卡套注塑模具設計-滑塊抽芯塑料注射模含模流、NX三維及6張CAD圖1模2腔

卡套注塑模具設計-滑塊抽芯塑料注射模含模流、NX三維及6張CAD圖1模2腔,注塑,模具設計,滑塊抽芯,塑料,注射,模含模流,nx,三維,cad 摘要 本論文主要通過對卡套注射模的設計分析，設計出模具。在模具設計過程中，涉及到了塑件的結構設計、注塑機和模架的選擇及注塑機的一些工藝參數的校核，并詳細敘述了模具設計中的分型面設計、澆注系統(tǒng)設計、成型零件設計、頂出機構設計。 Moldflow可提供如下分析：怎樣確定合理的澆口位置 、澆口位置自動優(yōu)化 、預測熔接痕位置 、模具型腔是否充滿 、最終制品的質量如何。本論文基于UG，CAD系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以避免相似零件設計的重復性，大大提高其設計效率和設計質量。 關鍵詞：模具設計；CAD；UG；MoldFlow；側抽芯機構 Abstract This paper mainly through the design and analysis of the ferrule injection mold, designed the mold. In the process of mold design, it involves the structural design of plastic parts, the selection of injection molding machine and mold base, and the verification of some process parameters of injection molding machine. The parting surface design, gating system design, molding parts design and ejection mechanism design in mold design are described in detail. Moldflow can provide the following analysis: how to determine a reasonable gate location, automatic optimization of gate location, prediction of weld line location, whether the mold cavity is full, and the quality of the final product. This paper is based on UG, CAD system, the system can avoid the repetition of similar parts design, greatly improve its design efficiency and quality. Key words: die design; CAD; UG; Moldflow; side core pulling mechanism 目錄 摘要 II Abstract III 第1章 緒論 1 1.1 模具工業(yè)在國民經濟中的地位 1 1.2 各種模具的分類和占有量 2 1.3 我國模具工業(yè)的現狀 2 1.4 世界五大塑料生產國的產能狀況 4 1.5 我國模具技術的現狀及發(fā)展趨 6 第2章 塑件設計分析 8 2.1 塑件模型建立 8 2.1.1模型3D圖 8 2.1.2 塑件2D圖及其技術條件 8 2.2 塑件參數設計 9 2.2.1 材料選擇 9 2.2.2 塑件收縮率 11 2.2.3 塑件的壁厚 11 2.2.4 塑件的拔模斜度 11 2.2.5 分型面的設計 12 2.2.6 確定型腔數量以及排列方式 12 2.3 本章小結 12 第3章 注塑設備和模架選擇 13 3.1 注塑設備選擇 13 3.2 注塑機重要參數校核 13 3.2.1 注塑容量校核 13 3.2.2 鎖模力校核 14 3.2.3 開模行程校核 14 3.3 模架選擇 15 3.4 本章小結 15 第4章 澆注系統(tǒng)設計 16 4.1 主流道設計 16 4.1.1 澆口套設計 16 4.1.2 澆口套的固定形式 17 4.2 澆口設計 17 4.2.1 直接澆口的尺寸 17 4.2.2 澆口位置的選擇 17 4.3 本章小結 18 第5章 成型零件設計加工工藝方案制定 19 5.1 型腔的設計 19 5.2 型芯的設計 19 5.2.1 型芯的徑向尺寸 19 5.2.2 型芯的高度尺寸 20 5.3 加工工藝方案制訂 21 5.3.1 型腔加工工藝方案 21 5.3.2 型芯加工工藝方案 21 5.4 本章小結 22 第6章 側向分型與抽芯機構設計 23 6.1 