0130-油管接頭注射模具設計,油管,接頭,注射,模具設計 外 文 翻 譯 Reducing Automotive Engine Speed Fluctuation at Idle 單元制造和組裝工藝 摘要 現(xiàn)在有很多種制造工藝能夠把原材料加工成零件，然而如果把這些工藝過程分解為基本加工方法，就會發(fā)現(xiàn)只剩下一些單元工藝過程，這些單元工藝過程能夠構(gòu)成了最復雜的制造系統(tǒng)。這一章節(jié)將詳細的介紹這些單元工藝過程，使一個由其他專業(yè)人員組成的集成產(chǎn)品和工藝設計團隊中的一個經(jīng)過訓練的專業(yè)設計工程師能對關(guān)于制造過程的基本方面有很好的了解。而且本節(jié)介紹的知識將幫助那些希望從更專業(yè)的制造手冊、相關(guān)出版物及工具目錄中獲取進一步資料的個人。 考慮到制造工藝對工件結(jié)構(gòu)的影響，可以分為以下五個單元工藝過程： 材料去除工藝——通過一種可控制且確定的方式改變材料的質(zhì)量來獲得工件的幾何形狀，例如銑削、車削、電火花加工、拋光。 變形工藝——在不改變工件質(zhì)量和成分的前提下，通過塑性變形來改變工件的形狀，例如滾壓、鍛造、印花。 初步成形工藝——通過大量的成形材料來形成工件的幾何形狀，例如鑄造、注射成型、金屬模鑄造和粉末成型。 結(jié)構(gòu)改變工藝——在不改變工件初始形狀的前提下，改變工件的顯微結(jié)構(gòu)、特性或者外表形貌，例如熱處理和表面硬化。 連接和裝配工藝——把小的工件組合在一起來獲得期望的形狀、結(jié)構(gòu)和特性。這種工藝有兩種基本類型：（1）利用機械能、化學能或熱能把工件連接在一起（例如焊接和擴散連接）（2）完全的機械連接（例如鉚接、熱壓裝配和傳統(tǒng)裝配） 1、單元工藝過程的選擇 每個制造出來的工件都有確定的幾何形狀且要滿足一系列要求，包括以下方面： (1)形狀和尺寸 (2)物料清單 (3)精度和公差 (4)物理特性（包括機械特性） (5)產(chǎn)品質(zhì)量 (6)制造成本 在滿足這些要求下，通常有多種方法可用來生產(chǎn)特定的零件，這就需要權(quán)衡比較不同的方法。 2、單元工藝過程的控制和自動化 每個單元工藝過程在某些方面必須是可以控制的。對更高精度、速度和制造生產(chǎn)率的要求促進了自動化融入到基本工藝中，這個過程包括零部件設計細節(jié)翻譯到機器指令以及單元工藝過程自生的運作并作為整個生產(chǎn)環(huán)境的一個子系統(tǒng)。這一章節(jié)關(guān)于計算機輔助設計/計算機輔助制造（CAD/CAM）方面將討論CAD文件的建立和儲存以及它們在CAM中的使用中所設計的技術(shù)。對精度的要求不斷在變化，如下圖(2-1)。對日益嚴格的公差的要求促進了設計和制造工藝的不斷改進。 圖2-1精密加工領(lǐng)域 現(xiàn)代機床的控制強調(diào)兩個方面：自適應控制和信息交流。對于自適應控制，控制者必須調(diào)整控制增益使整個系統(tǒng)在有動態(tài)干擾的情況下處于或接近于最佳狀態(tài)。擴大的信息交流將基本工藝控制者搜集的數(shù)據(jù)和生產(chǎn)制造的其它部分聯(lián)系了起來。關(guān)于生產(chǎn)時間和零件生產(chǎn)數(shù)量的數(shù)據(jù)存儲在一個可以訪問的數(shù)據(jù)庫中且可以通過庫存控制和質(zhì)量監(jiān)測來使用，這個數(shù)據(jù)庫可以被用于生產(chǎn)調(diào)度，以避免冗余數(shù)據(jù)庫的問題和成本。 在一個工廠，包含兩個或更多數(shù)控機床的制造系統(tǒng)可能會使用一個獨立的能控制幾臺機床或整個車間的大型計算機，該系統(tǒng)通常被稱為分布式數(shù)控（DNC）。 現(xiàn)在很多工廠都采用柔性制造系統(tǒng)（FMS）——一種對DNC改進的系統(tǒng)。一個FMS包括一些數(shù)控單元工藝過程（不僅僅是機床），這些數(shù)控單元工藝過程通過一個自動物料處理系統(tǒng)連接起來，并且用工業(yè)機器人來實現(xiàn)有柔性要求的各種任務，例如裝卸單元工藝過程中的隊列。這些系統(tǒng)采用一個計算機作為系統(tǒng)的主控制器，且每個單元工藝工程都用計算機來指示下一步的任務。FMS的特點包括： （1）能高自動化地生產(chǎn)各種各樣的零部件； （2）減少了生產(chǎn)時間且降低了庫存； （3）提高了生產(chǎn)效率； （4）降低了生產(chǎn)成本； （5）能較快的適應產(chǎn)品及生產(chǎn)水平的改變； 3、單元工藝過程 接下來將討論一些單元工藝過程，許多例子將介紹本手冊使用者經(jīng)常會碰到的金屬材料的工藝過程。然而，其它材料也可以用本章節(jié)所討論的單元工藝過程來加工，可能需要適當?shù)母淖儭? 這一章節(jié)也將討論機械裝配和物料搬運過程。機械裝配的時間平均占機械制造時間的一半，且可以通過改善工藝過程來提高機械裝配過程的自動化和柔性化。物料搬運過程使不同工藝過程間建立了聯(lián)系，物料搬運系統(tǒng)能保證不同工藝過程和裝配工序所需的物料能在準確的時間內(nèi)到達適當?shù)奈恢谩? 這一章節(jié)結(jié)尾將通過一個案例研究來說明如何理解不同的單元工藝過程用于做出工程決策。 材料去除工藝 （1）傳統(tǒng)加工 鉆孔、鉸孔、拉孔、鏜孔、車削、銑削、磨削、刨削 （2）特種加工 電火花加工、電化學加工、激光加工、噴射加工、超聲波加工 相變工藝 砂型鑄造和熔模鑄造 結(jié)構(gòu)改變工藝 正火和激光表面硬化 變形工藝 模鍛和軋壓成形 整合工藝過程 高分子化合物聚合和金屬焊接 機械裝配工藝 物料搬運過程 案例研究 4、材料去除工藝 這些工藝過程就是通過機械、電、激光或化學方法來加工得到期望的形狀和表面特性。工件材料包括陶瓷、聚合物、復合材料以及金屬，金屬中尤其是目前最常見的鐵和鋼合金。 通過其它工藝過程也能夠提高工件的表面粗糙度和尺寸精度，例如鍛造。加工過程是許多制造系統(tǒng)必不可少的一部分。 加工過程在制造過程中是重要的，其原因如下： （1）精度高 加工過程能獲得較準確的幾何輪廓、較高的尺寸精度和表面粗糙度，而這些通常是不能通過其它工藝過程獲得的。例如砂型鑄造的表面粗糙度為400-800μin（10-20μm），鍛造的為200-400μin（5-10μm），壓力鑄造的為80-200μin（2-5μm）。超精密加工（超精加工、研磨、金剛石車削）的表面粗糙度能達到0.4μin（0.01μm）或更高 。在鑄造中獲得的尺寸精度的1-3%（公差與尺寸的比值）取決于熱膨脹系數(shù)，金屬鍛造中的0.05-0.3%取決于彈性剛度，而在加工中這個值是0.001%。 （2）柔性化 最終加工產(chǎn)品的的形狀是可以通過編程獲得的，因此在相同的機床上可以加工許多不同的零件，而且基本上所有形狀的零件都可以加工出來。在加工過程中，產(chǎn)品的輪廓是由刀具所走的路線形成的，而與刀具的形狀無關(guān)。與此相反，在鑄造、成型和鍛造過程中需要專用工具來形成產(chǎn)品的幾何輪廓，這限制了產(chǎn)品的柔性化。 （3）經(jīng)濟性 選擇合適的工藝過程來加工小批量和大批量產(chǎn)品時，其成本相對較低。 在傳統(tǒng)加工中，在刀具和工件相接處的地方起主要作用的物理機制是工件的塑性變形或工件的可控斷裂，工件上的切削力是由比工件更硬的刀具的切削刃作用在工件上產(chǎn)生的。然而，許多新材料要么比傳統(tǒng)切削刀具硬，要么就不能承受傳統(tǒng)加工過程中的大切削力。特種加工能通過熱、化學、電化學和機械（具有高沖擊速度）間的相互作用來加工由那些高硬度、高強度的材料構(gòu)成的精密的零件。 機械的切削加工性是根據(jù)刀具壽命、切削功率要求和工件最終表面粗糙度來定義的。迄今為止，還不能用一個基本關(guān)系式來描述這三個因素之間的關(guān)系，因此，機械切削加工性是根據(jù)經(jīng)驗測試決定的。 4.1工藝過程的選擇 加工機床可以分為以下兩大類： （1）通過旋轉(zhuǎn)運動形成表面的機床 （2）通過直線運動形成平面或輪廓表面的機床 加工設備和加工過程的選擇主要取決于以下幾個因素： （1）工件的大小 （2）工件的輪廓 （3）加工設備的能力（主軸轉(zhuǎn)速、進給量、功率大?。? （4）尺寸精度 （5）工序數(shù)量 （6）要求的表面條件和產(chǎn)品質(zhì)量 例如，下圖描述了不同的傳統(tǒng)單元加工工藝過程所能達到的公差等級，這些數(shù)據(jù)能幫助你在符合產(chǎn)品要求的前提下選擇合適的加工工藝。 