時尚藝術板凳的注塑模具設計【側向抽芯機構、一模單腔優(yōu)秀課程畢業(yè)設計17張CAD圖紙帶任務書+開題報告+外文翻譯】-zsmj27

時尚藝術板凳的注塑模具設計【側向抽芯機構、一模單腔】

摘  要

注塑成型工藝已經在我國的農業(yè)、工業(yè)、制造業(yè)、國防及日常生活等方面廣泛的運用。為了探究注塑成型工藝的生產過程及其模具的設計制造過程，本次畢業(yè)設計參考相關書籍，結合生活實際，對整套注塑模具的生產設計過程進行詳細探究。

本文將對塑料板凳的注塑模具設計，詳細描述了整套模具的設計過程。主要內容包括塑件的基本介紹、塑件的結構及成型工藝分析、材料的選擇及成型工藝、注射機的選擇及校核、模具的工作及結構原理、澆注系統(tǒng)的設計、成型零件的設計、側向分型抽芯機構的設計、合模導向機構的設計、溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計、排氣系統(tǒng)的設計、推出機構的設計等。在正確的分析材料的特點和塑件的工藝特點后，運用三維軟件對塑件和模具的設計，制造及質量進行分析；運用CAXA軟件繪制完整的模具裝配圖和其主要零件圖。此次設計綜合運用多中專業(yè)基礎知識、如模具設計與制造基本理論、機械設計、材料成型基礎、塑性成型工藝、計算機基礎技術、模具CAD/CAM等。

通過對整個模具設計的過程，進一步加深對注塑成型工藝的了解，同時也鞏固了對成型工藝的類型、結構、工作原理等的理論知識，以及在實踐中總結并掌握模具設計的關鍵要點及其設計方法。

關鍵詞: 成型工藝；設計；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 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  塑件的結構及工藝性分析 4

