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1、9.研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程; 10.開(kāi)發(fā)新的成形工藝和模具. ...2.3零件的三維圖和二維工程圖建模2.3.1零件的立體圖建模利用Pro/ENGINEER 2001...*電池蓋塑件注塑模具設(shè)計(jì) 機(jī)電與控制工程學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 高俊偉 學(xué)號(hào)：2003111191 【摘要】通過(guò)某生產(chǎn)企業(yè)的實(shí)際塑膠產(chǎn)品，利用實(shí)體模型測(cè)量產(chǎn)品的尺寸，對(duì)實(shí)體進(jìn)行建模，并對(duì)塑件的模具進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括塑件成品的設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)的分析與計(jì)算、工作部分的設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和加工方案的制定，其中重點(diǎn)介紹了分型面的設(shè)計(jì)與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算，本文主要運(yùn)用Pro/ENGINEER 2001及其EM

2、X4.1模塊來(lái)完成整個(gè)設(shè)計(jì)工作，此外還利用了Moldflow Adviser 7.1軟件對(duì)塑件進(jìn)行模流分析。從中學(xué)習(xí)到了許多的模具設(shè)計(jì)的知識(shí)和對(duì)在校所學(xué)知識(shí)的深化，設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)了無(wú)紙化，有利于提高模具的生產(chǎn)效率和節(jié)約了生產(chǎn)成本，并大大縮短了生產(chǎn)的周期。 【關(guān)鍵詞】模具的設(shè)計(jì)；電池蓋；Pro/ENGINEER 2001；EMX4.1；Moldflow Adviser 7.1；塑件； 1．前言 1．1國(guó)內(nèi)模具相關(guān)技術(shù)發(fā)展和現(xiàn)狀 1．1．1國(guó)內(nèi)模具市場(chǎng)現(xiàn)狀 1．高檔次產(chǎn)品缺乏 目前國(guó)內(nèi)的模具制造企業(yè)相當(dāng)一部分為民營(yíng)企業(yè)或個(gè)體戶(hù)，受資金、場(chǎng)地、技術(shù)、信息交流等諸多因素的局限，相

3、當(dāng)一部分是依靠傳統(tǒng)設(shè)備和手工加工制造完成，以至難以形成規(guī)模，只能生產(chǎn)一些中、低檔模具，很難引進(jìn)先進(jìn)的制模技術(shù)及先進(jìn)的制模設(shè)備。這就造成了中低檔模具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇。有些模具企業(yè)為了攬活，不惜互相降低價(jià)格，而低價(jià)格必然影響產(chǎn)品質(zhì)量，結(jié)果是坑了客戶(hù)，誤了同行，也害了自己。模具企業(yè)應(yīng)該通過(guò)協(xié)作、整合等方式，化單打獨(dú)拼、惡性競(jìng)爭(zhēng)為競(jìng)合共贏，打破"同行是冤家"的狹隘思想，通過(guò)行業(yè)自律來(lái)維持模具市場(chǎng)的公平、良性競(jìng)爭(zhēng)[1]。 2．沒(méi)有行業(yè)流程標(biāo)準(zhǔn) 技術(shù)上的落后往往容易看到，管理落后有時(shí)卻難以意識(shí)到。國(guó)外較先進(jìn)的模具企業(yè)一般按生產(chǎn)流程進(jìn)行管理，但國(guó)內(nèi)一些模具企業(yè)仍然沿用那種一個(gè)師傅帶幾個(gè)徒弟，實(shí)行從頭到尾的"

4、包工制"。還有的模具企業(yè)屬家庭作坊，企業(yè)管理比較粗糙，而且目前國(guó)內(nèi)的模具生產(chǎn)還沒(méi)有一個(gè)工藝流程的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[2]。 現(xiàn)代模具工業(yè)早已走出以前手工制模的時(shí)代，進(jìn)入了數(shù)字化時(shí)代，實(shí)現(xiàn)了無(wú)圖化生產(chǎn)，靠電腦設(shè)計(jì)，通過(guò)電腦輸入數(shù)據(jù)加工制作模具。而國(guó)內(nèi)大多數(shù)模具生產(chǎn)企業(yè)沿用的生產(chǎn)模式，依靠傳統(tǒng)設(shè)備加工制造，依靠實(shí)物測(cè)繪代替模具設(shè)計(jì)，依靠老師傅的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)培養(yǎng)人才，依靠作坊式經(jīng)營(yíng)打天下，依靠低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)求生存、求市場(chǎng)。 3．利潤(rùn)相對(duì)偏低 國(guó)內(nèi)模具工業(yè)的落后，也與政府相關(guān)部門(mén)對(duì)模具在現(xiàn)代制造業(yè)中的重要性認(rèn)識(shí)不夠有關(guān)。國(guó)家自1997年起，對(duì)達(dá)到一定規(guī)模的專(zhuān)業(yè)模具生產(chǎn)企業(yè)給予了一定的扶持政策，但能夠享受的企業(yè)畢竟有

5、限，而且今年是政策執(zhí)行的最后一年，模具行業(yè)目前迫切需要一個(gè)長(zhǎng)久的扶持政策。 國(guó)家對(duì)工業(yè)產(chǎn)品實(shí)行的是增值稅制，模具的原材料價(jià)格低，而成品模具的售價(jià)卻很高，增值率驚人，因而繳納的增值稅也高得很。據(jù)國(guó)家稅務(wù)局的統(tǒng)計(jì)，模具行業(yè)的實(shí)際稅負(fù)比其他行業(yè)要高出5.07個(gè)百分點(diǎn)。但模具在人力、技術(shù)、設(shè)備等方面卻需要高投入，加上是單件生產(chǎn)，形不成批量，因此，模具的凈值雖高，所獲的真正利潤(rùn)卻不高。因此，政府對(duì)模具行業(yè)的扶持十分重要。 政府部門(mén)可通過(guò)協(xié)調(diào)劃出部分土地，由行業(yè)內(nèi)部自籌資金，在各地建立一些模具加工區(qū)。這種加工區(qū)可引入三類(lèi)企業(yè)。一是潛力大、發(fā)展速度快的企業(yè)；二是基礎(chǔ)差、在加大投入中促變化、求發(fā)展的企業(yè)；

6、三是具有專(zhuān)業(yè)設(shè)備加工能力的原材料設(shè)備供應(yīng)商。通過(guò)提供相關(guān)服務(wù)達(dá)到整合資源，互相配套的目的。這樣才有可能使模具業(yè)走出目前的不利境地。 1．1．2國(guó)內(nèi)模具的發(fā)展前景 　　中國(guó)的模具企業(yè)大都是中小企業(yè)，從作坊式的企業(yè)成長(zhǎng)起來(lái)，甚至目前仍有許多模具企業(yè)是作坊式的管理，在模具交貨期、成本、質(zhì)量的控制方面問(wèn)題層出不斷。面對(duì)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，落后的管理手段和水平，使模具企業(yè)中的管理和技術(shù)人員只有疲于奔命。 因此，模具制造企業(yè)要提高管理水平，具備快速反應(yīng)和及時(shí)調(diào)整的能力，沒(méi)有一套先進(jìn)的管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)管理的信息化是很難做到的。通過(guò)信息化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)模具制造.所謂信息化的模具企業(yè)，就是在模具企業(yè)應(yīng)用INTERNET

7、、ERP等信息化技術(shù)，把模具企業(yè)上下游業(yè)務(wù)過(guò)程，技術(shù)溝通過(guò)程，以及模具企業(yè)內(nèi)部業(yè)務(wù)管理過(guò)程，以IT形式固定下來(lái)，最終提高模具企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理水平，提高模具企業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)的效率[3]。 　　目前，CAD/CAM技術(shù)的推廣已由“甩圖板”階段跨入到了深化應(yīng)用階段。CAPP技術(shù)的應(yīng)用，可以大大提高企業(yè)工藝編制的效率和準(zhǔn)確性；PDM系統(tǒng)的應(yīng)用，可以對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的管理；MIS/ERP系統(tǒng)的應(yīng)用，則可以從根本上降低企業(yè)的成本，提高生產(chǎn)和管理效率。這些系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)信息的集成和功能上的配合，并逐步實(shí)現(xiàn)企業(yè)的全面信息化，已成為CAD/CAM技術(shù)深化應(yīng)用的主題, 是模具發(fā)展的第二次變革。 網(wǎng)絡(luò)企業(yè)的建立，總的