圖4-1加工過程的容差與三維數(shù)據(jù) 4.2傳統(tǒng)加工 傳統(tǒng)加工過程是通過塑性變形來去除工件材料的，這個過程需要工件和刀具直接接觸并且要通過工件和刀具之間的相對運動產(chǎn)生的剪切應力來形成切屑，這就需要刀具比工件更硬，以避免刀具的磨損。這兒討論的單元工藝過程是經(jīng)常會碰到的工藝過程中具有代表性的，章節(jié)最后的參考資料中有關(guān)于單元加工工藝更詳盡的描述。 傳統(tǒng)加工中的運動學 在傳統(tǒng)加工過程中，工件表面形狀是由刀具和工件之間的相對運動形成的，相對運動包括主運動和進給運動兩個基本運動。主運動是由機床產(chǎn)生，能使工件和刀具產(chǎn)生相對運動。進給運動是附加在主運動上且能使切削持續(xù)進行的運動，進給運動也需要一部分能量。這兩個運動一般情況下同時進行且運動方向正交。 雖然對車削、銑削、鉆削和磨削功能的定義沒有特別顯著的區(qū)別，但是加工工藝方面的專家已經(jīng)給有特定功能的組合或相關(guān)機器配置的工藝過程規(guī)定了專用術(shù)語?？梢愿鶕?jù)切削刃的基本類型將經(jīng)常使用的金屬切削刀具分為三類：單刃切削刀具、多刃切削刀具和砂輪。 動態(tài)穩(wěn)定性和振動 在選擇機床時需要考慮機床的振動穩(wěn)定性。在金屬切削過程中，刀具可能是以一定的振幅和頻率來加工工件的，這會引起切削力的過多變化，從而導致零件表面質(zhì)量不好以及會降低刀具的壽命。 切削中的強迫振動是由回轉(zhuǎn)零件旋轉(zhuǎn)不平衡、傳動機構(gòu)的缺陷以及多刃切削中的斷續(xù)切削中產(chǎn)生的周期性干擾力所引起的。自激振動往往發(fā)生在提高切削速度的時候，自激振動也稱為顫振。所有的自激振動是由在切削過程中機架和驅(qū)動系統(tǒng)間的負反饋回路產(chǎn)生的。機床的傳遞函數(shù)，在剛度和阻尼方面的特性，對整個反饋系統(tǒng)的穩(wěn)定性起關(guān)鍵的作用。在切削刀具和工件間測量的大多數(shù)機床的靜剛度大約為100000 lb-ft/in，當機床靜剛度達到1000000 lb-ft/in時性能很好，當其靜剛度為10000lb-ft/in時，機床性能不佳，但這種剛度的小型機床仍能用于低成本產(chǎn)品的生產(chǎn)。 機床的基本部件 先進的機床設計和制造理念消除了不同類型機床間的差別。50年前，大多數(shù)機床只有一種功能，如鉆孔或車削，而且只能單機操作。自動換刀裝置和數(shù)控系統(tǒng)（CNC）的出現(xiàn)使車床成為了車削中心，銑床成為了加工中心，這些多工藝過程的加工中心具有很多加工功能，例如車削、銑削、鉆孔、鏜孔和磨削。 機床床身支撐著主軸箱和工作臺，在選擇機床床身的材料時應考慮材料的硬度、耐磨性、熱膨脹系數(shù)、抗振性、抗腐蝕性以及成本。 工作臺或主軸箱安裝在導軌上，每種類型的導軌上都有一個沿床身軌道滑動的滑板，在這個滑板上面安裝工作臺或主軸。矩形導軌是最原始和最簡單的導軌，由于接觸面積大，具有剛度高、抗振性好等特性，而且能夠承受大切削力和沖擊載荷。由于導軌上靜摩擦系數(shù)和動摩擦系數(shù)的不同，矩形滑板要經(jīng)歷粘滑運動，這種情況下會產(chǎn)生定位和進給運動的誤差。直線導軌也包括一個尾座和滑板，只是直線導軌采用了能消除粘滑的滾動軸承。直線導軌質(zhì)量輕而且操作時摩擦力小，因而能用較少的能量實現(xiàn)較快的定位，然而由于其表面接觸面積不大，導軌的剛度不夠高。 導軌上的滑板是由液壓裝置、齒輪齒條機構(gòu)或絲杠帶動的。液壓活塞成本低、動力強，但難于維護且精度較低，加工過程中產(chǎn)生的熱量會降低加工精度。電動齒輪齒條機構(gòu)易于維護且用于大范圍的運動，但精度不高且操作時消耗很多能量。電動絲杠是使用最普遍的，包括成本較低的一般絲杠和高精度的滾珠絲杠兩種。滾珠絲杠間隙小，非常適合刀具軌跡連續(xù)的數(shù)控機床，然而受限于滾珠和絲杠間的接觸面積，滾珠絲杠的剛度不夠高。 電動機是大多數(shù)機床的主要動力源，提供主軸旋轉(zhuǎn)、滑板移動以及一些輔助運動所需的動力。大多數(shù)電動機采用220V或440V的三相交流電。在調(diào)速時實現(xiàn)大的扭矩是機床和電動機設計過程中的所追求的目標。在最近幾年，主軸轉(zhuǎn)速提高得很快，例如5年前主軸轉(zhuǎn)速接近1600 rpm，而現(xiàn)在的主軸轉(zhuǎn)速能達到12,000 rpm或更高，然而高的轉(zhuǎn)速使振動加劇，這會給機械傳動帶來一定的困難。隨著電動機設計技術(shù)和控制技術(shù)的提高，現(xiàn)在也能實現(xiàn)快速調(diào)整電動機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。對于大多數(shù)高速和低扭矩機床來說，那些具有超過三速變速系統(tǒng)的機械系統(tǒng)已經(jīng)是不必要的了，電主軸的額定功率大概在3.7-112kW之間，平均能達到37Kw,而定位馬達的轉(zhuǎn)矩大概在0.2-115Nm之間。 由于扭矩是由主軸傳遞給刀具的，因此主軸的旋轉(zhuǎn)精度對于機床來說非常重要。影響主軸旋轉(zhuǎn)精度的主要因素有：軸承類型及其布置形式、潤滑和冷卻條件。 6 開 題 報 告 油管接頭注射模具設計 開題報告 選 題 油管接頭斜導柱抽芯注射模具設計 院 系 專 業(yè) 學生姓名 指導教師 本選題的意義及國內(nèi)外發(fā)展狀況： 1.本選題的目的與意義 塑料相對金屬，密度小，但強度比較高，絕緣性能優(yōu)良，具有非常好的抗化學腐蝕性，在機械、化工、汽車、航空航天等領(lǐng)域，塑料已經(jīng)大規(guī)模的取代了金屬。目前塑料制件在工業(yè)、日常生活各領(lǐng)域幾乎無處不在。所以掌握模具設計這一門技巧，對于未來從事相關(guān)行業(yè)的我們極其重要。在本課題的制做過程中，我們還鍛煉使用UG 、AUTOCAD等CAD,CAE繪圖軟件的技巧。使我們在塑件結(jié)構(gòu)設計、塑料成型工藝分析、塑料模具零件的選材、熱處理、塑料模具零件的制造，以及資料檢索、英文翻譯等方面獲得綜合訓練，為未來工作適應期奠定堅實的基礎(chǔ)。 2.模具工業(yè)和技術(shù)今后的主要發(fā)展方向. 設計制造中全面推廣應用CAD/CAM/CAE技術(shù)。CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術(shù)，近年來模具CAD/CAM技術(shù)的硬件與軟件價格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，為其進一步普及創(chuàng)造了良好的條件；基于網(wǎng)絡的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪，其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無法滿足實際生產(chǎn)過程分工協(xié)作要求的問題；CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的3D設計與成型過程的3D分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。 推廣應用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。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)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應用這項技術(shù)是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標準，積極生產(chǎn)價廉高質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且其常用于較復雜的大型制品，模具設計和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究發(fā)展高壓注射成型工藝與模具以及注射壓縮成型工藝與模具也非常重要。 開發(fā)新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟模具。以適應多品種、少批量的生產(chǎn)方式。 應用優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術(shù)對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。 