2.1 塑件結構分析 4

2.2 塑件的工藝性分析 4

2.3 開模方向 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  注射機的選擇及校核 10

4.1 注射機的相關參數(shù) 10

4.2 注射機的選擇 11

4.3 鎖模力的校核 11

4.4 開模行程的校核 12

5  模具的工作及結構原理說明 13

5.1 模具的工作原理 13

5.2 模具的結構說明 13

6  澆注系統(tǒng)的設計 15

6.1 澆注系統(tǒng)的設計要求 15

6.2 型腔的數(shù)目及分布 15

6.3 雙分型面的選擇與設計 16

6.4 主流道的設計 17

6.5 分流道的設計 18

6.6 冷料穴的設計 19

6.7 澆口的設計 19

7  成型零部件的設計 21

7.1 凹模的設計 21

7.2 凸模的結構設計 22

7.3 成型零部件尺寸的設計 22

8  側向分型抽芯機構的設計 25

8.1 斜導柱的傾角 25

8.2 斜導柱直徑設計 25

8.3 斜導柱長度的設計 26

8.4 滑塊的設計 26

8.5 導滑槽的設計 27

8.6 楔緊塊的設計 27

8.7 滑塊定位的設計 27

9  合模導向機構的設計 28

9.1 導柱、導套的設計 28

10  溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計 30

10.1 溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計要求 30

10.2 冷卻回路的設計 30

11  排氣系統(tǒng)的設計 31

12  推出機構的設計 32

12.1 頂出力的計算 32

12.2 凝料推出機構的設計 33

13  支撐零部件設計 34

14  常見問題及其解決辦法 35

14.1 熔接痕產生的原因及解決辦法 35

14.2 充模不力產生的原因及解決辦法 35

14.3 彎曲變形產生的原因及解決辦法 35

結論 37

謝辭 38

參考文獻 39

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CAXA圖

dengzi.max

中間板.dwg

凝料推板.dwg

動模墊板.dwg

型腔.dwg

型芯.dwg

塑件.dwg

外文翻譯原文.doc

外文翻譯譯文.doc

定位環(huán).dwg

定模墊板.dwg

導套.dwg

導柱.dwg

底座.dwg

推板.dwg

推板墊板.dwg

支撐架.dwg

文件清單.txt

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時尚藝術板凳的注塑模具設計任務書.doc

時尚藝術板凳的注塑模具設計開題報告.doc

澆口套.dwg

滑塊.dwg

裝配圖.dwg

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]. 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然而，影響模具的等熱物理參數(shù)，如熱導率和熱容量保持在不變的溫度范圍內。此外，聚合物的結晶作用往往被忽視，以及與模具和零件熱接觸電阻被認為是恒定的。溫度場的演化通常是通過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部分：一個是循環(huán)的一部分，另一個是平均短暫的一部分。由于熱穿透深度 并沒有影響到溫度場，循環(huán)部分常常很容易被忽視 [3]。許多人用平均循環(huán)來分析，這樣可以簡化微積分，但忽略了周圍的波動影響，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導致周圍的平均波動就越高。 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。瞬間溫度分析應該注意在研究實踐中的設計冷卻系統(tǒng)是否用于冷卻的設計。無論零件的質量好壞，本設計的第一階段也是最重要的階段之一都應是熱傳導設計。 型優(yōu)化技術 在參 考文獻中，各種優(yōu)化程序已經被使用，但這些都是以同樣的目標為重點。 4] 等人從一個優(yōu)化的過程中獲得了最小的梯度和冷卻時間。 圖獲得在溫度分布均勻狀態(tài)時的最高生產效率，即最小的冷卻時間 [5]，同時溫度分布處于均勻狀態(tài)。]總結了 3 個實際的模具設計師的目標，最冷的部分溫度均勻，達到理想的模具溫度，以便下一個零件可以被使用，以減少周期時間。 多個循環(huán)之間的一致性的最佳選擇是冷卻系統(tǒng)的最優(yōu)配置。而事實上，時間越長，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，更快的熱量變化會產生聚合物，但模具表面的非均勻溫度可導致部分缺陷。這里首先應控制參數(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。此時有兩種方法將被引用，第一種為了盡量減少目標函數(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的研究。 ]定義了一種冷卻線代表所在的冷卻通道，這個冷卻線性表示了位于流道口的最佳條件（在冷卻水道的位置）。 8] 等人進一步的研究表明能夠降低冷卻部位的單元，并執(zhí)行每個冷卻單元的優(yōu)化。 法的實現(xiàn) 為了得出答案，我們要用數(shù)值方法來計算。 傳熱分析是由邊界元素之一 [7]或有限元法 [4]組成的。這種分析的第一個主要優(yōu)點是未知數(shù)的數(shù)目計算低于有限元素分析的數(shù)目的將計算，只是它的界限是網(wǎng)狀的是一個問題，因此用這種解決方案來計算所花費的時間比利用有限元分析要短。然而此方法僅限于某些問題上，有限元方法對于另一些問題來說是首選的，因為里面的溫度需要之前有經驗的研究來制定最佳的界限。 為了計算最優(yōu)參數(shù)的最小化目標函數(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 的基礎上的梯度方法，它不僅可以找到解決問題的關鍵所在，而且還確定了線性進化方法。 5] 等人通過遺傳學算法來得到解決方案，最后的這種算法試圖解決的范圍包括了很多方面，所以是非常耗時的。要想模具設計的設計時間花費達到最小化，就必須確定方法（共軛梯度）來達到一個可接受的、更迅速的、優(yōu)先的解決方案。 2 研究方法 標 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)設計。這種情況在許多論文中可能會比較容易實現(xiàn)，尤其是在與 ]等人所做的研究中。 通過對部分形態(tài)的分析，兩個平 面Γ 1 和Γ 3 分別介紹了侵蝕和擴張（冷卻線）部分（圖 1）。作為第三類的溫度條件，固定的流體溫度是冷卻線Γ 3 熱傳導的邊界條件。尋找這些流體的溫度是該優(yōu)化的關鍵所在，避免使用冷卻線方法來優(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，復雜的零件在此種情況下具有更好的優(yōu)勢，因為該部分中的侵蝕線的位置相對應的最低聚合物固化厚度的冷卻階段更容易得到。 圖 1：半 標函數(shù) 在冷卻系統(tǒng) 最 優(yōu)化 設計 ,質量 應該是最重要的一部分 。 因為 在這一 過程 中 的最小冷卻時間是 由模具厚度和材料特性 所影響的， 在給定時間達到最高質量是很重要的。 流體溫度直接影響模具的溫度和組成部分 ,湍流流動的唯一參數(shù)是控制冷卻液溫度 。 接下來，流體溫度和周圍的零件優(yōu)化分布的測定是需要優(yōu)化的參數(shù)，作為一個目標函數(shù) 第一個任期 3 結論 本章中， 開發(fā)的一種優(yōu)化方法確定冷卻的溫度分布線獲得均勻溫度場 。 從而 導致部分最小梯度和最小的冷卻時間 。 與 文獻中的方法相比 ,可以 顯示其效率和效益 。 值得注意的是它不需要指定一個預先冷卻通道的數(shù)量 。 進一步的工作將包括在決定后驗所需的最少數(shù) 量的渠道相匹配的解決方案最佳的流體溫度曲線。 一種使用設計特征和工藝參數(shù)來估計模具成本的集成框架 摘 要 模具是一種基本沒有廢料的生產工具，例 如注塑模和壓鑄模。 它可能占超過 25%的產品總成本和開發(fā)時間 ， 特別是當訂單數(shù)量很小 。 結合一個科學家模具成本估算和控制方法 ， 發(fā)展快速和低成本的工具 成為至關重要的問題。 本文提出了一種集成方法和模具成本估算 ，基于 成本驅動的概念和成本 修飾的 方法。 成本 驅動 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、表面紋理、頂出機構、模 具材料和模具制造的總成本。這種方法已經在十三個工業(yè)生產中測試過， 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施成本修飾，通過自定義使用質量功能展開方法，這也是在本文中主要描述的。 