光盤盒底盒注塑模具設(shè)計(jì)與制造【含CAD圖紙+三維CROE+文檔】

光盤盒底盒注塑模具設(shè)計(jì)與制造【含CAD圖紙+三維CROE+文檔】,含CAD圖紙+三維CROE+文檔,光盤,盒底盒,注塑,模具設(shè)計(jì),制造,CAD,圖紙,三維,CROE,文檔 光盤盒底盒注塑模具設(shè)計(jì)與制造 摘 要 模具是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備，被稱為“工業(yè)之母”。而注塑模具又在整個(gè)模具工業(yè)中一枝獨(dú)秀，發(fā)展極為迅速，在工業(yè)（汽車、通信電子）、農(nóng)業(yè)、國(guó)防（航空航天）和日常生活（家用電器）的領(lǐng)域有著極為廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)代塑料制件的生產(chǎn)中，合理的注塑成型工藝、先進(jìn)的注塑成型模具及高精度、高效率的注塑設(shè)備是當(dāng)代塑料成型加工中必不可少的三個(gè)重要因素。通過本次光盤底盒注塑模的設(shè)計(jì)了解了模具設(shè)計(jì)的過程。模具主要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是模具設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，其內(nèi)容包含了凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、導(dǎo)柱與導(dǎo)套、模架的選取等重要零部件的設(shè)計(jì)加工方法和加工注意要點(diǎn)。隨著我國(guó)制造業(yè)的國(guó)際地位的不斷提高，模具工業(yè)獲得了飛速的發(fā)展，模具的需求量也成倍增加,其生產(chǎn)周期愈來愈短。其特點(diǎn)為：品種多樣化；生產(chǎn)過程多樣化；生產(chǎn)能力復(fù)雜化。為解決這一問題，首先要普及CAD 技術(shù)，利用現(xiàn)代的CAD/CAM/CAE 技術(shù)，才是經(jīng)濟(jì)、快捷的模具開發(fā)設(shè)計(jì)制造手段,也是其今后的發(fā)展方向。本設(shè)計(jì)采用軟件為Pro/E和AutoCAD，利用這些軟件各自強(qiáng)大的功能實(shí)現(xiàn)了模具設(shè)計(jì)的快速化、自動(dòng)化。 關(guān)鍵詞：注塑模，Pro/E，AutoCAD，模具設(shè)計(jì) Injection mold design and manufacture of the end of the disc box Abstract The mold of modern industrial production technology and equipment, known as the "mother of the industry." The injection mold is growing very rapidly and thriving in the mold industry. In industry (automotive, communications, electronics), agriculture, national defense (aerospace), and daily life (home appliances), the field has a very wide range of applications. The production of modern plastic parts, injection molding process, injection molding mold and injection molding of high precision and high efficiency equipment is essential in the contemporary plastic molding of three important factors. Understanding the mold design process through the box end of the disc injection mold design. the mold design is the main components of the mold structural design .Its content includes the structural design of the die convex mold structure design, mold release agencies, guide posts and guide bush, mold selection of important parts of the design and processing methods and processing points to note. With the continuous improvement of the international status of China's manufacturing industry, the mold industry has developed rapidly, the demand for mold doubled its production cycle becomes shorter. Genetic diversity; diversification of the production process; complex production capacity are the characteristics. To solve this problem, we must first universal CAD technology, the use of modern CAD ??/ CAM / CAE technology is economical and fast development of mold design and manufacture of means, but also the direction of its future development. This design uses the software for Pro / E and AutoCAD, the use of the powerful features of the software to achieve a rapid mold design and automation. Keywords: Injection molding, Pro / E, AutoCAD, Mold design XX大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 文獻(xiàn)綜述 院（系）名稱 專業(yè)名稱 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 20xx年 03月 05日 注塑模具設(shè)計(jì)與制造 摘要 本文介紹注塑模具的發(fā)展趨勢(shì)，注塑模具的材料，注塑模具的加工工藝，以及通過我們對(duì)現(xiàn)代的模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)借助新一代模具設(shè)計(jì)軟件CAD/CAM/CAE，PRO/E的智能化，集成化，自動(dòng)化使得模具的設(shè)計(jì)與制造變得更加方便與簡(jiǎn)單,且能夠大大降低其生產(chǎn)成本,提高生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量的認(rèn)識(shí)。使我們對(duì)注塑模具的一些知識(shí)有一個(gè)大致的了解，同時(shí)也為設(shè)計(jì)做好了準(zhǔn)備。 關(guān)鍵詞：注塑模具，材料，加工工藝，智能化，集成化，自動(dòng)化 Abstract This article describes the development trend of the injection mold, the material of the injection mold, injection mold process, as well as through our modern mold design and manufacturing technology with the new generation of die design software, CAD / CAM / CAE, PRO / E, intelligent, integrated, automated mold design and manufacturing has become more convenient and simple, and can greatly reduce their production costs, improve production efficiency and product quality awareness. We have a general knowledge of the injection mold, but also for the design ready. Keyword：Injection molds, materials, processing, intelligent, integrated, automated 前言 注塑模具又稱注射模具，塑料注射成型是在金屬壓鑄成型的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，由注射機(jī)將受熱融化后的塑料材料由高壓射入模腔，經(jīng)冷卻固化后，得到成形品的裝備。