研究和應用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程。采用三坐標測量儀或三坐標掃描儀實現(xiàn)逆向工程是塑料模CAD/CAM的關(guān)鍵技術(shù)之一。研究和應用多樣、調(diào)整、廉價的檢測設備是實現(xiàn)逆向工程的必要前提。 隨著塑料成型加工機械和成型模具的迅速增長，高效率、自動化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整個模具產(chǎn)量中所占比例越來越大。從模具設計和制造技術(shù)角度來看，模具的發(fā)展趨勢可歸納為以下幾個方面： (1)加深理論研究 在模具設計中，對工藝原理的研究越來越深入，模具設計已經(jīng)由經(jīng)驗設計階段逐漸向理論計算方面以發(fā)展。 (2)高效率、自動化 大量采用各種高效率、自動化的模具結(jié)構(gòu)，如高效冷卻以縮短成型周期；各種能可靠地自動脫出產(chǎn)品和流道凝料的脫模機構(gòu)；熱流道澆注系統(tǒng)注射出模具等。高速自動化的塑料成型機械配合以先進的模具，對提高生產(chǎn)效率，降低成本起了很大作用。 (3)大型、超小型及高精度 由于模料應用的擴大，塑料制件已應用到建筑、機械、電子、儀器、儀表等各個工業(yè)領(lǐng)域，于是出現(xiàn)了各種大型、精密和高壽命的成型模具，為了滿足這些要求，研制了高強度、高硬度、高耐磨性能且易加工，熱處理變小、導熱性能優(yōu)異的制模材料。 (4)革命模具制造工藝 為了更新產(chǎn)品花式和適應小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)要求，除大力發(fā)展高強度、高耐磨性的材料外，同時又重視簡易制模工藝研究。 (5)標準化 開展模具標準化工作，使模板，導柱等通用零件標準化、商品化，以適應大規(guī)模地成批生產(chǎn)塑料成型模具。 (6)開發(fā)計算機輔助設計與輔助制造（CAD/CAM） 我國塑料模具工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面能生產(chǎn)48英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5Kg大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。如天津榮天和機電有限公司和煙臺北極星Ⅰ.K模具有限公司制造多腔VCD和DVD齒輪模具，所生產(chǎn)的這類齒輪塑件的尺寸精度、同軸度、跳動等要求都達到了國外同類產(chǎn)品的水平，而且還采用最新的齒輪設計軟件，糾正了由于成型收縮造成齒形誤差，達到了標準漸開線齒形要求。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等。注塑模型腔制造精度可達0.02mm～0.05mm，表面粗糙度Ra0.2μm，模具質(zhì)量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達10～30萬次，淬火鋼模達50～1000萬次，交貨期較以前縮短，但和國外相比仍有較大差距。近年來我國通過引進國際的先進技術(shù)和加工設備，使塑料模具的制造水平比十年前進了一大步，然而由于基礎(chǔ)薄弱、對引進技術(shù)的吸收、掌握，尚有一段距離，而且發(fā)展也十分不平衡，因而，我國塑料模具總體水平與世界先進技術(shù)尚有一定差距。塑料成型模具可分為三大類，即注射成型模具、中空成型模具和擠出成型模具。我國現(xiàn)在的制造水平，以注射成型模具為最高，中型空成型模具為最低，如化妝品用瓶子的吹塑模具，無論從造型以及質(zhì)量上遠不能適應出口要求。從注塑工藝來說，氣體輔助注射成型、結(jié)構(gòu)泡沫成型、反應注射成型、共注射成型、推-拉成型、注射-壓縮成型、低壓注射成型、交變注射成型、熔芯注射成型、動態(tài)保壓注射成型等引入了模內(nèi)反應、發(fā)泡、振動和氣輔等關(guān)鍵技術(shù)，大大豐富了傳統(tǒng)注塑工藝的內(nèi)容，使塑料的流動特性、制品的力學性能、外觀質(zhì)量都得到有效的控制。當然，這些新型注塑工藝所要求的注塑機和模具系統(tǒng)等機械、壓力和電氣系統(tǒng)控制也有別與傳統(tǒng)注塑機。 研究內(nèi)容： 1.明確塑件設計要求 仔細閱讀塑件制品零件圖，從制品的塑料品種，塑件形狀，尺寸精度，表面粗糙度等各方面考慮注塑成型工藝的可行性和經(jīng)濟性。 2.運用UG及CAD軟件完成模具設計 分型面應選在塑件外形最大輪廓處，滿足塑件的外觀質(zhì)量要求。注塑時分型面處不可避免地要在塑件上留下溢料或拼合縫的痕跡，因此分型面最好不要選在塑件光亮的外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處。其中分模是最重要的一環(huán)。 3.模具結(jié)構(gòu)設計 塑件成型位置及分型面選擇；模具型腔數(shù)的確定，型腔的排列和流道布局以及澆口位置設置；模具工作零件的結(jié)構(gòu)設計；頂出機構(gòu)設計；拉料桿的形式選擇；排氣方式設計。 4.模具總體尺寸的確定與選購模架模架 已逐漸標準化根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的模架圖冊，選定模架,在以上模具零部件設計基礎(chǔ)上初步繪出模具的完整結(jié)構(gòu)圖。 5.模具結(jié)構(gòu)總裝圖和零件工作圖的繪制 模具總圖繪制必須符合機械制圖國家標準，其畫法與一般機械圖畫法原則上沒有區(qū)別，只是為了更清楚地表達模具中成型制品的形狀，澆口位置的設置。模具總裝圖應該包括必要尺寸，如模具閉合尺寸，外形尺寸，特征尺寸（與注塑機配合的定位環(huán)尺寸），裝配尺寸，極限尺寸（活動零件移動起止點）及技術(shù)條件，編寫零件明細表等。 通常主要工作零件加工周期較長，加工精度較高，因此應首先認真繪制，而其余零部件應盡量采用標準件。 研究方法、手段及步驟： 1.三維模型的設計 根據(jù)油管接頭零件的尺寸，用UG設計出它的三維模型，并分析模型的具體特征，確定注塑模的基本結(jié)構(gòu)。 2.分型面的設計 根據(jù)油管接頭零件的結(jié)構(gòu)進行分析，設計型芯、模及定模的分型面。 3.創(chuàng)建塑模模具元件 生成型芯、動模、定模等模具的成型零件。 4.繪制模具的零件圖和裝配圖 參考文獻 [1]屈華昌.塑料成型工藝與模具設計．北京：機械工業(yè)出版社，2003． [2]陳志剛.塑料模具設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002. [3]吳兆祥.模具材料及表面處理[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003. [4]徐佩弘.塑料制品與模具設計.北京：中國輕工業(yè)出版社，2001. [5]張維合編著.注塑模具設計實用教程[M].化學工業(yè)出版社，2007. [6]T. Altan, S.I. Oh, H.L. Gegel, Metal Forming — Fundamentals and Applications, American Society of Metals, Cleveland, OH, 1983. 油管接頭的模具設計 The tubing joints of mold design 任務書 姓名 學號 班級 系別 專業(yè) 畢業(yè)論文（設計）題目 油管接頭的模具設計 指導教師 所在單位 任務： 題目：油管接頭的模具設計 1.用UG軟件完成三維建模，對模型進行分析。 2.選好分型面進行合理的分型，用UG軟件生成型芯和型腔。 3.根據(jù)模型尺寸選擇合理的模架。添加流道、澆口、頂桿和滑塊等。 4.用UG軟件制作出總裝配圖以及零件圖。 時間安排： 2012年11月1日至2012年12月30日 技術(shù)查新、資料檢索和翻譯、畢業(yè)設計開題報告；模具設計方案的制定。 2013年1月15日 畢業(yè)設計開題審批、設計方案的審查、外文翻譯檢查；。 2013年1月中旬至2013年3月初 模具設計計算、裝配圖的繪制。 2013年3月上旬 畢業(yè)設計中期檢查。 2013年3月初至2013年4月中旬 零件圖的繪制、設計說明書編制、準備答辯。 2013年4月底 畢業(yè)答辯。 參考資料： [1] 宋玉恒.塑料注射模具設計實用手冊.北京：航空工業(yè)出版社，1994. [2] 閻亞林.塑料模具圖冊.