三角衣架塑料模设计【16张图纸/20000字】【优秀机械毕业设计论文】
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三角
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塑料模
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机械
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文档包括:
说明书一份,49页,20000字左右.
三维图PROE格式.
图纸共16张,如下所示
A0-装配图.dwg
A1-整体式凹模.dwg
A3-定模座板.dwg
A3-动模大型芯.dwg
A3-动模垫板.dwg
A3-动模固定板.dwg
A3-动模座板.dwg
A3-三角衣架塑件.dwg
A3-推杆固定板.dwg
A4-“Z”型拉料杆.dwg
A4-定模小型芯.dwg
A4-浇口套.dwg
A4-推板.dwg
A4-推杆.dwg
A4-支撑柱.dwg
A4-中部型芯.dwg
机械毕业设计/论文
摘 要
注射成型是塑料成型的主要方法之一，其优点是可以一次成型形状复杂的塑件，生产效率高。Pro/E（Pro/engineer）软件是目前国内在产品造型设计和模具设计中应用广泛的软件之一，它有其专门的注塑模设计模块，通过利用其方便快捷的模架库外挂（EMX4.1），模具设计中的一些繁琐工作变得尤为简单。
在本设计中，三角衣架作为大批量生产的日常用品适宜采用注射方法成型，通过对塑件进行结构和工艺性分析，设计出一套一模两腔的塑料注射模具，并合理编写出成型零件的制造工艺。在设计中，Pro/E软件的应用贯穿到了整个设计过程，首先利用Pro/E软件的零件模块进行三角衣架实体模型的创建，然后利用其制造模块对模型进行分模、型芯的设计、浇注系统的设计，最后利用其模具外挂生成标准模架，再进行顶杆、冷却系统、支撑柱等综合布置。在模具的设计过程中，一些重要的尺寸（如壁厚，顶杆直径，流道尺寸等）都经过了理论计算或取一个合理的经验数值，并进行了强度校核和流道剪切速率的校核。模具各部分结构设计好后，利用创建好的模型生成Pro/E工程图并将其导入autoCAD中做出符合国标的装配图及部分零件图，跳过了直接绘制工程图中大量繁琐的工作，降低了设计工作量。该设计充分体现了Pro/E软件在模具设计的优越性。
关键词：三角衣架塑件 注射模 Pro/E EMX4.1
目 录
1 前言…………………………………………………………………………………………1
1.1设计的目的和意义…………………………………………………………………………1
1.2模具工业在国民经济中的地位……………………………………………………………1
1.3我国塑料模具行业的发展现状……………………………………………………………2
1.4 Pro/E软件的介绍…………………………………………………………………………3
2 塑件成型工艺分析…………………………………………………………………………4
2.1 塑件的使用要求…………………………………………………………………………4
2.2 塑件的材料分析…………………………………………………………………………4
2.3 塑件的尺寸精度、塑件表面质量、塑件的结构工艺性分析……………………………5
2.3.1 塑件的尺寸精度分析…………………………………………………………………5
2.3.2 塑件的表面质量分析…………………………………………………………………5
2.3.3 塑件的结构工艺性分析………………………………………………………………6
3 成型设备的选择与模塑工艺参数的编制…………………………………………………6
3.1 塑件的体积和质量………………………………………………………………………7
3.2 型腔数量确定……………………………………………………………………………7
3.3 浇注系统凝料的估算……………………………………………………………………7
3.4 注射机的选用及其技术参数……………………………………………………………7
3.5 成型工艺参数……………………………………………………………………………8
4 模具结构方案的确定………………………………………………………………………9
4.1 分型面位置确定…………………………………………………………………………9
4.2 型腔数量的最后确定及型腔的排列形式………………………………………………10
4.3 浇注系统的设计与计算…………………………………………………………………11
4.3.1 主流道设计……………………………………………………………………………11
4.3.2 分流道的设计………………………………………………………………………12
4.3.3 浇口的设计……………………………………………………………………………14
4.4 成型零件结构的确定……………………………………………………………………15
4.4.1 凹模的结构设计………………………………………………………………………15
4.4.2 凸模(型芯)的结构设计………………………………………………………………16
4.5 排气与引气系统机构的确定……………………………………………………………17
4.6 冷料穴与拉料杆设计……………………………………………………………………17
4.7 侧凹部分的处理…………………………………………………………………………18
4.8 模具结构形式的确定……………………………………………………………………18
5 主要零部件的设计计算……………………………………………………………………18
5.1 成型零件工作尺寸计算…………………………………………………………………18
5.2 成型零件尺寸及动模垫板厚度的计算…………………………………………………21
5.2.1 凹模侧壁厚度计算……………………………………………………………………21
5.2.2 凹模底部厚度计算……………………………………………………………………22
