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1、淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 33 頁 共 33 頁 1 引言 模具是工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)用的重要工藝裝備，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，60%-90%的工業(yè)產(chǎn)品需要使用模具，模具工業(yè)已經(jīng)成為工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，許多新產(chǎn)品的開發(fā)和研制在很大程度上都依賴于模具生產(chǎn)，特別是汽車、摩托車、輕工、電子、航空等行業(yè)尤為突出。而作為制造業(yè)基礎(chǔ)的機械行業(yè)，根據(jù)國際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會的預(yù)測，21世紀(jì)機械；制造工業(yè)的零件，其粗加工的75%和精加工的50%都將依靠模具完成，因此，模具工業(yè)已經(jīng)成為國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)工業(yè)。模具工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵是模具技術(shù)的進步。 1.1 CAD技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 1.1.1 CAD技術(shù)發(fā)展

2、歷程及現(xiàn)狀 CAD技術(shù)的發(fā)展至今已有30多年的歷史。在CAD發(fā)展中，新的技術(shù)和新的算法不斷涌現(xiàn)，它主要表現(xiàn)在建模、數(shù)據(jù)管理、標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)的研究和發(fā)展方面。我國CAD系統(tǒng)開發(fā)、應(yīng)用已取得初步成果，但還存在一些問題， CAD技術(shù)產(chǎn)生于本世紀(jì)50年代后期。CAD技術(shù)的發(fā)展與工業(yè)實際應(yīng)用和需求密切相關(guān)，隨著實際應(yīng)用的需要,一些計算機應(yīng)用的新技術(shù)和一些新的算法在CAD中不斷出現(xiàn)和發(fā)展，主要表現(xiàn)在：建模技術(shù)的研究和發(fā)展；數(shù)據(jù)管理技術(shù)的研究和發(fā)展；標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)的研究和發(fā)展三個方面。 1、CAD建模技術(shù)的研究和發(fā)展 建模技術(shù)是CAD的核心技術(shù)，建模技術(shù)的研究、發(fā)展和應(yīng)用，就代表了CAD技術(shù)的研究、發(fā)展和

3、應(yīng)用。 2、數(shù)據(jù)管理技術(shù)的研究和發(fā)展 CAD技術(shù)的研究和應(yīng)用中，數(shù)據(jù)管理技術(shù)是其又一重要的技術(shù)，特別是在CAD集成系統(tǒng)中更為重要。數(shù)據(jù)管理的研究開發(fā)經(jīng)歷了文件管理、數(shù)據(jù)庫管理和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）三個階段。 3、標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)的研究和發(fā)展 由于CAD技術(shù)的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，數(shù)據(jù)交換的格式和標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)也發(fā)展起來，并且越來越重要。在CAD領(lǐng)域出現(xiàn)了圖形級的標(biāo)準(zhǔn)、圖形交換級的標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品級的數(shù)據(jù)表達和交換標(biāo)準(zhǔn)等。 1.2 我國模具技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 1.2.1 我國模具技術(shù)的現(xiàn)狀 塑料模應(yīng)用最廣泛的一類模具。近年來，我國塑料模有長足的進步。在大型塑料模方面，已能生產(chǎn)34〃大屏幕彩

4、電塑殼模具，6kg大容量洗衣機全套塑料模具及汽車保險杠和整體儀表板等的塑料模具。模具重量可達10-20噸。在精密塑料模具方面，能生產(chǎn)多型腔小模數(shù)齒輪模具和600腔塑封模具，還能生產(chǎn)厚度僅為0.08mm的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等。在制造技術(shù)方面，首先是采用CAD/CAM技術(shù)，用計算機造型、編程并由數(shù)控機床加工已是主要手段，CAE軟件也得到應(yīng)用。一般均采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置。少數(shù)單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道模具，完全消除了制件的澆口痕跡。氣體輔助注射技術(shù)已成功得到應(yīng)用。在高效多色注射的應(yīng)用和抽芯脫模機構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計方面，也取得較大進展。在精度方面，塑件的

5、尺寸精度可達IT6-7級，分型面接觸間隙為0.02mm，模板的彈性變形為0.05mm，型面的表面粗糙度為Ra0.02-0.025μm。塑料模壽命已達100萬次，但模具制造周期仍比國外長2-4倍，總體水平與國外比尚有較大差距。 1.2.2 我國模具技術(shù)的發(fā)展趨勢 1.IT模具的精度越來越高。一些IT模具企業(yè)多工位級進模精度已達到2微米，壽命可達3億沖次以上，個別企業(yè)的多工位級進模已可在2500次／分鐘的高速沖床上使用，精度可達1微米。精密塑料模具已能生產(chǎn)照相機和手機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具以及精度達5微米的7800腔塑封模具等，已能生產(chǎn)43英寸大屏幕彩電、65英寸背投式電視塑殼模具