關鍵詞：成本估算；壓鑄模具；注射成型；質量功能部署。 1 引言 當今產品生產周期通常是不到 1980年代一半的 ,由于頻繁的新產品有更多的功能進入市場。制造業(yè)競爭力 對 衡量縮短更換模具的市場而言 ,沒有劃線質量和成本。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獲得所需 的形狀。但是，模具（壓鑄或注塑）是一個 耗了成本、時間和專業(yè)知識等大量的資源。 一個典型的壓鑄模具或注塑模具由兩部分構成：固定部分和移動部分對接在一起 ,分開在彈射一部分。建設的一個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，這些可能是制造單塊或組合的插入。第二部分包括進料系統(tǒng)、脫模系統(tǒng) ,核心執(zhí)行機構和緊固件。充料系統(tǒng)的轉輪，噴嘴和流道，包括從注射機噴嘴的熔模腔。噴射機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)在工廠專門制作。其他零件可以從供應商獲得標準配件。模具裝配和功能試驗 可 詢問經驗豐富的工匠與工具設計師。 模具行業(yè)目前由日本、德國、美國、加拿大、韓國、臺灣、中國、馬來西亞、新加坡和印度 支配。模具 的主要 需求 包括汽車、電子、消費品和電氣設備行業(yè) 。 塑料模具占模具行業(yè)的主要份額 ， 大約 60%的 廠房 屬于 全球 中小規(guī)模 [1]。模具需求 在印度每年 就超過 6億美元 ,年增長率超過 10%在過去十年 間 。在印度，不同類型模具所占份額為： 板材塑料模具 為 33％ 、 沖壓模具 為 31％ 、 壓鑄模具 為 13％，夾具 為 13％ ，模具供應商為10％ [2]。 圖 1 典型的壓鑄模具結構 工具行業(yè)正日益面臨的壓力 ， 減少模具開發(fā)的時間和成本 ,提供更好的精度和表面粗糙度 ,提供 可行性 ,以適應未來的設計變更和滿足要求 ,縮短了生產周期 。為 滿足這些需求 ,新技術例如 高速加工、淬硬鋼加工、流程建模工具設計自動化、并行工程、快速原型和快速模具已被應用 。要 成功操作 以及 保持競爭優(yōu)勢 ,有必要建立量化的成本估算的 方法 。 我們當前研究的目標是開發(fā)一個系統(tǒng) ,集成框架開發(fā)的快速工具 (注 塑模具和模具 )和壓力壓鑄應用程序 。 依照 我們 所 提出的方法 ， 在未來一段 時間里， 一個 比較合理的 系統(tǒng)的成本估算 將會實現(xiàn)，對 不同模具 使用不同的 開發(fā)路線 也是我們要考慮的 。 2 以前的作品 用于產品和模具在技術文獻報道的成本估計方法有相當大的相似性 。 這些方法可以歸類為 :直觀法 ,類比法 ,分析法 , 幾何特征法和基于參數(shù)的方法。 在直觀的方法上，成本估算的準確性取決于成本評估師的經驗和理解的能力。估價通常是在與模具設計師協(xié)商進行的。通過長期的合作，可以獲得與模具和模具開發(fā)成本有關的估計，但這種方法仍然是在小作坊和小工廠里的 做法。 在類比的方法 上 ，模具 的 成本 估計基于 以前的模具制造的 相似性系數(shù) 。 在這項技術中，模具編碼考慮模具尺寸，模具材料，復雜性，噴射器和門控機制 的 因素。 估價的 人開始比較新的模具設計與所有以前的設計中最接近的匹配。 其 基本假設是：類似的問題也有類似的解決方案， 再利用上述 [3]來解決實際問題。 然而 ，這種方法，也被稱為基于案例的推理， 它 需要一個完整的案例庫和一個適當?shù)臋z索系統(tǒng) 。 到目前為止 ，這個檢索系統(tǒng) 并沒有 為 模具成本估算 作出報告 。 在分析成本估算 上 ，整個 制造業(yè)的 活動分解成 多個基本 任務，每個任務是 一個經驗公式 計算 制造成本。 例如，一個用于加工成本 的 普遍方程： 加工成本 =（切割長度 /每分鐘進給量）×機器操作成本 威爾遜（在引言 4，第 6 章，第 121 頁）在用于集成車削和銑削操作中，提出了用于復雜的幾何因子的數(shù)學模型： 尺寸的特征 ; 相應尺寸的公差 ; N =尺寸的總數(shù)量。 這是借助一個例子之后所解釋的。 另一種方法稱為基于活動的成本核算（ ，其所 涉及應用到制造特定產品的所有步驟的分析方法， 在每一步中所涉及去 估計的資源（材料，勞動力和能源）。 這 樣一個詳細的方法 用于 各種過程，包括 克里斯【 5】所開發(fā)的鑄件 。 在工具室，這種方法 被使用于 復雜型腔幾何形狀的模具的情況下。模具成本的來源可以分為三類：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。在每個類別中，需要通過加工獲得所需的 時間和其 幾何 形狀 作為成本 [ 4 ]的 參考 條件 。 可以預期的是， 建立和驗證成本方程，以及在實際 中運用它 ， 都是非常 繁瑣的任務。 在基于 特征 的 方法上 ，模具的幾何特征（缸，槽，孔，筋，等）作為成本動因 所使用 。模具制造 的 成本估計使用經驗公式或工具，如基于知識的系統(tǒng)和動脈神經網(wǎng)絡。陳、劉 [ 6 ]用特征識別的方法來評估一個新的注塑產品的 成本效益 的設計 。他們認為，一個產品是一套功能和特征關系的聚集。 ，這些功能的關系轉換成模具相關成本評估的一部分功能。 決策表的知識來估算注塑模具的成本。 在參數(shù)成本估算 上 ，技術，物理或功能的參數(shù)作為 成本估價的 基礎。 這種方法允許一個產品的特征（設計工程師可利用的）以經濟數(shù)據(jù)的技術價值形式存在。 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 。 ]利用注塑模具制造作為參考資料，模具費用估計采用線性回歸方式來進行分析。 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發(fā)之間的相似性是用來作為參考。 直觀和類比的方法，屬于這一類的。 在廣泛使用的直觀的方法中，成本評估師可能不會只站在一個角度上來確定所有的風險因素，因此，類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，并且得到的產品與設計時的產品會有所不同。 在第二種方法上，模具成本之間的相關性及其驅動 程序都以數(shù)學函數(shù)來表達。 分析方法，基于活動的成本核算，基于特征的方法和參數(shù)計算方法屬于這一范疇。 雖然分析以及估計的方法適用于簡單零件的加工費用，但是難以適用于復雜幾何的模具，因為它們的制造比較困難。同樣，基于特征的成本估計也是難以適用于復雜模具，因為目前的特征識別的分類和算法不能處理相對復雜的模具。此外，這些技術可能無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黑盒子 功能一樣 ，通過 關聯(lián)的設計參數(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果。 了注塑模具成本估算開發(fā)了一種的綜合辦法，把相似的注塑模具以及同類結構構件組合在一起，而且確定了每個小組的代價函數(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械加工成本是由機械加工時間和加工工序所決定，以及像分型面、分型線、表面質量、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的收費標準。模架被假設是標準構件。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，要按個數(shù)來估計。含有特殊功能零件，如側向分型抽芯、三板模 模具、側凸輪和退扣式設備的成本是在使用設備的基礎上增加實際費用，其中有一個局限性是，對深腔類零件的平均加工時間估計不夠準確所造成的結果，如復雜形狀模具要求不同的機械加工方法，像粗加工，邊角料加工。主要是因為切削刀具的尺寸大小，幾何形狀限制，定向和設置的原因。 其次，計算中似乎沒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間），標準模架的二次加工（為了適應型腔、側型芯和配件，專用噴射器機械和熱流道噴射器等），還有的在成本估算過程中過分關注額外的加工費用 。 這種方法在使用過程中平均每 5變量中會使用超過 15分析變量，這就需要建立統(tǒng)計分析模型和提供研究機會來計算。 一般來說，在開發(fā)工具中的單一模具類型（如注塑模具或壓鑄模具），上述所給的方法只能提供相對準確的估計。模具制造仍被認為以技能和經驗為導向的制造業(yè)，而且它本身是不重復。因此，這就需要制定一個通用的模具成本估算模式，可以方便的為不同類型的模具和復雜的加工過程來實施估價，以適應成本估價人的決策。我們提出了一種成本模型可以適應以上的要求，基于成本動因的概念和成本估價。成本動因取決于零件幾何形狀和加 工時間。成本估價取決于零件的復雜性，而且可以自定義使用質量功能部署方法來計算，這也是本文所要討論的重點。 3 模具成本估算的框架 一個典型的注塑模具汽車零部件（假設模具壽命為 25 萬件）的成本構成如圖 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。