垃圾桶塑料模具设计-注塑模具【18张CAD图纸+PDF图】
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XX大学学士学位论文摘 要由于塑料具有许多金属和其它非金属所无法比拟的优点, 所以近年来发展尤为迅速。在现代工业和日用产品中，越来越多的塑料制品代替了以往的多类产品，而模具作为塑件的成型技术也得到了迅速发展。此论文在第一章绪论中主要介绍了塑料模具现阶段的发展状况，在现代模具设计中采用了大量的新技术，新工艺和新材料。模具设计已经成为一种综合型技术。还简单的介绍了塑料的一般成份及塑料的一些特性。还介绍了注射模具的主要组成部件（如定模板、动模板、复位杆、顶杆、导柱等）及模板的材料选择。 第二章第一节中写的是塑料的注塑成型工艺，包括塑料的注塑成型工艺、注塑成型参数的选择（温度、压力和时间）。第二节介绍的是塑料制品的设计及设计中应考虑的因素。塑料制品设计的主要内容包括塑料制品的几何形状、尺寸精度和表面质量。 在第三章塑料模具的设计中介绍了塑料模具设计的基础知识包括：注射模具的分类、注射模具与注射机的关系（基本技术参数和选用注射成型机时基本工艺参数的校核）、浇注系统的设计、成型零件的结构设计（模具分型面的选择和凹模、凸模、型芯的设计及组合形式）。后三节是由三个零件的注射模具的设计过程。每个零件的设计步骤一般由产品分析及零件选择、塑件几何特性分析、注射成型机的选择、注射成型机参数的校核、浇注系统的设计、成型零件的机构设计、成型零件的尺寸、加热冷却装置的设计及模具的零件等组成。关键词塑料；注塑成型工艺；塑料模具；注射机AbstractBecause the plastics have many advantages that the metals and other nonmetals with for cant compare to, it developed quickly these yeas. In the modern industry and the articles for daily use, more and more plastic products replaced many products of former, and the mould as the technique of mould for plastic also got the quick development.This thesis introduced the current development in mould in plastics condition primarily in an introduction, adopting a flood of new technique in modern mould design, new craft with new material. The mould design has become a kind of synthesizing the type technique. Still introduced the general composition of the plastics and the some characteristic of the plastics in brief. Still introduced to inject the mould to constitute the material choice between parts( if settle the template, move the template, reply a pole, crest pole and lead pillar etc.) and template primarily.It write in the second a first knot of is a plastics to note the plastics mould the craft, including the plastics note the plastics mould the work craft, note the choice that plastics mould parameter.( Temperature, pressure with time) an introductive is a plastics system design and designs of the article inside should the factor of the consideration. The main contents that plastics ware design includes the plastics ware of several why shape, size accuracy with surface quantity.Introduced in the design of a plastics mould the foundation knowledge of the plastics mould design include: Note inject the classification of the mould and inject the mould with the relation that inject machine( basic technique parameter with choose to use to inject to mould The school core of the basic craft in hour in machine parameter), sprinkle the design that note the system, Mould the construction design of the spare parts( the mould divides the choice of the type with the cave mould, convex mould, type of design and combination form).Empress three the section be injected by three spare parts the design process of the mould makes .The design step of each spare parts is general to be analyzed by product and the spare parts choice, the piece of plastics is several why the characteristic analyzes and note inject the choice that mould the machine, inject the school core that mould the machine parameter, sprinkle the design that note the system and mould the spare parts The organization design, mould the size of the spare parts and heat the design of the cooling device and the spare parts of the mould etc.Keywords plastics； the craft that plastics of injecting model； plastics mould；inject machine 不要删除行尾的分节符，此行不会被打印- III -目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 塑料模具的发展状况11.2 注射模具设计简要2第2章 塑料的成型工艺42.1 注塑成型工艺42.1.1 注射成型42.1.2 注射成型工艺42.2 塑料制品的设计72.2.1 塑料制品的几何形状72.2.2 塑料制品的尺寸精度92.2.3 塑料制品的表面质量：10第3章 塑料注射模具设计113.1 塑料注射模具设计基础知识113.1.1 注射模具分类113.1.2 注射模具与注射机的关系123.1.3 浇注系统设计123.1.4 成型零件的结构设计183.2 塑料注射模具设计203.2.1 注射机的选择223.2.2 模具材料的选择243.2.3 成型收缩及尺寸计算253.2.4 抽芯机构设计263.2.5 强度计算293.3 塑料注射模具零件设计303.3.1 模具零件设计303.3.2 模具装配图33第4章 UG354.1 UG介绍354.2 UG特点354.3 UG的工作界面364.4 动画创建的一般过程37结 论41致谢42参考文献43附录45千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行- V -第1章 绪论1.1 塑料模具的发展状况塑料模具作为塑料工业的基础，随着市场经济的飞速发展受到了极大的挑战。汽车的内饰件、灯具反光镜等塑制品的复杂外形，而钟表、DVD光驱用传动齿轮等塑制件又有很高的精度要求。很短的制模周期、相当的寿命是模具制造的又一重要指标，例如有的只需几十、几百模次（可用简易快速制模法），有的如制瓶用吹塑模却需要上千万模次，制造周期要求越来越短。各种特殊的成型方式的出现等等，都要求塑料模具技术有相应的提高。而计算机技术的飞速发展，适时的给模具技术配上了腾飞的翅膀，彻底改变了手工作坊式的模具设计和制作。在模具设计中广泛的运用CAD（计算机辅助设计），不但抛弃了沿用上百年的图板，而且由于计算机的快速运算和大容量的内存，使得复杂曲面的生成、快速的作图以及丰富制模技术经验的综合、推广成为可能，不少CAD软件已具有某些智能化的功能。例如，有些CAD软件可以运用人机对话的形式，输入塑料制品的某些外形特征（外形主要尺寸、分型面位置、抽心位置、脱模方向等）即可以画出模具总图。各种模具零件的标准化机器数据库的运用更缩短了模具设计周期和制造时间。而对某些无法用数学方式描述的形状，则可以运用计算机反向（求）工程的方法获得，即首先将一些需要复制的样件进行仿形三坐标测量，计算机在获得有关数据之后，通过相应的软件运算得到与原形相同的三为曲面图形机器数据，而运用这些获得的图形和数据进行模具设计和制作，从而大大提高模具制作水平。在模具设计中、为了更加准确，缩短试模、调整、修模的周期和降低费用，常常运用CAE技术（计算机辅助分析）进行模内塑料流动、压力场、温度场的分析，对模具设计中的流道、浇口等浇注系统设计、冷却系统设计以及模具强度校验提供了十分有力的参考意见。在模具制作过程中更是离不开计算机技术，模具的计算机辅助制造（CAM）的推广使用已经有数十年的历史，近年来已经趋于普及，而其技术也日益完善，复杂型面的加工，编程和加工周期的大幅度降低，加工精度的提高等待可以用日新月异来形容也不为过，不少CAM软件，不但有快速、复杂的造型功能，而且可提供大量切削经验数据，以便编程和操作者参考使用。加工过程中的测量、计划编制、生产准备、工具管理、生产调度等等也都有计算机技术参与其中。模具设计，制作过程中的经验、教训的记录、统计、分析机器智能软件的编制也同样离不开计算机技术。当然这丝毫不能代替机械加工、电加工等传统加工工艺的重要性，这工艺也有很大的发展，例如高速切削工艺及机床、低损耗高效电加工工艺及机床以及一些全心观念的机械成型工艺，如三为等离子堆积成型、三为激光成型等等。因此可以这样说，当今的模具技术是不断发展的传统技术和现代计算机技术的完美结合。因此只有将二者融合在一起，运用自如，尽力发挥，才能不断将塑模技术推向新的高度。塑料模自身的成型技术也在不断得到发展。例如高速高精度挤塑工艺及模具、高速吹塑成型工艺及模具、注压成型工艺及模具、模内反应成型工艺和模具、多色注塑成型模、气体辅助注塑成型工艺和模具等等。为了获得满意的外形，一是要求加工精良的型腔、型心，二要有合适的浇注系统和冷却系统的设计，例如大型平板状塑制件模具的进料浇口位置考虑到塑料流纵横收缩的不一致性，就应采用侧面薄膜式，而冷却亦必须均匀。一些带有肋的塑制件，由于收缩的不一致，就应采用气体辅助注塑成型工艺，这类模具又有其特殊的设计。机密塑件注塑模，则无论是模具零件的加工精度，还是浇注系统、型腔型心尺寸的计算等等都要有特殊的处理。冷却系统的计算和设计也显得由为重要，冷却的速率必然影响到塑制品的生产率，而冷却的均匀性则影响到塑制件的精度，尤其是型心的冷却已有多种形式的出现，热管冷却也已在模具冷却系统中得到应用。排气系统的设计也是十分重要的一环，可以防止塑件的缺陷和烧焦，有些特殊场合已使用多孔金属排气，其通气孔直径为310m，厚度为0.51.5mm。注压成型模具已被广泛应用于激光唱片，激光打印机等光学塑性零件的压制，其工作过程是注塑前模具先进行闭合且留有适当的距离，然后注射熔融料进入密封的型腔（型腔设计成阶梯形）而后进一步推进动模达到完全闭合，塑件成型、冷却后开模，塑件脱模取出，塑制件在成型过程中，由于减小了模腔内压力，即消除了注射压力，减小了塑件的残余应力，且之后的压制又减小了塑件的分子取向，从而达到了光学零件对复映的要求。 模具技术是一种综合型技术，要求从事模具技术工作者，密切注意和学习相关知识，并运用到实际工作中为模具行业的发展而努力。1.2 注射模具设计简要 塑料注射模具是现在所有塑料模具中使用最广的模具，能够成型复杂的高精度的塑料制品。这里只是粗略介绍一下。 设计塑料注射模具首先要对塑料有一定的了解，塑料的主要成分是聚合物。如我们常说的ABS 塑料便是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体采用乳液、本体或悬浮聚合法生产，使其具有三种单体的优越性能和可模塑性，在一定的温度和压力下注射到模具型腔，产生流动变形，获得型腔形状，保压冷却后顶出成塑料产品。聚合物的分子一般呈链状结构，线型分子链和支链型分子认为是热塑性塑料，可反复加热冷却加工，而经过加热多个分子发生交联反应，连结成网状的体型分子结构的塑料通常是一此次性的，不能重复注射加工，也就是所说的热固性塑料。 