北京：高等教育出版社，2004. [3] 楊占堯.注塑模具典型結(jié)構(gòu)圖例.北京：化學工業(yè)出版社，2005. [4] 王忠銀等.型腔模具結(jié)構(gòu)圖冊.長沙：湖南科技技術(shù)出版社，1999. [5] 史鐵梁.模具設計指導.北京：機械工業(yè)出版社，2003. [6] Dym，Joseph B.Injection molds and molding.Canada.Van Nostrand Reinhold ltd.1999. 系專家組審核意見： 摘要 隨著各門科學技術(shù)的進步和全球化經(jīng)濟的發(fā)展，制造業(yè)發(fā)生了深刻的變革，先進制造技術(shù)正在改變著傳統(tǒng)的制造業(yè)。進入二十一世紀以來，中國塑料工業(yè)取得了令世人矚目的成就，實現(xiàn)了歷史性的跨越。蓬勃發(fā)展的中國塑料工業(yè)，在中國現(xiàn)代化經(jīng)濟建設中發(fā)揮著越來越大的作用。塑料制品在人們的日常生活中隨處可見，因此其注塑模具的需求也日益增多，市場前景廣泛，而且因為不同塑件的外形不同，注塑模具也就有了很大的不同。本設計是油管接頭的注塑模具設計，通過注塑機注塑成形零件。首先運用UG對塑件進行三維建模，再運用UG軟件繪制塑件的模具總裝配圖。介紹了注塑機的選用，塑件的選材，澆注系統(tǒng)的設計，分型面及型腔數(shù)目的設計，導向、脫模及冷卻系統(tǒng)的設計等，以及對模具的校核。隨著塑料加工工業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，塑料制品在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事及人民生活的各個領(lǐng)域得到廣泛的應用，塑料制品的研究、生成與應用開發(fā)得到迅速發(fā)展，塑料模具的設計、制造技術(shù)也隨之不斷提高。塑料制品業(yè)是一個新興大行業(yè)。隨著我國國民經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展已逐步發(fā)展壯大，自上世紀90年代以來，塑料行業(yè)一直保持在10%以上的增長速度，已成為輕工業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。隨著CAD/CAM/CAE技術(shù)的引用，更是顯著提高了模具設計的效率，減少模具設計過程中的失誤，提高了模具和塑件的質(zhì)量，縮短了生產(chǎn)周期，降低了模具和塑件的成本。 關(guān)鍵詞：模具設計；注塑模具；油管接頭；UG Abstract With development of all kind of science technology and global economy, Manufacture have taken place greatly reformation.Into the 21th century, China's plastics industry has made achievements that attracted worldwide attention, achieved a historic leap. China's booming plastics industry, economic modernization in China is playing an increasingly important role. Plastic products in people's daily life everywhere, so the injection mold growing demand, broad market prospects, but also because of different shape with different plastic parts, injection molds will have a big difference. This design is about the tubing joints panel injection mold design, injection molding parts by injection molding machine. First, the use of plastic parts for two-dimensional UG mapping, then the use of UG software to draw three-dimensional model of plastic parts. Describes the selection of injection molding machines, plastics material selection, design of gating system, the number of sub-surface and cavity design, direction, stripping and cooling system design, as well as checking on the mold. With the sustained and rapid development of plastic processing industry, plastic products in the industrial, agricultural, military and people's life has been widely used in various fields, plastic products, research, generation and application development is the rapid development, plastic mold design and manufacturing technology with S continues to increase. Plastic products industry is an emerging industry. With the rapid development of China's national economy has gradually grown since the last century, 90 years, the plastics industry has remained at over 10% growth rate, has become one of pillar industries in light industry. With the CAD / CAM / CAE technology, reference, but also significantly improve the efficiency of mold design, mold design process to reduce errors and improve the quality of molds and plastic parts, shortening the production cycle, reducing mold and plastic parts Costs. Key Words：Mold design ；Injection mold ；tubing joints ；UG II 目錄 1 緒論 1 1.1設計目的 1 1.2我國塑料模具發(fā)展趨勢分析 1 2 材料選擇及其性能參數(shù) 3 3 三維模型及塑件的結(jié)構(gòu)、表面質(zhì)量和尺寸精度分析 4 3.1三維模型 4 3.2結(jié)構(gòu)分析 4 3.3表面質(zhì)量分析 4 3.4尺寸精度分析 4 3.5計算塑件體積和質(zhì)量 5 4 選擇注塑機 6 5 型腔數(shù)的確定和布局 7 6 分型面的位置選擇及設計 9 7 模具澆注系統(tǒng)設計 10 7.1主流道設計 10 7.2分流道設計 11 7.3澆口的設計 11 7.4冷料穴的設計 12 7.5澆注系統(tǒng)凝料體積計算 12 7.6排氣系統(tǒng)的設計 12 8 成型零件的結(jié)構(gòu)設計 13 8.1凹模結(jié)構(gòu)設計 13 8.2凸模結(jié)構(gòu)設計 13 8.3成型零件鋼材的選用 14 8.4成型零件工作尺寸的計算 14 8.5模架的確定和標準件的選用 15 9 合模導向機構(gòu)的設計 16 10 脫模推出機構(gòu)的設計 17 10.1頂出機構(gòu)的設計原則 17 10.2脫模力的計算 17 11 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計 19 11.1冷卻系統(tǒng)設計原則 19 11.2冷卻系統(tǒng)的簡單計算 19 12 有關(guān)參數(shù)的校核 21 12.1注塑機參數(shù)校核 21 12.2注塑機鎖模力校核 21 12.3模具長寬尺寸的校核 21 12.4模具閉合高度的校核 21 12.5開模行程校核 21 附圖 22 結(jié) 論 23 參考文獻 24 致 謝 25 1 緒論 1.1設計目的 畢業(yè)設計是將學生在大學期間所學的知識進行的綜合運用，讓學生把課本知識與實踐問題相結(jié)合，在掌握一定的設計方法體系和規(guī)范的前提下，進行綜合運用的一次實踐，是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。