用于其它應用（加壓模鑄，鍛造，金屬板工具等）當中的模具成本也反應了相似的問題。模具成本包含了模具材料、模具設計與制造中的費用。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構如圖 3 所示。在這種方法中，所有的幾何特征都映射到機械加工特征中，這是通過分析成本作為成本動因和它們的成本的計算方法。模具的復雜性等因素被認為是影響成本估價的其他因素。從此以后，這種模具將被用來代表注塑及壓鑄模具。 本驅動因素：型芯和型腔特征 基于特征的設計，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，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確定模具的幾何尺寸、制造工藝和相對制造成本 。從本質上講，型腔大小和形狀復雜的特征會對模具制造方法的選擇有細微差別，如成本驅動的選擇。制造方法以一維、二維等方面用來代表工具的運轉或工件軸的 X， Y， Z， A， B 和 C 方向，以取得所需的幾何結構。用于特性制造的相對成本（基本模具成本），應基于我們的經驗。當有足夠的模具設計和成本數(shù)據(jù)不可用時，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合，以為后期加工提供便利。 模具制造成本的幾何結構可以按公式 1 來計算。使用 預先決定的技術參數(shù)如每分鐘（ S）和機械小時率。機床加工每小時的加工費用總和得出基本模具成本： 的特征切割長度（ f= 1 到 n） S =相應進給速度（毫米 /分） 應的機器速率（小時 / 60） 工復雜因素 I n=特征數(shù)量。 為了達到成本估算，在計算加工復雜因素時，沒必要考慮到每個特征 （過程工程師將會選擇制造過程和相應的生產工藝，同時要考慮到幾何尺寸公差）的所有方面。機械小時率早已經考慮到了這些影響。其他因素的影響，如設置的參數(shù)、工具的數(shù)量和它們的序列號，這依靠幾何的復雜程度（表面，他們的取向和特殊關系）。所以，我們在公式 1 中 引入一種加工工藝的常數(shù)“ K”。在電火花拋光和機床加工中， K 值的 因此，加工復雜性因素的一個特征可以給出： 例如，考慮到一個直徑 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 米可以通過鉸孔操作來實現(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，加工過程常數(shù)被認為是 此，以上所述特征加工的復雜計算公式如下： 本估算：模具復雜因素 在注塑模具和壓鑄模具的制造中，有很多模具復雜性的因素，有一些因素是不能影響總成本以及被認為成本估算。這些因素包含分型面的復雜程度、側型芯的存在、表面粗糙度和質地、噴射器機械和模具材料。從我們的經驗確定了表 2為基本的模具成本（來源于方程 3）的百分比，這里有它們成本估算費用的詳細解釋。 型面的復雜性 在注塑模具和壓鑄模具的設計中，選擇最合適的分型面是一項很重要的步驟。許多研究人員報告不同的算法來選擇一個分型面，分別就模具型腔的零件，易于制造和美學方向而論。 由于受機械加工復雜性（因為切削刀具幾何形狀的約束）和模具裝配時間的影響，一個復雜零件的加工會大大增加制造成本。一個空間的分型面讓它很難被分成兩等分。有時候，它導致的結果是再次加工，這是沒有經過基于特征的方法。考慮到這些不確定因素，模具分型面復雜性因素被分為三個等級：直分型面、一般分型面和自由分型面。直分型面不會施加任何額外費用，然而，一般分型面和自由分型面的成本將分別會多出 10～ 20％和 20～ 40％，這些安排在后面的部分中討論。 型芯的存在 產品的側面包括側孔或側凹，阻礙了從模具中的推出。為 了能成型這樣的產品，需要這樣一種側向分型的機構，它們應在推出產品前使用。側向分型和抽芯機構需要的零件有導柱、導軌、側滑塊和液壓氣動執(zhí)行器等，它們會增加額外的費用。如果產品的幾何形狀要求的內抽芯的數(shù)量存在于不同的方向，那么型芯尺寸和成本就會大大增加，從而模具加工及裝配時間也會大大增加。雖然側型芯的加工費用已經在成本估算中確定過了，但由于復雜的附加配件，二次加工會在所難免。根據(jù)我們的經驗這個成本估算（γc）的相應值在表 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，增加了一些外觀或功能要求。這需要像電火花毛化、照片蝕刻工藝和表面專業(yè)處理等措施，增加了模具制造商的工作。因此，拋光和紋理處理會增加額外的成本，根據(jù)我們的經驗，這里的成本估算值（γ p）分別列于表 3 中。 出機構 對于模具的 推出機構，其 零件包括一個簡單的頂針或推件板機構，或一個復雜的液壓氣動執(zhí)行的機構。推出機構的設計取決于工件的幾何形狀和生產所需的效率。此外，推出機構的 設計可能導致更大的型芯尺寸來容納滑塊、推件板、驅動器， 推出機構 等多種零件。因此，頂出機構 的總成本增加費用要根據(jù)其類型而定。這個成本估算（γ e）值列于表 4 中。 具材料 注塑模具和壓鑄模具的材料應具有的機械性能有：高硬度、熱變形小，高抗壓強度和抗拉強度。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上，直接應用模架（在總成本模式考慮時）。由于對刀具壽命的影響，模具材料的特點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，在十多個案例的平均研究在基礎上，模具材料因子（γm）可提高 2基本模具費用。 4 建立成本估算 由表 2可以看出，一個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)我們的經驗得出的，它們無法在其他地方適用，除非他們有一個龐大的案例庫，用以驗證相同的案例。因此要進行成本估算必須定制一個單獨的工具庫。 自定義的使用成本估算方法之一是運用多元回歸分析。這包括收集歷史資料、建立回歸系數(shù)或成本估算關系（ 然而，在商業(yè)工具庫中設立的多元回歸分析可能無法模擬真實的情況，因 為制造注塑模具和壓鑄模具的工具種類繁多，以及需要計算大量的歷史。 我們提出另一種基于質量功能展開的方法來建立成本估算，以克服上述限制（質量功能展開）方法。 基礎理論是項目實物模型，并建立由不同模具參數(shù)因素來考慮成本。用戶必須評估作為參考的基本成本，以及裝配模具參數(shù)（分型面的復雜性，表面粗糙度等）的影響。這提高了總成本估算的準確性。表 5 說明了模具參數(shù)及其相關費用在開發(fā) 方法所涉及的步驟如下： 1．識別主要的模具參數(shù)，包括基本模具和模具特色制造等。 2．把模具參數(shù)不同 層次的復雜等級加以分類（ 列參數(shù)）。 3．除了基本模具制造成本，確定模具成本要素（質量功能配置行）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，成本估價一般是 5．考慮到發(fā)展關系矩陣的復雜性，使用 1數(shù)值范圍（ 1=弱， 3=中， 9 =強）。 6．構建相關矩陣，使用 數(shù)值范圍（ 弱， ， 強）。 7．為使矩陣的關系正?；?，應使用沃瑟曼方法。正規(guī)化矩陣的歸一系數(shù)由以下方程式 [12]給出： 8．計算每個 重要的模具技術參數(shù)。 9. 技術參數(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)應用實例來說明。 圖 4 壓鑄組件的模具 5 工業(yè)應用實例 圖 4 顯示了一個鋁制零件吊扇使用，以及相應的壓模嵌入件。風扇組件的生產采用冷室加壓模鑄法工藝。模具設計與開發(fā)存在相當?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做來制造型芯和型腔，并插入模具材料中。模架、噴射器和螺絲均購自標準件的供應商。 本模具制造成本 用鑄造一個 模型被用來輸入作為設計模具的基礎。為了估算基本模具成本，模具加工特征和相應的過程應縮進。然后，加工費用要使用均衡器 3 來估算。模具特色加工和它的臨界尺寸（我的尺寸特性）和相應的尺寸公差（尺寸公差的維度）是被考慮在復雜性因素的計算。結果表明見表 6。用以下的價格（印度盧比， 1 盧比≈ 元）： 本估算 這個例子中模具的主要特征復雜性考慮如下： 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（校準是關鍵）。 模型的開發(fā)按照第 4 部分所討論的展開 。 這八個成本要素在表 7 中所示的其余幾欄有所展示。有關鑒定人的費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，成本評估師認為分型面的加工是相關基本模具成本的 10％，加工型腔和型芯的費用是基礎零件的 9％。分析了模具設計的復雜性，并且個別參數(shù)的成本示意利用 1律來完成關系矩陣。為了簡化計算，沒有考慮相關聯(lián)矩陣。表 8 代表了正?；P系 于不同的 成本估算，加入了相應列的系數(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） = 頂出機構因子（γ e） = 型芯個數(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 對研究所開發(fā)的 13 個工業(yè)用例成本模式進行檢查，包含 7 個注塑模具， 3 個壓鑄模具， 2 個擠出模具和 1 個壓縮模具。