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漫步者R211TⅡ低音炮音响外形设计及前面板零件注射模设计【带PROE三维】【4张图纸】【优秀】

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关键词：: 漫步者r211t 低音炮音响外形设计前面板零件注射模 proe三维

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漫步者R211TⅡ低音炮音响外形设计及前面板零件注射模设计

46页 20000字数+说明书+任务书+答辩稿PPT+4张CAD图纸+PROE三维

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漫步者R211TⅡ低音炮音响外形设计及前面板零件注射模设计说明书.doc

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摘要I

AbstractII

第一章绪论１

1．1我国模具工业及塑料模的发展现状１

1．2 中国模具工业的产业特点２

1．3 模具工业及塑料模技术今后在我国的发展方向３

1．4 Pro/engineer 2001简介５

1．5 注射模简介及pro/engineer 2001在注射模设计过程中的应用６

第二章低音炮前面板模型设计7

2．1 音炮前面板结构分析7

2.1.1 自顶向下设计简介7

2.1.2 音炮前面板分析8

2. 2塑件的选料及其性能8

2．3音炮前面板注射成型工艺过程9

2．4音炮前面板模型设计过程10

2.4.1 初步造型，切除各预留孔11

2.4.2实体的生成及总体优化设计13

第三章注射机选择与校核15

3. 1 注射机规格选择15

3. 2 注射机的校核15

3.2.1 注射机注射容量校核15

3.2.2 注射机锁模力校核16

3.2.3 注射机注射压力校核16

3.2.4 注射机模具厚度校核16

3.2.5 注射机最大开模行程校核17

第四章成型零件的设计18

4. 1 确定分型面18

4. 2 浇注系统形式与浇口设计18

4.2.1 主、分流道设计18

4.2.2 浇口及冷料穴设计20

4.3 凹、凸模成型零件的设计21

4.3.1 建立分型面22

4.3.2 制作浇注系统23

4.3.3 生成成型零件以及浇注件23

4.4 冷却系统设计24

4.4.1 凹模冷却系统设计24

4.4.2 凸模冷却系统设计25

第五章模架的选择及设计26

5. 1 推出系统设计26

5. 2 确定模架27

5. 3 模架各装配零件设计27

5.3.1 导向零件设计27

5.3.2 浇注系统零件设计29

5.3.3 推出机构零件设计30

5.3.4 定位和支撑零件设计31

5.3.5 其他零件设计31

第六章模具的装配与调试33

6. 1 模具的装配33

6. 2 模具的调试36

结束语41

参考文献42

文献综述43

摘要

在这次毕业设计中，在进行了简单的市场分析和现有产品的了解后，通过运用三维实体造型软件Pro/Engineer 2001对音炮前面板进行了3D造型，主要完成工作有音炮装配体各个零件的设计，装配体上各零件的细化设计，同时还生成了前面板的塑料注射模具的成型零件，并且设计了浇注系统、冷却系统、模具模架等零件，最后进行了整个模具的装配，生成爆炸图。此外，还就塑件的缺陷及其消除措施进行了简单的探讨。

设计过程中，重点突出了造型设计，成型零件设计，模架设计三个重要工作，在其中造型分模中遇到一定的困难，但是通过努力最终得以解决。

这次设计是对塑件及模具CAD/CAM的一次大胆尝试，相信对实际生产会有一定的指导意义。

　　　关键词：注射模具热塑性塑料注射机低音炮 ABS Pro/Engineer

第二章低音炮前面板模型设计

2．1 音炮前面板结构分析

2.1.1 自顶向下设计简介

　　随着计算机技术日新月异的发展，CIMS、并行工程概念的相继产生，以及动态导航技术和参数设计的综合运用，为产品设计从概念设计到零、部件详细设计以及产品的并行设计提供了坚实的基础。为了设计出符合人们设计常规的、面向并行工程的新型CAD系统，我们提出了在装配层次上进行产品建模，用产品装配模型改进现有的CAD系统。自顶向下“Top-down”的设计过程，设计是从产品功能要求出发，选用一系列的零件去实现产品的功能；先设计出初步方案及其结构草图，建立约束驱动的产品模型；通过设计计算，确定每个设计参数，然后进行零件的详细设计，通过几何约束求解将零件装配成产品；对设计方案分析之后，返回修改不满意之处，直到的得到满足功能要求的产品。这种设计过程能充分利用计算机的优良性能，最大限度地发挥设计人员的设计潜力，最大限度地减少设计实施阶段不必要的重复工作，使企业的人力、物力等资源得到充分的利用，有利于提高设计效率，减少新产品的设计研究时间，使企业在市场竞争中占据有利的位置。目前一些流行的CAD系统软件都声称支持Top-down设计。

　　音炮前面板总体来说结构比较简单，为了使用方便预留各种按钮的靠炮孔，即电源指示灯和音盆。现在前面板的一般都采用各种流线型设计，增强美观效果特别是现在人们欣赏水平的提高，各种个性化、迷你型音响音炮大量出现，造型各异。它们大部分是仍是立式结构，配已木质结构的主体现代而不俗套。内部变化并不影响前面板设计。我在设计时也采用了传统的结构方式，前面板上预置了各种按钮和电源指示灯的靠炮孔。

首先确定以下参数：

　　1．尺寸精度塑件的尺寸精度主要取决于塑料收缩率的波动和模具制造误差。由于我们要设计的零件的工作环境对精度要求不高，仅要求外表光滑漂亮，加之选用的塑料ABS推荐精度等级为3、4、5级，因此，塑件的精度等级选用4级已完全满足要求。

　　2．脱模斜度脱模斜度大小与塑件的形状、壁厚及收缩率有关。ABS常用的脱模斜度见表2-1。由于脱模过程中最难的地方在于型腔，因此我们把把型腔脱模斜度放大，取1°，型芯的脱模斜度为40′，其余所有需要脱模斜度的地方均取40′。

　　3．壁厚和圆角塑件壁厚力求各处均匀，以免产生不均匀收缩等成形缺陷。塑件转角处一般采用圆角过渡，其半径为塑件壁厚的1/3以上，最小不宜小于0.5mm。我们采用的壁厚为2mm，转角处的半径见附录《零件工作图》，即01号图纸。

　　4．支撑面和加强肋塑件的支承面应充分保证其稳定性，一般不以塑件的整个底面作为支承面，而将底面设计成凹凸形，或在凹入面增设加强筋。塑件上的加强筋除了能增加刚性和强度外，还能改善塑料熔体的流动性，避免气泡、缩孔和凹陷等成形缺陷。加强筋的形式和尺寸见附录《零件工作图》，即01号图纸。

　　5．孔虽然严格意义上讲塑件上的通孔和盲孔通常用单独型芯或分段型芯来成形，对于易弯曲变形的型芯，须附设支承住。但是本次设计中，考虑到生产成本的尽量缩小，以及我们需要的孔在工艺上要求不高，我们采用分型面直接成形法。

2. 2塑件的选料及其性能

　　机箱前盖一般采用热塑性塑料ABS。

　　热塑性塑料是在特定的温度的范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料。ABS是acrylonitritle-butadiene-styrene copolymer 的缩写，中文名是丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物。ABS的性能可以根据要求通过改变各单体的含量比例进行调整。当丙烯腈增加时，塑料的耐热、耐蚀性和表面硬度可改善；丁二烯可提高弹性和韧性；苯乙烯可改善电性能和成形能力。近年来ABS塑料在汽车上的应用发展很快,如作档泥板、扶手、热空气调节导管，以及小轿车车身等。阻燃级的ABS树脂则用于电子计算机的壳体，控制台、电信、光盘音响设备、彩电的机壳等。