本課題對我們機械制造及其自動化專業(yè)學生的基本目的是： 通過綜合運用塑料成型工藝及模具設計、機械制圖、機械設計、機械原理、 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、模具材料及熱處理、模具制造工藝、材料成型工藝、計算機輔助設計(UG) 等先修課程的知識，培養(yǎng)我們綜合分析和解決塑料模具設計問題的獨立工作能力，進一步鞏固、加深和拓寬所學的知識。 培養(yǎng)我們樹立正確的設計思想、設計構(gòu)思和創(chuàng)新思維，掌握簡單塑料模具設計的一般程序規(guī)范和方法。 培養(yǎng)我們樹立正確的設計思想和使用技術(shù)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(shù)文件等方面的工作能力，為將來自己從事本專業(yè)工作打下一個良好的實踐基礎(chǔ)。 培養(yǎng)我們進行調(diào)查研究，面向?qū)嶋H，面向生產(chǎn)，向工人和技術(shù)人員學習的基本工作態(tài)度，工作作風和工作方法。 1.2我國塑料模具發(fā)展趨勢分析 隨著塑料成型加工機械和成型模具的迅速增長，高效率、自動化、大型、微型、精密、高壽命的模具在整個模具產(chǎn)量中所占比例越來越大。從模具設計和制造技術(shù)角度來看，模具的發(fā)展趨勢可歸納為以下幾個方面： (1)加深理論研究 在模具設計中，對工藝原理的研究越來越深入，模具設計已經(jīng)由經(jīng)驗設計階段逐漸向理論計算方面以發(fā)展。 (2)高效率、自動化 大量采用各種高效率、自動化的模具結(jié)構(gòu)，如高效冷卻以縮短成型周期；各種能可靠地自動脫出產(chǎn)品和流道凝料的脫模機構(gòu)；熱流道澆注系統(tǒng)注射出模具等。高速自動化的塑料成型機械配合以先進的模具，對提高生產(chǎn)效率，降低成本起了很大作用。 (3)大型、超小型及高精度 由于模料應用的擴大，塑料制件已應用到建筑、機械、電子、儀器、儀表等各個工業(yè)領(lǐng)域，于是出現(xiàn)了各種大型、精密和高壽命的成型模具，為了滿足這些要求，研制了高強度、高硬度、高耐磨性能且易加工，熱處理變小、導熱性能優(yōu)異的制模材料。 (4)革命模具制造工藝 為了更新產(chǎn)品花式和適應小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)要求，除大力發(fā)展高強度、高耐磨性的材料外，同時又重視簡易制模工藝研究。 (5)標準化 開展模具標準化工作，使模板，導柱等通用零件標準化、商品化，以適應大規(guī)模地成批生產(chǎn)塑料成型模具。 (6)開發(fā)計算機輔助設計與輔助制造（CAD/CAM） 我國塑料模具工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面能生產(chǎn)48英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6.5Kg大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。如天津榮天和機電有限公司和煙臺北極星Ⅰ.K模具有限公司制造多腔VCD和DVD齒輪模具，所生產(chǎn)的這類齒輪塑件的尺寸精度、同軸度、跳動等要求都達到了國外同類產(chǎn)品的水平，而且還采用最新的齒輪設計軟件，糾正了由于成型收縮造成齒形誤差，達到了標準漸開線齒形要求。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等。注塑模型腔制造精度可達0.02mm～0.05mm，表面粗糙度Ra0.2μm，模具質(zhì)量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達10～30萬次，淬火鋼模達50～1000萬次，交貨期較以前縮短，但和國外相比仍有較大差距。近年來我國通過引進國際的先進技術(shù)和加工設備，使塑料模具的制造水平比十年前進了一大步，然而由于基礎(chǔ)薄弱、對引進技術(shù)的吸收、掌握，尚有一段距離，而且發(fā)展也十分不平衡，因而，我國塑料模具總體水平與世界先進技術(shù)尚有一定差距。塑料成型模具可分為三大類，即注射成型模具、中空成型模具和擠出成型模具。我國現(xiàn)在的制造水平，以注射成型模具為最高，中型空成型模具為最低，如化妝品用瓶子的吹塑模具，無論從造型以及質(zhì)量上遠不能適應出口要求。從注塑工藝來說，氣體輔助注射成型、結(jié)構(gòu)泡沫成型、反應注射成型、共注射成型、推-拉成型、注射-壓縮成型、低壓注射成型、交變注射成型、熔芯注射成型、動態(tài)保壓注射成型等引入了模內(nèi)反應、發(fā)泡、振動和氣輔等關(guān)鍵技術(shù)，大大豐富了傳統(tǒng)注塑工藝的內(nèi)容，使塑料的流動特性、制品的力學性能、外觀質(zhì)量都得到有效的控制。當然，這些新型注塑工藝所要求的注塑機和模具系統(tǒng)等機械、壓力和電氣系統(tǒng)控制也有別與傳統(tǒng)注塑機。 先根據(jù)了解的尺寸，利用UG繪制零件圖，再對塑件進行結(jié)構(gòu)分析，確定型腔的布局，設置合理的澆注系統(tǒng)和分型面，綜合考慮其結(jié)構(gòu)特征選用適當?shù)牟牧喜⒋_定其性能參數(shù)。運用UG繪制油管接頭的三維實體模型，并用UG生成與之對應的凸、凹模具。設計塑件模具的和模導向機構(gòu)、脫模推出機構(gòu)和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)并進行校核，再根據(jù)模具設計手冊設計支撐零部件，選擇標準模具框架，運用UG繪制各個零件的三維實體模型并將其裝配，再生成裝配爆炸視圖和開模效果圖。 2 材料選擇及其性能參數(shù) 塑料的品種很多，分類方式也各不相同，通常把塑料按照合成樹脂的分子結(jié)構(gòu)和受熱時的行為分類和按塑料的應用范圍分類。前者分為：（1）熱塑性塑料，（2）熱固性塑料。后都分為：（1）通用塑料（2）工程塑料（3）特種塑料。 由于油管接頭是分油用的，所以對其材料的耐熱性、耐低溫性、耐腐蝕性有較高要求，并要求其具有一定的抗沖擊性。同時要求其具有易加工和表面光澤性優(yōu)良等特點。經(jīng)過仔細分析丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）塑料為最佳選擇（以下簡稱ABS）。ABS樹脂為微黃色或白色不透明顆粒料，無毒無味；具有突出的力學性能和良好的綜合性能。ABS有優(yōu)良的力學性能，其沖擊強度極好，可以在極低的溫度下使用。ABS的耐磨性優(yōu)良，尺寸穩(wěn)定性好，又具有耐油性。ABS的熱穩(wěn)定性好，不易出現(xiàn)降解現(xiàn)象，其熱變形溫度為93~118℃，制品經(jīng)退火處理后還可提高10℃左右。ABS在-40℃時仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在-40~100℃的溫度范圍內(nèi)使用。ABS的電絕緣性較好，并且?guī)缀醪皇軠囟?、濕度和頻率的影響，可在大多數(shù)環(huán)境下使用。且ABS不受水、無機鹽、堿及多種酸的影響。由于是吸濕性塑料，其流動性稍差，成型前需要干燥，用紅外線烘箱70℃烘2～4小時。ABS塑料廣泛用于制造汽車內(nèi)飾件、電器外殼、手機、電話機殼、儀表盤、容器等，也可生產(chǎn)板料、管料等產(chǎn)品。 3 三維模型及塑件的結(jié)構(gòu)、表面質(zhì)量和尺寸精度分析 3.1三維模型 運用UG4.0軟件對油管接頭進行三維建模，來生成直觀的實體模型。其三維實體建模設計操作流程為：運用草圖、拉伸、打孔等命令初步建立塑件模型。