6、、整體儀表板等大型塑料模具。 2.機床數(shù)控化率和CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用率提高1倍。 3.隨著手機和MP3等產(chǎn)品需求驟增，許多小型民營企業(yè)應(yīng)運而生，對模具的壽命和品質(zhì)也將提出越來越高的要求。IT模具企業(yè)要全面實現(xiàn)信息化管理，通過ISO9000等質(zhì)量管理體系認(rèn)證。 4.是多功能復(fù)合模具將進一步發(fā)展。新型多功能復(fù)合模具除了沖壓成型零件外，還擔(dān)負(fù)疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務(wù)，對鋼材的性能要求也越來越高。 5.熱流道模具在塑料模具中的比重逐漸提高。由于采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)約制作的原材料，因此熱流道技術(shù)的應(yīng)用在外國發(fā)展很快，許多塑料模具廠生產(chǎn)的塑料模

7、具一半以上采用了熱流道技術(shù)，有的廠家使用率達到80%以上，效果十分明顯。熱流道模具在我國也已生產(chǎn)，有些企業(yè)使用率上升到20%~30%。 6.隨著塑料成型工藝的不斷改進與發(fā)展，氣輔模具及適應(yīng)高壓注射成型等工藝的模具將隨之發(fā)展。這類模具要求剛性好，耐高壓，特別是精密模具的型腔應(yīng)淬火，澆口密封性好，模溫能準(zhǔn)確控制，所以對模具鋼的性能要求很嚴(yán)。 7.模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將極大地影響模具制造周期，且還能提高模具的質(zhì)量和降低模具制造成本。要擴大模具標(biāo)準(zhǔn)件的品種，提高生產(chǎn)集中度，實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率從目前的約45%提高到2010年60%，2020年的70%以上。 8.快速

8、經(jīng)濟模具的前景十分廣闊?，F(xiàn)在是多品種小批量生產(chǎn)時代，這種生產(chǎn)方式占工業(yè)生產(chǎn)的比例已經(jīng)達到75%以上。由于制品使用周期縮短，花樣變化頻繁，要求模具的生產(chǎn)周期愈短愈好，因此開發(fā)快速經(jīng)濟模具將越來越引起人們的關(guān)注。 9.大型、精密、復(fù)雜等技術(shù)含量高的IT模具的比例從目前的約30%提高到2010年的40%和2020年的50%，這也是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整所導(dǎo)致模具市場走勢的變化。 10.國產(chǎn)IT模具國內(nèi)市場占有率從目前不足80%，2010年要達到85%以上。2020要達到90%以上。同時，IT模具商品化程度將從目前45%左右達到2010年的55%和2020年65%左右。 1.3 課題概述 隨著世界制

9、造加工業(yè)的競爭愈加激烈，對注塑產(chǎn)品與模具的制造提出了新的要求，應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)從根本上改變了傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)和模具生產(chǎn)方式，大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量，縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期，降低了生產(chǎn)成本，強有力的推動了模具行業(yè)的發(fā)展。本設(shè)計的研究課題是基于Pro/E的產(chǎn)品設(shè)計及塑料模具CAD。以Pro/E為平臺，建立充電器前蓋的三維幾何造型，并在基礎(chǔ)上，同時對進行塑料模具設(shè)計，詳細(xì)敘述了分型面選擇、模具型腔數(shù)目的確定、冷卻水道布局以及澆口位置的設(shè)置、模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、分型面的設(shè)計、推出及頂出機構(gòu)的設(shè)計、標(biāo)準(zhǔn)模架的選用。 2 計算機輔助設(shè)計軟件的選用 隨著模具設(shè)計自動化的不斷發(fā)展，世界上出現(xiàn)了越

10、來越多的CAD/CAE/CAM一體化設(shè)計軟件，來自PTC公司的Pro/ENGINEER就是其中最成功的一款設(shè)計軟件之一。1988年P(guān)ro/ENGINEER問世，目前已是世界上最為普及的CAD/CAM軟件，基本上成為3D CAD的一個標(biāo)準(zhǔn)平臺。Pro/ENGINEER廣泛的應(yīng)用于電子、機械、模具、工業(yè)設(shè)計、汽車、航空航天、家電、玩具等行業(yè)，是一個全方位的3D產(chǎn)品開發(fā)軟件，集零件設(shè)計、產(chǎn)品裝配、模具開發(fā)、NC加工、鈑金件設(shè)計、鑄造件設(shè)計、造型設(shè)計、逆向工程、自動測量、機構(gòu)模擬、壓力分析、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等功能于一體。 Pro/E系統(tǒng)中含有一個EMX外掛模塊，專門用來建立各種標(biāo)準(zhǔn)模架及模具標(biāo)準(zhǔn)件和滑塊

11、、斜銷等附件，能夠自動產(chǎn)生模具工程圖及明細(xì)表，還可以模擬開模過程進行動態(tài)仿真和干涉檢查，并可將仿真結(jié)果輸出成視頻文件，是一個功能非常強大且使用非常方便的模具設(shè)計工具。 綜上所述并結(jié)合畢業(yè)設(shè)計的要求，所以本畢業(yè)設(shè)計選用Pro/E作為計算機輔助設(shè)計軟件。 3 充電器前蓋的設(shè)計 1．首先設(shè)置工作目錄，新建→組件→輸入文件名稱“charger_shell”→不使用缺省模板→確定→mmns-asm-design→確定。 2．設(shè)置工作目錄→點擊草繪→選取FRONT面→確定。 3．在TOP平面上進行草繪一長度為80，寬度為30的長方形，圖形如圖3.1所示。 圖3.1 草繪 4.然后對草圖進行

