【ZM202】飞利浦剃须刀电池盒的塑料模设计【RW+FY+PROE】
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【 缩包内文件清单 553B 433B 328B 426B 剃须刀 _装配 剃须刀 _零部件 模具设计与制造 模具是制造业的重要工艺基础，在我国，模具制造属于专用设备制造业。中国虽然很早就开始制造模具和使用模具，但长期未形成产业。直到 20 世纪 80年代后期，中国模具工业才驶入发展的快车道。近年，不仅国有模具企业有了很大发展，三资企业、乡镇（个体）模具企业的发展也相当迅速。 虽然中国模具工业发展迅速，但与需求相比，显然供不应求，其主要缺口集中于精密、大型、复杂、长寿命模具领域。由于在模具精度、寿命、制造周期及生产能力等方面，中国与国际平均水平和发达国家仍有较大差距，因此，每年需要大量进口模具。 中国模具产业除了要继续提高生产能力，今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高。结构调整方面，主要是企业结构向专业化调整，产品结构向着中高档模具发展，向进出口结构的改进，中高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进、多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术、信息化方向发展。 近年，模具行业结构调整和体制改革步伐加大，主要表现在，大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数 量及其生产能力增加； “三资 ”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。从地区分布来看，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。 虽然我国模具总量目前已达到相当规模，模具水平也有很大提高，但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。当前存在的问题和差距主要表现在以下几方面： （ 1） 总量供不应求 国内模具自配率只有 70%左右。其中低档模具供过 于求，中高档模具自配率只有 50%左右。 （ 2） 企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构均不合理 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，模具进出口之比为 ，进出口相抵后的净进口额达 美元，为世界模具净进口量最大的国家。 （ 3） 模具产品水平大 大低于国际水平，生产周期却高于国际水平 产品水平低主要表现在模具的精度、型腔表面粗糙度、寿命及结构等方面。 （ 4） 开发能力较差，经济效益欠佳 我国模具企业技术人员比例低，水平较低，且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值约合 1 万美元，国外模具工业发达国家大多是 15 20 万美元，有的高达 25 30 万美元，与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理，真正实现现代化企业管理的企业较少。 造成上述差距的原因很多，除了历史上模具作为产品长期未得到应 及多数国有企业机制不能适应市场经济之外，还有下列几个原因： （ 1） 国家对模具工业的政策支持力度还不够 虽然国家已经明确颁布了模具行业的产业政策，但配套政策少，执行力度弱。目前享受模具产品增值税的企业全国只有 185 家，大多数企业仍旧税负过重。模具企业进行技术改造引进设备要缴纳相当数量的税金，影响技术进步，而且民营企业贷款十分困难。 （ 2） 人才严重不足，科研开发及技术攻关投入太少 模具行业是技术、资金、劳动密集的产业，随着时代的进步和技术的发展，掌握并且熟练运用新技术的人才异常短缺，高级模具 钳工及企业管理人才也非常紧张。由于模具企业效益欠佳及对科研开发和技术攻关重视不够，科研单位和大专院校的眼睛盯着创收，导致模具行业在科研开发和技术攻关方面投入太少，致使模具技术发展步伐不大，进展不快。 （ 3） 工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低 近年来我国机床行业进步较快，已能提供比较成套的高精度加工设备，但与国外装备相比，仍有较大差距。虽然国内许多企业已引进许多国外先进设备，但总体的装备水平比国外许多企业低很多。由于体制和资金等方面的原因，引进设备不配套，设备与附件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问 题长期得不到较妥善的解决。 （ 4） 专业化、标准化、商品化程度低，协作能力差 由于长期以来受 “大而全 ”“小而全 ”影响，模具专业化水平低，专业分工不细致，商品化程度低。目前国内每年生产的模具，商品模具只占 40?左右，其余为自产自用。模具企业之间协作不畅，难以完成较大规模的模具成套任务。模具标准化水平低，模具标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，特别是对模具制造周期有很大影响。 （ 5） 模具材料及模具相关技术落后 模具材料性能、质量和品种问题往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外 进口钢材相比有较大差距。塑料、板材、设备性能差，也直接影响模具水平的提高。 