既然是链状结构，那塑料的在加工时收缩的方向也是跟聚合物的分子链在应力作用下取向性及冷却收缩有关，在流动方向上的收缩要比其垂直方向上的收缩多。产品收缩也同制品的形状、浇口、热胀冷缩、温度、保压时间及内应力等因素有关。通常书上提供的收缩率范围较广，在实际应用中所考虑的是产品的壁厚、结构及确定注塑时温度压力的大小和取向性。 一般产品如果没有芯子支撑，收缩相应要大些。 塑料注塑模具基本分为静模和动模。在注塑机的注射头一边的带浇口套的为定模，定模一般有浇口套、靠板、模板组成，简单模具（特别是静模没有芯子的模具）也可以不使用靠板，直接用厚一点的模板就可以了。浇口套一般为标准件，除非特殊原因，不建议取消。浇口套的使用有利于安装模具、更换方便，不用自己抛光。有些特殊模具浇口套可用钻出来或用锥度线割割成。部分模具必须定模脱模时，还得加上定模脱模机构。动模的结构一般为动模板、动模靠板、脱模机构以及模脚和装机固定板。脱模机构中除了脱料杆，还有复位杆，部分模具还要增加弹簧以实现例如自动脱模等功能。还有导柱、冷却水孔、流道等也是不可少的模具的基本结构。当然，斜导模具还有斜导盒、斜导柱等。 当为一产品设计模具时，首先要设定模具的基本结构尺寸以备料，来加快模具制造的速度。复杂产品应先绘制好产品图，再定好模具的尺寸。现在的模具基本上要进行热处理，加高模具的硬度，提高模具使用寿命。在热处理前，先对模板进行初步加工：钻好导柱孔、复位孔（动模）、型腔孔、螺丝孔、浇口套孔（静模）、拉料孔（动模）、冷却水孔等，铣好流道、型腔，有些模具还应铣好斜导柱等。现在的普通精密模具的模板一般用Cr12、Cr12Mov和一些专业模具钢,Cr12等硬度不能太高，在HRC60度时经常开裂，模板的常用硬度一般为HRC55度左右。芯子的硬度可在HRC58以上。如果材料为3Cr2W8v，制造后再氮化处理表面硬度，硬度应为HRC58以上，氮化层应越厚越好。浇口直接关系到塑件的美观，浇口设计不好的话，容易产生缺陷。在没有任何阻挡的情况下很容易产生蛇型流。对于要求高的产品，还应设计溢流和排气。溢流处可以用顶杆，不要在模板上留有溢流飞边，才不至于影响模具寿命。第2章 塑料的成型工艺2.1 注塑成型工艺 2.1.1 注射成型 注塑成型是热塑性塑料制品生产的一种重要方法，除个别热塑性塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可以用次方法成型。近年来，注塑成型还已成功地用来成型某些热固性塑料制品。注塑成型可以成型各种形状的塑料制品。它的特点是成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精密、带有嵌件的塑料制品，生产效率高，易于实现自动化生产，所以应用广泛。注射成型用设备是各种类型的注射机，注射机的主要作用是将料筒内的塑料加热，使其熔化（塑化），然后对熔融塑料施加高压，使其经喷嘴高速注入模具型腔。2.1.2 注射成型工艺 注塑成型工艺过程注塑成型工艺过程是注塑成型工艺制订的中心环节，它包括：成型前的准备，注塑过程和制品的后处理。1 成型前的准备为使注射过程顺利进行，保证塑料制品质量，在注塑成型前应做好如下准备工作：1） 原料的检验和预处理 在成型前对原料进行外观和工艺性检验，检验内容包括对色泽、粒度及均匀性、流动性（熔体指数、粘度）、热稳定性、收缩性的检验等。2） 嵌件的预热 为了满足装配和使用的强度要求，塑料制品内常需要嵌入金属嵌件。由于金属嵌件和塑料的热性能、收缩率存在较大差别，因而在塑料制品冷却时，在嵌件周围会产生较大的内应力，导致嵌件周围迁都下降或出现裂纹。为克服上述问题可对金属嵌件进行预热，这样可以减少熔料和嵌件的温度差，使熔料收缩比较均匀，减少嵌件周围的内应力。 3） 料筒的清洗 若需要更换新的塑料，则在注射之前，均须对残存在塑料筒内的塑料进行清洗。对于螺旋式注射机的料筒通常采用直接换料清洗。换料清洗时，必须掌握料筒内的塑料和欲换的新塑料的特性，然后采用正确的清洗方法。目前已经研制出一种新的塑料清洗剂，适用于成型温度范围在180280 C的各种热塑性塑料的注射机料筒清洗。4） 脱模剂的选用 塑料制品的脱模，主要依赖于合理的工艺条件和正确的模具设计。在生产上顺利脱模通常使用脱模剂。常用的脱模剂有三种：硬脂酸锌、液体石蜡（白油）和硅油。在使用脱模剂时，涂抹要均匀适量。2 注塑过程注塑过程包括加料、塑化、注塑、保压、冷却和脱模等步骤。但实际上说主要是塑化和流动与冷却定型两大过程。塑化是指塑料在料筒内经加热达到流动状态并具有良好的可塑性的全过程。对塑化的要求是：塑料在进入模腔之前，应达到规定的成型温度，并能在规定时间内提供足够数量的熔融塑料，熔料各点温度应均匀一致。为达到上述要求，应视塑料的特性，正确选择工艺参数和注塑机类型。塑化情况直接关系到塑料制品的质量和生产率，这在实际生产中应必须预以重视。流动与冷却定型：这是只用柱塞和螺杆推动塑化后的塑料熔体诸如并充满塑料模型腔，熔体在压力下的冷却和凝固定型，直至塑料制品脱模的全过程。这一过程时间不长，但合理地选择和控制该过程的温度、压力、时间等工艺参数，对塑料制品的质量有重要影响。塑料熔体进入模腔内的流动情况可分为充模、压实、倒流和叫浇口冻结后的冷却四个阶段。在这四个阶段中，塑料熔体温度将不断降低。3 制品的后处理由于塑料的塑化不均匀或在型腔内冷却不均匀，常会使塑料制品的收缩不均匀，形成一定的内应力。内应力的存在会导致塑料制品在使用过程中产生变形和开裂。为了消除内应力长须对塑料进行后处理。塑料制品的后处理包括：退火和调湿处理。 注塑成型工艺参数的选择注射成型的主要工艺参数是温度、压力、时间。温度：注射成型工艺过程需要控制的温度有料筒温度、喷嘴温度和模具温度，前两种主要影响塑料的塑化和流动，后一种温度主要影响塑料的流动和冷却定型。料筒温度的分布，一般从料斗一侧（后端）起至喷嘴（前端）止，是逐步升高的，以达到均匀塑化的目的。对于螺杆式注射机，起料筒内的温度受螺杆搅动产生剪切摩擦热，有助于塑化，为了防止塑料的过热分解，料统前端的温度也略低于中段。喷嘴温度通常略低于料筒最高温度的，这是为了防止塑料在直通式喷嘴上可能发生的“流涎”现象。由喷嘴温度产生的影响可从塑料注射时产生的摩擦热中得到一定的补偿，但喷嘴温度也不能过低，否则，喷嘴处的熔料可能产生早凝而将喷嘴堵塞，或将早凝料注入型腔而影响塑料制品的质量。模具温度对塑料熔体在型腔内的流动和塑料制品的内在性能与表面质量影响很大。模具温度的选择与塑料的特性，塑料制品的结构、尺寸和性能要求以及成型工艺参数有关。对于非结晶性塑料，在熔料注入型腔后，随着温度的不断降低而固化，但不发生相的转变，模具温度主要影响熔料的粘度，也就是影响充模的能力和冷却时间，如充模顺利，采用低模温是可取的，这样可以缩短冷却时间，提高生产率。对于结晶形塑料，模具温度直接影响到塑料制品的结晶速度和结晶结构，从而影响塑料制品的性能。一般来说模具温度较高，冷却速度小，为结晶充分进行创造了条件，因而得到塑料制品的结晶度高，硬度大刚度大，耐磨性能较好，但成型周期长收缩率较大，制品发脆；模具温度较低，冷却速度大，结晶不充分对某些塑料还会出现后期结晶过程，使塑料制品后收缩率增大。因此对于结晶形塑料，模具温度以取中等为宜。压力：注射成型过程中的压力包括塑化压力和注射压力。1塑化压力 增加塑化压力可以提高熔体温度和使温度均匀，但会减少塑化速率，延长成型周期，可导致塑料降解。在满足塑料制品的前提下，塑化压力低一点为好，通常不超过2Mpa。2注射压力 注射压力的作用是克服塑料熔体从料筒流向型腔的流动阻力，使塑料具有一定的充模速率并对熔体进行压实。注射压力的大小与塑料品种、注射机类型、塑料制品和模具结构及其他工艺参数有关。为保证塑料制品的质量，对注射速率有一定的要求，而注射速率又主要取决于注射压力，注射压力高则注射速率高。在满足塑料制品成型前提下，一般应尽量采用低的注射压力。时间：完成一次注射成型过程所需要的时间称为成型周期。在整个成型周期中，注射时间和冷却时间是基本组成部分，注射时间和冷却时间的多少对塑料制品的质量有决定性影响。注射时间中的充模时间不长，一般不超过10s；保压时间较长，一般为20120s，壁厚特别大的可达到510min，通常以塑料制品的收缩率最小为保压时间的最佳值。.冷却时间主要决定于塑料制品的壁厚、模具温度、塑料的热性能和结晶性能冷却时间的长短应以保证塑料制品脱模时不引起变形为原则，一般为30120s。成型周期的长度直接影响生产率和设备利用率，因此，在生产中，在保证产品质量的前提下，应尽量缩短成型周期中个阶段的时间。2.2 塑料制品的设计塑料制品的设计不仅要满足使用要求，而且要符合塑料的成型工艺特点，并且尽可能使模具结构简化。这样，可使成型工艺稳定，保证塑料制品的质量，又可使生产成本降低。塑料制品的设计必须考虑以下几个因素：1. 塑料的性能：塑料制品的设计与塑料的物理力学性能和工艺性能有密切关系。2. 成型方法：塑料制品的设计要求视成型方法而异。3. 模具结构和制造工艺性：塑料制品的设计应有利于模具结构简化和制造。塑料制品设计的主要内容包括塑料制品的几何形状、尺寸精度和表面质量。2.2.1 塑料制品的几何形状塑料制品的几何形状包括形状、壁厚、脱模斜度、加强肋、支承面、圆角、孔、螺纹、嵌件等。 形状塑料制品应尽量避免侧壁凹槽或与制品脱模方向垂直的孔，这样可以避免采用掰合分型或侧抽芯等复杂的模具结构和分型面上留下飞边。塑料制品的形状还要有利于提高制品的强度和刚度。如将塑料制品设计成球面或带凸圆形状。 壁厚塑料制品的壁厚主要决定于塑料制品的使用条件。但壁厚的大小对塑料成型影响很大，因此必须合理选择。壁厚过小则成型时流动阻力大，对大型复杂塑料制品就难以充满型腔，而不能保证塑料制品的强度和刚度；壁厚过大则浪费材料，增加原料制品的成本，而且会增加成型时间和冷却时间，降低生产率，还容易产生气泡、缩孔等缺陷。塑料制品的壁厚一般应力求于均匀，否则会因固化或冷却速度不同而引起收缩不均匀，产生内应力，导致塑料制品产生翘曲变形或缩孔。 脱模斜度为了便于脱模，所设计塑料制品的内外壁应有足够的脱模斜度。脱模斜度的大小与塑料性能、塑料收缩率、塑料制品的形状和壁厚等因素有关。在选择脱模斜度时应注意以下几点：1）塑料制品的精度要求高，应选用较小的脱模斜度。2）塑料制品尺寸较高的部位，应选用较小的脱模斜度。3）塑料制品的形状复杂，不易脱模，应选用较大的脱模斜度。4）塑料制品脱模后要求留在型芯的一边，则塑料制品的内表面的脱模斜度应小于外表面，反之，塑料制品脱模后要求留在型腔一边，则塑料制品的外表面的脱模斜度应小于内表面。取斜度的方向，一般内孔以小端为准，符合图样要求，斜度由扩大方向取得，外形以大端为准，符合图样要求，斜度由缩小方向取得。在一般情况下，脱模斜度不包括在 塑件制品公差范围内。 加强筋为确保塑料制品的强度和刚度而又不至于使制品的厚度过大，可在塑料制品的适当位置设置加强筋。加强类可以避免塑件制品的变形，有时还可以改善成型时塑料熔体的流动状况。加强筋布置时，应尽量减少塑料的布局集中，以避免产生气泡和缩孔。容器的底或盖上要设置加强筋。 支承面若要用塑料制品的整个地面作为支承面，则稍有变形就会造成地面不平。为了更好的起支承作用，常采用凸边或几个凸起的支脚作为支承面，这样即可以增加塑料制品的刚度又保证了塑料制品的平稳性。 圆角在塑料制品设计中，制品的转角处尽可能采用圆弧过度。这样可以避免应力集中，提高塑料制品的强度，改变塑料制品成型时的塑料流动情况及便于脱模。 孔在塑料制品上各种孔（如通孔、盲孔、罗纹孔）是位置时，应不影响塑料制品的强度，并尽量不增加模具制造的复杂性。塑件空的形状宜简单。孔与孔之间、孔与壁之间应保持一定的距离，孔的直径与空的深度也有一定的关系。通孔可用一端固定的成型芯或者两端分别固定的对头成型芯来成型。盲孔则可以用一端固定的成型芯来成型。较复杂的孔可以用型芯拼合的方法成孔。 螺纹塑料制品上的螺纹可直接成型，也可以在成型后进行机械加工。对于经常拆装或受力较大的螺纹则采用金属的螺纹嵌件。螺纹的牙形尺寸不宜过细，否则会使强度不够。直接成型的外螺纹直接不宜小于4mm，内螺纹直径不宜小于2mm。塑料螺纹公差的登记一般低于IT8。提高模具上的螺纹没有考虑塑料的收缩值，则塑料制品螺纹与金属螺纹的配合长度一般不大于螺纹直径的1.52倍。 嵌件在塑料制品内嵌入金属零件形成不可卸的连接，所嵌入的零件称为金属嵌件。金属嵌件能起到提高塑料制品的机械强度及耐磨性，保证电器性能，增加塑料制品形状和尺寸的稳定性，提高精度等作用。金属嵌件周围的塑料层不能太薄，否则塑料制品会因冷却收缩而破裂。金属嵌件常用的类型有圆柱形，圆筒形，板形和片形等形状。在设计带金属嵌件的塑料制品时，主要应保证嵌件固定的牢靠性，嵌件在成型过程中的稳定性和塑料制品的强度。2.2.2 塑料制品的尺寸精度影响塑料制品尺寸精度的因素很多，其主要因素是材料收缩和模具的制造误差。影响塑料制品尺寸精度因素有以下几个方面：1成型材料：塑料本身的收缩性，原料内含水分及挥发物量，原料的配置工艺，生产批量大小，保存方法和保存时间等因素，均会造成收缩不稳定。2成型条件：塑料制品的成型温度、压力、时间等成型条件都直接影响成型收缩。3塑件形状：塑料制品的形状和壁厚会影响成型收缩，脱模斜度大小直接影响尺寸精度。4模具 1）主流道尺寸大时收缩小，主流道小时收缩大。2）料流方向：与料流方向平行的尺寸收缩大，与料流方向垂直的尺寸收缩小。3）分型面的选择：它决定了飞边产生的位置，飞边使垂直于分型面的制品尺寸产生误差。4）模具制造误差及磨损：尤其是成型零件的制造和装配误差以及使用中的磨损会直接影响塑料制品的精度。5成型后的条件1）测量误差：由于测量工具、测量方法、测量温度等造成的误差。2）存放条件：塑料制品如果存放不当，会使塑料制品产生弯曲、扭曲等变形。成型收缩：塑料制品在冷却定型后，其尺寸要缩小，所以模具设计时，必须把塑料制品收缩量补给到模具成型零件的相应尺寸中去，这样才能制造出符合设计图样要求的塑料制品。塑料制品的收缩值一般用收缩率表示。收缩率的计算公式如下： .（2-1）式中S收缩率（%）；A模具型腔在室温下的尺寸；B塑料制品在室温下的尺寸。由式（2-1）可得：2.2.3 塑料制品的表面质量：塑料制品表面质量包括 无斑点、条纹、凹痕、气泡、变色等缺陷，还有表面光泽性和表面粗糙度。表面缺陷必须避免，表面光泽性和表面粗糙度视塑料制品的使用要求而定。