時(shí)尚藝術(shù)板凳的注塑模具設(shè)計(jì)【側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)、一模單腔優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計(jì)17張CAD圖紙帶任務(wù)書(shū)+開(kāi)題報(bào)告+外文翻譯】-zsmj27

時(shí)尚藝術(shù)板凳的注塑模具設(shè)計(jì)【側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)、一模單腔】

摘  要

注塑成型工藝已經(jīng)在我國(guó)的農(nóng)業(yè)、工業(yè)、制造業(yè)、國(guó)防及日常生活等方面廣泛的運(yùn)用。為了探究注塑成型工藝的生產(chǎn)過(guò)程及其模具的設(shè)計(jì)制造過(guò)程，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)參考相關(guān)書(shū)籍，結(jié)合生活實(shí)際，對(duì)整套注塑模具的生產(chǎn)設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)探究。

本文將對(duì)塑料板凳的注塑模具設(shè)計(jì)，詳細(xì)描述了整套模具的設(shè)計(jì)過(guò)程。主要內(nèi)容包括塑件的基本介紹、塑件的結(jié)構(gòu)及成型工藝分析、材料的選擇及成型工藝、注射機(jī)的選擇及校核、模具的工作及結(jié)構(gòu)原理、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、成型零件的設(shè)計(jì)、側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等。在正確的分析材料的特點(diǎn)和塑件的工藝特點(diǎn)后，運(yùn)用三維軟件對(duì)塑件和模具的設(shè)計(jì)，制造及質(zhì)量進(jìn)行分析；運(yùn)用CAXA軟件繪制完整的模具裝配圖和其主要零件圖。此次設(shè)計(jì)綜合運(yùn)用多中專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)、如模具設(shè)計(jì)與制造基本理論、機(jī)械設(shè)計(jì)、材料成型基礎(chǔ)、塑性成型工藝、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)技術(shù)、模具CAD/CAM等。

通過(guò)對(duì)整個(gè)模具設(shè)計(jì)的過(guò)程，進(jìn)一步加深對(duì)注塑成型工藝的了解，同時(shí)也鞏固了對(duì)成型工藝的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)、工作原理等的理論知識(shí)，以及在實(shí)踐中總結(jié)并掌握模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要點(diǎn)及其設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞: 成型工藝；設(shè)計(jì)；制造；塑料

Abstract

Injection molding process has been widely used in China's agricultural、 industrial、 manufacturing、defense and other aspects of daily life. In order to explore the injection molding process and mold production process design and manufacturing process, this graduation design reference books, combined with real life, the production of injection molds for the entire design process detailed inquiry.

This article will bench plastic injection mold design, detailed description of the entire mold design process. The main contents include a basic introduction to plastic parts, design selection and verification, working principle and structure of the mold, pouring system structure and plastic parts molding process analysis, choice of materials and molding process, injection machine, forming part of the design, side parting pulling mechanism design, design-oriented organization designed to mold temperature control system, the design of the exhaust system, the introduction of design institutions. After the characteristics and process characteristics of plastic parts correct analysis of the material, the use of three-dimensional software for plastic parts and mold design, manufacturing and quality analysis; using CAXA software to draw a complete mold assembly drawing and its major parts diagram. The design of the integrated use of multi-professional knowledge, such as mold design and manufacture of basic theory, mechanical design, material forming the basis of the plastic molding process, basic computer technology, tooling CAD / CAM and so on.

Key points through the entire mold design process, and further deepen their understanding of the injection molding process, but also to consolidate the process of forming the type, structure and operating principles of the theory of knowledge, as well as summary and master mold design and in practice.

Keywords: Molding process; design; making; plastic.