塑料注射成型是塑料成型生產(chǎn)中自動(dòng)化程度最高，采用最廣泛的一種成型方法。注塑模通常適合于熱塑性塑料了成型，熱固性塑料的注射成型正在推廣和應(yīng)用中。模具的出現(xiàn)極大的提高了生產(chǎn)的效率，縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，有利于產(chǎn)品對(duì)市場(chǎng)的占有，提高了核心競(jìng)爭(zhēng)力?，F(xiàn)代塑料成型生產(chǎn)中，塑料制件與塑料成型模具、塑料成型設(shè)備和塑料成型工藝這三項(xiàng)因素密切相關(guān)。在這三項(xiàng)要素中，塑料成型模具質(zhì)量最為關(guān)鍵，它的功能是雙重的：賦予塑料熔體以期望的形狀、性能、質(zhì)量；冷卻并推出成型的制件[1~3]。模具是決定最終產(chǎn)品性能、規(guī)格、形狀及尺寸精度的載體，塑料成型模具是使材料成型生產(chǎn)過程水里進(jìn)行、保證塑料成型制件質(zhì)量不可缺少的工藝裝備。故此本文通過對(duì)注塑模具的設(shè)計(jì)與制造使我們了解它的設(shè)計(jì)流程和制造工藝，同時(shí)了解了CAD/CAE/CAM技術(shù)以及PRO/E等軟件在模具設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用，為我們?cè)诮窈蟮脑O(shè)計(jì)提供了便利。同時(shí)也讓我們對(duì)今后模具向復(fù)雜化、精密化、大型化與智能化方面發(fā)展有了新的認(rèn)識(shí)。 1 注塑模具的發(fā)展趨勢(shì) 模具是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備，是衡量國(guó)家生產(chǎn)力發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一，模具已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向。 隨著改革開放和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，推動(dòng)的模具技術(shù)和模具工業(yè)的新發(fā)展，塑料模具占模具總量的很大的比例，近40%，而且這個(gè)比例還在不斷的上升。在塑料成型生產(chǎn)中，先進(jìn)的模具設(shè)計(jì)、高質(zhì)量的模具制造、合理的加工工藝和現(xiàn)代的成型設(shè)備等是成型優(yōu)質(zhì)塑件的重要條件?，F(xiàn)代的模具設(shè)計(jì)與制造已進(jìn)入信息化時(shí)代，在信息社會(huì)和經(jīng)濟(jì)全球化不斷發(fā)展的進(jìn)程中，模具行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)主要是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復(fù)雜及更經(jīng)濟(jì)快速方面發(fā)展[4~6]。伴隨著產(chǎn)品技術(shù)含量的不斷提高，模具生產(chǎn)向著信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化方面發(fā)展；模具企業(yè)向著技術(shù)集成化、設(shè)備精良化、產(chǎn)品品牌化、管理信息化方面發(fā)展。大量的智能化軟件應(yīng)用于模具的設(shè)計(jì)與制造中，使得模具數(shù)字化，精密化和自動(dòng)化程度提高。同時(shí)也使得模具的設(shè)計(jì)與制造有了新的方法，比如，對(duì)于復(fù)雜的自由曲面理念的設(shè)計(jì)采用快速測(cè)量技術(shù)和逆向工程技術(shù)可以進(jìn)行快速的和精確的設(shè)計(jì)。同樣也提高了模具的標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。模具的成型技術(shù)與新工藝不斷得到創(chuàng)新[7]。 2 注塑模具的材料 隨著模具地位的提高，模具行業(yè)已經(jīng)是不可或缺的。塑料制品已在工業(yè)級(jí)日常生活中得到廣泛的應(yīng)用。因此對(duì)模具的要求也在不斷地提高，首當(dāng)其沖是對(duì)模具的材料的要求也越來越高。因選材不當(dāng)和用材不當(dāng)，致使模具過早的失效，大約占失效模具的45％以上。在整個(gè)模具價(jià)格構(gòu)成中，材料所占的比重并不大，一般在20％～30％，因此，選用合適的優(yōu)質(zhì)的鋼材和應(yīng)用合適的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要了。 塑料鋼的性能應(yīng)根據(jù)塑料的種類、制品用途、成型方法和生產(chǎn)批量大小而決定。一般要求塑料模具鋼具有良好的綜合性能，對(duì)其強(qiáng)度和韌性要求不如冷作和熱作模具高，但對(duì)材料的加工工藝性能要求較高，塑料模具鋼所要求的基本性能如下：（1）綜合力學(xué)性能：成型模具在工作過程中要受到不同的溫度、壓力、侵蝕和磨損作用。因此要求模具材料應(yīng)組織均勻，無網(wǎng)狀及帶狀碳化物出現(xiàn)，熱處理過程應(yīng)具有較小的氧化、脫碳及畸變傾向，熱處理以后應(yīng)具有一定的強(qiáng)度。為保證抗磨性能，許多模具還要經(jīng)調(diào)質(zhì)后，進(jìn)行滲碳或鍍鉻等表面強(qiáng)化處理。（2）切削加工性能：對(duì)于大型、復(fù)雜和精密的注射模具，為了便于切削加工常加入S、Co等切削元素改善預(yù)硬的切削加工性能。從而可排除熱處理變形、氧化和脫碳的缺陷。（3）鏡面加工性：對(duì)表面粗糙度要求高的制品，其模具的型腔的粗糙度要求更高一級(jí)，模具鋼的鏡面加工性能與鋼的純度、組織、硬度和鏡面加工技術(shù)有關(guān)。鏡面拋光性要求要求高的塑料模具鋼采用真空熔煉、真空除氣。（4）圖案蝕刻性能：某些塑料制品表面要求呈現(xiàn)清晰的圖案花紋，這就要求模具鋼的純度要高，組織要嚴(yán)密，硬度要高。（5）耐蝕性能：含氯和氟的樹脂以及在ABS樹脂中添加抗燃劑時(shí)，在成型過程中將釋放有腐蝕的氣體，因此，這類模具鋼要耐腐蝕，或鍍鉻，或采用鎳磷非晶態(tài)涂層。另外模具鋼還要求良好的預(yù)硬性能、較高的冷壓性能和補(bǔ)焊性能等。因此模具鋼有滲碳性、預(yù)硬化性、耐蝕性、時(shí)效硬化性和冷擠壓成形型。熱處理和表面處理是發(fā)揮模具鋼材的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此對(duì)于不同種類的模具鋼采用相應(yīng)的熱處理方法[8,9]。 3 注塑模具的加工工藝 模具的加工方法包括直接成型和堆積涂層，但以去除部分材料的剝蝕方法為主，其中又區(qū)分以電加工為主的特種加工，和使用最多的機(jī)械切削加工。模具的傳統(tǒng)加工，大多采用普通切削速度仿型銑、數(shù)控銑或電火花加工進(jìn)行粗加工和半精加工，然后通過曲線磨削、電火花加工以及人工完成精加工。模具的加工工藝直接影響到模具的精度和塑件的質(zhì)量，因此合理的安排模具的加工工藝決定了模具的精度以及塑件的質(zhì)量。由于不同的工件對(duì)其加工工藝的要求也不相同，因此工藝的安排根據(jù)工件的作用來決定。每種加工工藝的特點(diǎn)和精度不同?，F(xiàn)對(duì)幾種模具加工工藝進(jìn)行介紹。 3.1 電火花加工 電火花加工又稱放電加工，是利用兩極（工具電極和工件電極）之間的脈沖性的火花放電產(chǎn)生的局部、瞬時(shí)高溫將金屬蝕除，使零件的尺寸、形狀和表面質(zhì)量達(dá)到預(yù)定的要求的加工方法。電火花加工按工具電極和工件的相應(yīng)運(yùn)動(dòng)關(guān)系不同，可分為電火花穿孔成形加工、電火花線切割、電火花磨削、電火花展成加工、電火花表面強(qiáng)化和電火花刻字等。其中電火花穿孔成形加工和電火花線切割在模具加工中應(yīng)用最為廣泛[10]。 電火花加工的質(zhì)量和效率不僅與極性選擇有關(guān)，還與電規(guī)準(zhǔn)（電加工的主要加工參數(shù)）、工作液、工件，以及電極的材料、放電間隙等因素有關(guān)。電火花加工適合于加工難以切削加工的材料。 電火花加工的局限在于：（1）只能用于導(dǎo)電材料的加工；（2）加工速度較慢；（3）存在電極損耗。不同的電極材料所達(dá)到的精度不同，因此根據(jù)精度要求選擇不同的電火花及不同的電極材料。例如，通常電火花線切割的精度能達(dá)到0.01～0.02mm（高速走絲）和0.002～0.005mm（低速走絲）的要求。 3.2 模具的研磨與拋光 模具的研磨與拋光時(shí)以降低零件的表面粗糙度、提高表面形狀精度和表面光澤為主要目的，屬于光整加工。