方形盒的塑料注射模設計【注塑模具設計】,注塑模具設計,方形盒的塑料注射模設計【注塑模具設計】,方形,塑料,注射,設計,注塑,模具設計 畢業(yè)設計任務書 專 業(yè) 材料成型及控制工程（模具設計） 設 計 題 目 方形盒的注射模設計 學 生 姓 名 班 級 起 止 日 期 指 導 教 師 教研室主任 發(fā)任務書日期 2015 年 1 月 10 日 1.畢業(yè)設計的原始數(shù)據(jù)： 塑件的零件圖、材料及性能要求 2.畢業(yè)設計(論文)的內容和要求(包括技術要求、圖表要求以及工作要求等)： 課題要求完成給定塑件的注塑模具設計及結構優(yōu)化，主要內容有： ? 掌握塑料的使用性能和用途及模具鋼的使用情況，完成與模具相關資料的外文翻譯； ? 了解企業(yè)的模具設計流程和制造情況，掌握軟件使用和模具加工的新工藝； ? 使用專業(yè)常用軟件設計模具結構，完成模具圖紙的繪制； ? 撰寫畢業(yè)設計論文。 3.畢業(yè)設計應完成的技術文件： ? 外文資料譯文一份； ? 開題報告一份； ? 塑料件產品圖和三維造型圖； ? 模具裝配圖和主要零件圖（計算機繪制）； ? 設計說明書。 4.主要參考文獻： ? 屈華昌.塑料成型工藝與模具設計（第2版）[M].北京：高等教育出版社，2007 ? 李志剛.中國模具設計大典（第一卷）[M].南昌：江西科學技術出版社，2003 ? 展迪優(yōu).UG NX 7.0模具設計教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011 ? 吳夢陵.材料成型CAE技術及應用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011 ? B.H.Lee，B.H.Kim.Optimization of part wall thicknesses to reduce warpage of injection一molded parts based on the modified complex method[J].Polymor-plastics technology engineering，1995，34(5):793 ? 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B.H.Lee，B.H.Kim.Variation of part wal1 thicknesses to reduce warpage of injection-molded part:robust design against process variability[J].Polymer-plastics technology engineering，1997，36(5):791  5.畢業(yè)設計(論文)進度計劃(以周為單位)： 起 止 日 期 工 作 內 容 備 注 第1周 第2周 第3周 第4周 第5周 第6周 第7周 第8周 第9周 第10周 第11周 第12周 第13周 第14周 布置任務，查閱有關資料。 翻譯有關模具設計與制造方面的英語材料。 分析塑件的結構特點及模具的成型工藝方案，撰寫開題報告。 分析塑件的結構特點及模具的成型工藝方案，撰寫開題報告。 開始繪制注射模裝配草圖。 繪制注射模裝配草圖。 繪制注射模裝配圖。 計算機繪裝配圖。 計算機繪制模具主要成型零件圖。 計算機繪制模具主要成型零件圖。 修改模具裝配圖、修改成型零件圖。 撰寫設計說明書，修改圖紙。 畢業(yè)設計成果驗收、論文評閱、答辯資格審查。 準備畢業(yè)答辯。 教研室審查意見： 教研室主任（簽名） 年 月 日 院系審查意見： 院系主管領導（簽名） 年 月 日 開題報告 題目： 方形盒的注射模設計 專 業(yè)：材料成型及控制工程（模具設計） 班 級： 學 號： 學生姓名： 指導教師： 2015年3月 開題報告 學生姓名 學 號 專 業(yè) 指導教師 職 稱 所在院系 課題來源 自擬課題 課題性質 課題名稱 方形盒的注射模設計 畢業(yè)設計的內容和意義? 課題要求完成給定塑件的注塑模具設計及結構優(yōu)化，主要內容有： [1] 掌握塑料的使用性能和用途及模具鋼的使用情況，完成與模具相關資料的外文翻譯； [2] 使用專業(yè)常用軟件設計模具結構，完成模具圖紙的繪制； [3] 撰寫畢業(yè)設計論文。 本課題對模具設計技術的應用進行研究，其研究意義如下： [1] 培養(yǎng)了我們綜合分析和解決模具專業(yè)的一般工程技術問題的獨立工作能力。 [2] 培養(yǎng)我們樹立正確的設計思想，設計構思和創(chuàng)新思維，掌握工程設計的一般程序規(guī)范和方法。 [3] 培養(yǎng)我們樹立正確的設計思想和使用技術資料、國家標準等手冊、圖冊工具書進行設計計算，數(shù)據(jù)處理，編寫技術文件等方面的工作能力。 [4] 培養(yǎng)我們進行調查研究，面向實際，面向生產，向工人和技術人員學習的基本工作態(tài)度，工作作風和工作方法。 文 獻 綜 述 1. 