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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) Setwell電話機(jī) 機(jī)座下殼模具三維圖冊(cè) 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名 楊 輝 班 級(jí) BD機(jī)制031 學(xué) 號(hào) 0320110112 指導(dǎo)教師 袁 鐵 軍 完成日期 2006年6月13日 1、setwell電話機(jī)機(jī)座下殼 2、裝配圖 3、爆炸圖 4導(dǎo)套 4、導(dǎo)柱 5、墊塊 6、定模板 7、定模座板 8、定位圈 9、動(dòng)模支承板 10、動(dòng)模座板 11、動(dòng)模板 12復(fù)位桿 12、滑塊1 13、滑塊1 14澆口套 15、鎖緊楔1 16、鎖緊楔 17推桿固定板 18、推板 19、推桿8 20、推桿3 21、推桿4 22、推桿6 23、推桿32 24、限位檔塊 25、斜導(dǎo)柱 Setwell電話機(jī)機(jī)座下殼模具設(shè)計(jì)與制造 摘要：隨著近代工業(yè)的發(fā)展，塑料的應(yīng)用日趨廣泛，從而使之相適應(yīng)的塑料制造業(yè)蓬勃興起。模具已是工業(yè)生產(chǎn)的主要工藝裝備，模具工業(yè)已逐漸成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)。根據(jù)日常生活的需要，本次設(shè)計(jì)的課題是Setwell電話機(jī)機(jī)座下殼模具設(shè)計(jì)與制造。 首先介紹了我國(guó)塑料模具的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)及我國(guó)塑料模具發(fā)展的新技術(shù)，其次圍繞電話機(jī)機(jī)座下殼模具進(jìn)行了設(shè)計(jì)，其主要內(nèi)容包括 ：針對(duì)制品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定模具的型腔數(shù)目、分型面以及脫模機(jī)構(gòu)。選擇合理的澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)。分析并設(shè)計(jì)注塑工藝，制定合理的注塑工藝流程，正確選用注塑設(shè)備。然后查閱模具設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇模架，確定模架的結(jié)構(gòu)尺寸，完成模具的總體設(shè)計(jì)。同時(shí)充分利用計(jì)算機(jī)繪圖軟件對(duì)零件進(jìn)行設(shè)計(jì), 形成了整套注塑模具CAD圖。利用Pro/E對(duì)零件進(jìn)行三維造型, 并實(shí)現(xiàn)零件的三維裝配。最后講述了塑料模具的制造:模具的生產(chǎn)過(guò)程、模具的主要加工方法及模具的機(jī)械加工，并且對(duì)典型零件加工工藝進(jìn)行了分析并制作了注射成型工藝。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，對(duì)模具整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程有了較好的了解。 關(guān)鍵詞：塑料模具 成型工藝 模具制造 加工工藝 The Mold design and Manufacture of Under Shell of the Seat in Setwell Telephone Abstract: With the development of modern industry , the application of plastic is widespread day by day . which causes the plastic manufacturing industry adapts to emerged vigorously accordingly. Mold has been a kind of main technological equipments. Die industry has become foundation industry of national economy.Based on the requirements of daily life,the topic of this design is the design and manufacture of the Setwell telephone under the seat shell mold. First ,the article introduced the present situation of plastic mold ,the trend and new technology of the development in our country .Second, it carry on the design Telephone under the seat shell mold.Its primary coverage includes: According to the construct features of the product, numbers of mold cavities and the parting surface and the demoulding machine are determined. Reasonable pouring channel and cooling systems are selected. And then injection technology is analyzed and technology process is made reasonably and the injection equipment is selected correctly. A mold carrier is selected by looking up mold handbook and the die carrier construct size is determined. At last, the global design of the mold. And drawing software is used to design parts, and a series of CAD drawings are completed. Then 3D drawing of parts are designed by Pro/E and 3D assembly of parts are carried out.Finally the article narrated the manufacture of plastic mold:the production process,the main processing method and has carried on the analysis to the typical components processing craft and the mold Machining and the production of injection molding process . Through the project of the mold, the overall process of the design has been clearly and directly known. Key word: plastic mold ;design of compression mold ;mold manufacting; process. 目錄 1 前言 .1 2 總體方案設(shè)計(jì) .3 2.1 Setwell 電話機(jī)機(jī)座下殼的測(cè)繪與造型 .4 2.1.1Setwell 電話機(jī)機(jī)座下殼的測(cè)繪 .4 2.1.2Setwell 電話機(jī)機(jī)座下殼的造型 .5 2.2 塑料成型的特性和工藝參數(shù)的確定 .6 2.2.1 塑件的材料分析 .6 2.2.2 塑件的尺寸精度和粗糙度的確定 .6 2.2.3 拔模斜度 .7 2.3 注塑成型設(shè)備的選擇 .7 2.3.1 型腔數(shù)目的確定 .7 2.3.2 注射機(jī)的選擇 .7 3 具體設(shè)計(jì)說(shuō)明 .9 3.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及布置 .9 3.1.1 分型面的確定 .9 3.1.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .9 3.2 模具材料和各模板的厚度的確定 .11 3.2.1 模具材料的選擇 .11 3.2.2 各模板的厚度確定 .12 3.3 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .12 3.3.1 脫模力的計(jì)算 .12 3.3.2 頂出行程的確定 .13 3.3.3 復(fù)位桿和推桿的設(shè)計(jì) .14 3.4 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .14 3.5 抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .15 3.6 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .17 3.7 注射機(jī)的校驗(yàn) .19 4 三維造型及模具制造 .21 4.1 繪制三維圖 .21 4.2 型腔零件的加工工藝分析 .22 4.3 型腔的仿真加工 .24 5 其他工藝規(guī)程 .27 6 結(jié)論 .28 參考文獻(xiàn) .29 致 謝 .30 附 錄 .31 1 1 前言 近年來(lái)，我國(guó)塑料模具水平已有較大提高。