模，高水平的企业越来越多！由于他的抗腐蚀、廉价等优秀品质，被应用于我国现代化建设的各个领域。精密塑料模具方面，已能生产医疗塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。所生产的这类塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平。还能生产厚度仅为0.08mm的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0.02mm0.05mm，表面粗糙度Ra0.2m，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达1030万次，淬火钢模达501000万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距。 成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具。但总体上热流道的采用率达不到10%，与国外的50%80%相比，差距较大。 在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS的UG、美国Parametric Technology公司的Pro/Emgineer软件等等。这些系统和软件的引进，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具CAD/CAM技术的发展。2.2国外研究状况与发展趋势 我国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间（分厂），自产自配比例高达60%左右，而国外模具超过70%属商品模具。专业模具厂大多是“大而全”、“小而全”的组织形式，而国外大多是“小而专”、“小而精”。国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足30%，而国外在50%以上。2004年，我国模具进出口之比为3.71，进出口相抵后的净进口额达13.2亿美元，为世界模具净进口量最大的国家。注塑成型是最大量生产塑料制品的一种成型方法，二十多年来，国外的注塑模CAD技术发展相当迅速。70年代已开始应用计算机对熔融塑料在圆形、管形和长方形型腔内的流动情况进行分析。80年代初，人们成功采用有限元法分析三维型腔的流动过程，使设计人员可以依据理论分析并结合自身的经验，在模具制造前对设计方案进行评价和修改，以减少试模时间，提高模具质量。近十多年来，注塑模CAD技术在不断进行理论和试验研究的同时，十分注意向实用化阶段发展，一些商品软件逐步推出，并在推广和实际应用中不断改进。3、研究的内容及实验方案 3.1研究的内容1.利用AUTOCAD设计绘制摩托车注塑挡板塑件图，以此为依据完成注塑模型腔与型芯的尺寸与公差的计算；2.设计并绘制注塑模装配图及型腔、型芯零件图；3.对模具型面进行CAD造型及生成数控加工程序；4.能够进行刀具轨迹仿真模拟加工，图纸绘制符合制图标准，毕业计论文书写符合规范。3.2实验方案对塑件进行工艺分析，研究成型方案利用相关软件（如Moldflow），利用注塑成型过程分析以确定注塑模具的总体结构，考虑型腔布置与浇注系统的设计。利用MASTERCAM设计并绘制注塑模装配图及模腔、模芯零件图，并对模具型面进行CAD造型及生成数控加工程序，同时进行刀具轨迹仿真模拟加工。本方案涉及的软件有MASTERCAM软件、AUTOCAD软件、Moldflow软件。4、目标、主要特色及工作进度目标：摩托车塑料挡板注塑模具设计主要特色：本次零件的设计采用MASTER CAM软件来完成模具型面进行CAD造型，快速而精确。工作进度：1.查阅资料，英文资料翻译（6000字符），撰写开题报告 3.1-3.10 2周2.设计并绘制摩托车挡板塑件图 3.11-3.17 1周3.设计并绘制模具型腔、型芯零件图 3.18-4.18 4周4.设计并绘制摩托车挡板注塑模装配图 4.19-5.10 3周5.熟练掌握Mastercam软件的应用并进行曲面造型设计 5.11- 5.30 3周6.利用Mastercam软件生成模具型面数控加工程序 5.31-6.6 1周7.编写设计计算说明书（毕业论文）一份 6.76.25 3周8.毕业设计审查、毕业答辩 6.267.2 1周5、参考文献1. 蔡冬根主编 Mastercam9.1模具设计 北京:冶金工业出版社 2006.2. 严烈主编 Mastercam 8模具设计制造 北京:冶金工业出版社 20043. 彭建声主编 模具技术问答 北京:机械工业出版社 2003 4. 伊启中主编 模具CAD/CAM 北京:机械工业出版社 20015. 郭肇强主编 Mastercam V10塑料注射模具制造实例.北京:机械工业出版社 20056. M. B. Flek. Synergetic approach to numerical control programs for the manufacture of complex parts Russian Engineering Research, Volume 27, Number 12 / 2007年12月7.Hallum,DianeL.Fundamentalsofinjectionmolding ManufacturingEngineeringv118n6Jun1997.p68,70-72摩托车塑料挡板注塑模具设计 摘要：本世纪的科学技术正处于日新月异的变革之中，通过与计算机技术的紧密结合，人工智能技术、并行工程、面向装配、参数化特征建模以及关联设计等一系列与模具工业相关的技术发展之快、学科领域交叉之广前所未见，随着模具工业的快速发展，近几年来世界各国的软件开发商投入了巨大的人力和物力，针对各类模具的特点，将通用的CAD/CAM系统改造为模具行业专用的系统，取得了较大成效。 本设计是CAD/CAM技术在曲面加工中的应用。包括两大部分：一是摩托车塑料挡板模具的设计；二是模具型面的造型与数控仿真加工。在Mastercam 9.0环境下利用CAD功能进行摩托车塑料挡板模具的实体造型，利用CAM功能进行模具刀具路径的编制、模拟加工，并通过后处理生成数控加工程序。期望通过此课题的研究，能够提高自己对CAD/CAM技术在模具制造业中应用的重要性的认识。并对注塑成型工艺及模具设计方面有了进一步的理解和提高。关键词： 注塑模 数控加工仿真 CAD/CAM技术 指导老师签名：The design of the motorcycle plastics blocks injection mould Abstract: The science and technology has been changing in a fast pace. With the tight combination of computing technology, those technologies such as AI, Parallel project, face to assembling, The parameter turns the characteristic to set up the mold and associate designing which are relevant with modeling industry are growing incredibly fast. With the rapid growth of modeling industry, worldwide software companies invest huge capital and human resource to modify general CAD/CAM system into modeling industry specified system regarding the feature of all kinds of moulds.This project is the use of CAD/CAM technology in the curved face process area. It includes two parts: First part is the design of the motorcycle plastics blocks injection mould. Second part is mould