注塑模設計 隨著世界經濟全球化的發(fā)展趨勢愈演愈烈，我國的模具行業(yè)發(fā)展也變得越來越迅速，模具的設計要求也隨之變得越來越高，變得越來越快速、精密、高效、高質，因此，在模具制造過程中，不但要注意加工設備和工人專業(yè)素質，還要格外注意模具設計，尤其是要學會科學地將知識工程應用到注塑模具的設計過程中?；谥R的注塑模具設計可以實現(xiàn)設計知識的重用和模具的快速概念設計，這樣可以優(yōu)化注塑模具的設計方案，快速提高注塑模具的設計效率，節(jié)約注塑模具的 文 獻 綜 述 設計時間，保證注塑模具的設計質量，滿足模具市場對注塑模具的需求，進而提升模具企業(yè)的經濟利潤和核心競爭力，因此注塑模具設計人員要了解注塑模具的一般設計內容和考慮的因素，掌握幾種常用的應用了知識工程的注塑模具設計技術，以提高自身的設計水平。 科學地將知識工程應用到注塑模具的設計過程中具有傳統(tǒng)的設計方式不可比擬的優(yōu)勢，這也是基于知識的注塑模具設計的意義之所在?；谥R工程的注塑模具設計可以一種綜合考慮選材、模具的結構和工藝設計等，設計和設計管理一體化的一種設計方式；基于知識工程的注塑模具設計可以利用知識工程這種先進的平臺，有利于模具企業(yè)的設計經驗的重用，具有重要的實踐意義；而目前模具行業(yè)尚未形成系統(tǒng)的、完整的標準零件體系，應用知識工程到注塑模具設計中有利于模具行業(yè)提高零件的系列化水平和標準化水平，規(guī)范模具行業(yè)標準化工作；此外，科學地將知識工程應用到注塑模具的設計過程中，可以快速提高注塑模具的設計效率，節(jié)約注塑模具的設計時間，而且電子化、技術化的模具設計可以保證注塑模具的設計質量，滿足模具市場對注塑模具的需求，進而提升模具企業(yè)的經濟利潤和核心競爭力，有利于模具企業(yè)的生存和發(fā)展。 2. 論CAE技術在注塑模具設計中現(xiàn)狀 2.1　國外 國外CAE技術已經得到相當廣泛的應用。20世紀50年代，美國的部分學者就開始運用數(shù)值計算的方法，建立聚合物過程的模型。到20世紀80年代，注塑成型方面已經實現(xiàn)廣泛地應用CAE技術。如Moldflow（澳大利亞的MF公司）以及C-MOLD（美國AC-Tech公司，已被Moldflow公司合并）是目前國際上較為成熟的注塑CAE軟件，另外CADMOLD（德國）、I-DEAS（美國）等應用也較為廣泛。 2.2　國內 我國CAE技術的研究、開發(fā)、推廣近年來也獲得了不錯的成果，如Z-Mold軟件和HSCAE軟件。但當前最嚴重的問題在于諸多企業(yè)對CAE技術的重視不夠，沒有認識到使用CAE軟件的經濟效益。另外，國內設計的CAE軟件都是政府立項，研發(fā)主要依靠國家項目資金支持，CAE技術的繼續(xù)研發(fā)和市場推廣、應用受到極大的限制。 3. 基于CAE技術的注塑模具設計流程 利用CAE技術進行注塑模具設計的具體步驟為：產品數(shù)據(jù)輸入→劃分單元、建立分析模型→設定條件→分析方案→評估→確定方案。整個設計流程的技術關鍵：（1）產品造型：通過三維成像設計軟件完成產品的建模，同時通過對使用條件進行模擬分析、預測產品的使用情況等；（2）模具設計：模具以CAE結果為基礎利用三維CAD軟件設計模具；（3）產品分析：根據(jù)產品的相關數(shù)值通過CAE技術實行模擬流動等分析化產品的設計；（4）優(yōu)化設計：根據(jù)CAE的結果，修改模 文 獻 綜 述 具模型，實現(xiàn)最優(yōu)化的模具設計結果；（5）結構分析：利用CAE對模具結構多方面、多角度進行分析。 4. CAE技術在注塑模具設計中的應用 4.1　產品設計的優(yōu)化 利用CAE技術實現(xiàn)產品的分析、評估和優(yōu)化，協(xié)助設計師進行產品的外觀、合理壁厚、原料的選擇，高效準確地實現(xiàn)最優(yōu)塑料產品的設計，且通過計算機進行環(huán)境模擬，通過計算機直觀地獲得產品的形狀和性能，并進行機械性能檢測，預估在外界因素作用下產品的各項指標的變化情況，實現(xiàn)產品設計、強度的優(yōu)化，同時也省略產品的原型試驗的過程，使注塑模具的設計不再受設計者的經驗、個人傾向的影響，節(jié)約人力物力，并獲得最優(yōu)的產品設計結果。 4.2　注塑模具設計的重要工具 一般進行模具的設計需要反復的試驗，最終才能完善設計。利用CAE技術，可以對產品模型的大小、構成系統(tǒng)、內部結構等進行優(yōu)化，并通過計算機系統(tǒng)對各項指標進行測試。CAE可進行注塑模具的產品造型、材料選擇、工藝流程、注意事項等的分析，設計師可以以這些信息為參考，進行模具設計。 4.2.1 產品優(yōu)化：快速檢查產品相關零件設計的生產能力，設計師可以得到有關材料或幾何體、澆口位置、壁厚的信息。CAE的結果和設計建議可實現(xiàn)產品生產細節(jié)的最合理優(yōu)化，并消除生產過程中產品外觀、連接縫隙、產品縮小等問題。 4.2.2 保壓和填充：各種CAE軟件最基本的分析功能之一，可實現(xiàn)注塑模具設計的實體仿真模擬。通過對產品溫度、生產時間、大氣壓力、融合時間、力量大小等的結果進行分析，有利于選擇出口位置的系統(tǒng)，并進行排氣位置、產品溫度、熔接位置選擇等的預測，及時發(fā)現(xiàn)和處理塑料產品中存在的質量隱患。 