目    錄

引言 1

1  塑件的基本介紹 2

1.1 塑件3D建模 2

1.2 塑件名稱(chēng) 2

1.3 塑件材料 2

1.4 塑件前景 3

1.5 塑件總體要求 3

2  塑件的結(jié)構(gòu)及工藝性分析 4

2.1 塑件結(jié)構(gòu)分析 4

2.2 塑件的工藝性分析 4

2.3 開(kāi)模方向 4

2.4 脫模斜度 5

2.5 收縮率 5

2.6 表面粗糙度 5

2.7 塑件壁厚 6

2.8 圓角 6

3  材料的選擇與工藝參數(shù) 7

3.1 材料的選擇及其性能 7

3.2 塑件的成型工藝 8

4  注射機(jī)的選擇及校核 10

4.1 注射機(jī)的相關(guān)參數(shù) 10

4.2 注射機(jī)的選擇 11

4.3 鎖模力的校核 11

4.4 開(kāi)模行程的校核 12

5  模具的工作及結(jié)構(gòu)原理說(shuō)明 13

5.1 模具的工作原理 13

5.2 模具的結(jié)構(gòu)說(shuō)明 13

6  澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 15

6.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 15

6.2 型腔的數(shù)目及分布 15

6.3 雙分型面的選擇與設(shè)計(jì) 16

6.4 主流道的設(shè)計(jì) 17

6.5 分流道的設(shè)計(jì) 18

6.6 冷料穴的設(shè)計(jì) 19

6.7 澆口的設(shè)計(jì) 19

7  成型零部件的設(shè)計(jì) 21

7.1 凹模的設(shè)計(jì) 21

7.2 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22

7.3 成型零部件尺寸的設(shè)計(jì) 22

8  側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 25

8.1 斜導(dǎo)柱的傾角 25

8.2 斜導(dǎo)柱直徑設(shè)計(jì) 25

8.3 斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度的設(shè)計(jì) 26

8.4 滑塊的設(shè)計(jì) 26

8.5 導(dǎo)滑槽的設(shè)計(jì) 27

8.6 楔緊塊的設(shè)計(jì) 27

8.7 滑塊定位的設(shè)計(jì) 27

9  合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 28

9.1 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 28

10  溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 30

10.1 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 30

10.2 冷卻回路的設(shè)計(jì) 30

11  排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 31

12  推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 32

12.1 頂出力的計(jì)算 32

12.2 凝料推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 33

13  支撐零部件設(shè)計(jì) 34

14  常見(jiàn)問(wèn)題及其解決辦法 35

14.1 熔接痕產(chǎn)生的原因及解決辦法 35

14.2 充模不力產(chǎn)生的原因及解決辦法 35

14.3 彎曲變形產(chǎn)生的原因及解決辦法 35

結(jié)論 37

謝辭 38

參考文獻(xiàn) 39

【詳情如下】【需要咨詢(xún)購(gòu)買(mǎi)全套設(shè)計(jì)請(qǐng)加QQ1459919609】

CAXA圖

dengzi.max

中間板.dwg

凝料推板.dwg

動(dòng)模墊板.dwg

型腔.dwg

型芯.dwg

塑件.dwg

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定位環(huán).dwg

定模墊板.dwg

導(dǎo)套.dwg

導(dǎo)柱.dwg

底座.dwg

推板.dwg

推板墊板.dwg

支撐架.dwg

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澆口套.dwg

滑塊.dwg

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A F N 2010) 3 :13– 16 n on in to as In we a of on is by It of We on of is We of as of an of It is to be to is an of in of . n of is is of of of of is to of on of 1] [2]. As a be as as so as to of of of on of of to So of be as an he of in is a to of to of as in In of is is as of is by s be in a an is of 3]an be 5% 0% [3]of in it to in In of be to It be in of is of of be of of of N n on et [4] an to a in 5] to in a 6] of a so be is a of 6]. is at to in to of of in of in to an 4] [7]. is on a 6] a of on of on Xu et [8] go in on o is by 7] or 4]of is of to be is of to is on of In a is is to To et [4] s et [7] is a on It be et [5] a to of is it a of of In be a an is 2 he in is to of a ). is in so be in et [4]. on a of 1 3 as of ). of 3 is a as in a to of is an in of of is of in to of at of so : n be of of is by of it is to in of is In to be is of is as of an of at of 1)). of 1 is to a of 3 n an to on a to a in to in it a of in a of to by An 5 003 / 6 004 / 2 005 005 is an of as it 5% of is of a to an on of of by to as of s), to 3 is be of a of by is in 1 of in 980s, to of is in of to to is by as to or is an NS in of A or is in of a is 1. of to be as or a of of of to is or in a of in a as by in 1. of a he is of of 0% of to 1]. is S$ 600 an of 0% of of 3%, 1%, 3%, 3%, 0% [2]. is to of to of To to it is to at a of of a of to us to in by 2 is in as in be In of on s is in is in in In of is on of by In as by is 3]. to as a an so In is is an to a ( × 4, 6, p. 121]) a a in i th of = of is of an to in a to in a 5]. In is in of of be In to by is as a 4]. As be as as it in In as is or as 6] to a a is an of a of to a 7] to a to In or as to to 8] in 9] in as a To of In a a in is as a In be in a to to of be of is in of a as In of in of to in of cos一種使注射成型冷卻更有效的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法 摘 要 對(duì)于熱塑性磨模具來(lái)說(shuō)，零件的質(zhì)量和周期在很大程度上由冷卻階段決定。為了盡量減少產(chǎn)生不必要的冷卻翹曲和收縮等缺陷現(xiàn)象，在設(shè)計(jì)中需要進(jìn)行大量的研究。我們?cè)诒疚闹刑岢隽藘?yōu)化冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，立足于幾何分析 之 上，指出冷卻線(xiàn)是利用冷卻形態(tài)的概念并且定義了冷卻水道的位置。在這里它們是恒定不變的，我們只用專(zhuān)注于流體溫度沿冷卻線(xiàn)的分布和強(qiáng)度。由于兩方面組成的目標(biāo)函數(shù)最小化，我們制定的這個(gè)溫度分布測(cè)定表明必須選出最優(yōu)的這 種 方法。本文所期待的是收縮零件質(zhì)量以及改善翹曲條件 。 關(guān)鍵詞： 逆向問(wèn)題；熱傳導(dǎo)；注塑成型；冷卻設(shè)計(jì) 1 引言 熱塑性注塑模具在塑料產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域被廣泛地使用。這個(gè)過(guò)程基本分為四個(gè)階段： 模腔填充，塑料固化，冷卻以及推出塑件。在這些階段中，專(zhuān)門(mén)為零件的冷卻時(shí)間約占了進(jìn)程總時(shí)間的百分之七十。并且塑件的部分質(zhì)量會(huì)被這個(gè)階段直接影響。因此，必須盡可能均勻地冷卻零件，這樣的話(huà)，如凹痕、翹曲、收縮等不良缺陷會(huì)減少，而熱殘余應(yīng)力也將會(huì)達(dá)到最小化。冷卻時(shí)間、數(shù)量、位置和水道的大笑的關(guān)鍵因素是最佳進(jìn)水參數(shù)，對(duì)冷卻液溫度和流體之間的傳熱和內(nèi)表面的水道系數(shù)。設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)主要是根據(jù)設(shè) 計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)，然而新的快速成型工藝的發(fā)展有可能使得在制造形狀復(fù)雜的水道時(shí)這個(gè)經(jīng)驗(yàn)顯得不夠用。所以，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須歸結(jié)于一個(gè)優(yōu)化問(wèn)題。 傳導(dǎo)分析 用熱傳導(dǎo)注入工件傳輸?shù)难芯渴且粋€(gè)非線(xiàn)性問(wèn)題是由于對(duì)溫度參數(shù)的依賴(lài)。 然而，影響模具的等熱物理參數(shù)，如熱導(dǎo)率和熱容量保持在不變的溫度范圍內(nèi)。此外，聚合物的結(jié)晶作用往往被忽視，以及與模具和零件熱接觸電阻被認(rèn)為是恒定的。溫度場(chǎng)的演化通常是通過(guò)求解傅立葉周期邊界條件方程而得到的， 這種演變可分為兩個(gè)部分：一個(gè)是循環(huán)的一部分，另一個(gè)是平均短暫的一部分。由于熱穿透深度 并沒(méi)有影響到溫度場(chǎng)，循環(huán)部分常常很容易被忽視 [3]。許多人用平均循環(huán)來(lái)分析，這樣可以簡(jiǎn)化微積分，但忽略了周?chē)牟▌?dòng)影響，這些影響平均有 15％和 40％ [3]組成。零件的水道分布越接近就會(huì)導(dǎo)致周?chē)钠骄▌?dòng)就越高。 因此，這種配置就顯得非常重要，瞬態(tài)傳熱模型是指在靜止的定期狀態(tài)。但即使是這樣，定期的瞬間溫度分析還是將被優(yōu)先考慮在平均周期分析之前。瞬間溫度分析應(yīng)該注意在研究實(shí)踐中的設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)是否用于冷卻的設(shè)計(jì)。無(wú)論零件的質(zhì)量好壞，本設(shè)計(jì)的第一階段也是最重要的階段之一都應(yīng)是熱傳導(dǎo)設(shè)計(jì)。 型優(yōu)化技術(shù) 在參 考文獻(xiàn)中，各種優(yōu)化程序已經(jīng)被使用，但這些都是以同樣的目標(biāo)為重點(diǎn)。 4] 等人從一個(gè)優(yōu)化的過(guò)程中獲得了最小的梯度和冷卻時(shí)間。 圖獲得在溫度分布均勻狀態(tài)時(shí)的最高生產(chǎn)效率，即最小的冷卻時(shí)間 [5]，同時(shí)溫度分布處于均勻狀態(tài)。]總結(jié)了 3 個(gè)實(shí)際的模具設(shè)計(jì)師的目標(biāo)，最冷的部分溫度均勻，達(dá)到理想的模具溫度，以便下一個(gè)零件可以被使用，以減少周期時(shí)間。 多個(gè)循環(huán)之間的一致性的最佳選擇是冷卻系統(tǒng)的最優(yōu)配置。而事實(shí)上，時(shí)間越長(zhǎng)，模具表面之間的型腔和冷卻水道的距離越近，模具的溫度分布也 將 更高。 相反的是 ，模具表面之間的型腔和冷卻水道的距離越短距離，更快的熱量變化會(huì)產(chǎn)生聚合物，但模具表面的非均勻溫度可導(dǎo)致部分缺陷。這里首先應(yīng)控制參數(shù)，然后是控制型腔的位置和水道的大小，最后是冷卻液流速和流體溫度。此時(shí)有兩種方法將被引用，第一種為了盡量減少目標(biāo)函數(shù) [4]和 [7]而去尋找水道的最佳位置。第二種方法是基于形冷卻線(xiàn)的研究。 ]定義了一種冷卻線(xiàn)代表所在的冷卻通道，這個(gè)冷卻線(xiàn)性表示了位于流道口的最佳條件（在冷卻水道的位置）。 