第3章 塑料注射模具设计3.1 塑料注射模具设计基础知识3.1.1 注射模具分类注射模具的分类方法很多，按塑料品种可分为热固性塑料和热塑性塑料注射模具；按注射机类型可分为卧式、立式和角式注射模具；按安装方式可分为移动式（在立式注射机上用）和固定式注射模具；按型腔数目可分为单型腔和单型腔注射模具等。根据注射模具各部分的功用，注射模具一般由以下几部分组成：1） 浇注系统2） 成型零件。包括凹模（型腔）、凸模和型芯等。3） 脱模系统。包括推出和抽芯机构等。4） 导向系统。5） 控温系统。6） 固定和安装部分等。下面按照模具分型面特征介绍几种类型的注射模具：1. 单分型面注射模具它是注射模具中、最简单的一种模具，它由定模和动模两块板组成，只有一个分型面，开一次模即可取出塑料制品。这种模具可以设计成多型腔，但对型腔在模板上的布局应注意以下几点：1）型腔排列紧凑 这样可以减少模具的外形尺寸，节省制模材料。2）流道长度要求最短。3）要求熔料充模时，模具内压力分布均衡 除应注意浇口开设位置外，型腔布局力求对称，以防止模具受偏载而产生溢料。2. 双分型面注射模具双分型面注射模具除了有两块模板外，中间还有一块活动板，这块活动板设有浇口、流道及动模所需要的其他零件和部件，还有两个互相平行的分型面，所以叫做双分型面注射模具。当模具开启时，中间这块活动板与其他两快模板分离，塑料制品与浇口冷料分别从该板两侧取下。双分型面注射模具用途广泛，主要用于： 1）中心进料的点浇口单型腔模具。 2）中心进料的多型腔模具。 3）表面进料复式点浇口模具。4）边缘进料的不平衡多型腔模具。双分型面注射模具结构复杂，制造成本高，零件加工困难，模具重量增加，一般不用于大型或特大型塑料制品的成型。3. 活动镶块式注射模具这类注射模具主要应用于成型有侧孔或内凹的塑料制品。活动镶块的动作方向和动模开模方向相垂直。按模具结构特征分为四大类：1）靠楔块形拉板操作的活动镶块。 2）靠定模（或动模）上斜导柱操作的活动镶块。 3）靠推出机构操作的活动镶块。 4）靠手动操作的活动镶块。3.1.2 注射模具与注射机的关系 注射成型机的基本技术参数： 注射成型机的基本技术参数包括最大注射量，最大注射压力、塑化能力、锁模力、模板行程、模板最大开距、模板最大厚度和最小厚度、模板尺寸和安装螺钉孔位置尺寸、定位孔尺寸、喷嘴球面半径等。 注射成型机基本工艺参数的校核注射成型机基本工艺参数的校核包括：1. 最大注射量的校核。2. 注射压力的校核3. 锁模力的校核及型腔数的确定4. 模具闭合高度和平面尺寸的校核3.1.3 浇注系统设计浇注系统通常分为普通浇注系统和无流道浇注系统。首先要对塑料制品所采用的塑料品种，制品的几何形状、尺寸使用的机床设备，注塑时可能产生的缺陷及填充条件等作全面分析。同时模具的分型面的选择与浇注系统也有密切关系 设计浇注系统基本要点1. 设计浇注系统时，流道应尽量减少弯折，表面粗糙度为Ra1.6Ra0.8m。2. 设计浇注系统时，应该考虑模具是一模一腔还是一模多腔，浇注系统应该按型腔布局设计，尽量与模具中心线对称。3. 塑料制品投影面积较大时，在设计浇注系统时，应避免在模具的单面开设浇口，否则会造成注射时受力不均。4. 设计浇注系统时，应考虑去除浇口方便，修正浇口时在塑料制品上不留痕迹，以保证塑料制品的外观。5. 一模多件时，应防止将大小相差悬殊的塑料制品放在同一付模具内。6. 在设计主流道时，避免熔融的塑料直接冲击小直径型芯及嵌件，以免产生弯曲或折断。7. 在满足塑料成型和排气良好的前提下，要选取最短的流程（流道），这样可以缩短填充时间。8. 能顺利的引导熔融的塑料填充各个部位，并在填充过程中不至于产生塑料涡流、紊乱现象，使型腔内的气体顺利排除模外。9. 在成批塑料制品生产时，在保证质量的前提下，要缩短冷却时间及成型周期。10. 因主流道处有收缩现象，若塑料制品在这个部位要求精度较高时，主流道应留有加工余量或者修正流量。 主流道设计1. 主流道的作用主流道（也叫进料口）它是连接注射机料筒喷嘴和注射模具的桥梁，也是熔融的塑料进入模具型腔时最先经过的地方，主流道的大小和塑料进入型腔的速度及充模时间长短有着密切关系。若主流道太大，其主流道塑料体积增大，回收冷料多，冷却时间增长，是包藏的空气增多，如果排气不良，易在塑料制品内造成气泡或组织松散等缺陷，影响塑料制品质量，同时也易造成进料时形成旋涡及冷却不足，主流道外脱模困难；若主流道太小，则塑料在流动过程中的冷却面积相应增加，热量损失增大，粘度提高，流动性降低，注射压力增大，易造成塑料制品成形困难。在一般情况下，主流道不直接开设在定模板上，而是制造成单独的浇口套，镶在定模板上，小型注射模具，批量生产不大，或者主流道方向也锁模方向垂直的注射模具，一般不用浇口套，而直接开设在定模板上。浇口套是注射机喷嘴在注射模具上的坐垫，在注射时它承受很大的注射机喷嘴端部的压力。为了防止浇口套因喷嘴端部压力而压入模具内，浇口套的结构上要增加台肩，并用螺钉紧固在定模板上，这样亦可防止模腔压力的反作用力而把浇口套顶出。2. 主流道设计要点1）套内孔（主流道）呈圆锥形，锥度为26，若压力过大造成压力减弱，流速减慢，塑料形成涡流，熔体前进时易混进空气产生气孔；锥度过下，会使流速增大，热量损失大，表面粘度上升，造成注塑困难。2）浇口套进口的直径d应比注塑机喷嘴孔直径大12mm。若小于或等于注塑机喷嘴直径，在注塑成型时或造成死角，并存积塑料，注塑压力下降，塑料冷凝后脱模困难。3）浇口套内孔出料口处（大端）应设计成圆角r，一般为0.53mm。4）浇口套也注塑机喷嘴接触处球面的圆弧度必须吻合。设浇口套球面半径为R，注塑机球面半径为r，其关系式如下： R=r+0.51mm浇口套球面半径比注塑机喷嘴球面半径大，接触是圆弧度刚好吻合。5）浇口套长度（主流道）长度应尽量缩短，可以减少冷料回收量，减少压力损失和热量损失。6）浇口套锥度内壁表面粗糙度为0.81.6m，保证料流顺利，易脱模。7）浇口套不能制成拼块结构，以免塑料进入接缝处，造成冷料脱模困难。8）浇口套长度应与定模板厚度一致，它的端部不应凸在分型面上，否则会造成合模困难，不严密，产生溢料，甚至压坏模具。9）浇口套部位是热量最集中的地方，为了保证注射工艺顺利进行和塑件质量，要考虑冷却措施。 分流道设计1. 分流道的作用分流道是主流道的连接部分，其基本作用是在压力损失最小的条件下，将来自主流道的熔融塑料。以较快的速度送到浇口出充模。同时，在保证在充满型腔的前提下，要求分流道中残留的熔融塑料最少，以减少冷料的回收，因此分流道的截面积不能太大，也不能太小。分流道截面积太小弊病较多，会降低单位时间可输送的熔融塑料量，使充模时间增长，塑料制品出现缺料、烧焦、产生波纹及凹陷等；分流道截面积过大，易在模具腔内积存气体，造成塑料制品上的缺陷，增加冷料回收量，延长了塑料制品的冷却时间，因而延长了成型周期，降低了生产率。对于粘度大和透明度要求高的塑料应采用较大的分流道。在设计分流道时，为减少在分流道中的压力损失，必须保证分流道的表面积与其体积之比值应最小，也就是在分流道长度一定情况下，要求分流道的表面积或者侧面积与其截面积的比值为最小。2. 分流道的类型常用的分流道的类型有四种：圆形，半圆形，矩形及梯形。分流道拉料杆：因为在分流道中所存的塑料不易脱落，便采用分流道拉料杆。3. 分流道设计基本要点1）在保证正常的注射成型工艺条件下，分流道的截面应尽量最小，长度尽量短。2）较长的分流道应在末端开设冷料穴，以便容纳注射开始时产生的冷料和防止空气进入模具型腔内。3）在多型腔注射模具中，各分流道的长度均应一致，长度应尽量缩短，以保证熔融的塑料同时均匀的充满各个型腔，主流道的截面积应大于各分流道的总和。如当一模同时成型几个不同重量和形状各异的塑料制品时，要求各分流道的截面积和塑料制品大小形状相适应。4）当分流道开设在定模的侧边，并在浇口处延伸很长时，要加设分流道拉料杆，便于开模时棱料易脱落。5）分流道的表面粗糙度要求达到1.6m。时间经验证明，对分流面表面粗糙度的要求，应根据实际情况而定，如一模多件，分流道又长，则表面粗糙度应相应降低。6）设计分流道时，应选取较小的尺寸，以便于试模后根据实际情况进行修正。7）多型腔注射模具的分流道布局取决于型腔布局，要保持相对平衡。8）如果分流道较多时，应加设分流锥，分流锥是注射模具及传递模具上的一个重要零件。它的作用是避免熔融塑料直接进入模具型腔而冲击型腔，同时也避免塑料从主流道到分流道急转90。采用分流锥使塑料逐渐而平稳的转变90方向，并且能缩短分流道长度，使熔融的塑料顺利的充满型腔。 浇口设计1. 浇口的作用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，通过浇口直接使熔融的塑料进入型腔内。浇口的作用是使从流道来的熔融塑料以较快的速度进入并充满型腔，浇口能顺利冷却封闭，防止型腔内还未冷却的热塑料回流。浇口设计与塑料制品形状、塑料制品断面尺寸，模具结构，注射工艺参数（压力等）及塑料性能等因素有关。浇口的截面要小，长度要短，这样才能增大料流速度，快速冷却封闭，便于使塑料制品分离，塑料制品的浇口痕迹亦不明显。塑料制品质量的缺陷，如缺料、缩孔、拼缝线、质脆、分解、白班、翘曲等，往往都是由于浇口设计不合理而造成的。2. 浇口的类型根据模具浇注系统在塑料制品上开设的位置、形状不同，浇口的形式的多种多样的，但通常的家口，其种类大致分为以下几种：盘形浇口、扇形浇口、环行浇口、点浇口、侧浇口、直接浇口、潜伏浇口。3. 浇口设计基本要点1）浇口应开设在塑料制品断面较厚的部位，能使熔融的塑料从塑料制品厚断面流向薄断面，保证塑料充模完全。2）浇口位置的选择，应使塑料充模流程最短，减少压力损失，有利于排除模具型腔中的气体。3）不能使熔融塑料直接进入型腔，否则会产生漩流，在塑料制品上留下螺旋形痕迹，特别是点浇口、侧浇口等，更容易出现这种现象。4）位置的选择，应防止在塑料制品表面上产生拼缝线，特别是环行或筒形塑料制品，应在浇口对面的熔料结合加开冷料穴。5）装有细长型芯的注射模具所开设的浇口位置，应当离型芯较远，以防止熔融料流的冲击而使型芯变形、错位和折断。6）大型和扁平塑料制品成型时，为了防止塑料制品翘曲、变形、和缺料，可采用多点形浇口。7）浇口位置应尽量开设在不影响塑料制品外观的部位，如开设在塑料制品的边缘和底部等。8）浇口尺寸的大小，应取决于塑料制品的尺寸、几何形状、结构和塑料的性能。9）设计多行腔注射模具时，结合流道平衡并考虑浇口的平衡，应作到熔融塑料同时均匀充满型腔。对于同一塑料制品的多型腔注射模具来说，可按浇口与主流道的距离，逐渐加大浇口的截面，减少较远浇口的阻力。采取保持个浇口大小相等、改变其长度或保持浇口宽度和长度一定、改变其深度两种办法，来使浇口平衡。对于不同塑料制品的多型腔注射模具来说，常把最大塑料制品的型腔布置在最靠近主流道的部位。10）为了在开模时从浇口套内拉出主流道凝料使与注射机喷嘴分离，一般在冷料穴的尽端设置拉料杆。拉料杆的直径等于浇口内孔大端的直径，以便钩住冷料。开模时，塑料制品脱模，主流道凝料由拉料杆拉出。 冷料穴当注射机未注射塑料之前，喷嘴最前端的熔融塑料的温度较低，形成冷料渣，为了积存这部分冷料渣，在进料口的末端动模板上开设一洞穴或者在流道的末端开设洞穴，这个洞穴就是冷料穴。 排气槽塑料注射模具的型腔，在熔融塑料填充过程中，除了模具型腔内有空气外，还有因塑料受热而产生的气体，尤其在高速注射成型时产生的气体更多，因此在模具设计时必须设计排气槽。选择排气槽的位置是很重要的，一般在塑料填充的同时，必须把气体排出模外。否则被压缩的气体变成高温燃烧，使熔融的塑料焦化或使熔接线处强度降低以及不成型，影响塑料制品质量，尤其对于大型注射模具，开设合理的排气槽显得尤为重要。开设排气槽应注意以下几点：1）根据进料口的位置，排气槽应开设在型腔最后充满的地方。2）尽量的把排气槽开设在分型面上，如直接浇口排气的位置。3）对于流速较小的塑料制品，可利用模具的分型面及顶杆零件配合的间隙进行排气。4）排气槽不要开设在工人操作的一方，以防止塑料在注射时溢出模外，发生烧伤事故。5）对于大型塑料注射模具，为了防止溢料，排气槽应开设在模具的分型面上，并成为曲线形。6）排气槽的尺寸，应根据塑料的流动能够性能来选择。 热流道热流道这项新技术的开发，是塑料模具的重大发展它使用于大型模具制品成型工艺的要求。热流道又叫做无流道。它的含义可以从以下两方面理解：1）在塑料注射模具的浇注系统中取消了流道，使熔融塑料直接由注射机喷嘴经过粗短的进料口到达浇口，然后进入模具型腔内。它是靠塑料本身的热量使进料口中的塑料保持熔融状态。2）在模具的浇注系统中仍然有流道，只不过这种流道比通常的流道大，或者采用喷嘴式流道，而这种流道还采用内部或外部加热的方法来保温，使流道中的塑料始终保持熔融状态。在大型塑料注射模具中，热流道浇注系统的应用愈来愈广泛，热流道模具，热流道模具，是大型塑料注射模具设计的发展方向。热流道注射模具的优点如下：1）缩短成型周期，提高生产率。2）减少材料消耗，没有冷料。 3）因严格控制了温度，有利于提高塑料制品质量，减少了废品。4）热流道有利于压力传递，从而可降低注射压力。5）缩短开模行程，有利于保护模具，延长模具使用寿命。缺点：热流道塑料注射模具结构复杂，要求严格控制温度，需装有温度控制装置，制造成本高，它不适合于小批量生产。3.1.4 成型零件的结构设计 模具分型面注射模具一般由动模和定模两部分组成，其动模和定模的接触表面即模具分型面。每套模具可能有一个或多个分型面。在选择分型面一般应考虑以下几个因素：1）塑料制品的形状、尺寸和壁厚。2）塑料性能及填充条件。3）浇注系统的布局。4）成型效率及成型操作。5）排气及脱模。6）模具结构简单，使用方便，制造容易。模具分型面可能垂直于合模方向，有可以倾斜于合模方向或平行于合模方向。分型面的选择很重要，它对塑料制品的质量、模具操作和模具制造等均有较大的影响。 成型零件的结构设计成型零件是直接成型塑料制品的零件。它主要包括凹模（型腔）、凸模、型芯等。成型零件形状复杂、精度高，表面粗糙度低。一般用工具钢制造，需要经过热处理。凹模是成型塑料制品外表面的零件，它一般装在定模板上。其形式有整体式和组合式两种类型。1. 凹模（型腔）结构形式1）整体式凹模 凹模由整块加工而制成。其优点是模具结构简单，是塑料制品上无拼缝痕迹；缺点是对于形状复杂的凹模，其加工工艺性较差。它适用于中、小型且形状简单的模具。2）组合式凹模 凹模由两个以上零件组合而成。 