大型塑料模具已能生產(chǎn)單套重 量達(dá) 50t 以上的注塑模，精密塑料模的精度已可達(dá)到 3m，制件精度為 0.5m 的小模數(shù)齒輪模具及達(dá)到高光學(xué)要求的車(chē)燈模具等也已能生產(chǎn)，多腔塑料模已 能生產(chǎn)一模 7800 腔的塑封模，高速模具方面已能生產(chǎn) 4m/min 以上擠出速度的 高速塑料異型材擠出模及主型材雙腔共擠、雙色共擠、軟硬共擠、后共擠、再 生料共擠出和低發(fā)泡鋼塑共擠等各種模具。在生產(chǎn)手段上，模具企業(yè)設(shè)備數(shù)控 化率已有較大提高，CAD/CAE/CAM 技術(shù)的應(yīng)用面已大為擴(kuò)大，高速加工及 RP/RT 等先進(jìn)技術(shù)的采用已越來(lái)越多。模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率及模具商品化率都已有 較大幅度的提高，熱流道模具的比例也有較大提高。三資企業(yè)蓬勃發(fā)展進(jìn)一步 促進(jìn)了塑料模具設(shè)計(jì)制造水平及企業(yè)管理水平的提高。 國(guó)外注塑成型技術(shù)在向多工位、高效率、自動(dòng)化、連續(xù)化、低成本方向發(fā) 展。并且先進(jìn)工業(yè)國(guó)家在鏈條與模具生產(chǎn)中均采用了可靠性設(shè)計(jì)以及 CAD/CAM 技術(shù)，開(kāi)發(fā)新品速度快、精度高，質(zhì)量較有保證。國(guó)際著名商品化三維 CAD/CAM 系統(tǒng)，如美國(guó)的 Pro/E、UG-II、 CADD5、Solid works、MDT 等均陸續(xù) 在模具界得到應(yīng)用。美國(guó) PTC 公司基于 Pro/E 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了鈑金零件造型模塊 Pro/Sheet Metal。UG Solution 公司在 UG-II 的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了同類(lèi)型的模塊 UG/Sheet Metal。以上兩個(gè)系統(tǒng)都缺乏面向級(jí)進(jìn)成形工藝及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的專(zhuān) 用模塊，但這方面的工作進(jìn)展很快，有的已經(jīng)初見(jiàn)成效。且目前發(fā)達(dá)國(guó)家模具 標(biāo)準(zhǔn)化程度達(dá)到 30%以上，并有完善的標(biāo)準(zhǔn)系列，包括零件標(biāo)準(zhǔn)和模架標(biāo)準(zhǔn)， 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織已制訂了國(guó)際模具系列標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)件品種多，規(guī)格全，質(zhì)量高， 而且全部均已商品化。塑料成型模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展十分迅速，高效率、自 動(dòng)化、大型、精密、長(zhǎng)壽命模具在模具總產(chǎn)量中所占比例越來(lái)越大，模具的發(fā) 展趨勢(shì)正在朝塑料模的高效率自動(dòng)化、大型塑料模具、高精度塑料模具和模具 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）輔助工程（CAE）方向發(fā)展 22。 還有的是德、美、日、法、意等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家在模具設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域仍處于 國(guó)際領(lǐng)先水平，他們的一些先進(jìn)的模具方面的技術(shù)被許多發(fā)展中國(guó)家，甚至是 其它發(fā)達(dá)國(guó)家學(xué)習(xí)采用。亞洲以日本和韓國(guó)模具技術(shù)水平最高，其它國(guó)家與之 還有較大的差距，不過(guò)他們也正在以驚人的速度發(fā)展著，國(guó)家之間的交流會(huì)使 之發(fā)展更快。 隨著工業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展，新產(chǎn)品的不斷涌現(xiàn)，對(duì)模具的設(shè)計(jì)與制造速度、 加工質(zhì)量，提出了更高的要求，即要求以最短的周期、最低的成本來(lái)完成這一 工裝準(zhǔn)備工作，以加速新產(chǎn)品投產(chǎn)及產(chǎn)品更新?lián)Q代，提高經(jīng)濟(jì)效益及競(jìng)爭(zhēng)力。 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具的應(yīng)用日益廣泛，已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和 工藝發(fā)展方向。模具工業(yè)的水平和發(fā)展?fàn)顩r已被認(rèn)為是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平 的重要標(biāo)志之一。作為注塑成型加工的主要工具之一的注塑模具，在質(zhì)量、精 度、制造周期以及注塑成型過(guò)程中的生產(chǎn)效率等方面水平高低，直接影響產(chǎn)品 Setwell 電話機(jī)機(jī)座下殼模具的設(shè)計(jì)與制造 2 的質(zhì)量、產(chǎn)量、成本及產(chǎn)品的更新?lián)Q代，同時(shí)也決定著企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的反 應(yīng)能力和速度。 由于模具的使用特點(diǎn)，決定了模具設(shè)計(jì)也區(qū)別與其他行業(yè)。模具設(shè)計(jì)要考 慮的要點(diǎn)如下 11: A塑件的物理力學(xué)性能，如強(qiáng)度、剛度、韌性、彈性、吸水性以及對(duì)應(yīng)力 的敏感性，不同塑料品種其性能各有所長(zhǎng)，在設(shè)計(jì)塑件時(shí)應(yīng)充分發(fā)揮其性能上 的優(yōu)點(diǎn)，避免或補(bǔ)償其缺點(diǎn)。 B塑料的成型工藝性，如流動(dòng)性、成型收縮率的各向差異等。塑件形狀應(yīng) 有利于成型時(shí)充模、排氣、補(bǔ)縮，同時(shí)能使熱塑性塑料制品達(dá)到高效、均勻冷 卻或使熱固性塑料制品均勻地固化。 C塑件結(jié)構(gòu)能使模具總體結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)化，特別是避免側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu) 和簡(jiǎn)化脫模結(jié)構(gòu)。使模具零件符合制造工藝的要求。 對(duì)于特殊用途的制品，還要考慮其光學(xué)性能、熱學(xué)性能、電性能、耐腐蝕 性能等。 本課題是對(duì) Setwell 電話機(jī)機(jī)座下殼模具的設(shè)計(jì)與制造，課題來(lái)源鹽城市 羽佳塑料制品廠。具體是 Setwell 電話機(jī)機(jī)座下殼制品進(jìn)行測(cè)繪、模具設(shè)計(jì)、 加工工藝分析?；谏a(chǎn)實(shí)踐之上的對(duì) Setwell 電話機(jī)機(jī)座下殼模具設(shè)計(jì)及加 工工藝分析，其中：a.制品的尺寸精度要求：長(zhǎng)度方向小于 0.50，厚度方向小 于 0.10; b.制品材料： ABS；c.制品表面粗糙度：不低于實(shí)物表面；d.制品生 產(chǎn)批量：5 萬(wàn)；e.制品其他要求：符合設(shè)計(jì)規(guī)范。在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要是對(duì) Setwell 電話機(jī)機(jī)座下殼制品測(cè)繪、模具設(shè)計(jì)、在模具設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)分型面的選擇、 澆口形式與位置的確定、型腔位置的安排、定模冷卻水道的設(shè)置、工藝分析等。 Setwell 電話機(jī)機(jī)座下殼的幾何尺寸進(jìn)行測(cè)量后要進(jìn)行合理的后處理。由于模 具分型面不在同一平面，所以需要一定的角度。根據(jù)使用壽命和經(jīng)濟(jì)方面考慮， 模具采用一模一腔，動(dòng)定模尺寸根據(jù)手冊(cè)選 BL=450450 的模板，采用推桿 和推塊作為頂出機(jī)構(gòu)的元件，本模具設(shè)計(jì)采用直澆口，由于在制品的底部，所 以不會(huì)對(duì)塑件外觀質(zhì)量造成影響。