機動側向分型與抽芯機構 23 6.2 斜銷側向分型抽芯機構主要參數 23 6.2.1 抽芯距 23 6.2.2 斜銷的傾角 23 6.2.3 抽芯力的計算 24 6.2.4 圓形斜導柱直徑的確定 24 6.2.5 斜導柱的總長度計算 25 6.3 本章小結 26 第7章 脫模機構設計 27 7.1 推桿脫模機構 27 7.2 推桿尺寸計算及校核 27 7.2.1 推桿直徑計算 27 7.2.2 推桿應力校核 28 7.3 本章小結 28 第8章 模具裝配圖和零件圖 29 8.1 模具裝配圖繪制 29 8.1.1 模具裝配圖包含的內容 29 8.1.2 模具裝配圖繪制步驟 29 8.2 模具零件圖繪制 30 8.2.1 模具零件圖包含的內容 30 8.2.2 模具零件圖繪制步驟 30 8.3 本章小結 30 結論 31 致謝 32 參考文獻 33 附錄1 34 附錄2 35 -V- 第1章 緒論 1.1 模具工業(yè)在國民經濟中的地位 模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產品質量好，材料消耗低，生產成本低而廣泛應用于制造業(yè)中。 模具工業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè)，是國際上公認的關鍵工業(yè)。模具生產技術水平的高低是衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志，它在很大程度上決定著產品的質量，效益和新產品的開發(fā)能力。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，正日益受到人們的關注。早在1989年3月中國政府頒布的《關于當前產業(yè)政策要點的決定》中，將模具列為機械工業(yè)技術改造序列的第一位。 模具工業(yè)既是高新技術產業(yè)的一個組成部分，又是高新技術產業(yè)化的重要領域。模具在機械，電子，輕工，汽車，紡織，航空，航天等工業(yè)領域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔了這些工業(yè)領域中的60％～90％產品的零件，組件和部件的生產加工。 模具制造的重要性主要體現在市場的需求上，僅以汽車，摩托車行業(yè)的模具市場為例。汽車，摩托車行業(yè)是模具最大的市場，在工業(yè)發(fā)達的國家，這一市場占整個模具市場一半左右。汽車工業(yè)是我國國民經濟五大支柱產業(yè)之一，汽車工業(yè)重點是發(fā)展零部件，經濟型轎車和重型汽車，汽車模具作為發(fā)展重點，已在汽車工業(yè)產業(yè)政策中得到了明確。汽車基本車型不斷增加，2005年將達到170種。一個型號的汽車所需模具達幾千副，價值上億元。為了適應市場的需求，汽車將不斷換型，汽車換型時約有80％的模具需要更換。中國摩托車產量位居世界第一，據統(tǒng)計，中國摩托車共有14種排量80多個車型，1000多個型號。單輛摩托車約有零件2000種，共計5000多個，其中一半以上需要模具生產。一個型號的摩托車生產需1000副模具，總價值為1000多萬元。其他行業(yè)，如電子及通訊，家電，建筑等，也存在巨大的模具市場。 目前世界模具市場供不應求，模具的主要出口國是美國，日本，法國，瑞士等國家。中國模具出口數量極少，但中國模具鉗工技術水平高，勞動成本低，只要配備一些先進的數控制模設備，提高模具加工質量，縮短生產周期，溝通外貿渠道，模具出口將會有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術，提高模具技術水平，對于促進國民經濟的發(fā)展有著特別重要的意義。 1.2 各種模具的分類和占有量 模具主要類型有：沖模，鍛摸，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模，陶瓷模等。除部分沖模以外的上述各種模具都屬于腔型模，因為他們一般都是依靠三維的模具形腔是材料成型。 （1）沖模：沖模是對金屬板材進行沖壓加工獲得合格產品的工具。沖模占模具總數的50％以上。按工藝性質的不同，沖模可分為落料模，沖孔模，切口模，切邊模，彎曲模，卷邊模，拉深模，校平模，翻孔模，翻邊模，縮口模，壓印模，脹形模。按組合工序不同，沖模分為單工序模，復合模，連續(xù)模。 （2）鍛模：鍛模是金屬在熱態(tài)或冷態(tài)下進行體積成型是所用模具的總稱。按鍛壓設備不同，鍛模分為錘用鍛模，螺旋壓力機鍛模，熱模鍛壓力鍛模，平鍛機用鍛模，水壓機用鍛模，高速錘用鍛模，擺動碾壓機用鍛模，輥鍛機用鍛模，楔橫軋機用鍛模等。按工藝用途不同，鍛模可分為預鍛模具，擠壓模具，精鍛模具，等溫模具，超塑性模具等。 （3）塑料模：塑料模是塑料成型的工藝裝備。