优点是改善了加工工艺性，减少了热处理变形，节省了模具材料；缺点是塑料制品表面可能有拼缝痕迹。它适用于形状复杂的模具。 3）框架组合式模具 大型或复杂的凹模采用框架组合式凹模。2. 组合式凹模的设计原则如下：1）拼块件数应少，以减少加工量和塑料制品上过多的拼缝痕迹。2）拼缝接线应尽量与塑料制品脱模方向一致，一面渗入的塑料妨碍塑料制品脱模。3）拼块应无锐角，在允许的情况下，拼块的角度应尽量成直角，或者钝角（大于90）。4）拼块之间应采用凹凸槽嵌接，防止模具在注射时拼块发生位移。5）个别凹凸模易磨损部分，应制造成独立件，便于加工和更换。6）设计拼块和镶件时，尽量把复杂的内形变为外形加工。7）为使接合面正确配合，并减少磨削加工量，应减少接逢面的长度。8）塑料制品上的外形圆弧部分应单独制成一块，拼缝的接合线应位于塑料制品的外形部分。3. 凸模结构形式：凸模是成型塑料制品内表面的零件，它一般装的动模板上。凸模的结构多数是整体的，便于加工制造。凹模和凸模的工作部分尺寸与塑料制品的尺寸和公差、塑料收缩率及模具的磨损个制造公差等因素有关。凹模和凸模工作部分尺寸计算方法如下：1） 模内形尺寸计算公式如下： . （3-1）2） 凸模外形尺寸计算公式如下： .（3-2）3） 凹模高度尺寸计算公式如下： . （3-3）公式中各符号的意义如下：凹模内形公称尺寸；D塑料制品外形公称尺寸；凸模外形公称尺寸；塑料制品公称尺寸；凹模高度公称尺寸；塑料制品高度公称尺寸；凹模制造公差，一般为（1/81/4）；凸模制造公差，一般为（1/81/4）；塑料制品公差；x修正系数，一般为1/23/4；塑料平均收缩率。3.2 塑料注射模具设计塑料制件设计视塑料成型方法和塑料品种性能不同而有所差异。本节主要讨论塑料制件品中产量最大的注射成型模具的设计。塑料制件主要是根据使用要求进行设计，由于塑料有其特殊的物理机械性能，因此设计塑料件是必须充分发挥其性能上的优点，避免或补偿其缺点，在满足使用要求的前提下，塑料件形状应进可能地作到简化模具结构，符合成型工艺特点，在设计塑料件是必须考虑以下几个方面的因素：1) 塑料的物理性能，如强度、刚性、韧性、弹性、吸水性及对应力的敏感性。2) 塑料的成型工艺性，如流动性。3) 塑料形状应有利于冲模流动、排气、补偿，同时能适应高效冷却硬化（热塑性塑料制品）或快速受热热固化（热固性塑料制品）。4) 模具的整体结构，特别是抽芯与脱出塑料件的复杂程度。5) 模具零件的形状及其制造工艺以上前三条主要啊是塑料性能的特点，后两条主要是考虑模具结构特点，塑料设计的主要内容包括塑料件的材料、形状、尺寸、壁厚、精度、表面光洁度、圆角等。本文设计的垃圾桶零件如图3-1所示：图3-1注塑材料要求及模具条件：注射温度：170190 模具温度：3265。要很好地设计模具的冷却回路以减小塑件的弯曲变形。冷却过程一定要快而均匀。建议模具冷却回路的直径为8mm。 注射压力：60110帕。 注射速度：应使用进可能快的注射速度。3.2.1 注射机的选择每副模具都只能安装在与其相适应的注射机上进行生产，因此模具设计与所用的注射机关系十分密切。在设计模具时，应详细了解注射机的技术规范。才能设计出合乎要求的模具。从模具设计角度出发，首先应了解的技术规范有：注塑机的最大注射量、最大注射应力、最大锁模力、最大成型面积、模具的最大和最小厚度、最大开模行程，以及机床模板安装模具的螺钉孔（或T形槽）的位置和尺寸。1. 根据塑件的形状估算其体积和重量1） 塑件体积的计算可用形状分割成塑件总体积 2） 根据塑件的计算重量式体积，选择设备型号规格确定型腔数。注射机额定注射量，每次注射量不超过最大注射量的80%，即 . （3-4）式中 型腔数 浇注系统重量（g） 塑件重量（g） 注射机额定注射量（g）估算浇注系统的体积，根据浇注系统初步设计方案进行估算=10，设=1，则得从计算结果，并根据塑件注射机选用SZ-200/120性注射机根据塑件的体积式重量来确定型腔数则取一模一腔2. 注射机有关工艺参数的校核 1）由前面计算得塑件重量为107.7g，浇注系统重量为10g，则每次注射所需塑料量为（按一模一腔）注射机的最大注射量，能满足要求2）锁模力锁模力是指注射机的合模机构对模具所能施加的加紧力。当高压的熔料充满模具行腔时产生一个很大的力使模具涨开。因此，注射成形时必须靠注射机的锁模力将模具夹紧。 锁模力可按式. （3-5）式中 注射机的额定锁模力（N）塑料制品与浇注系统在分型面上总投影面积熔融塑料在型腔内的平均压力（）安全系数 常取1.11.2代入， 故，此注射机的注射压力满足塑料成型的注射压力的要求。3. 注射机的形式和模具的关系选择的注射机行程距离必须大于模具的开模距离，且便于安装模具。1) 模具所需的开模行程式中 型芯高度成型塑件高度模具的厚度 2) 根据以上条件，选用柱塞卧式注射机SZ-200/120，其技术规范及特性如3-1表表3-1柱塞直径40cm最大理论注射容量200cm3最大模具厚度400mm注射压力165Pa最小模具厚度230mm最大锁模力1200kN移模行程350m喷嘴球半径15 mm塑化能力55kg/h顶出形式机械顶出3.2.2 模具材料的选择现代注塑成型技术必须能以低廉的成本满足对质量的要求，日益提高产品的生产要求。为此，必须控制成型工艺，合理选择注射材料，并根据产品要求控制模具成型尺寸精度及表面质量。由于塑料尺寸精度的高低，要求模具必须按相应的精度或更高的精度进行制造。模具在制造过程中，必须能承受巨大的注射压力进而可靠地完成重复动作，同时使模具的工作寿命尽可能的高，补偿一次性的巨额投资。模具的可靠性及使用寿命除与内部结构设计，使用过程中的保养关系外，主要取决于模具所选用的材料、热处理方法及制造的加工方法。几乎所有的注射模具都是金属材料（主要是刚材料）制造，其原因是该材料价格低廉，易于购买。而镶嵌钢或型腔嵌件有时也用其他的材料。注射模具通常有几个部分组装而成，这些部件在模具内有自己的独特功能，这些部件在选材和热处理方面有各自的要求，我们主要讨论选材方面。材料的选择及要求：1. 型腔、型芯材料的选择 主要性能要求：除了要求有较强的耐磨性以外，还要有较高的强度，在加工某些材料时，还要求有较好的热应性或耐蚀性。此外，由于制件的形状、大小、精度和批量各不相同，因此模具中同类的零件也应该根据具体情况选材。综合本设计要求，选材为：T10A其热处理方法为淬火加低温回火且HRC55。2 导柱、导套材料的选择主要性能要求：较高的硬度和耐磨性。中心有一定的韧性。导柱 材料：T8导套 材料：T10A3 浇口套的材料选择主要性能要求：表面耐磨，有时还需要耐腐蚀性和热硬性。浇口套材料：T10A 热处理方法：淬火加低温回火 HRC554 顶出杆的材料及要求主要性能要求：一定的强度及耐磨性顶出杆材料：T8 热处理方法：端部淬火 HRC555 各种模板、顶出板、固定板、模脚等材料的选择及要求主要性能要求：一定的强度。 材料：45钢 热处理方法：调质处理。 HB2006 螺栓、螺钉、定位环等材料的选择及要求主要性能要求：一般强度 材料：钢453.2.3 成型收缩及尺寸计算 凹定收缩率影响收缩率的因素很多，在确定收缩率时主要根据塑件品种、塑件形状、及壁厚来考虑。 聚苯乙烯 成型收缩率 0.6%0.8% 塑件脱模斜度为了使塑件容易脱模，在凹、凸模上沿塑件塑件脱模方向上都应设有脱模斜度和较低的粗糙度。 聚苯乙烯 型腔35130 型芯 30 成形零部件工作尺寸的计算成型零件尺寸是指成型零件上直接用于成型塑件的尺寸，主要有型腔和型芯的径向尺寸，型芯高度尺寸，型腔深度尺寸和中心距尺寸等。进行成型零件尺寸计算时，考虑以下三个方面的影响因素，即成型零件本身的制造公差，成型零件在使用过程中的磨损和成型收缩率的波动。成型零件 的尺寸计算如下：平均收缩率为=0.7%.（3-6）型腔的径向尺寸由式（3-3）（3-4）得取= =型芯的径向尺寸 3.2.4 抽芯机构设计1. 抽芯机构分类机动抽芯 ，手动抽芯 ，液压抽芯。2. 抽芯距的计算1）抽芯距的计算： .（3-7） =式中 S-抽芯距 -螺纹基本三角形高度-安全富余量，一般为2-3mm.2）脱模力的计算：F=AP（cos-sin） .（3-8）式中 F-脱模力 （N） A-塑件在动模面上的投影面积 p-单位面积包紧力，一般取812MPa -摩擦系数，取0.150.2 -脱模斜度（） 得F=3312N3. 斜导柱各项参数计算图3-21） 斜导柱工作部分长度的计算： .（3-8）H=sctg .（3-9）式中 -斜导柱工作部分长度（mm） -斜导柱倾斜角 s-抽芯距（mm） H-开模行程（mm） 得 =25mm2）斜导柱直径d的计算M弯=PL .（3-10）W= .（3-11）d=.(3-12） P- 脱模阻力（N） l- 斜导柱工作部分长度（mm） W- 截面系数（mm3） 弯-材料的抗弯强度，取 弯=137MPa -斜导柱的斜角（） d-斜导柱直径 d=16.3mm，取d=20mm3）斜导柱总长度计算 =tg+510.（3-13）L-斜导柱总长度（mm）D-斜导柱固定部分直径（mm）s-抽芯距（mm）（侧孔深度加23mm） h-斜导柱固定板厚度（mm）-斜导柱倾斜角度（）L=200mm结构如图3-3图3-34. 锁紧楔计算c.（3-14） c-锁紧楔受力中心点的厚度 P-锁紧楔承受的侧向力 a-螺钉中心到锁紧楔斜面受力中心的距离 E-弹性模量，一般为2.11011帕 B-锁紧楔宽度 -锁紧楔弹性变形量，一般取0.005厘米 l-螺钉中心到锁紧楔地面中心的距离（厘米）3.2.5 强度计算型腔要承受高压熔体的压力，因此应具有足够的壁厚。如壁厚不够则表现为刚度不足，即产生过大的弹性变形，也可表现为强度不够，即型腔发生塑型变形甚至破坏。型腔壁厚计算以最大压力计算为主，理论分析和实践证明，对大尺寸型腔，刚度不足是主要矛盾，应按刚度计算；而小尺寸型腔则以强度不足为主要矛盾，因此需按强度计算。垃圾桶零件的模具设计属于小尺寸型腔因此按强度计算凹模壁厚及底板厚度。 .（3-15） 为许用压力 （45钢为）P通常取28-45，取 .（3-16）3.3 塑料注射模具零件设计3.3.1 模具零件设计 凹模结构设计凹模是成型塑件外表面的部件，凹模按其结构的不同可分为整体式、整体嵌入式、大面积镶嵌组合式和四壁拼合的组合式五种。本设计采用整体式凹模，它系由一整块金属加工而成，其特点是牢固，不易变形。其结构形式如图3-4所示图3- 型芯的结构设计 型芯是用来成型塑料内表面的的零件，型芯有整体式合组合式之分，形状简单的主型芯和模板可以做成整体的。固定板和型芯分别采用不同的材料制造和热处理，然后在连接在一体。图3- 浇口套的设计形式采用整体式即定位环与浇口套为一体，并压配与定模板内。如图3-6所示 图3- 导柱导套设计导向机构的主要作用有定位、导向、承受一定侧向压力三个作用。导柱：2518040 GB4169.484导套：25125 GB4169.38 脱模机构在注射成形的每一个环节中，塑件必须由模具型腔中脱出，脱出塑件的机构称为脱模机构或顶出机构。根据脱模结构的设计要求本模具设计采用一个塑件一个推块进行脱模。推块是顶出机构常见的一种结构形式。由于推块结构简单，更换方便，脱模效果好。和推块连接的连杆与顶出固定板的连接形式采用垫板固定支撑连接。如图3-7所示3- 滑块滑块用来侧抽芯的，使塑件形成外螺纹，且使斜导柱沿其孔运动。如图3-7、3-8所示。图3-73- 垫块5031556 GB4196.6-843.3.2 模具装配图如图3-9、3-10如图3-93-10第4章 UG Unigraphics(简称UG)是一个交互式的CAD/CAM/CAE系统。CAD功能实现了目前制造业中常规的工程技术、设计和绘图的自动化。CAM功能则为使用Unigraphics设计模型描绘部分的现代机械工具提供了NC编程技术。利用它强大的混合式绘图结构，用户就可以方便地绘制出复杂的实体以及造型特征。本章主要介绍UG的特点、功能以及在本设计中的应用。4.1 UG介绍Unigraphics Solutions公司（简称UGS）是全球著名的MCAD供应商。主要服务于交通、航空航天、通用机械及电子工业等领域。通过其虚拟产品开发（VPD）的理念，提供多极化的、集成的、企业级的包括软件产品与服务在内的完整的MCAD解决方案。UG公司的产品主要是为机械制造企业提供包括从设计、分析到制造应用的Unigraphics 软件，基于Windows 的设计与制图产品的solid Edge，面向集团的产品数据管理系统iMAN，产品的可视化技术Product Vision，以及被广泛使用的高精度边界表示的实体建模核心Parasolid在内的全线产品。Unigraphics 软件在航空航天、汽车、通用机械、工业设备、医疗器械以及其他高科技领域得到了广泛的应用。在美国航空业中，大量使用了UG软件；在俄罗斯航空业中，UG软件占有了90%以上的市场。自从1990年UG软件进入中国市场以来，以其先进的理论、强大的工程背景、完善的功能和专业的技术服务赢得了广大的用户，在中国市场上获得了长足的发展。4.2 UG特点Ungigraphics CAD/CAM/CAE系统提供了一个基于过程的产品设计环境，使产品开发从设计到加工真正实现了数据的无缝集成，从而优化了企业的产品设计与制造。UG面向过程驱动技术是虚拟产品开发的关键技术，在面向过程技术的环境中，用户的全部产品以及精确的数据模型能够在产品开发全过程的各个环节保持关联，从而有效地实现并行工程。该软件不仅具有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配和生成工程图的模块功能，还可以再设计过程中进行有限元分析、动力学分析和仿真模拟，提供设计的可靠性。同时它还可以通过三维模型直接生成数控代码，用于产品的加工。另外通过UG/Open GRIP、UG/Open API等二次开发语言，实现用户开发的CAD系统。其具体特点如下： 具有良好的用户界面，绝大多数功能可以通过鼠标来完成；进行对象操作时，具有自动推理功能；在进行每步操作时，都有相应的提示信息，便于用户作出正确的选择。 引入了复合建模的概念，将实体建模、曲面建模、线框建模 、半参数化和参数化建模的概念融为一体。 用基于特征（孔、凸台、槽沟等）的建模与编辑方法作为实体造型的基础，形象直观。 具有统一的数据库，真正实现CAD、CAM、CAE等模块之间的无数据交换的自由切换。 出图功能强。可以十分方便的从三维实体建模直接生成二维工程图。