過去四年時間里，這些都是在印度的中央機械開發(fā)工程研究所中進行的，每個案例遵照的方法有： 1．零部件功能的檢查 2．特征映射：轉 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 本模型來估算成本。 圖 5 比較成本偏差 5．模具的基本成本估計，二次零件（ 成本和型芯、型腔的材料成本。 圖 5 直觀地顯示了復雜模具的使用方法，可以準確的估算成本，更重要的是，更精確的計算能得出更好的計算結果。單獨的工具庫可以建立自己的評級，很容易得出成本估算。 7 結論 模具開發(fā)時，各零部件的成本計算的記載并不是都那么詳細。傳統(tǒng)的成本估算方法取決于有經驗的模具制造商，卻不適用于現(xiàn)代的估算案例，特別是當模具具有比 較高的復雜性時。在這項工作中，利用特性法、成本計算法，使參數(shù)化形成為一種混合型模具成本估算模型。這個成本模型可以比較容易的應用于現(xiàn)在的估算領域。一個質量功能展開方法已提出來進行模具成本的估算。在 13 個工業(yè)實例中已經驗證了費用模式，包括注塑模具和壓鑄模具，平均偏差僅為 最大偏差為 在小工廠中不易實現(xiàn)此種系統(tǒng)成本模式的方法。再者，特性識別和定制成本估算需要一些具有專業(yè)知識和經驗的人來進行評級。自動化集成水平的提高，加強了具有特征識別功能的電腦數(shù)據(jù)庫，可以使上面提到的問題得以解決，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的工具和儀表制造商協(xié)會（ 分享了對印度模具制造業(yè)狀況的信息。也感謝該集團的制造技術部、機械工程研究所 爾加布爾人員的合作，大家共同見證該集團的模具開發(fā)和制造的不斷提升 。 摘 要 注塑成型工藝已經在我國的農業(yè)、工業(yè)、制造業(yè)、國防及日常生活等方面廣泛的運用。為了探究注塑成型工藝的生產過程及其模具的設計制造過程，本次畢業(yè) 設計 參考相關書籍，結合生活實際，對整套注塑模具的生產設計過程進行 詳細 探究。 本文 將對 塑料板凳的注塑模具設計， 詳細描述了整套模具的設計過程。 主要內容包括 塑件的基本介紹 、塑件的結構及成型工藝分析、材料的選擇及成型工藝、注射機的選擇及校核、模具的工作及結構原理、澆注系統(tǒng)的設計、成型零件的設計、側向分型 抽芯機構的設計、 合模 導向機構的設計、溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計、排氣系統(tǒng)的 設計、 推 出機構的設計等。在正確的分析材料的特點和塑件的工藝特點后，運用三維軟件對塑件和模具的設計，制造及質量進行分析；運用 此次設計綜合運用多中專業(yè)基礎知識、如模具設計與制造基本理論、機械設計、材料成型基礎、塑性成型工藝、計算機基礎技術、模具 通過 對整個模具 設計 的 過程， 進一步加深對注塑成型工藝的了解 ，同時 也 鞏固了對成型工藝 的類型、結構、工作原理等的理 論 知識，以及在實踐中總結并掌握模具設計的關鍵要點 及其 設計方法。 關鍵詞 : 成型工藝；設計；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 ............................................................................................................................ 2 件材料 ............................................................................................................................ 2 件前 景 ............................................................................................................................ 3 件總體要求 .................................................................................................................... 3 2 塑件的結構及工藝性分析 .......................................................................................... 4 件結構分析 .................................................................................................................... 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 注射機的選擇及校核 ................................................................................................. 10 射機的相關參數(shù) .......................................................................................................... 10 射機的選擇 .................................................................................................................. 11 模力的校核 .................................................................................................................. 11 模行程的校核 .............................................................................................................. 12 5 模具的工作及結構原理說明 ................................................................................... 13 具的工作原理 .............................................................................................................. 13 具的結構說明 .............................................................................................................. 13 6 澆注系統(tǒng)的設計 .......................................................................................................... 15 注系統(tǒng)的設計要求 ...................................................................................................... 15 腔的數(shù)目及分布 .......................................................................................................... 15 分型面的選擇與設計 .................................................................................................. 16 流道的設計 .................................................................................................................. 17 流道的設計 .................................................................................................................. 18 料穴的設計 .................................................................................................................. 