sculpt design and numerical emulation machining. We use Mastercam 9.0s CAD function to design the he motorcycle plastics blocks injection mould and use the CAM function to program the cutter path, simulate the process and generate numerical modeling program.I hope to enhance the acknowledgement of the importance of the use of CAD/CAM technologies in modeling industry and have a further understanding of injecting mold craft and model design during the course of this research.Keyword： injecting mould Numerical control simulation machining CAD/CAM technology Signature of Supervisor：毕业设计（论文）任务书I、毕业设计(论文)题目：摩托车塑料挡板注塑模具设计II、毕 业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：设计原始资料：摩托车塑料挡板一个，FANUC-6M系统说明书；设计技术要求：1.设计并绘制注塑模装配图及型腔、型芯零件图,符合塑件生产要求;2.要求英文资料翻译忠实原文；3.利用MASTERCAM软件对模具型面进行CAD造型及生成数控加工程序； 4.能够进行刀具轨迹仿真模拟加工；5.要求图纸设计规范，符合制图标准；6.要求毕业论文叙述条理清楚，设计计算正确，论文格式规范。III、毕 业设计(论文)工作内容及完成时间：1.查阅资料，英文资料翻译（6000字符），撰写开题报告 3.1-3.10 2周2.设计并绘制摩托车挡板塑件图 3.11-3.17 1周3.设计并绘制模具型腔、型芯零件图 3.18-4.18 4周4.设计并绘制摩托车挡板注塑模装配图 4.19-5.10 3周5.熟练掌握Mastercam软件的应用并进行曲面造型设计 5.11- 5.30 3周6.利用Mastercam软件生成模具型面数控加工程序 5.31-6.6 1周7.编写设计计算说明书（毕业论文）一份 6.76.25 3周8.毕业设计审查、毕业答辩 6.267.2 1周 、主 要参考资料：1.蔡冬根主编. Mastercam9.1模具设计. 北京:冶金工业出版社，2006. 2.严烈主编. Mastercam 8模具设计制造. 北京:冶金工业出版社，2004.3.彭建声主编. 模具技术问答. 北京: 机械工业出版社，20034.伊启中主编. 模具CAD/CAM . 北京:机械工业出版社，2001.5.郭肇强主编.Mastercam V10塑料注射模具制造实例.北京:机械工业出版社，2005.6. M. B. Flek. Synergetic approach to numerical control programs for the manufacture of complex partsRussian Engineering Research, Volume 27, Number 12 / 2007年12月 7.Hallum,DianeL. FundamentalsofinjectionmoldingManufacturingEngineeringv118n6Jun1997.p68,70-72 目 录1 前言（1） 1.1 CAD / CAM /CAE 技术的概念（1） 1.2 注塑模 CAD / CAM / CAE 技术的应用现状（1）2 摩托车塑料挡板塑件的分析与注塑成型原理（3） 2.1 塑料的性能、分类和摩托车挡板的分析（3） 2.2 注塑成形原理与过程（4）3 摩托车挡板注塑模的设计 （10）3.1 塑件成型的工艺性能分析（10） 3.2 注塑机的选择（11） 3.3 塑件成型方案的确定（11） 3.3.1分型面位置的选择 （11）3.3.2设计冷却系统的原则 （12） 3.3.3推出形式、复位形式的确定 （13）3.3.4 浇口形式、位置的设计与确定（14） 3.4 其它机构 （15） 3.4.1合模导向机构 （15） 3.4.2 支承零件的设计（15） 3.4.3 排气和冷却机构（16） 3.5 模具设计的计算 （16） 3.5.1影响成形零件尺寸的因素 （16） 3.5.2成形零件工作尺寸的计算 （16）3.5.3整体式矩形型腔侧壁和底板厚度的计算 （23） 3.6机构设计 （23）3.6.1合模导向机构的设计 （23）3.6.2确定脱模结构形式 （24）3.7确定温度调节系统 （24）3.7.1单位时间内塑件在凝固时所放出的热量 （25）3.7.2模具冷却时所需冷却介质的体积流量 （25）3.8 模具尺寸确定 （25）3.8.1型腔壁厚以及定模板尺寸的确定 （25） 3.8.2确定模架规格 （25） 3.9成型设备的校核计算 （29）3.9.1锁模力的校核 （29）3.9.2喷嘴的校核 （30）3.9.3模具轮廓尺寸与注射机装模空间关系 （30）3.9.4注射机参数的校核 （30）3.9.5注射机安装模具部分的尺寸校核 （31）4 模具外壳、型腔和型芯的三维造型与数控仿真加工（31） 4.1 MasterCAM9.0软件的简介（31） 4.2摩托车塑料挡板注塑模的三维曲面造型 （32） 4.3摩托车挡板型芯模的三维曲面造型与数控仿真加工 （45） 4.3.1 摩托车挡板型芯模的三维曲面造型 （45）4.3.2摩托车挡板型芯模的数控仿真加工（46） 4.4摩托车挡板型腔模的三维曲面造型与数控仿真加工 （58）4.4.1 摩托车挡板型腔模的三维曲面造型 （58）4.4.2 摩托车挡板型腔模的数控仿真加工 （58）5 结论（66）参考文献 (67)致 谢 (68) 附录 A附录 B1 前言1.1 CAD / CAM /CAE 技术的概念CAD即计算机辅助设计（Computer Aided Design,CAD），其概念和内涵正在不断地发展中。1972年10月，国际信息处理联合会（IFIP）在荷兰召开的“关于CAD原理的工作会议”上给出如下定义：CAD是一种技术，其中人与计算机结合为一个问题求解组，紧密配合，发挥各自所长，从而使其工作优于每一方，并为应用多学科方法的综合性协作提供了可能。CAD是工程技术人员以计算机为工具，对产品和工程进行设计、绘图、造型、分析和编写技术文档等设计活动的总称。根据模型的不同，CAD系统一般分为二维CAD和三维CAD系统。二维CAD系统一般将产品和工程设计图纸看成是“点、线、圆、弧、文本”等几何元素的集合，系统内表达的任何设计都变成了几何图形，所依赖的数学模型是几何模型，系统记录了这些图素的几何特征。二维CAD系统一般由图形的输入与编辑、硬件接口、数据接口和二次开发工具等几部分组成。 CAE 技术借助于有限元法、有限差分法和边界元法等数值计算方法，分析型腔中塑料的流动、保压和冷却过程，计算制品和模具的应力分布，预测制品的翘曲变形，并由此分析工艺条件、材料参数及模具结构对制品质量的影响，达到优化制品和模具结构、优选成形工艺参数的目的。塑料注塑成形 CAE 软件主要包括流动保压模拟、流道平衡分析、冷却模拟、模具刚度强度分析和应力计算、翘曲预测等功能。其中流动保压模拟软件能提供不同时刻型腔内塑料熔体的温度、压力、剪切应力分布，预测结果能直接指导工艺参数的选定及流道系统的设计，流道平衡分析软件能帮助用户对一模多腔模具的流道系统进行平衡设计，计算各个流道和浇口的尺寸，以保证塑料熔体能同时充满各个型腔；冷却模拟软件能计算冷却时间、制品及型腔的温度分布，其分析结果可以用来优化冷却系统的设计；刚度强度分析软件能对模具结构进行力学分析，帮助用户对型腔壁厚和模板厚度进行刚度和强度校核；应力计算和翘曲预测软件则能计算出制品的收缩情况和内应力的分布，预测制品出模后的变形。 运用 CAM 技术能将模具型腔的几何数据转换为各种数控机床所需要的加工指令代码，取代手工编程。例如，自动计算钼丝的中心轨迹，将其转化为线切割机床所需的指令。对于数控铣床，则可以计算轮廓加工时铣刀的运动轨迹，并输出相应的指令代码。