8] 等人進(jìn)一步的研究表明能夠降低冷卻部位的單元，并執(zhí)行每個(gè)冷卻單元的優(yōu)化。 法的實(shí)現(xiàn) 為了得出答案，我們要用數(shù)值方法來(lái)計(jì)算。 傳熱分析是由邊界元素之一 [7]或有限元法 [4]組成的。這種分析的第一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是未知數(shù)的數(shù)目計(jì)算低于有限元素分析的數(shù)目的將計(jì)算，只是它的界限是網(wǎng)狀的是一個(gè)問(wèn)題，因此用這種解決方案來(lái)計(jì)算所花費(fèi)的時(shí)間比利用有限元分析要短。然而此方法僅限于某些問(wèn)題上，有限元方法對(duì)于另一些問(wèn)題來(lái)說(shuō)是首選的，因?yàn)槔锩娴臏囟刃枰坝薪?jīng)驗(yàn)的研究來(lái)制定最佳的界限。 為了計(jì)算最優(yōu)參數(shù)的最小化目標(biāo)函數(shù)， 4] 等人使用鮑威爾的共軛方向搜索法，馬西 [7] 等人使用在序貫二次規(guī)則 的基礎(chǔ)上的梯度方法，它不僅可以找到解決問(wèn)題的關(guān)鍵所在，而且還確定了線(xiàn)性進(jìn)化方法。 5] 等人通過(guò)遺傳學(xué)算法來(lái)得到解決方案，最后的這種算法試圖解決的范圍包括了很多方面，所以是非常耗時(shí)的。要想模具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)時(shí)間花費(fèi)達(dá)到最小化，就必須確定方法（共軛梯度）來(lái)達(dá)到一個(gè)可接受的、更迅速的、優(yōu)先的解決方案。 2 研究方法 標(biāo) 本文所介紹的方法適用于優(yōu)化的冷卻 T 形部分（圖 1）系統(tǒng)設(shè)計(jì)。這種情況在許多論文中可能會(huì)比較容易實(shí)現(xiàn)，尤其是在與 ]等人所做的研究中。 通過(guò)對(duì)部分形態(tài)的分析，兩個(gè)平 面Γ 1 和Γ 3 分別介紹了侵蝕和擴(kuò)張（冷卻線(xiàn)）部分（圖 1）。作為第三類(lèi)的溫度條件，固定的流體溫度是冷卻線(xiàn)Γ 3 熱傳導(dǎo)的邊界條件。尋找這些流體的溫度是該優(yōu)化的關(guān)鍵所在，避免使用冷卻線(xiàn)方法來(lái)優(yōu)化冷卻水道的數(shù)量和大小。這顯示了在哪些位置是不理想的水道，復(fù)雜的零件在此種情況下具有更好的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樵摬糠种械那治g線(xiàn)的位置相對(duì)應(yīng)的最低聚合物固化厚度的冷卻階段更容易得到。 圖 1：半 標(biāo)函數(shù) 在冷卻系統(tǒng) 最 優(yōu)化 設(shè)計(jì) ,質(zhì)量 應(yīng)該是最重要的一部分 。 因?yàn)?在這一 過(guò)程 中 的最小冷卻時(shí)間是 由模具厚度和材料特性 所影響的， 在給定時(shí)間達(dá)到最高質(zhì)量是很重要的。 流體溫度直接影響模具的溫度和組成部分 ,湍流流動(dòng)的唯一參數(shù)是控制冷卻液溫度 。 接下來(lái)，流體溫度和周?chē)牧慵?yōu)化分布的測(cè)定是需要優(yōu)化的參數(shù)，作為一個(gè)目標(biāo)函數(shù) 第一個(gè)任期 3 結(jié)論 本章中， 開(kāi)發(fā)的一種優(yōu)化方法確定冷卻的溫度分布線(xiàn)獲得均勻溫度場(chǎng) 。 從而 導(dǎo)致部分最小梯度和最小的冷卻時(shí)間 。 與 文獻(xiàn)中的方法相比 ,可以 顯示其效率和效益 。 值得注意的是它不需要指定一個(gè)預(yù)先冷卻通道的數(shù)量 。 進(jìn)一步的工作將包括在決定后驗(yàn)所需的最少數(shù) 量的渠道相匹配的解決方案最佳的流體溫度曲線(xiàn)。 一種使用設(shè)計(jì)特征和工藝參數(shù)來(lái)估計(jì)模具成本的集成框架 摘 要 模具是一種基本沒(méi)有廢料的生產(chǎn)工具，例 如注塑模和壓鑄模。 它可能占超過(guò) 25%的產(chǎn)品總成本和開(kāi)發(fā)時(shí)間 ， 特別是當(dāng)訂單數(shù)量很小 。 結(jié)合一個(gè)科學(xué)家模具成本估算和控制方法 ， 發(fā)展快速和低成本的工具 成為至關(guān)重要的問(wèn)題。 本文提出了一種集成方法和模具成本估算 ，基于 成本驅(qū)動(dòng)的概念和成本 修飾的 方法。 成本 驅(qū)動(dòng) 包括腔的幾何特征和核心 ,由分析成本估算方法估算基本模具成本 。 成本修飾則包括模具參數(shù)，例如分型線(xiàn)、表面紋理、頂出機(jī)構(gòu)、模 具材料和模具制造的總成本。這種方法已經(jīng)在十三個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中測(cè)試過(guò)， 平均偏差 在 該模型可以很容易地估算各種模具的成本和實(shí)施成本修飾，通過(guò)自定義使用質(zhì)量功能展開(kāi)方法，這也是在本文中主要描述的。 關(guān)鍵詞：成本估算；壓鑄模具；注射成型；質(zhì)量功能部署。 1 引言 當(dāng)今產(chǎn)品生產(chǎn)周期通常是不到 1980年代一半的 ,由于頻繁的新產(chǎn)品有更多的功能進(jìn)入市場(chǎng)。制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力 對(duì) 衡量縮短更換模具的市場(chǎng)而言 ,沒(méi)有劃線(xiàn)質(zhì)量和成本。減少更換模具的一種方法是采用凈形狀附近 (造工藝 ,例如注塑 ,壓鑄等涉及更少的步驟來(lái)獲得所需 的形狀。但是，模具（壓鑄或注塑）是一個(gè) 耗了成本、時(shí)間和專(zhuān)業(yè)知識(shí)等大量的資源。 一個(gè)典型的壓鑄模具或注塑模具由兩部分構(gòu)成：固定部分和移動(dòng)部分對(duì)接在一起 ,分開(kāi)在彈射一部分。建設(shè)的一個(gè)典型的冷室壓鑄模具圖 1所示。 模具的主要工作部件是 型芯 和 型腔 ，傳遞所需熔料到幾何腔內(nèi)，這些可能是制造單塊或組合的插入。第二部分包括進(jìn)料系統(tǒng)、脫模系統(tǒng) ,核心執(zhí)行機(jī)構(gòu)和緊固件。充料系統(tǒng)的轉(zhuǎn)輪，噴嘴和流道，包括從注射機(jī)噴嘴的熔模腔。噴射機(jī)制用于排出核心或腔的模制品。上面所有的元素被安置在一套模塊 ,由塊的支持、指導(dǎo)和 其他元素支撐。部分零件，包括型芯、型腔和充料系統(tǒng)在工廠(chǎng)專(zhuān)門(mén)制作。其他零件可以從供應(yīng)商獲得標(biāo)準(zhǔn)配件。模具裝配和功能試驗(yàn) 可 詢(xún)問(wèn)經(jīng)驗(yàn)豐富的工匠與工具設(shè)計(jì)師。 模具行業(yè)目前由日本、德國(guó)、美國(guó)、加拿大、韓國(guó)、臺(tái)灣、中國(guó)、馬來(lái)西亞、新加坡和印度 支配。模具 的主要 需求 包括汽車(chē)、電子、消費(fèi)品和電氣設(shè)備行業(yè) 。 塑料模具占模具行業(yè)的主要份額 ， 大約 60%的 廠(chǎng)房 屬于 全球 中小規(guī)模 [1]。模具需求 在印度每年 就超過(guò) 6億美元 ,年增長(zhǎng)率超過(guò) 10%在過(guò)去十年 間 。在印度，不同類(lèi)型模具所占份額為： 板材塑料模具 為 33％ 、 沖壓模具 為 31％ 、 壓鑄模具 為 13％，夾具 為 13％ ，模具供應(yīng)商為10％ [2]。 圖 1 典型的壓鑄模具結(jié)構(gòu) 工具行業(yè)正日益面臨的壓力 ， 減少模具開(kāi)發(fā)的時(shí)間和成本 ,提供更好的精度和表面粗糙度 ,提供 可行性 ,以適應(yīng)未來(lái)的設(shè)計(jì)變更和滿(mǎn)足要求 ,縮短了生產(chǎn)周期 。為 滿(mǎn)足這些需求 ,新技術(shù)例如 高速加工、淬硬鋼加工、流程建模工具設(shè)計(jì)自動(dòng)化、并行工程、快速原型和快速模具已被應(yīng)用 。要 成功操作 以及 保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì) ,有必要建立量化的成本估算的 方法 。 我們當(dāng)前研究的目標(biāo)是開(kāi)發(fā)一個(gè)系統(tǒng) ,集成框架開(kāi)發(fā)的快速工具 (注 塑模具和模具 )和壓力壓鑄應(yīng)用程序 。 依照 我們 所 提出的方法 ， 在未來(lái)一段 時(shí)間里， 一個(gè) 比較合理的 系統(tǒng)的成本估算 將會(huì)實(shí)現(xiàn)，對(duì) 不同模具 使用不同的 開(kāi)發(fā)路線(xiàn) 也是我們要考慮的 。 2 以前的作品 用于產(chǎn)品和模具在技術(shù)文獻(xiàn)報(bào)道的成本估計(jì)方法有相當(dāng)大的相似性 。 這些方法可以歸類(lèi)為 :直觀(guān)法 ,類(lèi)比法 ,分析法 , 幾何特征法和基于參數(shù)的方法。 在直觀(guān)的方法上，成本估算的準(zhǔn)確性取決于成本評(píng)估師的經(jīng)驗(yàn)和理解的能力。估價(jià)通常是在與模具設(shè)計(jì)師協(xié)商進(jìn)行的。通過(guò)長(zhǎng)期的合作，可以獲得與模具和模具開(kāi)發(fā)成本有關(guān)的估計(jì)，但這種方法仍然是在小作坊和小工廠(chǎng)里的 做法。 在類(lèi)比的方法 上 ，模具 的 成本 估計(jì)基于 以前的模具制造的 相似性系數(shù) 。 在這項(xiàng)技術(shù)中，模具編碼考慮模具尺寸，模具材料，復(fù)雜性，噴射器和門(mén)控機(jī)制 的 因素。 估價(jià)的 人開(kāi)始比較新的模具設(shè)計(jì)與所有以前的設(shè)計(jì)中最接近的匹配。 其 基本假設(shè)是：類(lèi)似的問(wèn)題也有類(lèi)似的解決方案， 再利用上述 [3]來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。 然而 ，這種方法，也被稱(chēng)為基于案例的推理， 它 需要一個(gè)完整的案例庫(kù)和一個(gè)適當(dāng)?shù)臋z索系統(tǒng) 。 到目前為止 ，這個(gè)檢索系統(tǒng) 并沒(méi)有 為 模具成本估算 作出報(bào)告 。 在分析成本估算 上 ，整個(gè) 制造業(yè)的 活動(dòng)分解成 多個(gè)基本 任務(wù)，每個(gè)任務(wù)是 一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式 計(jì)算 制造成本。 例如，一個(gè)用于加工成本 的 普遍方程： 加工成本 =（切割長(zhǎng)度 /每分鐘進(jìn)給量）×機(jī)器操作成本 威爾遜（在引言 4，第 6 章，第 121 頁(yè)）在用于集成車(chē)削和銑削操作中，提出了用于復(fù)雜的幾何因子的數(shù)學(xué)模型： 尺寸的特征 ; 相應(yīng)尺寸的公差 ; N =尺寸的總數(shù)量。 這是借助一個(gè)例子之后所解釋的。 另一種方法稱(chēng)為基于活動(dòng)的成本核算（ ，其所 涉及應(yīng)用到制造特定產(chǎn)品的所有步驟的分析方法， 在每一步中所涉及去 估計(jì)的資源（材料，勞動(dòng)力和能源）。 這 樣一個(gè)詳細(xì)的方法 用于 各種過(guò)程，包括 克里斯【 5】所開(kāi)發(fā)的鑄件 。 在工具室，這種方法 被使用于 復(fù)雜型腔幾何形狀的模具的情況下。模具成本的來(lái)源可以分為三類(lèi)：模具 的 基本成本，功能元件（型芯，型腔鑲塊）的成本和二次元件成本。在每個(gè)類(lèi)別中，需要通過(guò)加工獲得所需的 時(shí)間和其 幾何 形狀 作為成本 [ 4 ]的 參考 條件 。 可以預(yù)期的是， 建立和驗(yàn)證成本方程，以及在實(shí)際 中運(yùn)用它 ， 都是非常 繁瑣的任務(wù)。 在基于 特征 的 方法上 ，模具的幾何特征（缸，槽，孔，筋，等）作為成本動(dòng)因 所使用 。模具制造 的 成本估計(jì)使用經(jīng)驗(yàn)公式或工具，如基于知識(shí)的系統(tǒng)和動(dòng)脈神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。陳、劉 [ 6 ]用特征識(shí)別的方法來(lái)評(píng)估一個(gè)新的注塑產(chǎn)品的 成本效益 的設(shè)計(jì) 。他們認(rèn)為，一個(gè)產(chǎn)品是一套功能和特征關(guān)系的聚集。 ，這些功能的關(guān)系轉(zhuǎn)換成模具相關(guān)成本評(píng)估的一部分功能。 決策表的知識(shí)來(lái)估算注塑模具的成本。 在參數(shù)成本估算 上 ，技術(shù)，物理或功能的參數(shù)作為 成本估價(jià)的 基礎(chǔ)。 這種方法允許一個(gè)產(chǎn)品的特征（設(shè)計(jì)工程師可利用的）以經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)的技術(shù)價(jià)值形式存在。 8 ]利用回歸模型方法在注塑模具成本估算 下 使用逆向技術(shù) 。 ]利用注塑模具制造作為參考資料，模具費(fèi)用估計(jì)采用線(xiàn)性回歸方式來(lái)進(jìn)行分析。 總之 , 成本 相似 法 和成 本函數(shù)法 （成本因素）是兩 種 模具成本估算 的 方法。 在其他 的方面上 ，在工具室 里 ,新模具和以前的模具開(kāi)發(fā)之間的相似性是用來(lái)作為參考。 直觀(guān)和類(lèi)比的方法，屬于這一類(lèi)的。 在廣泛使用的直觀(guān)的方法中，成本評(píng)估師可能不會(huì)只站在一個(gè)角度上來(lái)確定所有的風(fēng)險(xiǎn)因素，因此，類(lèi)比方法用于估算模具基本成本和其他次要成本是很容易的，也是很成功的。然而，在（型芯和型腔）功能元件的情況下，要分組成為其幾何形狀，得出加工順序 ,將成為比較困難的任務(wù)，并且得到的產(chǎn)品與設(shè)計(jì)時(shí)的產(chǎn)品會(huì)有所不同。 