19 口的設計 ...................................................................................................................... 19 7 成型零部件的設計 ...................................................................................................... 21 模的設計 ..................................................................................................................... 21 模的結構設計 .............................................................................................................. 22 型零部件尺寸的設計 .................................................................................................. 22 8 側向分型抽芯機構的設計 ........................................................................................ 25 導柱的傾角 .................................................................................................................. 25 導柱直徑設計 .............................................................................................................. 25 導柱長度的設計 .......................................................................................................... 26 塊的設計 ...................................................................................................................... 26 滑槽的設計 .................................................................................................................. 27 緊塊的設計 .................................................................................................................. 27 塊定位的設計 .............................................................................................................. 27 9 合模導向機構的設計 ................................................................................................. 28 柱、導套的設計 .......................................................................................................... 28 10 溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計 ............................................................................................... 30 度調節(jié)系統(tǒng)的設計要求 ............................................................................................ 30 卻回路的設計 ............................................................................................................ 30 11 排氣系統(tǒng)的設計 ........................................................................................................ 31 12 推出機構的設計 ........................................................................................................ 32 出力的計算 ................................................................................................................ 32 料推出機構的設計 .................................................................................................... 33 13 支撐零部件設計 ........................................................................................................ 34 14 常見問題及其解決辦法 .......................................................................................... 35 接痕產生的原因及解決辦法 .................................................................................... 35 模不力產生的原因及解決辦法 ................................................................................ 35 曲變形產生的原因及解決辦法 ................................................................................ 35 結論 ......................................................................................................................................... 37 謝辭 ......................................................................................................................................... 38 參考文獻 ............................................................................................................................... 39 引言 隨著我國工業(yè)技術的飛躍性發(fā)展，模具在我國國民經濟的各個領域中發(fā)揮越來越大的作用，享有著“工業(yè)之母”的美稱。模具制造是指通過注塑、壓鑄和鍛壓等方式得到所需的各種產品或工件，一個設計合理的塑件往往能夠代替幾個傳統(tǒng)金屬構件。利用塑性材料獨有的特性，一次注塑成型往往就可以得到非常復雜的形狀，所帶來的實 際應用效果非傳統(tǒng)工藝所能相比。模具的生產與制造融合了多項高精密技術為一體，既是高新技術產品，又是高新技術載體。采用模具成型工藝，運用高新技術控制對所需的塑件進行加工生產，不僅可以提高生產時效，保質保量。而且還能減少生產線對材料的過度依賴，壓縮了生產成本，更好的獲取經濟效益。 注塑成型是塑性成各個領域型加工中最常見的加工方法，其中注塑模具已經被廣泛的采用。它的成型效果、制造精度、生產周期以及生產效率的高低，直接影響到產品的質量、產量和成本。