　　　成型性能：

　　　无定性料，流动性中等，吸湿大，必须充分干燥，表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥。

　　　宜取高料温、高模温，但料温过高易分解（分解温度为≥250℃）。对精度较高的塑件，模温宜取50~ 60℃，对光泽、耐热塑件，模温宜取60~ 80℃。

　　　综合性能较好，冲击强度较高，化学稳定性、电性能良好。与372有机玻璃的熔接性良好，制成双色塑件，且可表面镀铬。

　　ABS的主要技术指标见表2-2。

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内容简介：: 中南大学毕业（论文）设计任务书学生姓名：汪腾蛟班级机制2001 毕业（论文）设计课题：漫步者R211T低音炮音响外形设计及其外壳塑料零件注射模设计课题类型1：工程设计题目来源：生产实际题毕业（论文）设计时间从2005年02月28日至 2005年06月05日1 毕业（论文）设计内容要求：1）在Pro/Engineer系统中，进行低音炮音响外形三维造型设计，注意塑料件设计的工艺要求2）主要零件工作图3）在Pro/Engineer系统中，进行主要零件的注射模设计，包括：成套模具装配图；浇注系统设计；冷却系统设计；脱模机构设计；成型零件工作图；标准模架选择；注射机选择；4）与设计内容有关的英文资料翻译（3000以上汉字）5）提交的设计内容包括：包括全部设计内容的光盘或软盘；零件工作图；模具装配图；翻译资料原文及译文；设计说明书。2 主要参考资料：1郑大中等编，模具结构图册，北京：机械工业出版社，1992.62冯炳尧等编，模具设计与制造简明手册，上海：上海科学技术出版社，1998.73模具实用技术丛书编委会编，模具制造工艺装备及应用，北京：机械工业出版社，1999.94塑料模设计手册编写组编著，塑料模设计手册，北京：机械工业出版社，1999.85许发樾主编，模具标准应用手册，北京：机械工业出版社，1994.116许发樾主编，实用模具设计与制造手册，北京：机械工业出版社，20001.27张明善主编，塑料成型工艺及设备，北京：中国轻工业出版社，1998.128李德群等编著，塑料成型模具设计，武汉：华中理工大学出版社，1990.79王桂平等编，塑料模具的设计与制造问答，北京：机械工业出版社，1999.410王鹏驹主编，塑料模具技术手册，北京：机械工业出版社，1999.911申树义等编，塑料模具设计，北京：机械工业出版社，1999.512（美）贝罗夫斯基H.著，周南桥等译，塑料产品设计和加工工程，北京：化学工业出版社，2000.1013（美）马洛伊A等著，赵树高等译，塑料注塑制件设计，北京：化学工业出版社，2000.414(美)阿哈默德著，孙兆渭译，塑料着色-理论与实践，北京：轻工业出版社，1984.123 毕业设计进度安排：阶段阶段内容起止时间1实习及资料检索2005.2.282005.3.122产品（零件）造型设计2005.3.132005.3.263注射模具设计2005.3.272005.5.204英文资料翻译及编写设计说明书，准备答辩2005.5.212005.6.035毕业设计答辩2005.6.042005.6.05指导教师(签名) 刘德福时间: 2005.2.27 教研室(所)主任(签名) 时间: 主管院长(签名) 时间: 中南大学毕业论文（设计）成绩评定表（一）指导教师评语：该生毕业设计期间坚持每天努力学习、工作，并能很好地完成工作任务；在毕业设计过程中，思维活跃提出了比较实用快捷的毕业设计课题解决方案，技术经济论证合理，计算准确。独立完成各个步骤设计内容，善与本小组成员交流沟通相互学习，在该小组起到很好的带头作用；能熟练的应用计算机进行绘图和计算，完成工作任务较好，同时绘图符合国家标准，无常见和重大错误，论文书写规范，正确，无概念性错误，条理清晰，并能对文献检索使用进行加工，外文资料翻译准确通顺。建议成绩：指导教师：年月日中南大学毕业论文（设计）成绩评定表（二）论文（设计）评阅人评语：该生毕业设计工作完整，无误，能熟练运用计算机进行设计绘图，符合标准，无常见和重大错误，论文书写规范正确能进行文献检索使用，并能进行适当的加工，外文资料翻译准确通顺。论文（设计）建议成绩：评阅人年月日中南大学毕业论文（设计）成绩评定表（三）答辩记录及意见：该生设计熟练，准备充分，答辩过程中阐述条理清晰，逻辑较严密，吐词清晰；反应敏捷，回答问题正确，表达能力较强。答辩成绩：答辩委员会（小组）负责人年月日学院领导小组审查意见：成绩评定：负责人：年月日第 5 页共 5页机电工程学院中南大学本科生毕业论文（设计）题目漫步者R211T低音炮外壳外型设计及其注射模设计学生姓名汪腾蛟指导教师刘德福学院机电工程学院专业班级机制2001级2班完成时间 2005年 5 月 30 日文献综述文献综述1本修订版的内容包括：绪论、制图的基本知识、组合体的三视图、轴测投影图、机件的各种表达方法、零件工作图、标准件、常用件、装配图、微型计算机绘图、焊接图、房屋建筑图及附录等。2本手册共四章，前三章分别叙述了冲压挤压模设计、塑料模设计和金属压铸模设计，末章综述了模具设计制造。附录中列出了与模具设计制造相关的通用数据表和模具名词术语汉英对照，全书文字简明，图表数据翔实，阐明模具设计的一般原则和制造要点，并举以典型实例。3本书以塑料成型为基础，详细介绍了几种常见的塑料成型模具设计方法，包括注射、压铸、挤出、发泡等多种方式的设计过程、依据，方法与实例等，以及塑料成形性能、塑件设计的工艺要求、塑料模具用钢，并简略的介绍了计算机在塑料成型工业上的应用。4 本书采用“问答”方式，对模具技术等诸方面的知识，作了全面系统的介绍。全书共分20章，千余个题目。内容包括模具的基础知识，冷冲模、合金压铸模、塑料模、锻模和其他类型特种模具的设计计算基础，模具制造工艺要点，装配、调试及其维护与修理、管理方法等方面内容，并收集和总结了制模的先进经验与工艺，是一本实用性很强的综合性模具技术书籍。5 本书是Pro/ENGINEER 2000系列丛书中的一本。Pro/ENGINEER是著名的专业CAD/CAM类软件，在世界上有着相当广泛的应用。本书主要介绍以Pro/ENGINEER 2000的Mo1d及Assembly模块进行3D模具的设计，涵盖的主题包括：模具设计流程、分模面设计、靠破孔填补、拆模技巧、浇道系统设计、其他模具组件设计(如砂芯、销、滑块等)、开模模拟、模座设计、模具设计变更等，并辅以10多个实例来说明各类模具的分模面设计及拆模的过程。6 本书分上、中、下三编共18章。上篇为塑料及注塑工艺，阐述塑料的组成与分类、注塑成型原理与工艺；中篇为注塑结构设计，阐述注塑模的分类、注塑机与注塑模的关系、浇注系统设计、模具零部件设计和注塑工艺；下篇为计算机在注塑模设计中的应用，阐述CADCAECAM意义及各种软件应用。7 本手册为模具手册系列之二，本手册第3版仍以第2版为基础，增补了大量的国内外的先进经验、先进技术和数据，从而由第2版的共十章增加为十一章，并删去了部分已经陈旧的内容，使其更加先进和衫。在编写结构方面以图表为主，使之更加直观、明确。其内容为：塑料成形性能、塑件设计的工艺要求、压缩棋具设计、压注棋具设计、压缩棋具设计、成形工艺及模具验证、挤出模具、发泡成形模具、中空成形模具、真空吸塑模具、塑料模具用钢、计算机应用技术及附录等。8手册分两篇，即模具设计篇与模具制造工艺篇。本设计中主要参考了其中的模具设计篇，其中模具设计篇内容主要包括：各种类型的冲模、塑料成型模具，压力铸造成型模具、锻造成型模具与不同类型的橡胶模等模具设计的依据、设计方法与计算、设计程序与设计实例，以及相应的设计资料。漫步者R211低音炮前面板造型及注射模设计报告人汪腾蛟指导老师刘德福中南大学机制2001 2班一设计理念先构建产品的外围复杂曲面应用复杂曲面长成实体迷你音响的美观实用性既考虑使用效果又要兼顾饰效果本次设计为个性化低音炮前面板及其注射模设计二方案的提出方案一整体设计采用流线型设计柔和恬静二两则增加燕角柔和彰显力量刚柔并济三完成后的零件图四成型模具设计 1 制造分型面及浇铸系统2 生成凹凸模五模架制造爆炸图目录摘要 .IABSTRACTABSTRACT .IIII第一章绪论.11 我国模具工业及塑料模的发展现状.12 中国模具工业的产业特点.13 模具工业及塑料模技术今后在我国的发展方向.14 PRO/ENGINEER 2001 简介 .15 注射模简介及PRO/ENGINEER 2001 在注射模设计过程中的应用 .第二章第二章低音炮前面板模型设计低音炮前面板模型设计 .7 721 音炮前面板结构分析.72.1.1 自顶向下设计简介 .72.1.2 音炮前面板分析 .82. 2 塑件的选料及其性能 .823 音炮前面板注射成型工艺过程.924 音炮前面板模型设计过程.102.4.1 初步造型，切除各预留孔 .112.4.2 实体的生成及总体优化设计.13第三章第三章注射机选择与校核注射机选择与校核 .15153. 