在第二種方法上，模具成本之間的相關(guān)性及其驅(qū)動(dòng) 程序都以數(shù)學(xué)函數(shù)來(lái)表達(dá)。 分析方法，基于活動(dòng)的成本核算，基于特征的方法和參數(shù)計(jì)算方法屬于這一范疇。 雖然分析以及估計(jì)的方法適用于簡(jiǎn)單零件的加工費(fèi)用，但是難以適用于復(fù)雜幾何的模具，因?yàn)樗鼈兊闹圃毂容^困難。同樣，基于特征的成本估計(jì)也是難以適用于復(fù)雜模具，因?yàn)槟壳暗奶卣髯R(shí)別的分類(lèi)和算法不能處理相對(duì)復(fù)雜的模具。此外，這些技術(shù)可能無(wú)法考慮裝配約束條件的影響，比如表面粗糙度要求、模具的試模和其他因素。 參數(shù)化 的成本核算方法的功能就像一個(gè)黑盒子 功能一樣 ，通過(guò) 關(guān)聯(lián)的設(shè)計(jì)參數(shù)與數(shù)量有限的模具的總成本， 這是 很難證明或解釋的結(jié)果。 了注塑模具成本估算開(kāi)發(fā)了一種的綜合辦法，把相似的注塑模具以及同類(lèi)結(jié)構(gòu)構(gòu)件組合在一起，而且確定了每個(gè)小組的代價(jià)函數(shù)。成本組成部分為腔模具、模架、基本功能零部件和特殊功能零件。腔模具和電火花電極加工的機(jī)械加工成本是由機(jī)械加工時(shí)間和加工工序所決定，以及像分型面、分型線(xiàn)、表面質(zhì)量、削減核心、公差精度、加工難度系數(shù)和腔數(shù)量等因素也決定了每小時(shí)的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。模架被假設(shè)是標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件。如流道、熱流道系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和推出系統(tǒng)的基本功能零件成本估算，要按個(gè)數(shù)來(lái)估計(jì)。含有特殊功能零件，如側(cè)向分型抽芯、三板模 模具、側(cè)凸輪和退扣式設(shè)備的成本是在使用設(shè)備的基礎(chǔ)上增加實(shí)際費(fèi)用，其中有一個(gè)局限性是，對(duì)深腔類(lèi)零件的平均加工時(shí)間估計(jì)不夠準(zhǔn)確所造成的結(jié)果，如復(fù)雜形狀模具要求不同的機(jī)械加工方法，像粗加工，邊角料加工。主要是因?yàn)榍邢鞯毒叩某叽绱笮。瑤缀涡螤钕拗?，定向和設(shè)置的原因。 其次，計(jì)算中似乎沒(méi)有考慮二次曲面加工的成本（尤其是嵌入式型腔或型芯），模具材料成本的影響（直接影響切削工具的選擇和加工時(shí)間），標(biāo)準(zhǔn)模架的二次加工（為了適應(yīng)型腔、側(cè)型芯和配件，專(zhuān)用噴射器機(jī)械和熱流道噴射器等），還有的在成本估算過(guò)程中過(guò)分關(guān)注額外的加工費(fèi)用 。 這種方法在使用過(guò)程中平均每 5變量中會(huì)使用超過(guò) 15分析變量，這就需要建立統(tǒng)計(jì)分析模型和提供研究機(jī)會(huì)來(lái)計(jì)算。 一般來(lái)說(shuō)，在開(kāi)發(fā)工具中的單一模具類(lèi)型（如注塑模具或壓鑄模具），上述所給的方法只能提供相對(duì)準(zhǔn)確的估計(jì)。模具制造仍被認(rèn)為以技能和經(jīng)驗(yàn)為導(dǎo)向的制造業(yè)，而且它本身是不重復(fù)。因此，這就需要制定一個(gè)通用的模具成本估算模式，可以方便的為不同類(lèi)型的模具和復(fù)雜的加工過(guò)程來(lái)實(shí)施估價(jià)，以適應(yīng)成本估價(jià)人的決策。我們提出了一種成本模型可以適應(yīng)以上的要求，基于成本動(dòng)因的概念和成本估價(jià)。成本動(dòng)因取決于零件幾何形狀和加 工時(shí)間。成本估價(jià)取決于零件的復(fù)雜性，而且可以自定義使用質(zhì)量功能部署方法來(lái)計(jì)算，這也是本文所要討論的重點(diǎn)。 3 模具成本估算的框架 一個(gè)典型的注塑模具汽車(chē)零部件（假設(shè)模具壽命為 25 萬(wàn)件）的成本構(gòu)成如圖 2 [11]所示。這表明，模具成本（ 41％）在總成本中占很大一部分的份額，因此，必須精確地估算模具的成本。用于其它應(yīng)用（加壓模鑄，鍛造，金屬板工具等）當(dāng)中的模具成本也反應(yīng)了相似的問(wèn)題。模具成本包含了模具材料、模具設(shè)計(jì)與制造中的費(fèi)用。在這些模具成本中，模具制造成本占了最大的份額，而且是我們工作的核心。我們提出的 模具成本估算模型的結(jié)構(gòu)如圖 3 所示。在這種方法中，所有的幾何特征都映射到機(jī)械加工特征中，這是通過(guò)分析成本作為成本動(dòng)因和它們的成本的計(jì)算方法。模具的復(fù)雜性等因素被認(rèn)為是影響成本估價(jià)的其他因素。從此以后，這種模具將被用來(lái)代表注塑及壓鑄模具。 本驅(qū)動(dòng)因素：型芯和型腔特征 基于特征的設(shè)計(jì)，一部分是依照幾何特征（如整體，孔，槽和肋）中的某一空間特征和功能關(guān)系的建造，編輯和操作。該部分特征用于生成模具型腔的特點(diǎn)，表 1 中表明了在零件和模具間的特征圖譜。模具特征被分析用來(lái)確定模具的幾何尺寸、制造工藝和相對(duì)制造成本 。從本質(zhì)上講，型腔大小和形狀復(fù)雜的特征會(huì)對(duì)模具制造方法的選擇有細(xì)微差別，如成本驅(qū)動(dòng)的選擇。制造方法以一維、二維等方面用來(lái)代表工具的運(yùn)轉(zhuǎn)或工件軸的 X， Y， Z， A， B 和 C 方向，以取得所需的幾何結(jié)構(gòu)。用于特性制造的相對(duì)成本（基本模具成本），應(yīng)基于我們的經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)有足夠的模具設(shè)計(jì)和成本數(shù)據(jù)不可用時(shí)，這是很有用的。更精確的成本估算可以與分析成本方法相結(jié)合，以為后期加工提供便利。 模具制造成本的幾何結(jié)構(gòu)可以按公式 1 來(lái)計(jì)算。使用 預(yù)先決定的技術(shù)參數(shù)如每分鐘（ S）和機(jī)械小時(shí)率。機(jī)床加工每小時(shí)的加工費(fèi)用總和得出基本模具成本： 的特征切割長(zhǎng)度（ f= 1 到 n） S =相應(yīng)進(jìn)給速度（毫米 /分） 應(yīng)的機(jī)器速率（小時(shí) / 60） 工復(fù)雜因素 I n=特征數(shù)量。 為了達(dá)到成本估算，在計(jì)算加工復(fù)雜因素時(shí)，沒(méi)必要考慮到每個(gè)特征 （過(guò)程工程師將會(huì)選擇制造過(guò)程和相應(yīng)的生產(chǎn)工藝，同時(shí)要考慮到幾何尺寸公差）的所有方面。機(jī)械小時(shí)率早已經(jīng)考慮到了這些影響。其他因素的影響，如設(shè)置的參數(shù)、工具的數(shù)量和它們的序列號(hào)，這依靠幾何的復(fù)雜程度（表面，他們的取向和特殊關(guān)系）。所以，我們?cè)诠?1 中 引入一種加工工藝的常數(shù)“ K”。在電火花拋光和機(jī)床加工中， K 值的 因此，加工復(fù)雜性因素的一個(gè)特征可以給出： 例如，考慮到一個(gè)直徑 20+米和深度 16± 米為特征的圓形整體。在這種情況下，直徑 20 是一種主要尺寸和公差 米可以通過(guò)鉸孔操作來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，這有必要只考慮到深度，即 16± 米。鉸孔操作通常是在電腦數(shù)值控制立式加工中心或鏜床上執(zhí)行的。設(shè)置的參數(shù)有一種，刀具的參數(shù)可以有四種情況（中心鉆，定心鉆，鉆頭和鉸刀）。因此，加工過(guò)程常數(shù)被認(rèn)為是 此，以上所述特征加工的復(fù)雜計(jì)算公式如下： 本估算：模具復(fù)雜因素 在注塑模具和壓鑄模具的制造中，有很多模具復(fù)雜性的因素，有一些因素是不能影響總成本以及被認(rèn)為成本估算。這些因素包含分型面的復(fù)雜程度、側(cè)型芯的存在、表面粗糙度和質(zhì)地、噴射器機(jī)械和模具材料。從我們的經(jīng)驗(yàn)確定了表 2為基本的模具成本（來(lái)源于方程 3）的百分比，這里有它們成本估算費(fèi)用的詳細(xì)解釋。 型面的復(fù)雜性 在注塑模具和壓鑄模具的設(shè)計(jì)中，選擇最合適的分型面是一項(xiàng)很重要的步驟。許多研究人員報(bào)告不同的算法來(lái)選擇一個(gè)分型面，分別就模具型腔的零件，易于制造和美學(xué)方向而論。 由于受機(jī)械加工復(fù)雜性（因?yàn)榍邢鞯毒邘缀涡螤畹募s束）和模具裝配時(shí)間的影響，一個(gè)復(fù)雜零件的加工會(huì)大大增加制造成本。一個(gè)空間的分型面讓它很難被分成兩等分。有時(shí)候，它導(dǎo)致的結(jié)果是再次加工，這是沒(méi)有經(jīng)過(guò)基于特征的方法。考慮到這些不確定因素，模具分型面復(fù)雜性因素被分為三個(gè)等級(jí)：直分型面、一般分型面和自由分型面。直分型面不會(huì)施加任何額外費(fèi)用，然而，一般分型面和自由分型面的成本將分別會(huì)多出 10～ 20％和 20～ 40％，這些安排在后面的部分中討論。 型芯的存在 產(chǎn)品的側(cè)面包括側(cè)孔或側(cè)凹，阻礙了從模具中的推出。為 了能成型這樣的產(chǎn)品，需要這樣一種側(cè)向分型的機(jī)構(gòu)，它們應(yīng)在推出產(chǎn)品前使用。側(cè)向分型和抽芯機(jī)構(gòu)需要的零件有導(dǎo)柱、導(dǎo)軌、側(cè)滑塊和液壓氣動(dòng)執(zhí)行器等，它們會(huì)增加額外的費(fèi)用。如果產(chǎn)品的幾何形狀要求的內(nèi)抽芯的數(shù)量存在于不同的方向，那么型芯尺寸和成本就會(huì)大大增加，從而模具加工及裝配時(shí)間也會(huì)大大增加。雖然側(cè)型芯的加工費(fèi)用已經(jīng)在成本估算中確定過(guò)了，但由于復(fù)雜的附加配件，二次加工會(huì)在所難免。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)這個(gè)成本估算（γc）的相應(yīng)值在表 2 中。 面粗糙度和紋理 模具表面通常是拋光表面粗糙度 一些表面紋理可能被添加到模具的成型零件中，增加了一些外觀(guān)或功能要求。這需要像電火花毛化、照片蝕刻工藝和表面專(zhuān)業(yè)處理等措施，增加了模具制造商的工作。因此，拋光和紋理處理會(huì)增加額外的成本，根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，這里的成本估算值（γ p）分別列于表 3 中。 出機(jī)構(gòu) 對(duì)于模具的 推出機(jī)構(gòu)，其 零件包括一個(gè)簡(jiǎn)單的頂針或推件板機(jī)構(gòu)，或一個(gè)復(fù)雜的液壓氣動(dòng)執(zhí)行的機(jī)構(gòu)。推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)取決于工件的幾何形狀和生產(chǎn)所需的效率。此外，推出機(jī)構(gòu)的 設(shè)計(jì)可能導(dǎo)致更大的型芯尺寸來(lái)容納滑塊、推件板、驅(qū)動(dòng)器， 推出機(jī)構(gòu) 等多種零件。因此，頂出機(jī)構(gòu) 的總成本增加費(fèi)用要根據(jù)其類(lèi)型而定。這個(gè)成本估算（γ e）值列于表 4 中。 具材料 注塑模具和壓鑄模具的材料應(yīng)具有的機(jī)械性能有：高硬度、熱變形小，高抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。常用的注塑模具和壓鑄模具的工具鋼有 ， 2， 些材料比一般鋼材要昂貴。在該模具材料成本的基礎(chǔ)上，直接應(yīng)用模架（在總成本模式考慮時(shí)）。由于對(duì)刀具壽命的影響，模具材料的特點(diǎn)也影響到了制造成本。最近的發(fā)展是淬硬模具鋼，這表明表面精度和表面粗糙度不能改善高速加工。以碳鋼熱作模具鋼模具材料為 例，在十多個(gè)案例的平均研究在基礎(chǔ)上，模具材料因子（γm）可提高 2基本模具費(fèi)用。 4 建立成本估算 由表 2可以看出，一個(gè)模具或模具總成本的各種因素的影響是相互聯(lián)系的。而在表中給出的數(shù)值是根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)得出的，它們無(wú)法在其他地方適用，除非他們有一個(gè)龐大的案例庫(kù)，用以驗(yàn)證相同的案例。因此要進(jìn)行成本估算必須定制一個(gè)單獨(dú)的工具庫(kù)。 自定義的使用成本估算方法之一是運(yùn)用多元回歸分析。這包括收集歷史資料、建立回歸系數(shù)或成本估算關(guān)系（ 然而，在商業(yè)工具庫(kù)中設(shè)立的多元回歸分析可能無(wú)法模擬真實(shí)的情況，因 為制造注塑模具和壓鑄模具的工具種類(lèi)繁多，以及需要計(jì)算大量的歷史。 我們提出另一種基于質(zhì)量功能展開(kāi)的方法來(lái)建立成本估算，以克服上述限制（質(zhì)量功能展開(kāi)）方法。 基礎(chǔ)理論是項(xiàng)目實(shí)物模型，并建立由不同模具參數(shù)因素來(lái)考慮成本。用戶(hù)必須評(píng)估作為參考的基本成本，以及裝配模具參數(shù)（分型面的復(fù)雜性，表面粗糙度等）的影響。這提高了總成本估算的準(zhǔn)確性。表 5 說(shuō)明了模具參數(shù)及其相關(guān)費(fèi)用在開(kāi)發(fā) 方法所涉及的步驟如下： 1．識(shí)別主要的模具參數(shù)，包括基本模具和模具特色制造等。 2．把模具參數(shù)不同 層次的復(fù)雜等級(jí)加以分類(lèi)（ 列參數(shù)）。 3．除了基本模具制造成本，確定模具成本要素（質(zhì)量功能配置行）等。 4．確定占基本模具成本的百分比中較大的成本要素。比如，分型面加工成本是基本模具成本的 10%，因此，成本估價(jià)一般是 5．考慮到發(fā)展關(guān)系矩陣的復(fù)雜性，使用 1數(shù)值范圍（ 1=弱， 3=中， 9 =強(qiáng)）。 6．