其三維實體模型如圖(3-1)所示： 圖3-1三維模型 3.2結(jié)構(gòu)分析 該塑件的結(jié)構(gòu)形狀較為簡單，無過多曲面；無圓角，倒角一處，螺紋一處，分型面設定時較為容易?？傮w為正方形，長為84mm，寬為48mm，高為25mm，壁厚均勻。 3.3表面質(zhì)量分析 該塑件的表面除要求沒有缺陷﹑毛刺，內(nèi)部不得有雜質(zhì)外，沒有什么特別的表面質(zhì)量要求，故比較容易實現(xiàn)。綜上分析可以看出,注塑時在工藝控制得較好的情況下,零件的成型要求可以得到保證。 3.4尺寸精度分析 該塑件重要尺寸，如下方的凸臺、上方的通孔均需相配合，尺寸精度取一般精度，查表得ABS標注公差尺寸的一般精度為MT3級。其他次要尺寸的精度等級定為MT5級。由以上分析可見，該零件的尺寸精度中等偏上，對應的模具相關(guān)尺寸加工可以得到保證。制件尺寸選用尺寸精度MT4級,零件的尺寸精度中等，對應的模具相關(guān)零件的尺寸加工可以得到保證。從塑件的壁厚來看，壁厚較均勻，有利于制件的成型。 3.5計算塑件體積和質(zhì)量 該產(chǎn)品材料為ABS塑料，其密度為1.02～1.07（g/cm），收縮率為0.003～0.008，計算其平均密度為1.04（g/cm）；平均收縮率為0.005。計算塑件體積：使用UG軟件對塑件三維模型進行分析得塑件體積為V=32.6cm。計算塑件質(zhì)量：M=V×ρ=1.04×32.6=33.9g. 4 選擇注塑機 根據(jù)計算及原材料的注射成型參數(shù)初選注塑機為SZ-258/110。 參數(shù)如下表(4-1)： 機型 SZ-258/110 注射容量 258mm 注射重量 277g 注射壓力 161.7MPa 注射行程 162mm 噴嘴凸球半徑 18mm 噴嘴直徑 4mm 鎖模力 1100KN 鎖模行程 340mm 開模行程 700mm 模板尺寸 600×560 導柱間距 410×370 最小容模厚度 150mm 最大容模厚度 360mm 頂出力 27.5KN 頂出行程 80mm 定位環(huán)直徑 110mm 表 4-1 注塑機參數(shù) 5 型腔數(shù)的確定和布局 塑件的生產(chǎn)屬中等批量生產(chǎn)，宜采用多型腔注塑模具，其型腔個數(shù)與注塑機的塑化能力，最大注射量以及合模力等參數(shù)有關(guān)，此外還受制件精度和生產(chǎn)的經(jīng)濟性等因素影響，有上述參數(shù)和因素可按下列方法確定模腔數(shù)量。 按注射機的額定鎖模力確定型腔數(shù)量： N≤(F-Pm×B)/Pm×A （5-1） 其中：F為注塑機的鎖模力（），Pm為型腔內(nèi)的平均壓力（），A為每個制件在分型面上的面積（），B流道和澆道在分型面上的投影面積（），在模具設計前為未知量，根據(jù)多型腔模具的流動分析B為（0.2～0.5）A，常取B=0.35A，熔體內(nèi)的平均壓力取決于注射壓力，一般為25～40MPa實際所需鎖模力應小于選定注塑機的名義鎖模力，為保險起見常用0.8F，則：N≤（0.8F-30×0.35A）/30×A=（0.8×1100000-30×0.35×86×86）/30×86×86 =3.61（個） 注射機注塑量確定型腔數(shù)目： N=（0.8G－C）/V （5-2） 其中：G為注射機的公稱注塑量（），V為單個制件體積（），C為流道和澆口的總體積（）。 生產(chǎn)中每次實際注塑量應為公稱注塑量的0.8倍，同時流道和澆道的體積為未知量，據(jù)統(tǒng)計每個制品所需澆注系統(tǒng)是體積的0.2～1倍，現(xiàn)取C=0.6則： N=0.6G/1.6V=0.375G/V=（0.375×258）/17.5 =5.5（個） 從以上討論可以看到模具的型腔個數(shù)必須取N，N中的較小值，在這里可以選取的個數(shù)是1，2，3，個，而本次設計采用一模多腔結(jié)構(gòu)，并考慮到型腔的布局，故采用一模兩件的方案。即N=2 模具型腔數(shù)目確定后，應考慮型腔的布局。由于該塑件輕而小，只需盡量保證各型腔從總壓力中均等分得所需的型腔壓力，同時均勻充滿，并均衡補料，以保證各塑件的性能、尺寸盡可能一致。型腔和澆注系統(tǒng)投影面積的中心應盡量接近注射機鎖模力的中心，一般與模板中心重合。 如圖(5-1)所示: 圖5-1 型腔布局 6 分型面的位置選擇及設計 模具設計中，分型面的選擇很關(guān)鍵，它決定了模具的結(jié)構(gòu)。應根據(jù)分面選原則和塑件的成型要求來選擇分型面。通常有以下原則： （1）分型面的選擇有利于脫模。分型面應取在塑件尺寸的最大處。而且應使塑件流在動模部分，由于推出機構(gòu)通常設置在動模的一側(cè)，將型芯設置在動模部分，塑件冷卻收縮后包緊型芯，使塑件留在動模，這樣有利脫模。如果塑件的壁厚較大，內(nèi)孔較小或者有嵌件時，為了使塑件留在動模，一般應將凹模也設在動模一側(cè)。拔模斜度小或塑件較高時，為了便于脫模，可將分型面選在塑件中間的部位，但此塑件外形有分型的痕跡。 （2）分型面的選擇應有利于保證塑件的外觀質(zhì)量和精度要求。 （3）分型面的選擇應有利于成型零件的加工制造。 （4） 分型面應有利于側(cè)向抽芯，所以采用中間分型面。如圖(6-1)所示： 圖6-1 分型面 7 模具澆注系統(tǒng)設計 澆注系統(tǒng)的設計是注塑模具設計的一個重要環(huán)節(jié)，它是塑料熔體自注射機的噴嘴射出后，到進入模具型腔以前所流經(jīng)的一段路程的總稱。澆注系統(tǒng)一般主要由主流道、分流道、澆口和冷料穴組成。用注塑成型方法加工塑料制品時,注塑機噴嘴中熔融的塑料經(jīng)過主流道,分流道,最后通過澆口進入模具型腔,然后經(jīng)過冷卻固化,得到所需要制品。注塑模具的澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機噴嘴開始到型腔為止的塑料熔體的流動的通道。澆注系統(tǒng)在模具中占有非常重要的地位,它的設計合理與否直接對制品的成型起到?jīng)Q定的作用。設計時必須按如下原則： （1）型腔布置和澆口開設部位力求對稱，防止模具承受偏載而造成溢料現(xiàn)象。 （2）型腔和澆口的排列要盡可能地減少模具外形尺寸。 （3）系統(tǒng)流道應盡可能短，斷面尺寸適當（太小則壓力及熱量損失大，太大則塑料耗費大）。盡量減少彎折，表面粗糙度要低，以使熱量及壓力損失盡可能小。 （4）對多型腔應盡可能使塑料熔體在同一時間內(nèi)進入各個型腔的深處及角落，及分流道盡可能平衡布置。 （5）滿足型腔充滿的前提下，澆注系統(tǒng)容積盡量小，以減少塑料的耗量。 （6）澆口位置要適當，盡量避免沖擊嵌件和細小型芯，防止型芯變形澆口的殘痕不應影響塑件的外觀。 7.1主流道設計 主流道是塑料熔體進入模具型腔時最先經(jīng)過的部分，它將注塑機噴嘴注出的塑料熔體導入分流道或型腔。主流道為圓錐體，錐度為2°～4°，對于粘度較大的熔體可以增大到6°。由于ABS塑料流動性稍差，所以主流道進口端的截面直徑取稍大些。取錐度為6°。 主流道小端直徑應比注塑機噴嘴的直徑約大0.5—1mm，型號為SZ-258/110注塑機的噴嘴直徑為：d=4 mm。根據(jù)《塑料模具設計》的公式：D=d+(0.5～1)mm 可知：D=d+(0.5～1)=4mm+(0.5～1)mm=4.5mm～5mm ，取D=5mm。主流道凹球半徑R=噴嘴凸球半徑R+（1-2）mm=18mm+(1-2)mm=19mm-20mm ，取R=20mm 。 主流道大端直徑D=D+2Ltan（α/2）=5+2×14×tan3°=6.5mm。主流道如圖(7-1)所示： 圖7-1 主流道和分流道 7.2分流道設計 由于分流道可將高溫高壓的塑料熔體流向從主流道轉(zhuǎn)換到模腔，所以，設計時不僅要求熔體通過分流道時的溫度下降和壓力損失都應盡可能小，而且還要求分流道能平穩(wěn)均衡地將熔體分配到各個模腔。分流道截面形狀可以是圓形、U型、半圓型、梯形和矩形。在分流道設計中既要減少熔體流動的壓力損失；又要流道的截面積小，以減少熔體的傳熱損失。因此，常用流道的截面積與周長之比來表示流道的效率。該值越大，表示流道的效率越高。要確定梯形截面尺寸，需根據(jù)與圓形截面比表面積相等原則來確定。對于壁厚小于3mm,質(zhì)量在200g以下的塑件，可用下述公式確定分流道的直徑： D = 0.2654W L （7-1） 其中 D為流道直徑（mm）；W為塑件的質(zhì)量（g）；L為分流道的長度（mm）。 此式計算的分流道直徑限于3.2 ～ 9.5 mm。 D=0.2654×17.5×7241=3.5mm＞3.2mm 則其比表面積為（πD）/（πD2/4）=4/D=4/3.2=1.25 設梯形上底為B，高為H，下底為X，其最佳比例H/B=0.84-0.92，取H/B=0.9，X/B=0.7-0.83，取X/B=0.8 。