1 注射机规格选择.153. 2 注射机的校核.153.2.1 注射机注射容量校核 .153.2.2 注射机锁模力校核 .163.2.3 注射机注射压力校核 .163.2.4 注射机模具厚度校核 .163.2.5 注射机最大开模行程校核 .17第四章第四章成型零件的设计成型零件的设计 .18184. 1 确定分型面.184. 2 浇注系统形式与浇口设计.184.2.1 主、分流道设计 .184.2.2 浇口及冷料穴设计 .204.3 凹、凸模成型零件的设计.214.3.1 建立分型面 .224.3.2 制作浇注系统 .234.3.3 生成成型零件以及浇注件 .234.4 冷却系统设计.244.4.1 凹模冷却系统设计 .244.4.2 凸模冷却系统设计 .25第五章第五章模架的选择及设计模架的选择及设计 .26265. 1 推出系统设计.265. 2 确定模架.275. 3 模架各装配零件设计.275.3.1 导向零件设计 .275.3.2 浇注系统零件设计 .295.3.3 推出机构零件设计 .305.3.4 定位和支撑零件设计 .315.3.5 其他零件设计 .31第六章第六章模具的装配与调试模具的装配与调试 .33336. 1 模具的装配.336. 2 模具的调试.36结束语结束语 .4141参考文献参考文献 .4242文献综述文献综述 .4343 摘要摘要摘要在这次毕业设计中，在进行了简单的市场分析和现有产品的了解后，通过运用三维实体造型软件 Pro/Engineer 2001 对音炮前面板进行了 3D 造型，主要完成工作有音炮装配体各个零件的设计，装配体上各零件的细化设计，同时还生成了前面板的塑料注射模具的成型零件，并且设计了浇注系统、冷却系统、模具模架等零件，最后进行了整个模具的装配，生成爆炸图。此外，还就塑件的缺陷及其消除措施进行了简单的探讨。设计过程中，重点突出了造型设计，成型零件设计，模架设计三个重要工作，在其中造型分模中遇到一定的困难，但是通过努力最终得以解决。这次设计是对塑件及模具 CAD/CAM 的一次大胆尝试，相信对实际生产会有一定的指导意义。关键词关键词：注射模具热塑性塑料注射机低音炮 ABS Pro/Engineer摘要IAbstractAbstractIn the graduation project, through using 3D entity sculpting software pro/engineer 2001,I build the 3D model of sound boxs case, mostly of the work completed are as follows : design of parts in the assembly, also build the 3D model of the plastics injection moulding parts at the same time. Besides ,I have designed the poor system、cooling system and the mould frame.In addition I also have a simple discussion on the molding defect of plastics pieces and dispel measure. During the design,most of the time were spent on design of case part、design of molding part and the design of the mould frame. Unavoidable I met some difficulties in the design,but I have conquered them with my assiduity.The design is an adventruous try on the CAD/CAM technology of plastics pieces and mould,and I believed that it can have certain directive significance on actual production.KeywordsKeywords： injection moulding； thermoplastic injection machine； blow-sound-box; acrylonitritle-butadiene-styrene; copolymer； Pro/Engineer中南大学本科生毕业论文（设计）第一章第一章绪论绪论1 11 1 我国模具工业及塑料模的发展现状我国模具工业及塑料模的发展现状模具源于传统金属铸造，现如今涵盖了各种用于金属和非金属快速成形的特殊装备，在我国被分为 10 大类、46 小类。1996 年至 2002 年间，中国模具制造业的产值年平均增长 14%左右，2003 年增长 25%左右，广东、江苏、浙江、山东等模具发达地区的增长在 25%以上。近两年，我国的模具技术有了很大的提高，生产的模具有些已接近或达到国际水平。2003 年模具出口 3.368 亿美元，比上年增长在 33.5%，形势喜人。但是总的来看，我国技术含量低的低档模具已供过于求，市场利润空间狭小，而技术含量较高的中、高档模具还远不能适应国民经济发展的需要，精密、复杂的冲压模具和塑料模具、轿车覆盖件模具、电子接插件等电子产品模具等高档模具仍有很大一部分依靠进口。近五年来，我国平均每年进口模具约 11.2亿美元，2003 年就进口了近 13.7 亿美元的模具，这还未包括随设备和生产线作为附件带进来的模具。我国现有模具企业超过 2 万家，从业人数 50 多万人。我国的模具生产目前主要集中在华南和华东，大约占了全国模具制造业产值和销售额的三分之二，每年平均增长在 20%左右。华南模具生产企业主要集中在广东省。广东全省模具生产企业总数目前已有 6000 家以上，产值已超过 150 亿元人民币。华东模具生产企业主要集中在浙江、江苏、上海，其模具产值也超过 150 亿元人民币，其中浙江省的宁波市和台州市最为集中。山东省、安徽省和四川省的模具工业也发展很快,在全国占有重要地位。我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产 48 英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg 大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。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星 I.K 模具有限公司制造的多腔 VCD 和 DVD 齿轮模具，所生产的这类塑料齿轮的尺寸精度、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的齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。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 0.020.05mm，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，第一章绪论交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距，具体数据见表一。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设计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、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在2934 英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了 C-MOLD 气辅软件，取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。热流道模具开始推广，有的厂采用率达 20%以上，一般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装置。