由于所成型的制品形狀復(fù)雜且?guī)缀纬叽巛^大， 因此可采用冷卻水道直流道的冷卻方式。模具方案確定后進(jìn)行工藝分析。根據(jù) 此方案能達(dá)到設(shè)計(jì)的預(yù)期效果，并且大大提高了注塑模的質(zhì)量和效率。對(duì)指導(dǎo) 生產(chǎn)有參考價(jià)值。 3 2 總體方案設(shè)計(jì) 本課題的 Setwell 電話機(jī)機(jī)座下殼模具的設(shè)計(jì)與制造，其設(shè)計(jì)過(guò)程主要分 為模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、塑件結(jié)構(gòu)工藝分析、零件的 Pro/E 三維造型及裝配和凹模型 腔加工工藝分析四個(gè)階段。 在進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先是對(duì)塑件進(jìn)行測(cè)繪。由于該塑件的內(nèi)部型腔 結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，測(cè)繪是要用游標(biāo)卡尺對(duì)其測(cè)繪和定位。再根據(jù)測(cè)繪的數(shù)據(jù)對(duì) Setwell 電話機(jī)機(jī)座下殼進(jìn)行三維造型；接著對(duì)塑件進(jìn)行結(jié)構(gòu)工藝性分析。該 塑件形狀不規(guī)則，有側(cè)孔及內(nèi)部有凸臺(tái)，所以加工有一定的難度。且采用的是 ABS 材料，它具有成型性好，收縮率大，力學(xué)性能好等特點(diǎn)。由于 Setwell 電 話機(jī)機(jī)座下殼為日常生活用品，內(nèi)部的圓柱凸臺(tái)是用來(lái)定位的，所以要求型腔 的加工位置精度要高。 根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)工藝特點(diǎn)，進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在選擇注塑機(jī)時(shí)，主要從 注射量、鎖模力等方面進(jìn)行考慮；并確定注塑工藝流程，編寫(xiě)注塑工藝流程圖。 ABS 材料在注塑機(jī)中加熱分料筒后段、中段和前段三個(gè)階段加熱，加熱溫度分 別為 165、180和 200。最后塑料以溫度 260、速度 70mg/s 從噴嘴注射。 接著對(duì)各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，首先是澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)直流道的中心線與注射 機(jī)噴嘴的中心線在同一條直線上；澆口主要有兩個(gè)作用，一是起控制作用，二 是壓力撤銷(xiāo)后封鎖型腔，不產(chǎn)生倒流。排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，本模具是利用分型面 的配合間隙來(lái)排氣。在脫模時(shí)，本模具設(shè)計(jì)采用塑件留在動(dòng)模，這樣既保證塑 件不因推出而變形或損壞，還保證了塑件的良好外觀和結(jié)構(gòu)可靠 13。 通過(guò)對(duì)模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制模具的裝配圖和一系列零件圖，根據(jù)已繪制 的模具零件圖，利用 Pro/E 對(duì)零件進(jìn)行三維造型。由于模具零件多為板件、柱 件和套件，所以在造型過(guò)程中主要應(yīng)用了拉伸、旋轉(zhuǎn)和去料等命令。在造型過(guò) 程中，最為復(fù)雜的零件是定模板和動(dòng)模板，因?yàn)閯?dòng)定模板上的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。 在造型時(shí)，利用 Pro/E 中制造模塊，將塑件導(dǎo)入，選取分型面進(jìn)行分型，最后 即可得到動(dòng)定模板型腔。在具體加工時(shí)，動(dòng)定模板上的型腔采用數(shù)控銑床來(lái)加 工，加工的數(shù)據(jù)主要以三維造型數(shù)據(jù)為主。完成零件的三維造型之后，再對(duì)零 件進(jìn)行三維裝配，形成完整的模具三維裝配圖。 最后，對(duì)零件進(jìn)行加工工藝分析，編寫(xiě)一整套零件加工工藝卡片和零件加 工工序卡片。在編制過(guò)程中根據(jù)模具零件的特點(diǎn)，從加工經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)，采 用了合理的加工工藝路線；然后再對(duì)模具的裝配工藝進(jìn)行分析，編寫(xiě)一張模具 裝配工藝過(guò)程卡片；最后進(jìn)行模具凹型腔仿真加工。并從加工制造的角度來(lái)研 究模具零件的各個(gè)方面，目的是盡量消除不利于加工制造的因素，確保制造過(guò) 程順利實(shí)施。 Setwell 電話機(jī)機(jī)座下殼模具的設(shè)計(jì)與制造 4 2.1 Setwell 電話機(jī)機(jī)座下殼的測(cè)繪與造型 2.1.1Setwell 電話機(jī)機(jī)座下殼的測(cè)繪 塑件為 Setwell 電話機(jī)機(jī)座下殼，材料為 ABS，用直角尺、游標(biāo)卡尺、圓 規(guī)等對(duì)零件進(jìn)行測(cè)繪。首先，選擇 Setwell 電話機(jī)機(jī)座下殼的底面作為測(cè)量的 基準(zhǔn)面，可以用直角尺垂直與基準(zhǔn)面，就可以從高度邊讀取 Setwell 電話機(jī)機(jī) 座下殼的高度。由于 Setwell 電話機(jī)機(jī)座下殼的內(nèi)部型腔的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，所以 內(nèi)部的結(jié)構(gòu)不容易測(cè)量，可以用游標(biāo)卡尺進(jìn)行一系列的測(cè)繪，最終獲得內(nèi)部的 尺寸數(shù)據(jù)。所需要加工得到的是制造此零件的模具型腔，而我們所取的塑件是 模具生產(chǎn)出來(lái)的千千萬(wàn)萬(wàn)個(gè)塑件中的一個(gè)，由于制造的原因，塑件在出模后不 可避免的會(huì)產(chǎn)生一定的變形，因此對(duì)該零件的測(cè)量數(shù)值需要進(jìn)行分析處理。如 對(duì)塑件較大尺寸誤差的進(jìn)行修正，對(duì)相同形狀處所測(cè)不同尺寸的取均值進(jìn)行圓 整，然后繪出零件的草圖。由于條件限制所以采用多次取斷面進(jìn)行測(cè)量的辦法。 注意做到以下幾點(diǎn)： a 測(cè)繪過(guò)程中必須把被測(cè)物體放在工作平面上； b 采用多次測(cè)量求平均值； c 正確地讀取數(shù)據(jù)。 測(cè)量的主要尺寸如圖 2-1 所示： 5 圖 2-1 測(cè)繪圖 該塑件外形尺寸為 210mm190mm37 mm，制品投影面積約為 450cm2，體 積約為 1.55x mm3610 2.1.2Setwell 電話機(jī)機(jī)座下殼的造型 零件測(cè)繪草圖出來(lái)以后，應(yīng)該根據(jù)零件的測(cè)繪圖，對(duì)零件的進(jìn)行三維造型。 三維造型可以選用 PRO/E 軟件，三維造型的所有參數(shù)與測(cè)繪的數(shù)據(jù)一致。繪制 得到制品的三維模型圖，如圖 2-2 所示： Setwell 電話機(jī)機(jī)座下殼模具的設(shè)計(jì)與制造 6 2-2 制品三維模型 2.2 塑料成型的特性和工藝參數(shù)的確定 2.2.1 塑件的材料分析 Setwell 電話機(jī)機(jī)座下殼的材料為：ABS。 ABS：acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer 丙烯腈丁二烯苯乙烯共 聚物，屬于熱塑性材料 使用性能： 綜合性能較好，沖擊韌性、機(jī)械強(qiáng)度較高，尺寸穩(wěn)定，耐化學(xué)性、電性能 良好，易于成形和機(jī)械加工。 成型性能： a無(wú)定性料，流動(dòng)性中等，比聚苯乙烯、AS 差，但比聚碳酸酯、聚氯乙 烯好，溢邊值為 004 毫米左右。 b吸濕性強(qiáng)，必須充分干燥，表面要求光澤的塑件須經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的預(yù)熱干燥。 c成型時(shí)宜取高料溫、高模溫，但料溫過(guò)高易分解（分解溫度為250） 。 對(duì)于精度較高的塑件，模溫宜取 5060，對(duì)光澤、耐熱塑件，模溫宜取 6080。注塑壓力高于聚苯乙烯。用柱塞式注射機(jī)成型時(shí)，料溫為 180230，注射壓力為(10001400)10 5 帕。用螺桿式注射機(jī)成型時(shí)，料 溫為 160220，注射壓力為(7001000)10 5 帕 15。 2.2.2 塑件的尺寸精度和粗糙度的確定 本塑件的配合精度不高，塑件尺寸公差數(shù)值根據(jù)文獻(xiàn) 14中表 2-17 確定。 精度等級(jí)根據(jù)表 2-18 選擇，由于所用材料為 ABS 所以確定其采用一般精度， 7 為 4 級(jí)精度，無(wú)公差值者，按 7 級(jí)精度取值。塑件的表面粗糙度是決定其表面 質(zhì)量的主要因素。一般模具的表面粗糙度要比塑件的要求低 12 級(jí)，塑件的表 面粗糙度在 Ra0.80.2m 之間，此塑件的外觀要求一般，選取 0.8m。 