12、拉伸，拉伸長度為40，圖形如圖3.2所示。 圖3.2拉伸 5.對上圖所畫的長方體進行拔模，拔模角度為4，圖形如圖3.3所示。 圖3.3拔模 6.再對上圖進行拉伸切除，草繪圖形及切除后的圖形分別如3.4、3.5所示。 圖3.4草繪 圖3.5拉伸切除 7．以TOP面為草繪平面，繪制一長方形，距離外邊框的距離均為0.5，圖形如圖3.6所示。 圖3.6草繪 8.對上面繪制的長方體進行拉伸切除，切除后圖形如圖3.7所示。 圖3.7拉伸 9.對上面切除部分進行拔模，拔模角度為0.5度，圖形如圖3.8所示。 圖3.8拔模 10.對上圖的四周進行倒圓角，底面不

13、倒，完成后的圖形如圖3.9所示。 圖3.9倒角 11.再對上圖進行抽殼，厚度為1.25，效果如圖3.10所示。 圖3.10抽殼 12.在FRONT面草繪下圖圖形，草繪完進行旋轉(zhuǎn)，草繪圖形及旋轉(zhuǎn)效果分別如圖3.11、3.12。 圖3.11草繪 圖3.12旋轉(zhuǎn) 13.以TOP面為草繪平面，在寬度方向中心線上距RIGHT面30處繪制一個直徑為5的圓，再進行拉伸切除，效果如圖3.13所示。 圖3.13拉伸切除 14.對上圖拉伸切除的孔進行拔模，草繪圖形如圖3.14所示。 圖3.14拔模 15.在FRONT面進行草繪，圖形如圖3.15所示，完成后進行旋

14、轉(zhuǎn)切除，效果如圖3.16所示。 圖3.15草繪 圖3.16旋轉(zhuǎn)切除 16.對零件進行保存。 4 手機前蓋注射模的設(shè)計 4.1 模塑工藝規(guī)程的編制 該塑件是某個品牌的手機充電器前蓋。 本塑件的材料采用聚碳酸脂（PC）加苯乙烯—丁二烯—丙烯腈共聚體（ABS），生產(chǎn)類型為小批量生產(chǎn)。 4.1.1 塑件的工藝分析 a）塑件的原材料分析 塑件的材料采用聚碳酸脂（PC）加苯乙烯—丁二烯—丙烯腈共聚體（ABS）。 1）聚碳酸脂（PC）的成型特性： 1．無定形塑料，熱穩(wěn)定性好，成型溫度范圍寬，超過330℃才呈現(xiàn)嚴(yán)重分解，分解時產(chǎn)生無毒、無腐蝕性氣體。 2．吸濕性極小，

15、但水敏性強，含水量不得超過0.2%，加工前必須干燥處理，否則會出現(xiàn)銀絲、氣泡及強度顯著下降現(xiàn)象。 3．流動性差，溢邊值為0.06mm左右，流動性對溫度變化敏感，冷卻速度快。 4．成形收縮率小，如成形條件適當(dāng)，塑件尺寸可控制在一定公差范圍內(nèi)，塑件精度高。 5．可能發(fā)生熔融開裂，易產(chǎn)生應(yīng)力集中（即內(nèi)應(yīng)力），應(yīng)嚴(yán)格控制成型條件，塑件宜退火處理消除內(nèi)應(yīng)力。 6．熔融溫度高，粘度高，對于大于200g的塑件應(yīng)用螺桿式注射機成形，噴嘴應(yīng)加熱，宜用開敞式延伸噴嘴。 7．由于粘度高，對剪切作用不敏感，冷卻速度快，模具澆注系統(tǒng)應(yīng)以粗、短為原則，并宜設(shè)冷料穴，澆口宜取直接進料口，圓片或扇形等截面較大的澆口

16、，但應(yīng)防止內(nèi)應(yīng)力增大，進料口附近殘余應(yīng)力，必要時可采用調(diào)節(jié)式澆口，模具宜加熱，模溫一般取70～120℃為宜，應(yīng)注意頂出均勻，模具應(yīng)用耐磨鋼、并淬火。 8．塑件壁不宜取厚，應(yīng)均勻，避免有尖角，缺口及金屬嵌件造成應(yīng)力集中，脫模斜度宜取2，若有金屬嵌件應(yīng)預(yù)熱，預(yù)熱溫度一般為110～130℃。 9．料筒溫度對控制塑件質(zhì)量是一個重要因素，料溫低時會造成缺料，表面無光澤，銀絲紊亂，溫度高時易溢邊，出現(xiàn)銀絲暗條，塑件變色有泡。注射壓力不宜取低，冷卻速度快，但如模具加熱則冷卻時間不宜短。 10．溫度對塑件質(zhì)量影響很大，薄壁塑件宜取80～100℃，厚壁塑件宜取80～120℃，模溫低則收縮率、伸長率、抗沖擊