目前，我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势日趋明显，这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面，国内模具市场将继续高速发展，另一方面，模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显。因此，放眼未来，国际、国内的模具市场总体发展趋势前景看好，预计中国模具将在良好的市场环境下得到高速发展，我国不但会成为模具大国，而且一定逐步向模具制造强国的行列迈进。 “十一五 ”期间，中国模具工 业水平不仅在量和质的方面有很大提高，而且行业结构、产品水平、开发创新能力、企业的体制与机制以及技术进步的方面也会取得较大发展。 模具技术集合了机械、电子、化学、光学、材料、计算机、精密监测和信息网络等诸多学科，是一个综合性多学科的系统工程。模具技术的发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济的方向发展，模具产品的技术含量不断提高，模具制造周期不断缩短，模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展，模具企业向着技术集成化、设备精良化、产批品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展 。我国模具行业今后仍需提高的共性技术有： (1)建立在 台上的先进模具设计技术，提高模具设计的现代化、信息化、智能化、标准化水平。 )建立在 础上的先进模具加工技术与先进制造技术相结合，提高模具加工的自动化水平与生产效率。 (3)模具生产企业的信息化管理技术。例如 品数据管理）、 业资源管理）、 具制造管理信息系统）及 台等信息网络技术的应用、推广及发展。 (4)高速、高精、复合模具加工技术的研究与应用。例如超精冲压模具制造技 术、精密塑料和压铸模具制造技术等。 (5)提高模具生产效率、降低成本和缩短模具生产周期的各种快速经济模具制造技术。 (6)先进制造技术的应用。例如热流道技术、气辅技术、虚拟技术、纳米技术、高速扫描技术、逆向工程、并行工程等技术在模具研究、开发、加工过程中的应用。 (7)原材料在模具中成形的仿真技术。 (8)先进的模具加工和专有设备的研究与开发。 (9)模具及模具标准件、重要辅件的标准化技术。 (10)模具及其制品的检测技术。 (11)优质、新型模具材料的研究与开发及其正确应用。 (12)模具 生产企业的现代化管理技术。 模具行业在 “十一五 ”期间需要解决的重点关键技术应是模具信息化、数字化技术和精密、超精、高速、高效制造技术方面的突破。 随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展，各行各业对模具的需求量越来越大，技术要求也越来越高。虽然模具种类繁多，但其发展重点应该是既能满足大量需要，又有较高技术含量，特别是目前国内尚不能自给，需大量进口的模具和能代表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具。模具标准件的种类、数量、水平、生产集中度等对整个模具行业的发展有重大影响。因此，一些重要的模具标准 件也必须重点发展，而且其发展速度应快于模具的发展速度，这样才能不断提高我国模具标准化水平，从而提高模具质量，缩短模具生产周期，降低成本。由于我国的模具产品在国际市场上占有较大的价格优势，因此对于出口前景好的模具产品也应作为重点来发展。根据上述需要量大、技术含量高、代表发展方向、出口前景好的原则选择重点发展产品，而且所选产品必须目前已有一定技术基础，属于有条件、有可能发展起来的产品。 根据 “十一五 ”模具行业发展规划， “十一五 ”期间模具产品发展重点主要有如下几类： （ 1） 冲压模具占 模具总量的 40%以上。汽车覆盖件模具主要为汽车配套，也包括为农用车、工程机械和农机配套的覆盖件模具，它在冲压模具中具有很大的代表性，模具大都是大中型，结构复杂，技术要求高。尤其是为轿车配套的覆盖件模具，要求更高，可以代表冲压模具的水平。此类模具我国已有一定的技术基础，已为中档轿车配套，但水平还不高，能力不足，目前满足率只有一半左右。中高档轿车覆盖件模具主要依靠进口，已成为汽车发展的瓶颈，极大的影响着车型开发。 （ 2） 多工位级进模和精冲模代表了冲压模具的发展方向，精度要求寿命要求极高，主要 为电子工业、汽车、仪器仪表、电机电器等配套。这两种模具，国内已有相当基础，并已引进了国外技术及设备，个别企业生产的产品已达到世界水平，应总量不足，进口很多。 （ 3） 塑料模具占模具总量近 40%，而且这个比例还在上升。塑料模具中为汽车和家电配套的大型注塑模具，为集成电路配套的塑封模，为电子信息产业和机械及包装配套的多层、多腔、多材质、多色精密注塑模，为新型建材及节水农业配套的塑料异型材挤出模及管路和喷头模具等，目前虽然已有相当技术基础并正在快速发展，但技术水平 与国外仍有较大差距，总量供不应求，每年的进口额达几亿美元。 （ 4） 目前国内已有较大产量的模具标准件主要是模架、导向件、推杆推管、弹性元件等。这些产品不但国内配套大量需要，出口前景也很好，应继续大力发展。氮气缸和热流道元件主要依靠进口，应在现有基础上提高水平，形成标准并组织规模化生产。 （ 5） 占模具总量给 8%的压铸模具中，大型薄壁精密压铸技术含量高，难度大。镁合金压铸模具目前虽然刚起步，但发展前景好，有代表性。子午线橡胶轮胎模具也是发展方向，其中活络模技术难度 最大。与快速成型技术相结合的一些快速制模技术及相应的快速经济模具具有很好的发展前景。这些高技术含量的模具在 “十一五 ”期间也应重点发展。 