能根据ISO标准和国家标准标准尺寸、形位公差和汉字说明，并直接对实体实现旋转剖、阶梯剖和轴侧图挖切，增强了绘制工程图的实用性。 以Parasolid 为实体建模核心，实现造型功能处于领先地位。 提供了界面良好的二次开发工具 GRIP （GRAPHICAL INTERACTIVE PROGRAMMING）和UFUNC （USER FUNCTION），并且通过高级语言接口，使UG的图形功能与高级语言的计算功能紧密地联系起来。4.3 UG的工作界面 以下简单介绍一下UG的工作界面。选择开始程序NX3.0NX3.0选项，或者直接双击桌面上的图标就可以进入UG的微机版主界面，如图2-1所示。UG的主界面主要包括：窗口标题栏、菜单栏、工具栏、工作区、提示栏、状态栏快捷菜单等几个部分。在UG中选择一个菜单选项或者单击某个图标，会弹出相应的对话框，有的对话框还有多个下一级对话框，这些对话框一般都用来设置参数、输入文本或者执行某项功能。大多数对话框底部都有确定、应用、返回、取消按钮。不同对话框的按钮数目可能不同，但是各个按钮在不同对话框中的功能是相同的。运动仿真是基于时间的一种运动形式。机构在指定的时间段中运动，并同时指定该时间段中的步数进行运动分析。窗口标题栏 菜单栏 工具栏 工作区提示栏 状态栏图2-1 UG主界面4.4 动画创建的一般过程1. 启动运动分析 打开应用/运动分析菜单或按图标，进入运动分析模块。如图 3-10所示。3-102. 定义连杆 右件点击scenario_1,点击新连杆，确定连杆，过滤器选择实体，如需固定应选择固定连杆，点击应用、确定。如图3-11、3-12所示。3-113-123. 定义运动副选择上步定义的连杆，确定方向，驱动选择恒定确定位移和速度，点击应用，点击确定。如图3-13所示。图3-134. 仿真 点击动画，在分析选项对话框中，选择静力/动力分析选项，确定时间、点数，点击确定，在动画对话框中，选择播放，观察运动情况是否符合要求，如符合要求，则确定结束，不符合在对其进行一定修改5. 输出动画 在案浏览器中激活scenario-1，并单击右键，选择输出/ MPGE， 在MPEG对话框中， 点击指定文件名，选择保存路径并指定文件名，确定即可。输出可能很慢，可能有10到20分钟。如图3-14图3-14千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。“结论”以前的前。- 62 -结 论历经近三个月的毕业设计即将结束，敬请各位老师对我的设计过程作最后检查。通过在这次毕业设计中参考、查阅各种有关模具和Ungigraphics方面的资料，掌握了Ungigraphics 的一些基本使用方法,特别是动画的制作,由浅入深,体会深刻,在模具的装配过程中应当注意装配顺续,动话制作要注意连接类型的选择；在设计过程中还学会了基本塑料注射模具的设计步骤；体会到利用Ungigraphics绘图的优越性和它的强大功能；使我在这短暂的时间里，对模具的认识有了一个质的飞跃,并对塑料模具设计的各种成型方法，成型零件的设计，主要工艺参数的计算，产品缺陷及其解决办法，模具的总体结构设计及零部件的设计等都有了进一步的理解和掌握。模具在当今社会生活中运用得非常广泛，掌握模具的设计方法对我们以后的工作和发展有着十分重要的意义。这次毕业设计也让我了解到了一些企业产品设计和生产的过程，使我大开眼界，为以后走上工作岗位奠定了扎实的基础。与此同时，由于实践经验的缺乏，在模具的设计过程中可能会出现一些错误，恳请各位老师同学批评和指正。致谢在本论文完成之际，特向在毕业设计中始终给予我辛勤指导的XXX老师表示忠心的感谢。我以前对模具不是很了解，在做设计期间遇到了很多问题，经常要去询问XX老师，他总能给我详细地讲解，引导我的设计思路，从各方面启发我，使我从不了解模具到能自己独立完成一个模具设计，这与XX老师的悉心指导与帮助是离不开的。在做设计中，XX老师不仅给我指引设计方向，他还为我指出其中的错误与不足，我认为这是很重要的。学习知识是很重要，但是，知识掌握得不牢，运用错误，那还不如不学，所以老师的纠正对我就很有帮助了，为我今后走上工作岗位、取得好的成绩打下了坚实的基础。在此，对老师所给予的无私帮助表示诚挚的谢意。谢谢你，XX老师！我不仅要感谢XX老师，还要感谢母校及其他老师，是母校辛勤培养了我四年，是老师们教育了我四年，在此，我感谢母校，感谢教育过、帮助过我的老师们。谢谢母校，谢谢老师们，你们辛苦了！参考文献1 陈万林等. 实用塑料注射模设计与制造. 机械工业出版社，2000: 26472 塑料模具技术手册编委会编. 塑料模具技术手册. 机械工业出版社，1997: 781023 四川大学，北京化工学院，天津轻工业学院合编. 塑料成型模具. 中国轻工业出版社，2000: 51794 郭芝俊，邱宣怀. 机械设计. 高等教育出版社，1990: 1281375 殷国富. UG NX2 产品设计实例精解. 机械工业出版社，2005: 33406 袁 锋. UG NX2/3实例教程. 北京大学出版社，1999: 1471627 康鹏. UG NX2模具设计. 机械工业出版社，2005: 1762018 唐海翔. UG NX2注塑模具设计培训教程. 清华大学出版社，2005: 1311649 机械设计手册编委会.机械设计手册（新版）.机械工业出版社，2004: 7183 10 Lastics Engineering Handbook.3rd ed. The Society of The Plastics Industry Inc,1960: 225111 Heberge J. Injection Molding IM Alternative Produce Performance Advantages. Plastics Engineering, 1991(2): 273112 Eric V. Buckleitner. Plastics mold engineering handbook. New York: International Thomson Publishing Inc. , 1995: 207230附录英文：Casting and Other Forming ProcessesDeGarmo, E. Paul et al. Materials and Processes in Manufacturintg. John Wiley & Song, 1998. P205-211CastingCasting is the introduction of molten metal into a cavity or mold where, upon solidification, it becomes an object whose shape is determined by mold configuration. Casting offers several advantages over other method of metal forming: it is adaptable to intricate shapes, to extremely large pieces, and to mass production; it can provide parts with uniform physical and mechanical properties through out and, depending on the particular material being cast, the design of the part, and the quantity being produced, its economic advantages can surpass other processes.CategoriesTwo broad categories of metal-casting processes exist: ingot casting (which includes continuous casting) and casting to shape. Ingot castings are produced by pouring molten metal into a permanent or reusable mold. Following solidification these ingots (or bars, slabs, or billets, as the case may be) are then further processed mechanically into many new shapes. Casting to shape involves pouring molten metal into molds in which the cavity provides the final useful shape, followed only by machining or welding for the specific application.Ingot casting Ingot castings make up the majority of all metal castings and are separated into three categories: static cast ingots, semi-continuous or direct-chill cast ingots, and continuous cast ingots.Static cast ingots Static ingot casting simply involves pouring molten metal into a permanent mold. After solidification, the ingot is withdrawn from the mold and the mold can be reused. This method is used to produce millions of tons steel annually.Semi-continuous cast ingots A semi continuous casting process is employed in the aluminum industry to produce most of the cast alloys from which rod, sheet, strip, and plate configurations are made. In this process molten aluminum is transferred to a water-cooled permanent mold which has a movable base mounted on a long piston. After solidification has progressed from the mold surface so that a solid skin is formed, the piston is moved down. Finally the piston will have moved its entire length, and the process is stopped. Conventional practice in the aluminum industry utilizes suitably lubricated metal molds. However, technological advances have allowed major aluminum alloy producers to replace the metal mold (at least in part) by an electromagnetic field so that molten metal touches the metal mold only briefly, thereby making a product with a much smoother finish than that produced conventionally.Continuous cast ingots Continuous casting provides a major source of cast material. In the steel and copper industry and is growing rapidly in the aluminum industry. In this process molten metal delivered to a permanent mold, and the casting begins much in the same way as in semi continuous casting. However, instead of the process ceasing after a certain length of time, the solidified ingot is continually sheared or cut into lengths and removed during casting. Thus the process is continuous, the solidified bar or strip being removed as rapidly as it is being cast. This method has many economic advantages over the more conventional casting techniques; as a result, all modem steel mills produce continuous cast products.Casting to shape Casting to shape is generally classified according to the molding process, molding material or method of feeding the mold. There