17、強度大，抗彎、抗壓、抗張強度低，模溫超過120℃塑件冷卻慢，易變形粘模，脫模困難，成形周期長。 2）苯乙烯—丁二烯—丙烯腈共聚體（ABS）的成型特性： 1．無定形料，其品種牌號很多，各品種的機電性能及成形特性各有差異，應(yīng)按品種確定成形方法及成形條件。 2．吸濕性強，含水量應(yīng)小于0.3%，必須充分干燥，要求表面光澤的塑件應(yīng)要求長時間預(yù)熱干燥。 3．流動性中等，溢邊料0.04mm左右。 4．比聚苯乙烯加工困難，宜取高料溫、模溫，料溫對物性影響較大、料溫過高易分解，對要求精度較高的塑件模溫宜取50～60℃，要求光澤及耐熱型料宜取60～80℃，注射壓力應(yīng)比加工聚苯乙烯的高，一般用注塞式注塑機

18、時料溫為180～230℃，注射壓力為100～140Mpa，螺桿式注射機則取160～220℃，70～100Mpa。 5．模具設(shè)計時要注意澆注系統(tǒng)對料流阻力小，澆口處外觀不良，易發(fā)生熔接痕，應(yīng)注意選擇澆口位置、形式，頂出力過大或機械加工時塑件表面呈現(xiàn)“白色”痕跡（但在熱水中加熱可消失），脫模斜度宜取2以上。 b) 塑件的結(jié)構(gòu)和表面質(zhì)量分析 1．結(jié)構(gòu)分析 從零件圖上分析，經(jīng)拔模后，該零件總體形狀為長方形，長度為90mm，寬度為35mm，高度為40mm,因此，模具設(shè)計時必須設(shè)計側(cè)向分型抽芯機構(gòu)，該零件屬于低等復(fù)雜程度。 2．表面質(zhì)量分析 該零件表面要求沒有缺陷、毛刺，內(nèi)部不得有導(dǎo)電雜質(zhì)，

19、表面粗糙度為1.6um。 綜上分析可以看出，注射時在工藝參數(shù)控制得較好的情況下，零件的成型要求可以得到保證。 4.1.2 計算塑件的體積和重量 計算塑件的體積：V=12833.94mm3 澆注系統(tǒng)凝量：V=3318.31 mm3 計算塑件的重量：根據(jù)設(shè)計手冊可查得PC+ABS的密度為1.2g/dm3 故塑件的重量為：W = V = 12833.9410-61.210-3103 =15.400728g 4.1.3 型腔數(shù)目的確定 每一副模具中，型腔數(shù)目的多少與下列條件有關(guān)

20、： 1．塑件的尺寸精度 型腔數(shù)越多時，精度也相對地降低。這不僅由于型腔加工精度的參差，也由于熔體在模具內(nèi)的流動不均所致。所以精密塑件盡量不用多腔模成形。按照SJ/T 10628—95標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的1、2級超精密級塑件，宜用一模一腔，當(dāng)尺寸數(shù)目少時可以一腔二模。3、4級的精密級塑件，宜一模四腔以內(nèi)。 2．模具制造成本 多腔模的制造成本高于單腔模，但不是簡單的倍數(shù)比。因此，從塑件成本中所占的模具費用比例來看，多腔模比單腔模要低。 3．注射成形的生產(chǎn)效益 多腔模從表面上看，比單腔模經(jīng)濟效益高。但是多腔模所使用的注射機大，每一注射循環(huán)期長而維持費用高。所以要從最經(jīng)濟的條件上考慮一模的腔

21、數(shù)。 4．制造難度 多腔模的制造難道比單腔模大。當(dāng)其中某一腔先損壞時，應(yīng)立即停機維修，影響生產(chǎn)。 綜上分析可以確定本模具采用一模一腔注塑。 4.1.4 注射機型號的確定 設(shè)計模具時應(yīng)滿足注射成型塑件所需的總注射量小于所選注射機的最大注射量，即: nm + mj ≤ kmn 式中 n——型腔數(shù)量； m——單個塑件的體積或質(zhì)量，cm3或g； mj——澆注系統(tǒng)凝量，cm3或g； mn——注射機最大注射量，cm3或g； k——注射機最大注射量利用系數(shù)，一般取0.8。 由于采用一模一腔的設(shè)計方案，所以: 12833.94 + 3318.31 ≤ 0.8mn 即:mn ≥20