he is in to to 0s s of is As a of in so on a to to on to is to to to in is up so as to to At a in at so u in (1) of %. 0% (2) in to be is to as as 0%, 0% is is to be 0%, 0% 004 of , to S is (3) is is to in so on (4) is is in in S 5 00 US as 5 00 US is of to To to be in as as as . (1) to to be At 85, is on to to (2) is is at is in to be (3) to be is to a As a of so on a (4) is is At ? is to a (5) to to a At at on is by On to on as as to on to to be a to to 15 in s as as a so on is a is to a is is to is to on (1) to in AE (2) in (3) s so (4) so (5) of (6) so on in (7) in (8) (9) (10) (11) (12) s 十 15 to be to is be at be is a so on to to be to in to is to at to 十 15 十 15 of (1)to %. nec第 1 页 共 5页 中 南 大 学 毕业（论文）设计任务书 学生姓名： 杨翔 班级 机制 2001 毕业（论文）设计课题： 飞利浦 须刀外形设计及其电池盒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 统中，进行电动剃须刀外形三维造型设 计，注意塑料件设计的工艺要求 2）主要零件工作图 3）在 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。 第 2 页 共 5页 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， 2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， 3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， 4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， 5许发樾主编，模具标准应用手册，北京：机械工业出版社， 6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， 7张明善主编，塑料成型工艺及设备，北京：中国轻工业出版社， 8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， 9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， 10王鹏驹主编，塑料模具技术手册，北京：机械工业出版社， 11申树义等编，塑料模具设计，北京：机械工业出版社， 12（美）贝罗夫斯基 南桥等译，塑料产品设计和加工工程，北京：化学工业出版社，13（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， 14 (美 )阿哈默德著，孙兆渭译，塑料着色 京：轻工业出版社， 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 产品（零件）造型设计 注射模具设计 英文资料翻译及编写设计说明书，准备答辩 毕业设计答辩 导教师 (签名 ) 刘德福 时间 : 教研室 (所 )主任 (签名 ) 时间 : 主管院长 (签名 ) 时间 : 第 3 页 共 5页 中 南 大 学 毕业论文（设计）成绩评定表（一） 指导教师评语： 该生在毕业设计中担任组长，设计积极努力，刻苦认真，有独立工作能力，能自行分析和解 决问题，业余时间能经常和同学交流学习心得，向老师请教问题；设计中对自己要求严格，一丝不苟，力求做到精益求精，能够很好的完成每周布置的任务，总体表现不错。 建议成绩： 指导教师： 年 月 日 第 4 页 共 5页 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： 该设计的设计任务较多，难度较大。总体来看，该设计与生产实际紧密结合，设 计过程逻辑严密，思维清晰，过程流畅，论证充分，方案选择恰当，符合国家标准，无技术性错误， 设计中对塑料零件“电池盒”进行了一模四穴的模具开发，结果令人满意。 论文（设计） 建议成绩： 评 阅 人 年 月 日 第 5 页 共 5页 中 南 大 学 毕业论 文（设计）成绩评定表（三） 答辩记录及意见： 该生在答辩过程中语言流利、表叙清楚、生动有趣，在较短的时间里面表达了设计的主题、设计过程和设计理念，回答问题准确，反应机智灵敏。所设计的剃须刀外型有一定难度，一模四穴的模具开发与实际情况紧密结合，各方面都做的很好。 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 机电工程学院 中南大学 本科生毕业论文（设计） 题 目 飞利浦剃须刀外型设计及其 电池盒塑料零件注射模设计 学生姓名 杨 翔 指导教师 刘 德 福 学 院 机 电 工 程 学 院 专业班级 机制 2001 完成时间 2005 年 5 月 30 日 目 录 摘 要 I 2 第 1 章 绪 论 错误 !未定义书签。 勃发展的中国模具工业 错误 !未定义书签。 国塑料模具工业和技术的主要发展方向 错误 !未定义书签。 