采用 CAM 技术能显著提高模具加工的精度及生产管理的效率。1.2注塑模 CAD / CAM / CAE 技术的应用现状在西方工业发达国家，注塑模 CAD / CAM / CAE 订货所需要的塑料制品资料已经广泛使用电子文档，技术的应用已非常普遍。公司之间模具能否具有接受电子文档的模具 CAD /CAM 系统已成为模具企业生存的必要条件。 CAE 的工程应用具体体现在如下四个方面。（1）基于网络的模具 CAD / CAM / CAE 当前代表国际先进水平的注塑模 CAD / CAM / 集成化系统已开始使用如英国 Delcam 公司在原有软件 DUCTS 的基础上，为适应最新软件发展及实际需求，向模具行业推出了可用于注塑模 CAD / CAM 的集成化系统 Delcam Powersolution 。该系统搜盖了几何建模、注塑模结构设计、反求工程、快速原型、数控编程及测量分析等领域。系统的每一个功能既可独立运行，又可通过数据接口做集成分析。 （2）微机版软件在模具行业中发挥着越来越重要的作用在 20 世纪 90 年代初，能用于注塑制品几何造型和数控加工的模具 CAD / CAM 系统主要是在工作站上采用了 UNIX 操作系统开发和应用的，如在模具行业中应用较广的美国 Pro / E 、 UGll ，、 CADDSS ，法国的 CATIA 、 EUCLID 和英国的 DUCTS 等。随着微机技术的飞速进步，在 20 世纪 90 年代后期，基于 Windows 操作系统的新一代微机软件，如 Solidworks 、 Solidage 、 MDT 等崭露头角。这些软件不仅在采用了 NUBRS 曲面（非均匀有理 B 样条曲面）、三位参数化特征造型等先进技术方面继承了工作站级 CAD / CAM 软件的优点，而且在 Windows 风格动态导航特征树面向对象等方面还具有工作站软件所不能比拟的优点，深得使用者的好评。为了顺应潮流，许多工作站级软件相继都移植了微机级的 CAD / CAM 版本，有的软件公司为了能与 Windows 操作系统风格一致，甚至重写了 CAD / CAM 系统的全部代码。 （3）模具 CAD / CAM / CAE 系统的高智能化程度正在逐步提高当前，注塑模设计和制造在很大程度上依靠着人的经验和直觉。仅凭有限的数值计算功能，软件是无法为用户提供符合实际情况的正确结果的，软件的智能化功能现已成为衡量模具软件先进性和实用性的重要标志之一。许多软件都在智能化方面做了大量的工作。如以色列 Cimatron 公司的注塑模专家系统，能根据脱模方向优化生成分模面，其设计过程实现了模具零件的相关性，自动生成供数控加工的钻孔表格，在数控加工中实现了加工参数的优化等， UG 和 PRO / E 等软件都相应推出了适应注塑模具设计的智能化模块，这些具有智能化的功能可显著提高注塑模的生产效率和质量。 （4）三维设计与三维分析的应用和结合是当前注塑模发展的必然趋势在注塑模结构设计中，传统的方法是采用二维设计，即先将三维制品的几何模型投影为若干二维视图后，再按二维视图进行模具设计。这种沿袭手工设计的方式已不能适应现代化生产和集成化技术的需求，在国外已有越来越多的公司采用基于实体模型的三维模具结构设计，与此相适应，在注塑流动过程模拟软件方面，也由基于中性层面的二维分析方式向基于实体模型的三维分析方式过渡，使三维设计与三维分析的集成以实现。2 摩托车塑料挡板塑件的分析与注塑成型原理2.1塑料的性能、分类和摩托车挡板的分析 塑料具有以下性能和优点：1.质量轻。塑料的密度以水相近，大约是刚的1/6。虽然塑料的密度小，但是它的强度比木材、玻璃、陶瓷等要高很多。有些塑料在强度上甚至可以与钢铁媲美。由于质量轻，塑料特别适合制造轻巧的日用和家用电器零件。2.比强度高。如果按单位重量来计算材料的抗拉强度（称之为比强度），则塑料并不逊色于金属，有些如工程塑料、碳纤维增强塑料等，还远远超过金属。3.耐化学腐蚀能力强。可以乃浓度达90%的浓硫酸、各种浓度的盐酸及碱液。4.绝缘性能好。 塑料对电、热、声都有良好的绝缘性能，被广泛用来制造电绝缘材料、绝热保温材料以及隔声吸声材料。5.光学性能好。 塑料的折射率较高，并且具有很好的光泽，不加填充剂的塑料大都可以制成透光性良好的制品。6.多种防护性能。塑料还具有防水、防潮、防辐射、防振等多种防护性能。据塑料热行为的不同，可将塑料分为热塑料和热固性塑料：1.热塑性塑料 在加热到一定温度时可软化甚至熔融流动，冷却后又能固化为一定形状。常见的热塑性塑料品种有：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚酰胺（PA）、聚碳酸酯（PC）等。热塑性塑料成形容易，成形效率高且经济性较好。2.热固性塑料 受热时，其中的合成是指将发生化学变化，树脂分子由线型或支链型结构通过交联反应变为体型结构，塑料也因此固化定形。常见品种有：酚醛（PF）塑料、环氧（EP）塑料等。与热塑性塑料相比，热固性塑料具有耐热性好、尺寸稳定性好、价廉等优点。但其成形相对复杂、成形效率也较低。摩托车挡板的塑件壁厚几乎均匀，尺寸精度一般。所以结合上述优缺点，决定材料选用ABS。摩托车挡板分析1.材料：ABS2.颜色：珍珠白3.生产批量： 中批量生产4.零件图：见图2.1 图2.1 摩托车挡板零件图 2.2注塑成型原理与过程塑料制品是在一定的温度和压力下，根据塑料的性质和对制品的要求，将塑料用各种不同的成型方法制成一定的形状，经过冷却，修正而获得的。注塑模具的成型是将加热熔化的热塑性塑料注满一个挖有空腔的模块，然后对模块强制冷却，熔料凝固成固体。为取出凝固体，用分型面把模块分割成型芯和型腔两部分。包裹凝固体外表面轮廓的一半模块称为型腔零件，包裹凝固体内表面轮廓的另一半模块称为型芯零件，型芯和型腔零件统称为成型零件。包裹凝固体内外表面的相交线称为分型环，分型环水平向四周延伸形成切割模块的分型面。事先把成型模腔按放大比例（1 成型收缩率）加工成需要的形状，凝固体就成为有用的塑料制品。光有成型零件还不能连续大量生产塑料制品，型芯和型腔零件要安装固定在模架上，加工出注料通道，配上脱模机构等其他机构和零件，成为能与注塑机配合工作的模具，才能连续生产塑料制品。沿型芯和型腔零件分型面将模具剖切为定模和动模两部分，生产时要把定、动模分别固定在注塑机固定模板和移动模板上。注塑机工作时的状态是注塑机固定模板一直固定不动，而移动模板在注塑机拉杆上作单边开合运动，因此安装固定在模具动、定模部分的型芯和型腔零件也能随移动模板开合作开闭运动。 图2.2 螺杆式注射机注塑原理图如图2.2，注料时型芯和型腔零件闭合成封闭模腔，只留有注料通道，加热熔化的塑料在注射机螺杆的挤压下从喷嘴经注料通道高速进入成型模腔，填满模腔的熔料经压实冷却后凝固成塑料制品。型芯和型腔零件又随注塑机移动模板的开模运动分开，随后注塑机顶出杆驱动模具脱模机构脱出塑料制品。注塑，又称注射模塑或注射成型，是塑料的一种重要的成型方法。其主要过程为：将塑料的料粒或粉料，在注射成型机的料筒内加热融化呈流动状态时，在柱塞或螺杆加压下，熔融塑料被压缩并向前移动，进而通过料筒前端的喷嘴以快速注入温度较低的闭合模具内，经过一段时间的冷却定型后，开启模具即得制品。热塑性塑料成型的一种主要加工方法 （1） 合模，加料，加热，塑化，挤压（2） 注射，保压，冷却，固化，定型 （3） 螺杆嵌塑，脱模顶出注塑机按塑化方式和注射方式，大致可分为以下三种。（1）柱塞式注塑机 它通过柱塞依次将料筒的颗粒推向料筒前端的塑化室，依靠料筒外的加热器提供的热是量，使塑料塑化成黏流状态，并被注塞注射到模腔中去。（2）螺杆式注塑机 它只要由油缸、螺杆、料筒、喷嘴和传动系统组成。料筒总长L分为：送料段L1、压缩段L2和计量段L3。它们的工作过程是：从料斗落入料筒中的固态塑料，随着螺杆的转动，沿着螺杆向前输送，物料被逐渐压实，物料中的气体由加料口排出。在料筒外加热器加热和螺杆的剪切作用下，物料实现其物理状态的变化，最后呈黏流态，并获得一定的压力。当螺杆头部的熔料压力达到能克服注射油缸活塞退回时的阻力（即被压）时，螺杆便开始向后退，并进行注射量的计量。与此同时，料筒前端和螺杆头部熔料逐渐增多，当达到所需要的注射量时，计量装置撞击限位开关，螺杆即停止转动和后退，至此，预塑完毕。同时，合模油缸推动合模机构，使模具合模。继而，注射座前移，注射油缸驱动螺杆按要求的压力和速度将熔料注入模腔内。当熔料充满模腔后，螺杆仍对熔料保持一定的压力进行保压，以防止模腔中的熔料反流，并向模腔内补充因塑件冷却收缩所需要的物料。