但总体上热流道的采用率达不到 10%，与国外的 5080%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，以生产家用电器的企业为代表，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、美国 CV 公司的CADS5、英国 Deltacam 公司的 DOCT5、日本 HZS 公司的 CRADE、以色列公司的Cimatron、美国 AC-Tech 公司的 C-Mold 及澳大利亚 Moldflow 公司的 MPA 塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了 CAD/CAM 的集成，并能支持 CAE 技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，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。近年来，我国自主开发的塑料模 CAD/CAM 系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的 CAXA 系统、华中理工大学开发的注塑模 HSC5.0 系统及 CAE 软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格较低等特点，为进一步普及模具 CAD/CAM 技术创造了良好条件。近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如：P20、3Cr2Mo、PMS、SM、SM等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响，但总体使用量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在 30%以下，和国外先进工业国家已达到 70%-80%相比，仍有很大差距。1 12 2 中国模具工业的产业特点中国模具工业的产业特点模具工业是高新技术产业化的重要领域。例如，在电子产品生产中，制造集成电路的引线框架的精密级进冲模和精密的集成电路塑封模；计算机的机壳、接插件和许多元器件的制造中的精密塑料模具和精密冲压模具等等，都是产品中南大学本科生毕业论文（设计）生产不可或缺的工具装备。精密模具已使模具行业成为一个与高新技术产品互为依托的产业。现代模具工业又是技术密集型和资金密集型、高投入的装备型产业，是加工装备产业的一个组成部分。机械、汽车、电子通讯、家电、石化、建筑等国民经济的支柱产业都要求模具工业的发展与之相适应，为其提供生产保证。从支柱产业对模具的需求当中，也可以看到模具工业地位的重要性。由于模具产品的高技术特性，模具企业只有采用精密装备才能保证其工艺要求。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。中国消费结构和产业结构的加快升级，必将对先进模具制造技术和先进生产装备提出更高的要求。模具企业新增投资中加工设备的投入要占 80%。据估计，全国约有 40 亿元以上的模具设备市场，而且每年还以 20%左右的增长速度在发展。本次参展的青岛海尔模具有限公司、铜陵三佳模具股份有限公司、无锡市国盛精密模具制造有限公司等企业通过技术装备升级已成为产品生产提供模具的佼佼者。铜陵三佳更是开了模具企业股票上市的先河，令人振奋。模具行业还是增值率高、增值税负较重的基础产业。据国家税务总局对 1万多家工业企业流转税平均负担率的统计，模具行业比其他行业高出 5.07 个百分点，这与现代模具产业高投入的产业特点不协调，制约了模具工业的发展。鉴于模具工业的特点和重要性，国家对模具产业的发展极为重视，并采取了多种措施给予大力扶持。如自 1997 年以来，相继把模具及其加工技术和设备列入了当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录和鼓励外商投资产业目录；从 1997 年到 2005 年，对全国部分重点专业模具厂实行增值税返还 70%的优惠政策；1999 年又把有关模具技术和产品列入国家计委和科学技术部发布的当前国家优先发展的高新技术产业化重点领域指南(目录) 。这都充分体现了国务院和国家有关部门对发展模具工业的重视和支持。1 13 3 模具工业及塑料模技术今后在我国的发展方向模具工业及塑料模技术今后在我国的发展方向模具方面，中国经济的持续高速发展，为模具工业的发展提供了广阔的空间。模具行业在今后的发展中，首先要更加注意其产品结构的战略性调整，使结构复杂、精密度高的高档模具得到更快的发展。我们的模具行业要紧紧地跟着市场的需求来发展。没有产品的需求、产品的更新换代，就没有模具行业的技术进步，也就没有模具产品的上规模、上档次。如汽车生产中 90%以上的零部件，都要依靠模具成形，在珠三角和长三角，为汽车行业配套的模具产值增第一章绪论长达 40%左右。而模具技术水平的高低，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。其次，要积极推进中西部地区模具产业的发展，努力缩小发达地区和不发达地区的差距。中西部很多地区已经意识到模具产业的发展对制造业的重要作用。如陕西、四川、河北等模具生产企业的生产规模、技术水平都有了很大的发展，河北兴林车身制造集团有限公司作为河北泊头地区的骨干企业带动了一片模具企业的开拓;四川宜宾普什模具有限公司凭借强有力的资金投入，将在未来写下新的篇章。第三.要积极推进模具企业特别是国有企业的体制创新，转换经营机制，大力发展混合所有制经济，明晰产权和完善法人治理结构。充分发掘企业发展的内在动力。要积极推进中、西部工业基础较好地区的制造业大中型企业主辅分离，使其模具车间、分厂在不太长的时间里，采用多种有效实现形式，转换机制，大力发展产权明晰、独立自主经营，适应市场运作和模具生产快速反应的现代专业模具企业，培养能代表行业水平的“龙头”企业，带动地区产业链的发展。第四.用信息技术带动和提升模具工业的制造技术水平，是推动模具工业技术进步的关键环节。CADCAECAM 技术在模具工业中的应用，快速原型制造技术的应用，使模具的设计制造技术发生了重大变革。再有，模具的开发和制造水平的提高，还有赖于采用数控精密高效加工设备，如五轴加工机床、高速铣等。超精加工手段也大量用于模具加工，当前，模具加工技术的重点方向是无图化生产、单件高精度并行加工、少人化或无人化加工和贯彻只装不配少修的原则等。逆向工程、并行工程、敏捷制造、虚拟技术等先进制造技术在模具工业中的应用也已普遍。在塑料模工业发展上，我国今后将扶植以下的发展方向：1、提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。2、在塑料模设计制造中全面推广应用 CAD/CAM/CAE 技术。CAD/CAM 技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具 CAD/CAM 技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 CAD/CAM/CAE 一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型CAD/CAM 系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题；CAD/CAM 软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。3、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。采用热中南大学本科生毕业论文（设计）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。4、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。5、提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。我国模具标准件水平和模具标准化程度仍较低，与国外差距甚大，在一定程度上制约着我国模具工业的发展，为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产、提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件规格品种。 6、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。7、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 CAD/CAM 的关键技术之一。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。1 14 4 Pro/engineerPro/engineer 20012001 简介简介Pro/ENGINEER 是当今 3D CAD/CAM 系统的标准软件，广泛应用于电子、机械、模具、工业设计、汽车、航天、家电、玩具等行业。Pro/ENGINEER 集合了零件设计、产品组合、模具开发、NC 加工、钣金件设计、铸造件设计、造型设计、逆向工程、自动测量、机构仿真、应力分析、产品数据管理等功能于一体。