001 简介 错误 !未定义书签。 射成形基本过程 错误 !未定义书签。 射模的基本结构 错误 !未定义书签。 计塑料模具的典型流程 错误 !未定义书签。 第 2 章 剃须刀的造型设计 错误 !未定义书签。 须刀的选料及其性能 错误 !未定义书签。 池盒注射成型工艺过程 错误 !未定义书签。 须刀电池盒的结构分析 错误 !未定义书签。 池盒造型设计过程 错误 !未定义书签。 须刀其余零件的设计 错误 !未定义书签。 须刀尾部的设计 错误 !未定义书签。 须刀壳体的设计 错误 !未定义书签。 须刀电动机壳体的设计 错误 !未定义书签。 须刀头部的设计 错误 !未定义书签。 第 3 章 注射机的选择 错误 !未定义书签。 射机规格 错误 !未定义书签。 射机的校核 错误 !未定义书签。 射机注射容量校核 错误 !未定义书签。 射机锁模力校核 错误 !未定义书签。 射机注射压力校核 错误 !未定义书签。 射机模具厚度 校核 错误 !未定义书签。 射机最大开模行程校核 错误 !未定义书签。 第 4 章 成型零件与浇注系统的设计 错误 !未定义书签。 、凸模成型零件的设计 错误 !未定义书签。 载参照模型 错误 !未定义书签。 型零件设计 错误 !未定义书签。 注系统设计 错误 !未定义书签。 浇道的设计 错误 !未定义书签。 浇道的设计 错误 !未定义书签。 口及冷料穴设计 错误 !未定义书签。 模和开模 错误 !未定义书签。 4. 3 冷却系统设计 错误 !未定义书签。 、凸模冷却系统设计 错误 !未定义书签。 第 5 章 模具零件设计 错误 !未定义书签。 出系统设计 错误 !未定义书签。 定模架 错误 !未定义书签。 架各装配零件设计 错误 !未定义书签。 向零件设计 错误 !未定义书签。 注系统零件设计 错误 !未定义书签。 出机构零件 错误 !未 定义书签。 位圈 错误 !未定义书签。 他零件 错误 !未定义书签。 第 6 章 模具的装配和调试 错误 !未定义书签。 具的装 配 错误 !未定义书签。 具的调试 错误 !未定义书签。 结束语 错误 !未定义书签。 参考文献 错误 !未定义书签。 摘 要 摘 要 本次毕业设计的目的是熟悉并掌握模具成型原理、模架结构以及模具开发流程，学习运用软件 行塑料产品的造型及产品模具开发。本次设计的任务是造型一款飞利浦剃须刀，并对其中的一个零件“电池盒”进行模具开发。 在这次毕业设计中，首先学习了我国塑料模具的现状和发展状况、注射模的基本结构和注射模成型工艺过程以及模具设计的基本原理。接着通过运用三维实体造型软件 剃须刀进行了 3D 造型，先是对每个零件造型，然后把零件装配起来。最后对其中一个零件“电池盒”进行了一模 四穴的设计开发，其中包括凸、凹模的设计、模架的选择、注射机的选择与校核、浇注系统的设计、冷却系统的设计、推出机构的设计、复位机构的设计等各项工作。此外，还就塑件的缺陷及其消除措施进行了简单的讨论。 关键词 ：剃须刀 电池盒 塑料注射模具 一模四穴 注射机 南大学本科生毕业论文（设计） he of is to be of of as as in to of is a a in on in on on of a is is by we a on of as as of of of a 目 录 摘 要 I I 第 1 章 绪 论 1 勃发展的中国模具工业 1 国塑料模具工业和技术的主要发展方向 2 001 简介 3 射成形基本过程 5 射模的基本结构 6 计塑料模具的典型流程 6 第 2 章 剃须刀的造型设计 9 须刀的选料及其性能 9 池盒注射成型工艺过程 10 须刀电池盒的结构分析 11 池盒造型设计过程 11 须刀其余零件的设计 16 须刀尾部的设计 16 须刀壳体的设计 19 须刀电动机壳体的设计 20 须刀头部的设 计 20 第 3 章 注射机的选择 23 射机规格 23 射机的校核 23 射机注射容量校核 23 射机锁模力校核 24 射机注射压力校核 24 射机模具厚度校核 25 射机最大开模行程校核 25 第 4 章 成型零件与浇注系统的设计 26 、凸模成型零件的设计 26 载参照模型 26 型零件设计 27 注系统设计 30 浇道的设计 30 浇道的设计 30 口及冷料穴设计 31 模和开模 33 4. 3 冷却系统设计 34 、凸模冷却系统设计 34 第 5 章 模具零件设计 36 出系统设计 36 定模架 37 架各装配零件设计 37 向零件设计 37 注系统零件设计 39 出机构零件 40 位圈 40 他零件 41 第 6 章 模具的装配和调试 43 具的装配 43 具的调试 44 结束语 49 参考文献 50 摘 要 摘 要 本次毕业设计的目的是熟悉并掌握模具成型原理、模架结构以及模具开发流程，学习运用软件 行塑料产品的造型及产品模具开发。本次设计的任务是造型一款飞利浦剃须刀，并对其中的一个零件“电池盒”进行模具开发。 在这次毕业设计中，首先学习了我国塑料模具的现状和发展状况、注射模的基本结构和注射模成型工艺过程以及模具设计的基本原理。接着通过运用三维实体造型软件 剃须刀进行了 3D 造型，先是对每个零件造型，然后把零件装配起来。最后对其中一个零件“电池盒”进行了一模四穴的设计开发，其中包括凸、凹模的设计、模架的选择、注射机的选择与校核、浇注系统的设计、冷却系统的设计、推出机构的设计、复位机构的设计等各项工作。此外，还就塑件的缺陷及其消除措施进行了简单的讨论。 关键词 ：剃须刀 电池盒 塑料注射模具 一模四穴 注射机 南大学本科生毕业论文（设计） he of is to be of of as as in to of is a a in on in on on of a is is by we a on of as as of of of a 第 1章 绪 论 1 第 1 章 绪 论 勃发展的中国模具工业 由于近年市场需求的强大拉动，中国模具工业高速发展，市场广阔，产销两旺。 