2.2.3 拔模斜度 塑件沿脫模方向要有一定的脫模斜度，這樣比較有利于脫模。根據(jù)文獻(xiàn) 14 ABS 的脫模斜度一般取 1.5。由于電話機(jī)機(jī)座機(jī)殼的高度較大，而且對(duì)于40 制品的使用要求也不是太高，綜合考慮以上因素，本次設(shè)計(jì)中選用 1的拔模 斜度。 2.3 注塑成型設(shè)備的選擇 2.3.1 型腔數(shù)目的確定 根據(jù)參考案例，確定型腔數(shù)目為單型腔，單型腔與多型腔相比有如下優(yōu)點(diǎn)： a塑料制件的形狀和尺寸始終如一； b工藝參數(shù)易于控制； c模具的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，設(shè)計(jì)自由度大； d單型腔模具還具有制造成本低，制造周期短等； e內(nèi)部型腔復(fù)雜、有抽芯機(jī)構(gòu)的做單型腔較好。 2.3.2 注射機(jī)的選擇 a 根據(jù)塑件的形狀估算其體積和重量 利用 Pro/E 軟件對(duì)該塑件的三維造型圖的體積進(jìn)行估算，得知 V=120 cm。 塑件的重量 G=V=1201.05g126g 式中 為塑料容重（ABS 的容重 =1.031.07g/cm） 。 b根據(jù)塑件的計(jì)算重量或體積，選擇設(shè)備型號(hào)規(guī)格，確定型腔數(shù) 15。 當(dāng)未限定設(shè)備時(shí)，須考慮以下因素： 注塑機(jī)的額定注射量 GB ，每次注射量不超過(guò)最大注射量的 80%，即： n = （2-1）Sj8.0 式中： n型腔數(shù)； Gj澆注系統(tǒng)重量（g） ； Gs塑件重量（g） ； GB注塑機(jī)的額定注射量（g） 。 估算澆注系統(tǒng)的體積 Vj，根據(jù)澆注系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)方案進(jìn)行估算 Vj=17 cm，則澆注系統(tǒng)塑料重量 Gj=Vj=171.05g=17.85g。 從塑件尺寸精度考慮，由于該塑件精度等級(jí)為 4 級(jí)所以型腔數(shù)目應(yīng)控制在 4 腔以?xún)?nèi)。結(jié)合本設(shè)計(jì)所選的注塑機(jī)及聚丙烯塑件結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，綜合考慮最終 本模具采用一模一腔。 Setwell 電話機(jī)機(jī)座下殼模具的設(shè)計(jì)與制造 8 即 n=1，則得： GB= g=179.8g （2-2）1267.850 從計(jì)算結(jié)果，并根據(jù)塑料注射機(jī)技術(shù)規(guī)格，選用 XS-ZY-250 型注射機(jī)。 反之，在該設(shè)備上成形時(shí)，則可根據(jù)塑件的體積或重量來(lái)確定型腔數(shù)。因 此該塑件注塑成形時(shí)，首先明確在 250g 注射機(jī)上成形，則利用式（2-1） ，計(jì)算 型腔數(shù)。得： N= （2-3）0.82517.46 注射機(jī)額定注射量 mg，每次注射量不超過(guò)最大注射量的 80%， 只能一模一 腔。 XS-ZY-250 型注射機(jī)的性能參數(shù) 型號(hào) XS-ZY-125 注射容量（cm 3或 g） 250 注射壓力（MPa） 130 鎖模力 （k 4N） 1800 最大注射面積（cm 2） 500、550 模具最小厚度（mm） 200 模具最大厚度（mm） 350 最大開(kāi)合模行程（mm） 300 噴嘴口徑（mm） 4 噴嘴球面半徑（mm） SR18 動(dòng)，定模固定板尺寸（mm） 560X450 9 3 具體設(shè)計(jì)說(shuō)明 3.1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及布置 3.1.1 分型面的確定 分型面是模具上用以取出塑件和凝料的可分離的接觸表面稱(chēng)為分型面。分 型面的選擇在模具設(shè)計(jì)中占有相當(dāng)重要地位。分型面選擇得合理與否，直接影 響到模具整體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度及塑件質(zhì)量。 分型面的確定要遵守以下原則 15: a分型面的選擇應(yīng)有利于嵌件的脫模與取出； b分型面的選擇應(yīng)有利于嵌件的安裝； c分型面的選擇應(yīng)有利于模具零件的加工； d分型面的選擇應(yīng)有利于模具結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化及便于操作； e分型面的選擇應(yīng)有利于滿(mǎn)足塑件的質(zhì)量及精度要求； f分型面的選擇應(yīng)有利于保證塑件的表面質(zhì)量； g分型面的選擇應(yīng)有利于預(yù)防飛邊及溢料的產(chǎn)生； h分型面的選擇應(yīng)有利于排氣以確保質(zhì)量及成型； i分型面的選擇應(yīng)有利于制品的成型及模具的制造； j有同心度要求的塑件，應(yīng)盡可能將型腔設(shè)在同一分型面上。 分型面的確定是非常重要的，在簡(jiǎn)單模具中有的分型面不時(shí)水平就時(shí)垂直 的，這樣的分型面壁較好處理，由于制品結(jié)構(gòu)的限制，在許多模具中，其分型 面不是處于同一平面。對(duì)于這樣的分型面不在同一平面的模具，為了避免合模 時(shí)動(dòng)、定模兩部分發(fā)生碰撞，以及減小模具制造的難度可以將分型面設(shè)計(jì)在成 型模的內(nèi)部，并采用一定的錐角定位，這樣就解決了分型和定位問(wèn)題。在 Setwell 電話機(jī)機(jī)座下殼模具設(shè)計(jì)中涉及到此問(wèn)題，這樣對(duì)確定分型面帶來(lái)了很 大麻煩， 本模具設(shè)計(jì)分型面選擇塑件的下平面，如圖 3-1 所示： 圖 3-1 分型面 Setwell 電話機(jī)機(jī)座下殼模具的設(shè)計(jì)與制造 10 3.1.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) A.澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 a流程要短。減少壓力和熱量損失及塑料消耗量，同時(shí)縮短了充模時(shí)間。 b排氣良好。使料流平穩(wěn)順利充滿(mǎn)型腔。 c防止型芯變形和嵌件位移。 d防止塑件翹曲變形和表面形成冷斑、冷等缺陷。 e合理選擇冷料穴。 B.澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是指模具中由注射機(jī)噴嘴到型腔之間的進(jìn)料通道。其作用是將塑 料熔化充滿(mǎn)型腔，并將注射壓力傳遞到模腔的各個(gè)部位，以獲得組織致密、外 形清晰、表面光潔和尺寸精確的塑件。本設(shè)計(jì)的澆注系統(tǒng)是由直流道、進(jìn)料口、 冷料穴等組成。在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮下列有關(guān)因素： a 塑料成形特性 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)應(yīng)適應(yīng)所用塑料的成形特性的要求，以 保證塑件質(zhì)量。 b 塑件大小及形狀 根據(jù)塑件大小，形狀壁厚、技術(shù)要求等因素，結(jié)合 選擇分型面考慮設(shè)置澆注系統(tǒng)的形式、進(jìn)料口數(shù)量及位置，保證正常成形。還 應(yīng)注意防止流料直接沖擊鑲件及細(xì)弱型芯或型芯受力不勻，以及應(yīng)充分估計(jì)可 能產(chǎn)生的質(zhì)量弊端和部位等問(wèn)題，從而采取相應(yīng)的措施或留有修整的余地。 c 型腔數(shù) 設(shè)置澆注系統(tǒng)還應(yīng)考慮到模具是一模一腔還是一模多腔，澆 注系統(tǒng)需按型腔布局設(shè)計(jì)。 d 塑件外觀 設(shè)置澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮到去除、修整進(jìn)料口方便，同時(shí)不 影響塑件的外表美觀。 e 注射機(jī)安裝板的大小 在塑件投影面積比較大時(shí)，設(shè)置澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng) 考慮到注射機(jī)模板大小是否允許，并應(yīng)防止偏離模具中心開(kāi)設(shè)主流道，造成注 射時(shí)受力不勻。 f 成形效率 在大量生產(chǎn)時(shí)設(shè)置澆注系統(tǒng)還應(yīng)考慮到在保證成形質(zhì)量的 前提下盡量縮短流程，減少斷面積以縮短填充及冷卻時(shí)間，縮短成形周期，同 時(shí)減少澆注系統(tǒng)損耗的塑料。 g 冷料 在注射間隔時(shí)間，噴嘴端部的冷料必須除去，防止注入型腔影 響塑件質(zhì)量，在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮儲(chǔ)存冷料的措施。 澆注系統(tǒng)對(duì)注射成型效率和塑件的質(zhì)量有直接的影響，是注塑設(shè)計(jì)的的關(guān) 鍵。其形狀和尺寸的確定，應(yīng)根據(jù)塑料的成型特點(diǎn)，塑件的大小和形狀，模具 成型腔數(shù)，塑件的收縮率，外觀質(zhì)量要求，注塑機(jī)模板的大小，冷卻等因素進(jìn) 行綜合考慮。