8、來(lái)講是基于INTERNET技術(shù)和計(jì)算機(jī)管理技術(shù)，并融合了EPR、CRM、SCM、PM等技術(shù)，以及一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的規(guī)范。通過(guò)INTERNET技術(shù)，模具企業(yè)可以跟國(guó)內(nèi)外客戶(hù)建立聯(lián)系，開(kāi)拓更廣闊的市場(chǎng)；進(jìn)行企業(yè)與國(guó)內(nèi)外客戶(hù)業(yè)務(wù)、技術(shù)的溝通；建立企業(yè)和客戶(hù)之間的接口。ERP技術(shù)幫助企業(yè)規(guī)范和管理內(nèi)部業(yè)務(wù)流程，提升模具企業(yè)的管理水平；并且極大地優(yōu)化和縮短企業(yè)內(nèi)部的流程，提高競(jìng)爭(zhēng)力。把INTERNET技術(shù)和ERP技術(shù)結(jié)合起來(lái)，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程異地辦公，提高企業(yè)的快速反應(yīng)能力，更加有效地管理企業(yè)。CRM技術(shù)可以幫助模具企業(yè)加強(qiáng)管理客戶(hù)關(guān)系，對(duì)客戶(hù)的需求做出快速反應(yīng)和處理。SCM技術(shù)幫助模具企業(yè)加強(qiáng)供應(yīng)商的管理

9、，進(jìn)一步降低采購(gòu)成本和開(kāi)拓更多的供應(yīng)渠道，等等[3]。 未來(lái)的十年，中國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括[2]： 1.提高大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)制造水平； 2.在模具設(shè)計(jì)制造中廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)； 3.大力發(fā)展快速制造成形和快速制造模具技術(shù)； 4.在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù)； 5.提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率； 6.發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)； 7.逐步推廣高速銑削在模具加工的應(yīng)用； 8.進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)模具的拋光技術(shù)和設(shè)備； 9.研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程； 1

10、0.開(kāi)發(fā)新的成形工藝和模具。?? 1．2家電產(chǎn)品模具在本地區(qū)的現(xiàn)狀 廣東模具制造業(yè)的優(yōu)勢(shì)主要在塑膠、五金模具方面，在模具總產(chǎn)量中，塑膠、五金模具占70%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全國(guó)的平均數(shù)。廣東模具、機(jī)械制造業(yè)以中小型企業(yè)為主，分布范圍廣，模具制造業(yè)比較集中的區(qū)域，廣州：番禺區(qū)、花都區(qū)；深圳：龍崗區(qū)、寶安區(qū)；東莞、中山、順德、汕頭、惠州等。近年來(lái)，整體工業(yè)水平快速提高，模具、機(jī)械制造業(yè)的數(shù)控設(shè)備大量增加，對(duì)高檔刀具的需求量也逐年加大。?在廣東，一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，為了提高其產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，紛紛加入了對(duì)模具制造的投入，例如科龍、美的、康佳和威力等集團(tuán)都建立了自己的模具制造中心。中外

11、合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)多集中于沿海工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)，現(xiàn)已有幾千家。目前，國(guó)內(nèi)已能生產(chǎn)精度達(dá)2微米的精密多工位級(jí)進(jìn)模，工位數(shù)最多已達(dá)160個(gè)，壽命1～2億次。在大型塑料模具方面，現(xiàn)在已能生產(chǎn)48英寸電視的塑殼模具、6.5Kｇ大容量洗衣機(jī)的塑料模具，以及汽車(chē)保險(xiǎn)杠、整體儀表板等模具。在精密塑料模具方面，國(guó)內(nèi)已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具等[3]。 而近年來(lái)家電在國(guó)內(nèi)發(fā)展以及家電進(jìn)入人們生活的巨大轉(zhuǎn)變，也是人們有目共睹的，而隨著人們生活水平的不斷提高，對(duì)家電產(chǎn)品的要求也在不斷上升，家電產(chǎn)品的更新?lián)Q代在不斷加快，特別在廣東地區(qū)，有不少的家電生產(chǎn)企業(yè)，家電的模具也要隨這家電產(chǎn)品的

12、發(fā)展而不斷更新。 1．3畢業(yè)設(shè)計(jì)選題的意義 隨著科技的不斷發(fā)展，人們對(duì)塑料件的要求也越來(lái)越高，如何縮短成型周期、降低生產(chǎn)成本、提高制件精度，也直接關(guān)系到科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，近20年來(lái)注射成型工藝及模具新技術(shù)發(fā)展很快，新的工藝和結(jié)構(gòu)也層出不窮，同時(shí)也因?yàn)橛?jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）、計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）也促進(jìn)模具行業(yè)的發(fā)展。目前深圳周邊及珠江三角洲地區(qū)已經(jīng)成為我國(guó)模具工業(yè)最為發(fā)達(dá)、科技含量最高的區(qū)域。據(jù)業(yè)內(nèi)人士估計(jì)，今后幾年，隨著全球制造業(yè)重心加快向我國(guó)轉(zhuǎn)移，這一地區(qū)可能在10年內(nèi)發(fā)展成為世界模具生產(chǎn)中心。 就以上的分析而言，電池蓋這類(lèi)超薄件注塑模具

13、在國(guó)內(nèi)及國(guó)外都有很廣闊的前景，而且技術(shù)也是相對(duì)要求較高的，而且在深圳，此類(lèi)零件的模具不但在地區(qū)內(nèi)需求量大，而且出口量也是可觀的，在深圳的各個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的支持下，相信超薄件的注塑模具的生產(chǎn)周期可以縮短、成本可以降低、技術(shù)也可以得到更好的發(fā)展。 1．4畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù) 參考所給電池蓋立體圖（如圖1-1所示），首先設(shè)計(jì)該注塑件結(jié)構(gòu)。為滿(mǎn)足大批量自動(dòng)化生產(chǎn)的需要，為該塑件設(shè)計(jì)注塑模具。 基本內(nèi)容： 塑件設(shè)計(jì)、工藝性分析CAE、確定收縮率和分型面、澆道系統(tǒng)設(shè)計(jì)、冷卻系統(tǒng)、抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)、零部件加工工藝制訂、注射設(shè)備選擇、繪制模具設(shè)計(jì)圖紙。 圖1-1：電池蓋立體圖 1．5電池蓋模具的

14、設(shè)計(jì)流程 1.塑件設(shè)計(jì)，利用軟件Pro-E進(jìn)行塑件的立體建模，再在軟件AutoCAD中完成塑件尺寸及公差等技術(shù)要求的標(biāo)注，并輸出工程圖。 2.工藝性分析，利用軟件Moldflow進(jìn)行工藝性分析。 3.注塑設(shè)備選擇，確定塑件的型腔數(shù)，并計(jì)算塑件的投影面積，通過(guò)注射量的校核、注射力的校核、鎖模力的校核、安裝部分的尺寸校核、開(kāi)模行程的校核、頂出裝置的校核，結(jié)合注塑設(shè)備的資料確定注塑設(shè)備的型號(hào)。 4.確定收縮率和分型面，首先由塑件性能的要求等，確定塑件的塑料，通過(guò)查資料確定塑件的收縮率。根據(jù)電池蓋的工藝及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定具體的分形面，大致應(yīng)為電池蓋外側(cè)。 5.模架，通過(guò)塑件的大小及型腔數(shù)、澆注