2003 年我国模具产值达到 450 亿元人民币以上，约折合 50 多亿美元，按模具总量排名，中国紧随日本、美国其后，位居世界第三。 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。 大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又上了新台阶。大型复杂 冲模以汽车覆盖件具为代表，我国主要汽车模具企业，已能生产部分轿车覆盖件模具。体现高水平制造技术的多工位级进模、覆盖面大增，已从电机、电铁芯片模具，扩大到接插件、电子零件、汽车零件、空调器散热片等家电零件模具上。塑料模已能生产 34、 48大展幕彩电塑壳模具，大容量洗衣机全套塑料模具及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具。塑料模热流道技术更臻成熟，气体铺助注射技术已开始采用。压铸模方面已能生产自动扶梯整体梯级压铸 模及汽车后轿齿轮箱压铸模等。模具质量、模具寿命明显提高；模具交货期较前缩短。模 开发出了自主版权的模具 件。电加工、数控加工在模具制造技术发展上发挥了重要作用。模具加工机床品种增多，水平明显提高。快速经济制模技术得到了进一步发展，尤其这一领域的高新技术快速原型制造技术 (展很快，国内有多家已自行开发出达到国际水平的相关设备。模具标准件应用更加广泛，品种有所扩展。模具材料方面，由于对模具寿命的重视，优质模具钢的应用有较大进展。 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 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，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。 据有关方面预测，模具市场的总体趋热是平稳向上的，在未来的模具市场中，中南大学本科生毕业论文（设计） 2 塑料模具的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。随着塑料工业的不断发展，对塑料模具提出越来越高的要求是正常的，因此，精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度。同时，由于近年来进口模具中，精密、大型、复杂、长寿命模具占多数，所以，从减少进口、提高国产化率角度出发，这类高档模具在市场上的份额也将逐步增大。建筑业的快速发展，使各种异型材挤出模具、 速公路的迅 速发展，对汽车轮胎也提出了更高要求，因此子午线橡胶轮胎模具，特别是活络模的发展速度也将高于总平均水平；以塑代木，以塑代金属使塑料模具在汽车、摩托车工业中的需求量巨大；家用电器行业在 “ 十五 ” 期间将有较大发展，特别是电冰箱、空调器和微波炉等的零配件的塑料模需求很大；而电子及通讯产品方面，除了彩电等音像产品外，笔记本电脑和网机顶盒将有较大发展，这些都是塑料模具市场的增长点。 国塑料模具工业和技术的主要发展 方向 1、在塑料模设计制造中全面推广应用 术。 术已发展成为一项 比较成熟的共性技术，近年来模具 其进一步普及创造了良好的条件；基于网络的 体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型 料制件及模具的 3 2、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。 3、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。 4、 提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。这是由于第 1章 绪 论 3 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。 5、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 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。 6、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。 7、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。 001 简介 伴随着全世界范围内机械加工技术的发展和计算机技术的进步，“面向产品”的三维设计软件系统日臻完善，它们的 发展大大超出了设计师们的预想。国参数技术）公司推出的 问世以来，现已成为世界上最普及的三维 广泛应用于航空航天、机械、电子、汽车、家电、玩具等各各业中。 能强大，囊括了零件设计、产品组立、模具开发、 金件设计、铸造件设计、造型设计、自动测量、机构防真设计、应力分析、数据库管理等多种功能。它的出现改变了传统的 数化设计及全关联性数据库使产品的设计变得更加容易，大大缩短了用户开 发的时间。 要包括六个模块，下面简单介绍一下各个模块的功能： 一、工业设计 (块 工业设计模块主要用于对产品进行几何设计，以前 在零件未制造出时，是无法观看零件形状的，只能通过二维平面图进行想象。现在，用 3用 3成的模型在工程实际中是“中看不中用”。用 生成的实体建模，不仅中看，而且相当管用。事实上， 后阶段的各个工作数据的产生都要依赖于实体建模所生成的数据。 包括： 、 画模拟 )、 念设计 )、络动画合成 )、 片转三维模型）、 片渲染 )几个子模块。 