4.2.3 翹曲分析：翹曲變形原因很復雜，可以預測產品的性能、模具結構以及工藝參數(shù)的合理性。它的主要分析輸出結果包括變形量和應力等，可幫助用戶找出翹曲變形成因，提高制品的尺寸精度，為用戶提供有用的參考數(shù)據(jù)，并優(yōu)化制品的結構參數(shù)。 4.2.4 冷卻分析：通過模擬監(jiān)測注塑成型的冷卻過程，預估型腔熱流分布、表面溫度和冷卻時間等，在產品制造之前，判斷生產線的冷卻系統(tǒng)的設計是否存在缺陷和不合理之處，優(yōu)化冷卻回路的鋪設，得到最佳的冷卻效果，減少成型時間，同時避免因冷卻原因導致的產品的翹曲方面的缺陷 4.2.5 優(yōu)化工藝技術參數(shù)：受到個人實踐經驗的局限，設計師很難實現(xiàn)工藝參數(shù)的精確選擇，CAE通過模擬注塑模具設計的全過程，預估可能產生的問題，進行定性與定量解析處理，了解模具型腔中的情況，使設計師可以此為參考，搭配原料 文 獻 綜 述 品種、生產設備等，并獲得生產溫度、生產壓力、塑料表溫、生產時間控制等最佳的工藝參數(shù)，進行多方案對比后選擇最優(yōu)的設計方案。 5. CAE技術在注塑模具設計中的發(fā)展 在注塑模具設計過程中，CAE技術獲得了廣泛的支持和使用，取得了理想的成績，但在未來注塑模具設計的應用過程中，CAE技術仍有待完善、發(fā)展： （1）與三維成像技術的集成：當前CAE技術與三維成像技術間存在不同的數(shù)據(jù)技術標準，因此導致一些數(shù)據(jù)的誤差失真，采用統(tǒng)一標準，將更有利于開發(fā)專屬于注塑模具設計的CAE系統(tǒng)。 （2）耦合分析：可有機地將設計工作流程中的各個步驟，如三維成像、產品測試、參數(shù)調控等模塊結合起來，利用耦合分析的功能，全面細致地獲得注塑模具設計的產品的實際使用情況。 （3）高效：隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展以及更加復雜的算法和設計規(guī)劃流程軟件的應用，將大大提高CAE技術的工作效率，從而促使在注塑模具的設計過程中，更加廣泛地應用CAE技術，提高整體的效率和質量。 （4）智能化：將電腦智能、自動化等人工智能技術集成到CAE技術中，實現(xiàn)CAE技術自主完成設計、推演參數(shù)、模擬產品使用情況等，大大提高注塑模具設計的合理性和質量。CAE技術的應用，使得模具設計及參數(shù)選擇實現(xiàn)更加科學的分析，大大提高模具設計的水平，CAE技術與人工智能的組合將可達到模具設計的自動優(yōu)化的目標，從而解決因為經驗、技巧等原因導致的設計問題，提高模具設計的合理性和產品的質量，對實際生產應用具有重大意義。 6. 我國注塑模具的發(fā)展趨勢 模具工業(yè)作為衡量一個國家工業(yè)化水平的重要標志，已經獲得了越來越廣泛的發(fā)展與應用。當前，隨著市場競爭的加劇、人們需求的不斷提高，為了適應市場需要，模具行業(yè)也需要不斷發(fā)展創(chuàng)新。從以上的分析中可以看出，我國在注塑模具的研究方面取得了重要的進展，先進制造技術的采用與新材料的應用使我國的注塑模具朝著精密、高速、節(jié)能的方向發(fā)展，具體發(fā)展方向表現(xiàn)在以下方面: (1)CAD/CAM/CAE 技術將廣泛應用于注塑模具設計模具從設計到檢測是一個復雜的過程，隨著模具行業(yè)的發(fā)展，在注塑模具設計方面也需要越來越多新技術的投入。近些年來，隨著電子信息技術的發(fā)展，計算機輔助設計( CAD) /計算機輔助制造( CAM) /計算機輔助工程( CAE) 技術在注塑制造業(yè)的應用越來越廣泛，其技術也越來越成熟。近些年來的實踐表明，在注塑模具設計方面普及推廣CAD/CAM/CAE 技術，可以大大提升注塑模具設計的標準化、集成化 2) 熱流道模具在注塑模具中的比重將逐漸提高 由于在模具制造中采用熱流道技術可以大幅度提高塑件的質量，同時還可以 文 獻 綜 述 減少能源浪費，提高生產效率，因此，近些年來，熱流道技術在注塑模具的應用中快速發(fā)展，許多工業(yè)發(fā)達國家熱流道模具在注塑模具中的比重高達50% ～ 80%。我國也有很多廠家將熱流道技術應用于注塑模具的生產，熱流道技術在注塑模具中的使用率將不斷提高。 (3) 專用和優(yōu)質模具材料將不斷推陳出新 隨著模具行業(yè)的不斷發(fā)展，模具材料的選用也不斷得到重視。模具材料一般在整個模具價格中占10% ～ 30%，優(yōu)質的材料可以提高塑件的成型率、延長模具的使用壽命。模具材料的選用一般要滿足耐磨性好、強韌性高等要求，目前采用較多的是鋼模。但是，在實際的生產過程中，應根據(jù)不同塑件的要求，選擇不同的模具材料，加大對合金、復合材料等的研究應用。 (4) 智能化、自動化研磨拋光將得到應用 對塑件的成型率以及外觀質量有重要影響的因素之一就是模具的表面質量。隨著人們對塑件外觀要求的不斷提高，模具表面的光整加工也越來越引起注塑行業(yè)的重視。目前，我國模具表面加工仍然以手工研磨拋光為主，手工研磨拋光存在效率低、質量差等缺陷。