塑料模具型腔研磨、拋光后，極大的提高了型腔表面質(zhì)量及成型性能，滿足了塑件成型質(zhì)量的要求，使塑件易于脫模。澆注系統(tǒng)經(jīng)研磨、拋光后，可降低注射時(shí)塑料的流動(dòng)阻力。還可以提高模具結(jié)合面的精度，防止樹脂滲漏，黏結(jié)等。 研磨可以降低表面粗糙度值，使形狀精度高，還可以改善工件表面的力學(xué)性能，并且對(duì)研具的要求不高。研磨的尺寸精度高，其加工精度可達(dá)0.1～0.01μm。 拋光時(shí)利用柔性拋光工具、微細(xì)磨料顆?；蚱渌麙伖饨橘|(zhì)對(duì)工件表面進(jìn)行的修飾加工，以去除前面工序留下的加工痕跡，如刀痕、磨紋、麻點(diǎn)、毛刺等。拋光不能提高工件的尺寸精度或幾何形狀精度，而是以得到光滑表面或鏡面光澤為目的。拋光可分為普通拋光和精密拋光。根據(jù)其精度要求選擇相應(yīng)的拋光的工藝順序，依此是粗拋、半精拋、精拋。 4 利用現(xiàn)代軟件進(jìn)行模具設(shè)計(jì)與制造 模具CAD/CAE/CAM是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，是一項(xiàng)高科技、高效益的系統(tǒng)工程。模具CAD/CAE/CAM技術(shù)能顯著縮短模具設(shè)計(jì)與制造周期，降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量已成為模具界的共識(shí)[11,12]。 4.1 模具軟件功能集成化 模具軟件功能的集成化要求軟件的功能模塊比較齊全，同時(shí)各功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型，以實(shí)現(xiàn)信息的綜合管理與共享，從而支持模具設(shè)計(jì)、制造、裝配、檢驗(yàn)、測(cè)試與生產(chǎn)管理的全過程，達(dá)到實(shí)現(xiàn)最佳利益的目的。模具CAD/CAE/CAM技術(shù)與GT、CE、CAE、CAPP、PDM等技術(shù)密切相連，組成一個(gè)有機(jī)的整體建立一個(gè)統(tǒng)一的全局模具產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，在模具開發(fā)中、模具設(shè)計(jì)中，提供全部的信息，使信息共享、交換處理和反饋，它綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)，系統(tǒng)集成技術(shù)，并行技術(shù)和管理技術(shù)，最終將發(fā)展成為CIMS（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）[13]。 4.2 模具軟件智能化 模具CAD/CAE/CAM技術(shù)的智能化是指有模具CAD/CAE/CAM軟件系統(tǒng)和人類專家共同組成的人體一體化系統(tǒng)，它能再模具生產(chǎn)過程中進(jìn)行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策等智能活動(dòng)，有效地實(shí)現(xiàn)了人與模具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的有機(jī)融合及人的智能的充分發(fā)揮[14]。近年來，人工智能在模具CAD/CAE/CAM系統(tǒng)中的應(yīng)用主要集中在知識(shí)工程的引入和模具設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)開發(fā)上。 4.3 模具軟件的自動(dòng)化 隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)代的軟件在設(shè)計(jì)上更智能化，自動(dòng)化。應(yīng)用于快速成型技術(shù)縮短了產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)成本和風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)上利用PRO/E可以對(duì)其三維造型進(jìn)行設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)的過程中可以體現(xiàn)到軟件的自動(dòng)化，例如曲面的生成以及分型面的生成；然后通過軟件可以自動(dòng)生產(chǎn)模具的型腔以及選擇相應(yīng)的模架。 4 總結(jié) 通過對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)前大量文獻(xiàn)的閱讀，使自己對(duì)注塑模具有了更深的理解，也讓我知道了模具設(shè)計(jì)的一些方法和注意事項(xiàng)，特別是在分型面的選擇、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、脫模機(jī)構(gòu)以及冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等方面有了更深刻的認(rèn)識(shí)。且認(rèn)識(shí)到模具材料的選擇及模具的加工工藝對(duì)塑件的質(zhì)量和模具的壽命起決定作用，是模具設(shè)計(jì)中必不可少的一部分。了解到智能化、自動(dòng)化在模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用是以后模具設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用也有了更深得的體會(huì)。更重要的是培養(yǎng)了我正確的設(shè)計(jì)理念和分析問題、解決問題的能力，同時(shí)養(yǎng)成查閱手冊(cè)及相關(guān)資料的習(xí)慣，使設(shè)計(jì)過程達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，為我們從事模具設(shè)計(jì)相關(guān)工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn) [1] 許發(fā)樾主編.實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2002.1. 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CIRP Ann Manuf Technol 47:95–98. doi:10.1016/S0007-8506(07)62793-0. [14] Ravi B, Srinivasan MN (1990) Decision criteria for computer-aided parting surface design[J]. Computer-Aided Des 22:11–18. doi:10.1016/0010-4485(90)90024-7. 1 前言 畢業(yè)設(shè)計(jì)是在修完所有大學(xué)課程之后的最后一個(gè)環(huán)節(jié)。本次設(shè)計(jì)的課題是光盤底盒塑料模具設(shè)計(jì)，它是對(duì)以前所學(xué)課程的一個(gè)總結(jié)。 20世紀(jì)80年代開始，發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的模具工業(yè)已從機(jī)床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為獨(dú)立的工業(yè)部門，其產(chǎn)值已超過機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)值。改革開放以來，我國(guó)的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來，每年都以15％的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展。加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投入力度，將技術(shù)進(jìn)步作為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。此外，許多科研機(jī)構(gòu)和院校也開展了模具技術(shù)的研究與開發(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國(guó)成為世界超級(jí)制造大國(guó)的重要原因。今后，我國(guó)要發(fā)展成為世界制造強(qiáng)國(guó)，仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強(qiáng)國(guó)。 