一般情況下，按設(shè)計(jì)尺寸加工成型后，很難達(dá)到預(yù)想要求，應(yīng)根 據(jù)試模邊修整邊實(shí)驗(yàn)，直到試出合格的零件，最后修正，定形。澆口可以理解 成熔融塑料通過(guò)澆注系統(tǒng)進(jìn)入型腔的最后一道門(mén)。它具有兩個(gè)功能：第一，對(duì) 塑料熔體流入型腔起著控制作用；第二，當(dāng)注塑壓力撤銷(xiāo)后，封鎖型腔，使型 腔中尚未冷卻固化的塑料不會(huì)倒流。在制品中，澆口位置與尺寸的設(shè)計(jì)是非常 11 困難的（在精密成型中尤為明顯） 。澆口類(lèi)型的選擇取決于制品外觀的要求、尺 寸和形狀的制約以及所使用的塑料種類(lèi)等因素。 本模具設(shè)計(jì)采用直澆口。直澆口的優(yōu)點(diǎn)在于：塑料直接從主流道流入型腔 的頂部，其特點(diǎn)是流程短，排氣順暢，流量大，適應(yīng)于體積較大的深殼體塑件。 如圖 3-2 所示： 圖 3-2 確定澆注系統(tǒng) C.主流道的設(shè)計(jì) 主流道是指連接注射機(jī)噴嘴與分流道或型腔的進(jìn)料通道。負(fù)責(zé)將塑料熔體 從噴嘴引入模具，其形狀、大小直接影響塑料的流速及填充時(shí)間。為了使塑料 凝料能從主流道中順利拔出，需將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，具有 =26的 錐角，內(nèi)壁為 Ra0.8M 以下的表面粗糙度，小端直徑應(yīng)大于噴嘴直徑約 0.51mm，凹坑半徑 R 也應(yīng)比噴嘴頭半徑大 12mm，以便凝料順利拔出。根 據(jù)以上所述和注塑機(jī)的配合要求，本設(shè)計(jì)的澆口套尺寸如圖 3-3 所示： 圖 3-3 澆口套形式 3.2 模具材料和各模板的厚度的確定 3.2.1 模具材料的選擇 塑料模具由于成型方法，結(jié)構(gòu)形式，使用要求模具大小及制品產(chǎn)量多少， 制品外觀光澤要求等有許多不同，因此模具選材應(yīng)依據(jù)模具實(shí)際情況合理的選 擇。要求快速出模，快速出樣品，這就不允許按常規(guī)要求，型腔選用號(hào)鋼材， 經(jīng)調(diào)質(zhì)氮化或淬火，按模具壽命可以使用 50 萬(wàn)次要求精工細(xì)做。而應(yīng)符合市場(chǎng) 規(guī)律，只有當(dāng)產(chǎn)品定型，并占有市場(chǎng)一定數(shù)額時(shí)，在有把握的情況下，才能投 入高質(zhì)量、高壽命的模具制造 8。 a定模固定板、動(dòng)模固定板、定位環(huán)、推板、推板固定板、動(dòng)模墊板等零 Setwell 電話機(jī)機(jī)座下殼模具的設(shè)計(jì)與制造 12 件均要經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理才能應(yīng)用，所以采用 45 號(hào)鋼，且 45 號(hào)鋼用途最廣、最經(jīng) 濟(jì)實(shí)惠，被許多設(shè)計(jì)者青睞。 b導(dǎo)柱、導(dǎo)套、復(fù)位桿、澆口套定模板、動(dòng)模板、拉料桿等零件采用材料 T8A，其優(yōu)點(diǎn)是拋光性能好，可以拋成鏡面光澤。 3.2.2 各模板的厚度確定 模板是模具中最重要的組成部分，模板的設(shè)計(jì)優(yōu)劣直接影響到模具的設(shè)計(jì) 成敗。其中模板的厚度設(shè)計(jì)是首要考慮的因素，它不僅與成型制品的質(zhì)量有關(guān)， 還與設(shè)計(jì)的成本相關(guān)，更體現(xiàn)了設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)水平，是模具設(shè)計(jì)中最重要的設(shè) 計(jì)部分。本次模具設(shè)計(jì)充分考慮個(gè)模板的作用以及相互的位置關(guān)系，并結(jié)合相 關(guān)手冊(cè)的規(guī)范，設(shè)計(jì)各模板的厚度為： 序號(hào) 板材名 長(zhǎng) x 寬(mm) 厚度(mm) 1 定模板 450 x450 63 2 定模板 450 x450 32 3 動(dòng)模座板 560 x450 40 4 定模座板 560 x450 40 5 動(dòng)模支承板 450 x450 63 6 推桿固定板 450 x286 25 7 推板 450 x286 25 8 墊塊 100 x80 80 3.3 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 塑件在從模具上取下以前，還有一個(gè)從模具的成型零件上脫出的過(guò)程，使 塑件從成型零件上脫出的機(jī)構(gòu)稱(chēng)為推出機(jī)構(gòu)。它包括以下幾個(gè)部分：脫模力的 計(jì)算、推出機(jī)構(gòu)、復(fù)位機(jī)構(gòu)等的機(jī)構(gòu)形式、安裝定位、尺寸配合以及某些機(jī)構(gòu) 所需的強(qiáng)度、剛度或穩(wěn)性校核。在設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)遵守以下幾個(gè)原則 15： 1）推出機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置在動(dòng)模一側(cè) 2）保證塑件不因推出而變形損壞 3）機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單動(dòng)作可靠 4）合模時(shí)的正確定位 3.3.1 脫模力的計(jì)算 注射成型后，塑件在模具內(nèi)冷卻定型，由于體積的收縮，對(duì)型芯產(chǎn)生包緊 力，塑件要從模腔中脫出，就必須克服因包緊力而產(chǎn)生的摩擦阻力。一般而論， 塑料制件剛開(kāi)始脫模時(shí)，所需克服的阻力最大，所以選擇此時(shí)作為臨界條件。 塑件脫模時(shí)的型芯的受力分析如圖 3-4 所示： 13 3-4 型芯的受力分析 根據(jù)力平衡原理，列出平衡式： （3-1）0 xF 得： cossinbt 式中 塑件對(duì)型芯的包緊力；b 脫模時(shí)型芯所受的摩擦阻力； 脫模力；t 型芯的脫模斜度。 又 （3-2）bF 于是 （3-3）)sinco(t 而包緊力為包容型芯的面積于單位上包緊力之積，即： ApFb 由此可得： （3-4）)i(Apt 式中 塑料對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，約為 0.10.3； 塑件包容型芯的面積；A 塑件對(duì)型芯的單位面積上的包緊力，一般情況下模外冷卻p 的塑件 約取 2.4-3.9107Pa；模內(nèi)冷卻的塑件約取 0.8-1.2107Pa。 由于 A=617 （通過(guò) Pro/E 軟件分析） 取 u=0.2 = p=1.0107Pa2 1 Ft=112.8KN。 3.3.2 頂出行程的確定 頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 21: a模具頂出距離應(yīng)小于注射機(jī)最大有效行程; b頂出距離確保能輕易取出制品，且有限位。 頂出行程一般規(guī)定使被頂出的制品脫離模具 510mm， 在成型一些形狀簡(jiǎn) 單且脫模斜度較大的桶形制品，也可使頂出行程為制品深度的 2/3。本設(shè)計(jì)的 Setwell 電話機(jī)機(jī)座下殼模具的設(shè)計(jì)與制造 14 頂出行程為 L=38mm。考慮到以上因素，本模具的頂出行程如圖 3-5 所示的長(zhǎng)度 L。 圖 3-5 頂出行程 3.3.3 復(fù)位桿和推桿的設(shè)計(jì) 如圖 3-6 所示，當(dāng)推桿在將制品頂出后，其頂端位置會(huì)高于型芯表面很多， 如果在下一次合模（模具合緊之前）時(shí)，頂桿不能退回到頂出前的初始位置， 就會(huì)對(duì)型腔造成破壞，因此影響制品的成型質(zhì)量，為了避免這種情況使頂桿準(zhǔn) 確復(fù)位，在頂出機(jī)構(gòu)中必須設(shè)有復(fù)位桿幫助推桿回位。 圖 3-6 推桿及復(fù)位桿結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)推桿時(shí)應(yīng)考慮幾點(diǎn)： 1、推桿應(yīng)設(shè)在脫模阻力大的地方 2、推桿應(yīng)均勻布置 3、推桿應(yīng)設(shè)在塑件強(qiáng)度剛度較大處 推桿在推塑件時(shí)，應(yīng)具有足夠的剛性，以承受推出力，為此只要條件允許， 應(yīng)盡可能使用大直徑，且塑件型腔復(fù)雜和壁薄的地方應(yīng)多設(shè)置推桿。因此本塑 件在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)內(nèi)部型腔的特點(diǎn)選了不同直徑的推桿，分別為 8、6、4、 3，分布在型腔的不同位置。 3.4 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 如圖 3-7，3-8 所示，本模具采用采用導(dǎo)柱與導(dǎo)套、螺釘?shù)绕饘?dǎo)向和定位作 用。導(dǎo)柱與導(dǎo)套、螺釘?shù)鹊倪x擇是根據(jù)模架的選擇而定的。 15 圖 3-7 導(dǎo)柱與導(dǎo)套 圖 3-8 螺釘 3.5 抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1、側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)類(lèi)型的確定 本塑件型腔、型芯均需側(cè)抽芯。