22、.1903125cm3 還考慮到塑件尺寸大小和現(xiàn)有設(shè)備等情況，根據(jù)注射機最大注射量大于等于20.1903125cm3，注射機所選型號的注射量應(yīng)為公稱注射量的35%-75%，初步選用注射機型號為XS-Z30/25型。 4.1.5 塑件注射工藝參數(shù)的確定 查找《塑料模設(shè)計及制造》附錄H和實際應(yīng)用的情況，PC+ABS的成型工藝參數(shù)可作如下選擇。試模時可根據(jù)實際情況作適當(dāng)調(diào)整。 注射溫度：包括料筒溫度和噴嘴溫度。 料筒溫度：后段溫度t1選用220℃； 中段溫度t2選用240℃； 前段溫度t3選用260℃； 噴嘴溫度：選用250℃；

23、 注射壓力：選用100Mpa； 注射時間：選用30s； 保 壓：選用72 Mpa； 保壓時間：選用10s； 冷卻時間：選用30s； 4.2 注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計 注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括：分型面選擇、澆注系統(tǒng)的確定、模具工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、頂出機構(gòu)的設(shè)計、推出機構(gòu)的設(shè)計等內(nèi)容。 4.2.1 分型面的選擇 分型面的選擇受到塑件的形狀、壁厚、尺寸精度、嵌件位置及其形狀、塑件在模具內(nèi)的成型位置、脫模方法、澆口的形狀及位置、模具類型、模具排氣、模具制造及其成型設(shè)備結(jié)構(gòu)等因素的影響。因此，在選擇分型面時，應(yīng)反復(fù)比較與分析，選取一個較為合理的方案。 選擇模具分型面時，通常應(yīng)考慮以下幾項

24、基本原則： 1．便于塑件脫模。在開模時塑件應(yīng)盡可能留于下?；騽幽?nèi)；應(yīng)有利于側(cè)面分型和抽芯；應(yīng)合理安排塑件在型腔中的方位。 2．考慮塑件的外觀。 3．保證塑件尺寸精度的要求。 4．有利于防止溢料和考慮飛邊在塑件上的部位。 5．有利于排氣。 6．考慮脫模斜度對塑件尺寸的影響。 7．盡量使成型零件便于加工。 結(jié)合手機前蓋進行分析，確定以其后端平面為分型面。這種方案使塑件留在下模內(nèi)，便于其上下兩端的側(cè)面分型和抽芯，又便于成型后出件。 4.2.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 a)主流道的設(shè)計 根據(jù)《塑料模具設(shè)計手冊》查得SZ-40/25型注射機噴嘴的有關(guān)尺寸： 噴嘴前端孔徑：d=4mm；

25、 噴嘴前端球面半徑：R=10mm; 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系 R = R+(1～2)mm d = d+(0.5～1)mm 取主流道球面半徑R =11 mm； 取主流道的小端直徑d =4mm； 為了便于將凝料從主流道中拔出，將主流道設(shè)計成圓錐形，其斜度為1～3。 b)主流道襯套的形式 主流道小端入口處與注射機噴嘴反復(fù)接觸，屬易損件，對材料要求較嚴(yán)，因而模具主流道部分常設(shè)計成可拆卸更換的主流道襯套形式（俗稱澆口套），以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨進行加工和熱處理。澆口套一般選用T8A或T10A材料，熱處理硬度為50～55HRC。澆口套都是標(biāo)準(zhǔn)件，只需去買就行了。常用

26、澆口套分為有托澆口套和無托澆口套兩種，圖4.1為本設(shè)計選用的澆口套，有托澆口套用于配裝定位圈。澆口套的規(guī)格有Φ12，Φ16，Φ20 等幾種。 圖4.1澆口套 c)澆口的設(shè)計 澆口亦稱進料口，是連接分流道與型腔的熔體通道。澆口的設(shè)計與位置選擇恰當(dāng)與否，直接關(guān)系到塑件能否被完好高質(zhì)量地注射成型。 按澆口的結(jié)構(gòu)形式和特點，常用的澆口可分為直接澆口、側(cè)澆口、環(huán)型澆口、輪輻式澆口、點澆口、潛伏澆口爪形澆口。 直接澆口又稱主流道型澆口，它屬于非限制性澆口。塑料熔體由主流道的大端直接進入型腔，因而具有流動阻力小、流動路程短及補縮時間長等特點。直接澆口的澆注系統(tǒng)有著良好的熔體流動狀態(tài)，塑料熔體從型腔

27、底面中心部位流向分型面，有利于消除深型腔處氣體不易排出的缺點，排氣通暢。這樣的澆口形式，使塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積最小，模具結(jié)構(gòu)緊湊，注射機受力均勻。由于注射壓力直接作用在塑件，易在進料處產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力而導(dǎo)致塑件翹曲變形。這種形式的澆口截面大，去除困難，去除較困難，去除后留有較大的澆口痕跡，影響塑件的美觀。這類澆口大多用于注射成型大、中型長流程深型腔筒形或殼體塑件，尤其適合于高粘度塑料（如聚碳酸脂、聚砜等）。另外，這種形式的澆口只適合單型腔模具。 在設(shè)計直接澆口時，為了減少與塑件接觸處的澆口面積，防止該處產(chǎn)生縮孔、變形等缺陷，一方面應(yīng)盡量選用較小錐度的主流道錐角（2～4），另一