15、系統(tǒng)、導(dǎo)向部件、推出機(jī)構(gòu)、調(diào)溫系統(tǒng)、排氣槽、側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)等的初步估算，確定使用模架的型號(hào)。 6.澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，本塑件使用的是冷流道澆注系統(tǒng)，在澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，包括流道的設(shè)計(jì)、噴嘴的選擇、主流道襯套的選擇等，還必須研究一模兩腔澆注系統(tǒng)的平衡性設(shè)計(jì)。 7.成型件（模腔、模芯），確定型腔數(shù)和分型面。對(duì)模腔和模芯進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。計(jì)算成型部件的工作尺寸。 8.抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，根據(jù)電池蓋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，必須設(shè)置抽芯機(jī)構(gòu)便于成型，根據(jù)電池蓋側(cè)孔位置及工藝特點(diǎn)，選擇并設(shè)計(jì)適合的側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。 9.頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，根據(jù)電池蓋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)頂出機(jī)構(gòu)。 10.冷卻系統(tǒng)，溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件質(zhì)量、生產(chǎn)效率有很大的影響，還

16、針對(duì)型腔與型芯冷卻回路的形式進(jìn)行設(shè)計(jì)。 11.零部件加工工藝制定，結(jié)合現(xiàn)代加工手段，利用數(shù)控CNC，電火花，線切割等方法，制定最符合經(jīng)濟(jì)效益的加工工藝。 12.完成整套模具的三維立體圖和二維工程圖的繪制。 2．塑件成品、注塑模具設(shè)計(jì)與構(gòu)型 2．1概述 注塑件的設(shè)計(jì)是注塑制品加工工序中必不可少的一個(gè)步驟。但不同的模具公司，不同的設(shè)計(jì)人員，采用不同的CAD軟件進(jìn)行模具輔助設(shè)計(jì)，都有自己的一套設(shè)計(jì)過(guò)程。本畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是應(yīng)用Pro/ENGINEER 2001及其插件EMX4.1進(jìn)行模具的設(shè)計(jì)的。 2．2模具設(shè)計(jì)環(huán)境和應(yīng)用軟件 2．2．1 Pro/ENGINEER Pro/ENGIN

17、EER 2001是一個(gè)優(yōu)秀的CAD/CAE/CAM軟件，在模具的設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域，Pro/ENGINEER較早地在廣東深圳、東莞、廣州以及華東一帶得到廣泛應(yīng)用，由于它的應(yīng)用，可以大大縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期，提高模具質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，而Pro/ENGINEER 2001的新特點(diǎn)主要表現(xiàn)在[1]： 1.高效的操作方法； 2.更利于產(chǎn)品創(chuàng)新的新技術(shù)； 3.互操作性的革新。 2．2．2 Moldflow Adviser 7.1 1.Moldflow Part Advise 在設(shè)計(jì)過(guò)程早期，Moldflow Part Adviser? 模塊是成本變化最小時(shí)快速檢查塑料零件設(shè)計(jì)的生產(chǎn)能力的理想

18、工具。用戶(hù)可以獲得有關(guān)如何修改墻的厚度、澆口位置、材料或幾何體的快速反饋，幾何體會(huì)影響零件模穴中填充圖案、壓力和溫度的分布。分析結(jié)果和詳細(xì)的設(shè)計(jì)建議可以用于確定最合適的零件厚度和澆口位置，同時(shí)可以用于識(shí)別和消除裝飾問(wèn)題，如熔接線、氣穴和縮水。 2.Moldflow Mold Adviser Moldflow Mold Adviser? 模塊擴(kuò)展了?Moldflow Part Adviser 的功能，使您可以創(chuàng)建并模擬塑料通過(guò)單個(gè)模穴、多個(gè)模穴和系列模具的流動(dòng)。用戶(hù)可以?xún)?yōu)化澆口類(lèi)型、大小和位置，以及流道的布局、大小和橫截面的形狀。分析結(jié)果包括循環(huán)時(shí)間、鎖模力噸位和注塑容量，所有這些可以幫助從

19、設(shè)計(jì)到制造的團(tuán)隊(duì)確定注塑機(jī)的大小，最小化循環(huán)時(shí)間并且減少制造廢品。可選的?Moldflow Mold Adviser 附加模塊使用戶(hù)可以模擬注塑成型過(guò)程的更多階段，并評(píng)估成型零件的性能和冷卻水路設(shè)計(jì)[8]。 2．2．3 其它軟件AutoCAD2004和EMX4.1 AutoCAD是著名的工程圖畫(huà)圖軟件，用以繪制二維工程圖。EMX4.1為Pro/ENGINEER下的一個(gè)插件，用以調(diào)用模架。 2．3零件的三維圖和二維工程圖建模 2．3．1零件的立體圖建模 利用Pro/ENGINEER 2001分析所給零件的外形和尺寸，利用Pro/ENGINEER 2001的建模方法，根據(jù)電池蓋的

20、形狀和使用特點(diǎn)進(jìn)行建模（如圖2-1所示）。 圖2-1：電池蓋立體圖在Pro/ENGINEER 2001中建模 2．3．2零件的二維工程圖繪制 工程圖是在設(shè)計(jì)的最后用作指導(dǎo)生產(chǎn)的三視圖圖樣。工程圖圖樣的制作可以說(shuō)是正式將零件或裝配模型的設(shè)計(jì)歸檔的過(guò)程，其正確與否，直接影響到生產(chǎn)部門(mén)的生產(chǎn)制作。 而本設(shè)計(jì)利用Pro/ENGINEER 2001進(jìn)行立體模型建模后，再利用Pro/ENGINEER 2001導(dǎo)出零件的二維工程圖，然后在AutoCAD2004中進(jìn)行修改和標(biāo)注（如圖2-2所示）。 圖2-2：電池蓋工程圖在AutoCAD2004中修改和標(biāo)注 2．4零件的基本數(shù)據(jù) 2．4

21、．1零件工藝性分析 根據(jù)產(chǎn)品三維模型，分析塑件的工藝性對(duì)模具設(shè)計(jì)的要求。開(kāi)始設(shè)計(jì)之前，應(yīng)根據(jù)塑件的技術(shù)圖樣和使用要求對(duì)其進(jìn)行仔細(xì)地分析研究，并結(jié)合注射成型的工藝程序綜合考慮成型的難易程度，以便能在保證塑件質(zhì)量和使用要求的前提下盡量選用比較簡(jiǎn)單的模具結(jié)構(gòu)，以便減小模具制造難度和降低加工成本。如果塑件的工藝性確實(shí)有問(wèn)題，或者塑件成型需要極為復(fù)雜的模具結(jié)構(gòu)，并因此導(dǎo)致模具制造非常困難或經(jīng)濟(jì)上極不利時(shí)，則應(yīng)和塑件設(shè)計(jì)部門(mén)及時(shí)協(xié)商解決有關(guān)問(wèn)題。 2．4．2零件材質(zhì) 俗稱(chēng) ：ABS塑料 ； 中文學(xué)名：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯； 英文學(xué)名：Acrylonitrile Butadiene Styren

22、e [2] ； 英文簡(jiǎn)稱(chēng)：ABS； ABS塑料如圖2-3所示。 圖2-3：ABS塑料 2．4．2．1 ABS的特性 1.工作壓力高 常溫狀態(tài)下工作壓力可達(dá)1.0Mpa。 2.抗沖擊性好 ABS塑料具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和較高的沖擊韌性。無(wú)缺口沖擊強(qiáng)度30Mpa：缺口沖擊強(qiáng)度3MPa。 3.流體阻力小 內(nèi)壁光滑，轉(zhuǎn)彎處呈圓弧形，流動(dòng)摩擦力小，減小液流阻力。 4.化學(xué)性能穩(wěn)定 ABS具有耐酸、堿性能。由于化學(xué)性能穩(wěn)定．無(wú)毒無(wú)味，可廣泛應(yīng)用于食品、飲料、啤 酒等行業(yè)。 5.耐溫范圍廣 使用溫度為-30°～+70°。 6.質(zhì)輕 ABS程塑料比重為鋼材的1/7，因此減輕結(jié)