Pro/ENGINEER 是一个参数式设计的 CAD/CAM 系统。参数式设计就是将零件尺寸的设计用参数来描述，并在设计修改时通过修改参数的数值来更改零件的外形。这项参数式设计的功能不但改变了设计的概念，并且将设计的便捷性推进了一大步。Pro/ENGINEER 参数式设计的特性：第一章绪论实体模型实体模型：3D 实体模型除了可以将用户的设计思想以最真实的模型在计算机上表现出来之外，借助于系统参数，用户还可随时计算出产品的体积、面积、重心、惯性大小等，以了解产品的真实性，并补足传统面结构、线结构的不足。用户在产品设计过程中，可以随地回掌握以上重点，设计物理参数，并减少许多认为计算时间。单一数据库单一数据库：Pro/ENGINEER 可随时由 3D 实体模型产生 2D 工程图，而且自动标示工程图尺寸。不论在 3D 还是 2D 图形上在尺寸修改，其相关的 2D 图形或 3D 实体模型均自动修改，这样可确保数据的正确性。由于采用单一数据库，提供了所谓双向关连性的功能，正符合现代产业中的同步工程。特征作为设计的单位特征作为设计的单位：Pro/ENGINEER 以最自然的思考方式从事设计工作，如孔、开槽、圆角等均被视为零件设计的基本特征，除了充分掌握设计思想之外，还在设计过程中导入实际的制造思想；也正因为以特征作为设计的单元，因此可随时对特征做合理、不违反几何的顺序调整、插入、删除、重新定义等修正动作。参数式设计参数式设计：配合单一数据库，所有设计过程中所使用的尺寸都存在数据库中，修改 CAD 模型及工程图不再是一件难事。也正因为有参数式的设计，用户才可以运用强大的数学运算方式，建立各尺寸参数间的关系式，使得模型可自动计算出应有的外型，减少尺寸逐一修改的繁琐费时，并减少错误发生。1 15 5 注射模简介及注射模简介及 pro/engineerpro/engineer 20012001 在注射模设计过程中的应用在注射模设计过程中的应用塑料注射成形所用模具称为注射成形模具，简称注射模。注射模区别于其它塑料模的特点是，模具先有注射机合模机构闭合紧密，然后由注射机注射装置将高温高压的塑料熔体注入模腔内，经冷却或固化定型后，开模取出塑件。因此注射模能一次成形出外形复杂，尺寸精确或带有嵌件的塑料制件。Pro/engineer 自从问世以来，10 多年来已经成为全球最普及的 3D CAD/CAM 系统，俨然已成为 3D CAD/CAM 系统的标准软件，其在模具设计中更是涵盖了模具留成设计、分模面设计、破孔填补、拆模、浇道系统设计、冷却系统设计、模具各组件设计、开模模拟、模座设计、模具设计变更等各个应用领域，为全世界的模具工业快速发展提供了一个有力的技术支持。中南大学本科生毕业论文（设计）6第二章第二章低音炮前面板模型设计低音炮前面板模型设计2 21 1 音炮前面板结构分析音炮前面板结构分析2.1.12.1.1 自顶向下设计简介自顶向下设计简介随着计算机技术日新月异的发展，CIMS、并行工程概念的相继产生，以及动态导航技术和参数设计的综合运用，为产品设计从概念设计到零、部件详细设计以及产品的并行设计提供了坚实的基础。为了设计出符合人们设计常规的、面向并行工程的新型 CAD 系统，我们提出了在装配层次上进行产品建模，用产品装配模型改进现有的 CAD 系统。自顶向下“Top-down”的设计过程，设计是从产品功能要求出发，选用一系列的零件去实现产品的功能；先设计出初步方案及其结构草图，建立约束驱动的产品模型；通过设计计算，确定每个设计参数，然后进行零件的详细设计，通过几何约束求解将零件装配成产品；对设计方案分析之后，返回修改不满意之处，直到的得到满足功能要求的产品。这种设计过程能充分利用计算机的优良性能，最大限度地发挥设计人员的设计潜力，最大限度地减少设计实施阶段不必要的重复工作，使企业的人力、物力等资源得到充分的利用，有利于提高设计效率，减少新产品的设计研究时间，使企业在市场竞争中占据有利的位置。目前一些流行的 CAD 系统软件都声称支持 Top-down 设计。Top-down 设计过程的思路如下流程所示。产品功能要求建立功能设计方案建立零件和子模块的设计方案建立装配设计关系模型建立零件和装配体详细设计方案设计方案分析产生设计方案修改功能设计方案修改零件和子模块设计方案修改装配设计关系模型修改零件和装配体详细设计方案第二章低音炮前面板模型设计72.1.22.1.2 音炮前面板分析音炮前面板分析音炮前面板总体来说结构比较简单，为了使用方便预留各种按钮的靠炮孔，即电源指示灯和音盆。现在前面板的一般都采用各种流线型设计，增强美观效果特别是现在人们欣赏水平的提高，各种个性化、迷你型音响音炮大量出现，造型各异。它们大部分是仍是立式结构，配已木质结构的主体现代而不俗套。内部变化并不影响前面板设计。我在设计时也采用了传统的结构方式，前面板上预置了各种按钮和电源指示灯的靠炮孔。首先确定以下参数：1尺寸精度塑件的尺寸精度主要取决于塑料收缩率的波动和模具制造误差。由于我们要设计的零件的工作环境对精度要求不高，仅要求外表光滑漂亮，加之选用的塑料 ABS 推荐精度等级为 3、4、5 级，因此，塑件的精度等级选用4 级已完全满足要求。2脱模斜度脱模斜度大小与塑件的形状、壁厚及收缩率有关。ABS 常用的脱模斜度见表 2-1。由于脱模过程中最难的地方在于型腔，因此我们把把型腔脱模斜度放大，取 1，型芯的脱模斜度为 40，其余所有需要脱模斜度的地方均取 40。表 2-1斜度塑件材料型腔型芯ABS401.203513壁厚和圆角塑件壁厚力求各处均匀，以免产生不均匀收缩等成形缺陷。塑件转角处一般采用圆角过渡，其半径为塑件壁厚的 1/3 以上，最小不宜小于0.5mm。我们采用的壁厚为 2mm，转角处的半径见附录零件工作图，即 01号图纸。4支撑面和加强肋塑件的支承面应充分保证其稳定性，一般不以塑件的整个底面作为支承面，而将底面设计成凹凸形，或在凹入面增设加强筋。塑件上的加强筋除了能增加刚性和强度外，还能改善塑料熔体的流动性，避免气泡、缩孔和凹陷等成形缺陷。加强筋的形式和尺寸见附录零件工作图，即 01 号图纸。5孔虽然严格意义上讲塑件上的通孔和盲孔通常用单独型芯或分段型芯来成形，对于易弯曲变形的型芯，须附设支承住。但是本次设计中，考虑到生产成本的尽量缩小，以及我们需要的孔在工艺上要求不高，我们采用分型面直中南大学本科生毕业论文（设计）8接成形法。2.2. 2 2 塑件的选料及其性能塑件的选料及其性能机箱前盖一般采用热塑性塑料 ABS。热塑性塑料是在特定的温度的范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料。ABS 是 acrylonitritle-butadiene-styrene copolymer 的缩写，中文名是丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物。ABS 的性能可以根据要求通过改变各单体的含量比例进行调整。当丙烯腈增加时，塑料的耐热、耐蚀性和表面硬度可改善；丁二烯可提高弹性和韧性；苯乙烯可改善电性能和成形能力。近年来 ABS 塑料在汽车上的应用发展很快,如作档泥板、扶手、热空气调节导管，以及小轿车车身等。阻燃级的 ABS 树脂则用于电子计算机的壳体，控制台、电信、光盘音响设备、彩电的机壳等。成型性能：无定性料，流动性中等，吸湿大，必须充分干燥，表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥。宜取高料温、高模温，但料温过高易分解（分解温度为250）。对精度较高的塑件，模温宜取 50 60，对光泽、耐热塑件，模温宜取60 80。综合性能较好，冲击强度较高，化学稳定性、电性能良好。与 372 有机玻璃的熔接性良好，制成双色塑件，且可表面镀铬。ABS 的主要技术指标见表 2-2。表 2-2密度3/cmg1.021.16比容gcm /30.860.98吸水率%0.20.4收缩率%0.40.7熔点130160弯曲强度 MPa90抗拉屈服强度 MPa50拉伸弹性模量 MPa3108 . 1体积电阻率cm16109 . 6硬度 HB9.70.45MPa130160无缺口261热变形温度1.82MPa90108冲击强度2/mkJ缺口112 23 3 音炮前面板注射成型工艺过程音炮前面板注射成型工艺过程音炮前面板注塑成形工艺过程见图 2-1。第二章低音炮前面板模型设计9中南大学本科生毕业论文（设计）10注射装置准备装料预烘干装入料斗预塑化注射装置准备注射清理嵌件、预热清理模具、涂脱模剂放入嵌件合模注射保压脱模冷却塑件送下道工序图 2-1 音炮前面板注射成形工艺过程注射成形工艺参数见表 2-3。表 2-3 预热和干燥料筒温度（）注射机类型温度（）时间（h）后段中段前段喷嘴温度（）螺杆式809545150170165180180200170180模具温度（）注射压力（Mpa）成形时间（s）高压时间保压时间冷却时间成形时间50806010005153015304070后处理螺杆转速（r/min）方法温度（）时间（h）3060红外线灯、烘箱70242 24 4 音炮前面板模型设计过程音炮前面板模型设计过程总体模型设计过程参考目前国内设计流程及方法，采用自顶向下的设计方法，先建立一个音炮前面板的特征曲面，延拓到一底平面，然后建立各种附属各个曲面特征，最后利用建立好的曲面长肉厚生成壳体。