塑料模約占模具總數的35％，而且有繼續(xù)上升的趨勢。塑料模主要包括壓塑模，擠塑模，注射模，此外還有擠出成型模，泡沫塑料的發(fā)泡成型模，低發(fā)泡注射成型模，吹塑模等。 （4）壓鑄模：壓鑄模是壓力鑄造工藝裝備，壓力鑄造是使液態(tài)金屬在高溫和高速下充填鑄型，在高壓下成型和結晶的一種特殊制造方法。壓鑄模約占模具總數的6％。 （5）粉末冶金模：粉末冶金模用于粉末成型，按成型工藝分類粉末冶金模有：壓模，精整模，復壓模，熱壓模，粉漿澆注模等。 模具所涉及的工藝繁多，包括機械設計制造，塑料，橡膠加工，金屬材料，鑄造（凝固理論），塑性加工，玻璃等諸多學科和行業(yè)，是一個多學科的綜合，其復雜程度顯而易見。 1.3 我國模具工業(yè)的現狀 自20世紀80年代以來，我國的經濟逐漸起飛，也為模具產業(yè)的發(fā)展提供了巨大的動力。20世紀90年代以后，大陸的工業(yè)發(fā)展十分迅速，模具工業(yè)的總產值在1990年僅60億元人民幣，1994年增長到130億元人民幣，1999年已達到245億元人民幣，2000年增至260270億元人民幣。今后預計每年仍會以10％～15％的速度快速增長。 目前，我國17000多個模具生產廠點，從業(yè)人數五十多萬。除了國有的專業(yè)模具廠外，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)，合資企業(yè)，獨資企業(yè)和私營企業(yè)等，都得到了快速發(fā)展。其中，集體和私營的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。例如，浙江寧波和黃巖地區(qū)，從事模具制造的集體企業(yè)和私營企業(yè)多達數千家，成為我國國內知名的“模具之鄉(xiāng)”和最具發(fā)展活力的地區(qū)之一。在廣東，一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，為了提高其產品的市場競爭能力，紛紛加入了對模具制造的投入。例如，科龍，美的，康佳和威力等知名集團都建立了自己的模具制造中心。中外合資和外商獨資的模具企業(yè)則多集中于沿海工業(yè)發(fā)達地區(qū)，現已有幾千家。 在模具工業(yè)的總產值中，企業(yè)自產自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。其中，沖壓模具約占50％（中國臺灣：40％），塑料模具約占33％（中國臺灣：48％），壓鑄模具約占6％（中國臺灣：5％），其他各類模具約占11％（中國臺灣：7％）。 中國臺灣模具產業(yè)的成長，分為萌芽期（1961—1981），成長期（1981—1991），成熟期（1991—2001）三個階段。 萌芽期，工業(yè)產品生產設備與技術的不斷改進。由于紡織，電子，電氣，電機和機械業(yè)等產品外銷表現暢旺，連帶使得模具制造，維修業(yè)者和周邊廠商（如熱處理產業(yè)等）逐年增加。在此階段的模具包括：一般民生用品模具，鑄造用模具，鍛造用模具，木模，玻璃，陶瓷用模具，以及橡膠模具等。 1981年—1991年是臺灣模具產業(yè)發(fā)展最為迅速且高度成長的時期。有鑒于模具產業(yè)對工業(yè)發(fā)展的重要性日益彰顯，自1982年起，臺灣地區(qū)就將模具產業(yè)納入“策略性工業(yè)適用范圍”，大力推動模具工業(yè)的發(fā)展，以配合相關工業(yè)產品的外銷策略，全力發(fā)展整體經濟。隨著民生工業(yè)，機械五金業(yè)，汽機車及家電業(yè)發(fā)展，沖壓模具與塑料模具，逐漸形成臺灣模具工業(yè)兩大主流。從1985年起，模具產業(yè)已在推行計算機輔助模具設計和制造等CAD/CAM技術，所以臺灣模具業(yè)接觸CAD/CAM/CAE/CAT技術的時間相當早。 成熟期，在國際化，自由化和國際分工的潮流下，1994年，1998年，由臺灣地區(qū)政府委托金屬中心執(zhí)行“工業(yè)用模具技術研究與發(fā)展五年計劃”與“工業(yè)用模具技術應用與發(fā)展計劃”，以協(xié)助業(yè)界突破發(fā)展瓶頸，并支持產業(yè)升級，朝向開發(fā)高附加值與進口依賴高的模具。1997年11月間臺灣憑借模具產業(yè)的實力，獲得世界模具協(xié)會（ISTMA）認同獲準入會，正式成為世界模具協(xié)會會員。整體而言，臺灣模具產業(yè)在這一階段的發(fā)展，隨著機械性能，加工技術，檢測能力的提升，以及計算機輔助設計，臺灣模具廠商供應對象已由傳統(tǒng)的民用家電，五金業(yè)和汽機車運輸工具業(yè)，提升到計算機與電子，通信與光電等精密模具，并發(fā)展出汽機車用大型鈑金沖壓，大型塑料射出及精密鍛造等模具。 