23、構(gòu)重量，降低原料消耗。同時(shí)，減輕安裝工人勞動(dòng)強(qiáng)度。 7.安裝簡(jiǎn)便，密封性好 安裝多采用承插式連接，使用溶劑型粘合劑粘接密封。施工簡(jiǎn)便、效果好、固化速 度快。 8.使用壽命長(zhǎng) 本產(chǎn)品在室內(nèi)使用一般可達(dá)三十年以上。 9.價(jià)格低 僅為不銹鋼的五分之一左右。 2．4．2．2 ABS的注塑工藝條件 1.干燥處理：ABS材料具有吸濕性，要求在加工之前進(jìn)行干燥處理。建議干燥條件為 80～90°C下最少干燥2小時(shí)。材料溫度應(yīng)保證小于0.1%。 2.熔化溫度：210～280°C；建議溫度：245°C。 3.模具溫度：25～70°C（模具溫度將影響塑件光潔度，溫度較低則導(dǎo)致光

24、潔度較低）。 4.注射壓力：500～1000bar。 5.注射速度：中高速度[2]。 2．4．3零件結(jié)構(gòu)分析 2．4．3．1 開(kāi)模方向 由零件的三維圖分析，作為外殼類(lèi)產(chǎn)品，外表面的表面質(zhì)量是比較重要的，再根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)分析得到，產(chǎn)品的外表面應(yīng)該在定模上，在產(chǎn)品的內(nèi)表面設(shè)置頂出機(jī)構(gòu)，所以開(kāi)模方向應(yīng)沿零件的Z軸。 2．4．3．2 收縮率 ABS的收縮率為0.3%～0.8%，在設(shè)計(jì)本產(chǎn)品時(shí)，結(jié)合產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)工藝特點(diǎn)和材料的特性，在本設(shè)計(jì)中，零件的收縮率為0.5%。 2．4．3．3 零件壁厚 本產(chǎn)品的壁厚設(shè)置為2.0mm，是根據(jù)零件的工作要求、擺放位置和ABS的化學(xué)和流動(dòng)特

25、性確定的。 2．4．3．4 脫模斜度 根據(jù)產(chǎn)品的外型，結(jié)合產(chǎn)品的工作條件、工藝特點(diǎn)，為提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和表面質(zhì)量，脫模斜度設(shè)置為3°。 2．4．3．5 分型面 結(jié)合零件的使用要求，應(yīng)保證其外表面的注塑質(zhì)量，零件的內(nèi)表面應(yīng)留在動(dòng)模側(cè)，開(kāi)模的時(shí)候，零件的外表面應(yīng)與定模分離，所以零件的分型面應(yīng)設(shè)置在沿零件的外表面上，并根據(jù)流道等條件進(jìn)行設(shè)置，具體設(shè)定在后文中表述。 2．4．3．6圓角 塑件在面與面之間都設(shè)計(jì)了圓角過(guò)渡，這樣不僅可以避免塑件尖角處的應(yīng)力集中，提高塑件強(qiáng)度，而且可以改善物料的流動(dòng)狀態(tài)，降低充模阻力，便于充模。 2．4．3．6倒扣 結(jié)合了零件的使用要求，該產(chǎn)品是一

26、個(gè)電池蓋，為便于固定在使用的電器上，該零件設(shè)計(jì)了倒扣（如圖2-4所示）。 圖2-4：產(chǎn)品所設(shè)計(jì)的倒扣 2．4．4零件體積與質(zhì)量 由材料的性能特點(diǎn)，可以知道ABS的密度為1.05 g/cm3，由Pro/ENGINEER 2001可以算出零件的體積和質(zhì)量，如圖2-5。 則可計(jì)算零件的體積為：=1.9885262cm3 零件質(zhì)量為：=2.0879525g 圖2-5：Pro/ENGINEER 2001計(jì)算 2．5零件圖及其尺寸公差 標(biāo)注尺寸在繪制圖紙中是非常重要的一步。傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)需要計(jì)算成型零件的加工尺寸，模具型芯和型腔的加工尺寸可以通過(guò)公式計(jì)算基本尺寸，S指塑件的平均收縮

27、率。而在使用Pro/E進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的過(guò)程中，塑件已經(jīng)定義了其收縮率，則不需要通過(guò)繁瑣的計(jì)算而直接可以標(biāo)注出成型零部件的基本尺寸。 但尺寸標(biāo)注還有一個(gè)公差的問(wèn)題，這是無(wú)法從軟件自動(dòng)導(dǎo)出的，需要設(shè)計(jì)者設(shè)定。由于塑料收縮率范圍和穩(wěn)定性各有差異，首先必須合理化確定不同塑料成形塑件的尺寸公差。即由收縮率范圍較大或收縮率穩(wěn)定性較差塑料成形塑件的尺寸公差應(yīng)取得大一些。否則就會(huì)出現(xiàn)大量尺寸超差的廢品，為此，各國(guó)對(duì)塑料件的尺寸公差制訂了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。中國(guó)也曾制訂了部級(jí)專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但大都無(wú)相應(yīng)的模具型腔的尺寸公差。德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中專(zhuān)門(mén)制訂了塑件尺寸公差的DIN16901標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)的模具型腔尺寸公差的DIN16

28、749標(biāo)準(zhǔn)。此標(biāo)準(zhǔn)在世界上具有較大的影響，因而可供塑料模具行業(yè)參考。由于本人沒(méi)能收集到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，則就按照慣例考慮到工廠模具制造的現(xiàn)有條件，模具制造公差取，Δ指塑件的尺寸公差[5]。 本套模具的裝配圖和非標(biāo)準(zhǔn)件零件圖如附錄所示。 塑件大致的尺寸（長(zhǎng)×寬×高）為56.28×20×5（mm）。大多數(shù)尺寸的公差為或更大。對(duì)于小于的尺寸的地方就要注意，由于精度比較高，建模時(shí)就應(yīng)該沿減料方向適當(dāng)加大基本尺寸或者增加脫模斜度以便試模后可以修改達(dá)到合乎要求的尺寸精度。 零件的三維圖如圖2-6和圖2-7所示，零件二維圖如圖2-8所示。 圖2-6：零件三維圖（外表面） 圖2-7：零件三維圖（內(nèi)

29、表面） 圖2-8：零件二維圖 3．工藝參數(shù)分析與計(jì)算 3．1模流分析 3．1．1澆口的選擇 利用軟件Moldflow Adviser 7.1（以下簡(jiǎn)稱(chēng)Moldflow）分析澆口位置如圖3-1和圖3-2，最佳位置應(yīng)為圖3-1和圖3-2所示的藍(lán)色顯示部分，但是根據(jù)零件的具體使用要求，澆口不可以設(shè)置在零件的上下表面，還根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，應(yīng)使用側(cè)澆口，再加上對(duì)市場(chǎng)上同類(lèi)產(chǎn)品的調(diào)查，考慮上述因素后，澆口位置如圖3-3中黃色圓錐體表示的位置。 圖3-1：最佳澆口位置分析結(jié)果 圖3-2：最佳澆口位置分析結(jié)果 圖3-3：澆口位置 3

30、．1．2單腔模流分析 確定了澆口位置后，進(jìn)行單腔模流分析，分析結(jié)果如圖3-4～圖3-9所示。 圖3-4：壓力降 圖3-5：平均溫度 圖3-6：填充質(zhì)量 圖3-7：冷卻質(zhì)量 圖3-8：填充時(shí)間 圖3-9：注射壓力 從上圖可知，澆口位置選擇對(duì)填充性能、填充時(shí)間和填充質(zhì)量都是在允許的范圍內(nèi)，可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 3．1．3一模兩腔模流分析 對(duì)單型腔進(jìn)行模流分析后，根據(jù)