are four basic types of these casting processes: sand, permanent-mold, die, and centrifugalSand casting This is the traditional method which still produces the largest volume of cast-to-shape pieces. It utilizes a mixture of sand grains, water, clay, and other materials to make high-quality molds for use with molten metal. This green sand mixture is compacted around a pattern (wood, plaster, or metal), usually by machine, to 20-80% of its bulk density. The two halves of the mold (the cope and drag) are closed over cores necessary to form internal cavities, and the whole assembly is weighted or damped to prevent floating of the cope when the metal is poured.Other casting processes which utilize sands as a basic component are the shell, carbon dioxide, investment casting, ceramic molding and plaster molding processes. In addition, there are a large number of chemically bonded sands which are becoming increasingly important.Permanent-mold casting Many high-quality castings are obtained by pouring molten metal into a mold made of cast iron, steel, or bronze. Semi permanent mold materials such as aluminum, silicon carbide, and graphite may also be used. The mold cavity and the gating system are machined to the desired dimensions after the mold is cast: the smooth surface from machining thus gives a good surface finish and dimensional accuracy to the casting. To increase mold life and to make ejection of the casting easier, the surface of the mold cavity is usually coated with carbon soot or a refractory slurry; these also serve as heat barriers and control the rate of cooling of the casting. The process is used for cast iron and nonferrous alloys with advantages over sand casting such as smoother surface finish, closer tolerances, and higher production rates.Die casting A further development of the permanent molding process is die casting. Molten metal is forced into a die cavity under pressures of 100 -100, 000 psi. Two basic types of die-casting machines are hot-chamber and cold-chamber. In the hot-chamber machine, a portion of the molten metal is forced into the cavity at pressures up to about 2, 000 psi. The process is used for casting low-melting-point alloys such as lead, zinc, and tin.In the cold-chamber process the molten metal is ladled into the injection cylinder and forced into the cavity under pressures which are about 10 times those in the hot-chamber process. High-melting-point alloys such as aluminum-, magnesium-, and copper-base alloys are used in this process. Die casting has the advantages of high production rates, high quality and strength, surface finish on the order of 40100-microinch rms (root mean square), and close tolerances, with thin sections.Rheocasting is the casting of a mixture of solid and liquid. In this process the alloy to be cast is melted and then allowed to cool until it is about 50% solid and 50% liquid. Vigorous stirring promotes liquid like properties of this mixture so that it can be injected in a die-casting operation. A major advantage of this type of casting process is expected to be much reduced die erosion due to the lower casting temperatures.Centrifugal casting Inertial forces of rotation distribute molten metal into the mold cavities during centrifugal casting, of which there are three categories: true centrifugal casting, semi centrifugal casting, and centrifuging. The first two processes produce hollow cylindrical shapes and parts with rotational symmetry respectively. In the third process, the mold cavities are spun at a certain radius from the axis of rotation; the centrifugal force thus increases the pressure in the mold cavity.The rotational speed in centrifugal casting is chosen to give between 40 and 60g acceleration. Dies may be made of forged steel or cast iron. Colloidal graphite is used on the dies to facilitate removal of the casting.Successful operation of any metal-casting process requires careful consideration of mold design and metallurgical factors.Sheet and Plate BendingBending is a method of producing shapes by stressing metal beyond its yield strength, but not past its ultimate tensile strength. The forces applied during bending are in opposite directions, just as in the cutting of sheet metal. Bending forces, however, are spread farther apart, resulting in plastic distortion of metal without failure.The bending process appears to be simple; yet, in reality, it is a rather complex process involving a number of technical factors. Included are characteristics of the work piece material flow and reactions during various stages of deformation, the effect of tooling design on force required to form the bend, and the type of equipment used.In the large, varied field of sheet metal and plate fabricating, several types of bending machines are used. Press brakes predominate in shops that process heavy-gage materials, because they are well suited to such applications and also because they are adaptable to other metalworking operations, such as punching, piercing, blanking, notching, perforating, embossing, shearing, and drawing.Light-gage metal typically is formed with specialized bending machines, which are also described as leaf, pan, or box brakes; as wing folders; and as swivel benders. Equipment of this type is often manually operated.The principal kinds of equipment used to bend sheet metal and plate can be grouped into the following categories:Mechanical press brakeselongated presses with numerous tooling options. Work is performed by means of energy released from a motor-driven flywheel. These machines normally have a 3 or 4 stroke length.Hydraulic press brakesstretched C-frame presses that are likewise compatible with a wide range and diversity of tooling. High-pressure oil in hydraulic cylinders supplies the force, which is directed downward in most models. The stroking length usually exceeds 6.Hydraulic-mechanical press brakespresses with drives that combine hydraulic and mechanical principles. In operation, oil forces a piston to move arms that push the ram toward the bed.Pneumatic press brakeslow- tonnage bending machines