1.4 世界五大塑料生產國的產能狀況 美國塑料(原料)的產量多年來一直雄居各國之首。早在80年代前期，美國塑料產量就已達之多，1986年增至，占全球總產量8100的28.5％，此后美國塑料產量繼續(xù)呈現穩(wěn)定增長之勢，1988年、1990年、1992年、1994年、1996年和1998年分別增加到、、、、和，占世界總產量的比例從1996年起提高到30％以上。2001年美國塑料產量為，其中以聚乙烯為最多，達。其次分別是氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯對酞酸脂、聚苯乙烯。國內塑料消費量(產量+進口量一出口量)，美國也是全球最多的。美國的全部塑料消費量2001年為。美國人均塑料消費量也是很高的，2000年為159，2001年略減為155，居全球第三位。美國現有各種大小塑料企事業(yè)單位1萬多家，其中職工人數少于50人的占總數的53％，50～100人的占21％，100～500人的占23％，超過500人的占近4％，職工總數近90萬人。在美國塑料制品加工業(yè)的就職人數達110萬，2001年的出貨金額為2150億美元，人均出貨金額為195美元。 德國是世界最大的塑料(原料)生產國之一，上世紀90年代初的1991年、1992年和1993年，德國塑料產量都為，1994年超過的．1998年達近，1999年為近，2000年增至，超過日本為世界第二大塑料生產國，2001年上升為，2002年已過。2001年德國生產的種種塑料原料中，聚乙烯為 (低密度聚乙烯，高密度聚乙烯)，氯乙烯，聚丙烯。德國2001年的國內塑料消費量為，其中聚乙烯，聚丙烯，氯乙烯。德國人均塑料消費量2001年為160，在世界上僅少于比利時的172，高于美國的155，排在世界第二位。德國塑料制品加工業(yè)的職工總計有近30萬人，2001年的出貨金額為360億美元，人均126美元。德國塑料制品加工企業(yè)中職工少于50人的占44％，50～100人的占28％，100～500人的占25％，500人以上的占4％。 中國塑料工業(yè)多年持續(xù)高速增長，1991年產量僅為，1995年增為，1998年超過，到2002年已增達約,超過日本而成為世界第三大塑料原料。 今年塑料制品市場將持續(xù)走強市場將持續(xù)走強，在包裝、工程、建材、農用和日用塑料制品等各個領域都將有較大幅度的增長，需求量將超過。其中包裝塑料制品今年需求量將超過，工程塑料制品需求量將達左右，建材塑料制品需求量將達以上，農用塑料制品需求量將在左右，日用塑料制品需求量約為左右。 日本在很長的時期內都是僅次于美國的世界第二大塑料生產國。一直到1997年，日本塑料產量曾經連續(xù)多年增長，年產量在70年代中期就已達，1987年突破，1991年達約，1992年和1993年因受日本經濟下滑的影響，產量略有減少，分別降至和。從1994年起產量再度增長，1994年、1995年和1996年分別回升到、和，1997年的產量又比上年增長3.7％，達到，首次超過。但這種增勢在1998年降至以下的和。2002年日本塑料(原料)產量減為。而中國則增為，日本又退居第三位。 韓國塑料產量增長十分迅速，1986年超過，1990年增達，1992年突破，1994年、1996年和1997年分別上升到、和，1998年產量增至，1999年突破，2001年達，躋身于世界五大塑料生產國之列。韓國塑料原料產品中以聚乙烯居首，2001年產量為 (低密度聚乙烯，高密度聚乙烯)，聚丙烯以排在第二位，其次分別是聚酯、氯乙烯、ABS?AS樹脂、聚苯乙烯。韓國國內塑料消費量2001年制，產量大幅度減少。1998年，日本塑料產量為，比上年減少了8.7％。1999年和2000年日本塑料產量分別回升到和，但仍遠未恢復到1997年的水平。2001年和2002年日本塑料產量再度下，只相當于產量的1/3略高。人均塑料消費量2001年為106，韓國塑料制品加工業(yè)的職工總數2001年為3.1萬人，出貨金額為85億美元，人均276美元。 塑料產量位居世界前十名的國家和地區(qū)還有法國、比利時、中國臺灣、加拿大和意大利 (均為2001年產量)。 1.5 我國模具技術的現狀及發(fā)展趨 20世紀80年代開始，發(fā)達工業(yè)國家的模具工業(yè)已從機床工業(yè)中分離出來，并發(fā)展成為獨立的工業(yè)部門，其產值已超過機床工業(yè)的產值。改革開放以來，我國的模具工業(yè)發(fā)展也十分迅速。近年來，每年都以15％的增長速度快速發(fā)展。許多模具企業(yè)十分重視技術發(fā)展。加大了用于技術進步的投入力度，將技術進步作為企業(yè)發(fā)展的重要動力。此外，許多科研機構和大專院校也開展了模具技術的研究與開發(fā)。模具行業(yè)的快速發(fā)展是使我國成為世界超級制造大國的重要原因。今后，我國要發(fā)展成為世界制造強國，仍將依賴于模具工業(yè)的快速發(fā)展，成為模具制造強國。 