側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)根據(jù)動(dòng)力來(lái)源的不同， 有機(jī)動(dòng)、液壓或氣動(dòng)以及手動(dòng)等三大類(lèi)。本塑件采用機(jī)動(dòng)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)， 它是利用注射機(jī)開(kāi)模力作為動(dòng)力，通過(guò)有關(guān)傳動(dòng)零件使力作用于側(cè)向成型零件 而將模具側(cè)向分型或把側(cè)向型芯從塑料制件中抽出，合模時(shí)又靠它使側(cè)向成型 零件復(fù)位。 2、抽芯的計(jì)算 在塑件上凡是脫出方向與開(kāi)模方向不相同的側(cè)孔或側(cè)凹除少數(shù)淺側(cè)凹可以 強(qiáng)制脫出外，都需要進(jìn)行側(cè)向抽芯或側(cè)向分型方能將塑件順利脫出。側(cè)向分型 用于有內(nèi)外側(cè)凹的塑件，系將凹模作成兩瓣或多瓣，利用側(cè)向分型完成各瓣與 塑件之間分離，脫出側(cè)凹。本設(shè)計(jì)用側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。 Setwell 電話機(jī)機(jī)座下殼模具的設(shè)計(jì)與制造 16 抽芯距 S S=S1+（23）=5 （3-5） 式中： S1理論抽芯距 取 2。 一般取 ，不大于 。本設(shè)計(jì)中取 ，鎖緊楔的斜度應(yīng)比斜導(dǎo)柱安150520 裝角度 a 大 ，以保證開(kāi)模時(shí)斜導(dǎo)柱的抽芯滯后于鎖緊模與滑塊的脫離 9。2 （3-6）1(51)cosinhLdtgDt 式中：L斜導(dǎo)柱總長(zhǎng)度（mm） D斜導(dǎo)柱臺(tái)階直徑（mm） d斜導(dǎo)柱工作直徑(mm) h定模座板厚度(mm) s脫模距 (mm) 斜楔角度，一般取 ，不大于 。152025 圖 3-8 抽芯機(jī)構(gòu) 經(jīng)查文獻(xiàn) 14表 D=25mm， d=20mm，L=60mm ， = 。20 本模架設(shè)計(jì)的兩根斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度一樣長(zhǎng)。 抽芯機(jī)構(gòu)中彈簧的計(jì)算：彈簧的參數(shù)如下： 簧絲的直徑 d = 2mm 彈簧的外徑 D = 10mm 彈簧的內(nèi)徑 D = 8mm 1 彈簧的有效圈數(shù) n = 8 彈簧的節(jié)距 t = 3mm 得彈簧的計(jì)算參數(shù)為： 自由高度 H = n * t = 8 * 3 = 24mm 17 3.6 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) A、冷卻水道的設(shè)計(jì)原則 14： a冷卻水孔的數(shù)量越多，對(duì)塑件冷卻也就越均勻。 b冷卻水孔與型腔表面各處最好有相同的距離，即將孔的排列與型腔的形 狀一致。 c塑件局部壁厚處，應(yīng)加設(shè)冷卻裝置。當(dāng)設(shè)計(jì)冷卻孔直徑為 D 時(shí)，它的 孔距最好為 5D，孔與型腔的距離為 3D。 d當(dāng)大型塑件或薄壁零件成型時(shí)，料流較長(zhǎng)，而料溫越流越低，可以適當(dāng) 地改變冷卻水道的排列密度。 e冷卻水道要避免接近塑料的熔接痕部分，以免熔接不牢，降低強(qiáng)度。 f冷卻水道不應(yīng)穿過(guò)接縫部分，以防漏水。 g冷卻水道內(nèi)不應(yīng)有存水或產(chǎn)生回流的部分。 h澆口部分由于經(jīng)常接觸注塑機(jī)噴嘴，是模具上最熱的部分，應(yīng)加強(qiáng)冷卻， 有時(shí)應(yīng)考慮進(jìn)料嘴單獨(dú)冷卻。 i進(jìn)出水水嘴接頭，應(yīng)設(shè)在不影響操作的方向，盡可能設(shè)在模具的同一側(cè)， 通常在注塑機(jī)操作的對(duì)面。 j如果型芯太長(zhǎng)，冷卻水道無(wú)法開(kāi)設(shè)，則可以選用熱導(dǎo)系數(shù)較大的材料， 在型芯下部采用噴水法進(jìn)行冷卻。 B、冷卻系統(tǒng)的計(jì)算 熱塑性塑料和部分熱固性塑料注塑成型的過(guò)程中，是將溫度較高的熔融塑 料，通過(guò)高壓注射進(jìn)入溫度較低的模具中，經(jīng)過(guò)冷卻固化，從而得到所需要的 制品。注射模在塑件成型過(guò)程中，如果模溫過(guò)高，成型收縮率會(huì)變大，塑件變 化也相應(yīng)增加，并且容易粘模，難以取出。所以設(shè)計(jì)冷卻裝置是非常必要的。 冷卻水道的設(shè)計(jì)原則如下 14： a塑件壁厚基本均勻時(shí)，冷卻通道與型腔表面距離最好相等。冷卻水道 孔邊與型腔表面之間距離應(yīng)大于 10mm，常用 12-15mm； b當(dāng)塑件壁厚不均勻時(shí)，應(yīng)在壁厚處加強(qiáng)冷卻； c塑料熔體在充填型腔過(guò)程中，一般澆口處溫度較高，因而冷卻水應(yīng)從 澆口處開(kāi)始流向其他地方。 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法很多，但對(duì)于注射模而言，由于是斷續(xù)工作的， 而且受人為因素影響較多，所以無(wú)需很精確的計(jì)算。最簡(jiǎn)便而有效方法如下所 述： a水道孔徑 水道孔徑與流量及流速有直接關(guān)系。水道孔徑與可能允許的 流量的關(guān)系見(jiàn)表 3-1： 表 3-1 孔徑與流量的關(guān)系 水管直徑（mm ） 最低流速（m/s） 流量（ l/min） 8 1.66 5 Setwell 電話機(jī)機(jī)座下殼模具的設(shè)計(jì)與制造 18 10 1.32 6.2 12 1.10 7.4 15 0.87 9.2 20 0.66 12.4 25 0.53 15.5 30 0.44 18.7 b水孔位置 冷卻水道孔邊與型腔表面不可太近，一般應(yīng)大于 10mm，因 為當(dāng)型腔內(nèi)壓力大時(shí)，會(huì)使正對(duì)水孔的型腔壁面壓潰變形。水孔間距離不可太 遠(yuǎn)，但也不宜太近。 c水道布置方式 一般有直流式、直流循環(huán)式和矩形槽循環(huán)式。直流式水 道的優(yōu)點(diǎn)是制造簡(jiǎn)便，適于成型淺而面積大的塑件，缺點(diǎn)是冷卻易不均勻。直 流循環(huán)式水道是直流式的改進(jìn)形式，冷卻效果比直流式好。矩形槽循環(huán)式水道 的優(yōu)點(diǎn)是冷卻充分，溫度容易均勻；缺點(diǎn)是堵塞時(shí)不易發(fā)現(xiàn)，管接頭多。本設(shè) 計(jì)選用的是矩形槽循環(huán)式冷卻水道，即在每個(gè)型腔的周?chē)笺@水道，再把不需 要的出口堵塞起來(lái)，冷卻水從靠近澆口的地方流入，再?gòu)牧硪粋€(gè)出口流出，缺 點(diǎn)是接頭多，易發(fā)生泄露，堵塞時(shí)不易發(fā)現(xiàn)。 根據(jù)文獻(xiàn) 11中的 P571-572 的公式，用水量 M 可以用下式計(jì)算： （3-7）10()iWaMKt 式中 每一次注塑所需的單位時(shí)間用水量（g/h ） 單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入模具的塑料質(zhì)量（g）1 水的入口溫度（C）it 水的進(jìn)口溫度（C）0 K 熱傳導(dǎo)系數(shù)：在模板上直接鉆水道孔時(shí)，K=05-064；若鑲 嵌銅管冷卻水道，K=0.1 a每克塑料的熱容量（J/g） （ - ）2C 精密塑件（SJ/T10628-95 34 級(jí)）0ti （ - ）10C 一般塑件（SJ/T10628-95 56 級(jí)） （ - ）30C （SJ/T10628-95 78 級(jí)）ti 由所計(jì)算出的用水量（流量）與上表校核。如大于允許值時(shí)，應(yīng)加大孔徑。 所以本設(shè)計(jì)選用了孔徑為 12mm 的水道。 C、冷卻水道在定模中的布置 塑件的形狀是變化萬(wàn)千的，因此對(duì)于不同的塑件，冷卻水道的位置也不一 樣，冷卻水道的位置取決于制品的形狀和不同的壁厚。原則上冷卻水道應(yīng)設(shè)置 在塑料向模具熱傳導(dǎo)困難的地方，根據(jù)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，冷卻水道應(yīng)圍繞 模具所成型的制品，且盡量排列均勻一致。不少小型模具的型腔時(shí)直接在模板 上加工而成的（也可以采用拼鑲結(jié)構(gòu)，但是由于模具尺寸較小，所以于型腔與 19 型芯的鑲件尺寸更小） ，對(duì)于這類(lèi)模具，可以直接在模板上設(shè)置冷卻水道。 在模板上直接設(shè)置冷卻水道同樣應(yīng)遵循冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，使冷卻水道 盡量靠近型腔表面和盡量圍繞型腔，使制品在成型過(guò)程中冷卻均勻。 如果模具中的冷卻水道太長(zhǎng)，在成型過(guò)程中，會(huì)使得水溫變化增大。針對(duì) 這個(gè)問(wèn)題，為了保證其冷卻效果，可采用兩個(gè)獨(dú)立回路。 