構(gòu)建相關(guān)矩陣，使用 數(shù)值范圍（ 弱， ， 強(qiáng)）。 7．為使矩陣的關(guān)系正常化，應(yīng)使用沃瑟曼方法。正規(guī)化矩陣的歸一系數(shù)由以下方程式 [12]給出： 8．計(jì)算每個(gè) 重要的模具技術(shù)參數(shù)。 9. 技術(shù)參數(shù)可以被用為各自的成本估算。注塑模具和壓鑄模具成本估算的全部方法論用第五部分的工業(yè)應(yīng)用實(shí)例來(lái)說(shuō)明。 圖 4 壓鑄組件的模具 5 工業(yè)應(yīng)用實(shí)例 圖 4 顯示了一個(gè)鋁制零件吊扇使用，以及相應(yīng)的壓模嵌入件。風(fēng)扇組件的生產(chǎn)采用冷室加壓模鑄法工藝。模具設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)存在相當(dāng)?shù)碾y度在于一些零件組成小的幾何特征和分裂分型面。電腦數(shù)值控制電火花加工工藝被用來(lái)做來(lái)制造型芯和型腔，并插入模具材料中。模架、噴射器和螺絲均購(gòu)自標(biāo)準(zhǔn)件的供應(yīng)商。 本模具制造成本 用鑄造一個(gè) 模型被用來(lái)輸入作為設(shè)計(jì)模具的基礎(chǔ)。為了估算基本模具成本，模具加工特征和相應(yīng)的過(guò)程應(yīng)縮進(jìn)。然后，加工費(fèi)用要使用均衡器 3 來(lái)估算。模具特色加工和它的臨界尺寸（我的尺寸特性）和相應(yīng)的尺寸公差（尺寸公差的維度）是被考慮在復(fù)雜性因素的計(jì)算。結(jié)果表明見(jiàn)表 6。用以下的價(jià)格（印度盧比， 1 盧比≈ 元）： 本估算 這個(gè)例子中模具的主要特征復(fù)雜性考慮如下： 單）； 配幾率）； 頂針（直徑最小為 3 毫米，最大為 8 毫米）； 13（需要淬火，回火，很難加 工）； a<要拋光）； ； 12 +1（校準(zhǔn)是關(guān)鍵）。 模型的開(kāi)發(fā)按照第 4 部分所討論的展開(kāi) 。 這八個(gè)成本要素在表 7 中所示的其余幾欄有所展示。有關(guān)鑒定人的費(fèi)用的決定在第二欄中給出，模具的成本百分比也有給出。例如，成本評(píng)估師認(rèn)為分型面的加工是相關(guān)基本模具成本的 10％，加工型腔和型芯的費(fèi)用是基礎(chǔ)零件的 9％。分析了模具設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，并且個(gè)別參數(shù)的成本示意利用 1律來(lái)完成關(guān)系矩陣。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，沒(méi)有考慮相關(guān)聯(lián)矩陣。表 8 代表了正?；P(guān)系 于不同的 成本估算，加入了相應(yīng)列的系數(shù)。 各種模具參數(shù)（成本估算）模具總成本的影響，給出如下： 分型面因子（γ聚苯乙烯） = 頂出機(jī)構(gòu)因子（γ e） = 型芯個(gè)數(shù)因子（γ c） = 拋光因子（γ） = 模具材料因子（γ m） = 6 成本模式的檢查 對(duì)研究所開(kāi)發(fā)的 13 個(gè)工業(yè)用例成本模式進(jìn)行檢查，包含 7 個(gè)注塑模具， 3 個(gè)壓鑄模具， 2 個(gè)擠出模具和 1 個(gè)壓縮模具。過(guò)去四年時(shí)間里，這些都是在印度的中央機(jī)械開(kāi)發(fā)工程研究所中進(jìn)行的，每個(gè)案例遵照的方法有： 1．零部件功能的檢查 2．特征映射：轉(zhuǎn) 換功能，把零部件加工為有一定功能的模具。 3．模具成本估算方法的基本方程 3。 4．使用第 4 節(jié)所討論的 本模型來(lái)估算成本。 圖 5 比較成本偏差 5．模具的基本成本估計(jì)，二次零件（ 成本和型芯、型腔的材料成本。 圖 5 直觀(guān)地顯示了復(fù)雜模具的使用方法，可以準(zhǔn)確的估算成本，更重要的是，更精確的計(jì)算能得出更好的計(jì)算結(jié)果。單獨(dú)的工具庫(kù)可以建立自己的評(píng)級(jí)，很容易得出成本估算。 7 結(jié)論 模具開(kāi)發(fā)時(shí)，各零部件的成本計(jì)算的記載并不是都那么詳細(xì)。傳統(tǒng)的成本估算方法取決于有經(jīng)驗(yàn)的模具制造商，卻不適用于現(xiàn)代的估算案例，特別是當(dāng)模具具有比 較高的復(fù)雜性時(shí)。在這項(xiàng)工作中，利用特性法、成本計(jì)算法，使參數(shù)化形成為一種混合型模具成本估算模型。這個(gè)成本模型可以比較容易的應(yīng)用于現(xiàn)在的估算領(lǐng)域。一個(gè)質(zhì)量功能展開(kāi)方法已提出來(lái)進(jìn)行模具成本的估算。在 13 個(gè)工業(yè)實(shí)例中已經(jīng)驗(yàn)證了費(fèi)用模式，包括注塑模具和壓鑄模具，平均偏差僅為 最大偏差為 在小工廠(chǎng)中不易實(shí)現(xiàn)此種系統(tǒng)成本模式的方法。再者，特性識(shí)別和定制成本估算需要一些具有專(zhuān)業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的人來(lái)進(jìn)行評(píng)級(jí)。自動(dòng)化集成水平的提高，加強(qiáng)了具有特征識(shí)別功能的電腦數(shù)據(jù)庫(kù)，可以使上面提到的問(wèn)題得以解決，并能提高該模 式的效率成本，這也是目前要研究的方向 在此，作者要感謝印度孟買(mǎi)的工具和儀表制造商協(xié)會(huì)（ 分享了對(duì)印度模具制造業(yè)狀況的信息。也感謝該集團(tuán)的制造技術(shù)部、機(jī)械工程研究所 爾加布爾人員的合作，大家共同見(jiàn)證該集團(tuán)的模具開(kāi)發(fā)和制造的不斷提升 。 摘 要 注塑成型工藝已經(jīng)在我國(guó)的農(nóng)業(yè)、工業(yè)、制造業(yè)、國(guó)防及日常生活等方面廣泛的運(yùn)用。為了探究注塑成型工藝的生產(chǎn)過(guò)程及其模具的設(shè)計(jì)制造過(guò)程，本次畢業(yè) 設(shè)計(jì) 參考相關(guān)書(shū)籍，結(jié)合生活實(shí)際，對(duì)整套注塑模具的生產(chǎn)設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行 詳細(xì) 探究。 本文 將對(duì) 塑料板凳的注塑模具設(shè)計(jì)， 詳細(xì)描述了整套模具的設(shè)計(jì)過(guò)程。 主要內(nèi)容包括 塑件的基本介紹 、塑件的結(jié)構(gòu)及成型工藝分析、材料的選擇及成型工藝、注射機(jī)的選擇及校核、模具的工作及結(jié)構(gòu)原理、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、成型零件的設(shè)計(jì)、側(cè)向分型 抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、 合模 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、排氣系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)、 推 出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等。在正確的分析材料的特點(diǎn)和塑件的工藝特點(diǎn)后，運(yùn)用三維軟件對(duì)塑件和模具的設(shè)計(jì)，制造及質(zhì)量進(jìn)行分析；運(yùn)用 此次設(shè)計(jì)綜合運(yùn)用多中專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)、如模具設(shè)計(jì)與制造基本理論、機(jī)械設(shè)計(jì)、材料成型基礎(chǔ)、塑性成型工藝、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)技術(shù)、模具 通過(guò) 對(duì)整個(gè)模具 設(shè)計(jì) 的 過(guò)程， 進(jìn)一步加深對(duì)注塑成型工藝的了解 ，同時(shí) 也 鞏固了對(duì)成型工藝 的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)、工作原理等的理 論 知識(shí)，以及在實(shí)踐中總結(jié)并掌握模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要點(diǎn) 及其 設(shè)計(jì)方法。 關(guān)鍵詞 : 成型工藝；設(shè)計(jì)；制造 ；塑料 s of In to of of a to of of of to of of of of of to a of of as of of so of to of of of as as in 目 錄 引言 ........................................................................................................................................... 1 1 塑件的基本介紹 ............................................................................................................ 2 件 3D 建模 ...................................................................................................................... 2 件名稱(chēng) ............................................................................................................................ 2 件材料 ............................................................................................................................ 2 件前 景 ............................................................................................................................ 3 件總體要求 .................................................................................................................... 3 2 塑件的結(jié)構(gòu)及工藝性分析 .......................................................................................... 4 件結(jié)構(gòu)分析 .................................................................................................................... 4 件的工藝性分析 ............................................................................................................ 4 模方向 ............................................................................................................................ 4 模斜度 ............................................................................................................................ 5 縮率 ................................................................................................................................ 5 面粗糙度 ........................................................................................................................ 5 件壁厚 ............................................................................................................................ 6 角 .................................................................................................................................... 6 3 材料的選擇與工藝參數(shù) .............................................................................................. 7 料的選擇及其性能 ........................................................................................................ 7 件的成型工藝 ................................................................................................................ 