28、方面應(yīng)盡量減小定模板和定模座板的厚度。 所以結(jié)合塑件的成型要求及型腔的布置方式機，本設(shè)計選用直接澆口。 d）冷料穴和拉料桿的設(shè)計 注射成型時，噴嘴前端的熔料溫度較低，為防止其進入型腔，通常在流道末端設(shè)置用以集存這部分冷料的冷料穴。冷料穴有兩種，一種是純?yōu)椤安蹲健被騼Υ胬淞现?；另一種是還兼有拉或推出凝料功用。 冷料穴位應(yīng)設(shè)置熔料流動方向的轉(zhuǎn)折處，以便將冷料入穴中存留起來。一般在塑料前進方向的延長線出設(shè)置冷料穴。直角式注射機用模具的冷料穴通常為主流道的延長部分。臥式或立式注射機用模具的冷料穴一般設(shè)置在主流道正對面的動模上，冷料穴直徑稍大于主流道大端的直徑，底部常作成曲折的鉤形或下陷的凹

29、槽，使冷料穴兼有開模時將主流道凝料從主流道是拉出而附在動模一邊的作用，根據(jù)拉料的方式不同，常見的冷料穴和拉料桿結(jié)構(gòu)有帶鉤形拉料桿的冷料穴、帶有球頭拉料桿的冷料穴和無拉料桿的冷料穴。 帶鉤形拉料桿的冷料穴底部有一根與冷料穴公稱直徑相同的鉤形（Z形）拉料桿，由于拉料桿頭部的側(cè)凹能將主流道凝料鉤住，開模時即可將凝料從主流道中拉出。同時，由于拉料桿的尾部固定在推桿固定板上，故在塑件推出時，凝料也一同推出。取出塑件時，用手工朝拉料鉤的側(cè)向稍許移動，即可將塑件連同澆注系統(tǒng)凝料一道取出。 拉料桿為標(biāo)準(zhǔn)件，其材料一般選用T8A或T10A，頭部淬火50～55HRC，鉤形與定模板之間以及球形拉料桿推板之間通常

30、采用H9/f9間隙配合（但對于溢料值小的塑料，要考慮配合間隙，使之不溢料）相對固定部分采用H7/m6過渡配合，配合部分的表面粗糙度為Ra0.8,與冷料接觸部分的表面粗糙度Ra值可以稍大一些。本設(shè)計選用d=3mm,D=10mm的鉤形拉料桿。 4.3 模具加熱和冷卻系統(tǒng)的計算 本塑件在注射成型時不要求有太高的模溫因而在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng)。是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設(shè)計計算。 設(shè)定模具平均工作溫度為40℃，常用20℃的水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為30℃，產(chǎn)量為0.3Kg/h. 4.3.1求塑件在硬度時每小時釋放的熱量Q3 查《塑料模具設(shè)計及制造》表3-26得聚碳酸脂的單位熱流量為27

31、10J/Kg Q3 = W Q2 =0.3 27 10J/Kg =8.1 10J/Kg 4.3.2求冷卻水的體積流量V 塑料注射模時所需冷卻介質(zhì)的體積流量為： 式中 V——冷卻介質(zhì)的體積流量，； W——單位時間內(nèi)注入模具中的塑料重量，； Q1——塑件在凝固時所放出的熱量，J/Kg； ρ——冷卻介質(zhì)的密度，Kg/m3； C1——冷卻介質(zhì)的比熱容，J/（KgC）； t1——冷卻介質(zhì)的出口溫度，℃； t2——冷卻介質(zhì)的進口溫度，℃； 所以： =8.110/60/〔1034.187103(30

32、-20)〕 =0.3224 由體積流量V查《塑料模具設(shè)計及制造》表3-27可知所需的冷卻水管直徑非常小。 由上述計算可知，因為模具每分鐘所需的冷卻水體積流量較小，可選直徑為6 的水線進行冷卻。 4.4 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用 手機前殼模具模架等標(biāo)準(zhǔn)件基本上EMX模塊完成，其思路是：建立一個EMX模具項目→加載一款合適的標(biāo)準(zhǔn)模架→加入模具標(biāo)準(zhǔn)件→模具結(jié)構(gòu)后期局部處理。 4.4.1 EMX項目準(zhǔn)備 1．重新啟動Pro/E野火版，首先將工作目錄指向風(fēng)扇底座模具所在的目錄。 2．執(zhí)行EMX→項目→新建菜單命令。 3．在彈出的“定義新項目”對話框中，輸入項目名稱gp，主要單位鉤選㎜，如圖

33、4.2所示。 圖4.2定義新項目 4．單擊“將元件添加到組件”按鈕，在將型芯添加后，約束類型為缺省，型芯即被固定在坐標(biāo)系正中央，如圖4.3所示。 圖4.3約束 5.執(zhí)行EMX→項目→準(zhǔn)備菜單命令→在彈出的“準(zhǔn)備元件”對話框中，如圖4.4為每一個加載進來的元件定性→確定。 圖4.4設(shè)置元件屬性 4.4.2 加載標(biāo)準(zhǔn)模架 1.執(zhí)行EMX→模具基體→組件定義→在彈出的“模具組件定義”對話框定義模架。 如圖4.5所示。 圖4.5主件定義 2．在“組件”對話框中鉤選Futaba-2P并在模架型號中選擇SC-TYPE→單擊“載入”→確定。 3．分析充電器前蓋，可估算