5.2.3 动模垫板厚度计算……………………………………………………………………22
5.3 标准模架的选择…………………………………………………………………………23
5.3.1 模架的确定……………………………………………………………………………23
5.3.2 各模板尺寸的确定……………………………………………………………………23
5.3.3 导柱长度确定…………………………………………………………………………24
5.4 脱模机构的设计与计算…………………………………………………………………24
5.4.1 推出方式的确定………………………………………………………………………25
5.4.2 脱模力的计算………………………………………………………………………25
5.4.3 推杆尺寸确定及校核…………………………………………………………………26
5.5 模具冷却系统的计算……………………………………………………………………28
5.5.1 冷却介质………………………………………………………………………………28
5.5.2 冷却系统计算…………………………………………………………………………28
5.5.3 水路的布置形式………………………………………………………………………30
6 注射机有关参数的校核……………………………………………………………………31
6.1 注射量的校核……………………………………………………………………………31
6.2 注射压力的校核…………………………………………………………………………31
6.3 合模力的校核……………………………………………………………………………31
6.4 安装部分相关尺寸的校核………………………………………………………………31
6.5 开模行程的校核…………………………………………………………………………32
7 模具的建模过程…………………………………………………………………………32
7.1 三角衣架模型创建………………………………………………………………………32
7.2 衣架的分模步骤…………………………………………………………………………34
7.3 标准模架的导入…………………………………………………………………………37
8 成型零件的加工工艺设计………………………………………………………………40
8.1 动模大型芯加工工艺……………………………………………………………………40
8.2 中部型芯加工工艺………………………………………………………………………40
8.3 整体式凹模加工工艺……………………………………………………………………41
8.4 定模小型芯加工工艺……………………………………………………………………42
9 绘制模具装配图及相关零件图……………………………………………………………42
10 结束语……………………………………………………………………………………42
致谢……………………………………………………………………………………………44
参考文献………………………………………………………………………………………45
Abstract………………………………………………………………………………………46
附录
![三角衣架塑料模设计[PROE][H]](/images/A3130/A3130_3.gif)
![三角衣架塑料模设计[PROE][H]](/images/A3130/A3130_6.gif)
- 内容简介：
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本科毕业论文 1 本科毕业论文（设计）开题报告 选题 三角衣架塑料模设计 院系 机电工程 专业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 指导教师 本选题的意义： 近年来，随着塑料制品的广泛应用，塑料模具的设计及制造也相应的迅猛发展。全球制造业正以垂直的模式向亚太及中国转移，中国正在成为世界制造业的重要基地 1。制造业模式的变化，必将对新技术的需求有所提高，也必将导致 术的发展；同时，由于网络技术的大面积应用，正如 10 年前由于成本的大幅度下降，使得微机进入千家万户，已经改变我们的生活一样，网络应有的普及将在更大的程 度上改变制造业的模式。随着中国加入 为世界制造业的重要基地，将要求我国的产品有创新性，并且要有更高的质量、更低的成本并在更快的时间内提供给市场。作为产品制造的重要工艺装备、国民经济基础工业之一的模具工业将直面竞争的第一线，模具工业除其需要“高技艺”的从业人员外，还需要更高的技术来保证 2。 一切产品的更新换代，工业品上水平都离不开模具，只有提高对模具工业重要性认识才能加速我国工业产品更新换代，才能为我国经济的持续发展提供必要的工业装备，才能使我国工业产品在国际市场上占有一席之地。 在塑料制品的加工 生产中，模具设计是一个相当重要的环节，因为模具的设计质量直接影响到塑料制品的成型质量及后加工，塑料制品的性能、外观质量以及生产成本。因此，模具结构设计的合理性，制造以及装配的难易程度，自动化程度是衡量一副模具的标准。 本次毕业设计的主要任务是 三角衣架塑料 的模具设计 。 三角衣架 结构较复杂，需要在设计时考虑多个方向内外侧抽芯。 三角衣架 表面光滑 ， 光泽性好 ，具有良好的韧性 、 耐寒性 、 耐热性等优异的力学性能 。 且该塑件 壁薄且不均匀 ，尺寸小而精度要求高（塑件上最小尺寸公差为 ， 其圆弧外侧面及装表带轴内侧面有一些通 孔或盲孔 。 三角衣架 材料 采用 丙烯腈 苯乙烯共聚物 ） ， 有极好的冲击强度 、 尺寸稳定性好 、 电性能 、 耐磨性 、 抗化学药品性 、 染色性 ， 成型加工和机械加工较好 。塑件如图所示： 本科毕业论文 2 对于模具设计这个实践性非常强的设计课题，我们进行了大量的实习。在指导老师的协助下和在工厂师傅的讲解下，同时在现场查阅了很多相关资料并亲手拆装了一些典型的模具实体，明确了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。 