（3）螺杆塑化、柱塞注射式注塑机 塑料的塑化由螺杆进行被塑化好的熔料通过一个回止阀，进入另一个料筒，熔料在柱塞的作用下被注射到模腔中去。随着注射机成型范围的扩大，近年来出现了许多新型注射机，如玻璃纤维增强塑料注射机，发泡塑料注射机、热固性塑料注射机等。如果我们把成型一般塑料和塑件的注塑机称为通用注塑机，那么，可以把上述这些注塑机称为专用注塑机。而按其外形又可分为如图2.3几种类型：角式注塑机 图 2.3 注塑机的类型（1）立式注塑机 它的注射方向向下，合模方向向上，即注射和合模都在同一竖直线上。注射方式是柱塞式，它的结构特点是占地面面积小，安装和拆卸方便，嵌件及活动型芯易于安放，料斗中的塑料的塑化均匀地进入料筒。它的缺点是，由于柱塞式送料的塑化不均匀，引起成型压力高，注射速度不均匀，其塑件内应力大，且塑件顶出后需人工取出，效率较低，并难以实现自动化。这类注射机都是小型的，一般的注射容量多在60cm3以下，适宜加工流动性较好的小型塑料。由于柱塞式送料过程没有搅拌作用，亦可以加工表面的质地中带有天然式大理石花纹及各种渗有彩色电化铝片的透明彩色塑料。（2）卧式注塑机 这是目前使用最广泛的注射成型机械。它的注射方向与合模方向都在同一水平线上横卧安装，其注射方式多为螺杆式。他的结构特点是，机体较低，容易操作和加料，开模后顶出的塑件在其重力作用下可自行落下，易于提高生产效率，并可实现自动化操作。它的缺点是，装模和安放嵌件比较麻烦，占地面积大。这类注射机有多种机型，且注射范围较大，从3032000cm2均有系列机型，因此它的使用范围很广，适宜于各种塑件的注射成型。（3）角式注塑机 它的注射方向向下，与合模方向呈垂直排列，其注射方式是柱塞式。它的优点介于立式和卧式两种注射机之间，它的结构简单，使用方便，开模后顶出的塑件亦可自动落下。由于合模方向与注射方向垂直，使模具受力均匀，锁模可靠。缺点是安放嵌件不便，易倾斜、脱落。这类注射机都是小型的，其注射容量也多在60cm3以下，亦适于加工小型塑件。特别适用于型腔偏在一侧时的模具或塑件中心部位不允许有浇口痕迹的塑件。注塑机不论任何形式，均是由以下主要装置组成。（1） 注射装置。它的主要作用是使固态的塑料均匀地塑化成熔融状态，并以足够的压力和速度将融料注人闭合的模腔中。它的主要部件有：料筒、料筒加热器、料斗、计量装置、螺杆、螺杆的驱动装置、喷嘴及其驱动油缸等。 合模 中的熔料有较高的压力，这就要求合模装置给予模具以足够的夹紧力，即锁模力，防止模具在熔料的高压力下推开。它的主要部件有：机架、定动模板、拉杆、合模油缸及肘节等。（2） 顶出装置。它的作用是在开模到一定距离后，驱动模具的顶出装置，将塑件从模具中顶出。（3） 机械和液压传动及电器控制系统。注射成型是塑料塑化、模具闭合、压力、温度调节。注射人模、保压、塑模安装部分，基座及导向部分，制品固化定型、开模、顶出塑件等多道工序连续准确的生产过程，这些连续动作都是由机械和液压传动及电器控制的。注塑成型的一般结构组成参考图2.4 图2.4 注射模基本结构注塑机的型号，规格，基本参数： （1） 一般以注塑量表示注塑机的容量，XSZY-25表示：一次最大注塑量为 1- 25CM的倒式螺杆注塑成型机。 （2） 基本参数：公称注塑量，合模压力，注塑压力，注塑速度，注塑功率，塑化能力，合模与开模速率，机器盾隙次数，最大成型面积，模板尺寸，模板间距离，模板过程。（3）锁模力 当高压的塑料熔体充满模具型腔时，会产生使模具分型面张开的力。为了夹紧模具，保证注塑过程顺利进行。注塑机合模机构必须有足够的锁模力，其必须大于张开力。锁模力用公式表示为： FZ=p(nA+A1) 式中： FZ塑料熔体在分型面上的张开力，N；p型腔压力，一般为注塑压力的80%左右n型腔数量。A单个塑件在模具分型面上的投影面积，mm2。A1浇注系统在模具分型面上的投影面积，mm2.3 摩托车挡板注塑模的设计3.1塑件成型工艺性能分析模具设计是一项专业和烦琐的任务，其设计中也有遵循的设计流程。塑件材料的成型特征由于塑料件选择了ABS作为材料，介绍ABS工程塑料的相关特性：ABS的成型温度：200270，模具温度：4080。查实用注塑模具设计手册表3-1，得：表31 ABS材料个方面的性能力学性能热学性能物理性能屈服强度/MPa50熔点/130-160度/(g/cm3)1.02-1.16拉伸强度/MPa38热变形温度/90-108吸水性24h0.20.4布氏硬度HBS9.7比热容/J/(KgK)1470透明性不透明弯曲强度/MPa80成型膨胀系数0.005击穿电压非常大分析结构工艺性 收缩率为0.55（取0.4到0.7的平均值）。 材料流动性较差。 不易分解，不脆。 该塑件结构较复杂，尺寸较小，壁厚几乎均匀。 表面硬度较高、且韧。 易发生填充不良、缩孔、熔接痕。 溢边值为0.04到0.05mm，中粘度。根据以上特征及塑料本身的性能在工艺上宜采用高温度高压注射方法，以增加流动性、降低内应力，改善透明度。在模具设计和制造方面。要尽可能减小浇注系统的料流阻力，推出机构施力要均衡平稳，模具型腔表面粗糙度要小，注意排气。3.2 注塑机的选择影响射出机选择的重要因素包括模具、产品、塑料、成型要求等。（1）模具尺寸(宽度、高度、厚度)、重量、特殊设计等； （2）使用塑料的种类及数量（单一原料或多种塑料）； （3）注塑成品的外观尺寸（长、宽、高、厚度）、重量等； （4）成型要求，如品质条件、生产速度等。此塑件采用一模二腔生产。估算体积为28cm。查表得，初选注射机型号为XS-Z-30其主要技术规格如下： 螺杆直径28mm，注射容量30 g，注射压力1190MP,锁模力250KN,最大注射面积90cm，模具厚度最大180mm，最小60mm，模板行程160mm。喷嘴球半径，孔直径，定位孔直径，推出中心孔径。3.3塑件成型方案的确定3.3.1分型面位置的选择a. 形状选择分型面的形状有平直分型面、倾斜分型面、阶梯分型面、曲面分型面、曲面分型面及瓣合分型面等，其中平直分型面结构简单，加工方便，所以经常采用。如图3.3所示.此形式的分型面上模板不动，下模板移动。箭头所示方向为模具模板移动方向。本模具就采用这种形式。图3.3 平直分型面b. 位置选择为了将塑件从密封的模腔内取出,以及为了安放嵌件或取出浇注系统等,必需将模具分成两部分，一般将分开模具能取出塑件的面称为分型面。同时，以分型面为界面，模具分为两大部分,既动模与定模部分分型面的选择时受到塑件的形状，壁厚，尺寸精度，表面粗糙度。嵌件位置，顶出方法，浇注系统设计，模具排气，模具制造及操作等各种因数。有以下几点。（1）分型面的选择时受到塑件的形状，壁厚，尺寸精度，表面粗糙度。嵌件位置，顶出方法，浇注系统设计，模具排气，模具制造及操作等各种因数。有以下几点分型面应设置在塑件外形最大轮廓处，否则塑件无法取出。（2）分型面选择应方便塑件顺利脱模。（3）分型面选择应保证塑件的精度要求。（4）分型面的选择应考虑塑件外观质量。（5）分型面的选择应考虑排气效果。由以上分析，此模具的分型面应选择在塑件大端面，这样能保证塑件顺利取出，且分型面应设置在动模一侧，以便于塑件成形后脱模，且易清除产生的飞边，不影响塑件的外观。3.3.2设计冷却系统的原则1）在保证模具材料有足够的机械强度的前提下，冷却水道尽可能设置在靠近型腔表面。2）在保证模具材料有足够的机械强度的前提下，冷却水道应安排得尽量紧密。3）冷却水道的直径应优先采用大于8mm，并且各个水道的直径应尽量相同，避免由于因水道直径不同而造成的冷却液流速不均。4）对于中、大型模具，由于冷却水道很长，会造成较大的温度梯度变化，导致在冷却水道末端（出口处）温度上升很高，从而影响冷却效果。从均匀冷却的方案考虑，对冷却液在出、入口处的温度，一般希望控制在5以下，而精密成型模具、多型腔模具的出、入口温差则要控制在23以下，冷却水道长度在1.21.5m以下，因此，对于中、大型模具，可将冷却水道分成几个独立的回路来增大冷却液的增量，减少压力损失、提高传热效率。5）冷却液在模具中的流速，以尽可能高一些为好，但就其流动状态来说以湍流为佳。在湍流下的热传递比层流高1020倍，因为在层流中冷却液作平行于冷却水道壁诸同心层运动，每一个同心层都好比一个绝热体，从而妨碍了模具向冷却液散发热过程的进行（然而一旦到达了湍流状态，再增加冷却液在冷却水道中的流速，其传热效率并无明显提高）。6）制品较厚的部位应特别加强冷却。7）充分考虑所用的模具材料的热传导率。通常。从力学强度出发，选择钢材为模具材料，如果只考虑材料的冷却效果时，则导热系数W/（m2K）愈高，从熔融塑料上吸收热量愈迅速，冷却得愈快（各种材料的值见表9-3）。