34、其模架的長寬尺寸為250350，單擊“尺寸”按鈕→在“基體尺寸”對話框中將寬度設(shè)為250，長度設(shè)為350→確定。 4 .查看前面建立的型芯和型腔，可以發(fā)現(xiàn)其在XY平面以上的高度為70，以下的高度為30，所以固定型芯用的B板和固定型腔用的A板厚度就應(yīng)該設(shè)為50和90。 5．在“模具組件定義”對話框的主視圖區(qū)域中，雙擊A板，即可修改A板的各項參數(shù)，在“A/B參數(shù)”對話框中將厚度值修改成90，單擊“確定”按鈕，回到“模具組件定義”對話框，此時A板的參數(shù)值已經(jīng)變?yōu)榱?0。 6．同理將B板的厚度值改為50。 4.4.3 加載標(biāo)準(zhǔn)件 1．執(zhí)行EMX→模具基體→裝配元件→在彈出的“裝配元件”對話框

35、，單擊添加按鈕，選擇全部項目→單擊“確定”按鈕，之后系統(tǒng)便更新模架模型，不久后，模架中將會出現(xiàn)導(dǎo)柱、導(dǎo)套、拉桿、螺栓、復(fù)位桿等元件。 2．澆口套和定位圈的尺寸要與注射機相關(guān)聯(lián)，所以它們屬于設(shè)備類型的元件，不能直接加載。 3．單擊“組件定義”工具按鈕，進入“模具組件定義”對話框，在供貨商區(qū)域中，單擊“設(shè)備”按鈕→將設(shè)備設(shè)為hasco/mm→確定。 4．單擊“添加設(shè)備”按鈕→單擊“定模側(cè)定位環(huán)”按鈕→彈出“定模側(cè)定位環(huán)”對話框中類型設(shè)為LRJS，高度設(shè)為20，直徑設(shè)為100→單擊“確定”→返回“模具組件定義”對話框。 5．單擊“添加設(shè)備”按鈕→在選擇元件區(qū)域中單擊“澆口襯套”按鈕→然后在彈

36、出的“澆口襯套”對話框中將類型設(shè)為SJAC，澆口半徑設(shè)為16，直徑設(shè)為16內(nèi)徑設(shè)為4，修改長度設(shè)為65。 6．單擊“確定”→即可在模架中添加澆口套和定位圈。 7.在功能區(qū)域中單擊“型腔切口”，再選擇“矩形嵌件”,輸入動模深度為30，嵌件長度為150，嵌件寬度為100，定模深度為70，嵌件長度為150，嵌件寬度為100，如圖4.6所示。 圖4.6設(shè)置型芯尺寸 8.單擊底部“確定”按鈕，等待系統(tǒng)自動生成。 9.加載頂桿，單擊“視圖”→“視圖管理器”，雙擊00_Moving_half,將其設(shè)置為活動，單擊“關(guān)閉”，此時只顯示動模，在平面“MAIN_PARTING_PLN”上繪制四個基準(zhǔn)

37、點，然后在EMX4.1中選擇“頂桿”→“定義”→“在現(xiàn)有點上”，選取剛剛繪制的基準(zhǔn)點，設(shè)置頂桿的各參數(shù)，系統(tǒng)自動生成，效果如圖4.7所示。 圖4.7 頂桿 10.生成冷卻水通道，先創(chuàng)建定模板冷卻水通道，建立一基準(zhǔn)平面，以MOLDBASE_X_Y為基準(zhǔn)平面，向上偏移35，偏移后的平面為ADTM4,在ADTM4上繪制兩條線，如圖4.8所示。 圖4.8草繪冷卻水線 11.單擊EMX4.1,單擊“水線”，“創(chuàng)建冷卻孔”，彈出圖4.9所示對話框，對相應(yīng)的參數(shù)進行設(shè)置，單擊“確定”，選取剛才所創(chuàng)建的水線。生成冷卻水通道，如圖4.10所示。 圖4.9設(shè)置冷卻水道參數(shù) 圖4.10冷

38、卻水道 12.以相同的方法創(chuàng)建動模板冷卻水通道。 13.完善模具，打開上模，在其表面拉伸切除兩個圓孔，大孔直徑為16，小的直徑為4，效果如圖4.11所示。 圖4.11 澆注口 14.創(chuàng)建定模上的螺釘孔，生成后效果如圖4.12所示。 圖4.12螺釘孔 15.用相同方法在動模上創(chuàng)建螺釘孔。 16.裝配元件，單擊“EMX4.1”,單擊“模具基體”，單擊“裝配元件”，彈出對話框，選擇全部，單擊“確定”按鈕，系統(tǒng)自動生成導(dǎo)柱、導(dǎo)套、螺釘?shù)仍? 17.裝配自動螺釘，單擊“EMX4.1”，單擊“螺釘”，選擇“裝配自動螺釘”，選擇定位環(huán)，系統(tǒng)自動生成定位環(huán)上的固定螺釘，用相同方法