即H=0.9B , X=0.8B 。 7.3澆口的設計 澆口又稱進料口，是連接分流道與型腔之間的一段細短流道（除直接澆口外），它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。其主要作用是： （1）型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結(jié)，防止其倒流。 （2）易于在澆口切除澆注系統(tǒng)的凝料。澆口截面積約為分流道截面積的0.03～0.09，澆口的長度約為0.5mm～2mm，澆口具體尺寸一般根據(jù)經(jīng)驗確定，取其下限值，然后在試模是逐步糾正。因點澆口在脫開時會傷塑件的內(nèi)表面在這里是可以的，考慮到點澆口有利澆注系統(tǒng)的廢料和塑件的脫離，所以選取用點繞口。 7.4冷料穴的設計 冷料穴的作用是存放料流前鋒的“冷料”，防止“冷料”進入型腔而形成冷接縫；此外，在開模時又能將主流道凝料從定模板中拉出。但由于在三板模在第一次分型時就能取出澆注系統(tǒng)的凝料，故冷料穴可設計成無拉料桿的冷料穴。冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端直徑，長度約為主流道大端直徑。 7.5澆注系統(tǒng)凝料體積計算 （1）主流道凝料體積 1/3×60.7×3.14×3.252-1/3×46.7×3.14×2.52=365.56mm3 （2）分流道凝料體積（4+3.2）×3.6/2×72×2+（1/3×83×3.14×2.52-1/3×30×3.14×0.92×2= 2901.29mm3 （3） 澆口凝料體積 由于澆口部分體積很小，可取為0 。 （4） 冷料穴體積 1/3×18.7×3.14×42-1/3×11.7×3.14×2.52=236.62mm3 （5） 澆注系統(tǒng)凝料體積 365.56+2901.29+236.62=3503.47mm3≈3.5cm3 澆注系統(tǒng)各截面流過熔體的體積計算（按分流道取其中一個方向計算），流過澆口的體積 ==32.6，流過分流道的體積==32.6，流過主流道的體積=2×=65.2 7.6排氣系統(tǒng)的設計 在注塑模具的設計過程中，必須考慮排氣結(jié)構(gòu)的設計，否則，熔融的塑料流體進入模具型腔內(nèi)，氣體如不能及時排出會使制件的內(nèi)部有氣泡，甚至會產(chǎn)生很高的溫度使塑料燒焦，從而出現(xiàn)廢品。因該模具為小型模具，且分型面適宜，在推桿的間隙和分型面上都有排氣效果，所以無需設計排氣槽。 8 成型零件的結(jié)構(gòu)設計 8.1凹模結(jié)構(gòu)設計 凹模也可以稱為型腔、凹模型腔，用以形成塑件的外形輪廓。按其結(jié)構(gòu)的不同可分為整體式、整體嵌入式、局部嵌入式、大面積嵌入式等?？傮w來說，整體式強度、剛度好，但不適用于復雜的型腔。整體嵌入式凹模是將結(jié)構(gòu)尺寸較小的整體式凹模嵌入到凹模固定板中進行使用，除具有整體式凹模的優(yōu)點外，還可以節(jié)約貴重模具材料和便于熱處。如下圖(8-1)所示： 圖8-1 型腔 8.2凸模結(jié)構(gòu)設計 凸模是用于成型塑件內(nèi)表面的零部件，與凹模配合，直接接觸成型塑料內(nèi)表面或上下端面。與凹模相類似，凸模也可以分為整體式、整體嵌入式等不同類型。整體式凸模就是把凸模與模板做成整體，結(jié)構(gòu)牢靠、不易變形、成型質(zhì)量好，但當塑件內(nèi)表面形狀復雜時難加工，材料消耗量大，適用于內(nèi)表面形狀簡單的小型凸模。同理，如前所述，根據(jù)外殼塑件的結(jié)構(gòu)特征，同時考慮到加工的難易程度和模具的成本問題，凸模也采用整體嵌入式結(jié)構(gòu)。如下圖(8-2)所示： 圖8-2 型芯 8.3成型零件鋼材的選用 為實現(xiàn)高性能的目的，選用模具材料應具有高耐磨性，高耐蝕性，良好的穩(wěn)定性和良好的導熱性。必須具有一定的強度，表面需要耐磨，淬火變型要小，但不需要耐腐蝕性，因為ABS沒有腐蝕性?？梢圆捎肅r12，經(jīng)過調(diào)質(zhì)，淬火加低溫回火，正火。HRC≥55。 8.4成型零件工作尺寸的計算 凹模的工作尺寸計算 其工作尺寸屬于包容尺寸，盡量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。 徑向尺寸計算公式： =[] （8-1） 高度尺寸計算公式： =[] （8-2） 其中L為塑件外形最大尺寸；K為塑件的平均收縮率0.005；為塑件的尺寸公差；為模具制造公差，取塑件尺寸公差為1/3—1/6；H為塑件高度方向的最大公差。計算結(jié)果如下： =[]=83.88 =[]=47.70 =[]=24.99 凸模的工作尺寸計算 其工作尺寸屬于包容尺寸，盡量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。徑向尺寸計算公式： =[] （8-3） 高度尺寸計算公式： =[] （8-4） 為塑件外形最大尺寸；為塑件的平均收縮率；為塑件的尺寸公差；為模具制造的公差，取塑件尺寸公差為1/3—1/6；為塑件方向的最大尺寸。計算結(jié)果如下： =[]=78.87 =[]=46.71 =[]=22.24 8.5模架的確定和標準件的選用 注射模中的各種固定板、墊塊、支承板及模座等均稱為支承零部件，它們與合模機構(gòu)組裝，便可構(gòu)成模具的基本骨架。注射模架的作用就是用來安裝和固定注射模具中的各種功能結(jié)構(gòu)，因此，在設計注射模時，必須保證各種支承零部件有足夠的強度和剛度。根據(jù)所設計的分型面和塑件的尺寸，最終確定本設計選用龍紀簡化型細水口標準模架中的DME-2035模架。 9 合模導向機構(gòu)的設計 注塑模具的導向機構(gòu)主要有導柱導向和錐面定位兩種類型。導柱導向機構(gòu)主要用于動、定模之間的開合模導向。錐面定位機構(gòu)用于動、定模之間的精密對中定位。導向機構(gòu)的作用如下： 定位作用。模具閉合后，保證動定模位置正確，保證型腔的形狀和尺寸正確；導向機構(gòu)在模具裝配過程中也起了定位作用，便于裝配和調(diào)整。 導向作用。合模時，首先是導向零件接觸，引導動定?；蛏舷履蚀_閉合，避免型芯先進入型腔造成成型零件損壞。承受一定的側(cè)向壓力。塑料熔體在充型過程中可能產(chǎn)生單向側(cè)壓力，或者由于成型設備精度低的影響，使導柱承受了一定的側(cè)壓力，以保證模具的正常工作。若側(cè)壓力很大，不能單靠導柱來承擔，需增設錐面定位機構(gòu)。保持機構(gòu)運動平穩(wěn)。對于大、中型模具的脫模機構(gòu)，導向機構(gòu)有使機構(gòu)運動靈活平穩(wěn)的作用。 承載作用。當采用脫模板脫?；螂p分型面模具時，導柱有承受脫模板和型腔板的作用。 本次設計選用了DME2035型標準模架，其中已包括導向機構(gòu)。 10 脫模推出機構(gòu)的設計 從模具中推出塑件及澆注系統(tǒng)凝料的機構(gòu)稱為脫模機構(gòu)或推出機構(gòu)，其基本機構(gòu)包括推桿、 推桿固定板、推板導套、推板導柱、推板、支承釘和復位桿組成。事實上，脫模機構(gòu)的分類因成型塑件的形狀、復雜程度以及注射機推出機構(gòu)形式的不同而異，如按推出零件的類別對機構(gòu)分類，可以分為推桿推出、推管推出、推件板推出、推塊推出和多元件聯(lián)合推出等；如按機構(gòu)的推出動作特點來分類，可以分為簡單脫模推出、二次推出、順序推出、雙脫模推出、定模推出以及帶螺紋制品的脫模機構(gòu)等不同類型；另外還可以按推出動作的動力源，可以分為手動脫模、機動脫模、液壓和氣壓推出等不同類型。 10.1頂出機構(gòu)的設計原則 （1）頂出機構(gòu)的運動要準確，可靠，靈活，無卡死現(xiàn)象，機構(gòu)本身要有足夠的剛度和強度，足以克服托模阻力。 （2）保證在頂出過程中塑件不變性，這是對頂出機構(gòu)的最基本的要求。在設計時要正確估計塑件對模具粘附力的大小和所在位置，合理的設計頂出部位，使頂出力能均勻合理的分布，要讓塑件能平穩(wěn)的從模具中脫出而不會產(chǎn)生變型。 （3）頂出力的分布應盡量靠近型芯，且定出面積應盡可能大，以防塑件被破壞。 （4）頂出力應作用在不易使塑件產(chǎn)生變形的位置，如加強筋，凸緣，厚壁處等。應盡量避免使頂出力作用在塑件的平面位置上。 （5）若頂出部位需設在塑件使用或裝配的基準面上時，為不影響塑件尺寸和使用，一般使頂桿與塑件接觸部位出凹進塑件0.1mm左右，而頂出桿端面則應高于基準面，否則塑件表面會出現(xiàn)凸起，影響基準面的平整和外觀。 