因此，為了促進我國模具制造業(yè)的發(fā)展，我們應加大對新工藝的研制，促進模具的自動化研磨拋光。 (5) 模具標準化程度將不斷提高 隨著新的技術在模具生產中的不斷應用，很多發(fā)達國家模具標準件使用覆蓋率已經達到80%。為了適應市場發(fā)展需求，標準化的生產將成為我國模具行業(yè)的發(fā)展方向。同時，從目前模具行業(yè)的發(fā)展來看，模具還將對加工精度的要求不斷提高; 中高檔模具在總數(shù)中的比例將增大; 模具的使用壽命不斷增長; 快速成型技術在模具中的應用越來越廣泛; 綠色制造技術將得到迅速發(fā)展; 微成型技術將成為模具技術的一個新分支等?？傊?，模具制造會朝著快速、高效、環(huán)保、經濟的大方向發(fā)展。 7. 總結 CAE技術是通過計算機以假想線、面為基礎，把產品分割成為有限個大小、數(shù)目、單元進行研究。即是將一個完整的個體人為地分成有限個單元，在計算機中獲得產品的近似模型，并以此模型為藍本，經過分析計算，從而得出各個單元的數(shù)據(jù)特征，評估、綜合后而得到產品實體的數(shù)據(jù)。它的主要功能是設計產品、管理數(shù)據(jù)、計算機輔助設計、產品分析和生產的綜合。 參考文獻 [1] 陳鵬.注塑模斜向分型與抽芯機構的設計及應用.機床與液壓，2014, 42(2):30-32. 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[13]Fang-Jung Shiou·Chao-Chang A.Chen·Wen-Tu Li.Automated surfacefinishing of plastic injection mold steel with spherical grinding and ball burnishingprocesses.Int J Adv Manuf Technol,2006,(28):61-66. 研 究 內 容 [1]研究分型面位置、型腔數(shù)量及模具結構形式。 [2]選擇注射機。 [3]設計澆注系統(tǒng)、脫模方式、排氣部位及冷卻水道的布置形式。 [4]根據(jù)三維模型繪制塑件的二維工程圖，分析塑件的成型工藝并設計合理的模具結構。 研 究 計 劃 第1周 布置任務，查閱有關資料。 第2周 翻譯有關模具設計與制造方面的英語材料。 第3周 分析塑件的結構特點及模具的成型工藝方案，撰寫開題報告。 第4周 分析塑件的結構特點及模具的成型工藝方案，撰寫開題報告。 第5周 開始繪制注射模裝配草圖。 第6周 繪制注射模裝配草圖。 第7周 繪制注射模裝配圖。 第8周 計算機繪裝配圖。 第9周 計算機繪制模具主要成型零件圖。 第10周 計算機繪制模具主要成型零件圖。 第11周 修改模具裝配圖、修改成型零件圖。 第12周 撰寫設計說明書，修改圖紙。 第13周 畢業(yè)設計成果驗收、論文評閱、答辯資格審查。 第14周 準備畢業(yè)答辯 特 色 與 創(chuàng) 新 利用CAD/CAE技術進行模具設計省事、省力，減少了試模次數(shù)，縮短了模具設計及生產周期。 指導教師 意 見 指導教師簽名： 年 月 日 教研室意見 主任簽名： 年 月 日 院系意見 院系主管領導簽名： 年 月 日 8 本科畢業(yè)設計（論文） 題目： 方形盒的注射模設計 專 業(yè)： 班級： 學號: 學生姓名： 指導教師： 起迄日期： Graduation Design(Thesis) Injection mold design of square box By 摘 要 本課題是方形盒的注射模設計，要求是大批量生產。通過對塑件的結構和工藝性進行縝密的分析之后，發(fā)現(xiàn)塑件成型面積小且型腔較淺，所以采用了側澆口的注射模具和直流式冷卻系統(tǒng)。在模具的設計過程中，一些重要的尺寸（如模板厚度，頂桿直徑，流道尺寸等）都經過了理論計算或取一個合理的經驗數(shù)值。最后，我們根據(jù)UG生成的一整副模架來作為參考，通過進一步的計算，在CAD中繪制出裝配圖和成型零部件的零件圖。 關鍵詞: 方形盒；注射成型；側抽芯；CAD ABSTRACT The injection mould of square box was designed. The demand is the mass production.Based on the plastic pieces of the structure and manufacturability of after careful analysis,found that plastic molding and mold smaller area is shallower,So going to adopt injection mould and direct cooling system of the side gate.In the process of the design of the mould,some important dimensions(such as the thickness of the template,plunger diameter,the size of the flow