8 4 注射機(jī)的選擇及校核 ................................................................................................. 10 射機(jī)的相關(guān)參數(shù) .......................................................................................................... 10 射機(jī)的選擇 .................................................................................................................. 11 模力的校核 .................................................................................................................. 11 模行程的校核 .............................................................................................................. 12 5 模具的工作及結(jié)構(gòu)原理說(shuō)明 ................................................................................... 13 具的工作原理 .............................................................................................................. 13 具的結(jié)構(gòu)說(shuō)明 .............................................................................................................. 13 6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .......................................................................................................... 15 注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 ...................................................................................................... 15 腔的數(shù)目及分布 .......................................................................................................... 15 分型面的選擇與設(shè)計(jì) .................................................................................................. 16 流道的設(shè)計(jì) .................................................................................................................. 17 流道的設(shè)計(jì) .................................................................................................................. 18 料穴的設(shè)計(jì) .................................................................................................................. 19 口的設(shè)計(jì) ...................................................................................................................... 19 7 成型零部件的設(shè)計(jì) ...................................................................................................... 21 模的設(shè)計(jì) ..................................................................................................................... 21 模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .............................................................................................................. 22 型零部件尺寸的設(shè)計(jì) .................................................................................................. 22 8 側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ........................................................................................ 25 導(dǎo)柱的傾角 .................................................................................................................. 25 導(dǎo)柱直徑設(shè)計(jì) .............................................................................................................. 25 導(dǎo)柱長(zhǎng)度的設(shè)計(jì) .......................................................................................................... 26 塊的設(shè)計(jì) ...................................................................................................................... 26 滑槽的設(shè)計(jì) .................................................................................................................. 27 緊塊的設(shè)計(jì) .................................................................................................................. 27 塊定位的設(shè)計(jì) .............................................................................................................. 27 9 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ................................................................................................. 28 柱、導(dǎo)套的設(shè)計(jì) .......................................................................................................... 28 10 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ............................................................................................... 30 度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 ............................................................................................ 30 卻回路的設(shè)計(jì) ............................................................................................................ 30 11 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ........................................................................................................ 31 12 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ........................................................................................................ 32 出力的計(jì)算 ................................................................................................................ 32 料推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .................................................................................................... 33 13 支撐零部件設(shè)計(jì) ........................................................................................................ 34 14 常見(jiàn)問(wèn)題及其解決辦法 .......................................................................................... 35 接痕產(chǎn)生的原因及解決辦法 .................................................................................... 35 模不力產(chǎn)生的原因及解決辦法 ................................................................................ 35 曲變形產(chǎn)生的原因及解決辦法 ................................................................................ 35 結(jié)論 ......................................................................................................................................... 37 謝辭 ......................................................................................................................................... 38 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................... 39 引言 隨著我國(guó)工業(yè)技術(shù)的飛躍性發(fā)展，模具在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域中發(fā)揮越來(lái)越大的作用，享有著“工業(yè)之母”的美稱(chēng)。模具制造是指通過(guò)注塑、壓鑄和鍛壓等方式得到所需的各種產(chǎn)品或工件，一個(gè)設(shè)計(jì)合理的塑件往往能夠代替幾個(gè)傳統(tǒng)金屬構(gòu)件。利用塑性材料獨(dú)有的特性，一次注塑成型往往就可以得到非常復(fù)雜的形狀，所帶來(lái)的實(shí) 際應(yīng)用效果非傳統(tǒng)工藝所能相比。模具的生產(chǎn)與制造融合了多項(xiàng)高精密技術(shù)為一體，既是高新技術(shù)產(chǎn)品，又是高新技術(shù)載體。采用模具成型工藝，運(yùn)用高新技術(shù)控制對(duì)所需的塑件進(jìn)行加工生產(chǎn)，不僅可以提高生產(chǎn)時(shí)效，保質(zhì)保量。而且還能減少生產(chǎn)線(xiàn)對(duì)材料的過(guò)度依賴(lài)，壓縮了生產(chǎn)成本，更好的獲取經(jīng)濟(jì)效益。 注塑成型是塑性成各個(gè)領(lǐng)域型加工中最常見(jiàn)的加工方法，其中注塑模具已經(jīng)被廣泛的采用。