本塑件為深型腔塑件，深型腔塑件最困難的是凸模的冷卻，本塑件凸模結(jié) 構(gòu)復(fù)雜，而且內(nèi)部推桿布置較多，很難設(shè)置冷卻水道，因此要加強(qiáng)凹模冷卻。 凹模設(shè)置回環(huán)式冷卻水道，入水口在模架的兩側(cè)附近，水流流經(jīng)凹模的在從同 側(cè)流出，這種形式的冷卻水道的對(duì)本塑件冷卻效果較好。如圖 3-9 所示： 圖 3-9 定模板冷卻水道及流向示意圖 3.7 注射機(jī)的校驗(yàn) 根據(jù)模具總體設(shè)計(jì)方案的結(jié)構(gòu)，校驗(yàn)所需注射機(jī)的能力。注塑機(jī)的規(guī)格及 尺寸校核注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)： A注射量的校核：由測(cè)量所得塑件的質(zhì)量為126g ，澆注系統(tǒng)的質(zhì)量為 17.85g，則每次注射所需的塑料量為（按一模一腔計(jì)算）： 126+17.85=143.85g 注射機(jī)的最大注射量2500.8=200 143.85g 故能滿(mǎn)足要求。 B鎖模力校核 當(dāng)高壓塑料熔體充滿(mǎn)模具型腔時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)使模具沿分型面分開(kāi)，其值等 于制件和澆口流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和乘以型腔內(nèi)塑料壓力。 P腔 AP 鎖 （3-8） 式中p 腔 模具型腔壓力，一般取20-40Mpa。 A塑件與澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積總和（ cm 2）； P鎖 注射機(jī)額定鎖模力（KN / cm 2）。 F=P腔 A=40KN /cm2(22.6cm)2=904KN1300KN 由于P 鎖 =1300KN，故滿(mǎn)足P 腔 AP 鎖 。同時(shí)X SZY250的額定注射壓力為 110-130Mpa也能滿(mǎn)足 ABS塑料成型的注塑壓力。故鎖模力滿(mǎn)足要求。 C模具厚度H與注射機(jī)閉合高度按式（3-9） 校核 Setwell 電話機(jī)機(jī)座下殼模具的設(shè)計(jì)與制造 20 HminHHmax （3-9） 式中 Hmin注射機(jī)允許最小模厚（H min =200mm）； Hmax注射機(jī)允許最大模厚（H max=350mm）； 根據(jù)所選的模架，模具閉合時(shí)的厚度H為338mm ，200338350 所以能夠滿(mǎn)足要求 21。 D注塑機(jī)開(kāi)模行程 注射機(jī)的開(kāi)模行程應(yīng)大于模具開(kāi)模時(shí)取出塑件的（包括澆注系統(tǒng)）所需的 開(kāi)模矩。 即滿(mǎn)足下式： SKH 1+H2+(510) （3-10） 式中 SK注塑機(jī)行程 （S K=200mm）； H1脫模距離 （H 1=15mm）； H2塑件高度+澆注系統(tǒng)高度 （H 2=37+60=97mm） 。 則 H1+H2+(510)=15+97+10=122mm200mm能滿(mǎn)足要求 8。 在模具設(shè)計(jì)中還要注意制品收縮率的問(wèn)題，一般制品的收縮率都是根據(jù)所 用塑料收縮率的平均值來(lái)計(jì)算的，而實(shí)際上制品在成型過(guò)程中其塑料分子并不 是在制品中任何方向上都是一樣收縮的，并且大多數(shù)塑料的收縮是在制品成型 完成后再經(jīng)過(guò)數(shù)小時(shí)才能完全穩(wěn)定下來(lái)，因此制品的實(shí)際收縮與按其材料平均 值計(jì)算的收縮是有一定差距的。然而目前還法在制品成型前就能準(zhǔn)確的計(jì)算出 制品在成型過(guò)程中的實(shí)際收縮率，因此，針對(duì)這種情況，在模具設(shè)計(jì)時(shí)可以采 用比平均收縮率低 1的計(jì)算方法，例如對(duì)于 ABS 塑料，其收縮率為 38，在確定制品收縮率時(shí)可以按 5計(jì)算。另外，在制品中大尺寸部位 與小尺寸部位、壁厚部位與壁薄部位、平行于塑料流動(dòng)方向部位與垂直于塑料 流動(dòng)方向部位，在計(jì)算收縮率時(shí)都要區(qū)別對(duì)待。 21 4 三維造型及模具制造 4.1 繪制三維圖 本次模具的三維造型主要由零件裝配生成，其中主要應(yīng)用匹配、對(duì)齊、矩 陣等定位關(guān)系來(lái)約束零件之間的關(guān)系。模具的三維造型如圖 4-1，4-2 所示： 圖 4-1 模具裝配圖 Setwell 電話機(jī)機(jī)座下殼模具的設(shè)計(jì)與制造 22 圖 4-2 模具爆炸圖 4.2 型腔零件的加工工藝分析 A零件的加工工藝分析作為本次設(shè)計(jì)的主要環(huán)節(jié)之一，工藝卡片是指導(dǎo) 零件生產(chǎn)的重要依據(jù)。在編制工藝和工序卡片時(shí)應(yīng)掌握以下幾方面知識(shí) 3： a在設(shè)計(jì)工藝時(shí)的具體內(nèi)容和步驟是： a)分析零件圖和產(chǎn)品裝配圖； b)對(duì)零件圖和裝配圖進(jìn)行工藝審查； c)根據(jù) 生產(chǎn)綱領(lǐng)研究零件生產(chǎn)類(lèi)型； d)確定毛坯； e)確定各工序所用機(jī)床設(shè)備和工藝 裝備( 含刀具、夾具、量具、輔具等)，對(duì)需要改裝或重新設(shè)計(jì)的專(zhuān)用工藝裝備 要提出設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)； f)確定各工序的加工余量，計(jì)算工序尺寸及公差；g)確定 各工序的技術(shù)要求及檢驗(yàn)方法； h)確定各工序的切削用量和工時(shí)定額； j)編制 工藝文件。 b在擬訂工藝路線時(shí)遵守了如下原則： a)基準(zhǔn)重合原則； b)統(tǒng)一基準(zhǔn)原則； c)互為基準(zhǔn)原則； d) 自為基準(zhǔn)原則； e)粗基準(zhǔn)的選擇原則； f)合理分配加工余量的原則； g)便于裝夾的原則； h)粗 基準(zhǔn)一般不得重復(fù)使用的原則。 c在安排工序順序時(shí)應(yīng)遵循如下原則： 先加工定位基準(zhǔn)面，再加工其它表面；先加工主要表面，后加工次要表面 ； 先安排粗加工工序，后安排精加工工序 ；先加工平面，后加工孔 ；熱處理工 序及表面處理工序的安排 ；為改善工件材料切削性能安排的熱處理工序，例如， 退火、正火、調(diào)質(zhì)等，應(yīng)在切削加工之前進(jìn)行。為消除工件內(nèi)應(yīng)力安排的熱處 理工序，例如，人工時(shí)效、退火等，最好安排在粗加工階段之后進(jìn)行。為了減 少運(yùn)輸工作量，對(duì)于加工精度要求不高的工件也可安排在粗加工之前進(jìn)行。 B模具零件主要有：標(biāo)準(zhǔn)、通用零件和成型件兩大類(lèi)。其中，標(biāo)準(zhǔn)、通 用零件主要分為三類(lèi) 14： a板類(lèi)零件 包括各種模板，如座板、支撐板、墊塊、凸凹模固定板等； 其中所有材料多為中碳鋼、鑄鐵等。 b圓柱形零件 包括導(dǎo)柱、推桿與復(fù)位桿、定位銷(xiāo)等，所用材料多為碳鋼、 合金鋼等。 c套形類(lèi)零件 包括導(dǎo)套、定位圈、凸模保獲套等，材料多為碳鋼等。 成型件：主要指凸?；蛐托尽寄；蛐颓?。 上述的模具零件基本上都是機(jī)械零件，只有模具成型件的型面較為復(fù)雜， 常具有二維、三維型面構(gòu)成，常需采用成形加工工藝。但從總體來(lái)說(shuō)，基本上 屬于機(jī)械加工。這些零件的加工工藝過(guò)程的組成內(nèi)容是：a)工序 b)安裝 c)工位 d)工步 e)進(jìn)給 f)簡(jiǎn)單、復(fù)雜工序與工藝集成度。 C在進(jìn)行模具裝配時(shí)，需要考慮模具的裝配工藝。裝配前首先應(yīng)精修定 動(dòng)模：a)定模前工序的完成情況：外形粗加工，每邊留余量 1mm，兩平面磨保證 平行度，并留有修邊余量；b)型腔用銑床加工或用電火花加工，深度按要求留 23 加工余量拋光；c)用油石修光型腔表面； d)控制型腔深度磨分型面。然后配鏜導(dǎo) 柱和導(dǎo)套孔，復(fù)鉆螺孔和推件孔，并磨安裝基面。最后按零件安裝的先后順序， 將零件一一的裝配起來(lái) 13。 模具加工根據(jù)各種加工條件不同有不同的加工工藝。具體定模板的加工工 藝(見(jiàn)附錄 20 和 21),下面是定模板的加工工藝的制作流程及要求： A模具的使用硬度 由于模具的使用硬度不同，模具的加工工藝也不同。調(diào)質(zhì)的模具可以在熱 處理調(diào)質(zhì)后進(jìn)行車(chē)、刨、鉆、銑、磨等加工；而硬模，一般先進(jìn)行車(chē)、刨、鉆、 銑、攻螺紋等切削粗加工后熱處理，熱處理后，一般只能進(jìn)行磨削、電火花、 研磨等精加工（現(xiàn)代高速加工除外） 。 B模具的加工條件 如模具的推件板和定模板的加工，加工條件和手段不同，有不同的加工工 藝，其難點(diǎn)也不同 3。 a傳統(tǒng)的加工 傳統(tǒng)的加工是指用傳統(tǒng)的一般機(jī)床加工， 最后用鉗工修合 型腔的方法。用傳統(tǒng)的加工方法加工這套模具的定模板有兩個(gè)難點(diǎn)，其一是加 工定模板的復(fù)雜型腔，如果用普通車(chē)床，根本是不可能的，只能用成形車(chē)刀加 工，由于圓弧接觸較大而且孔深，如果系統(tǒng)剛度和刀具的剛度不足，會(huì)造成振 動(dòng)而影響表面粗糙度，增加鉗工工作量，嚴(yán)重的會(huì)傷及曲面。