channel,etc.)through the theoretical calculation or take a reasonable experience value.Finally,we based on UG generated a whole pair of die set for reference,by further calculation,draw in CAD assembly drawings and part drawings for molding parts. Key words：square box; Injection molding; Side core pulling; CAD 目 錄 第一章 緒論 1 1.1畢業(yè)設計的內容 1 1.2畢業(yè)設計的意義 1 1.3模具產業(yè)的變化 1 第二章 塑件成型工藝分析 3 2.2設計任務 3 2.2塑件結構分析 4 2.3塑件材料性能特點 4 2.4塑件的注射成型過程及工藝參數(shù) 4 第三章 成型設備與模架的選擇 6 3.1注射機的選擇 6 3.1.1所需注射量計算 6 3.1.2鎖模力計算 6 3.1.3注射機型號的確定 6 3.2模架選擇 8 第四章 模具結構方案的確定 9 4.1分型面位置確定 9 4.2確定型腔數(shù)量及排列方式 9 4.3澆注系統(tǒng)的設計與計算 9 4.3.1主流道設計 9 4.3.2分流道設計 10 4.3.3澆口設計 10 4.4成型零件結構的確定 10 4.4.1型芯結構設計 11 4.4.2型腔結構設計 11 4.4.3側抽芯結構設計 11 4.5冷料穴和拉料桿設計 13 4.6模具結構形式的確定 14 第五章 結構零部件設計 15 5.1支撐零部件設計 15 5.2導柱導向機構的設計 15 5.2.1導柱導套的設計 15 5.3模具冷卻系統(tǒng)的設計 17 5.4成型零件工作尺寸計算 17 5.4.1成型零部件的性能要求 17 5.4.2型芯、型腔工作部位尺寸計算 17 第六章 推出與復位機構設計 20 6.1推出機構設計 20 6.1.1推桿的選擇 20 6.1.2推桿的配合 21 6.2復位機構設計 21 第七章 注射機有關參數(shù)的校核 23 7.1注射容量與質量校核 23 7.2鎖模力校核 23 7.3模具與注射機安裝部分相關尺寸校核 23 7.3.1拉桿間距校核 23 7.3.2模具閉合高度校核 23 7.3.3開模行程校核 23 第八章 總結和展望 25 致謝 26 參考文獻 27 5 第一章 緒 論 1.1畢業(yè)設計的內容 本次畢業(yè)設計的內容主要包括：根據(jù)導師給的塑件二維圖畫出三維圖，分析方形盒結構；模具要求一模兩腔，側澆口進料；采用側向抽芯機構進行側向抽芯；完成模具裝配圖（計算機繪制）和主要成型零件圖（計算機繪制）；完成畢業(yè)設計說明書，答辯驗收。 1.2畢業(yè)設計的意義 畢業(yè)設計是大學學習的一個主要環(huán)節(jié)，是對我們四年學習的一次總結，在畢業(yè)設計中，需要運用我們很多以前學到的專業(yè)方面的知識。它是對大學四年學習生活的一次全面考察，將四年所學的的知識綜合運用一下既起到鞏固加深的作用又培養(yǎng)了我們綜合運用知識的能力。畢業(yè)設計可以讓我們進行全面、系統(tǒng)、嚴格的技術及基本能力的練習，充分認識自己，客觀分析環(huán)境，科學的樹立目標，克服職業(yè)生涯中的困難。為我們以后的工作打下基礎。 1.3模具產業(yè)的變化 在現(xiàn)代社會的大規(guī)模的工業(yè)化生產中，模具其實是其中最重要項目之一。因為在工業(yè)化的生產過程中，生產的是流水線，最后的成品絕大多數(shù)都是統(tǒng)一的組裝與使用的。所以由于種種原因，每個產品之間要求相似度非常高。如果只靠人工的話是無法保證每個產品之間如此高的相似度的。因此為了保證每個產品之間的質量與相似度，就必須使用摸具來進行生產。在中國六七十年代開始使用模具的時候，模具十分簡陋，生產出的產品十分的簡陋，甚至還不如一些有經驗的老師傅，一些工人不使用模具，僅僅憑著多年的經驗加工出來的產品精度高。 但是改革開放以后，模具行業(yè)發(fā)生了巨大的變化，模具行業(yè)充分利用了改革開放的契機在過去的幾十年里取得了充分的發(fā)展，無論是模具的產值，還是模具的質量都取得了重大發(fā)展。去年，也就是2014年，我國的模具生產總值達到了驚人的1.8萬億元，產值排名超過日本和美國，取得了世界第一的寶座。在模具的質量，精度，等多個方面也達到了國際領先的水平。但是我們也要看到不好的一面。我國模具相比較國外的模具而言，我國模具總體科技含量比較地，占產值很大一部分的是低端模具，而那些科技含量較高的高端模具還是相對而言占的比例比較少的。 應此更加地需要我們大力地升級產業(yè)，發(fā)展一些高端與頂件的模具，逐步地淘汰那些落后的和更不上時代發(fā)展的模具，大力地整合與發(fā)展模具行業(yè)，提高我們模具行業(yè)的水準，不僅僅是要做大，更是要做強。 第二章 塑件成型工藝分析 2.1設計任務 該產品為方形盒，材料選用ABS塑料，精度MT2級，大批量生產。 