10.2脫模力的計算 本制品屬薄壁塑件，且塑件橫斷面為矩形，故脫模力計算公式如下： = （10-1） 其中：K為查《塑料成形加工與模具》表8－3得1.0035；為矩形制件的平均壁厚2mm；為塑料的彈性模量1800 MPa；為塑料平均成型收縮率0.005；為制件對型芯的包容長度7mm；為模具型芯的脫模斜度1°；為制件與型芯的摩擦因數(shù)0.21； 為塑料的泊松比0.4。 ==322.30 根據(jù)上述原則及本零件的形狀，采用推桿脫模機構(gòu)：推桿脫模機構(gòu)是典型的簡單脫模機構(gòu)，它結(jié)構(gòu)簡單，制造容易且維修方便。它是由推桿，推桿固定板，推桿墊板，支承釘和復位桿所組成。在動模一邊施加一次頂出力，就可實現(xiàn)塑件脫模的機構(gòu)稱為簡單脫模機構(gòu)。這是一種最簡單的脫模機構(gòu)，這些推桿一般只起頂出作用。推桿多用T8A或T10A材料頭部淬火硬度答50HRC以上，表面粗糙度值取0.8。和頂桿孔成H7/f6配合。 11 注射模溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計 高溫塑料熔體在模腔內(nèi)凝固將釋放熱量。注塑模存在一個合適的模具溫度。模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)是使整個成型型腔，在整個批量生產(chǎn)中保持這個合適的溫度。 對制品質(zhì)量的影響 模溫的波動及分布不均勻和模溫的不合適這兩方面會使塑料制品質(zhì)量變壞，模溫直接關(guān)系制品的成型收縮率。模溫波動會使批量生產(chǎn)制品尺寸不穩(wěn)定，從而降低制品尺寸精度，甚至出現(xiàn)尺寸誤差過大的廢品，這對成型收縮率較大的結(jié)晶型塑料影響更為明顯。 對生產(chǎn)效率的影響 冷卻時間在整個注塑周期中占50﹪-80﹪的時間。在保證塑件質(zhì)量前提下，限制和縮短時間是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵，讓高溫熔體盡快降溫固化，模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)應有較高的冷卻效率，注入模具的塑料熔體具有熱量，又模具傳導，對流和輻射散傳于大氣和注射機僅占5﹪-30﹪，熱量大部分由冷水攜走。 11.1冷卻系統(tǒng)設計原則 （1）盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡； （2）冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對塑件的冷卻效果越均勻； （3）盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，當塑件壁厚均勻時，冷卻水孔與型腔表面的距離應處處相等。當塑件壁厚不均勻時，壁厚處應強化冷卻、水孔應靠近型腔、距離要小，但也不應小于10㎜； （4）澆口處加強冷卻。一般在注射成型時，澆口附近溫度最高，距澆口越遠溫度越低，因此要加強澆口處的冷卻； （5）應降低進水與出水的溫差。如果進水與出水溫差過大，將使模具的溫度分布不均勻，尤其對流程很長的大型塑件，料溫越流越低，對于矩形模具，通常沿模具寬度方向開設水孔，使進水與出水溫度差不大于5℃； （6）合理選擇冷卻水道的形式。對收縮大的塑件應沿收縮方向開設冷卻水孔； 合理確定冷卻水管接頭位置。為不影響操作，進出口水管接頭通常設在注射機背面的模具同一側(cè)。冷卻水管進出接頭應埋入模板內(nèi)，以免模具在搬運過程中造成損壞。 11.2冷卻系統(tǒng)的簡單計算 通常對于中小型模具以及對塑料制品要求不太嚴格時，一般可忽略空氣對流、輻射以及與注射機接觸傳走的熱量，同時也忽略高溫噴嘴頭向模具的接觸傳給型腔的熱。所謂簡單計算就是以塑料熔體釋放出的熱量Q為總熱量，全部由冷卻介質(zhì)傳走。所以本設計屬中小型模具，采用簡單計算方法。具體的計算如下： 塑料傳給模具的熱量： Q =（) （11-1） 其中Q為單位時間內(nèi)塑料傳給模具的熱量（）。為每小時的注射次數(shù)，取n=50 m為每次注射的塑料量（）。C為塑料的比熱容（J/kg·C°），C=1047 J/kg·C°。 為熔融塑料進入模腔的溫度（C°）。為制品脫模溫度（C°）。計算得：Q=50×0.0364×1047×（180-60）=2.29×105（)。 冷卻時所需要的冷卻水量： M = Q/（）（） （11-2） 其中M為通過模具的冷卻水質(zhì)量（）。為導熱系數(shù)。（）為進出水溫度差（C°），不應太大，取3C°。 計算得：M=2.29×105/1055×3=72.35 根據(jù)冷卻水處于湍流狀態(tài)下的流速v與水管道直徑d的關(guān)系，確定模具冷卻水道的水道直徑d為： d=（/）（） （11-3） 其中為管道內(nèi)冷卻水的流速，一般取0.8~2.5m/s，取1.6m/s。為水的密度（/） =（4）=7.59。取冷卻水道的直徑d=10 12 有關(guān)參數(shù)的校核 12.1注塑機參數(shù)校核 注塑機的最大注塑量應大于制品的質(zhì)量或體積，通常注塑機的實際注塑量為注塑機最大注塑量的80％，塑件的體積=32.6，= 3.5 ，注射機最大注射量258。0.8×258＞17.5×2+3.5，額定注射量大于實際注射量，滿足要求。 12.2注塑機鎖模力校核 其校核公式：FPA。其中P為熔融塑料在型腔內(nèi)的壓力，取ABS常用值30Mpa； A為塑件和澆注系統(tǒng)在模具分型面上的總投影面積，(86×86×2+338)。F=1100000。PA=30×（86×86×2+338）=453900。F ＞PA 故滿足要求。 12.3模具長寬尺寸的校核 模具長×寬為（400×300）mm＜注塑機拉桿尺寸（410×370）mm。故滿足要求。 12.4模具閉合高度的校核 模具實際厚度H=297mm。注塑機最小閉合高度H=150mm。注塑機最大閉合高度H=360mm。 即H>H>H，滿足要求。 12.5開模行程校核 注塑機的開模行程應大于模具開模時取出塑件（包括澆注系統(tǒng)）所需的開模距，即滿足下式： SH+H+(5~10)。其中 S為注射機開模行程（S=700 ）；H為脫模距離 （H=40）；H為塑件高度+澆注系統(tǒng)高度。（H= 9+71=80）S=700H+H+10=130，所以開模行程滿足要求。 附圖 模架如圖（13-1）所示： 圖13-1 模架 模具裝配圖如圖（13-2）所示： 圖13-2 模具裝配圖 結(jié) 論 大學四年的學習即將結(jié)束，畢業(yè)設計是其中最后一個實踐環(huán)節(jié)，是對以前所學的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應用。在完成大學四年的課程學習和課程、生產(chǎn)實習，我熟練地掌握了機械制圖、機械設計、機械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達到了學習的目的。 通過本次對聲控開關(guān)面板注塑模具的設計，對常用塑料在成型過程中對模具的工藝要求有了更深一層的理解，掌握了塑料成型模具的結(jié)構(gòu)特點及設計計算方法，對獨立設計模具具有了一次新的鍛煉。在指導老師的協(xié)助下和在工廠師傅的講解下，同時在現(xiàn)場查閱了很多相關(guān)資料并親手拆裝了一些典型的模具實體，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。并在圖書館借閱了許多相關(guān)手冊和書籍，在設計中，充分利用和查閱各種資料，并與同學進行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設計。同時也使我對繪圖軟件UG得到了充分的熟練運用，大大提高了設計的質(zhì)量和效率。 由于學生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗，設計中不妥之處在所難免，肯請各位老師指正。 參考文獻 [1] 俞芙芳．塑料成型工藝與模具設計．武漢：華中科技大學出版社，2007． [2] 洪慎章．實用注塑成型及模具設計．北京：機械工業(yè)出版社，2006． [3] 鄧明等．現(xiàn)代模具制造技術(shù)．北京：化學工業(yè)出版社，2005． [4] 吳生緒．塑料成形模具設計手冊．北京：機械工業(yè)出版社，2008． [5] 丁浩.塑料加工基礎(chǔ).上海：上?？萍汲霭嫔纾?998. 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