31、零件的體積、表面積等數(shù)據(jù)，同時(shí)考慮生產(chǎn)成本和生產(chǎn)效率，對(duì)零件進(jìn)行一模兩腔分析，以確定成型方案，一模兩腔分析結(jié)果如表表3-1和圖3-12～圖3-17所示。 表3-1：?jiǎn)涡颓荒Ａ鞣治鼋Y(jié)果表 03191-0325 ? Part Name: 03191-0325 Material Supplier: Bayer USA Material Grade: Lustran LGA-SF Max Injection Pressure: 180.00 MPa Mold Temperature: 55.00 deg.C Melt Temperature:

32、 256.00 deg.C Model Suitability: Part model was highly suitable for analysis. Filling Analysis 03191-0325 Moldability: Your part may be difficult to fill, but quality will probably be acceptable with the current injection locations. View the Confidence of Fill plot and use the Dynamic Ad

33、viser to get help on how to improve the filling of the part. Confidence: Medium Injection Time: 0.71 sec Injection Pressure: 20.62 MPa Weld Lines: Yes Air Traps: Yes Shot Volume (cavity, runner): 4.57 cu.cm ( 3.96, 0.61 ) Filling Clamp Force: 2.17 tonne Packing Clamp Force Estimate @2

34、0%: ( 4.12 )MPa 0.86 tonne Packing Clamp Force Estimate @80%: ( 16.50 )MPa 3.44 tonne Packing Clamp Force Estimate @120%: ( 24.75 )MPa 5.16 tonne Clamp Force Area: 20.46 sq.cm Cycle Time: 13.95 sec 圖3-12：壓力降 圖3-13：平均溫度 圖3-14：填充質(zhì)量

35、 圖3-15：冷卻時(shí)間 圖3-16：填充時(shí)間 圖3-17：表面溫度 從上面的分析結(jié)果可以得出，所設(shè)定的澆注系統(tǒng)結(jié)合一模兩腔后得到的模流分析結(jié)果與設(shè)計(jì)的基本一致，在各個(gè)方面上都有不錯(cuò)的表現(xiàn)，氣泡和熔接痕都比較少，但在模具設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)考慮排氣系統(tǒng)的設(shè)置。 3．2成型方案 經(jīng)過(guò)模流分析后，結(jié)合生產(chǎn)成本和生產(chǎn)效率問(wèn)題，可以確定成型的方案，該產(chǎn)品的成型方案采用一模兩腔，兩腔之間的間隔為20mm，澆注形式采用冷流道，澆口為矩形側(cè)澆口，分流道為圓形，主流道為圓錐形。分型面為產(chǎn)品的上表面且穿過(guò)分流道。

36、3．3模架型式及規(guī)格 3．3．1模架概述 模具設(shè)計(jì)主要是形成產(chǎn)品外形的凹、凸模零件以及開(kāi)模和脫模方式的設(shè)計(jì)，模具上的大部分零部件可以直接選購(gòu)由專(zhuān)門(mén)廠家生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)件，尤其是模架的直接選購(gòu)，大大節(jié)約了模具制造時(shí)間和費(fèi)用?，F(xiàn)在，廠家設(shè)計(jì)制造出一套中等復(fù)雜程度的注塑模具，10天左右的時(shí)間即可完成。 模具標(biāo)準(zhǔn)件在不同的國(guó)家和地區(qū)有小小的差別，主要是在品種和名稱(chēng)上有區(qū)別，但所具有的結(jié)構(gòu)基本上是一樣的。這次設(shè)計(jì)的模具標(biāo)準(zhǔn)是流行于廣東珠江三角洲地區(qū)的港臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)，與國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)基本上是一樣的，在型號(hào)命名及品種分類(lèi)上有些不同。 3．3．2模架的分類(lèi) 按進(jìn)料口（澆口）的形式模架分為大水口模架和小水口模架兩

37、大類(lèi)，香港地區(qū)將澆口稱(chēng)為水口，大水口模架指采用除點(diǎn)澆口外的其他澆口形式的模具（二板式模具）所選用的模架，小水口模架指進(jìn)料口采用點(diǎn)澆口模具（三板式）所選用的模架。大水口模架共有A、B、C、D四種型式；小水口共有DA、DB、DC、DD、EA、EB、EC、ED八種型式，其中以D字母開(kāi)頭的四種型號(hào)適用于自動(dòng)斷澆口模具的模架[3]。 3．3．3模架的選擇 模具的設(shè)計(jì)采用側(cè)澆口，冷流道，所以選擇龍記公司的模架庫(kù)。而模架的大小是由模芯的大小來(lái)確定的，有前面的模流分析后可以知道，模芯的布置如圖3-18所示，模芯的大小是70×80mm，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和模架庫(kù)的選擇，再加上抽芯機(jī)構(gòu)的擺放位置，選取模架大小為33

38、0×350mm，型號(hào)為3350的龍記模架。為了配合注塑機(jī)使用大多數(shù)采用工字模，所以模架的型式采用AI型如圖3-19所示。 圖3-18：模芯布局示意圖 圖3-19：龍記AI型工字模 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和模架庫(kù)數(shù)據(jù)，選擇A板為35mm，B板為35mm，其它部件按龍記AI型工字模默認(rèn)大小，如圖3-20。 圖3-20：模架定義 3．4注塑機(jī) 注塑機(jī)的選擇是根據(jù)塑料制品的體積或質(zhì)量等參數(shù)來(lái)確定的。因此，在選擇注塑機(jī)之前要對(duì)型腔內(nèi)塑料的體積和質(zhì)量進(jìn)行估算。由前面塑件分析已知單個(gè)塑件體積：=1.9885262cm3，質(zhì)量=2.0879525g。 則=2×≈4 cm

39、3，=2×≈4.2 g 3．4．1注塑機(jī)的選擇 查《塑料成型加工與模具》教材附錄6，初選取型號(hào)為XS-ZY-125的注塑機(jī)，參數(shù)如表3-2所示。 表3-2：注塑機(jī)XS-ZY-125的參數(shù) 注塑機(jī)最大注塑量：125cm3 注塑機(jī)最大注塑質(zhì)量：125g 注塑壓力：1190MPa 最小模厚：200mm 最大開(kāi)距：300mm 注塑機(jī)定位孔直徑：Φ40mm 噴涂前端孔徑：Φ4mm 鎖模力：900KN 3．4．2最大注塑量校核 由于以容量計(jì)算時(shí) ≤0.8 （1）式中： —注射機(jī)最大注射

40、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)。 ∴≥/0.8=4/0.8=5cm3 以質(zhì)量計(jì)算時(shí) ≤0.8 （2）式中: —注射機(jī)最大注射質(zhì)量 g； —成型塑件與澆注系統(tǒng)質(zhì)量總和g； 0.8—最大注射容量的利用系數(shù)。 ∴≥/0.8=4.2/0.8=5.25g 注塑機(jī)符合要求。 3．4．3合模力及注塑面積和型腔數(shù)的校核 合模力的大小必須滿(mǎn)足下式 Fs≥Fz=P（nAx +Aj）=

41、PA （3） 式中： A—塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和； Ax—塑件型腔在模具分型面上的投影面積； Aj—塑件澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積； Fz—脹模力； Fs—合模力； P—模腔壓力 取35MPa。 通過(guò)使用Pro/E軟件計(jì)算面功能自動(dòng)得出 A=5540mm2 由于 Fs≥35×5540 mm2 =193.9KN 注塑機(jī)符合要求。 3．4．4模具與注塑機(jī)安裝部分相關(guān)尺寸校核 1.模具閉合高度長(zhǎng)寬尺寸要與注塑機(jī)模板尺寸和拉桿間距相合適 模具的長(zhǎng)×寬為330m