此种方法是目前复杂零件设计的最先进的方法，利用率相当高。第二章低音炮前面板模型设计112.4.12.4.1 初步造型，切除各预留孔初步造型，切除各预留孔1. 新建文件命名 yin.prt。首先建立混合曲面，绘制截面如图 2-2 图 2-2 图 2- 3 图 2-4 得到混合特征如 2-3 所示。2.混合面组延拓到一平面得到前面板的外围轮廓面组如图 2-4 所示。 3.音炮前面板音盆孔造型、预留按钮的靠炮孔的设计仍然利用面组建立模型轮廓，在利用曲面操作选项裁减合并曲面达到理想的设计的设计效果；预留按钮的靠炮孔的设计采用曲面的拉伸切除得到预留空的设计。如图 2-5,图2-6 所示：中南大学本科生毕业论文（设计）12 图 2-5 图 2-6 4.面板前两装饰燕角的设计先构件燕角所在的曲面：在燕角所在的曲面上选择三个截面得到三段截面线如图 2-7，选择混合命令得到燕角所在的曲面，如图 2-8。再选择曲面合并操作将主题曲面和燕角曲面进行合并的所要的装饰效果，这样音炮前面板的曲面轮廓设计基本完成，如图 2-9 所示。图 2-7 图 2-8第二章低音炮前面板模型设计13图 2-92.4.22.4.2 实体的生成及总体优化设计实体的生成及总体优化设计1.面板的实体生成设计利用前面设计好的最终曲面，选择薄板伸出项操作中的使用面组选项，给定板件的厚度 2mm，曲面自动长成实体（此种设计方法在目前复杂零件设计使用很多），如图 2-10。操作方式如 2-11：图 2-10 图 2-112. 各加强筋和连接件的设计为了增强面板的刚度，避免生产中面板变形，实际应用中按钮处的增强抗负荷能力，设置前面板加强筋，选择厚度为 2mm。中南大学本科生毕业论文（设计）14同时在四角处设置连接件。如果是那种连接负荷比较大的话，则应设置连接筋增强稳定性。连接筋如图 2-12，加强筋如图 2-13：图 2-12 图 2-13 3结构的优化设计大型件需要制造拔模斜度，小型件则可以省略。还有便交处应考虑到圆角增强产品的美观效果，这在现代设计中很重要，因为现代设计产品不仅要考虑使用效果还要尽量的考虑到美的享受，体现人文价值等等。最后成型产品及其设计流程图如图 2-14，2-15 所示：图 2-14 图 2-15 第三章注射机选择与校核 15第三章第三章注射机选择注射机选择与校核与校核3.3. 1 1 注射机规格注射机规格选择选择注射机是热塑性塑料和部分热固性塑料注射成形的主要设备，参照模具设计与制造简明手册表 2-40，我们选择注射机型号为 XS-ZY-250,它的技术规格如表 3-1 所示。表 3-1型号螺杆直径（mm）注射容量（cm3）注射压力（MPa）锁模力(kN)XS-ZY-250422501301800最大注射面积（cm3）模板行程（mm）定位孔直径（mm）50035006. 00150顶出模具厚度（mm）喷嘴两侧最大最小球半径（mm）孔半径（mm）孔径（mm）孔距（mm）中心孔径（mm）350250184402803.3. 2 2 注射机的校核注射机的校核3.2.13.2.1 注射机注射容量校核注射机注射容量校核塑件成形所需的注射总量应小于所选注射机的注射容量。注射容量以容积（cm3）表示时，塑件体积（包括浇注系统）应小于注射机的注射容量，其关系按 3-1 式校核V件0.8V注（3-1）式中 V件塑件与浇注系统的体积（cm3）;V注注射机注射容量（cm3）;0.8 最大注射容量利用系数。在这个设计中，中南大学本科生毕业论文（设计）16V件= 180cm3V注=250cm31800.8*250=200所以注射机注射容量完全满足要求。3.2.23.2.2 注射机锁模力校核注射机锁模力校核模具所需的最大锁模力应小于或等于注射机的额定锁模力，其关系按 3-2式校核p腔FP锁（3-2）式中 p腔模具型腔压力，一般取 4050Mpa；F 塑件与浇注系统分型面上的投影面积（mm2）;P锁注射机额定锁模力（N）。在这个设计中p腔 = 40 MpaF = 30000mm2P锁 = 1800 kNp腔F = 40 106 30000 10-6 = 1200 (kN)1800(kN)所以注射机的锁模力也满足要求。3.2.33.2.3 注射机注射压力校核注射机注射压力校核塑件所需的注射压力应小于或等于注射机的额定注射压力，其关系按 3-3 式校核p成 P注（3-3）式中 p成塑件成形所需的注射压力（Mpa），其值参见表 2-3。P注所选注射机的额定注射压力(Mpa)。在这个设计中p成 = 80 MpaP注 = 130 Mpa显然，80 130，因此注射压力也满要求。3.2.43.2.4 注射机模具厚度校核注射机模具厚度校核模具闭合时的厚度应在注射机动、定模板的最大闭合高度和最小闭合高度第三章注射机选择与校核 17之间，其关系按 3-4 式校核H最小 H模 H最大（3-4）式中 H最小注射机所允许的最小模具厚度（mm）；H模模具闭合厚度（mm）；H最大注射机所允许的最大模具厚度（mm）。在这个设计中H最小 = 250 mmH模 = 340 mmH最大 = 350 mm显然，300340450所以注射机模具厚度也满足要求。3.2.53.2.5 注射机最大开模行程校核注射机最大开模行程校核塑件所需的开模距应小于注射机的最大开模行程。对在液压机械联合锁模的立式、卧式注射机上使用的一般浇口模具，关系按 3-5 式校核H1 + H2 + 510mm s （3-5）式中 H1 脱模距离（mm）；H2 塑件高度（包括浇注系统）（mm）；S 注射机模板行程（mm）。在这个设计中H1 = 40 mmH2 = 80mmS = 350 mmH1 + H2 + 10 = 40 + 100 +10 = 150 mm显然，150 350因此，注射机模板行程也满足要求。至此注射机型号确定，选择 XS-ZY-250。中南大学本科生毕业论文（设计）18第四章第四章成型零件的设计成型零件的设计4.4. 1 1 确定分型面确定分型面分型面的形式参见模具设计与制造简明手册图 2-40，其选择示例见模具设计与制造简明手册表 2-47。如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：1) 分型面应选在塑件外形最大轮廓处。2) 便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。3) 保证塑件的精度要求。4) 满足塑件的外观质量要求。5) 便于模具加工制造。6) 对成型面积的影响。7) 对排气效果的影响。8) 对侧向抽芯的影响。其中最重要的是第 5）和第 2）、第 8）点。为了便于模具加工制造，应尽是选择平直分型面工易于加工的分型面。在本次设计中，考虑到塑件是深腔薄壁规则的壳状零件，我们采用水平分型面，将分型面设在零件薄壁边缘表面，便于分模。4.4. 2 2 浇注系统形式与浇口设计浇注系统形式与浇口设计4.2.14.2.1 主、分流道设计主、分流道设计1主流道设计主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。主流道小端尺寸为 8.510mm。主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易损件，对材料要求较严，因而模具主流道部分常设计成可拆卸更换的主流道衬套形式，俗称浇口套，以便有效的选用优质钢材单独进行加工和热处理。本设计中浇口套由于与定位圈有配合需求，而且注射机喷嘴球半径 18，遵循注射机球半径小于等于浇口套球半径的国标要求，浇第四章成型零件的设计19口套的规格有 12，16，20 等几种。由于注射机的喷嘴半径为 18，所以唧咀的为 R20。考虑到机箱前面板上放置光驱的地方开设的矩形通孔，可以利用这个孔，将主流道设置于此，这样设计的方便之处在于：1.可以节省空间，减小模具体积；2.横浇道和浇口的开设比较方便。主流道的形式见附录模具装配图，即 03 号图纸。主流道浇口套固定配合见图 4-1 所示。图 4-12分流道设计在多型腔或单型腔多浇口（塑件尺寸大）时应设置分流道，分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中熔融状态的塑料由主流道流入型腔前，通过截面积的变化及流向变换以获得平稳流态的过渡段。因此分流道设计应满足良好的压力传递和保持理想的充填状态，并在流动过程中压力损失尽可能小，能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。分流道的设计应尽量使其面积小，热量损失少，摩擦阻力小。常用分流道的截面形状及尺寸参见模具设计与制造简明手册表 2-49。