二、机械设计 (块 机械设计模块是一个高效的三维机械设计工具，中南大学本科生毕业论文（设计） 4 它可绘制任意复杂形状的零件。在实际中存在大量形状不规则的物体表面，如图1中的摩托车轮轱，这些称为自由曲面。随着人们生活水平的提高，对曲面产品的需求将会大大增加。用 生成曲面仅需 2 步 3 步 *作。 生成曲面的方法有：拉伸、旋转、放样、扫掠、网格、点阵等。由于生成曲面的方法较多，因此 可以迅速建立任何复杂曲面。 它既能作为高性能系统独立使用，又能与其它实体建模模块结合起来使用，它支持 标准。包括： 体装配）、 路设计）、 管铺设）、 用数据图形显示）、 理模型数字化）、面设计）、 接设计） 三、功能仿真 (块 功能仿真 (块主要进行有限元分析。我们中国有句古话：“画虎画皮难画骨，知人知面不知心”。主要是讲事物内在特征很难把握。机械零件的内部变化情况是难以知晓的。有限元仿真使我们有了一双慧眼，能“看到”零件内部的受力状态。利用该功能，在满足零件受力要求的基础上，便可充分优化零件的设计。著名的可口可乐公司，利用有限元仿真，分析其饮料瓶，结果使瓶体质量减轻了近 20，而其功能丝毫不受影响，仅此一项就取得了极大的经济效益。 包括： 限元分析）、 定义载荷输入）、 三方仿真程序连接）、 定环境下的装配体运动分析）、 分析）、 轮动力仿真）、 动分析）、 有限元网格划分）。 四、制造 (块 在机械行业中用到的 造模块中的功能是 控加工 )。说到数控功能，就不能不提八十年代著名的“东芝事件”。当时，苏联从日本东芝公司引进了一套五座标数控系统及数控软件 工出高精度、低噪声的潜艇推进器，从而使西方的反潜系统完全失效，损失惨重。东芝公司因违反“巴统”协议，擅自出口高技术，受到了严厉的制裁。在这一事件中出尽风头的 件就是一种数控模块。 S 的数控模块包括：造模具设计）、 加工）、 料模具设计）、 、 金设计）。 五、数据管理 (块 的数据管理模块就像一位保健医生，它在计算机上对产品性能进行测试仿真，找出造成产品各种故障的原因，帮助你对症下药，排除产品故障，改进产品设计。它就像 家庭的一个大管家，将触角伸到每一个任务模块。并自动跟踪你创建的数据，这些数据包括你存贮在模型文件或库中零件的数据。这个管家通过一定的机制，保证了所有数据的安全及存取方便。 它包括： 据管理）、 模型图纸评估）。 第 1章 绪 论 5 六、数据交换 (块 在实际中还存在一些别的 ，由于它们门户有别，所以自己的数据都难以被对方所识别。但在实际工作中，往往需要接受别的 据。这时几何数据交换模块就会发挥作用。 中几何数据交换模块有好几个，如：和 维工程图接口）、 和福特汽车设计软件的接口）、 软件开发）、维数据库数据输入）、 业标准数据交换格式扩充）、交换）、 架 /曲面维护）、 模型数据库进入）、 据输出） 射成形基本过程 注射成形是现在成形热塑性塑件的主要方法，因此应用范围很广。所使用的成形机称为注射机。 注射成 形是把塑料原料（一般为经过造粒、染色、加入添加剂等处理后的颗粒料）放入料筒中，经过加热融化，使之成为高粘度的流体 称为“溶体”，容柱塞或螺杆作为加压工具，使溶体通过喷嘴以较高的压力（约为 2580入模具的型腔中，经过冷却、凝固阶段，而后从模具中脱出，成为塑料制品。 注射成形的全过程可以分为： （ 1） 塑化过程 现代的注射机基本上是采用螺杆式的塑化设备。塑料原料（称为“物料”）自送料斗以定容方式送入料筒。通过料筒外的电加热和料筒内的螺杆旋转的摩擦热使物料熔化，达到一定的温度后即开始注射。注射动作是由螺杆的推进完成的。 (2) 充模过程 熔体自注射机的喷嘴喷出后，进入模具的形腔，把形腔内的空气排除，并充满形腔，然后升压到一定的压力，使熔体的密度增加，充实形腔的各部位。 (3) 冷却凝固过程 热塑性塑料的注射成形过程是热交换的过程。即： 塑化 注射充模 固化成形 加热 （理论上绝热） 散热 热交换效果的优劣，觉得塑件的质量 外表面质量和内在的质量。因此，模具设计对热交换也要做充分的考虑。现代的设计方法中也采用了计算机。 (4) 脱 模过程 塑件在型腔内固化后，必须用机械的方式把它从形腔中取出。这个动作要由“脱模机构”来完成。不合理的脱模机构对塑件的质量有很大的影响；但塑件的几何形状是千变万化的，所以必然采用最有效的和最适当的脱模方中南大学本科生毕业论文（设计） 6 式。 由（ 1）到（ 4）形成了一个循环。每一次循环，就完成一次成形 一个乃至数十个塑件。 射模的基本结构 注射模的基本结构依使用的目的而不同，大致上可以作如下的分类： 单腔二板式结构 二板式结构 多腔二板式结构 普通模具 单腔三板式结构 三板式结构 多腔三板式结构 滑动型心式结构 瓣合式结构 特殊模具 脱螺纹结构 多层结构 计塑料模具的典型流程 典型的塑料模具，其结构包括成形零件、浇注系统、导向机构、分型与抽芯机构、冷却系统、支承与坚固零件。用 进行塑料模具设计通常包括以下几方面的内容： (1) 塑件分析：包括厚度检验、拔模检验、塑料顾问 (2) 模具成型零件设计：包括型心、侧型心、型腔、镶件等，这些零件的创建通常用以下两种方法： 分模面 _分割 令，通过分型面分割胚料得到； 体积块 _分割 令，通过 分型体积块分割胚料得到。 (3) 模架（ 及其它零件的设计：用 的基础模块逐个设计出模架中的零件和其他零件，然后装配在一起；直接调用 块中的标准模架和标准零件；在 (4) 模具工程图的生成： 塑料模具设计流程如图 1 件设计 具组件设计 1、 增加参照模型 2、 增加工件 开始装配产品绘图 第 1章 绪 论 7 是 是 应用收缩 分析拔模、厚度的参照零件 零件需要附加拔模、更厚、更薄的截面以满足模塑性吗？ 定义分型面和 /或体积块 创建模具嵌入块的体积块 按分型面和按体积块 进行分割 抽取模具体积块 需要分割来创建模具体积块吗？ 