在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、标准、期刊等，结合教材上的知识也对注塑模具的组成结构（ 成型零部件、浇注系统、导向部分、推出机构、排气系统、模温调节系统）有了系统的认识，拓宽了视野，丰富了知识，为将来独立完成模具设计积累了一定的经验。 本次模具设计尽量借用计算机来完成复杂的计算和建模分析，总结前人的设计经验，结合塑件的具体结构和塑料材料的具体性能，尽量设计出高的，科学的，自动化高的先进的模具。在模具的结构设计中，尽量采用标准件，降低模具设计工作量，节约原材料，降低成本，在保证质量的前提下尽量简化模具结构 大学四年的本科学习即将结束，毕业设计是其中最后一个环节，是对以前本科毕业论文 3 所学的知识及所掌握的技能的综 合运用和检验。随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。 本选题的国内外发展状况： 模具 工业是国民经济的基础产业 是“百业之母” ， 是永不衰亡的行业 , 模具工业的发展水平标志着一个国家工业水平及产品开发能力 2。 我国模具工业解放后从无到有 ， 在经历了半个多世纪的发展 ， 已有了较大的提高 ， 发展速度十分迅速 ， 目前已初具规模 。 虽然我国模具技术水平正在逐步提高 ， 但与工业较为先进的国家相比 ， 仍存在较大的差距 ， 纵观我国的模具工业 ， 既有高速发展的良好势头 ， 又存在模具品种少 、精度低、结构欠合理、寿命短等一系 列的不足 ， 无法满足整个工业迅速发展的迫切要求。 模具工业在我国已经成为国民经济发展的重要基础工业之一。国民经济的支柱产业如机械、电子、汽车、石油化工和建筑业等都要求模具工业的发展与之相适应，都需要大量模具，特别是汽车、电机、电器、家电和通信等产品中60%零部件都要依靠模具成型。我国石化工业一年生产 500多万吨聚乙烯、聚丙烯、和其他合成树脂，很大一部分需要塑料模具成形，做成制品，用于生产和生活的消费。生产建筑业用的地砖墙砖和卫生洁具，需要大量的陶瓷模具，生产塑料管件和塑钢门窗，也需要大量的塑料的模具 成形。 正因为此，我国非常重视模具工业的发展，重视模具技术的提高。早在 1984年就成立了全国模具工业协会。 1989年在国务院颁布的关于当前产业政策要点的决定中，模具就被列为机械工业技术改造序列的首位。 1997年以来，又相继把模具及其加工技术和设备列入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。所有这些政策的制定和贯彻，都极大地推动了我国模具工业的发展。 经过多年的建设与努力，我国的模具工业已初具规模，取得了相当的成就。到目前为止，我国已制定了模具技术的研究和开发，目前从事模 具技术研究的机构和院校已达 30余家，从事模具技术教育和培训的院校已超过 50多项、为我国的经济建设输送了大批人才，并同时取得了一大批成果。其中获得国家重点资助建设的有华中科技大学模具技术国家工程研究中心和郑州大学橡塑模具国家工程研究中心等，在模具 具的电加工和数控加工技术、本科毕业论文 4 快速成形与快速模技术、新型模具材料等反方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具技术制造周期等方面做出了贡献。 通过阅读大量的关于模具设计的文献，一致认为 模具工业潜力很大 ， 前景广阔。近十多年来 ， 大多数国家的模具总 产值将有大幅度的提高。模具技术进步极大地促进了工业产品生产发展 ， 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” ， 在日本 ， 模具被誉为“进入富裕社会的原动力” ， 在联邦德国 ， 模具被冠之以“金属加工业中的帝王”之称 ， 在罗马尼亚 ， 有“模具就是黄金”之说。可见模具工业在世界各国经济发展中具有极其重要的地位。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。 随着人类社会的进步和高技术的不断发展，世界各国对塑料模设计技术给予了高度重视和关注，不惜投入重金进行研究和开发。塑料模 射模 研究内容： 收集整理有关制件图设计、成型工艺、成型设备、机械加工、特种工艺等有关资料以备设计模具时使用。 消化塑料制件图，了解塑件的用途，分析塑件的工艺性、尺寸精度等技术要求，如：塑件的原材料表面形状、颜色与透明度、使用性能与要求；塑件的几何结构、斜度、镶件等情况；熔接痕、缩孔等成型缺陷出现的可能与允许程度；浇口、顶杆等可以设置的部位；有无涂装、电镀、胶接、钻孔等后加工等，此类情况对塑件设计均有相应要求。选择 塑件精度最高的尺寸进行分析，查看估计成型公差是否低于塑件的允许公差，能否成型出符合要求的制件。若发现问题，可对塑件图纸提出修改意见。 分析工艺资料，了解所用塑料的物化性能、成型特性以及工艺参数，如材料与制件必须的强度、刚度、弹性；所用塑件的结晶性、流动性、热稳定性；材料的密度、粘度特性、比热容、收缩率、热变形温度以及成型温度、成型压力、成型周期等。并注意收集如弹性模量 E、摩擦因素 f、泊松比等与模具设计计算有关的资料与参数。 选择成型设备 本科毕业论文 5 模具与设备必须配套使用，因为多数情况下都是根据成型设备的种类来进行模具设计，为此，在设计模具之前，首先要选择好成型设备，这就需要了解各种成型设备的规格、性能与特点。以注塑机来说，如注射容量、锁模压力、注射压力、模具安装尺寸、顶出方式与距离、喷嘴直径与喷嘴球面半径、定位孔尺寸、模具最小与最大厚度、模板行程等，都将影响到模具的结构尺寸与成型能力。同时还应初估模具外型尺寸，判断模具能否在所选的注射机上安装与使用。 