that are available with suitable tooling options.Bending brakespowered or manual brakes commonly used for bending light-gage sheet metal.Special equipmentcustom-built benders and panel formers designed for specific forming applications.Terms used to describe various aspects of sheet metal bending are illustrated Bend AllowanceBend allowance is the dimensional amount added to a part through elongation during the bending process. It is used as a key factor in determining the initial blank size.The length of the neutral axis or bend allowance is the length of the blank. Since the length of the neutral axis depends upon its position within the bend area, and this position is dictated by the material type and thickness and the radius and degree of bend, it is impossible to use one formula for all conditions. However, for simplicity a reasonable approximation with sufficient accuracy for practical usage when air bending is given by the following equation:L=A/360*2(R+kt)orL=0.017453A(R+kt) where:L = bend allowance (arc length of the neutral axis) in. or mmA =bend angle, deR = inside radius of part, in. or mmt = metal thickness, in. or mmk = constant, neutral-axis locationTheoretically, the neutral axis follows a parabolic arc in the bend region; therefore, the k factor is an average value that is sufficiently accurate for practical applications. A value of 0.5 for k places the neutral axis exactly in the center of the metal. This figure is often used for some thickness. One manufacturer specifies k according to sheet thickness and inside radius of the bend; when R is less than 2t, k = 0.33; when R is 2t or more, t=0. 50.Types of BendingThe basic types of bending applicable to sheet metal forming are straight bending, flange bending and contour bending. Straight Sending During the forming of a straight bend the inner grains are compressed and the outer grains are elongated in the bend zone. Tensile strain builds up in the outer grains and increases with the decreasing bend radius. Therefore, the minimum bend radius is an important quantity in straight bending since it determines the limit of bending beyond which splitting occurs.Flange Bending Range bend forming consists of forming shrink and stretch flanges. This type of bending is normally produced on a hydrostatic or rubber-pad press at room temperature for materials such as aluminum and light-gage steel.Parts requiring very little handwork are produced if the flange height and free-form-radius requirements are not severe. However, forming metals with low modulus of elasticity to yield strength ratios, such as magnesium and titanium, may result in undesirable buckling, a and b. Also, splitting may result during stretch-flange forming as a function of material elongation. Elevated temperatures utilized during the bending operation enhance part formability and definition by increasing the material ductility and lowering the yield strength, providing less spring back and buckling.Contour Bending Single-contour bending is performed on a three-roll bender or by using special feeding devices with a conventional press brake. Higher production rates are attained using a three-roll bending machine. Contour radii are generally quite large; forming limits are not a factor. However, spring back is a factor because of the residual-stress buildup in the part; therefore, over forming is necessary to produce a part within tolerance.Stretch Bending Stretch bending is probably the most sophisticated bending method and requires expensive tooling and machines. Furthermore, stretch bending requires lengths of material beyond the desired shape to permit gripping and pulling. The material is stretched longitudinally, past its elastic limit by pulling both ends and then wrapping around the bending form. This method is used primarily for bending irregular shapes; it is generally not used for high production.DrawingDrawing is an operation wherein the workpiece is pulled through a die, resulting in a reduction in outside dimensions.Wire and Bar DrawingAmong the variables involved in the drawing of wires and bars are properties of the original material, percent reduction of cross-sectional area, die angle and geometry, speed of drawing, and lubrication. The operation usually consists of swaging the end of a round rod to reduce the cross-sectional area so that it can be fed into the die; the material is then pulled through the die at speeds as high as 8, 000 feet per minute. Short lengths are drawn on a draw bench, while long lengths (coils) are drawn on bull blocks. Most wire drawing involves several dies in tandem to reduce the diameter to the desired dimension.Die angles usually range from 6 to 15, the actual angle depending on die and workpiece materials. Reductions in cross-sectional area vary 1045% in one pass, although theoretically the maximum reduction per pass for a perfectly plastic material is 63%.Die materials are usually alloy steels, carbides, and diamond. Diamond dies are used for drawing fine wires. The purpose of the die land is to maintain dimensional accuracy. The force required to pull the workpiece through the die is a function of the material, die angle, coefficient of friction, and reduction in cross-sectional area. The work applied to the process comprises three components: ideal work of deformation, friction work, and redundant work due to no uniform deformation within the material. Depending on a number of factors, there is an optimum die angle for which tile drawing force is a minimum. In cold drawing, the strength of the material increases due to work hardening.Temperature rise in drawing is important because of its effect on die life, lubrication, and residual stresses. Also, a defect in drawn rods is the rupturing of the core, called cuppy core. The tendency for such internal rupturing increases with increasing die angle, friction, and inclusions in the original material, and with decreasing reduction per pass.The magnitude of residual stresses in a drawn material depends on the die geometry and reduction. The surface residual stresses are