改变设计模型或增加模具特征到参照零件 还需要多少体积块 1 2 一个体积块分割 二个体积块分割 将模具体积抽取到实体元件中 创建制模（可选） 祥图 中南大学本科生毕业论文（设计） 8 是 否 图 1具打开、模拟和干涉检测 增加模具基础 检测干涉吗？ 设计注入口、流道和浇口几何 创建推钉间隙孔、增加推钉、添加夹具 完成组建产品绘图 完成详图 加工 件 改分型曲面和 /或体积块 创建推 钉 创建水线 C 完成祥图 加工 件 第 2章 剃须刀的造型设计 9 第 2 章 剃须刀的造型设计 剃须刀由四个零件组成：头部、主体、尾部以及电池盒。剃须刀的整个外形如图所示： 图 2计中，各个零件的造型都设计好，然后在装配体中把各零件装配起来，但是在做模具的时候 ,作为代表，只做其中电池盒的模具。 须刀的选料及其性能 选用热塑性 塑料 为电池盒的材料。 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。 缩写，中文名是丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物。 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 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 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 5060，对光泽、耐热塑件，模温宜取 6080。 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。 主要技术指标见 表 2 中南大学本科生毕业论文（设计） 10 表 2度 3/容 水率 % 缩率 % 点 130160 弯曲强度 0 抗拉屈服 强度 0 拉伸弹性模量 体积电阻率 硬度 变形温度 30160 冲击强度 2/无 缺口 261 0108 缺口 11 池盒注射成型工艺过程 电池盒注射成形工艺过程如下 ： 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 塑件送下工序 注射成形工艺参数见表 2 表 2射机类型 预热和干燥 料筒温度（） 喷 嘴 温 度（） 温度（） 时间（ h） 后段 中段 前段 螺杆式 80 95 4 5 150 170 165 180 180 200 170 180 模具温度（） 注射压力（ 成形时间（ s） 50 80 60 100 高压时间 保压时间 冷却时间 成形时间 0 5 15 30 15 30 40 70 螺 杆 转 速（ r/ 后 处 理 方 法 温 度（） 时间（ h） 30 60 红外线灯、烘箱 70 2 4 第 2章 剃须刀的造型设计 11 须刀电池盒的结构分析 该电池盒装有三节干电池，给剃须刀提供电源。为了能恰倒好处的装上三节电池，因此在电池的长度方向设计成三段圆弧槽，便于干电池的放入、取出以及在工作中适当的卡紧在电池盒中；为了是电池能与剃须刀内部电路接通，所以必须考虑到在电池盒上镶有金属片，为了给金属片放置一个合理的位置，在干电池的半径方向设计了两块挡板，一方面更加有利于电池的卡紧，使工作稳定，另一方面便于干电池与剃须刀内部电路连通；为了方便顾客放入干电池时不 把干电池放反以及减少制件的制造成本，设计三个电池形状的孔。至此，整个电池盒的雏形已经出来了。下面确定电池盒的各项技术参数： 1）尺寸大小和精度 电池盒的尺寸大小根据干电池的大小即可。电池盒壁厚的厚度不宜过大或过小。如果壁厚太小，则电池盒的强度、刚度不够，同时给制造带来困难。如果壁厚太大，不仅造成才量浪费，而且容易产生气泡、缩孔等缺陷，同时因冷却时间过长而降低生产率，所以电池盒壁厚取 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，加之选用的塑 料 荐精度等级为 3、 4、 5 级，所以只要求电池盒能与剃须刀的其它零件能正常装配即可，因此电池盒选用 4 级精度。 2）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，转角处的半径见附录零件工作图，即 03 号图纸。 3）加强肋 为了保证电池盒的强度和刚度而不使电池盒的壁厚过大，在电池盒的适当位置设置了加强肋。 4）孔 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，该空孔的高度不高，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。 池盒造型设计过程 在设计电池盒之前，首先看看所需要设计的电池盒的具体形状，以便在接下来的设计中能快速、准确的设计出电池盒。需要设计的电池盒的具体形状如图2 中南大学本科生毕业论文（设计） 12 图 2了这个大概的形状图，下面开始设计零件了。 1、 开 建 -零件 实体，并命名为 确定 型树和 绘图界面如图 2 图 2、建立左端面的拉伸特征。绘制如图 2示的截面，完成拉伸命令，即可得到左端面的图形，如图 2 第 2章 剃须刀的造型设计 13 图 2 2、 建立拉伸特征。绘制截面，拉伸后完成后零件如图 2 图 2、 利用拉伸切除和镜向命令，建立三个电池孔。如图 2 中南大学本科生毕业论文（设计） 14 图 2、 利用拉伸命令，建立右端面特征。如图 2 图 2、 干电池正极须与剃须刀内部电路连接，所以必须在右端面开一个小孔或小槽。利用拉伸切除命令建立小槽特征，如图 2 图 2、为加强电池盒的强度和刚度，设计了加强肋。利用插入 -肋以及镜向、阵列命令，为电池盒制作了加强肋。如图 2 第 2章 剃须刀的造型设计 15 图 2、至此，电池盒的主体已经设计完毕，干电池在电池盒中正负极交替依次排列，稳当的卡紧在电池盒中，正极通过小槽与剃须刀内部电路相连，现在只剩下负极如何与剃须刀的内部电路相连通了。