其二是加工定模 板的型孔，用普通銑床銑削加工型孔，只能按劃線銑削，最后靠鉗工按樣板修 合，工作量大，而且精度難以保證。 b電火花加工 由于電火花加工精度的提高及電火花加工的普及，模具的 型 腔及有些難以加工的配合面都使用了電火花加工。使用電火花加工該定模板其 難點(diǎn)是定模板的溝槽，如何控制放電量，保證加工的精度。 c數(shù)控加工 數(shù)控加工是一種先進(jìn)的模具加工方法，它可以高質(zhì)量地自動(dòng) 完 成各種復(fù)雜的曲線輪廓或復(fù)雜曲面的加工。數(shù)控加工是將需要加工的模具形狀 在計(jì)算機(jī)上用線架或曲面或?qū)嶓w等結(jié)構(gòu)建成三維幾何造型，通過(guò) CAM 系統(tǒng)在幾 何造型的基礎(chǔ)上生成刀具的軌跡，經(jīng)過(guò)后處理生成加工代碼的編制，將加工代 碼通過(guò)傳輸介質(zhì)傳給數(shù)控機(jī)床，數(shù)控機(jī)床按給定的數(shù)據(jù)信息控制刀具運(yùn)動(dòng)，完 成模具形狀加工。所以 a、b 所述的難點(diǎn)，應(yīng)用加工就能很好地解決。 4.3 型腔的仿真加工 該型腔運(yùn)用的仿真軟件是 Mastercam9.0。 1型腔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 型腔（零件圖見(jiàn)附圖 14） ，該零件是注塑模的型腔部分，以矩形配合面與 定模固定板配合，凹進(jìn)部分與動(dòng)模型芯形成閉合空間，注入熔融工程塑料 ABS 經(jīng)冷卻后形成所需 Setwell 電話機(jī)機(jī)座下殼。 Setwell 電話機(jī)機(jī)座下殼模具的設(shè)計(jì)與制造 24 零件的主要工作平面有矩形配合面、分模面、型腔等。由于型腔在注塑時(shí) 需要承受一定的壓力和溫度，故該零件需要有足夠的強(qiáng)度、剛度、耐磨性和韌 性。 2主要技術(shù)要求 零件圖上的主要技術(shù)要求有：a熱處理：50-55HRC；b銳角去毛刺倒 鈍。 加工表面及其要求:矩形配合面的表面粗糙度 Ra=0.8m，側(cè)面的表面粗糙 度 Ra=3.2m， 內(nèi)輪廓表面的粗糙度為 Ra=0.8m。 3零件材料 零件的材料為 T8A 鋼，可以通過(guò)熱處理來(lái)獲得所需的機(jī)械性能和力學(xué)性能。 確定毛坯的形狀、尺寸：選用 T8A 鋼鍛件 45545568（mm） 。 4基準(zhǔn)選擇 加工中心的一次裝夾希望能夠進(jìn)行在該基準(zhǔn)下的全部加工，這樣可以降低 由于基準(zhǔn)不重合而導(dǎo)致的基準(zhǔn)不重合度誤差。根據(jù)對(duì)工件的加工的初步分析在 毛坯的初次裝夾后可以完成加工，故選用毛坯的初始輪廓面為裝夾基準(zhǔn)。 5 仿真加工 a打開(kāi) dingmoban.prt，將它另存為 dongmoban.igs，關(guān)閉文件 b打開(kāi)Mastercam9.0， Main menuFileConverts IGES Read file選擇 shoujiaomoigs文件，將它導(dǎo)入進(jìn)來(lái) cMain menuScreenConfigureMill9.CFG(Metric) 單擊“System configuration”對(duì)話框中的 命令，完成設(shè)置 d單擊 ， Main menuXform RotateAllEntities Done Origin ， 出現(xiàn)“Rotate”對(duì)話框，輸入旋轉(zhuǎn)角度“180”，單擊 完成 eMain menuToolpathsJob setup，單擊 ，出現(xiàn)Bounding Box 對(duì)話框，設(shè)置如圖4-3所示，單擊 完成工件設(shè)置。 圖4-3 包絡(luò)框 25 圖4-4 刀具路徑圖 Setwell 電話機(jī)機(jī)座下殼模具的設(shè)計(jì)與制造 26 圖4-5 銑平面圖 圖4-6 銑孔圖 圖4-7 型腔圖 27 5 其他工藝規(guī)程 a、注塑工藝流程圖 (見(jiàn)附錄 22) b、注塑模具裝配工藝過(guò)程卡片 (見(jiàn)附錄 23) c、塑料零件注塑工藝卡片 (見(jiàn)附錄24) Setwell 電話機(jī)機(jī)座下殼模具的設(shè)計(jì)與制造 28 6 結(jié)論 本次設(shè)計(jì)適當(dāng) Setwell 電話機(jī)機(jī)座下殼的結(jié)構(gòu)與要求作了分析，確定了注 塑工藝；選擇了注塑機(jī)，澆口方式；確定了分型面；對(duì)冷卻系統(tǒng)也作了設(shè)計(jì)， 并對(duì)制造工藝進(jìn)行了研究與設(shè)計(jì)。 此次設(shè)計(jì)的注塑模具主要有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)： a模具的抽芯機(jī)構(gòu)采用了通用的滑塊，以便機(jī)械加工。 b采用直澆口，塑料液流動(dòng)穩(wěn)定，可均勻快速填充，能夠保證注塑件質(zhì)量， 并且去除澆口比較方便。 c采用推塊和推桿的推出機(jī)構(gòu)，可以減少對(duì)塑件的損傷。 d在保證質(zhì)量的前提下，能適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的需要，并且對(duì)工人的技術(shù)要 求也不高。 所以本設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)期的效果，但還存在以下不足之處： a本模具的型腔內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，用一般的機(jī)械加工法加工比較困難。 b復(fù)位桿和導(dǎo)套磨損快要經(jīng)常更換。 c澆道中的余料多，浪費(fèi)塑件的材料，提高了加工成本。 d. 冷卻水道的布置有欠合理。 29 參考文獻(xiàn) 1劉守勇機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具M(jìn) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20005 2甄瑞麟模具制造工藝學(xué)M 北京：清華大學(xué)出版社 20051 3潘寶權(quán)模具制造工藝M 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20049 4王伯平互換性與測(cè)量技術(shù)M 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2002 5李益民機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)M 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 19936 6李云程模具制造技術(shù)M 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20022 7陳孝康周興隆實(shí)用模具技術(shù)手冊(cè)M 北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社， 20011 8 李德群中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典：第 2 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裝配圖 DHJXKM-00 A0 1 2 動(dòng)模座板 DHJXKM-01 A2 1 3 推板 DHJXKM-02 A3 1 4 推桿固定板 DHJXKM-03 A3 1 5 推桿 DHJXKM-04 A4 1 6 墊塊 DHJXKM-05 A3 1 7 推桿 DHJXKM-06 A4 1 8 推桿 DHJXKM-07 A4 1 9 動(dòng)模支承板 DHJXKM-08 A2 1 10 限位擋塊 DHJXKM-09 A4 1 11 滑塊 DHJXKM-10 A4 1 12 鎖緊楔 DHJXKM-11 A4 1 13 定模座板 DHJXKM-12 A2 1 14 斜導(dǎo)柱 DHJXKM-13 A4 1 15 定模板 DHJXKM-14 A0 1 16 定位圈 DHJXKM-15 A4 1 17 澆口套 DHJXKM-16 A4 1 18 推桿 DHJXKM-17 A4 1 19 復(fù)位桿 DHJXKM-18 A4 1 20 動(dòng)模板 DHJXKM-19 A0 1 21 水管接頭 DHJXKM-20 A4 1 22 鎖緊楔 DHJXKM-21 A4 1 23 滑塊 DHJXKM-22 A4 1 24 導(dǎo)柱 DHJXKM-23 A4 1 25 導(dǎo)套 DHJXKM-24 A4 1 26Setwell 電話機(jī)機(jī)座下殼 DHJXKM-25 A2 1 19 Setwell 電話機(jī)機(jī)座下殼模具三維圖冊(cè) A4 一套 20 Setwell 電話機(jī)機(jī)座下殼模具零件加工過(guò)程卡片 A4 一套 21 Setwell 電話機(jī)機(jī)座下殼模具凹模加工工序卡片 A4 一套 22 注塑工藝流程圖 A4 一張 23 注塑模具裝配工藝過(guò)程卡片 A4 一張 24 塑料零件注塑工藝卡片 A4 一張 31