42、m×350mm 2.模具閉合高度校核 模具實(shí)際高度 H模=265mm ； 3.開(kāi)模行程校核 注塑機(jī)的開(kāi)模行程應(yīng)滿(mǎn)足下式： S機(jī)-（H模-H最?。? H1＋H2＋（5～10）mm （4） 即S機(jī)- (H模-H最小) >H1＋H2＋（5～10）＝42+10=52mm 式中： H1——推出距離，單位mm； H2——包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，單位mm； S機(jī)——注塑機(jī)最大開(kāi)模行程。 注塑機(jī)符合要求。 4．工作部分的設(shè)計(jì) 4．1分型面的設(shè)計(jì) 4．1．1分型面的設(shè)計(jì)原則 分型面設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則： 1.分型面

43、的方向盡量采用與注塑機(jī)開(kāi)模方向垂直的方向； 2.分型面一般開(kāi)設(shè)在產(chǎn)品的最大截面處； 3.盡量使塑件留在動(dòng)模一側(cè)； 4.有利于保證塑件的尺寸精度和外觀質(zhì)量等； 5.有利于成型零件的加工與制造。 4．1．2分型面的設(shè)計(jì) 分析零件特點(diǎn)后，發(fā)現(xiàn)零件的外表面有比較高的精度要求，且經(jīng)過(guò)模流分析，模具澆注是使用側(cè)澆口，所以決定分型面沿零件的外表面，但是，在分析零件特征時(shí)發(fā)現(xiàn)，零件還有兩處有倒扣，所以必須設(shè)置分型機(jī)構(gòu)，所以要設(shè)置多個(gè)分型面。主分型面如圖4-1所示。 圖4-1：主分型面 因?yàn)楸灸＞哌€必須設(shè)有抽芯機(jī)構(gòu)，所以還必須有抽芯機(jī)構(gòu)的分型面，如圖4-2中紅色線框所示。 圖4-2：抽

44、芯分型面 4．2模芯尺寸選定 在章節(jié)3.3.3中，已經(jīng)對(duì)模架進(jìn)行了選擇，其中模芯的長(zhǎng)和寬都已經(jīng)確定為70mm×80mm，型腔布局為兩產(chǎn)品對(duì)置（如圖4-3所示），且A板為35mm，B板為35mm，所以，模芯的高度為A板與B板高度之和，應(yīng)為70mm。 圖4-3：型腔布局 所以，在Pro/E中，建立模芯的總體尺寸為X=70mm，Y=80mm，+Z=35mm，-Z=35mm。 4．3分模 直接與塑料接觸構(gòu)成塑件形狀的零件稱(chēng)為成型零件，其中構(gòu)成塑件外形的成型零件成為凹模，構(gòu)成塑件內(nèi)部形狀的成型零件成為凸模。由于凹、凸模件直接與高溫、高壓的塑料接觸，并且脫模時(shí)反復(fù)與塑件摩擦，因此，要求凹、

45、凸模件具有足夠的強(qiáng)度、剛度、硬度、耐磨性、耐腐蝕性以及足夠低的表面粗糙度。利用軟件Pro/E中的分模功能，選擇已經(jīng)創(chuàng)建的分型面，自動(dòng)分模，分模后，如圖4-4所示。其中圖4-5為凹模，圖4-6為凸模。 圖4-4：模芯開(kāi)模圖 圖4-5：凹模立體圖 圖4-6：凸模立體圖 5．模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5．1澆注系統(tǒng) 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是注塑模具設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它對(duì)注塑成型周期和塑件質(zhì)量（如外觀、物理性能、尺寸精度等）都有直接影響， 故設(shè)計(jì)時(shí)要使型腔布置和澆口開(kāi)始部位力求對(duì)稱(chēng)，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，而澆口的位置也要適當(dāng)，盡量避免沖擊嵌件和細(xì)小的型芯，防止型芯變形，澆口的殘痕不影響

46、塑件的外觀。概括說(shuō)來(lái)，需要注意以下問(wèn)題[1]： 1.適應(yīng)塑料的工藝性； 2.流程要短； 3.排氣良好； 4.避免料流直沖型芯或嵌件； 5.澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積應(yīng)盡量??； 6.澆注系統(tǒng)的位置盡量與模具的軸線對(duì)稱(chēng)； 7.修整方便，保證制品外觀質(zhì)量； 8.防止塑件變形。 5．1．1主流道和分流道的設(shè)計(jì) 主流道和分流道的尺寸，已經(jīng)在3.1.3章節(jié)的模流分析中確定，其中主流道長(zhǎng)40mm，為圓錐形狀，開(kāi)始半徑為R=2mm，結(jié)束半徑為R=3mm。分流道截面形狀可以是圓形、半圓形、矩形、梯形和U形等，圓形和正方形截面流道的比面積最?。鞯辣砻娣e與體積之比值稱(chēng)為比表面積），塑料的溫度

47、下降小，阻力亦小，流道的效率最高，所以選較圓形分流道截面形狀，半徑是R=2mm。分流道的布置選用左右平衡的一模兩腔。其中主流道和分流道都開(kāi)在模芯中，這樣就可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過(guò)程，降低設(shè)計(jì)成本。主流道襯套使用hasco公司的Z511r型主流道襯套，長(zhǎng)度為13mm（如圖5-1所示）。 圖5-1：主流道襯套 5．1．2冷料穴設(shè)計(jì) 冷料穴位于主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上，或處于分流道末端。其作用是捕集料流前鋒的“冷料”，防止“冷料”進(jìn)入型腔而影響塑件質(zhì)量，開(kāi)模時(shí)又能將主流道的凝料拉出。冷料穴的直徑宜大于主流道大端直徑，長(zhǎng)度約為主流道大端直徑。 5．1．3澆口設(shè)計(jì) 澆口又稱(chēng)進(jìn)料口，是連接分流道與型腔之

48、間的一段細(xì)短流道，其截面積約為分流道的0.03～0.09，長(zhǎng)度約為0.5mm～2mm。澆口形式有直澆口、側(cè)澆口、點(diǎn)澆口和潛伏性澆口等，經(jīng)過(guò)Moldflow的模流分析后，確定澆口類(lèi)型為矩形澆口（如圖5-2所示，其中設(shè)計(jì)的澆口寬B=2mm，高H=1mm，長(zhǎng)L=2mm）。 圖5-2：澆口類(lèi)型圖 得到澆注零件和流道如圖5-3所示，澆注系統(tǒng)如圖5-4所示： 圖5-3：澆注零件和流道 圖5-4：澆注系統(tǒng) 5．2頂出系統(tǒng) 薄殼制品的頂出頗具技術(shù)性。因?yàn)楸诤徒疃己鼙。浅Ｈ菀讚p壞，而且壁薄沿厚度方向收縮就很小，使得加強(qiáng)筋和其他小結(jié)構(gòu)很容易粘合，同時(shí)高保壓壓力使收縮更小。為避免頂穿和粘模

49、，應(yīng)使用比常規(guī)成型數(shù)量更多、尺寸更大的頂出銷(xiāo)。所以在設(shè)計(jì)時(shí)，選用了直徑為φ3的頂桿（如圖5-5所示）。 圖5-5：頂桿 頂桿分布如圖5-6所示，圖中黃色打點(diǎn)的地方為頂桿的位置。 圖5-6：頂桿分布圖 5．3抽芯機(jī)構(gòu)與計(jì)算 5．3．1確定抽芯距 將型芯從成型位置抽至不妨礙塑件脫模的位置，型芯或滑塊所移動(dòng)的距離稱(chēng)為抽芯距。一般來(lái)說(shuō)，抽芯距等于側(cè)孔深度加2mm～3mm的安全距離。測(cè)得側(cè)孔深度最大為3mm。可取抽芯距為=6mm。 5．3．2確定斜導(dǎo)柱傾角 傾斜角的大小關(guān)系到斜導(dǎo)柱所承受的彎曲力和實(shí)際達(dá)到的抽拔力，也關(guān)系到斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度、抽芯距和開(kāi)模行程。傾角增大，開(kāi)模行程及斜導(dǎo)柱