拟定模具结构方案 理想的模具结构应能充分发挥成型设备的能力（如合理的行腔数目和自动化水平等） ，在绝对可靠的条件下使模具本身的工作最大限度地满足塑件的工艺技术要求（如塑件的几何形状、尺寸精度、表面光洁度等）和生产经济要求（成本低、效率高、使用寿命长、节省劳动力等），由于影响因素很多，可先从以下方面做起： （ 1） 塑件成型 按塑件形状结构合理确定其成型位置，因成型位置在很大程度上影响模具结构的复杂性； （ 2） 型腔布局 根据塑件的形状大小、结构特点、尺寸精度、批量大小以及模具制造的难易、成本的高低等确定行腔的数量与排列方式； （ 3） 选择分型面 分型面的位置要有利于模具加工、排气、脱气、脱模、塑件的表面质量及工艺操作等 ； （ 4） 确定浇注系统 包括主流道、分流道、冷料穴、浇口的形状、大小和位置，排气方法、排气槽的位置与尺寸大小等； （ 5） 选择脱模的方式 考虑开模、分型的方法与循序，拉料杆、推杆、推管、推板等脱摸零件的组合方式，合模导向与复位机构的设置以及侧向分行与抽芯机构的选择与设计； （ 6） 模温调节 模温的测量方法，冷却水道的形状、尺寸与位置，特别是与模腔壁间的距离及位置关系； （ 7） 确定主要零件的结构与尺寸 考虑成型与安装的需要及制造与装配的可能，根据所选材料，通过理论计算或经验数据，确定型腔、型芯、导柱、导套、推杆、滑块等主要零件的 结构与尺寸以及安装、本科毕业论文 6 固定、定位、导向等方法； （ 8） 支承与联接 如何将模具的各个组成部分通过支承块、模板、销钉、螺钉等支承与连接零件，按照使用与设计要求组合成一体，获得模具的总体结构。 结构方案的拟定，是设计工作的基本环节。它既是设计者的构思过程，也是设计对象的胚胎，设计者应将其结果用简图和文字加以描绘与记录，作为方案设计的依据与基础 研究方法、手段及步骤： 方法、手段： 查阅资料，初步确定设计方案，撰写开题报告； 完成外文翻译，测绘塑件图，确定设计方案； 绘制模具草图并进行相应的设计、计算； 绘制模具装配图 和非标准零件图； 步骤 ： 第一阶段 ： 材料的搜集整理查阅相关资料 ； 本阶段需要完成与课题相关的调研工作，并对相关的文章进行搜集、整理，选出与设计有关的资料备用拟定设计草图，选出最佳方案。 第二阶段 ： 方案设计 第 三阶段 ： 绘制装配图 零件图 撰写设计说明书本阶段主要完成与方案相符合的文章的撰写，包括摘要、前言、设计步骤、内容、参考文献等。图纸的绘制、装配图、零件图。 参考文献： 1 田福祥 . 现代模具技术的特点及其发展趋势 . 热加工工艺 , 2004, (8): 5559 2 蒋桂芝，王丽 . 我国模具技 术的发展现状及其发展趋势 . 机电产品开发与创新 , 2008,21(4): 197198 3 罗继相 . 浅析我国模具行业现状及发展趋势和对策 . 模具技术 , 2001, 3(6): 3639 4 刘吉兆，许学军 . 抽芯件在侧抽芯机构中的应用 . 机械设计与制造 , 本科毕业论文 7 1999,(11):4244 5 陈祥华 . 多向抽芯注射模的设计与制造 . 模具技术 , 1996, (4): 5457 6 王燕 . 多腔多个方向抽芯的注射模设计 . 塑料 , 2000, 29(4): 243 7 全国模具编辑委员 会 机械工业出版社， 2003； 8 全国模具编辑委员会 机械工业出版社， 2000 9 于华 机械工业出版社， 1997 10 王树勋 机械工业出版社， 1995 11 田福祥 . 新型斜抽芯注射模 . 现代塑料加工应用 , 2005, 17(4): 5658 12 吴光明，金惠萍 . 注射模小型抽芯机构的设计 . 模具制造 , 2001, 4(4): 2832 13 李秦蕊 第三版 西北工业大学出版社，95 14 孟令春 . 内侧抽芯注射模的设计 . 模具工业 , 1993, (3): 3233 15 廖晖 . 内抽芯组合滑块的设计 . 模具工业 , 1994, (8): 5256 16 伍建国 . 内抽芯顶板顶出注射模 . 模具工业 , 1990, (7): 2425 17 李学军 . 三角衣架塑料模 . 模具制造 , 2002. 8(13): 5153 18 3D 2004, 44(4): 1530 19 in 2003, 22(6): 4953 20 2009, 36(4): 11141122 毕 业 设 计 三角衣架塑料模设计 要 注射成型是塑料成型的主要方法之一，其优点是可以一次成型形状复杂的塑件，生产效率高。 （ 件是目前国内在产品造型设计和模具设计中应用广泛的软件之一，它有其专门的注塑模设计模块， 通过利用其方便快捷的模架库外挂（ 模具设计中的一些繁琐工作变得尤为简单。 在本设计中，三角衣架作为大批量生产的日常用品适宜采用注射方法成型，通过对塑件进行结构和工艺性分析，设计出一套一模两腔的塑料注射模具，并合理 编写出成型零件的制造工艺。在设计中， 软件的应用贯穿到了整个设计过程，首先利用 软件的零件模块进行三角衣架实体模型的创建，然后利用其制造模块对模型进行分模、型芯的设计、浇注系统的设计，最后利用其模具外挂生成标准模架，再进行顶杆、冷却系统、支撑柱等综合布置。在模具的设计过程中，一些重要的尺寸（如壁厚，顶杆直径，流道尺寸等）都经过了理论计算或取一个合理的经验数值，并进行了强度校核和流道剪切速率的校核。模具各部分结构设计好后，利用创建好的模型生成 工程图并将其导入 做出符合国 标的装配图及部分零件图，跳过了直接绘制工程图中大量繁琐的工作，降低了设计工作量。该设计充分体现了 软件在模具设计的优越性。 关键词： 三角衣架塑件 注射模 目 录 1 前言 1 计的目的和意义 1 具工业在国民经济中的地位 1 国塑料模具行业的发展现状 2 软件的介绍 3 2 塑件成型工艺分析 4 件的使用要求 4 件的材料分析 4 件的尺寸精度、塑件表面质量、塑件的结构工艺性分析 5 件的尺寸精度分析 5 件的表面质量分析 5 件的结构工艺性分析 6 3 成型设备的选择与模塑工艺参数的编制 6 件的体积和质量 7 腔数量确定 7 注系统凝料的估算 7 射机的选用及其技术参数 7 型工艺参数 8 4 模具结构方案的确定 9 型面位置确定 9 腔数量的最后确定及型腔的排列形式 10 注系统的设计与计算 11 流道设计 11 流道的设计 12 口的设计 14 型零件结构的确定 15 模的结构设计 15 模 (型芯 )的结构设计 16 气与引气系统机构的确定 17 料穴与拉料杆设计 17 凹部分的处理 18 具结构形式的确定 18 5 主要零部件的设计计算 18 型零件工作尺寸计算 18 型零件尺寸及动模垫板厚度的计算 21 模侧壁厚度计算 21 模底部厚度计算 