中國(guó)塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)了半個(gè)多世紀(jì)，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48"（約122CM）大屏幕彩電塑殼注射模具，6.5KG大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具，多形腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)，模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)，快速成型與快速制模技術(shù)，新型模具材料等方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面作出了貢獻(xiàn)。 盡管我國(guó)模具工業(yè)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，部分模具已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，但無論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要，每年仍需進(jìn)口10多億美元的各類大型，精密，復(fù)雜模具。與發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)相比，在模具技術(shù)上仍有不小的差距。今后，我國(guó)模具行業(yè)應(yīng)在以下幾方面進(jìn)行不斷的技術(shù)創(chuàng)新，以縮小與國(guó)際先進(jìn)水平的距離。 1、注重開發(fā)大型，精密，復(fù)雜模具；隨著我國(guó)轎車，家電等工業(yè)的快速發(fā)展，成型零件的大型化和精密化要求越來越高，模具也將日趨大型化和精密化。 2、加強(qiáng)模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用；使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造質(zhì)量。因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛。 3、推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)；模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要里程碑。實(shí)踐證明，模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設(shè)計(jì)制造水平。 4、重視快速模具制造技術(shù)，縮短模具制造周期；隨著先進(jìn)制造技術(shù)的不斷出現(xiàn)，模具的制造水平也在不斷地提高，基于快速成形的快速制模技術(shù)，高速銑削加工技術(shù)，以及自動(dòng)研磨拋光技術(shù)將在模具制造中獲得更為廣泛的應(yīng)用。 對(duì)于一個(gè)模具專業(yè)的畢業(yè)生來說，對(duì)塑料模的設(shè)計(jì)已經(jīng)有了一個(gè)大概的了解。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用多學(xué)科理論、知識(shí)和技能，以解決較復(fù)雜的工程實(shí)際問題的能力，主要包括設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)研究方案的分析論證，原理綜述，方案方法的擬定及依據(jù)材料的確定等。它培養(yǎng)了我樹立正確的設(shè)計(jì)思想，勇于實(shí)踐、勇于探索和開拓創(chuàng)新的精神，掌握現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，適應(yīng)社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)的需要。 畢業(yè)設(shè)計(jì)這一教學(xué)環(huán)節(jié)使我獨(dú)立承擔(dān)實(shí)際任務(wù)的全面訓(xùn)練，通過獨(dú)立完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)的全過程，培養(yǎng)了我的實(shí)踐工作能力。另外，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)還必須具備一定的計(jì)算機(jī)應(yīng)用的能力，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中都應(yīng)結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)課題利用計(jì)算機(jī)編制相應(yīng)的工程計(jì)算、分析和優(yōu)化的程序，如利用Pro/E軟件進(jìn)行塑件的3D造型、塑件的分模等，同時(shí)還具備必要的計(jì)算機(jī)繪圖能力，如利用AutoCAD軟件進(jìn)行二維圖的繪制。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本目的是：1、綜合運(yùn)用塑料成型材料的基本知識(shí),以塑料成型的基本原理和工藝特點(diǎn),分析成型工藝對(duì)模具的要求；2、掌握成型設(shè)備對(duì)模具的要求；3、掌握成型模具的設(shè)計(jì)方法,通過畢業(yè)設(shè)計(jì),使我們具備設(shè)計(jì)中等復(fù)雜程度的模具的能力；4、培養(yǎng)我們正確的設(shè)計(jì)思想和分析問題、解決問題的能力，學(xué)會(huì)運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖表和查閱有關(guān)技術(shù)資料，培養(yǎng)我們從事模具設(shè)計(jì)的基本技能。 42 2 塑件的工藝分析 2.1 塑件材料特性 該塑件的材料是ABS，ABS塑料（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）是在聚苯乙烯分子中加入了丙烯腈、丁二烯等異種單體而成的改性共聚物， 也以稱為改性聚苯乙烯，具有比聚苯乙烯更好的使用性能和工藝性能。ABS塑料是一種常用的具有良好的綜合力學(xué)性能的工程材料。它具有良好的機(jī)械強(qiáng)度，特別是抗沖擊強(qiáng)度；具有一定的耐磨性、耐寒性、耐水性和耐油性、化學(xué)穩(wěn)定性。不透明，無毒，無味，成型塑件的表面有較好的光澤。其缺點(diǎn)是耐熱性不高，耐氣候性較差。在紫外線的作用下易變硬、發(fā)脆[1]。 2.2 塑件材料成型性能 使用ABS注射成型塑件時(shí)，由于熔體粘度高，所需要的注射壓力較高，因此塑件對(duì)型芯的包緊力較大，故塑件應(yīng)采用較大的脫模斜度；另外熔體粘度高，使ABS塑件易產(chǎn)生熔接痕，所以模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意盡量減少澆注系統(tǒng)的阻力。ABS易吸水，成型加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理[2]。在正常成型條件下，ABS塑件的尺寸穩(wěn)定性較好。 2.3 塑件成型工藝參數(shù)的確定 由文獻(xiàn)[8]可知ABS塑件的成型工藝參數(shù)如下： 注射機(jī)類型：螺桿式； 螺桿轉(zhuǎn)速：30～60r/min； 密度：1.02～1.16g/； 收縮率：0.3％～0.8％； 預(yù)熱溫度：80～85℃；預(yù)熱時(shí)間：2～3h； 料筒溫度：前端：200～210℃；中段：210～230℃；后段：180～200℃； 噴嘴形式：直通式； 噴嘴溫度：180～190℃； 模具溫度：50～70℃； 注射壓力：70～90Ｍ； 保壓壓力：50～70Ｍ； 成型時(shí)間：注射時(shí)間：3～5s；保壓時(shí)間：15～30s；冷卻時(shí)間：15～30s。 2.4 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性 2.4.1 塑件的表面質(zhì)量分析 該塑件的表面沒有提出特殊的要求，一般情況下表面要求光潔，表面粗糙度可以取Ra=0.8μm，塑件內(nèi)部的表面粗糙度可以取Ra=3.2μm。 2.4.2 塑件的尺寸精度 圖2.1 光盤底盒二維圖 塑件外形為圓形零件,二維零件圖如圖2.1所示。因該塑件的尺寸精度沒有特殊的要求，所有的尺寸均為自由尺寸，因此由文獻(xiàn)[8，12]可知塑件的推薦選用的精度等級(jí)可得該塑件的尺寸等級(jí)可按MT5選用。其主要尺寸公差要求如表2.1所示。 表2.1 塑件主要尺寸按MT5級(jí)精度的公差要求 mm 塑件標(biāo)注尺寸 塑件尺寸公差 外形尺寸 φ140 φ φ124 φ φ118 φ φ48 φ φ36 φ φ14 φ 1 44 2 5 3 內(nèi)形尺寸 φ136 φ φ122 φ φ116 φ φ46 φ φ34 φ φ12 φ 3 1 2 43 2.4.3 塑件的脫模斜度 經(jīng)過對(duì)該塑件的結(jié)構(gòu)分析，如圖2.2所示。該塑件具有深型腔，為了便于脫模，因此采用一定的脫模斜度。由文獻(xiàn)[4]可知塑件的脫模斜度：型芯35′～1°；型腔40′～1°20′。