因此，在模具中对于那些冷却液无法通到而又必须对其加强冷却的地方，可采用铍青铜（Be-Cu）材料进行拼镶。由表9-3可知：铍青铜Be-Cu材料的导热系数为钢材的1.13.3倍。3.3.3推出形式、复位形式的确定制件推出（顶出）是注射成型过程中的最后一个环节，推出质量的好坏将最后决定制品的质量，因此，制品的推出是不可忽视的。在设计推出脱模机构时应遵循下列原则。（1） 推出机构应尽量设置在动模一侧 由于推出机构的动作是通过装在注射机合模机构上的顶杆来驱动的，所以一般情况下，推出机构设在动模一侧。正因如此，在分型面设计时应尽量注意，开模后使塑件能留在动模一侧。（2） 保证塑件不因推出而变形损坏 为了保证塑件在推出过程中不变形、不损坏，设计时应仔细分析塑件对模具的包紧力和粘附力的大小，合理的选择推出方式及推出位置。推力点应作用在制品刚性好的部位，如筋部、凸缘、壳体形制品的壁缘处，尽量避免推力点作用在制品的薄平面上，防止制件破裂、穿孔，如壳体形制件及筒形制件多采用推板推出。 从而使塑件受力均匀、不变形、不损坏。（3） 机构简单动作可靠 推出机构应使推出动作可靠、灵活，制造方便，机构本身要有足够的强度、刚度和硬度，以承受推出过程中的各种力的作用，确保塑件顺利脱模。（4） 良好的塑件外观 推出塑件的位置应尽量设在塑件内部，或隐蔽面和非装饰面，对于透明塑件尤其要注意顶出位置和顶出形式的选择，以免推出痕迹影响塑件的外观质量。（5） 合模时的正确复位 设计推出机构时，还必须考虑合模时机构的正确复位，并保证不与其他模具零件相干涉。推出机构的种类按动力来源可分为手动推出，机动推出，液压气动推出机构。根据上面的叙述选择推出机构推出机构：由于开模后塑件留在型芯上, 故本模具采用了简单的推杆顶出机构。复位形式采用复位杆复位.a) 凸、凹模均采用整体式,型腔内的空气利用模具结构之间的间隙排出,凸、凹模均采用螺钉固定方式.b）动、定模采用导柱、导套导向,详细结构见模具装配图.c) 考虑生产效率要高,采用冷却系统,加快开模.3.3.4 浇口形式、位置的设计与确定浇道及浇口是影响塑件成形质量及效率的重要因素。浇注系统的作用是，将来自注塑机喷嘴的熔融塑料输送到各型腔中。浇注系统的形状和尺寸将对熔融塑料的充填产生很大的影响。浇注系统设计好，熔融塑料就能顺利地充满型腔;浇注系统设计不合理，则会出现型腔充填不满或塑件外观质量差、尺寸精度低等缺陷。浇注系统可分为普通浇注系统和无流道凝料浇注系统两类。对浇注系统设计的具体要求是:1）适应塑料的工艺性设计者应深人了解塑料的工艺性，分析浇注系统在充模、保压补缩和倒流各阶段中，型腔内塑料的温度、压力变化情况，以便设计出适合塑料工艺特性的理想的浇注系统，保证塑件的质量。2）流程要短在保证成型质量和满足良好排气的前提下，尽量缩短熔体的流程，以减少熔体压力和热量损失，保证必须的充填型腔的压力和速度，缩短填充及冷却时间，缩短成型周期，从而提高效率，减少塑料用量，提高熔接痕强度或使熔接痕不明显。3）排气良好4）避免料流直冲型芯或嵌件5）浇注系统在分型面上的投影面积应尽量小6）浇注系统的位置尽量与模具的轴线对称7）修整方便，保证制品外观质量8）防止塑件变形浇口形式和位置确定浇口的开设位置对塑件的质量影响很大，因此，浇口的开设位置的选择十分重要。浇口开设位置主要是根据制品的几何形状和技术要求，并分析熔体在流道和型腔中的流动状态、填充、补缩及排气等因素作全面考虑。一般应遵循以下原则：1） 避免引起熔体破裂现象2） 有利于熔体流动和补缩口3） 保证流动比在允许范围内4） 有利于型腔内气体的排出5） 减少塑件熔接痕增加熔接强度6） 防止料流将型芯或嵌件挤压变形7） 高分子取向对塑件性能的影响设计方案：方案一：从与底平面平行的上平面进浇，采用一主流道。方案二：侧面进浇，再采用分流道。分析方案：方案二因为塑件侧面都是光滑的，这样会影响表面质量。又根据上面的要求，确定用方案一。浇口的设计浇口是分流道和型腔之间的连接部分，也是注射模具浇注系统的最后部分，熔融塑料经过浇口进入型腔。浇口的基本作用是使从分流道来的熔体产生加速，以快速充满型腔。一般浇口尺寸比型腔部分小得多。因此，型腔充满塑料后，浇口能迅速冷却封闭，能防止熔料倒流，而且也便于浇口凝料与塑件的分离。浇口类型有中心浇口、扇形浇口、薄片浇口、点浇口、侧浇口、直接浇口、潜伏式浇口。根据塑件工艺特性，选侧浇口，并用浇注套。3.4其它机构3.4.1合模导向机构动、定模采用导柱、导套导向，详细结构见模具装配图。3.4.2 支承零件的设计塑料注射成型模具的支承零件包括动模（或上模）座极、定模（或下模）座极、动模（或上模）板、定模（或下模）板、支承板、垫块等。塑料模的支承零件起装配、定位及安装作用。一、动模座板和定模座板动模座板与定模座板是动模和定模的基座，也是固定式塑料注射成型模具与成型设备连接的模板。因此，座板的轮廓尺寸和固定孔必须与成型设备上模具的安装板相适应。另外，还必须具有足够的强度和刚度。二、动模板、定模板动模板与定模板的作用是固定型芯、凹模、导柱和导套等零件，所以俗称固定板。三、支承板支承板（垫板）是垫在固定板背面的模板。它的作用是防止型芯、凹模、导柱、导套等零件脱出，增强这些零件的稳定性并承受型芯和凹模等传递来的成型压力。支承板与固定板的连接通常用螺钉和销钉紧固，也有用铆接的。支承板应具有足够的强度和刚度，以承受成型压力而不过量变形。其强度和刚度计算方法与型腔底板的强度和刚度计算相似。3.4.3 排气和冷却机构排气可以用间隙排气，利用模具结构之间的间隙把型腔内的空气排出，不需要用排气孔。冷却机构采用直流循环式水冷，加快开模。 图3.1 摩托车挡板尺寸塑件精度取4级,查得模具制造精度为IT9精度。(1)型腔大小 按平均收缩率算法计算 Lmcp=Lpcp+ScpLpcp+ScpScpLpcp Lpcp=-0./2=.(mm) Scp=0.% Lmcp=.+0.00*.+0.00*0.00*.=.(mm)模具型腔按IT9级精度制造,其制造偏差m=0.0mm,故 Lm=mm=mm如按极限尺寸计算 Lm=mm= mm校核朔件可能出现的最大尺寸,设模具最大磨损量w为0.04mm (Lm+m+w)(1-Smin)Lp上式左端=(.+0.0+0.04)(1-0.00)=.,满足要求,故型腔大小为 mm,比较平均收缩率计算的结果偏小,有更大修磨余量. Lmcp=Lpcp+ScpLpcp+ScpScpLpcp Lpcp=-0./2=.(mm) Scp=0.% Lmcp=.+0.00*.+0.00*0.00*.=.(mm)模具型腔按IT9级精度制造,其制造偏差m=0.0mm,故 Lm=mm=mm如按极限尺寸计算 Lm= =mm=mm校核朔件可能出现的最大尺寸,设模具最大磨损量w为0.04mm (Lm+m+w)(1-Smin)Lp上式左端=(29.87+0.06+0.04)(1-0.004)=29.8530,满足要求,故型腔大小为mm,比较平均收缩率计算的结果偏小,有更大修磨余量. (2)型腔大小 按平均收缩率算法计算 Lmcp=Lpcp+ScpLpcp+ScpScpLpcp Lpcp=65-0.4/2=64.78(mm) Scp=0.% Lmcp=64.78+0.00*64.78+0.00*0.00*64.78=65.14(mm)模具型腔按IT9级精度制造,其制造偏差m=0.07mm,故 Lm=65.14-0.07mm=65.07 mm如按极限尺寸计算 Lm=(65-0.4)/(1-0.00)mm=64.11mm校核朔件可能出现的最大尺寸,设模具最大磨损量w为0.04mm (Lm+m+w)(1-Smin)Lp上式左端=(64.11+0.07+0.04)(1-0.00)=63.9665,满足要求,故型腔大小为64.11mm,比较平均收缩率计算的结果偏小,有更大修磨余量. (3)型腔大小 按平均收缩率算法计算 Lmcp=Lpcp+ScpLpcp+ScpScpLpcp Lpcp=15-（0.2/2)=14.85mm Scp=0.% Lpcp=14.85+0.00*14.85+0.00*0.00*14.85=14.93(mm)模具型腔按IT9级精度制造,其制造偏差m=0.04mm,故 Lm=mm=mm如按极限尺寸计算 Lm=mm=mm校核朔件可能出现的最大尺寸,设模具最大磨损量w为0.04mm (Lm+m+w)(1-Smin)Lp上式左端=(14.62+0.04+0.04)(1-0.00)=14.6415,满足要求,故型腔大小为mm,比较平均收缩率计算的结果偏小,有更大修磨余量. (4)型腔大小 按平均收缩率算法计算 Lmcp=Lpcp+ScpLpcp+ScpScpLpcp Lpcp=6-0.24/2=5.88mm Scp=0.