50、有效工作長(zhǎng)度均可減小，有利減小模具的尺寸，但斜導(dǎo)柱所受的彎曲力和開(kāi)模阻力均增大，斜導(dǎo)柱受力情況變差。綜合考慮，一般傾角=不宜超過(guò)。選取。 5．3．3確定斜導(dǎo)柱直徑 塑件在模具中冷卻定型時(shí)，由于體積收縮，而將型芯或凸模抱緊，塑件在脫模時(shí)，必須克服這一抱緊力及抽芯機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的摩擦力才能抽出活動(dòng)型芯。抽拔力F可用下式計(jì)算： （1） 式中： 為塑件的收縮應(yīng)力，，模內(nèi)冷卻塑件； 為塑件包圍模芯的側(cè)面積，，測(cè)得； 為摩擦系數(shù)，查得ABS與鋼的磨檫系數(shù)； 為脫模斜度，。 計(jì)算得 斜導(dǎo)柱受的彎曲力為：

51、 （2） 斜導(dǎo)柱直徑可用材料力學(xué)推導(dǎo)出來(lái)的計(jì)算公式計(jì)算： （3） 式中： 斜導(dǎo)柱的有效工作長(zhǎng)度 彎曲許用應(yīng)力對(duì)于碳鋼可取140MPa。 把數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算得： ，選取hasco公司的斜導(dǎo)柱。 5．3．4創(chuàng)建抽芯機(jī)構(gòu) 利用EMX選用hasco公司的抽芯機(jī)構(gòu)，后經(jīng)修改抽芯滑塊后，得到抽芯機(jī)構(gòu)如圖5-7所示。抽芯與模芯結(jié)構(gòu)如圖5-8所示。 圖5-7：抽芯機(jī)構(gòu)立體圖 圖5-8：抽芯與模芯裝配圖 5．4冷卻及排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

52、5．4．1排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 利用型芯、頂桿、鑲拼件等的間隙排氣，不需要另外設(shè)計(jì)排氣系統(tǒng)。 5．4．2冷卻裝置設(shè)計(jì) 為了縮短成型周期，需要對(duì)模具進(jìn)行冷卻，常用水對(duì)模具進(jìn)行冷卻，即在注塑完后通循環(huán)冷水到靠近型腔的零件上或型腔零件上的孔內(nèi)，以便迅速使模具冷卻。設(shè)計(jì)原則： 1.冷卻水孔數(shù)量盡可能的多，孔徑盡可能大； 2.冷卻水孔至型腔表面的距離應(yīng)盡可能相等； 3.澆口處要加強(qiáng)冷卻； 4.冷卻水孔道不應(yīng)穿過(guò)鑲塊或其接縫部位，以防漏水； 5.冷卻水孔應(yīng)避免設(shè)在塑件的熔接痕處； 6.進(jìn)出口水管接頭的位置應(yīng)盡可能設(shè)在模具的同一側(cè)，通常應(yīng)設(shè)在注塑機(jī)的背面。 根據(jù)以上原則設(shè)計(jì)出模具的水流道，如圖

53、5-9白色和紅色輪廓線所示。 圖5-9：冷卻水道示意圖 5．5復(fù)位機(jī)構(gòu)設(shè)置 頂針頂出塑件后，必須回到頂出前的初始位置，才能進(jìn)行下一循環(huán)的工作。本套模具采用彈簧回程。彈簧套在回程桿上，直徑需大于模架的回程桿的直徑。彈簧設(shè)計(jì)長(zhǎng)一點(diǎn)嵌入墊板底面有15mm左右，確保彈簧的穩(wěn)定和定位。本模具選用的是futaba公司生產(chǎn)的FSA型彈簧，直徑為32mm。如圖5-10所示。 圖5-10：復(fù)位機(jī)構(gòu) 5．6模芯與模架之間的安裝 在本設(shè)計(jì)中，模芯與模架之間的固定方式為開(kāi)槽固定，采用這種固定方式，可以簡(jiǎn)化A板、B板的加工工藝，而且便于安裝，同時(shí)也簡(jiǎn)化了冷卻水道的設(shè)計(jì)時(shí)間和難度，如圖5-11中紅色箭

54、頭所指位置所示。 圖5-11：模芯與模架的固定 5．7模具立體圖與爆炸圖 模具立體圖如圖5-12所示，模具爆炸圖如圖5-13所示。 圖5-12：模具立體圖 圖5-13：模具爆炸圖 6．加工工藝方案制訂 6．1凹模工藝方案 圖6-1：凹模立體圖 工藝方案： 1.銑削周邊六面； 2.銑削側(cè)面的兩個(gè)凸臺(tái)； 3.Drilling鉆床加工7個(gè)φ6冷卻水孔； 4.CNC數(shù)控加工中心粗加工型芯成型部分； 5.Grinding磨床加工厚度平面； 6.CNC數(shù)控加工中心精加工型芯成型部分； 7.EDM電火花加工各精細(xì)難于加工的成型部位； 8.Po

55、lishing拋光成型面。 6．2凸模工藝方案 圖6-2：凸模立體圖 工藝方案： 1.銑削周邊六面； 2.銑削側(cè)面的兩個(gè)凸臺(tái)； 3.Drilling鉆床加工7個(gè)φ6冷卻水孔和4個(gè)φ2.5的頂桿孔； 4.CNC數(shù)控加工中心粗加工型芯成型部分； 5.Grinding磨床加工厚度平面； 6.CNC數(shù)控加工中心精加工型芯成型部分； 7.CNC數(shù)控加工中心精加頂桿孔（擴(kuò)孔、鉸孔） 8.EDM電火花加工各精細(xì)難于加工的成型部位； 9.Polishing拋光成型面。 6．3抽芯滑塊工藝方案 圖6-4：抽芯滑塊立體圖 因?yàn)槌樾净瑝K是調(diào)用hasco公司的

56、配件，滑塊只需加工成型部分。 工藝方案： 1.CNC數(shù)控加工中心粗加工型芯成型部分； 2.Grinding磨床加工厚度平面； 3.CNC數(shù)控加工中心精加工型芯成型部分； 4.Polishing拋光成型面。 最后，加工完各成型零件后進(jìn)行Assembly鉗工裝配。 6．4模具安裝和試模 1.清理模板平面定位孔及模具安裝面上的污物、毛刺。 2.因模具外形尺寸不大，故采用整體安裝法。先在機(jī)器下面兩根導(dǎo)軌上墊好板，模具從側(cè)面進(jìn)入機(jī)架間，定模入定位孔，并放正，慢速閉合模板，壓緊模具，然后用壓板或螺釘壓緊定模，并初步固定動(dòng)模，然后慢速開(kāi)閉模具，找正動(dòng)模，應(yīng)保證開(kāi)閉模具時(shí)平穩(wěn)、靈活，無(wú)卡

57、住現(xiàn)象，然后固定動(dòng)模。 3.調(diào)節(jié)鎖模機(jī)構(gòu)，保證有足夠開(kāi)模距及鎖模力，使模具閉合適當(dāng)。 4.慢速開(kāi)啟模板直至模板停止后退為止，調(diào)節(jié)頂出裝置，保證頂出距離。開(kāi)閉模具觀察頂出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)情況，動(dòng)作是否平衡、靈活、協(xié)調(diào)。 5.模具裝好后，待料筒及噴嘴溫度上升到距離預(yù)定溫度20～30，即可校正噴嘴澆口套的相對(duì)位置及弧面接觸情況，可用一紙片放在噴嘴與澆口套之間，觀察兩者接觸印痕，檢查吻合情況，必須使松緊合適，校正后擰緊注射座定位螺釘，緊固定位。 6.開(kāi)空車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)，觀察模具各部分運(yùn)行是否正常，然后才可注射試模。 雖然是在選定成型材料、成型設(shè)備時(shí)，在預(yù)想的工藝條件下進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，但是人們的認(rèn)識(shí)往往是不完善