因此該設(shè)計(jì)型芯和型腔的脫模斜度取45′。 圖2.2 塑件的三維圖 3 注塑機(jī)的選擇及校核 3.1 計(jì)算塑件的體積和質(zhì)量 根據(jù)制件的三維模型，由文獻(xiàn)[11]可知，利用三維軟件直接求得制件的體積V=36545.6，質(zhì)量M=40.2g。 3.2 注塑機(jī)的選用 由于該模具擬定采用一模兩腔，根據(jù)制件的體積，為了充分發(fā)揮設(shè)備的能力又能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，由文獻(xiàn)[8]可知初定注塑機(jī)為XS-ZY-125，主要技術(shù)參數(shù)如表3.1所示。 表3.1 XS-ZY-125型注塑機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 特性 內(nèi)容 特性 內(nèi)容 結(jié)構(gòu)類型 臥 最大成型面積() 320 理論注射容積（） 125 最大合模行程(mm) 300 螺桿(柱塞)直徑(mm) 42 最大模具厚度(mm) 300 注射壓力(Ｍ) 120 最小模具厚度(mm) 200 注射方式 螺桿式 鎖模形式(mm) 液壓 注射行程(mm) 115 模具定位孔直徑(mm) 120 噴嘴圓弧半徑(mm) 12 噴嘴孔直徑(mm) 4 鎖模力(KN) 900 3.3 注射機(jī)的校核 3.3.1 注射量的校核 為確保塑件的質(zhì)量及注塑機(jī)的充分利用，注塑模一次成型的塑件體積應(yīng)在公稱注塑體積的50%~80%范圍內(nèi)。因此=125×0.5＝62.5；=125×0.8＝100 ；2V= 2×36.5456＝73.09 。 ≤2V ≤；滿足要求。 3.3.2 鎖模力的校核 在確定了型腔壓力和分型面面積之后，可以按下式校核注塑機(jī)的額定鎖模力： （3.1） 式中 F—注塑機(jī)額定鎖模力：900KN； K—安全系數(shù)，通常取1.1~1.2，取K=1.1； A—澆注系統(tǒng)和塑件在分型面上的投影面積和（）； P—塑料成型時(shí)型腔壓力，P取30Ｍ。 將數(shù)據(jù)代入公式得：F=900 KN≥823.16 KN ，滿足要求。 3.3.3 模具閉合高度的確定 組成模具閉合高度的的模板及其他零件的尺寸有：定模座板=20mm；定模板A=60mm；型芯固定板B=30mm；支撐板=35mm；墊塊C=70mm；動(dòng)模座板=25mm。則該模具的閉合高度為： H=+A+B++C+=20+60+30+35+70+25=240mm （3.2） 3.3.4 模具閉合高度的校核 由于該注塑機(jī)所允許的模具最小厚度=200mm；模具最大厚度=300mm。因計(jì)算得模具的閉合高度H=240mm，所以模具的閉合高度滿足： ≤H≤。 3.3.5 模具合模行程的校核 該注塑機(jī)的最大合模行程=300mm。為使塑件成型后順利脫模，并結(jié)合該模具的雙峰型面的特點(diǎn)，確定該模具的合模行程應(yīng)滿足下式的要求： ＞++a+（5～10）mm=55+50+36+9=150mm （3.3） 式中 —塑件所用的脫模距離（mm）； —塑件的高度（mm）； a—取出澆注系統(tǒng)凝料必須的長(zhǎng)度（mm）。 因＝300mm＞150mm，故滿足要求。 4 注塑模具的設(shè)計(jì) 4.1 型腔的設(shè)計(jì) 4.1.1 型腔數(shù)目的確定 由于該塑件的形狀簡(jiǎn)單，且為規(guī)則的圓形，質(zhì)量較小，生產(chǎn)批量較大并且不需要側(cè)分型，若是采用單型腔注射模具，則生產(chǎn)效率較低。因此綜合考慮采用一模兩腔。 4.1.2 型腔的布置 該模具采用一模兩腔的結(jié)構(gòu)，且模具的結(jié)構(gòu)尺寸較小，為了便于制造加工，提高生產(chǎn)效率，降低塑件的成本且便于澆注系統(tǒng)的排列和模具的平衡，綜合考慮，決定采用平衡式的型腔布置，如圖4.1所示。 圖4.1 型腔的排列方式 4.2 分型面的選擇 分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的一個(gè)重要因素，塑件分型面的選擇應(yīng)保證塑件的質(zhì)量要求，因此分型面應(yīng)遵循：（1）應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處；（2）有利于順利脫模；（3）保證塑件的尺寸精度和表面質(zhì)量；（4）有利于模具的加工和模具結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單化；（5）有利于排氣；（6）減少分型面數(shù)量，避免側(cè)向分型和側(cè)向抽芯[3]?？紤]以上原則該塑件有兩種分型方案,如圖。如果按圖4.2a所示的分型面進(jìn)行分型，則塑件分別有兩個(gè)模板成型，由于合模誤差的存在，會(huì)使塑件產(chǎn)生一定的同軸誤差，且飛邊不易清除，易產(chǎn)生粘模；而按照?qǐng)D4.2b所示的分型面分型，則塑件整體有一個(gè)模板成型，消除了由于合模誤差是塑件產(chǎn)生同軸誤差的可能。因此決定采用圖4.2b所示的分型面。 圖4.2 分型面的選擇 另外，為了提高自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率，保證塑件的表面質(zhì)量，決定采用點(diǎn)澆口，而模具采用雙分型面。一個(gè)分型面用于成型塑件，另一個(gè)分型面用于取出澆注系統(tǒng)的凝料。 4.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機(jī)的噴嘴起到型腔入口為止的塑料熔體的流動(dòng)通道。它的作用是將熔體順利地充滿型腔的各個(gè)部位，并在填充及保壓過程中，將注射壓力傳遞到型腔的各個(gè)部位以獲得外形清晰、內(nèi)在質(zhì)量?jī)?yōu)良的塑件。它向型腔中的傳質(zhì)、傳熱、傳壓情況決定著塑件內(nèi)在和外在質(zhì)量，它的布置和安排影響著塑件成型的難易程度和模具的復(fù)雜程度。 4.3.1 澆注系統(tǒng)的組成 由于該模具采用一模兩腔，因此該澆注系統(tǒng)則由主流道、分流道、澆口和冷料井組成。如圖4.3所示。 圖4.3 點(diǎn)澆口澆注系統(tǒng) 4.3.2 主流道的設(shè)計(jì) 主流道是連接注射機(jī)的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注射機(jī)在同一軸上，斷面為圓形，且有一定的錐度 。據(jù)所選用的注射機(jī)，差得噴嘴前段孔徑： =4mm；噴嘴前段球面半徑：=12mm。為了使熔料從噴嘴完全進(jìn)入主流道而不溢出，應(yīng)使主流道與注射機(jī)的噴嘴緊密對(duì)接。由文獻(xiàn)[1]可知模具主流道與噴嘴的關(guān)系： R=+（1～2）（mm） （4.1） D=+（0.5～1）（mm） （4.2） 因此取主流道球面的半徑R=13mm；取主流道的小端直徑D=4.5mm。 為了使塑料熔體按順序的向前流動(dòng)，開模時(shí)塑料凝料能從主流道中順利的拔出，需將主流道設(shè)計(jì)呈錐形，具有2°～4°的錐角，因此取錐角為4°。且表面的粗糙度Ra ≥0.8μm；拋光應(yīng)沿軸向進(jìn)行，若沿圓周進(jìn)行拋光，產(chǎn)生側(cè)向凸凹面，使主流道凝料難以拔出。同時(shí)為了使熔料順利進(jìn)入分流道，在主流道出料端設(shè)計(jì)r=1mm的圓弧過渡。 由于主流道要與高溫哦塑料熔料和噴嘴反復(fù)的接觸和碰撞，所以主流道部分設(shè)計(jì)成可拆卸的主流道襯套。由于該制件比較小，相對(duì)注射機(jī)的選用該模具屬于小型注射模，因而將主流道襯套與定位環(huán)設(shè)計(jì)成一個(gè)整體。如圖4.4所示。在設(shè)計(jì)時(shí)為防止因澆口套與注塑機(jī)噴嘴接觸平凡而擦傷，應(yīng)采用淬火處理使其有較高的硬度，達(dá)到53～57HRC。一般采用T8A的優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。澆口套與模板配合采用H7∕m6的過渡配合[4]。 圖4.4 澆口套的三維圖 4.3.3 分流道的設(shè)計(jì) 分流道是指主流道末端與澆口之間的一段塑料熔體的流動(dòng)通道。由于該制件的體積比較小，形狀結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，且該熔料的流動(dòng)性不差，可以采用單點(diǎn)進(jìn)料方式。為了便于加工，選用截面形狀為半圓形的分流道。 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有內(nèi)部的熔體流動(dòng)狀態(tài)比較理想，因此分流道表面的粗糙度不要太低，一般取Ra=1.6μm。這可增加對(duì)外層塑料的流動(dòng)阻力，使外層塑料冷卻皮層固定形成絕熱層。 分流道與澆口的連接應(yīng)加工成斜面，并用圓弧過渡，有利于塑料熔體的流動(dòng)和填充。根據(jù)對(duì)型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算，取分流道的長(zhǎng)度為100mm。