22 模垫板厚度计算 22 准模架的选择 23 架的确定 23 模板尺寸的确定 23 柱长度确定 24 模机构的设计与计算 24 出方式的确定 25 模力的计算 25 杆尺寸确定及校核 26 具冷却系统的计算 28 却介质 28 却系统计算 28 路的布置形式 30 6 注射机有关参数的校核 31 射量的校核 31 射压力的校核 31 模力的校核 31 装部分相关尺寸的校核 31 模行程的校核 32 7 模具的建模过程 32 角衣架模型创建 32 架的分模步骤 34 准模架的导入 37 8 成型零件的加工工艺设计 40 模大型芯加工工艺 40 部型芯加工工艺 40 体式凹模加工工艺 41 模小型芯加工工艺 42 9 绘制模具装配图及相关零件图 42 10 结束语 42 致谢 44 参考文献 45 46 附录 1 前言 计的目的和意义 模具在当今工业生产中的地位越来越重要，社会上需要大批的模具从业人员。为了提高模具设计的知识水平，进一步认识和掌握计算机辅助设计，增强自身竞争力，本次三角衣架塑料模设计将会以点带线，以线带面地将大学四年所学的知识贯穿起来，同时也可以了解到塑料模具设计的一般过程，为其它同类设计提供借鉴参考。 本设计是用 软件进行的塑料模具设计，又是计算机辅助设计这一抽象概念的一个具体体现，在此，可以了解到利用 软件进行模具设计的具体操作步骤。在以往课本上学到的都是一些单纯的理论知识， 如何将其应用到实践中呢？在这里， 软件的应用贯穿到整个设计过程中，无论是塑件的分模还是模具结构的设计，都实现了理论知识与实际操作的有机结合，这 不仅 有利于模具 理论水平和 软件的应用 技能 的提高 ，而且在 老师指导 下 ，通过独立查找资料 ， 更 培养了 分析问题 、解决问题等综合能力。 具工业在国民经济中的地位 模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。 模具工业是国民经济的 基础工业，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它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。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。早在1989 年 3 月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。 模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中 60 90的 产品的零件，组件和部件的生产加工。 模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。 单 一个型号的汽车所需模具 就 达几千副，价值上亿元。为了适应市场的需求，汽车 须要不断换型，汽车换型时约有 80的模具需要更换。中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有 14 种排量 80多个车型， 1000 多个型号。单辆摩托车约有零件 2000种，共计 5000 多个，其中一半以上需要模具生产。一个型号的摩托车生产需 1000 副模具，总价值为 1000多万元。其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。 国塑料模具行业的发展现状 20世纪 80年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。近年来， 我国 塑料模具制造水平已有较大提高 ， 每年都以 15的增长速度快速 发展。许多模具企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。 我国 塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了很 大提高。大型塑料模具已能生产单套重量达到 50t 以上的注塑模，精密塑料模具的精度已达到 2m ，制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产，多腔塑料模具已能生产一模 7800腔的塑封模，高速模具方面已能生产挤出速度达6m/上的高速塑料异型材挤出模具及主 型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。在生产手段上，模具企业设备数控化率已有较大提高， 术的应用面已大为扩展，高速加工及 T 等先进技术的采用已越来越多，模具标准件使用覆盖率及模具商品化率都有较大幅度的提高，热流道模具的比例也有较大提高。另外，三资企业的蓬勃发展进一步促进了塑料模具设计制造水平及企业管理水平的提高，有些企业已实现信息化管理和全数字化无图制造。 随着现代工业特别是汽车、家电等工业的快速发展，环咨分析认为，我国模具市场的总体趋热 是平稳向上的 ,未来的模具市场中 , 注塑模具的发展速度将高于其它模具 ,并且在模具行业中的比例将逐步提高。 尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口 10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等工业发达国家许多。今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。 （ 1） 注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越 高，模具也将日趋大型化和精密化。 （ 2） 加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。 （ 3） 推广 术；模具 术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明，模具 术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。 （ 4） 重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高 速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。 软件的介绍 是美国参数技术公司推出的一套 的内容涵盖了产品从概念设计、工业造型设计、三维模型设计、分析计算、动态模拟与仿真、工程图的输出、数控加工编程。经过多年的发展，随着版本的更新换代，功能也越来越完善，目前共有 8用户提供全套解决方案。 软件系统提供了丰富而实用的实体造型和装配功能，通过可视化的三维设计，保证了产品设计的合理性、高效性。 设计人员在较短时间内，将设计思维在计算机中以立体造型的形式转化出来，从而使设计人员能将注意力始终集中于创造性的设计活动中，提高设计质量和设计效率。 软件的参数化设计可使 具有自动绘图的功能。 软件使用单一数据库设计，设计人员在设计过程中，任何时候所做的任何修改都会自动调整到整个设计过程中，如零件图中有改动其装配图也会自动发生更改，做到了所谓全相关，这对设计复杂的装备尤为重要。 在模具设计方面， 软件也是其中一款在国内外应用广泛的三维软件，它有专门面 向塑料模设计模块，通过利用其方便快捷的标准模架库外挂（ 模具设计中的一些繁琐工作变得尤为简单，其智能式的设计可对零件实现自动装配，并能随心所欲地进行修改，直到得出满意的方案。这一强大而完善的功能无疑是模具设计的首选软件。 2 塑件成型工艺分析 件的使用要求 该塑件（三角衣架）作为日常用品，要具备安全无毒，化学稳定性高，不易分解等特点和价格低廉的要求；同时，作为承重物件在一定的高度掉下或过载时，不会出现裂纹甚至断裂，这就意味着塑件所使用的材料要有一定的机械强度。 件的材料分 析 根据 对塑件的分析要求，同时考虑原材料价格要低廉，现决定选用应用广泛的 二烯、苯乙烯三种原料为单体经过共聚而成的一种热塑性塑料（可以反复加热软化冷却成型的塑料），因此兼有三种元素的共同性能，使其具有“坚韧、质硬、刚性”的性质。 味，其特点如下： 结构特点：线性结构非结晶型 使用温度：小于 70C 化学稳定性：比较稳定 性能特点：有极好的抗冲击强度，有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性等，利用 型的塑料件尺寸稳定和有较好的光泽。其缺点是耐热性不高，原料吸湿性大，同时其耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。 成型特性：流动性中等，溢边料 右，吸湿性强，含水量应小于 成型前原料必须充分干燥，该塑料的脱模性不良，塑件上的脱模斜度宜稍大，通常取 2以上。推出力过大或机械加工时塑件表面呈现白色痕迹。 结论：经以上分析， 料非常适合用作三角衣架的原材料，而且其成型性能良好，适宜采用注射成型方法生产，成型前原料要充分干燥。 表 1 技术指标 值 密度 (g / 3) 缩率 (%) 明度 不透明 比热容 /(J 1 k1470 续上表 吸水性（ 24小时）（ %） 服强度 /0 拉伸弹性模量 /压强度 /3 弯曲弹性模量 /点 130 160 件的尺寸精度、塑件表面质量、塑件的结构工艺性分析 图 1 所示为三角衣架的零件图，其壁厚为 2 塑件零件图 件的尺寸精度分析 塑件的尺寸要求并不严格，各尺寸均为自由尺寸，故选取低的精度等级就能满足日常的使用要求，根据 14486 1993，按 塑料件精度来确定各尺寸的公差值。 件的表面质量分析 该塑件为用来晾晒衣物的衣架，要求表面光亮美观，塑件外表面应无尖锐的毛刺、 斑点和明显的熔接痕。考虑到塑件表面质量高时，其模具的加工成本也会增高，根据塑件的使用要求和模具加工成本综合考虑，塑件外表面的粗糙度取 塑件的内表面没有较高的粗糙度要求。相应地，用 于成型塑件外表面的模具型腔表面粗糙度定为成型其内表面的模具大型芯表面粗糙度定为 件的结构工艺性分析 从零件图（图 1）可看出，该塑件为外形近似三角形的壳类零件，其外形结构简单、对称。腔体深 10局部地方壁厚受结构影响外，总体壁厚均匀为 2于厚壁塑件，这有利于减少塑料填充型腔时的阻力和收缩的均匀性。塑件的总体尺寸适中，成型性能良好。 塑件中，环形分布着 3 处阵列型方孔，成型后要轮廓清晰，其长度方向的线性变化要均匀，倒圆角量很小，成型它的模具工作零件要用电火花 成型加工。 塑件中部固定挂钩处分布着三处侧凹结构的加强筋，通过分析，这儿须要强脱，所以模具结构设计中要设计成强脱形式，同时有必要对强脱进行校核。 模斜度通常取 2以上。此塑件中，脱模表面的脱模斜度设计成 3，塑件易于脱模避免顶坏。 3 成型设备选择与模塑工艺参数的编制 图 2 是根据塑件壁厚均匀要求，用 三维软件做的一个三角衣架模型，建模后除了能得到衣架体积，分型面面积等参数外，这个模型也是 分模时的参照模型。 图 2 塑件的 模型 件的体积和重量 三角衣 架的模型建好后，可以利用 软件的 分析 模型 质量属性 功能，方便地查出单个塑件的体积。现查得： 334 塑取 ，于是可算得单个塑件质量为： 塑塑 腔数量确定 考虑到该塑件为一般日常用品，需求量大，而且产品的形状简单，模腔布置方便，尺寸精度要求又低，因此确定为大批量生产，模具应采用一模多腔的结构，同时兼顾模具 的制造成本，模具整体外形尺寸的大小关系（在满足要求的前提下，尽量减少外形尺寸），模具零件加工的难易程度，现决定选用一模两腔的模具结构形式。 注系统凝料的估算 浇注系统的凝料体积，可以根据经验按照塑件体积的 1倍来估算。同时考虑到模具只有一模两腔，其流道会比较简单，长度也比较短，浇注系统中的凝料是很少的，现采用按塑件体积的 来进行浇注系统凝料体积的估算，所以对于确定的一模两腔，注塑机一次注入模具型腔的注射量为： 33 ）（塑总 射机的选用及其技术 参数 根据上面 估算出的一次注入模具型腔塑料总体积，再按照注射机的每次注射量应小于或等于其公称注射量的 80%估算，于是有： 33 总公 选定公称注射量为 3125型号为 125 螺杆式注射机，其主要技术参数如下表 2所示。 