在考虑分流道设计时，由于其水平高度已经被主流道位置确定，因此，我们只要设计分流道的布置形式和截面形状即可。考虑到圆形截面的分流道在注射过程中对塑料流动的阻力最小，流动效率最高，因此我们选用圆形截面的分流道，直径为 6mm。考虑到零件的形状特征，我们采用一腔两浇口的形式，这样设计的优点是塑料在填充过程中较均匀和平稳，避免出现冷隔现象，有利于保证成形零件的成形质量。由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因面分流道的内表面粗糙度 Ra 并不要求很低，一般取1.6m 左右既可，这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。分流道布置位置如图 4-2 所示，其中主流道至各浇口流动距离相等，保证了塑料在填充过程中同时到达。中南大学本科生毕业论文（设计）20图 4-24.2.24.2.2 浇口及冷料穴设计浇口及冷料穴设计1浇口浇口是分流道与型腔的连接通道，浇口的各类形式和尺寸参见模具设计与制造简明手册中表 2-502-60。在本例设计中，考虑到所设计零件的形状为深腔薄壁状壳类零件，同时零件表面光洁度要求较高，选用侧浇口。侧浇口又称边缘浇口，国外称之为标准浇口。侧浇口一般开设在分型面上，塑料熔体于型腔的侧面充模，其截面形状多为矩形狭缝，调整其截面的厚度和宽度可以调节熔体充模时的剪切速率及浇口封闭时间。这种浇口加工容易，修整方便，并且可以根据塑件的形状特征灵活地选择进料位置，因此它是广泛使用的一种浇口形式，普遍使用于中小型塑件的多型腔模具，且对各种塑料的成型适应性均较强；但有浇口痕迹存在，会形成熔接痕、缩孔、气孔等塑件缺陷，且注射压力损失大，对深型腔塑件排气不便。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：1) 尽量缩短流动距离。2) 浇口应开设在塑件壁厚最大处。3) 必须尽量减少熔接痕。4) 应有利于型腔中气体排出。5) 考虑分子定向影响。6) 避免产生喷射和蠕动。7) 浇口处避免弯曲和受冲击载荷。8) 注意对外观质量的影响。考虑到以上几点，本次设计中可利用零件上已有的音盆预留孔，可将浇口第四章成型零件的设计21设在孔壁内侧，这样设计的优点在于：1.不会破坏成形零件的表面光洁度。2.浇口处的落料较简单，落料后只需做简单的光整即可。浇口形状如图 4-3 所示，尺寸见附录凸模工作图即 02 号图纸所示。图 4-32. 冷料穴在完成一次注射循环的间隔，考虑到注射机喷嘴和主流道入口这一小段熔体因辐射散热而低于所要求的塑料熔体的温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约 1025mm 的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳，如果这里温度相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。为克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴。冷料穴的形状见模具设计与制造简明手册中表 2-62。冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上（也即塑料流动的转向处），其标称直径与主流道大端直径相同或略大一些，深度约为直径的 11.5 倍，最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积，冷料穴有六种形式，常用的是端部为 Z 字形和拉料杆的形式，具体要根据塑料性能合理选用。考虑到后面采用 Z 形拉料秆，冷料穴选取相应形式，这种冷料穴常用于热塑性塑料注射模。冷料穴的形状和尺寸参见附录凸模工作图，即 02 号图纸。3. 排气槽排气槽的型式和尺寸见模具设计与制造简明手册表 2-63。本设计综合考虑，利用分型面和配合间隙进行排气，没有单独开设排气槽。4.34.3 凹、凸模成型零件的设计凹、凸模成型零件的设计Pro/enginner 系统的制造组块（mfg）允许你在建立好分型面后自动创建凹、凸模，因此，我们首先建立一个 mfg 模块的文件，命名 yp_mold.mfg。中南大学本科生毕业论文（设计）224.3.14.3.1 建立分型面建立分型面1进入模具界面点击装配菜单，选择参考零件 yin4.prt，在制造模块中将其更名为 yin4_ref.prt。此时特征树如图 4-4 所示，制造模块中只有一个零件参照图 4-42添加胚料默认位置装配该参照零件后，选择手工加入工件的方法，建造第一特征，选择拉伸生长特征，制作工件胚料。此时，特征树及制造模块中零件分别如图 4-5 和图 4-6 所示。图 4-5 图 4-63确立设计分型面选取以下图 4-7 所示特征树中所示这种规则壳体零件，利用的侧向影线，建立分型面中裙边操作直接得到系统中的分型面，名称prt_surf_1，此时分型面形状如图 4-8 所示。这种方法使用起来很简单，避免了多个面的合并操作，以及各种靠炮孔的填补，可以得到事半功倍的效果。不过有的方面就不可用这种方法，只能用传统各种面的复制合并和各处的孔的修补工作。第四章成型零件的设计23 图 4-7 图 4-84.3.24.3.2 制作浇注系统制作浇注系统参照 4.2 节所设计的浇注系统形状及尺寸，在该制造模块中使用拉伸切除，旋转切除，扫描切除等方法制作浇注系统，此时的特征树及该制造模块分别如图 4-9 和 4-10 所示。图 4-9 图 4-104.3.34.3.3 生成成型零件以及浇注件生成成型零件以及浇注件1选择菜单“模具体积块”“分割”“两个体积块，所有工件”menu select 方式选择以上建立的分型面 prt_surf_1确定分别生成两个体积块，命名为 yp_m_vol_a、yp_m_vol_b，分别为成型零件的凹模和凸模体积块。2选择菜单“模具元件”“抽取”“select all” ，自动抽取刚才建立的两个体积块，命名凹模凸模分别为 yp_m_vol_a、yp_m_vol_b。此时的特征树中将自动建立 yp_m_vol_a.prt、yp_m_vol_b.prt 文件，其中 yp_m_vol_a.prtt 如图中南大学本科生毕业论文（设计）244-11 所示，yp_m_vol_b.prt 如图 4-12 所示。图 4-11 图 4-123选择菜单“铸模”“创建”输入铸模名称“yp_molding” ，系统自动创建以上两成型零件浇注件，并在左侧特征树中自动添加文件 yp_molding.prt。特征树如图 4-13 所示，此时制造模块如图 4-14 所示。图 4-13 图 4-14至此，我们完全生成了成型零件的初步 prt 文件，下面就浇注系统改进以及冷却系统的创建进行探讨。4.44.4 冷却系统设计冷却系统设计4.4.14.4.1 凹模冷却系统设计凹模冷却系统设计设置冷却装置的目的，主要是防止塑件在脱模时发生变形，缩短成形周期及提高塑件质量。凹模的冷却系统采用开设冷却水孔的方式，冷却水孔的开设原则如下：第四章成型零件的设计25 冷却水孔的数量应尽可能多，直径尽量大。各冷却水孔至型腔表面的距离应相等，一般保持在 1520mm范围内，距离太近则冷却不易均匀，太远则效率低。水孔直径一般取812mm。孔距最好为水孔直径的 5 倍。水孔通过镶块时，防止镶套管等漏水。冷却管路一般不宜设在型腔内塑料熔接的地方，以免影响塑件强度。水管接头（冷却水嘴）应设在不影响操作的一侧。凹模上的冷却水孔采用直流式，冷却水孔的直径为 6mm。冷却水孔的布置形式如图 4-15 和 4-16 所示。图 4-15 图 4-164.4.24.4.2 凸模冷却系统设计凸模冷却系统设计考虑到凸模下方与动模板直接连接，不宜采用冷却水孔设计，参考模具设计手册，决定采用开设水槽辅以隔板的冷却形式。图 4-21中南大学本科生毕业论文（设计）26第五章第五章模架的选择及设计模架的选择及设计5.5. 1 1 推出系统设计推出系统设计确定推出系统形式，是确定模架选择的基础。在此，我们只介绍推杆推出和推件板推出两种机构，其他推出机构的结构型式参见模具设计与制造简明手册中第二章第六节的内容。1推杆推出推杆推出是一种最简单常用的推出形式。推出元件制造简便，更换容易，滑动阻力小，推出效果好，其结构型式见模具设计与制造简明手册表 2-78。推杆设计要点如下：推杆应设在塑件能承力较大的部位，尽量使推出的塑件受力均匀，但不宜与型芯或镶件距离过近，以免影响凸、凹模强度。推杆直径不宜过细，要有足够的强度承受推力，一般取2.512mm。对 3mm 以下的推杆宜用阶梯式，即推杆下部增粗。推杆装配后不应有轴向窜动，其端面应高出型腔或镶件平面0.050.1mm。推杆固定方式见模具设计与制造简明手册图 2-56。塑件浇口处尽量不设推杆，以防该处内应力大而碎裂。推杆的布置应避开冷却水道和侧抽芯，以免推杆和抽芯机构发生干扰。如果无法避开侧抽芯，则应设置先复位机构。