% Lmcp=5.88+0.00*5.88+0.00*0.00*5.88=5.91(mm)模具型腔按IT9级精度制造,其制造偏差m=0.04mm,故 Lm=5.91-0.04mm=5.87mm如按极限尺寸计算 Lm= =mm=mm校核朔件可能出现的最大尺寸,设模具最大磨损量w为0.04mm (Lm+m+w)(1-Smin)Lp上式左端=(5.80+0.04+0.04)(1-0.00)=5.906,满足要求,故型腔大小为mm,比较平均收缩率计算的结果偏小,有更大修磨余量.(5)型腔大小Lmcp=Lpcp+ScpLpcp+ScpScpLpcpLpcp=15-0.28/2=14.86(mm) Scp=0.% Lmcp=14.86+0.00*14.86+0.00*0.00*14.86=14.94(mm)模具型腔按IT9级精度制造,其制造偏差m=0.04mm,故 Lm=14.94-0.04mm=mm如按极限尺寸计算 Lm=mm=mm校核朔件可能出现的最大尺寸,设模具最大磨损量w为0.04mm (Lm+m+w)(1-Smin)Lp上式左端=(14.82+0.04+0.04)(1-0.004)=14.8415,满足要求,故型腔大小为mm,比较平均收缩率计算的结果小,有更大修磨余量.(6)型腔大小 按平均收缩率算法计算Lmcp=Lpcp+Scp*Lpcp+Scp*Scp*Lpcp Lpcp=5(0.2/2)=.(mm) Scp=0.% Lmcp=.+0.00*.+0.00*0.00*.=.(mm)模具型腔按IT9级精度制造,其制造偏差m=0.0mm,故 Lm= 4.92-0.03mm=mm如按极限尺寸计算 Lm=mm=mm校核朔件可能出现的最大尺寸,设模具最大磨损量w为0.04mm (Lm+m+w)(1-Smin)Lp上式左端=(4.81+0.0+0.04)(1-0.004)=4.86,满足要求,故型腔大小为mm,比较平均收缩率计算的结果偏大,有更大修磨余量.（7）型芯大小 按平均收缩率算法计算 =61+0.40/2=61.2(mm) =0.%=61.2+0.00*61.2+0.00*0.00*61.2=61.54(mm)模具型腔按IT9级精度制造,其制造偏差m=0.07mm,故 Lm= =mm=mm如按极限尺寸计算 Lm=mm=mm校核朔件可能出现的最大尺寸,设模具最大磨损量w为0.04mm (Lm-m-w)(1-Smax)Lp上式左端=(61.65-0.07-0.04)(1-0.007)=61.1261,满足要求,故型芯大小为 mm,比较平均收缩率计算的结果偏大,有更大修磨余量.(8)型芯大小 按平均收缩率算法计算Lpcp=11+0.28/2=11.14(mm) Scp=0.% Lmcp=11.14+0.00*11.14+0.00*0.00*11.14=11.20(mm) 模具型腔按IT9级精度制造,其制造偏差m=0.04mm,故 Lm=mm=mm如按极限尺寸计算 Lm= mm= mm校核朔件可能出现的最大尺寸,设模具最大磨损量w为0.04mm (Lm-m-w)(1-Smax)Lp上式左端=(11.32-0.04-0.04)(1-0.007)=11.2011,满足要求,故型芯大小为mm,比较平均收缩率计算的结果一样,有更大修磨余量.(9)型芯大小 按平均收缩率算法计算 Lpcp=1+0.2/2=1.(mm) Scp=0.% Lmcp=1.+0.00*1.+0.00*0.00*1.=1.2(mm)模具型腔按IT9级精度制造,其制造偏差m=0.025mm,故 Lm=mm= mm如按极限尺寸计算 Lm=mm=mm校核朔件可能出现的最大尺寸,设模具最大磨损量w为0.04mm (Lm-m-w)(1-Smax)Lp上式左端=(1.20-0.03-0.04)(1-0.007)=1.131,满足要求,故型芯大小为mm,比较平均收缩率计算的结果偏大,有更大修磨余量.(10)型芯大小 按平均收缩率算法计算 Lpcp=79+0.44/2=79.22(mm) Scp=0.55% Lmcp=79.22+0.0055*79.22+0.0055*0.0055*79.22=79.70(mm)模具型腔按IT9级精度制造,其制造偏差m=0.074mm,故 Lm=mm=mm如按极限尺寸计算 Lm=mm=mm校核朔件可能出现的最大尺寸,设模具最大磨损量w为0.04mm (Lm-m-w)(1-Smax)Lp上式左端=(79.76-0.07-0.04)(1-0.007)=80.2179,满足要求,故型芯大小为mm,比较平均收缩率计算的结果偏大,有更大修磨余量.（11）型芯大小 按平均收缩率算法计算 Lpcp=5.2+0.22/2=5.31(mm) Scp=0.55% Lmcp=5.31+0.0055*5.31+0.0055*0.0055*5.31=5.34(mm)模具型腔按IT9级精度制造,其制造偏差m=0.030mm,故 Lm= mm=mm如按极限尺寸计算 Lm= mm=mm校核朔件可能出现的最大尺寸,设模具最大磨损量w为0.04mm (Lm-m-w)(1-Smax)Lp上式左端=(5.44-0.03-0.04)(1-0.007)=5.335.2,满足要求,故型芯大小为mm,比较平均收缩率计算的结果偏大,有更大修磨余量.（12）型芯大小 按平均收缩率算法计算 Lpcp=5.4+0.22/2=5.51(mm) Scp=0.55% Lmcp=5.51+0.0055*5.51+0.0055*0.0055*5.51=5.54(mm)模具型腔按IT9级精度制造,其制造偏差m=0.03m,故 Lm=mm=mm如按极限尺寸计算 Lm=mm=mm校核朔件可能出现的最大尺寸,设模具最大磨损量w为0.04mm (Lm-m-w)(1-Smax)Lp上式左端=(5.64-0.0-0.04)(1-0.007)=5.535.4,满足要求,故型芯大小为mm,比较平均收缩率计算的结果偏大,有更大修磨余量.（13）型芯深度 按平均收缩率算法计算 H mcp=Hpcp+ScpHpcp+ScpScpHpcp Hpcp=7-0.24/2=6.88(mm) H mcp=6.88+0.0055*6.88+0.0055*0.0055*6.88=6.92模具型腔深按IT9级精度制造,其制造公差m=0.04mm,若型腔容易修浅，侧Hm= =mm按极限尺寸计算Hm= =mm=mm校核塑件最小高度是否合格Hm*（Smax）+Hs上式左端=6.99*(1-0.007)+0.24=7.187,满足要求,故型芯大小为7.18mm,比较平均收缩率计算的结果偏深,有更大修磨余量.（14）型芯高度按平均收缩率算法计算H mcp=Hpcp+ScpHpcp+ScpScpHpcpHpcp=0.2/2=.（mm)H mcp=.（mm)假设型芯容易修长，型芯高按IT9级精度制造其制造偏差查表的.（mm)那Hm（mm)Hm=（mm)= 4.06（mm)校核型芯可能出现的最大高度是否在制件公差允许范围内Hm（Smin）-Hp上式左端.*（.）.,满足要求,故型芯高度为4.06mm,（15）两小型芯的中心距离按平均收缩率算法计算Lm=LP+ScpLp+ScpScpLp 1/2m小型芯间距离的制造公差取.故Lm=9.9.9.9.26.按公差带计算结果，但需要校核极限尺寸Lm=Lm-SminLm+1/2m+g-/2Lp设型芯配合间隙g；上式左端9.26.49.26.9.089.26，符合要求，故模具孔间隙为49.26.两小型芯的中心距离3.5.3整体式矩形型腔侧壁和底板厚度的计算侧壁厚度的计算 整体式矩形型腔模具，因其侧壁受到单位注塑压力的作用，故可将其视为三边固定、一边自由，受到匀布载荷的平板来计算。S=(Cpa4/E)1/3其中：P为注塑压力；a-型腔部分受压高度，a取7mm；b-型腔部分受压宽度，b取30mm；L-型腔部分受压长度，L取83mm；E-弹性模数，钢为19.6*10MPa ；C-由a/L决定常数。代入公式C=3L/(2L+96a),计算得C=0.5；为了防止因模具的过量弹性变形而产生溢料现象，确定塑料溢边值，即0.050.07。当L时，按允许变形量L计算壁厚。所以取=0.014mm代入公式计算得S =8mm底厚度计算S=(Cpb4/E)1/3C常数由底板内壁边长之比Lb决定,查表C 取 0.0277。代入公式计算得S =20mm至此，成形零件的工作尺寸计算完毕，具体的零件结构图，参看凹模和型芯的零件图，在此不做赘述。