注塑成型現(xiàn)已被廣泛的應用于機械、電子、航空、航天、軍工、交通、汽車、建 材、醫(yī)療器械、生物、能源和日用品等領域。在一些發(fā)達國家，模具的生產制造早已形成產業(yè)鏈，成為這些國家的基礎經濟工業(yè)之一。模具產業(yè)，在美國被成為“美國工業(yè)的基石”，在日本被稱為“促進社會富裕的源泉、動力”。工業(yè)要發(fā)展，模具要先行。沒有高水平的模具產業(yè)鏈就沒有高水平的工業(yè)產品?，F(xiàn)在，模具工業(yè)水平是衡量一個國家制造工業(yè)制造水平高低的重要標志。 綜上所述，進行模具設計是一項綜合性的研究，其目的和意義在于以下幾點： (1)查閱中內外文獻檢索和閱讀的能力； (2)運用專業(yè)理論，解決實際問題的能力； (3)設計，繪圖的能力 ，包含計算機的使用能力； (4)對模具設計制造的初步了解及掌握； (5)形象思維和邏輯思維相結合的表達能力； (6)撰寫畢業(yè)論文的能力； (7)養(yǎng)成認真、嚴肅、嚴謹?shù)淖黠L。 1 塑件的基本介紹 對塑件進行介紹與分析，是對所設計的塑件有個初步的了解。在接受設計任務書后，要及時的對塑件的種類、批量的大小、尺寸條件及技術條件有個整體概念，便于在設計模具時選用適宜的方式來成型塑件。 本章從以下 5 個方面依次展開介紹： (1)塑件 3(2)塑件名稱； (3)塑件材料；(4)塑件前景； (5)塑件總體 要求。 件 3D 建模 運用 3件 3示： 圖 件的 3D 建模 示意圖 件名稱 塑件的名稱為：時尚藝術板凳。 件材料 綜合生活實際，參考市場上各種材料的價格，及各材料的注塑性能和成型特性，最終選擇聚丙烯（ 為本次設計的注塑材料。聚丙烯的物理、成型特性在第三章進行詳細介紹。 件前景 塑料板凳是人們日常生活中十分頻繁接觸到的塑件產品，市場需求量大。要求具有較高的外觀要求，和 較長的使用壽命。對塑料板凳進行模具設計，結合生活實際，不脫離現(xiàn)實，加強對模具設計與制造相關知識的了解。 件總體要求 表 塑件總體要求表 塑件名稱 時尚藝術板凳。 使用材料 聚丙烯（ 精度等級 一般精度要求 使用環(huán)境 室內外， 0℃ ～ 60℃。 抗沖擊要求 從三米高落下表面不開裂，不出現(xiàn)裂痕。 剛性要求 在 80 外觀要求 色澤良好， 無氣泡 、飛邊或其他缺陷。 使用壽命 5 年及以上。 生產批量 10 萬件及以上。 根據(jù)表 述，現(xiàn)可將此塑件的設計要 求歸納為：該塑件產品需要具有 較高的外觀要求；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廉，有較高的使用壽命； 市場需求量大，需 大批量自動化生產。 2 塑件的結構及工藝性分析 本章，塑件的結構及工藝分析主要從以下 8 個方面展開介紹： (1)塑件結構分析； (2)塑件的工藝性分析； (3)開模方向； (4)脫模斜度； (5)收縮率； (6)表面粗糙度； (7)塑件壁厚； (8)圓角。 件結構分析 結合 (圖 現(xiàn)將此注塑 板凳的結構定為：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；上端兩邊有側孔，增加便攜性能，但需要借助側向抽芯機構方形成側孔；中間有個定位孔，板凳有個高約 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，生產出優(yōu)秀的塑件，獲取而更好的經濟效益。不僅要對塑件的材料進行分析，檢測和實驗外。還需對塑件的結構和工藝問題進行特定的分析和處理。這種方法的目的有兩個：一、可以使成型工藝方便，順利的進行。 二、滿足塑件和模具在經濟上要求，達到提高產品生產率和減少成本。 在進行塑件結構工藝性設計時，必須遵循以下幾個原則： (1)在設計塑件時，應考慮原材料的成型工藝性，如流動性、收縮率 、熱敏性等 ； (2)在設計塑件的同時應考慮其模具的總體結構，模具 的 型腔 和型芯要容易生產和 制造，模具抽芯和推出機構 要盡可能的 簡單 ； (3)在保證塑件使用性能、物理性能與力學性能、電性能、耐化學腐蝕性能和耐熱性能等的前提下，力求結構簡單，壁厚均勻，使用方便 ； (4)當對設計的塑件外觀要求較高時，應先通過造型，然后逐步繪制圖樣。 塑料制件 的結構工藝性設計的主要內容包括：尺寸和精度、表面粗糙度、塑件形狀、壁厚、斜度、加強筋、支撐面、圓角、孔、螺紋、文字、符號及標記等。 模方向 本次設計的塑件，是一個對外觀質量有著苛刻要求的產品。若外觀有稍許瑕疵，將直接淪為廢品，毫無經濟價值可言。通過塑件與模具的位置分析可得出結論：塑件在型腔上形成它的外表面，故塑件的內表面形成在型芯上，所以推出機構將設定在型芯內部。根據(jù)經驗，一般模具開模都是沿著塑件 樣開模對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，再通過注射機注射到模具中。然后經過一段時間的冷卻和保壓，材料必然會出現(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劃傷，在設計塑件時應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、幾何形狀、摩擦系數(shù)的大小、塑件壁厚及收縮率有關，形狀越復雜脫模斜度應取的越大。 首先，以本次設計的塑件為參考依據(jù)。再 結合現(xiàn)實工廠中的生產能力，以及制成塑件材料的工藝特性等。以提高產品的生產效率和外表面質量的目的。依據(jù)《模具設計與制造簡明手冊》查得：設置產品的脫模斜度為 1°。 縮率 通過查閱相關書籍可查得， 間 。結合材料的特性和產品的結構工藝特點，在本次設計當中，塑件的材料收縮率設定為 面粗糙度 影響塑件外觀質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。一般來說，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等級。該零件表面質量的要求有： (1)無氣泡； (1)無飛邊； (1)無毛刺。 件壁厚 塑料制品應具有一定的厚度，有以下三個方面的原因： (1)具有一定的厚度才具有一定的強度和剛度，才能滿足使用性能方面的要求； (2)具有一定的厚度，使熔融時的材料在型腔中成型的時候能保持良好的流動性； (3)具有一定的厚度，才能承受脫模力，才能順利脫模。 對于同一塑件的壁厚，壁厚大小應盡量保持一致。不然會因為厚度不一，造成冷卻速度的不一，使 成品產生內應力，造成塑件的變形、縮孔等缺陷。所以同一塑件的壁厚應盡量做到一致，盡量避免因壁厚大小所帶來的缺陷出現(xiàn)。 料的塑件壁厚一般取 3～ 5壁厚取值過大，則易出現(xiàn)氣泡和凹陷等缺陷，也不易進行冷卻。綜合所述，根據(jù)塑件的使用需要和 化學性能和流動特性，設定塑件的壁厚為 5 角 塑件的面與面之間一般應采用圓弧過渡，這樣不僅可以避免塑件尖角處的應力集中提高塑件強度，而且可以改善物料的流動狀態(tài)，降低充模阻力，便于充模。另外，塑件轉角處的圓角對應于模具上的圓角，有時可便于模具的加工制造 及模具強度的提高，避免模具在淬火或使用時應力裂開。 在一般的模具設計中，塑件圓角半徑的取值通常應取小于 1不影響塑件的外觀質量，和工廠中生產模具的能力允許下。模具圓角半徑應盡可能取值大于 2合以上所述，本次設定塑件與模具上的過度圓角半徑為 2 3 材料的選擇與工藝參數(shù) 對材料進行了解，對于塑件的生產是十分必要的。材料是塑件最直接的組成，對材料性能的分析及工藝參數(shù)的分析，選擇適宜的材料進行注塑，提高經濟效益及時間效率。 本章，材料的選擇與工藝參數(shù)主要從以下 2 個方面來進行介紹： (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 化學式：633 )( 密度： 。 熔點： 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、汽車行業(yè)。 基本特性：聚 丙烯（ 一種乳白色、高結晶聚合物。它無毒、無味、無臭，即使廢棄后對環(huán)境的危害也非常小。它的密度較低，密度值通常為 ，是當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 它的來源范圍較廣，合成難度較易，成型效果顯著。但因為聚丙烯的收縮率波動較大，容易造成壁厚的制品出現(xiàn)產品缺陷。對于尺寸精度要求較高的制品，還難以達到所需要求。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)使用時的溫度可達到 110～ 120℃， 120℃以上易發(fā)生變形，翹曲； (2)擁有良好的力學性能，與聚乙烯相比，除了耐沖擊性之外的其它力學性能均在聚乙烯之上，成型加工性能良好； (3)流動性良好，溢邊值在 右； (4)質地純凈，無毒性，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，易產生流痕和熔接不良； (7)因收縮率較大，造成成型時的收縮范圍較大，易發(fā)生縮孔、變形、凹痕等 缺陷，方向性強； (8)塑件壁厚應均勻，盡量避免因缺口和尖角造成的應力集中。 聚丙烯樣式如圖 示： 圖 3丙烯樣式圖 件的成型工藝 結合所選材料的成型特性和產品的結構尺寸，編寫產品的塑料成型工藝卡片。