塑件側面有兩個通孔，需要側抽芯。課題需要根據(jù)三維模型繪制塑件的二維工程圖如2-1所示，分析塑件的成型工藝并設計合理的模具結構。 圖2-1塑件二維工程圖 26 2.2塑件結構分析 該產品為方形盒，材料選用ABS塑料，精度MT2級，大批量生產。根據(jù)二維工程圖畫出如下圖2-2所示塑件三維圖。 圖2-2塑件三維圖 塑件的脫模斜度方面，由于塑件壁厚約為2mm，其型腔脫模斜度35′~1°30′，型芯脫模斜度30′~40′。塑件2側有孔需要側抽芯機構。 2.3塑件材料的性能特點 ABS樹脂是一種共混物，顏色為淺黃色，無毒性無味道、吸水率低，具有較好的物理性能，如較好的導電性能、耐磨性，尺寸穩(wěn)定性、和表面光澤等，并且易于加工成型。缺點是耐熱性差，且易燃。ABS為熱塑性塑料，綜合性能較好，力學性能也好。 ABS的為密度ρ=1.1，收縮率0.3～0.8%，現(xiàn)取值0.5%。 2.4塑件的注射成型過程及工藝參數(shù) (1)成型前的準備 ①原料的外觀的檢驗和工藝性能測定； ②原材料的染色及對粉料的造粒； ③對易吸濕的塑料進行充分的預熱和干燥； （2）注射過程及參數(shù) 注射過程可以分為加料，塑化，注射，冷卻4個階段。ABS塑料的注射工藝參數(shù)如下表2-1所示。 表2-1 ABS塑料的注射工藝參數(shù) 項目 規(guī)格 注射機類型 螺桿式 螺桿轉速/(r·min-1) 30～60 料筒溫度（后段）/℃ 180～200 料筒溫度（中段）/℃ 210～230 料筒溫度（前段）/℃ 200～210 噴嘴 溫度/℃ 180～190 結構 直通式 注射壓力/MPa 70～90 保壓壓力/MPa 50～70 成型時間/s 注射時間 3～5 保壓時間 15～30 冷卻時間 15～30 成型周期 40～70 （3）在模具設計及成型過程中，應注意以下幾點： ①因ABS原料粒料吸濕性強，致使制品出現(xiàn)斑痕、云紋等缺陷，因此成型前需要充分干燥，含水率控制在0.1%以下。 ②ABS流動性較好，溢邊料0.04㎜左右。 ③推出力過大或機械加工時塑件表面呈現(xiàn)“白色”痕跡。 第三章 成型設備與模架的選擇 3.1注射機的選擇 本次畢業(yè)設計的重中之重就是注塑機的選擇，選擇注塑機的前提就是計算所需鎖模力、總注射物料量，然后初選設備。 3.1.1所需注射量的計算 （1）塑件質量、體積計算 對于該塑件，根據(jù)用戶提供的三維圖，用軟件UG7.0直接分析得到： ， 。 （2）澆注系統(tǒng)凝料體積 凝料按塑件體積的0.6倍計算，本次設計中采用一模兩腔。 （3）該模具一次注射所需要的ABS 3.1.2鎖模力計算 塑件和流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積及鎖模力 ； --； --流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積（mm2）； --（N）； --塑料熔體對型腔平均壓力。 是未知的，這里來計算。 ； 由文獻[4]表5.2可以知道ABS型腔壓力為30MPa； 。 3.1.3注射機型號的選定 由鎖模力和注射量可以選擇注射機型號為XS-ZY-125，該注射機參數(shù)如表3-1所示。 表3-1注射機參數(shù) 技術參數(shù) 值 注射機額定注射量 125cm3 噴嘴球面半徑 SR12mm 注射壓力 120MPa 模具最小厚度 200mm 模具最大厚度 300mm 最大開合模行程 300mm 注射機拉桿的間距 260×290mm 鎖模力 900KN 頂出形式 兩側頂出 合模方式 液壓--機械 最大成型面積 320cm2 注射方式 螺桿式 3.2模架選擇 模架常常由動模固定板、定模固定板、動模座板、定模座板、導柱、導套、推板、推桿固定板、復位桿、支承板、墊塊等組成。參照塑件總體尺寸和型腔的確定，根據(jù)國家標準選取模架250×270。模架圖如圖3-1所示 各模板選擇如下 動模板270×250×50 定模板270×250×70 墊塊48×270×80 圖3-1模架 第四章 模具結構方案的確定 4.1分型面位置的確定 從所提供的塑件三維模型上可以看出塑件側面有孔，需采用側抽芯來完成。由于塑件較小，所以決定單點進料，分型面選擇如圖4-1所示。 圖4-1分型面 4.2確定型腔數(shù)量及排列方式 塑件尺寸較小，結構也較簡單，結合該塑件方形盒的產量（大批量生產）及塑件的精度因素，應該采用一模兩腔的形式，型腔布置在模具中間。 4.3澆注系統(tǒng)的設計與計算 4.3.1主流道設計 主流道的作用就是注塑機噴嘴噴出的凝料通過主流道送入型腔和分流道中。注射機與主流道間關系如下表4-1所示。 表4-1注塑機與主流道之間關系 噴嘴球面半徑 噴嘴孔直徑 模具主流道與噴嘴之間的關系 ； 球面配合高度； 主流道長度； 主流道大端直徑 ； 選擇標準的主流道襯套（澆口套）為主流道零件，因此澆口套的總長。 4.3.2分流道設計 分流道的作用是把主流道流入的凝料改變方向，把凝料傳遞到型腔內。 分流道的布置形式有平衡式和非平衡式兩種。本次畢業(yè)設計采用的是平衡式布置形式使塑料熔體盡快地經分流道均衡的分配到各個型腔。 