由文獻(xiàn)[5]可知： （4.3） 式中 D—分流道直徑（mm）； L—分流道長(zhǎng)度（mm）； G—制件重量（g）。 將數(shù)據(jù)代入公式得： 由于該制件的面積較大，為保證其熔料填充的充分性，取D=7mm。如圖4.5所示。 圖4.5 分流道的截面形狀及尺寸 4.3.4 澆口的設(shè)計(jì) 澆口是連接分流道與型腔的一段細(xì)短的通道，它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。其作用有兩個(gè)：一是塑料熔體流經(jīng)的通道；二是澆口的適時(shí)凝固可控制保壓時(shí)間。 由于該塑件外觀質(zhì)量要求較高，澆口位置和澆口的大小應(yīng)以不影響塑件的外觀質(zhì)量為前提，同時(shí)也應(yīng)該盡量使模具的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。根據(jù)對(duì)該塑件結(jié)構(gòu)的分析，前結(jié)合以確定的分型面位置，選擇點(diǎn)澆口的進(jìn)料方式。根據(jù)塑件的外觀質(zhì)量要求以及型腔的安放方式，進(jìn)料位置設(shè)計(jì)在塑件的頂部。由文獻(xiàn)[4]可知點(diǎn)澆口的相關(guān)尺寸，如圖4.6所示。 圖4.6 點(diǎn)澆口的截面形狀及尺寸 圖中L取0.75mm；d取1.0mm；α取20°；R取0.3mm。 4.3.5 冷料穴和拉料桿的設(shè)計(jì) 為避免流動(dòng)熔體前鋒冷料進(jìn)入型腔從而影響塑件的質(zhì)量，因此在主流道末端以及分分流道末端設(shè)置冷料穴。為了便于脫料其主流道末端采用帶球頭形拉料桿的冷料穴。如圖4.7所示。 圖4.7 冷料穴和拉料桿 根據(jù)需要一般分流道末端的冷料穴長(zhǎng)度為分流道直徑的1.5～2倍。取其長(zhǎng)度為10mm。如圖3.8所示。 圖4.8 冷料穴截面形狀及尺寸 定模座板的分流道末端的冷料穴鉆小斜孔，一次分型時(shí)斜孔內(nèi)的凝料使點(diǎn)澆口與塑件分離，同時(shí)球頭形拉料桿將主流道的凝料拔出，二次分型時(shí)凝料被定模板強(qiáng)制推下來實(shí)現(xiàn)澆注系統(tǒng)與塑件的自動(dòng)分離與脫出。 4.4 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 為了使塑料熔體順利充填模具型腔，必須將澆注系統(tǒng)和型腔內(nèi)的空氣以及塑料在成型過程中產(chǎn)生的分子揮發(fā)，氣體順利地排出模外。由于該塑件的尺寸較小，利用分型面間隙和推桿的配合間隙排氣即可。不必設(shè)置排氣槽。由文獻(xiàn)[8]可知推桿的工作部分與型芯上推桿孔的配合采用H8／f7～H8／f8的間隙配合。由于推桿的直徑較小，取H8／f7的間隙配合即可。 4.5 模架的選擇 根據(jù)本案設(shè)計(jì)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)參考GB/T12555—2006《塑料注射模中小型模架》選擇標(biāo)準(zhǔn)模架的的型號(hào)： 模架 DAT 2340—60×30×70 GB/T12555—2006 確定模具尺寸為280×400 mm，A板厚度60mm，B板厚度30 mm，C板厚度70mm。 4.6 塑料模具材料的選擇及熱處理 成型零部件的材質(zhì)直接關(guān)系到模具的質(zhì)量、壽命，決定著所成型塑料制品的外觀及內(nèi)在質(zhì)量，必須十分慎重，一般要在合同規(guī)定及客戶要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)制品和模具的要求及特點(diǎn)選用。如果說材料的選擇是模具的靈魂，那么熱處理是材料的靈魂。熱處理是模具制造中的關(guān)鍵工藝之一，它直接關(guān)系到模具的制造精度、力學(xué)性能、使用壽命以及制造成本。實(shí)際生產(chǎn)實(shí)用表明，在模具的全部失效形式中，由于熱處理不當(dāng)所引起的失效居于首位。在模具設(shè)計(jì)制造過程中，若能正確的選用材料，合理的選擇熱處理工藝，對(duì)充分發(fā)揮材料的潛在性能、減少能耗、降低成本、提高模具的質(zhì)量和使用壽命其重大作用[6~10]。 4.6.1 模具材料的選擇 由于該制件對(duì)外觀質(zhì)量無特殊要求，成型材料對(duì)鋼材亦無特殊要求，并且該制件的形狀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，產(chǎn)量不高，考慮其經(jīng)濟(jì)性。因此模具的型腔和型芯均可選用國(guó)產(chǎn)塑料模具鋼或優(yōu)質(zhì)碳素鋼。即選擇國(guó)產(chǎn)SM45鋼。非成型零部件材料選用參照模架標(biāo)準(zhǔn)即可。 4.6.2 模具材料的熱處理 為保證制件的質(zhì)量和模具使用壽命，參考文獻(xiàn)[5，7，9]可知常用模具鋼熱處理規(guī)范可知SM45鋼的熱處理規(guī)范見表4.1所示。 表4.1 SM45鋼的熱處理規(guī)范 材料 項(xiàng)目 普通退火 正火 高溫回火 淬火 回火 SM45 加熱溫度∕℃ 820～840 830～880 680～720 820～860 500～560 冷卻方式 爐冷 空冷 空冷 油或水冷 空冷 4.7 成型零件的設(shè)計(jì) 成型零件的設(shè)計(jì)主要指成型部分與塑件接觸部分的尺寸計(jì)算。 4.7.1 成型零件的計(jì)算 成型零件的計(jì)算方法有平均值方法和公差帶法兩種。由于該制件的精度不高，因此采用常用的平均值法。 前面已查得ABS塑料的收縮率是0.3％～0.8％。則該塑料的平均收縮率： （4.4） 由文獻(xiàn)[8]可知： 1、 型腔的徑向尺寸計(jì)算公式： （4.5） 2、 型芯的徑向尺寸計(jì)算公式： （4.6） 3、 型腔的軸向尺寸計(jì)算公式： （4.7） 4、 型芯的軸向尺寸計(jì)算公式： （4.8） 式中 —塑件的平均收縮率； —模具型腔徑向基本尺寸（mm）； —塑件外表面的徑向基本尺寸（mm）； —模具型芯徑向基本尺寸（mm）； —塑件內(nèi)表面的徑向基本尺寸（mm）； —模具型腔深度基本尺寸（mm）； —塑件凸起部分高度基本尺寸（mm）； —模具型芯高度基本尺寸（mm）； —塑件孔或凹槽深度基本尺寸（mm）； —塑件外表面徑向基本尺寸的公差（mm）； —模具制造公差（mm）； x—零件工作尺寸的修正系數(shù)，取值范圍在0.5～0.75，由于塑件的尺寸較小，取x=0.75；則取。 因此成型零件的基本尺寸如表4.2所示。 表4.2 成型零件尺寸的計(jì)算 mm 塑件尺寸 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果 型 腔 軸 向 φ 見式（4.5）： φ φ φ φ φ φ φ φ φ 徑 向 見式（4.7）： 型 芯 軸 向 φ 見式（4.6）： φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φ 徑 向 見式（4.8）： 4.7.2 型腔壁厚和底部厚度的計(jì)算 注射模的型腔應(yīng)有足夠的厚度，厚度過薄會(huì)導(dǎo)致模具剛度不足或強(qiáng)度的不足。強(qiáng)度不夠使模具發(fā)生塑性變形甚至破裂，而剛度不足則會(huì)使模具產(chǎn)生過大的彈性變形造成熔料的溢出。因此先確定不同情況的許用變量，用剛度計(jì)算公式進(jìn)行壁厚和底部厚度的設(shè)計(jì)計(jì)算，再用強(qiáng)度條件進(jìn)行校核。由文獻(xiàn)[5]可知： 1、 按剛度條件計(jì)算公式： （4.9） （4.10） 2、 按強(qiáng)度計(jì)算條件公式： ， () （4.11） （4.12） 式中 —型腔壁厚（mm）； h—型腔深度（mm）； —模具型腔內(nèi)最大熔體壓力（Ｍ）； r—型腔內(nèi)半徑（mm）； T—型腔底部厚度（mm）； E—模具鋼材的彈性模量（Ｍ）； —模具剛度計(jì)算的許用變量（mm）； —模具剛度許用壓力（Ｍ）； —大型腔的底部厚度（mm）； —小型腔的底部厚度（mm）。 查文獻(xiàn)[5]可知： 取30Ｍ；E取Ｍ；取160Ｍ；取0.028mm。 將數(shù)據(jù)代入公式得： （1） 按剛度條件計(jì)算： ； ； ； （2） 按強(qiáng)度條件計(jì)算： ； ； ； 綜合得：S取40mm；T取5mm。經(jīng)校核可知強(qiáng)度和剛度滿足要求。 為避免在澆口的末端因較大的沖擊力而影響塑件的表面質(zhì)量，甚至產(chǎn)生熔接痕，故在澆口末端的型芯上設(shè)置適當(dāng)?shù)膱A弧，從而也改善了塑料的充模流動(dòng)性。如圖4.9所示。 圖4.9 型芯的優(yōu)化設(shè)計(jì) 4.8成型零件的加工工藝 成型零件一般結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，精度要求也高。其加工過程主要由成型零件的機(jī)械加工、熱處理和表面處理加工等環(huán)節(jié)構(gòu)成。特種加工、數(shù)控加工在模具成型零件加工中應(yīng)用得非常普遍。下面以型芯為例來介紹一下它的加工工藝。型芯的結(jié)構(gòu)形狀如圖4.10所示。 