表 2 125注射机主要技术参数 技术参数 值 标称注射量 / 3125 螺杆直径 /2 注射压力 /50 注射行程 /60 螺杆转速 /（ r/ 10 140 注射时间 /s 射方式 螺杆式 合模力 /N 5109 最大成型面积 / 2360 模板最大行程 /00 模板最大厚度 /00 模板最小厚度 /00 拉杆空间 /60 360 合模方式 液压 机械 推出形式 中心推出 电动机功率 /1 喷嘴球半径 /2 喷嘴孔直径 / 定位圈尺寸 /00 机器外形尺寸 /m 型工艺参数 塑件注射成型工艺参数如下表所示，试模时，可根据实际情况进行必要调整。 证塑件质量合格及稳定所必须的条件是准确而稳定的工艺参数，在调整工艺参数时原则上应按压力 时间 温度的顺序来调机，不应该同时变动两个或以上参数，防止工艺条件紊乱造成塑件质量不稳定。 表 3 工艺参数 规格 预热和干燥温度 / 80 85 预热和干燥时间 /h 2 3 料筒温度（ 后段） / 150 170 料筒温度（中段） / 165 180 料筒温度（前段） / 180 200 喷嘴 温度 / 170 180 结构 直通式 注射压力 /0 100 螺杆转速 r/0 模具温度 / 50 80 成型时间 /s 注射时间 20 90 保压时间 0 5 冷却时间 20 120 成型周期 50 220 后处理方法（温度 /，时间 / s） 红外线灯、烘箱（ 70， 2 4） 4 模具结构方案的确定 型面位置确定 为使产品顺利从模具中取出，模 具必须分成公母两部分，此分界面被称为分型面，有分模及排气的作用，由于分型面受到塑件几何形状、尺寸精度、脱模方法、0 序、模具类型、排气条件、嵌件位置、浇口形式等多种因素的影响，在选择分型面时需要注意： 分型面不能选择在影响产品外观的表面（或精度要求高的表面）。 分型后塑件应尽可能留在动模一侧，以便方便取出塑件。 分型面选择应有利于成型模具的加工制造。 对于同轴度要求高的产品或容易造成错位部分，要放置在分型面的同一侧。 分型面应选在塑件截面最大处，尽量取在料流末端，有利于排气。 该塑件形状简单，原则上只需 一个分型面就能顺利取出塑件，根据分型面的选择要求，现选取三角衣架的分型面位置如下图 3中的 A A 处。这样有利于排气，塑件表面的成型质量会较好，也便与模具的加工。 图 3 分型面位置 腔数量的最后确定及型腔的排列形式 综合所选注射机的各参数，考虑到模架尺寸也不宜太大以免造成装模困难，现最终确定型腔数量为一模两腔。 在多型腔模具中型腔尽可能采用平衡式排列布置，且与浇口开设部位对称，并在满足刚度的条件下尽可能紧凑以减少模具外形尺寸。同时这也有 利于缩短分流道的长度，这对塑件的成型是非常有利的。因现确定的型腔数目是一模两腔，故采用直线对称排列。 参照经验数据，多腔模各型腔间距不小于 25时模具结构中，凹模模腔是直接在定模固定板上加工而成（即为整体式），这种形式，模具的刚度是很容易满足的，所以型腔的距离也可以适当取小些，以便使熔料能更快充满型腔，防止流道冷料。综合考虑，现确定两型腔距离为 35腔的排布和间距如下图 4所示。 1 图 4 型腔排布 注系统的设计与计算 流道设计 主流道是连接喷嘴与分流道入口处之间的一段通道。其尺寸大小与塑料流速和充模时间的长短密切相关，若太大，则造成回收冷料过多，冷却时间也会增长，而且容易产生涡流，使塑件质量下降；若流径太小，热量损失增大，流动性降低，注射压力增大，造成成型困难，而且塑件容易出现飞边。主流道设计有以下要点： 浇口套内孔锥度取值为 2 6度，太大会造成压力减少，太小会使流速增大，造成成型困难；粗糙度在 之间。 主流道大端与分流道交接处应该倒圆角 R=1 3减小料流阻力 。 主流道尽量短，小型模具应尽量小于 60减少冷料回收，和热量损失。 主流道与喷嘴接触处通常设计成半球形凹坑，深度常取 3 5 （ 1）主流道尺寸确定 主流道长度：根据主流道设计要点和对模具尺寸估算，现初取 L=60行设计。 主流道小端直径： d=注射机喷嘴尺寸 +（ 1） 4+ 主流道球面半径： 射机喷嘴球半径 +（ 1 2） 12+1） =13 主流道锥角：取 3 。 主流道大端直径： 。 半球形凹坑深度：取 h=5 2 主流道大端圆角：取 R=2 （ 2） 主流道的凝料体积 7 ) ）（主主主主主 （ 3） 主流道当量半径 。（ 4） 主流道浇口套形式 主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，极易磨损，对材料的要求比较高，故将其分开设计，以便于拆卸更换。同时也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理。现材料选用 处理淬火表面硬度为 5055时为了防止转，浇口套采用螺钉固定 结构。与浇口套相配的定位圈直径取 100形状如下图 5示。 图 5 浇口套、定位圈形状 流道的设计 分流道介于主流道和浇口之间，起着分流和转向作用。设计时基本原则为： 在条件允许下，分流道截面面积应尽量小，长度尽量短。 分流道表面不要求过分光滑，通常 。 流道设计时应先取较小尺寸，以便于试模后有修正余量。 （ 1）分流道的布置形式 本设计中，根据型腔的排列形式，只须要一级分流道就能满足要求。3 形状，浇口要开设在定模一侧，所以为了 加工方便分流道也设置在定模一侧。 （ 2）分流道的长度 根据上面 型腔的布形式及型腔间的距离，可确定单边分流道长度为 。 （ 3）分流道的当量直径 因为三角衣架塑件的壁厚为 2其质量也小于 200g，因此分流道的当量直径可以用以下经验公式确定。现计算有： . 3 32 6 5 5 4 分塑分同时，根据经验数据， 料的圆形截面分流道直径为 算结果与经验值差距较大，所以综合理论计算和经验数据 ，现取 D。 （ 4）分流道的截面形状 为了方便加工和凝料脱模，分流道需设计在分型面上并在定模一侧。因分流道很短，热量散失是次要因素，为了便于加工，现选用加工性能比较好的半圆形流道，表面粗糙度取 。 （ 5）分流道的截面尺寸 根据半圆形截面面积与当量直径为分： 分6）分流道的凝料体积 33232 分分分（ 7）剪切速率校核 计算分流道体积流量： s/3 塑分分（注射时间为 t，根据查表可确定 t=同） 剪切速率：131333 ）（分分分 R由计算知，4 132 105105 以，分流道内熔体的剪切速率合格。 