58、的，因此必須在模具加工完成以后，進(jìn)行試模試驗(yàn)，看成型的制件質(zhì)量如何。試模時(shí)，塑件上?？赡艹霈F(xiàn)各種弊病，為此必須進(jìn)行原因分析、排除故障。造成次、廢品的原因很多，有時(shí)是單一的，但經(jīng)常是多方面綜合的原因。需按成型條件、成型設(shè)備、模具結(jié)構(gòu)及制造精度、塑件結(jié)構(gòu)及形狀等因素逐個(gè)分析找出其中主要矛盾，然后再采取調(diào)節(jié)成型工藝參數(shù)、修整模具等方法加以解決。因?yàn)槌尚蜅l件容易改變，所以一般的做法是先變更成型條件，當(dāng)變更成型條件不能解決問(wèn)題時(shí)，才考慮修理模具。 7．總結(jié) 7．1模具設(shè)計(jì)難點(diǎn)與特色總結(jié) 在本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，按照的無(wú)紙化模具設(shè)計(jì)的一般流程，設(shè)計(jì)了一個(gè)比較常見(jiàn)的電池蓋的模具，并對(duì)所設(shè)計(jì)的模具進(jìn)行了

59、模流分析與各數(shù)據(jù)的計(jì)算，大大的降低了設(shè)計(jì)和制造成本和延長(zhǎng)了模具的使用壽命，本設(shè)計(jì)更是沿著如何降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率的方向，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)，利用了各種CAD軟件和各種分析軟件，提高了模具的快速響應(yīng)市場(chǎng)能力。 在完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，本人漸漸地熟悉了注塑模具設(shè)計(jì)的一般過(guò)程和步驟。設(shè)計(jì)過(guò)程中需大量地運(yùn)用已學(xué)過(guò)的知識(shí)，因此很好地鞏固了書(shū)本上所學(xué)到的知識(shí)，配合自己動(dòng)手所得到的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)所學(xué)知識(shí)（尤其專(zhuān)業(yè)知識(shí)）掌握得更加牢固。在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到過(guò)不少問(wèn)題，例如對(duì)軟件的不熟悉，軟件的很多功能以前都沒(méi)有接觸過(guò)，因此需從頭學(xué)起，邊學(xué)邊做，也因?yàn)檫@樣，印象特別深刻，掌握得特別牢固。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，模具

60、的分型面的確定是比較難的，在Pro/E中分型面的繪制也是比較難的，難點(diǎn)在于如圖7-1中紅色圓圈所示的位置，有凸有凹，不可以用拉伸的方法創(chuàng)建分型面，要用復(fù)制的方法創(chuàng)建分型面。又圖7-1中面1于面2不在同一平面上，要用拉伸與合并的方法創(chuàng)建分型面。最終確定用復(fù)制的方法創(chuàng)建圖7-1中紅色圓圈所指的特征，然后用拉伸的方法創(chuàng)建平面的分型面，再用合并的方法合并各個(gè)創(chuàng)建的分型面，最后用延拓的方法使分型面到達(dá)模芯的邊緣。還有在抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，也有難點(diǎn)，開(kāi)始的時(shí)候，抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖7-2所示，這個(gè)方案中有兩個(gè)問(wèn)題，一是抽芯難以通過(guò)抽芯孔，抽芯難以定位。二是抽芯通過(guò)孔難以加工。經(jīng)過(guò)老師的指導(dǎo)后，抽芯改成了如圖7-

61、3所示的方案，解決了抽芯的抽取、加工與定位的問(wèn)題。 通過(guò)這次模具設(shè)計(jì)，使我加深了模具方面的認(rèn)識(shí)，在這個(gè)過(guò)程中，培養(yǎng)了自身的獨(dú)立思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。 圖7-1：分型面難點(diǎn)展示 圖7-2：抽芯設(shè)計(jì)方案一 圖7-3：抽芯設(shè)計(jì)方案二 7．2存在問(wèn)題與解決設(shè)想 由于本人在模具設(shè)計(jì)方面經(jīng)驗(yàn)不足，本畢業(yè)設(shè)計(jì)的模具還有一些不足，例如產(chǎn)品中存在的一定量的溶接痕、產(chǎn)品邊緣有氣泡產(chǎn)生等問(wèn)題，希望在以后積累更多的經(jīng)驗(yàn)，解決可能出現(xiàn)的缺陷問(wèn)題。 另外，本產(chǎn)品屬于薄壁類(lèi)零件，在注塑過(guò)程中，使用冷流道可能降低了產(chǎn)品的注塑質(zhì)量，使產(chǎn)品產(chǎn)生缺陷，而且注塑周期較長(zhǎng)，而如果使用熱流道技術(shù)，可以節(jié)約流

62、道中的廢料，熱流道的優(yōu)點(diǎn)有大大縮短注塑周期，減少縮模力，改善制品的變形、飛邊等，減少?gòu)U料、有利環(huán)保，減少污染，減少噪音，提高制品品質(zhì)等等。而且熱流道技術(shù)是現(xiàn)今模具發(fā)展的方向，但是技術(shù)難度要求較高且成本也較高，因?yàn)闀r(shí)間的關(guān)系和經(jīng)驗(yàn)的不足，在本次設(shè)計(jì)中沒(méi)有使用熱流道技術(shù)。 【參考文獻(xiàn)】 [1]王華山：塑料注塑技術(shù)與實(shí)例，化學(xué)工業(yè)出版社，2005年10月，第1-20頁(yè) [2]黃虹：塑料成型加工與模具，化學(xué)工業(yè)出版社，2002年，第1-35頁(yè)、45-54頁(yè) [3]朱光力、萬(wàn)金保等：塑料模具設(shè)計(jì)，清華大學(xué)出版社，2003年，第5-30頁(yè) [4]曹文鑫：PC/ABS合金的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用現(xiàn)狀， 化

63、工新型材料，2001年8月，第6-7頁(yè) [5]劉昌祺：塑料模具設(shè)計(jì)，機(jī)械工業(yè)出版社，1998年10月，第59-65頁(yè) [6]文人：塑料模具設(shè)計(jì)步驟 [EB/OL]， [7]張芳：模具CAD／CAM技術(shù)的應(yīng)用，呼和浩持科技，2002年4月，第82-89頁(yè) [8]Moldflow's Design Group： Modern Plastics Magazine，Briarcliff Manor，2000年，5卷，9期 [9] 胡平、張向奎：基于掃描面的汽車(chē)覆蓋件工藝補(bǔ)充設(shè)計(jì)，機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2006年，42卷，1期 [10] Raoul Walawalker：Rollmaker take

64、s on a new shape，Metal bulletin monthly，1999年，40卷，1期 致謝 在此感謝各位指導(dǎo)老師和身邊的同學(xué)悉心的教導(dǎo)和幫助，特別是我的指導(dǎo)老師——胡琳教授，她給了我很多方向性的建議，還有模具組的各位老師在設(shè)計(jì)過(guò)程中給予的幫助和支持！使我加深了模具方面的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)了我獨(dú)立思考題、解決問(wèn)題的能力。 Design of Injection Mould 【Abstract】Basing on the actual plastic products in the manufacturing company, the designer makes us

65、e of the actual model to measure the product, creates a model for the actual product and designs the plastic mould, including the design of plastic finished product, analysis and account of craft parameter, the design of work piece, mould structure and the processing project. The designer focuses on

66、 the design and account work of parting-surface and slide. Pro-Engineer2001 and EMX4.1 module is applied to the whole design. In addition, the designer uses Moldflow Adviser7.1 to make mold flow analysis of the product. This work makes the designer know more about the skills of mould design and deepen the knowledge he studied in the University. In the whole process, the designer realizes a non-paper work which is beneficial to the efficiency of mould and decrease