它的成型效果、制造精度、生產(chǎn)周期以及生產(chǎn)效率的高低，直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量和成本。注塑成型現(xiàn)已被廣泛的應(yīng)用于機(jī)械、電子、航空、航天、軍工、交通、汽車(chē)、建 材、醫(yī)療器械、生物、能源和日用品等領(lǐng)域。在一些發(fā)達(dá)國(guó)家，模具的生產(chǎn)制造早已形成產(chǎn)業(yè)鏈，成為這些國(guó)家的基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)工業(yè)之一。模具產(chǎn)業(yè)，在美國(guó)被成為“美國(guó)工業(yè)的基石”，在日本被稱(chēng)為“促進(jìn)社會(huì)富裕的源泉、動(dòng)力”。工業(yè)要發(fā)展，模具要先行。沒(méi)有高水平的模具產(chǎn)業(yè)鏈就沒(méi)有高水平的工業(yè)產(chǎn)品?，F(xiàn)在，模具工業(yè)水平是衡量一個(gè)國(guó)家制造工業(yè)制造水平高低的重要標(biāo)志。 綜上所述，進(jìn)行模具設(shè)計(jì)是一項(xiàng)綜合性的研究，其目的和意義在于以下幾點(diǎn)： (1)查閱中內(nèi)外文獻(xiàn)檢索和閱讀的能力； (2)運(yùn)用專(zhuān)業(yè)理論，解決實(shí)際問(wèn)題的能力； (3)設(shè)計(jì)，繪圖的能力 ，包含計(jì)算機(jī)的使用能力； (4)對(duì)模具設(shè)計(jì)制造的初步了解及掌握； (5)形象思維和邏輯思維相結(jié)合的表達(dá)能力； (6)撰寫(xiě)畢業(yè)論文的能力； (7)養(yǎng)成認(rèn)真、嚴(yán)肅、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)。 1 塑件的基本介紹 對(duì)塑件進(jìn)行介紹與分析，是對(duì)所設(shè)計(jì)的塑件有個(gè)初步的了解。在接受設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)后，要及時(shí)的對(duì)塑件的種類(lèi)、批量的大小、尺寸條件及技術(shù)條件有個(gè)整體概念，便于在設(shè)計(jì)模具時(shí)選用適宜的方式來(lái)成型塑件。 本章從以下 5 個(gè)方面依次展開(kāi)介紹： (1)塑件 3(2)塑件名稱(chēng)； (3)塑件材料；(4)塑件前景； (5)塑件總體 要求。 件 3D 建模 運(yùn)用 3件 3示： 圖 件的 3D 建模 示意圖 件名稱(chēng) 塑件的名稱(chēng)為：時(shí)尚藝術(shù)板凳。 件材料 綜合生活實(shí)際，參考市場(chǎng)上各種材料的價(jià)格，及各材料的注塑性能和成型特性，最終選擇聚丙烯（ 為本次設(shè)計(jì)的注塑材料。聚丙烯的物理、成型特性在第三章進(jìn)行詳細(xì)介紹。 件前景 塑料板凳是人們?nèi)粘Ｉ钪惺诸l繁接觸到的塑件產(chǎn)品，市場(chǎng)需求量大。要求具有較高的外觀(guān)要求，和 較長(zhǎng)的使用壽命。對(duì)塑料板凳進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，結(jié)合生活實(shí)際，不脫離現(xiàn)實(shí)，加強(qiáng)對(duì)模具設(shè)計(jì)與制造相關(guān)知識(shí)的了解。 件總體要求 表 塑件總體要求表 塑件名稱(chēng) 時(shí)尚藝術(shù)板凳。 使用材料 聚丙烯（ 精度等級(jí) 一般精度要求 使用環(huán)境 室內(nèi)外， 0℃ ～ 60℃。 抗沖擊要求 從三米高落下表面不開(kāi)裂，不出現(xiàn)裂痕。 剛性要求 在 80 外觀(guān)要求 色澤良好， 無(wú)氣泡 、飛邊或其他缺陷。 使用壽命 5 年及以上。 生產(chǎn)批量 10 萬(wàn)件及以上。 根據(jù)表 述，現(xiàn)可將此塑件的設(shè)計(jì)要 求歸納為：該塑件產(chǎn)品需要具有 較高的外觀(guān)要求；且在日常的使用中，不易出現(xiàn)明顯的使用缺陷，就要求塑件具有一定的剛性和剛沖擊性要求；成品低，但要真正做到物美價(jià)廉，有較高的使用壽命； 市場(chǎng)需求量大，需 大批量自動(dòng)化生產(chǎn)。 2 塑件的結(jié)構(gòu)及工藝性分析 本章，塑件的結(jié)構(gòu)及工藝分析主要從以下 8 個(gè)方面展開(kāi)介紹： (1)塑件結(jié)構(gòu)分析； (2)塑件的工藝性分析； (3)開(kāi)模方向； (4)脫模斜度； (5)收縮率； (6)表面粗糙度； (7)塑件壁厚； (8)圓角。 件結(jié)構(gòu)分析 結(jié)合 (圖 現(xiàn)將此注塑 板凳的結(jié)構(gòu)定為：塑件上平面直徑 26圓面，塑件下平面直徑為 34圓面，上下表面平行，高為 30件厚度為 5端兩邊有地孔，增加防滑性能；上端兩邊有側(cè)孔，增加便攜性能，但需要借助側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)方形成側(cè)孔；中間有個(gè)定位孔，板凳有個(gè)高約 5位背靠，增加舒適度。 件的工藝性分析 想要在有限的工序中，生產(chǎn)出優(yōu)秀的塑件，獲取而更好的經(jīng)濟(jì)效益。不僅要對(duì)塑件的材料進(jìn)行分析，檢測(cè)和實(shí)驗(yàn)外。還需對(duì)塑件的結(jié)構(gòu)和工藝問(wèn)題進(jìn)行特定的分析和處理。這種方法的目的有兩個(gè)：一、可以使成型工藝方便，順利的進(jìn)行。 二、滿(mǎn)足塑件和模具在經(jīng)濟(jì)上要求，達(dá)到提高產(chǎn)品生產(chǎn)率和減少成本。 在進(jìn)行塑件結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)時(shí)，必須遵循以下幾個(gè)原則： (1)在設(shè)計(jì)塑件時(shí)，應(yīng)考慮原材料的成型工藝性，如流動(dòng)性、收縮率 、熱敏性等 ； (2)在設(shè)計(jì)塑件的同時(shí)應(yīng)考慮其模具的總體結(jié)構(gòu)，模具 的 型腔 和型芯要容易生產(chǎn)和 制造，模具抽芯和推出機(jī)構(gòu) 要盡可能的 簡(jiǎn)單 ； (3)在保證塑件使用性能、物理性能與力學(xué)性能、電性能、耐化學(xué)腐蝕性能和耐熱性能等的前提下，力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壁厚均勻，使用方便 ； (4)當(dāng)對(duì)設(shè)計(jì)的塑件外觀(guān)要求較高時(shí)，應(yīng)先通過(guò)造型，然后逐步繪制圖樣。 塑料制件 的結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：尺寸和精度、表面粗糙度、塑件形狀、壁厚、斜度、加強(qiáng)筋、支撐面、圓角、孔、螺紋、文字、符號(hào)及標(biāo)記等。 模方向 本次設(shè)計(jì)的塑件，是一個(gè)對(duì)外觀(guān)質(zhì)量有著苛刻要求的產(chǎn)品。若外觀(guān)有稍許瑕疵，將直接淪為廢品，毫無(wú)經(jīng)濟(jì)價(jià)值可言。通過(guò)塑件與模具的位置分析可得出結(jié)論：塑件在型腔上形成它的外表面，故塑件的內(nèi)表面形成在型芯上，所以推出機(jī)構(gòu)將設(shè)定在型芯內(nèi)部。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般模具開(kāi)模都是沿著塑件 樣開(kāi)模對(duì)塑件的外表面影響最小。所以塑件 模方向具體 如圖 意： 圖 具的開(kāi)模方向示意圖 模斜度 由于注塑模具的材料是先加熱到熔融態(tài)或粘稠態(tài)時(shí)，再通過(guò)注射機(jī)注射到模具中。然后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的冷卻和保壓，材料必然會(huì)出現(xiàn)部分收縮現(xiàn)象，使他緊緊的包緊在型芯上。 因此為了便于從塑件中抽出型芯或者從型腔中脫出塑件，防止塑件表面在脫模時(shí)劃傷，在設(shè)計(jì)塑件時(shí)應(yīng)考慮與脫模方向平行的脫模斜度。脫模斜度的大小，與塑件的性質(zhì)、幾何形狀、摩擦系數(shù)的大小、塑件壁厚及收縮率有關(guān)，形狀越復(fù)雜脫模斜度應(yīng)取的越大。 首先，以本次設(shè)計(jì)的塑件為參考依據(jù)。再 結(jié)合現(xiàn)實(shí)工廠(chǎng)中的生產(chǎn)能力，以及制成塑件材料的工藝特性等。以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和外表面質(zhì)量的目的。依據(jù)《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》查得：設(shè)置產(chǎn)品的脫模斜度為 1°。 縮率 通過(guò)查閱相關(guān)書(shū)籍可查得， 間 。結(jié)合材料的特性和產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)工藝特點(diǎn)，在本次設(shè)計(jì)當(dāng)中，塑件的材料收縮率設(shè)定為 面粗糙度 影響塑件外觀(guān)質(zhì)量的主要因素就是塑件表面粗糙度，而塑件表面粗糙度的主要影響與模具型腔的表面粗糙度密不可分，是最直接的影響。一般來(lái)說(shuō)，模具的表面粗糙程度一 般比塑件的表面粗糙程度要求低一到兩個(gè)等級(jí)。該零件表面質(zhì)量的要求有： (1)無(wú)氣泡； (1)無(wú)飛邊； (1)無(wú)毛刺。 件壁厚 塑料制品應(yīng)具有一定的厚度，有以下三個(gè)方面的原因： (1)具有一定的厚度才具有一定的強(qiáng)度和剛度，才能滿(mǎn)足使用性能方面的要求； (2)具有一定的厚度，使熔融時(shí)的材料在型腔中成型的時(shí)候能保持良好的流動(dòng)性； (3)具有一定的厚度，才能承受脫模力，才能順利脫模。 對(duì)于同一塑件的壁厚，壁厚大小應(yīng)盡量保持一致。不然會(huì)因?yàn)楹穸炔灰?，造成冷卻速度的不一，使 成品產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，造成塑件的變形、縮孔等缺陷。所以同一塑件的壁厚應(yīng)盡量做到一致，盡量避免因壁厚大小所帶來(lái)的缺陷出現(xiàn)。 料的塑件壁厚一般取 3～ 5壁厚取值過(guò)大，則易出現(xiàn)氣泡和凹陷等缺陷，也不易進(jìn)行冷卻。綜合所述，根據(jù)塑件的使用需要和 化學(xué)性能和流動(dòng)特性，設(shè)定塑件的壁厚為 5 角 塑件的面與面之間一般應(yīng)采用圓弧過(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。另外，塑件轉(zhuǎn)角處的圓角對(duì)應(yīng)于模具上的圓角，有時(shí)可便于模具的加工制造 及模具強(qiáng)度的提高，避免模具在淬火或使用時(shí)應(yīng)力裂開(kāi)。 在一般的模具設(shè)計(jì)中，塑件圓角半徑的取值通常應(yīng)取小于 1不影響塑件的外觀(guān)質(zhì)量，和工廠(chǎng)中生產(chǎn)模具的能力允許下。模具圓角半徑應(yīng)盡可能取值大于 2合以上所述，本次設(shè)定塑件與模具上的過(guò)度圓角半徑為 2 3 材料的選擇與工藝參數(shù) 對(duì)材料進(jìn)行了解，對(duì)于塑件的生產(chǎn)是十分必要的。材料是塑件最直接的組成，對(duì)材料性能的分析及工藝參數(shù)的分析，選擇適宜的材料進(jìn)行注塑，提高經(jīng)濟(jì)效益及時(shí)間效率。 本章，材料的選擇與工藝參數(shù)主要從以下 2 個(gè)方面來(lái)進(jìn)行介紹： (1)材料的選擇及其性能 ； (2)塑件的成型工藝 。 料的選擇及其性能 中文名：聚丙烯（ 中文別名：丙綸；聚丙烯纖維；丙綸短纖維 英文名： ： 9003 化學(xué)式：633 )( 密度： 。 熔點(diǎn)： 164～ 170℃。 主要用途：聚丙烯在化工，耐堿行業(yè)有著卓越表現(xiàn)?？芍谱麟p向拉伸薄膜、管材行業(yè)、家用電器外殼、汽車(chē)行業(yè)。 基本特性：聚 丙烯（ 一種乳白色、高結(jié)晶聚合物。它無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)臭，即使廢棄后對(duì)環(huán)境的危害也非常小。它的密度較低，密度值通常為 ，是當(dāng)前已知塑料原料中密度較輕的品種之一。它在水中的性能特別穩(wěn)定，在水中的吸水率也僅有 它的來(lái)源范圍較廣，合成難度較易，成型效果顯著。但因?yàn)榫郾┑氖湛s率波動(dòng)較大，容易造成壁厚的制品出現(xiàn)產(chǎn)品缺陷。對(duì)于尺寸精度要求較高的制品，還難以達(dá)到所需要求。表面色澤良好，易于著色。 聚丙烯的的成型特性如下： (1)具有較高的 耐熱性。連續(xù)使用時(shí)的溫度可達(dá)到 110～ 120℃， 120℃以上易發(fā)生變形，翹曲； (2)擁有良好的力學(xué)性能，與聚乙烯相比，除了耐沖擊性之外的其它力學(xué)性能均在聚乙烯之上，成型加工性能良好； (3)流動(dòng)性良好，溢邊值在 右； (4)質(zhì)地純凈，無(wú)毒性，透明性好，吸濕性小，電絕緣性能好； (5)冷卻速度較快，澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應(yīng)該緩慢散熱； (6)著色性不好，模具處于 50℃以下塑件色澤不均，易產(chǎn)生流痕和熔接不良； (7)因收縮率較大，造成成型時(shí)的收縮范圍較大，易發(fā)生縮孔、變形、凹痕等 缺陷，方向性強(qiáng)； (8)塑件壁厚應(yīng)均勻，盡量避免因缺口和尖角造成的應(yīng)力集中。 聚丙烯樣式如圖 示： 圖 3丙烯樣式圖 件的成型工藝 結(jié)合所選材料的成型特性和產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)尺寸，編寫(xiě)產(chǎn)品的塑料成型工藝卡片。