塑料成型工藝卡片的內容主要有： (1)塑件的名稱； (2)材料及其特性； (3)相關的工藝參數(shù) (溫度、壓力、時間 )； (4)設備的型號。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 塑料板凳 材料牌號 量 650g 零件圖 密度 3/容 縮率 % 料干燥 設備 干燥爐 溫度 /℃ 70～ 85 時間 /h 1～ 2 料筒溫度 后段 /℃ 160～ 170 時間 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 注射機型號 驗 編制 審核 4 注射機的選擇及校核 模具，是必須要安裝在適宜的模具上才能進行正常的生產運作。所以，所設計的模具與選用的注射機型號有著密切的關系，對注射機的選用與校核是十分必要的。 本章，注射機的選擇及校核主要從以下幾個方面來進行介紹： (1)注射機的相關參數(shù)； (2)注射機的選擇； (3)鎖模力的校核； (4)開模行程的校核。 射機的相關參數(shù) 模具是裝置在注射機上才可以進行使用的，兩者相輔相成，缺一不可。所 以在進行模具設計的時候，除了要掌握模具的設計要領，也還要對注射機的技術規(guī)范有詳細的了解。保證所選擇的注射機和設計的模具能相適應。 所要了解的技術指標主要有一下幾個內容： 最大注射量： 在 注射機 對空注射的條件下，注射機里的螺桿或柱塞向前運動做一次最大注射行程，這段行程推出塑化熔融量就稱為該注射機所能達到的最大注射量，反映了這臺注射機的加工能力。 注射壓力：注射機的噴嘴，模具中的流道和型腔都會對處于熔融狀態(tài)的材料產生阻力，阻止 熔料的流動。因此螺桿 (或柱塞 )必須對熔料施加足夠的壓力，用來克服流動阻力，這種壓力 稱為 注射壓力 。 注射速率： 在擁有了足夠的注射壓力外， 熔料 若要及時的充滿型腔，還需要具有一定的流動速率，描述這一物理狀態(tài)的參數(shù)稱作注射機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 ：在單位時間內，注射機能將固態(tài)材料塑化的物料量，稱為這臺注射機的塑化能力。塑化能力應與整個生產周期相互協(xié)調配合。若塑化能力過高，則會造成注射機的空循環(huán)的時間延長；若塑化能力過低，則會延長整個成型周期。 鎖模力：注射機為模具合模所提供的最大夾緊力，在此力的作用下，模具不應被流動的熔料所頂開。 開合模速度：在合模時，力求平穩(wěn)閉合，無誤差。開模時，力求塑件離開凹模時不被碰傷、 刮傷。所以整個閉、開模時的速度要合理適中，閉模時，速度由快到慢；開模時，速度由慢到快。 射機的選擇 注射機的選擇原則有下列兩個原則： (1)注射量（容積）不能大于注射機額定注射量的 80%：額注 (2)注射量不能小于注射機額定注射量的 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。 根據(jù) 選取 原則，初步 選用 型號為 注塑機 ， 注射機的 主要參數(shù) 如表 示。 表 射機主要參數(shù)表 設備型號 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 機器外形尺寸 7670×1740×2380 液壓泵 流量 18 壓力 614 電動機功率 40 加熱功率 14 模力的校核 塑件成型時，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程中產生溢料現(xiàn)象，應對注射機的鎖模力進行校核： 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，再進行注射機鎖模力的校核 ，公式如 4示 ： T> （ 4 式中： T—— 為注射機額定鎖模力， 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注射機的鎖模力符合要求。 模行程的校核 每個注射機都有一定的開模距離，但開模行程必須滿足塑件取出的需要。所以注射機的最大開模行程必須大于塑件所需的開模距離。本次設計的模具為雙分型面模具，其開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 滿足一下條件 ，如 4示 ： S=a+(5～ 10) （ 4 式中： S—— 為模具開模行程， 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距離 ,m。 S=1+ 模具的開模距離滿足條件。 5 模具的工作及結構原理說明 本章，模具的工作及結構原理說明主要從以下 2 點進行介紹： (1)模具的工作原理 ； (2)模具的結構說明 。 具的工作原理 工作時，模具水平安裝在注射機上。澆注口與注射口處于同一水平線上。動模和定模先處于開模狀態(tài)， 2 個斜導柱、 2 個主導住和 8 個復位彈簧保證模具的同軸度。合模時，動模在導柱的引導下，壓縮 4 個復位彈簧使模具完全閉合。然后注射機通過噴嘴將熔融的聚丙烯注射到模具中。經過 保壓、冷卻后，塑件制造完畢。開模時，兩個分型面漸漸打開。拉料桿拉動塑件和凝料隨著動模具一起沿負 中間本上固定的定位銷到達最大距離時，定模開模到最大距離，凝料被拉斷，在自重的情況下自行脫落。動模繼續(xù)向后運動，當推板碰到推板擋塊時，推板向前運動，推出塑件，完成塑件的脫模。由于采用的是點澆口形式，澆口對塑件的影響和忽略不計。之后模具將再一次的合模，繼續(xù)下一次的工作。 具的結構說明 綜上所述，我們大致可以將模具的各個組成分為八個部分： (1)澆 注 系統(tǒng)：注射機將熔融材料通過噴嘴注射今日模具型 腔當中，熔料所流經的通道稱作澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)的主要作用就是保證熔料按照所設定的路線前進，充滿型腔，得到預期設計的形狀。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)側向分型 抽芯 機構：如果塑件側面擁有側孔或者凹凸類的形狀，就需要借助側向分型機構來成型，否則將無法達到預期設計的形狀。合模時，斜導柱擠壓滑塊，側向凸模水平移動至型腔內。開模時，斜導柱抽出，滑塊未受擠壓，帶動側 向凸模水平移出型腔，使塑件能順利脫模。這類機構就被稱為側向分型機構 ； (4)導向機構：導向機構分為合模導向機構和推出機構的導向 ； (5)溫度調節(jié)系統(tǒng)：為了滿足模具對成型工藝的要求，所以必須對模具的溫度進行調控，因此模具上會設有加熱或冷卻裝置來進行溫度的調控 ； (6)排氣系統(tǒng)：模具合模時，會有多余的氣體殘留在型腔內。熔料冷卻時，也會排出多余的氣體，因此需要設立冷卻系統(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)頂出機構：開模后，塑件緊緊貼合型芯，需要借助頂出機構將塑件頂出。頂出機構分為兩種： 一種需要人工協(xié)助來完成脫模，另一種可全自動脫模，方便快捷 ； (8)支承 零部件 ：模具上的其它零件，通過支撐零部件有序、有規(guī)律的組合在了一起。 6 澆注系統(tǒng)的設計 本章，澆注系統(tǒng)的設計主要由以下幾個方面進行介紹： (1)澆注系統(tǒng)的設計要求 ； (2)型腔的數(shù)目及分布 ； (3)雙 分型面的選擇 與設計； (4)主流道的設計 ； (5)分流道的設計 ； (6)冷料穴的設計 ； (7)點 澆口的設計。 注系統(tǒng)的設計要求 澆注系統(tǒng)是指模具中與注射機噴嘴接觸的地方到型腔的塑料熔 體的流動通道，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，是模具設計中一項十分重要的環(huán)節(jié)。設計的合理性對塑件的質量（外觀、性能、尺寸）及注射成型周期都有著顯著的影響。對澆注系統(tǒng)的設計，應遵循以下幾點設計原則： (1)適應材料的工藝性能，保證熔料在型腔中穩(wěn)定快速流動，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 ； (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生 ； (6)澆注 系統(tǒng)與模具的軸向應盡量對稱 ； (7)修整方便，保證塑件外觀質量 ； (8)防止塑件產生變形。 腔的數(shù)目及分布 根據(jù)一次生產周期制造塑件的數(shù)目可以將模具分為兩類型：單型腔模具和多型腔模具：一個生產周期只能生產一個塑件的模具稱為單型腔模具；一個生產周期能生產兩個或兩個以上塑件的模具稱為多型腔模具。 型腔數(shù)目的確定有如下幾種 方式 ： (1)根據(jù)所用的注射機的最大注射量確定型腔數(shù) ； (2)根據(jù)注射機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)經濟性確定型腔數(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 —— 代表注射機最大注射量利用系數(shù)，一般取值 代表注射機 一次注射的 最大注塑量 ， g； 1m —— 代表 澆注系統(tǒng) 一次注射所