3.6机构设计3.6.1合模导向机构的设计合模导向机构主要有导柱导向和锥面定位导向两种形式。通常采用导柱导向定位机构。合模导向机构的主要作用是：保证动定模或上下模位置准确，引导型芯进入型腔，工作时承受一定的侧向力，另外在模具装配时可起到定位作用。本模具采用导柱导套导向机构。导柱导套导向机构设计时应将头部设计成球形或者锥形，能使导柱顺利进入导向孔 ,导柱长度必须高出凹模端面1012mm,以免凸模先进入型腔与其相撞而损坏模具；导柱、导套与固定板之间，一般采用H7/k6配合，导向部分常采用H7/f7配合。本模具设计的导向机构如图3.2所示。图3.2 本模具采用的合模导向机构的形式3.6.2确定脱模结构形式 由于制件薄且较小，防止制件在脱模时变形或弯曲，采用推杆加推块的脱模结构。脱模力F计算F0=2*t*E*Lcosa(u-tga)/(1-y)KF0=2*4*1.8*105*0.55*38*cos2.25(0.25-tg2.25)/(1-0.37)*1.0087F0=78.43KN由稳定裕度N=F0/F稳定裕度对于钢件来说取2。所以F=39.22KN由d=0.26L1/2 Fd=0.26*381/239.22d4.004取d=43.7确定温度调节系统为了保证外观光洁。无飞边。分型面可选着在塑件的大口端面。为了保证塑件不变形及模具尺寸的条件，脱模机构采用推杆加推块脱模机构，凹模采用整体式，在凹模面上开排气槽，动定模采用导柱导向。详细结构参见装配总图，又因为ABS冷凝时散发大量的热量。故采用多管道冷却。3.7.1单位时间内塑件在凝固时所放出的热量（J/h）Q1=NCGCP(QO-QP)+Lja查表得成型时间总周期50220sb .G=p*v=20.36*10-3KGc.查表得CP=1047J/KgC Lj=2*105J/Kgd.注射温度2600C出模温度600C故：Q1=（3600/60）*20.36*10-3*0.8*1047*（260-60）+2*105Q1=0.4*106J/h3.7.2模具冷却时所需冷却介质的体积流量 Qv=Q1/p(Q1-Q2)C1a p冷却介质密度(Kg/m3） p水=103Kg/m3b C1冷却介质比热容(J/Kg0C） C1 =4.18* 103c Q1冷却介质出口温度Q1 =300Cd Q2冷却介质进口温度Q2 =200C故Qv=0.4*106/（4.18* 103*103*10）Qv=0.01m3/h管道直径d,查表得d=83.8模具尺寸确定3.8.1型腔壁厚以及定模板尺寸的确定根据定模板上的最大成形尺寸，采用经验估计法估算出定模板的壁厚尺寸约为8mm，考虑在凹模上还装有紧固件、导向机构以及冷却水管，将定模板尺寸适当放大，可确定为100125mm。3.8.2确定模架规格 模架是设计，制造塑料注射模的基础部件，为了提高模具的质量，缩短生产周期，组织专业化生产，促进商品化国家完成塑料注射模具大中小型模架制定。并规定模 架 结构型式为四种型号，即基本型号阿A 1 A 2 A 3 A 四个品种，派生型分为P 1 P 9 九个品种 ,表准中还规定，以定模和动模座板有肩，无肩划分，又增加了13个品种。这样总共就有26个模架品种。其规格数基本上覆盖了注射容量为10 4000注射机用的各类中小型热塑性和热固性塑料注射模具。 参考表3.4、表3.5和表3.6。 表3.4 模架的组成，功能及用途 型式 型号 组成，功能及用途 基本 模 架 A 1 型 定模采用两块模板。动模采用一块模板，设置以推杆推出塑件的机构组成 模 架 A 2 型 定模和动模均采用两块模板，设置以推杆推出塑件机构组成 模 架 A 3 A 型 A 3 型的 定模采用两块模板，动模采用一块模板。 A 型 定模和动模均采用两块模板在动定模板之间设置一块推件板峄推出塑件。 派生模 架 P 1 P 型 P 1 P 型由A 1 A 4 对 应 派生而成，结构形式上的不同是去了A 1 A 型定型上的固定螺钉。同时增加一个分型面。 P 5 型 由两块模板组合而成，主要适用于直浇口简单整体型腔结构的注射模 P 6 P9 型 其中P 6 与P 7 ，P 8 与P 9 是相互对应的结构，只是去了定模板上固定螺钉。 表3.5编号 模板 垫块 A 1 A 2 A 3 A A C B 01 12.5 40 12.5 32+A+B+C 52+A+B+C 44.5+A+B+C 64.5+A+B+C 02 03 04 16 05 06 07 20 08 09 20 40 12.5 36+A+B+C 52+A+B+C 44.5+A+B+C 64.5+A+B+C 10 16 11 12 13 20 14 15 表3.6 周界尺寸 500*500中小型标准 模 架 参数 宽度 N 长度 L N1 N2 L L L L n M1 n-M2 d d d n n n n n 100 100 160 58 70 74 36 87 8 M8 4 M6 12 18 8 80 70 35 40 20 95 99 61 112 125 130 134 96 147 160 125 125 180 73 95 100 60 112 8 M8 4 M6 12 18 8 100 95 40 60 25 130 35 95 147 160 170 175 135 187 200 160 160 200 94 122 126 74 146 8 M10 4 M6 16 24 10 148 142 80 100 32 162 166 114 186 200 212 216 164 236 250 180 200 250 114 162 166 114 186 8 M10 4 M8 16 24 10 148 142 80 100 32 250 212 216 164 236 315 277 281 229 301 3.9成型设备的校核计算3.9.1锁模力的校核注射时，为防止模具分型面被模压力顶开，必须对模具施以足够的锁模力，否则在分型面处将产生益料，因此模具设计时应使注射机的锁模力大于模具的分型面胀开力：F0k1PA分F0P模A分F0注射机的公称锁模力，N;P模模内压力,pa;k1压力损耗系数，一般取1/32/3；P螺杆施加于塑料上的注射压力,pa;A分制品，流道，浇口在分型面上的投影面积之和,m2; 表 3.6 模内的平均压力制品的特点 模内的平均压力P模(MPa)举列容易成型制品24.5PE,PP,PS等壁厚均匀的日用品。及容器制品一般制品29.4在摸温较高下，成型薄壁容器制品中等黏度塑料和有精度要求制品34.3ABS,PMMA等有精度要求的工程结构件。加工高黏度塑料，高精度，充模难的塑料制品39.2用于机械零件上高精度的齿轮或凸轮250*102*34.3*10*2.7*10=1.85*10N锁模力足够。3.9.2喷嘴的校核注射机喷嘴与模具主流道衬套关系 R=r+(12)mm D=d+(0.51)mm保证注射成型时主流道衬套不形成死角，无熔料积存，并便于1主流道衬套凝料脱模。取R=4mm D=3mm.3.9.3模具轮廓尺寸与注射机装模空间关系 各总规格的注射机，可安装模具的最大厚度与最小厚度均有限制，即满足如下关系式： Hmax=Hmin+L mm HminHHmaxH模具闭合厚度；Hmax注射机允许模具最大厚度；Hmin注射机允许模具最小厚度；L 注射机调节螺母可调长度；60112180满足模具厚度要求。(1)模具的安装紧固 模具的定模部分安装在注射机的固定模板上，动模部分安装在注射机的移动模板上。安装时采用压板固定。(2)开模行程与顶出装置的校核 各种注射机的开模行程是有限的，取出制品所需的开模距离必须小于注射机的最大开模距离。如下式： SH1+H2+(510)mm 式中注射机的最大开模行程，mm； H1塑件推出距离，mm；H2制品高度，mm；16015+7+(510)mm3.9.4注射机参数的校核V总=18.84cm3V额=30cm3V额*0.8=24cm318.84cm3既在一个注射周期内所需注射的塑料溶体的容量在注射机的额定的容量以内。3.9.5注射机安装模具部分的尺寸校核注射机规定的模具最大与最小厚度指动模板闭合后达到规定锁模力时动模板和定模板之间的距离。因此设计模具的厚度应落在注射机规定的模具最大与最小厚度之间，否则将不可能获得规定的锁模力，所选注射机最大与最小模具厚度为180mm,60mm所设计的模具厚度为112mm满足模具厚度要求。在查表中知,xs-z-30卧式注射机定模板的长宽250*280，则为了将模具放进去，必须有小于这个尺寸值,本设计的长宽尺寸值为可以满足上述要求。 