39、選擇澆口套，澆口套會自動生成螺釘。 18.修改螺釘尺寸，右擊“GP_SCREW01”,將其打開，在模型樹中右擊“特征”，選擇“編輯”，修改螺釘長度，如圖4.13所示，再單擊“再生”。 圖4.13修改螺釘參數(shù) 19.以同樣的方法修改“GP_SCREW02”的尺寸。 20.修改定位環(huán)的螺釘長度，單擊“EMX4.1”,單擊“螺釘”，選擇“重定義”，選擇定位環(huán)上的螺釘，在對話框中對螺釘?shù)某潭冗M行設(shè)置，單擊“再生”，螺釘長度即被改變。 21.設(shè)計拉料桿，先建立以平面ADTM5,選取“MOLDBASE_X_Y”為參照平面，向上平移36，再單擊“基準(zhǔn)點”工具，進行草繪，以平面“ADTM5”為草

40、繪平面，在中心創(chuàng)建以基準(zhǔn)點，草繪完成后打鉤，在EMX4.1中選擇“頂桿”→“定義”→“在現(xiàn)有點上”，選取剛剛繪制的基準(zhǔn)點，設(shè)置頂桿的各參數(shù)，系統(tǒng)自動生成，如圖4.14所示。 圖4.14設(shè)置拉料桿參數(shù) 22.修改拉料桿，右擊“GP_EPINCYL400”點擊“打開”，點擊“拉伸”按鈕，選取“DTM_X_Z”為草繪平面，繪制圖4.15所示草圖，然后進行拉伸切除，再進行倒角，倒角半徑為0.5，效果如圖4.16所示。 圖4.15草繪 圖4.16拉料桿頭部 23.定義模具基體開模，單擊“EMX4.1”,單擊“模具基體開模”，單擊“定義”在彈出的對話框中進行設(shè)置，如圖4.17所示，設(shè)

41、置完單擊“確定”按鈕，系統(tǒng)會自動準(zhǔn)備，準(zhǔn)備完后模具處于打開狀態(tài)，如圖4.18所示，再單擊“模具基體開?！?，單擊“動畫”，單擊“開始”按鈕即可模擬。 圖4.17定義模具基體開模 圖4.18模具開模形狀 24.保存模架。 結(jié) 論 自本學(xué)期開始，在指導(dǎo)老師的正確和認(rèn)真的指導(dǎo)下，本人對手機充電器進行了三維產(chǎn)品設(shè)計，并根據(jù)相應(yīng)的要求獨立設(shè)計出充電器的整套模具，我在設(shè)計時嚴(yán)格按照實際生產(chǎn)時所需要的各方面的要求，選擇標(biāo)準(zhǔn)的澆口套、定位環(huán)、螺釘、拉料桿、頂桿等，此模具可以應(yīng)用的該產(chǎn)品的實際加工，但由于本人的知識有限，實際加工經(jīng)驗不足，及設(shè)計時間比較緊迫，設(shè)計內(nèi)容較繁

42、瑣，可能某些地方還達不到專業(yè)的水準(zhǔn)，我會在以后的學(xué)習(xí)實踐中不斷的學(xué)習(xí)和完善，此次設(shè)計對我在大學(xué)所學(xué)的知識進行了總結(jié)和回顧，使我的三維軟件的應(yīng)用能力得到很大的提高，對模具的設(shè)計及制造有了更進一步的認(rèn)識，為以后的工作打下了良好的基礎(chǔ)。模具中拔模較多，我個人認(rèn)為在實際加工時沒有拔模的必要，那樣不但材料得到節(jié)省，也使制造模具時的難度降低，提高了生產(chǎn)效率。 致 謝 在本課題從開題到最后完成的整個過程，都是在王琢成老師的指導(dǎo)下完成的。在近半年的畢業(yè)設(shè)計期間，我得到了指導(dǎo)老師的悉心教誨、培養(yǎng)與鼓勵。在設(shè)計的過程中遇到了許多的難題，

43、但是在王琢成老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下，讓我把難題一一破解。在這幾個月中，王琢成老師不厭其煩的為我們檢查設(shè)計中的錯誤和不足，使我學(xué)到了很多書本上學(xué)不到的知識和經(jīng)驗。其次，還要感謝幫助過我的同學(xué)，從他們那里我學(xué)到了以前被疏漏了的知識，使我受益匪淺。指導(dǎo)老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、平易近人的工作作風(fēng)、豐富的工作經(jīng)驗使我受益非淺，在此致以由衷的感謝和崇高的敬意！ 由衷感謝在百忙中抽出時間對我論文進行評審的各位老師，以及所有關(guān)心和幫助我的老師和同學(xué)！ 參考文獻 1洪亮主編 Pro/ENGINEER Wildfire模具設(shè)

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