分流道截面形式有好多種，例如有U形、矩形、圓形、半圓形及梯形等多種形式。在本設計中，為了便于繪圖，故采用圓形截面。 對各種不同塑料來說，分流道直徑可以小到2mm，也可大至10mm；對于大多數(shù)塑料，分流道直徑常取5～6mm。本設計中分流道直徑取10mm。表面粗糙度取。 4.3.3澆口設計 澆口是繼主流道，分流道后最重要的一部分，是模具澆注流道的最后一部分，熔融材料就是從這端流入澆口的，另外一端直接與模具型腔相連接。 （1） 選擇澆口類型 ①點澆口； ②側澆口； ③直澆口； ④潛伏式澆口； ⑤輪輻式澆口。 針對本設計，我采用側澆口，側澆口的截面形狀簡單，加工方便、簡單、快捷。 （2）澆口的位置 塑件上側及兩側都有通孔，本設計采用側澆口如圖4-2所示。 圖4-2側澆口 4.4成型零件結構的確定 4.4.1型芯結構設計 塑件總體較為簡單，主要難以成型部分是兩側通孔。所以設計的型芯如圖4-3所示。 圖4-3型芯 4.4.2型腔結構設計 從加工方便，簡化加工工藝，和避免塑件上可能產生的拼接痕跡方面考慮，型腔如圖4-4所示。 圖4-4型腔 4.4.3側抽芯結構設計 因為塑件兩側有通孔，所以需要滑塊機構側抽芯。側抽芯結構如圖4-5所示。 圖4-5側抽芯 （1） 抽芯距 ； 式中S——(㎜)； S'——塑件上側孔的深度或側凸臺的高度(㎜)； ； 故本次設計的抽芯距為4㎜。 （2） 斜導柱傾角 α——斜導柱傾斜角斜導柱的傾斜角是斜抽芯機構的主要技術數(shù)據(jù)之一，它與抽拔力以及抽芯距有直接的關系，一般情況下12°≤≤20°，這里取=15°。 （3）斜導柱有效工作長度。 對底部有孔的塑件，參照文獻[4]公式9.4 式中，—塑件包絡型芯的面積(m)； —模內冷卻（如：開冷卻水道）時，取(0.8~1.2)×107Pa； 模外冷卻（打開模具，自然冷卻）時，取(2.4~3.9)×107Pa； α—脫模斜度； —塑件對鋼的摩擦系數(shù)，一般取0.1~0.3； 塑件包絡型芯的面積A=8×2×4=64mm2； 模內冷卻P取1.0×107Pa； 脫模斜度α由書文獻[4]表3.4可得，ABS脫模斜度為0.5°； 塑件對鋼的摩擦系數(shù)取0.1； Fc=64×10×（0.1cos0.5-sin0.5）=0.058KN,由已求得的抽芯力Fc和選定的斜導柱傾斜角在文獻[4]表10.1中查出最大彎曲力=1KN； 側型芯中心線于斜導柱固定地面的距離： Hw=35-21-3=11mm，根據(jù)Fw和Hw以及斜導柱傾斜角數(shù)值在文獻[4]表10.2中查出斜導柱直徑d=10mm。 （5）斜導柱長度 —斜導柱固定部分大端直徑； —斜導柱固定板厚度； —斜導柱工作部分的直徑； —； 取L=65mm。 4.5冷料穴和拉料桿設計 通過在冷料穴末端設置拉料桿，主流道冷料穴在開模時又能起到把主流道的凝料拉出的作用。 本課程設計的用的是在動模板上開設反錐度冷料穴，它的后面設置有推桿，分型時依靠動模板上的反錐度穴將主流道凝料拉出澆口套，推出時又靠后面的推桿強制性地將凝料推出。如圖4-6所示。 圖4-6反錐度推桿 4.6模具結構形式的確定 塑件選用側澆口單分型面模具，塑件成型面積較小?？紤]塑件的形狀、高度、壁厚等，決定選用推桿推出方式實現(xiàn)塑件脫模。 第五章 結構零部件設計 5.1支承零部件的設計 注射模中的多種固定板、支承板、以及模座等都被我們稱為支承零部件。各支撐零部件選材及熱處理硬度如表5-1所示。 表5-1支撐零部件 零件名稱 選用材料 熱處理硬度 動模座板、定模座板 45 28-32HRC 動模板、定模板 45 28～32HRC 推桿固定板 45 28-32HRC 墊塊 Q235 28-32HRC 5.2導柱導向機構的設計 導向機構就像一個大腦，指引著動模板定模板間的運動，在本次方形盒的注射模設計中，導向機構是一個重點，用來確保定模板和動模板或模內其他零部件間準確對合。本次畢業(yè)設計中采用導柱導套導向機構來導向，其實是用導柱與導套間的配合來確保模具的對合精度。 5.2.1導柱導套的設計 （1）導柱導套的選材 導柱導套選用的材料及熱處理硬度如表5-2所示。 表5-2導柱導套選材及熱處理硬度 零件名稱 選用材料 熱處理硬度 導柱 T10A 56-60HRC 導套 T10A 52~56HRC （2）導柱導套的配合 導套包裹著導柱，讓導柱滑動過程中減小磨損，便于更換導柱。有兩種常用的導套結構，本套模具使用的是帶臺階的那種。導套與固定孔間采用的是過渡配合H7/m6。導柱導套的配合如圖5-1所示。 圖5-1導柱導套 5.3模具冷卻系統(tǒng)的設計 模具冷卻裝置設計是本次設計中的一個忽略點，所以我這次設計的冷卻水路較為簡單，在合模與分模過程中會產生大量的熱量，模具可以用水來冷卻，因為水熱容量大，選材方便，冷卻回路的設計應做到水路能夠最大可能起冷卻作用。 本設計采用直流式冷卻系統(tǒng)，只在定模板型腔處開設冷卻水道如下圖5-2所示。 圖5-2冷卻水道 5.4成型零件尺寸計算 5.4.1成型零部件的性能要求 由于成型零件直接與高溫高壓的塑料熔體接觸，它必須有以下一些性能： ⑴強度和剛度高， ⑵硬度高和耐磨性， (3)表面應該光滑， (4)切削加工性能要好，熱處理變形小， (5)熔焊性能要好。 