圖4.10 型芯的二維圖 1、 備料。 2、 粗車外圓，對(duì)，，和R64留50mm余量。達(dá)圖樣要求。 3、 精車，，和R64留0.5mm的磨量。對(duì)進(jìn)行45′斜度的車削。 4、 磨上下端面留50mm余量。 5、 精銑下端面和其余的端面留0.05mm的磨量。 6、 精銑深度為的兩溝槽，留0.01mm磨量。 7、 鉗工按圖劃線，鉆13×，13個(gè)孔的線切割穿絲孔φ3。 8、 線切割，割13×，直徑留研磨量0.01mm。 9、 熱處理，滲碳0.5~0.8mm，淬火回火達(dá)50~54HRC。 10、鉗工研磨各孔，保證與推桿外表面滑配。以及兩個(gè)溝槽達(dá)到圖樣要求。 11、研磨各端面及外圓達(dá)圖樣的要求。 12、檢驗(yàn)。 4.9 脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 4.9.1 脫模方式的確定 根據(jù)塑件的形狀的特點(diǎn)，確定模具的型腔在定模部分，模具型芯在動(dòng)模部分。塑件成型開模后，塑件與型芯一起留在動(dòng)模一側(cè)。為保證塑件較大脫模力處能夠順利脫模并且推出時(shí)不產(chǎn)生變形，采用推桿推出機(jī)構(gòu)。根據(jù)制品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)確定在制件的一下位置設(shè)置推桿。如圖4.11所示紅色的為推桿位置。 圖4.11 推桿的分布 4.9.2 推桿的設(shè)計(jì) 由于該制件較小，且無特殊要求，則普通的圓形推桿均可滿足剛度要求。 1、 脫模力的計(jì)算 由文獻(xiàn)[8]可知： （4.13） 式中 —脫模力N； A—塑件包絡(luò)型芯的面積（）； p—塑件對(duì)型芯單位面積的包緊力，取1.0×； —脫模斜度，取45′； q—大氣壓力，取0.09Ｍ； μ—塑件對(duì)鋼的摩擦系數(shù)，取0.3； —塑件垂直于脫模方向的投影面積（）。 將數(shù)據(jù)代入公式得： ； 2、 推桿直徑的確定 由文獻(xiàn)[8]可知： （1）直徑確定公式： （4.14） （2）直徑校核公式： （4.15） 式中 d—推桿直徑（mm）； —推桿長(zhǎng)度，取118mm； —脫模力（N）； —推桿材料的彈性模量，取Ｍ； n—推桿數(shù)目； —推桿所受壓力（Ｍ）； —推桿材料的屈服點(diǎn)，取353Ｍ； k—安全系數(shù)，取1.6； 將數(shù)據(jù)代入公式得： ＝6.5mm； 由于塑件的比較小，且推桿數(shù)目比較多，因此由文獻(xiàn)[3]可知取d=5mm。 推桿的校核： Ｍ； 滿足要求。 考慮其經(jīng)濟(jì)性，推桿采用T8A碳素工具鋼即可滿足要求。其硬度為50～54HRC。配合長(zhǎng)度取15mm，且推桿工作部分的粗糙度取0.8μm。推桿固定部分和動(dòng)模支撐板采用單邊0.5mm的間隙配合，而與型芯采用H8/f7的間隙配合。 4.10 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4.10.1 冷卻系統(tǒng)水管直徑的計(jì)算 1、 求單位時(shí)間成型塑料制件的質(zhì)量W 設(shè)注射時(shí)間為3s，冷卻時(shí)間為15s，保壓時(shí)間為15s，開模取件時(shí)間為7s，得注射成型周期為40s。設(shè)用20℃的水作為冷卻介質(zhì)，其出水口的溫度為28℃，水呈湍流狀態(tài)，1h成型次數(shù)n=3600÷40=90次，制件質(zhì)量M為80.4g，則單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料質(zhì)量W=M?n=80.4×90=0.12kg/min； 2、 水的體積流量 由文獻(xiàn)[8]可知： （4.16） 式中 —冷卻水的體積流量（/min）； W—單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料質(zhì)量（kg/min）； —單位質(zhì)量的塑料制品在凝固時(shí)所放出的熱量（kJ/kg）； —冷卻水的密度（kg/）； —冷卻水的比熱容，取4.187J/（kg?℃）； —冷卻出水口的溫度（℃）； —冷卻入水口的溫度（℃）。 由文獻(xiàn)[1]可知ABS單位質(zhì)量放出的熱量=3.5×J/kg。 將數(shù)據(jù)代入公式得： /min； 3、 求冷卻水道直徑d 根據(jù)水的體積流量，查文獻(xiàn)[5]可知：d取8mm。 4.10.2 冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由文獻(xiàn)[8]可知： 1、 冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)： （4.17） 2、 冷卻回路所需總表面積： （4.18） 3、 冷卻水孔數(shù)目： （4.19） 式中 α—冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)[W/（K）]； ρ—冷卻水在該溫度下的密度（kg/）； v—冷卻水的流速（m/s）； d—冷卻水道直徑（m）； —與冷卻水有關(guān)的物理系數(shù)； A—冷卻回路總表面積（）； M—單位時(shí)間內(nèi)注入模具中的塑料質(zhì)量（kg/h）； q—單位質(zhì)量的塑料制品在模具內(nèi)放出的熱量（J/kg）； —模具成型表面的溫度（℃）； —冷卻水的平均溫度（℃）； n—冷卻水孔數(shù)目； —每一根水孔長(zhǎng)度（mm）。 由文獻(xiàn)[1]可知：v取1.66m/s；取7.5；q取3.5×J/kg。 將數(shù)據(jù)代入公式得： ； ； ； 在保證制質(zhì)量的前提下，為了設(shè)置效果良好的冷卻回路，縮短制件的成型周期，提高生產(chǎn)效率，因此n取4。為了實(shí)現(xiàn)均一﹑高效的冷卻回路，降低成本，決定采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單加工方便的直流式冷卻回路。如圖4.12所示。 圖4.12冷卻水道的設(shè)計(jì) 4.11 模具的裝配 模具裝配是模具制造過程的最后階段，裝配質(zhì)量的好壞將影響模具的精度、壽命及各個(gè)部分的功能。要制造出一副合格的模具，除了要保證零件的加工精度外，還必須做好裝配工作。模具的總裝圖如圖4.13所示。 圖4.13 模具的總裝圖 4.11.1 動(dòng)模的裝配 1、 裝配型芯 將型芯采用壓入法裝入型芯固定板，并用砂輪磨平其凸出的端面，然后，將動(dòng)模板和型芯固定板合攏，在動(dòng)模板上涂上紅粉后，在其上確定導(dǎo)柱孔和穩(wěn)固螺釘?shù)奈恢?，取下型芯固定板后加工出?dǎo)柱和螺紋孔；將動(dòng)模座板、動(dòng)模板、型芯固定板以側(cè)面為基準(zhǔn)，調(diào)整好型芯位置后合攏在一起夾緊，找正好螺釘孔位，然后在其上加工螺紋孔，繼而在支架和動(dòng)模坐板上加工加工出螺紋孔。 2、 配作推桿孔 通過型芯上的推桿孔，在動(dòng)模板上鉆錐窩，卸下型芯，按錐窩鉆出動(dòng)模半上的推桿孔，再用平行夾頭將推桿和動(dòng)模板夾緊，通過動(dòng)模板配鉆推桿固定板上的推桿孔。 3、 裝配推桿 將推板與推板固定板疊合，配鉆限位螺釘過孔和推桿固定板上的螺紋攻螺紋，推桿裝入固定板后蓋上推板用螺釘緊固，并將其裝入動(dòng)模，然后檢查和修模推桿的端面。 4.11.2 定模部分的裝配 1、 定模板和導(dǎo)套的裝配 用壓入法將導(dǎo)套裝入到定模板，并用砂輪磨平凸出的平面。 2、 定模和定模座板的裝配 在定模和定模座板裝配前，澆口套和定模座板已裝配合格，因此，可直接將定模板和定模座板疊合，使?jié)部谔咨系臐驳揽缀蜔崃鞯腊搴投０迳冲亙?nèi)的澆到對(duì)正，用平行夾頭夾緊，通過定模座板孔在定模上預(yù)鉆螺紋底孔并配鉆，后將其拆開，在定模上攻螺紋，螺紋加工好后，再將定模板和定模座板疊合后擰緊螺釘。 5 參數(shù)化實(shí)體設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)基于Pro/E設(shè)計(jì)平臺(tái)，運(yùn)用模具三維造型進(jìn)行實(shí)體造型設(shè)計(jì)，由于造型大致過程相同，為了便于說明書的書寫，在此以成型零件的繪制過程為例，其他的都以之為例。 5.1 成型零件實(shí)體設(shè)計(jì) 5.1.1 型芯的實(shí)體設(shè)計(jì) 型芯的實(shí)體設(shè)計(jì)過程如下圖所示。 1、 進(jìn)入PRO/E的繪圖界面，如圖5.1所示。 圖5.1 PRO/E的繪圖界面 2、 使用旋轉(zhuǎn)命令進(jìn)入草繪界面繪制如圖5.2所示。 圖5.2 草繪界面 3、 完成草繪點(diǎn)擊確定得到實(shí)體如圖5.3所示。 圖5.3 實(shí)體圖 4、 繼續(xù)使用旋轉(zhuǎn)命令，進(jìn)入草繪界面繪制如圖5.4所示的截面。 圖5.4 草繪界面 5、 完成草繪操作后點(diǎn)擊確定得到如圖5.5所示的凹槽。 圖5.5 實(shí)體圖 6、 接著使用旋轉(zhuǎn)命令，進(jìn)入草繪界面繪制如圖5.6所示的草繪截面。 