4 模具外壳、型腔和型芯的三维造型与数控仿真加工4.1 MasterCAM9.0软件的简介在机械制造领域。Mastercam因其强大的模型功能在CAD/CAM软件中独旧中国鳌头，已成为市场的主流产品。Mastercam 9具有曲面模型系统和实体模型系统两种核心技术，强大的曲面功能再辅以优越的实体模块，使用上更加方便、快捷。Mastercam是美国CNC公司开发的基于PC平台的CAD/CAM软件，它具有方便直观的几何造型 Mastercam提供了设计零件外形所需的理想环境，其强大稳定的造型功能可设计出复杂的曲线、曲面零件。 Mastercam具有强劲的曲面粗加工及灵活的曲面精加工功能。 Mastercam提供了多种先进的粗加工技术，以提高零件加工的效率和质量。Mastercam还具有丰富的曲面精加工功能，可以从中选择最好的方法，加工最复杂的零件。Mastercam的多轴加工功能，为零件的加工提供了更多的灵活性。 可靠的刀具路径校验功能 Mastercam可模拟零件加工的整个过程，模拟中不但能显示刀具和夹具，还能检查刀具和夹具与被加工零件的干涉、碰撞情况。 Mastercam提供400种以上的后置处理文件以适用于各种类型的数控系统，我厂采用的是FANUC系统，机床为四轴联动卧式铣床。根据机床的实际结构，我们编制了专门的后置处理文件，绳槽曲面加工刀具路径NCI文件经后置处理后生成加工程序。 MasterCAM拥有车削、铣削、钻削、线切割等多种加工模块，允许用户通过观察刀具运动来图形化地编辑和修改刀具路径。另外，软件提供多种图形文件接口，包括DXF、IGES、STL、STA、ASCII等。使用Mastercam 实现DNC加工, DNC（直接数控）是指用一台计算机直接控制多台数控机床，其技术是实现CAD/CAM的关键技术之一。由于本工件较大，处理的数据多，所生成的程序长，数控机床的磁泡存储器已不能满足程序量的要求，这样就必须采用DNC加工方式，利用RS-232串行接口，将计算机和数控机床连接起来。利用Mastercam的Communic功能进行通讯，而不必考虑机床的内存不足问题,经大量的实践，用Mastercam软件编制复杂零件的加工程序极为方便，而且能对加工过程进行实时仿真，真实反映加工过程中的实际情况，不愧为一优秀的CAD/CAM软件4.2 摩托车塑料挡板注塑模的三维曲面造型（1）双击Mastercam9.0的 Mill9。看到如图4.1的一个界面。单击【绘图】命令， 图4.1 mastercam打开弹出的界面单击【绘图】【矩形】【一点】，然后在弹出的界面输入长宽数值，过程及结果见图4.2。 图4.2 绘制矩形的过程及结果单击【绘图】【圆弧】【点直径圆】，然后在弹出的界面输入直径值，过程及结果见图4.3。 图4.3 绘制圆的过程及结果单击【绘图】【圆弧】【点半径圆】，然后在弹出的界面输入半径值，过程及结果见图4.3。 图4.3 绘制两个半径为16的圆单击【转换】【偏距】，然后在弹出的界面输入偏距值，过程及结果见图4.4。 图4.4 以偏距的方式画直线以偏距的方式画另外两直线，见图4.5。 图4.5 以偏距的方式画直线单击【修整】【延伸】，把一直线延伸与两偏距线相交，过程及结果见图4.6。 图4.6 延伸直线单击【绘图】【倒圆角】【圆角半径】，输入圆角半径值，过程及结果见图4.7。 图4.7 倒圆角以偏距的方式画直线，见图4.8。 图4.8 以偏距的方式画直线单击【绘图】【圆弧】【切弧】【切一物体】，选取刚偏距出的直线，输入半径值65，画圆弧。过程及结果见图4.9。 图4.9 以切弧的方式画圆弧单击【绘图】【圆弧】【切弧】【切两物体】，选取刚偏距出的直线，输入半径值15，画圆弧。并修建延伸。过程及结果见图4.10。 图4.10 画切弧并修剪单击【转换】【偏距】，输入偏距值，以偏距的方式画线，并删除不用的线，结果见图4.11。 图4.11 以偏距的方式画线单击【修整】【修剪延伸】，得到图4.12 图4.12 修剪后的图对上图进行倒圆角，圆角半径为2mm，过程及结果如图4.13 图4.13 倒圆角单击【修整】【修剪延伸】，得到图4.14。 图4.14 二维塑件图接下来进行挤出工作。单击【实体】【挤出】【串选】，然后惦记选取串选线，过程见图4.15图4.15 选取串选线单击两次执行，并输入挤出数值，过程及结果见图4.16。图4.16 挤出完成后的实体单击【实体】【挤出】【串选】，然后分次执行以下步骤。选取串选线，单击两次执行，并输入挤出数值，具体步骤参考上面，挤出结束后如图4.17。图4.17 挤出后的实体接下来进行布林运算，单击【布林运算】【切割】【实体主体】【执行】，最后得到最终三维塑件图，见图4.18。 图4.18 三维塑件图单击再单击【存档】保存，整个绘图工作就完成了。4.3 摩托车挡板型芯模的三维曲面造型与数控仿真加工4.3.1 摩托车挡板型芯模的三维曲面造型上面已经较详细的说明了MasterCAM9.0的基本操作方法，在下文中有相同之处请参考上文。用同样的方法就生成了我们所要的摩托车挡板型芯模型，见图4.19图4.19 摩托车挡板型芯模型4.3.2摩托车挡板型芯模的数控仿真加工接下来进行刀具路径工作，单击【刀具路径】【钻孔】【自动选圆心】，输入配合半径公差，选取的步骤及圆见图4.20。 图4.20 选取四个圆然后单击两次【执行】，如图在空白处单击鼠标右键，选择从刀具库中选取刀具，这里选择16毫钻头作为钻孔加工用刀，见图4.21。 图4.20 选取刀具对话框选择跳出窗口中加工参数这一列，如图修改所要的参数，见图4.21。图4.21 加工参数对话框单击【确定】后，单击【操作管理】，弹出如图的对话框。软件会自动计算出铣削得路径并显示出来，如图4.22。图4.22 钻孔铣削路径同样的步骤和操作方法钻中心孔。选取8mm的钻头作为加工用刀，见图4.23 图4.23 选取8mm的钻头作为加工用刀软件铣削得路径，如图4.24。 图4.24 钻孔铣削路径操作命令【刀具路径】【曲面加工】【平行铣削】【凸】【实体】。选择型芯的上表面和底座表面，选取后会自动变成红色，如图4.25所示。说明已经正确的选中要加工的面。 图4.25 选择型芯的上表面和底座表面点击两次【执行】，选取1mm的球刀作为加工用刀，见图4.26 图4.26 选取刀具对话框选择跳出窗口中曲面加工参数这一列，如图4.27修改所要的参数。图4.27 刀具参数对话框选择跳出窗口中曲面平行铣削参数这一列，如图4.28修改所要的参数图4.28 平行铣削参数对话框单击【确定】后，单击【操作管理】，弹出如图4.29的对话框。软件会自动计算出铣削得路径并显示出来。图4.29 操作管理对话框单击【挖槽】【实体】，选择型芯的上表面和底座表面。点击两次【执行】，选取1mm的平刀作为加工用刀并修改曲面加工参数。单击【确定】后，单击【操作管理】，软件会自动计算出铣削得路径并显示出来，见图4.30。选取【select All】, 单击【Verify】。得到型芯模，见图4.31。图4.30 铣削路径图4.31 型芯模要注意的是： 计算出型芯模的最小间距正确选择刀具。 安全高度、进给量等的参数设定要正确。如果要到到出程序就单击操作管理员对话窗口中的【Post】命令，弹出图4.32对话框。保存到想要保存的地方就可以了。图4.32 Post对话框生成的数控加工程序如下：%O0000(PROGRAM NAME - T6)(DATE=DD-MM-YY - 10-05-10 TIME=HH:MM - 02:17)N100G21N102G0G17G40G49G80G90( 16. DRILL TOOL - 1 DIA. OFF. - 1 LEN. - 1 DIA. - 16.)N104T1M6N106G0G90G53X-49.5Y40.A0.S1074M3N108G43H1Z40.N110Z30.N112G1Z0.F193.3N114G0Z40.N116X49.5N118Z30.N120G1Z0.N122G0Z40.N124Y-40.N126Z30.N128G1Z0.N130G0Z40.N4554G0Z30.N4556Z40.N4558X2.94N4560Z30.N4562G1Z26.327F9.N4564X62.5F400.N4566Y-2.096N4568X3.404N4570G0Z30.N4572Z40.N4574X-3.404N4576Z30.N4578G1Z26.327F9.
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