为此，设计了电路连接杆，通过把金属片固定在连接杆上，金属片的一端通过电线接通干电池的负极，另一端则在电池盒装入剃须刀时直接与剃须刀的内部电路相连了。除此以外，该电路连接杆设计成对称双斜面过渡形式，使得该电路连接杆不仅起到了连接电路的作用，同时还使得电池盒装入剃须刀后适当的卡紧在剃须刀里面，不至于轻易的掉出来而又不至于必须花很大的劲拆卸电池盒。利用拉伸、镜向等命令后，零件如图 2 图 2图 2，注意到在电路连接杆中有一小块类似加强肋的小板块。他的作用就是起到了加强肋的作用，使得较长的电路连接杆在装入、拆卸的过程中不中南大学本科生毕业论文（设计） 16 至于容易变形，从而导致电池盒卡紧不够，容易掉出剃须刀或接触不良电路工作不稳定。 9、进行适当的圆角处理，使得电池盒更加光顺、漂亮。零件完 成后模型树和零件图分别如图 2 图 2 图 2须刀其余零件的设计 剃须刀其余零件的也选用材料 们的注射成型工艺过程也和电池盒一样，在此不在重复。下面就其余各个零件的简单设计过程。 须刀尾部的设计 1、 打开 建 -零件 实体，并命名为 确定 . 第 2章 剃须刀的造型设计 17 2、 绘制截面如图 2伸后实体如图 2 图 2 2、运用倒圆角命令， 把该实体倒成截面从一端向另一端逐渐缩小，光滑过渡的形状。如图 2 图 2、为节省材料和美观大方，尾部设计成薄壁壳特征，接下来对该实体进行抽壳。形状如图 2 中南大学本科生毕业论文（设计） 18 图 2、为了使尾部和壳体配合，特设计了一个如嘴唇形状的台阶。当壳体和尾部配合时，台阶被包含在壳体中，这样不仅达到了配合卡紧的功能，而且使得整个外表看起来流畅、光滑，增添很多美感。使用切剪、插入 -唇等命令，得到如图 2 图 2意到在给尾部设计“唇”形状时，并没有在单一的上平面 做出这个“唇”，而是先去掉一块 U 形材料之后，在四个平面上（一个上平面，一个下平面，两个斜平面）同时做出“唇”，这样使得整个尾部避免了呆板的机械式设计，而整个尾部似乎变得灵动、飘逸起来，增添了更多的艺术色彩。 6、为了进一步给零件增加美感，使用起来顺手方便，在棱角处给实体倒圆角。如图 2 第 2章 剃须刀的造型设计 19 图 2 剃须刀壳体的设计 1、 开 建 -零件 实体，并命名为 确定 . 2、执行创建 -扫描命令，得如图 2示形状。 图 2、为了避免重复制 作壳体的端部形状，利用尾部的形状来生成壳体的端部形状。新建一个装配体文件，执行编辑 -元件 -令，得到壳体的尾部形状。如图 2 中南大学本科生毕业论文（设计） 20 图 2 剃须刀电动机壳体的设计 电动机壳体的设计经过简单的拉伸命令即可得到。如图 2 图 2 剃须刀头部的设计 由于篇幅有限，在此仅将模型树和头部零件插入，如图 2 第 2章 剃须刀的造型设计 21 图 2南大学本科生毕业论文（设计） 22 到此为止，剃须刀的各个零件已经设计完毕，图 2- 23 、 2图 2零件装配起来后的形状。 图 2 2 图 2 3章 注射机的选择 23 第 3 章 注射机的选择 射机规格 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，我们选择注射机型号为 的技术规格如表 3示。 表 3号 螺杆直径（ 注射容量（ 注射压力（ 锁模力 (8 500 122 500 最大注射面积 （ 模板行程（ 定位孔直径（ 130 180 模具厚度 （ 喷嘴 顶出 两侧 中心孔径（ 最大 最小 球 半 径（ 孔半径（ 孔径（ 孔距（ 200 70 12 4 22 230 50 射机的校核 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（ 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 3V 件 （ 3 式 中 V 件 塑件与浇注系统的体积（ ; V 注 注射机注射容量（ ; 最大注射容量利用系数。 中南大学本科生毕业论文（设计） 24 在这个设计中， V 件 = 29 注 =6090=48 所以注射机注射容量完全满足要求。 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 3p 腔 FP 锁 （ 3 式中 p 腔 模具型腔压力，一般取 40 50 F 塑件与浇注系统分型面上的投影面积（ ; P 锁 注射 机额定锁模力（ N）。 在这个设计中 p 腔 = 40 = 锁 = 500 kN p 腔 F = 40 10 6 10734. 2 10 500(所以注射机的锁模力也满足要求。 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 3p 成 P 注 （ 3 式中 p 成 塑件成形所需的注射压力（ ，其值参见表 2 P 注 所选注射机 的额定注射压力 ( 在这个设计中 p 成 = 80 注 = 122然， 80 122此注射压力也满要求。 第 3章 注射机的选择 25 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之间，其关系按 3校核 H 最小 H 模 H 最大 （ 3 式中 H 最小 注射机所允许的最小模具厚度（ ； H 模 模具闭合厚度（ ； H 最大 注射机所允许的最大模具厚度（ 。 在这个设计中 H 最小 =70 模 = 80 最大 = 200 然， 7080200 所以注射机模具厚度也满足要求。 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
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