塑料成型工藝卡片的內(nèi)容主要有： (1)塑件的名稱(chēng)； (2)材料及其特性； (3)相關(guān)的工藝參數(shù) (溫度、壓力、時(shí)間 )； (4)設(shè)備的型號(hào)。塑件的成型工藝卡片如表 示： 表 料成型工藝卡 塑料成型工藝卡片 塑件名稱(chēng) 塑料板凳 材料牌號(hào) 量 650g 零件圖 密度 3/容 縮率 % 料干燥 設(shè)備 干燥爐 溫度 /℃ 70～ 85 時(shí)間 /h 1～ 2 料筒溫度 后段 /℃ 160～ 170 時(shí)間 注射 /s 0～ 5 中段 /℃ 200～ 220 保壓 /s 20～ 60 前段 /℃ 180～ 200 冷卻 /s 15～ 50 噴嘴 /℃ 170～ 190 總周期 /s 40～ 120 模具溫度 /℃ 40～ 80 后期處理 著色 注壓力射（ 70～ 120 注射機(jī)型號(hào) 驗(yàn) 編制 審核 4 注射機(jī)的選擇及校核 模具，是必須要安裝在適宜的模具上才能進(jìn)行正常的生產(chǎn)運(yùn)作。所以，所設(shè)計(jì)的模具與選用的注射機(jī)型號(hào)有著密切的關(guān)系，對(duì)注射機(jī)的選用與校核是十分必要的。 本章，注射機(jī)的選擇及校核主要從以下幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行介紹： (1)注射機(jī)的相關(guān)參數(shù)； (2)注射機(jī)的選擇； (3)鎖模力的校核； (4)開(kāi)模行程的校核。 射機(jī)的相關(guān)參數(shù) 模具是裝置在注射機(jī)上才可以進(jìn)行使用的，兩者相輔相成，缺一不可。所 以在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的時(shí)候，除了要掌握模具的設(shè)計(jì)要領(lǐng)，也還要對(duì)注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范有詳細(xì)的了解。保證所選擇的注射機(jī)和設(shè)計(jì)的模具能相適應(yīng)。 所要了解的技術(shù)指標(biāo)主要有一下幾個(gè)內(nèi)容： 最大注射量： 在 注射機(jī) 對(duì)空注射的條件下，注射機(jī)里的螺桿或柱塞向前運(yùn)動(dòng)做一次最大注射行程，這段行程推出塑化熔融量就稱(chēng)為該注射機(jī)所能達(dá)到的最大注射量，反映了這臺(tái)注射機(jī)的加工能力。 注射壓力：注射機(jī)的噴嘴，模具中的流道和型腔都會(huì)對(duì)處于熔融狀態(tài)的材料產(chǎn)生阻力，阻止 熔料的流動(dòng)。因此螺桿 (或柱塞 )必須對(duì)熔料施加足夠的壓力，用來(lái)克服流動(dòng)阻力，這種壓力 稱(chēng)為 注射壓力 。 注射速率： 在擁有了足夠的注射壓力外， 熔料 若要及時(shí)的充滿(mǎn)型腔，還需要具有一定的流動(dòng)速率，描述這一物理狀態(tài)的參數(shù)稱(chēng)作注射機(jī)的注射速率或注射速度；具體參數(shù)如表 示。 表 射速率參數(shù)表 注射速率 3/注射量 時(shí)間 s/ 125 125 1 333 500 70 1000 90 2000 330 4000 3 2000 10000 5 塑化能力 ：在單位時(shí)間內(nèi)，注射機(jī)能將固態(tài)材料塑化的物料量，稱(chēng)為這臺(tái)注射機(jī)的塑化能力。塑化能力應(yīng)與整個(gè)生產(chǎn)周期相互協(xié)調(diào)配合。若塑化能力過(guò)高，則會(huì)造成注射機(jī)的空循環(huán)的時(shí)間延長(zhǎng)；若塑化能力過(guò)低，則會(huì)延長(zhǎng)整個(gè)成型周期。 鎖模力：注射機(jī)為模具合模所提供的最大夾緊力，在此力的作用下，模具不應(yīng)被流動(dòng)的熔料所頂開(kāi)。 開(kāi)合模速度：在合模時(shí)，力求平穩(wěn)閉合，無(wú)誤差。開(kāi)模時(shí)，力求塑件離開(kāi)凹模時(shí)不被碰傷、 刮傷。所以整個(gè)閉、開(kāi)模時(shí)的速度要合理適中，閉模時(shí)，速度由快到慢；開(kāi)模時(shí)，速度由慢到快。 射機(jī)的選擇 注射機(jī)的選擇原則有下列兩個(gè)原則： (1)注射量（容積）不能大于注射機(jī)額定注射量的 80%：額注 (2)注射量不能小于注射機(jī)額定注射量的 20%：額注 根據(jù)塑件所選取的材料為聚丙烯（ 故選用螺桿式注射機(jī)。 根據(jù) 選取 原則，初步 選用 型號(hào)為 注塑機(jī) ， 注射機(jī)的 主要參數(shù) 如表 示。 表 射機(jī)主要參數(shù)表 設(shè)備型號(hào) 射量 3/1000 螺桿直徑 ? 85 注射壓力 121 注射行程 260 注射方式 螺桿式 鎖模力 4500 最大成型面積 2/1800 最大開(kāi)模成程 1000 模具最大厚度 1000 模具最小厚度 300 噴嘴圓弧半徑 嘴孔直徑 ? 大安裝尺寸 900×1000 拉桿空間 650×550 機(jī)器外形尺寸 7670×1740×2380 液壓泵 流量 18 壓力 614 電動(dòng)機(jī)功率 40 加熱功率 14 模力的校核 塑件成型時(shí)，塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素，其數(shù)值越大，所需鎖模力也越大。為了可靠的鎖模，不讓模具在注射成型的過(guò)程中產(chǎn)生溢料現(xiàn)象，應(yīng)對(duì)注射機(jī)的鎖模力進(jìn)行校核： 型腔壓力 算公式 公式 如 4示 ： ? p （ 4 式中： 為型腔壓力， P—— 為注射壓力， K—— 為壓力損耗系數(shù)，通常取值在 p=121=定型腔壓力后，再進(jìn)行注射機(jī)鎖模力的校核 ，公式如 4示 ： T> （ 4 式中： T—— 為注射機(jī)額定鎖模力， A—— 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積， K—— 為安全系數(shù)，取值范圍為 635注射機(jī)的鎖模力符合要求。 模行程的校核 每個(gè)注射機(jī)都有一定的開(kāi)模距離，但開(kāi)模行程必須滿(mǎn)足塑件取出的需要。所以注射機(jī)的最大開(kāi)模行程必須大于塑件所需的開(kāi)模距離。本次設(shè)計(jì)的模具為雙分型面模具，其開(kāi)模距離不僅要保證能取出塑件，還要保證澆注系統(tǒng)中的凝料能夠脫出， 必須 滿(mǎn)足一下條件 ，如 4示 ： S=a+(5～ 10) （ 4 式中： S—— 為模具開(kāi)模行程， m； — 模具推出距離 ,m； — 為塑件高度 ,m； A—— 為定模板和凝料推板的分開(kāi)距離 ,m。 S=1+ 模具的開(kāi)模距離滿(mǎn)足條件。 5 模具的工作及結(jié)構(gòu)原理說(shuō)明 本章，模具的工作及結(jié)構(gòu)原理說(shuō)明主要從以下 2 點(diǎn)進(jìn)行介紹： (1)模具的工作原理 ； (2)模具的結(jié)構(gòu)說(shuō)明 。 具的工作原理 工作時(shí)，模具水平安裝在注射機(jī)上。澆注口與注射口處于同一水平線(xiàn)上。動(dòng)模和定模先處于開(kāi)模狀態(tài)， 2 個(gè)斜導(dǎo)柱、 2 個(gè)主導(dǎo)住和 8 個(gè)復(fù)位彈簧保證模具的同軸度。合模時(shí)，動(dòng)模在導(dǎo)柱的引導(dǎo)下，壓縮 4 個(gè)復(fù)位彈簧使模具完全閉合。然后注射機(jī)通過(guò)噴嘴將熔融的聚丙烯注射到模具中。經(jīng)過(guò) 保壓、冷卻后，塑件制造完畢。開(kāi)模時(shí)，兩個(gè)分型面漸漸打開(kāi)。拉料桿拉動(dòng)塑件和凝料隨著動(dòng)模具一起沿負(fù) 中間本上固定的定位銷(xiāo)到達(dá)最大距離時(shí)，定模開(kāi)模到最大距離，凝料被拉斷，在自重的情況下自行脫落。動(dòng)模繼續(xù)向后運(yùn)動(dòng)，當(dāng)推板碰到推板擋塊時(shí)，推板向前運(yùn)動(dòng)，推出塑件，完成塑件的脫模。由于采用的是點(diǎn)澆口形式，澆口對(duì)塑件的影響和忽略不計(jì)。之后模具將再一次的合模，繼續(xù)下一次的工作。 具的結(jié)構(gòu)說(shuō)明 綜上所述，我們大致可以將模具的各個(gè)組成分為八個(gè)部分： (1)澆 注 系統(tǒng)：注射機(jī)將熔融材料通過(guò)噴嘴注射今日模具型 腔當(dāng)中，熔料所流經(jīng)的通道稱(chēng)作澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)的主要作用就是保證熔料按照所設(shè)定的路線(xiàn)前進(jìn)，充滿(mǎn)型腔，得到預(yù)期設(shè)計(jì)的形狀。澆注系統(tǒng)分為主流道、分流道、澆口和冷料穴組成 ； (2)成型 零 部 件 ：主要由凹模和凸模組成，熔料在凹模上形成外表面，在凸模上形成內(nèi)表面。模具合模后形成塑件的立體幾何邊界， 將 塑件容納 ； (3)側(cè)向分型 抽芯 機(jī)構(gòu)：如果塑件側(cè)面擁有側(cè)孔或者凹凸類(lèi)的形狀，就需要借助側(cè)向分型機(jī)構(gòu)來(lái)成型，否則將無(wú)法達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)的形狀。合模時(shí)，斜導(dǎo)柱擠壓滑塊，側(cè)向凸模水平移動(dòng)至型腔內(nèi)。開(kāi)模時(shí)，斜導(dǎo)柱抽出，滑塊未受擠壓，帶動(dòng)側(cè) 向凸模水平移出型腔，使塑件能順利脫模。這類(lèi)機(jī)構(gòu)就被稱(chēng)為側(cè)向分型機(jī)構(gòu) ； (4)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)：導(dǎo)向機(jī)構(gòu)分為合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和推出機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向 ； (5)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)：為了滿(mǎn)足模具對(duì)成型工藝的要求，所以必須對(duì)模具的溫度進(jìn)行調(diào)控，因此模具上會(huì)設(shè)有加熱或冷卻裝置來(lái)進(jìn)行溫度的調(diào)控 ； (6)排氣系統(tǒng)：模具合模時(shí)，會(huì)有多余的氣體殘留在型腔內(nèi)。熔料冷卻時(shí)，也會(huì)排出多余的氣體，因此需要設(shè)立冷卻系統(tǒng)。如果塑件的排氣量不大，一般可直接采用分型面間隙排氣 ； (7)頂出機(jī)構(gòu)：開(kāi)模后，塑件緊緊貼合型芯，需要借助頂出機(jī)構(gòu)將塑件頂出。頂出機(jī)構(gòu)分為兩種： 一種需要人工協(xié)助來(lái)完成脫模，另一種可全自動(dòng)脫模，方便快捷 ； (8)支承 零部件 ：模具上的其它零件，通過(guò)支撐零部件有序、有規(guī)律的組合在了一起。 6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 本章，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要由以下幾個(gè)方面進(jìn)行介紹： (1)澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 ； (2)型腔的數(shù)目及分布 ； (3)雙 分型面的選擇 與設(shè)計(jì)； (4)主流道的設(shè)計(jì) ； (5)分流道的設(shè)計(jì) ； (6)冷料穴的設(shè)計(jì) ； (7)點(diǎn) 澆口的設(shè)計(jì)。 注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 澆注系統(tǒng)是指模具中與注射機(jī)噴嘴接觸的地方到型腔的塑料熔 體的流動(dòng)通道，一般澆注系統(tǒng)由主流道，分流道，澆口及冷料穴組成。 澆注系統(tǒng)作為模具八大部分之首，其地位不言而喻，是模具設(shè)計(jì)中一項(xiàng)十分重要的環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)的合理性對(duì)塑件的質(zhì)量（外觀(guān)、性能、尺寸）及注射成型周期都有著顯著的影響。對(duì)澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)設(shè)計(jì)原則： (1)適應(yīng)材料的工藝性能，保證熔料在型腔中穩(wěn)定快速流動(dòng)，不紊亂 ； (2)避免熔料正面沖擊型芯或嵌件，造成型芯的變形和嵌件的位移 ； (3)流程要短，盡量減少不必要的浪費(fèi) ； (4)有利于氣體在型腔中的排出 ； (5)盡量避免或減少熔接痕的產(chǎn)生 ； (6)澆注 系統(tǒng)與模具的軸向應(yīng)盡量對(duì)稱(chēng) ； (7)修整方便，保證塑件外觀(guān)質(zhì)量 ； (8)防止塑件產(chǎn)生變形。 腔的數(shù)目及分布 根據(jù)一次生產(chǎn)周期制造塑件的數(shù)目可以將模具分為兩類(lèi)型：?jiǎn)涡颓荒＞吆投嘈颓荒＞撸阂粋€(gè)生產(chǎn)周期只能生產(chǎn)一個(gè)塑件的模具稱(chēng)為單型腔模具；一個(gè)生產(chǎn)周期能生產(chǎn)兩個(gè)或兩個(gè)以上塑件的模具稱(chēng)為多型腔模具。 型腔數(shù)目的確定有如下幾種 方式 ： (1)根據(jù)所用的注射機(jī)的最大注射量確定型腔數(shù) ； (2)根據(jù)注射機(jī)的最大鎖模力確定型腔數(shù) ； (3)根據(jù)塑件的精度確定型腔數(shù) ； (4)根據(jù)經(jīng)濟(jì)性確定型腔數(shù)。 本文根據(jù)第一種方法， 如公式 6確定型腔數(shù)目。 根據(jù)公式： )16(1 ??? 　　　　　　　　　　　　　　p 式中： K —— 代表注射機(jī)最大注射量利用系數(shù)，一般取值 代表注射機(jī) 一次注射的 最大注塑量 ， g； 1m —— 代表 澆注系統(tǒng) 一次注射所