圖5.6 草繪界面 7、 繪制完成后，點(diǎn)擊確定得到如圖5.7所示的效果。 圖5.7 實(shí)體圖 8、 使用拉伸命令如圖5.8所示。 圖5.8 草繪選擇界面 9、 進(jìn)入草繪界面繪制如圖5.9所示的截面。 圖5.9 草繪界面 10、 完成草繪命令后點(diǎn)擊確定，得到如圖5.10所示的凸臺(tái)。 圖5.10 實(shí)體圖 11、 選擇陣列命令進(jìn)入陣列分布的選擇，如圖5.11所示。 圖5.11 陣列的選擇 12、 點(diǎn)擊確定后得到如圖5.12所示的分布效果。 圖5.12 陣列的效果 13、 選擇拉伸命令，進(jìn)入草繪界面繪制如圖5.13所示的截面。 圖5.13 草繪的界面 14、 點(diǎn)擊確定，選擇拉伸長(zhǎng)度后，點(diǎn)擊確定得到如圖5.14所示的推桿2的孔。 圖5.14 推桿2孔的拉伸 15、 對(duì)上述所繪制的推桿孔進(jìn)行陣列得到如圖5.15的效果。 圖5.15 推桿2孔的陣列效果 16、 繼續(xù)拉伸進(jìn)入草繪界面后，繪制如圖5.16所示的截面。 圖5.16 推桿1孔的草繪界面 17、 完成草繪后點(diǎn)擊確定得到如圖5.17所示的推桿1的孔。 圖5.17 推桿1的孔 18、 選擇倒角的命令，對(duì)型芯進(jìn)行倒角，其效果如圖5.18所示。 圖5.18 倒角 19、 通過以上各項(xiàng)命令，完成了對(duì)型芯的實(shí)體設(shè)計(jì)，如圖5.19所示。 圖5.19 型芯的實(shí)體設(shè)計(jì) 5.1.2 型腔的實(shí)體設(shè)計(jì) 鑒于上述對(duì)型芯的實(shí)體設(shè)計(jì)，通過對(duì)以上命令的使用，完成了型腔的實(shí)體設(shè)計(jì)。其效果如圖5.20所示。 圖5.20 型腔的實(shí)體設(shè)計(jì) 5.2 模具的虛擬裝配 模具的虛擬裝配同樣也是基于Pro/E設(shè)計(jì)平臺(tái)，運(yùn)用模具三維組件進(jìn)行實(shí)體裝配設(shè)計(jì)，根據(jù)模具裝配的原則，利用裝配的約束條件：匹配，重合，對(duì)齊，插入，相切等來完成模具的虛擬裝配[11~15]。 圖5.21 模具的虛擬裝配圖 圖5.22 模具的分解圖 由于裝配的過程比較復(fù)雜、繁瑣，在此裝配的過程省略。其裝配后的結(jié)構(gòu)以及分解視圖分別如圖5.21，5.22所示。利用三維軟件的開模仿真運(yùn)動(dòng)的分析來模擬模具的開模，以檢查模具設(shè)計(jì)的合理性、正確性以及在開模過程中是否發(fā)生干涉。其開模如圖5.23所示。這樣大大提高了模具的自動(dòng)化，智能化和準(zhǔn)確性。 圖5.23 模具的開模圖 總結(jié) 通過長(zhǎng)時(shí)間的努力，畢業(yè)設(shè)計(jì)終于可算是劃上一個(gè)句號(hào)了。本次設(shè)計(jì)是一個(gè)全面性的設(shè)計(jì)，是對(duì)塑料模課程的一個(gè)總結(jié)一次回顧。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)翻閱了大量的參考書，使我對(duì)《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》等參考書及相關(guān)知識(shí)又進(jìn)行一次從新的整理、理論聯(lián)系實(shí)際，為我以后搞模具做了一個(gè)很好的準(zhǔn)備。更重要的是，通過本次設(shè)計(jì)對(duì)我所掌握的塑料模模具知識(shí)實(shí)際應(yīng)用能力起到了檢驗(yàn)的作用，通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)，知道自己的不足和缺陷。 本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，可以讓我們從中獲得平時(shí)未掌握的知識(shí)，或重新溫新一下所學(xué)的知識(shí)。進(jìn)一步地了解，進(jìn)一步地改善?？梢越璐藱C(jī)會(huì)鍛煉自己獨(dú)立思考能力、動(dòng)手能力和其它一些綜合能力。同時(shí)，還可以為今后的工作奠定一個(gè)良好的基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)過程中我們始終結(jié)合計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，提高了我們對(duì)Pro/E、AutoCAD等軟件的應(yīng)用能力。同時(shí)，還更懂得如何查閱資料、手冊(cè)等一系列工具書。通過了本次設(shè)計(jì)我們已初步掌握了工程技術(shù)人員的設(shè)計(jì)思想，掌握了模具的相關(guān)知識(shí)，以基本能獨(dú)立完成一套塑料模模具設(shè)計(jì)與制造。 在設(shè)計(jì)中，通過查閱資料，向同學(xué)和老師請(qǐng)教，進(jìn)一步地了解注塑模具的實(shí)際設(shè)計(jì)和制造情況。在設(shè)計(jì)中廣泛采用標(biāo)準(zhǔn)件。設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇不僅來自課本和資料，還根據(jù)實(shí)際情況來選擇和使用。在設(shè)計(jì)中得到最大的收獲是： 1、 提高查閱參考資料的能力。能在不同的參數(shù)推薦值中選擇適合本設(shè)計(jì)的最佳方法。 2、 繼續(xù)鞏固各種基礎(chǔ)知識(shí)。鍛煉自己的動(dòng)手能力、獨(dú)立思考問題、解決問題的能力。 3、 為將來的工作奠定了一個(gè)良好的、穩(wěn)定的基礎(chǔ)。 通過設(shè)計(jì)，也發(fā)現(xiàn)自己的很多不足和有待提高的知識(shí)，主要有： 1、 各門基礎(chǔ)課知識(shí)掌握的不夠扎實(shí)，運(yùn)用起來不夠熟練。 2、 實(shí)際工作能力還有待提高，設(shè)計(jì)與社會(huì)上的實(shí)際生產(chǎn)還有很大差距。 3、 專業(yè)軟件的使用能力（包括熟練度和使用的廣度）還需要再提高一個(gè)層次。 通過本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)一步地充實(shí)自我、增強(qiáng)自我能力、提高自我水平?？偠灾?，我認(rèn)為，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然還存在這樣那樣的錯(cuò)誤和缺陷，但通過這次設(shè)計(jì)我又學(xué)到了很多的知識(shí)，把自己的工作能力提高到一個(gè)更高的層次。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是自己邁向工程師很重要的第一步。設(shè)計(jì)中存在的問題請(qǐng)老師批評(píng)指正。 致 謝 經(jīng)過三個(gè)月的忙碌之后，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)最終完成，心理有一種說不出的輕松。由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，設(shè)計(jì)過程中遇到許多的問題，在老師的督促指導(dǎo)下，以及一起搞設(shè)計(jì)的同學(xué)們的幫助下予以解決。 首先要感謝王宗才老師對(duì)我的指導(dǎo)和督促，給我指出了正確的設(shè)計(jì)方向，使我加深了對(duì)知識(shí)的理解,同時(shí)也避免了在設(shè)計(jì)過程中少走彎路，王老師的督促使我一直把畢業(yè)設(shè)計(jì)放在心理，保證按質(zhì)按量的完成；平日里工作繁多的老師，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。，還要感謝大學(xué)四年來所有的老師，為我們打下模具專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)；要感謝宿舍同學(xué)，是大家營(yíng)造了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，在做設(shè)計(jì)的過程中互幫互助，使我的CAD和PRO/E的應(yīng)用能力和操作熟練程度有了很大提高，同時(shí)較全面的掌握了Word的編輯功能；使我能夠順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。 大學(xué)生活至此劃上了圓滿的句號(hào)，在黃河科技學(xué)院這塊土地上有眾多莘莘學(xué)子辛勤的耕耘，在這塊土地上我健康快樂的成長(zhǎng)，我永遠(yuǎn)不會(huì)忘記可親的同學(xué)，我永遠(yuǎn)記得這片土地。最后衷心祝愿我們的母校越辦越輝煌！愿全體老師們身體健康，工作愉快！ 參考文獻(xiàn) [1] 許發(fā)樾主編.實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2002.1. 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