推杆和模体的配合间隙不大于所用塑料的溢边值，常用塑料的溢边值见模具设计与制造简明手册表 2-79。ABS 的溢边值为 0.04mm。考虑到本设计机箱前面板为薄壁深腔塑件，采用推杆推出不是最好的办法。2推件板推出推件板推出面积大，推力均匀，模具不必设复位秆。但型芯周边形状复杂时，推件板的型孔加工较困难。常用于推出深腔、薄壁和不允许有推杆痕迹的塑件，其结构型式见模具设计与制造简明手册表 2-81。推件板设计要点如下：推件板须淬硬，在推出过程中不得脱开导柱。推件板与其他零件的配合一般采用 H7/f7。采用有配合斜度的推件板，其配合间隙须小于塑料溢边值。基于以上原因，在本设计中，采用推件板推出的推出机构。推件板使用复位杆推出，然后使用复位杆复位，最大限度减少了模架的零件数量，提高了劳动生产率，节省了成本。推件板的结构型式和尺寸见附录模具装配图，即 04第五章模架的选择及设计27号图纸。5.5. 2 2 确定模架确定模架1模架组合形式注射模模架的组成零件及名称见模具设计与制造简明手册图 2-67。注射模中小型模架的组合型式见模具设计与制造简明手册表 2-95。我们选择A4 型。A4 型的特点如下：定模和动模均由两块模板组成，中间增加推件板。推件板推出塑件。2模架组合尺寸注射模中小型模架组合尺寸见模具设计与制造简明手册表 2-96。根据成型零件大小，我们选择 355355 的 A4 型模架，其具体尺寸见表 5-1。表 5-1（mm）LlTLtlMlm定模座板凹模推件板355284300200330326332动模板支承板垫块动模座板导柱直径复位杆直径32501003232205.5. 3 3 模架各装配零件设计模架各装配零件设计5.3.15.3.1 导向零件设计导向零件设计注射模导柱标准尺寸见模具设计与制造简明手册表 2-111 和 2-112。注射模导套尺寸见模具设计与制造简明手册表 2-113 和 2-114。1导柱设计在这个设计中，我们选用带头导柱，其尺寸如表 5-2 所示。表 5-2d(f7)d1(k6)基本尺寸极限尺寸基本尺寸极限尺寸02 . 0D01 . 0S05 . 1L32-0.025-0.05032+0.018+0.002388125外形见图 5-1。中南大学本科生毕业论文（设计）28图 5-12导套设计导套有推件板导套和定模导套，推件板导套选用直导套，定模导套选用带头导套。带头导套的尺寸见表 5-3，外形见图 5-2，直导套的尺寸见表 5-4，外形见图 5-3。表 5-3Dd1d2基本尺寸极限尺寸基本尺寸极限尺寸基本尺寸极限尺寸32+0.025042+0.018+0.00242-0.050-0.075020. 0D20. 010. 03d010. 0sR0 . 10 . 2L483281.550图 5-2表 5-4Dd1d2基本尺寸极限尺寸基本尺寸极限尺寸基本尺寸极限尺寸RL32+0.025042+0.033+0.01742-0.050-0.0751.532第五章模架的选择及设计29图 5-35.3.25.3.2 浇注系统零件设计浇注系统零件设计1浇口套设计注射模浇口套的推荐尺寸见模具设计与制造简明手册表 2-118。我们选用注射模型浇口套。其尺寸见表 5-5，外形见图 5-4。表 5-5dd2基本尺寸极限尺寸基本尺寸极限尺寸d3hRd1L25+0.015+0.00235.5-0.025-0.06445520680图 5-42拉料杆拉料杆的推荐尺寸见模具设计与制造简明手册表 2-119。我们选用型拉料杆，其尺寸见表 5-6，外形见图 5-5。表 5-6dd1基本尺寸极限尺寸基本尺寸极限尺寸DRL10-0.032-0.05910+0.023+0.012150.5190中南大学本科生毕业论文（设计）30图 5-55.3.35.3.3 推出机构零件推出机构零件设计设计1复位杆复位杆的推荐尺寸见模具设计与制造简明手册表 2-135。我们选用的推件板推杆的外形见图 5-6，尺寸见表 5-7。表 5-7d（e7）基本尺寸极限尺寸D HL20-0.040-0.061266156图 5-62推板导柱推板导柱的推荐尺寸见模具设计与制造简明手册表 2-133。我们选用的推板导柱外形见图 5-7，尺寸见表 5-8。表 5-8dd1基本尺寸极限尺寸基本尺寸极限尺寸l0L31.5-0.025-0.08720+0.033+0.01725125第五章模架的选择及设计31图 5-75.3.45.3.4 定位和支撑零件定位和支撑零件设计设计1定位圈、型定位圈推荐尺寸见模具设计与制造简明手册表 2-137，型定位圈推荐尺寸见模具设计与制造简明手册表 2-138。我们选用型定位圈，其外形见图 5-8，尺寸见表 5-9。表 5-9DD基本尺寸极限尺寸基本尺寸极限尺寸d1d2d3hcH150-0.20-0.4035.5+0.04080913.58.5212图 5-85.3.55.3.5 其他零件其他零件设计设计1水嘴水嘴的推荐尺寸见模具设计与制造简明手册表 2-150。我们选用的水嘴的外形见图 5-10，尺寸见表 5-11。中南大学本科生毕业论文（设计）32表 5-11高压胶管直径dd1d2d3DB（l1）L13M121.256111418151445图 5-10至此完成模架装配体中需要的零件模型的设计。第六章模具的装配与调试33第六章第六章模具的装配与调试模具的装配与调试6.6. 1 1 模具的装配模具的装配模具的装配过程相对要简单一些，主要工作就是给每个零件添加约束关系。装配过程主要还是围绕凹模和凸模来进行的，将以上设计的模架零件和模具零件添加一定的约束，得到如下图 6-1 所示的装配图。以下就装配过程进行简要的描述：新建装配体文件 ypao_moldbase，1 选择 Assemble 命令，打开零件动模座板，取自动约束到Assembly 文件中；2 继续选择 Assemble 命令，选择推板导柱，添加约束关系：上表面与动模座板下方浅孔内表面匹配，轴心对齐；3 继续选择 Assemble 命令，选取4依次添加其余零件，适当添加约束，装配关系基本上取面的约束以及轴心的约束。装配完成后的模具装配总图：图 6-1对装配体添加简单的分解关系，选择中心轴进行移动轴，分别选择各个零件进行移动至固定位置，得到如下图 6-2 所示的爆炸图：中南大学本科生毕业论文（设计）34图 6-2装配结束后该装配体文件的特征树如图 6-3 所示：第六章模具的装配与调试35图 6-3中南大学本科生毕业论文（设计）366.6. 2 2 模具的调试模具的调试试模中所获得的样件是对模具整体质量的一个全面反映。以检验样件来修正和验收模具，是塑料模具这种特殊产品的特殊性。首先，在初次试模中我们最常遇到的问题是根本得不到完整的样件。常因一般塑件被粘附于模腔内，或型芯上，甚至因流道粘着制品被损坏。这是试模首先应当解决的问题。原因分析：1粘着模腔制品粘着在模腔上，是指塑件在模具开启后，与设计意图相反，离开型芯一侧，滞留于模腔内，致使脱模机构失效，制品无法取出的一种反常现象。其主要原因是：（1）注射压力过高，或者注射保压压力过高。（2）注射保压和注射高压时间过长，造成过量充模。（3）冷却时间过短，物料未能固化。（4）模芯温度高于模腔温度，造成反向收缩。（5）型腔内壁残留凹槽，或分型面边缘受过损伤性冲击，增加了脱模阻力。2粘着模芯（1）注射压力和保压压力过高或时间过长而造成过量充模，尤其成型芯上有加强筋槽的制品，情况更为明显。（2）冷却时间过长，制件在模芯上收缩量过大。（3）模腔温度过高，使制件在设定温度内不能充分固化。（4）机筒与喷嘴温度过高，不利于在设定时间内完成固化。（5）可能存在不利于脱模方向的凹槽或抛光痕迹需要改进。3粘着主流道（1）闭模时间太短，使主流道物料来不及充分收缩。（2）料道径向尺寸相对制品壁厚过大，冷却时间内无法完成料道物料的固化。（3）主流道衬套区域温度过高，无冷却控制，不允许物料充分收缩。（4）主流道衬套内孔尺寸不当，未达到比喷嘴孔大 0.51 。（5）主流道拉料杆不能正常工作。一旦发生上述情况，首先要设法将制品取出模腔（芯），不惜破坏制件，保护模具成型部位不受损伤。仔细查找不合理粘模发生的原因，一方面要对注射工艺进行合理调整；另一方面要对模具成型部位进行现场修正，直到认为达到要求，方可进行二次注射。第六章模具的装配与调试374成型缺陷当注射成型得到了近乎完整的制件时，制件本身必然存在各种各样的缺陷，这种缺陷的形成原因是错综复杂的，一般很难一目了然，要综合分析，找出其主要原因来着手修正，逐个排出，逐步改进，方可得到理想的样件。下面就对度模中常见的成型制品主要缺陷及其改进的措施进行分析：（1）注射填充不足所谓填充不足是指在足够大的压力、足够多的料量条件下注射不满型腔而得不到完整的制件。这种现象极为常见。其主要原因有：a. 熔料流动阻力过大这主要有下列原因：主流道或分流道尺寸不合理。流道截面形状、尺寸不利于熔料流动。尽量采用整圆形、梯形等相似的形状，避免采用半圆形、球缺形料道。熔料前锋冷凝所致。塑料流动

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