generally compressive for light reductions and tensile for intermediate or heavy reductions.Extensive study has been made of lubrication in rod and wire drawing. The most common lubricants are various oils containing fatty or chlorinated additives, chemical compounds, soap solutions, and sulfate and oxalate coatings. The original rod to be drawn is usually surface-treated by pickling to remove scale, which can be abrasive and thus considerably reduce die life. For drawing of steel, chemically deposited copper coatings are also used. If the lubricant is applied to the wire surface it is called dry drawing; if the dies and blocks are completely immersed in the lubricant, the process is called wet drawing.Tube DrawingTubes are also drawn through dies to reduce the outside diameter and to control the wall thickness. The thickness can be reduced and the inside surface finish can be controlled by using an internal mandrel (plug). Various arrangements and techniques have been developed in drawing tubes of many materials and a variety of cross sections. Dies for tube drawing are made of essentially the same materials as those used in rod drawing.Deep DrawingA great variety of parts are formed by this process, the successful operation of which requires a careful control of factors such as blank-holder pressure, lubrication, clearance, material properties, and die geometry. Depending on many factors, the maximum ratio of blank diameter to punch diameter ranges from about 1.6 to 2.3.This process has been extensively studied, and the results show that two important material properties for deep draw ability are the strain-hardening exponent and the strain ratio (anisotropy ratio) of the metal. The former property becomes dominant when the material undergoes stretching, while the latter is more pertinent for pure radial drawing. The strain ratio is defined as the ratio of the true strain in the width direction to the true strain in the thickness direction of a strip of the sheet metal. The greater this ratio, the greater is the ability of the metal to undergo change in its width direction while resistingAnisotropy in the sheet plane results in earring, the appearance of wavy edges on drawn cups. Clearance between the punch and the die is another factor in this process: this is normally set at a value of not more than 1.4 times the thickness of the sheet. Too large a clearance produces a cup whose thickness increases toward the top, whereas correct clearance produces a cup of uniform thickness by ironing. Also, if the blank-holder pressure is too low, the flange wrinkles; if it is too high, the bottom of the cup will be punched out because of the increased frictional resistance of the flange. For relatively thick sheets it is possible to draw parts without a blank holder by special die designs.Punching and blankingThough punching and blanking are the most common sheet metal operations involving H shearing of the metal strips, (2) lancing, (3) slitting, (4) nibbling, and (5) trimming.In the notching operation, material is removed from the side of a sheet metal, whereas lancing makes cuts partway through the metal without producing any scrap. Lancing is frequently combined with bending to form tabs. Slitting is an operation to cut a coiled sheet metal lengthwise to produce narrower strips. In the nibbling operation, complicated shapes are cut out from a sheet metal by producing overlapping notches, starting either from the outer boundary or from a punched hole. Without using any special tool, a simple, round or triangular punch of small dimensions is reciprocated at a fixed location. The sheet metal is guided to obtain the desired shape of the cut. Trimming refers to the removal of the excess material in a flange or flash.In reducing the operation time and cost, the design of the die and punch for blanking plays an extremely important role. An accurate relative location of the punch and the die is maintained with the help of a set of guide posts. The stripper helps in removing the sheet metal workpiece from the punch during the return stroke, whereas the spring loaded push-off pins help in removing the blank from the punch face. The stripper also acts as a blank holder to prevent drawing.To optimize space and time, more than one operation can be performed in a stroke. Such an assembly is commonly known as a compound die. It is obvious that piercing of the inner hole has to be performed before blanking. Sometimes, a combination of drawing (or bending) and blanking is also used for economy.In the foregoing situation, more than one operation is performed in only one location. However, it is also possible to use a series of die-punch elements at different) locations. Here, one operation is performed at each station and the metal stock is advanced to the next station. Thus, a continuous operation is possible. Another important aspect of the blanking operation is to minimize the scrap by an optimum layout design (also known as nesting). The minimum gap between the edge of the blank and the side of the strip is given as g =t + 0. 015h, where t is the thickness of the strip and h is the width of the blank. The gap between the edges of two successive blanks b depends on the strip thickness values of b. Sometimes, the relative direction of grain flow (when a rolled strip is used as stock) with respect to the blank is specified. In such a case, the freedom of nesting is nearly lost. In a circular blank, some saving in the scrap may be achieved only through a choice of multiple rows.铸造及其他成形工艺铸造 铸造是将熔化的金属导入型腔或铸模中，在那里金属一旦凝固就会变成一个形状由铸模轮廓确定的物件。铸造有着若干其他金属成型方法没有的优点：它适合于复杂形状，适合于超大工件，而且适合于批量生产；它能始终给部件提供均匀的物理和机械特性；而且视所铸造的特殊材料、部件的设计和所生产的数量而定，它的经济优势可能超过其他工艺。分类 金属铸造工艺有两大类：铸锭（包括连续铸造）和铸型。铸锭是将熔化的金属倒入永久的或可以重复使用的铸模中制造出来的。凝固之后，这些锭（或棒料、板坯或方坯，根据容器而定）被进一步机械加工成多种新的形状。铸型包括将熔化的金属倒人铸模，铸模的型腔提供了最终有用的形状，之后仅需根据具体应用进行加工和焊接。 铸锭 铸锭占整个金属铸件中的一大部分，分为3类：静态铸锭、半连续或直冷式铸锭和连续铸锭。 静态铸锭 静态铸锭仅是单纯将熔化的金属倒入永久的铸模中凝固后，将铸锭从铸模中抽出，铸模可以再次使用。每年用这种方法生产出数以百万吨的钢。 半连续铸锭 半连续铸锭工艺在铝工业中用于制造大多数的铸造合金，由这些合金加工出棒料、薄板、板条和板材的形状。在这一工艺中，熔化
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