口的设计 浇口是浇注系统的关键部分，浇口的位置、类型及尺寸对塑件质量影响很 大。其作用是使塑料以较快的速度进入并充满型腔。它能很快适时冷却，封闭，防止型腔内塑料熔体倒流。 该塑件外表面质量要求较高，为了不影响外观，现决定选用矩形侧浇口，而且塑件体积小，型腔容易充满，为避免产生更多熔接痕，浇口数目宜选一个，并开设在分型面上定模一侧。其截面形状简单，易于加工，便于试模后修正，降低了模具制造成本。从型腔的边缘进料，去除浇口容易，浇口去除后不留明显痕迹，对产品外观影响很小。 （ 1）浇口尺寸的确定 估算侧浇口深度 通过查手册可以得到侧浇口的深度计算公式，再根据塑件厚度 t=2时 n=是有： 查模具设计手册又知，对于壁厚为 2塑件， 料对应的浇口深度为 间，考虑到要预留一定的修模量（浇口深度常先取小值以便发现问题时修模），现取 h= 侧浇口宽度 由侧浇口的宽度计算公式可得： 4 1 式中， 软件方便地测出为 。 侧浇口长度 侧浇口长度一般在 2这里取 口L。 （ 2）侧浇口剪切速率的校核 浇口当量半径 根据截面面积相等有： R 浇，即 121 ）（浇 计算浇口的体积流量 s/3 塑浇 切速率计算 141343 浇浇浇 R 5 由计算结果知，该矩形侧浇口的剪切速 率处于浇口与分流道的最佳剪切速率143 105105 s 之间，所以，浇口的剪切速率校核合格，浇口尺寸理论上符合要求。 （ 3）主流道剪切速率校核 通过上面已经确定了分流道尺寸，所以浇注系统的体积也已经确定，因而，主流道的剪切速率就可以校核了。 主流道的体积流量 s/3 塑分主主 主流道剪切速率 13141343n R 主主由结果知，求得的主流道熔体的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率132 105105 以，主流道的剪切速率也符合要求，尺寸确定合理。 图 6 浇注系统与塑件的三维模型 型零件结构的确定 模的结构设计 为了加工方便，简化加工工艺，和避免塑件上可能产生的拼接痕迹，型腔将直接在定模固定板上加工而成，即凹模做成整体式的结构，型腔周边妨碍加工部位另外做成定模小型芯，所以最终的整体式凹模的模腔周边会分布很多用于定模小型芯嵌入的孔，如图 7 所示。 6 图 7 整体式凹模 模（型芯）的结构设计 通过对塑件的结构分析可知，该塑件的型芯有两个：一个是成型零 件内表面的动模大型芯，通过对其进行加工工艺分析，若大型芯做成整体式的话，加工起来是不方便的，所以现在考虑大型芯用组合、直通式外形结构，把其与中部突起的部分（命名中部型芯）分开加工，中部型芯非成型部分做成阶梯圆柱形式，方便固定；另一个是成型塑件周边挂钩的定模小型芯，它将作为嵌件嵌入定模中。另外从大型芯中分出的中部型芯需要防止转，因为其成型轮廓有对应的位置，现决定用圆柱销止转。各型芯形状如下图 8 示。 图 8 大型芯、中部型芯、小型芯 7 气与引气系统结构的确定 当塑料熔体填充型腔时，必须顺序排出型 腔及浇注系统内的空气及塑料受热或凝固产生的低分子挥发气体。如果型腔内因各种原因而产生的气体不被排除干净，一方面将会在塑件上形成气泡、接缝、表面轮廓不清及填充缺料等成型缺陷，还会导致塑件局部碳化或烧焦，同时积存的气体还会产生反向压力而降低充模速度，因此设计型腔时必须考虑排气问题。 本设计中，塑件简单，体积很小，所以模具成型空腔中的气体是很少的，根据塑件形状分析，其最后填充部位在分型面上，因此可利用分型面、推杆活动间隙、型芯嵌件间隙进行排气，就可保证塑件的质量，同时也有利于 减少加工成本 和 不必要的工时，提高了工作 效率 。 料穴与拉料杆设计 冷料穴位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端。其作用是捕足料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而影响塑件质量；通过在冷料穴末端设置拉料杆，主流道冷料穴在开模时又能起到把主流道的凝料拉出的作用。 根据 料的性质和加工方便为原则，主流道冷料穴决定选用 Z 形冷料穴，其圆柱体直径通常取主流道的大端直径或者比主流道大端直径大 1 2本设计中，冷料穴直径取 D=9料穴尺寸确定及与拉料杆、模板之间配合关系如下图 9反映。而在本设计中，分流道设计得比较短，不容易积 存冷料，因此无须设置分流道冷料穴。 图 9 “ Z”型拉料杆及其配合 8 凹部分的处理 塑件中部固定挂钩处分布着三处侧凹结构的加强筋，如图 10，因此结构处于塑件的内表面，而且空间很小，侧抽芯，斜顶等脱模结构是不可行的。所以该处只能强脱模。在前面已经通过 软件对三角衣架建了模，现就对强脱结构处的尺寸进行校核检验，看是否满足强脱的要求。 根 据 设 计 的 尺 寸 及 可 强 脱 条 件 有 ： %5%55 %100) 显然，侧凹尺寸合理 ，该位置作强脱处理可行。 具结构形式的确定 通过上面的分析可知，塑件选用侧浇口，而且塑件只有一个分型面，塑件体积很小，这就决定了模架应选用中小型两板模的大水口模架，同时因为成型塑件的动模大型芯采用的是直通式结构，所以模架中还要增加一块垫板来做支承，而且通过垫板在背面用内六角螺钉拉紧。考虑塑件的形状、高度、壁厚等，决定选用推杆推出方式实现塑件脱模。 5 主要零部件的设计计算 型零件工作尺寸计算 该塑件的尺寸精度要求比较低，又没有什么配合要求，所以各尺寸均未标注公差。在实际生产中，为了简化计 算，对于这类尺寸在计算时往往只加上它的收缩量，公差则按模具的经济制造精度取得。现对该塑件的成型零件尺寸计算也按这样的方式处理，公差按经济制造精度 取得，而有配合要求的成型尺寸按配合精度（ 得。 图 10 侧凹结构尺寸 9 表 4 型腔成型尺寸 类型 塑件上的尺寸（ 计算公式 制造公差 Z 收缩率 计算结果（ 型腔径向尺寸 104 *%1 Z ： 18 其它 2%1 Z ： R R 53 18 R R 高度尺寸 12 *%1 Z： 型腔凸块尺寸 5 %1 Z ： 6 0
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