5.4.2型腔、型芯工作部位尺寸的確定 經查有關資料可知，ABS塑料的收縮率為0.3%～0.8% 平均收縮率×100%=0.55% 當塑料件尺寸較大、精度級別較低時，取=0.5 當塑料件尺寸較小、精度級別較高時，取=0.75 本設計塑料尺寸較小，精度級別較高，所以=0.75 ⑴型腔徑向尺寸 式中——； ——塑件外表面的徑向基本尺寸 ——； ——塑件外表面徑向基本尺寸的公差； ⑵型芯徑向尺寸 式中—— 模具型芯徑向基本尺寸 ——塑件外表面的徑向基本尺寸 ——塑件外表面徑向基本尺寸的公差 ——模具制造公差 ⑶型腔深度 式中——模具型腔深度基本尺寸 —— ——修正系數(shù)，=～，當塑件尺寸較大、精度要求低時取小值；反之取大值 ⑷型芯高度 式中——模具型芯高度基本尺寸 ——塑件孔或凹槽深度尺寸 ⑸中心距尺寸 式中——模具中心距基本尺寸 ——塑件中心距基本尺寸 型芯型腔各尺寸如表5-3所示。 表5-3型芯型腔尺寸 型芯型腔尺寸計算 塑件原始尺寸/㎜ 計算公式 計算尺寸/㎜ 型腔徑向尺寸 44 型腔深度 35 中心距尺寸 42 型芯徑向尺寸 40 型芯高度 33 中心距尺寸 21  第六章 推出與復位機構設計 6.1推出機構設計 （1）根據(jù)下列公式計算推出機構脫模力 式中，—塑件包絡型芯的面積(m)； —模內冷卻（如：開冷卻水道）時，取(0.8~1.2)×107Pa； 模外冷卻（打開模具，自然冷卻）時，取(2.4~3.9)×107Pa； α—脫模斜度； —塑件對鋼的摩擦系數(shù)，一般取0.1~0.3； 塑件包絡型芯的面積A根據(jù)UG7.0可以得出7716mm2。 模內冷卻P取1.0×107Pa 脫模斜度α由文獻[4]表3.4可得，ABS脫模斜度為0.5° 塑件對鋼的摩擦系數(shù)取0.1 Ft=7716×10×(0.1cos0.5-sin0.5)=7KN 假設推桿直徑為d(mm)，推桿數(shù)為n，總脫模力為F(N)，(MPa)為推桿作用在塑件表面上的接觸許用應力，則它們必須滿足以下條件： 式中，可以查文獻[9]的表2-12。 所以7000*4/（3.1415926×d2×4）<16.7 d>11.5所以d=12mm。 根據(jù)塑件的形狀選擇，推桿推出結構簡單，推出動作靈活可靠，制造、修配方便，在塑件裝配后使用時并不影響外觀。所以該塑件采用推桿推出機構。 6.1.1推桿的選擇 本設計中推桿選擇直通式，臺階固定。推桿如圖6-1所示。 圖6-1推桿 6.1.2推桿的配合 本設計的推桿配合如圖6-2所示。 圖6-2推桿配合 6.2復位機構的設計 復位機構也是本次畢業(yè)設計中的一個重點和難點。復位機構的選擇直接關系到模具開模和合模能否順利進行。復位機構主要有2中，一種是復位桿復位，還一種是復位桿與彈簧同時復位。 本套模具采用復位桿復位，在合模時，推桿固定板即帶動推出機構完成先復位動作。復位桿復位如圖6-3所示 圖6-3復位桿第七章 注射機有關參數(shù)的校核 7.1注射容量和質量校核 —注射機最大注射容量cm3； —成型塑件與澆注系統(tǒng)體積總和cm3； 0.8—最大注射容量的利用系數(shù)。 由于： 所以。 7.2鎖模力的校核 鎖模力的大小必須滿足下式： 即 ； Fs—合模力； P—模腔壓力，P由文獻[4]表5.2可以知道ABS型腔壓力為30MPa。 通過UG7.0可以直接得到 由于 所以。 7.3模具與注射機安裝部分相關尺寸校核 7.3.1拉桿間距校核 注射機拉桿的間距為260×290mm，模具的長×寬為300×270mm， 所以模架能夠固定到注射機上，故滿足要求。 7.3.2模具閉合高度校核 模具閉合高度 模具最小厚度200≤295≤模具最大厚度300 故滿足要求。 7.3.3開模行程校核 當注射機采用液壓和機械聯(lián)合作用的合模機構時，如XS-ZY-125注射機，其最大開模程度由連桿機構的最大行程決定，與模具厚度無關。 ——包括澆注系統(tǒng)在內的塑件高度，單位mm； 故開模行程滿足要求。 第八章 總結和展望 經過接近三個月的努力，畢業(yè)設計終于完成了，其中的每一個細節(jié)都傾注了細心和耐心，為自己未來在模具行業(yè)中更深入的發(fā)展與研究學習打下了堅實的基礎。另外畢業(yè)設計也是對我們在校四年間的學習的知識一次大檢查。 這次我選的方形盒的注塑模設計相對于其他同學來說，難度很低，我是一個想要挑戰(zhàn)難度的人，所以我在課余時間也和同組同學一起互相研究他們的課題。這期間，我掌握了很多平常沒有注意到的細節(jié)和知識。 未來的路很遠，這次畢業(yè)設計是我在以后從事模具行業(yè)道路上的一盞明燈，指引我前進的方向。 致 謝 在這次的畢業(yè)設計中，最感謝的是我的指導老師孫肖霞老師，不管在什么時候，只要我們有問題時，孫老師都能在第一時間給我們做出解答，盡管她有繁多的日常事務，從某種程度上來說，一份畢業(yè)設計，少了孫老師的指導，就沒有我現(xiàn)在的論文。 還要感謝大學四年里一直伴隨在我身邊的學霸們的幫助。沒有他們的幫助，我也不可能完成這項任務。 參考文獻 [1]江昌勇,沈洪雷.塑料成型模具設計.北京大學出版社，2012. 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