中國塑料模工業(yè)從起步到現在，歷經了半個多世紀，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產48"（約122），大屏幕彩電塑殼注射模具，6.5大容量洗衣機全套塑料模具以及車保險杠和整體儀表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生產照相機塑料件模具，多形腔小模數齒輪模具及塑封模具。經過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術，模具的電加工和數控加工技術，快速成型與快速制模技術，新型模具材料等方面取得了顯著進步；在提高模具質量和縮短模具設計制造周期等方面作出了貢獻。 盡管我國模具工業(yè)有了長足的進步，部分模具已達到國際先進水平，但無論是數量還是質量仍滿足不了國內市場的需要，每年仍需進口10多億美元的各類大型，精密，復雜模具。與發(fā)達國家的模具工業(yè)相比，在模具技術上仍有不小的差距。今后，我國模具行業(yè)應在以下幾方面進行不斷的技術創(chuàng)新，以縮小與國際先進水平的距離。 （1）注重開發(fā)大型，精密，復雜模具；隨著我國轎車，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）加強模具標準件的應用；使用模具標準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量。因此，模具標準件的應用必將日漸廣泛。 （3）推廣CAD/CAM/CAE技術；模具CAD/CAM/CAE技術是模具技術發(fā)展的一個重要里程碑。實踐證明，模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設計制造水平。 （4）重視快速模具制造技術，縮短模具制造周期。 第2章 塑件設計分析 2.1 塑件模型建立 2.1.1模型3D圖 模型繪制3D圖采用UG公司的產品UG,最終繪制出來的3D結構圖2-1所示: 圖2-1 塑件模型3D圖 2.1.2 塑件2D圖及其技術條件 模型2D圖繪制采用Autodesk公司的產品AutoCAD2006，最終繪制出來的2D結構圖2-2所示: 圖2-2 塑件模型2D圖 1.塑件精度等級及尺寸公差 塑件采用的精度等級為7級精度，部分尺寸的公差標注如圖2-2所示。 2.塑件的表面質量 該塑件要求外形美觀，色澤鮮艷，外表面沒有斑點及熔接痕，粗糙度可取。 2.2 塑件參數設計 2.2.1 材料選擇 通常,選擇塑件的材料依據是它所處在的工作環(huán)境及使用性能的要求，以及原材料廠家提供的材料性能數據。對于常溫工作狀態(tài)下的結構來說,要考慮的主要是材料的力學性能，如屈服應力，彈性模量，彎曲強度，表面硬度等。該塑件為一般的零件，屬于圓盤類，沒有特別的要求，根據以上的依據，選擇材料PE為塑料件的材料。 PE塑料 化學名稱：聚乙烯 英文名稱: POLYETHYLENE 比重:1.05 成型收縮率:0.4～0.7％ 成型溫度：200～240干燥條件：80～90，2 特點： (1)綜合性能較好，沖擊強度較高，化學穩(wěn)定性，電性能良好。 (2)與372有機玻璃的熔接性良好，制成雙色塑件，且可表面鍍鉻，噴漆處理。 (3)有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強、透明等級別。 (4)流動性比HIPS差一點，比PMMA、PC等好，柔韌性好。 成型特性： (1)無定形料，流動性中等，吸濕大，必須充分干燥，表面要求光澤的塑件須長時間預熱干燥80～90，3h。 (2)宜取高料溫，高模溫，但料溫過高易分解(分解溫度為>270)。對精度較高的塑件，模溫宜取50～60，對高光澤。耐熱塑件，模溫宜取60～80。 (3)如需解決夾水紋，需提高材料的流動性，采取高料溫、高模溫，或者改變入水位等方法。 (4)如成形耐熱級或阻燃級材料，生產3～7天后模具表面會殘存塑料分解物，導致模具表面發(fā)亮，需對模具及時進行清理，同時模具表面需增加排氣位置。 PE樹脂是目前產量最大，應用最廣泛的聚合物，它將PS，SAN，BS的各種性能有機地統(tǒng)一起來，兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學性能。 PE工程塑料一般是不透明的，外觀呈淺象牙色、無毒、無味，兼有韌、硬、剛的特性，燃燒緩慢，火焰呈黃色，有黑煙，燃燒后塑料軟化、燒焦，發(fā)出特殊的肉桂氣味，但無熔融滴落現象。 PE工程塑料具有優(yōu)良的綜合性能，有極好的沖擊強度、尺寸穩(wěn)定性好、電性能、耐磨性、抗化學藥品性、染色性，成型加工和機械加工較好。PE樹脂耐水、無機鹽、堿和酸類，不溶于大部分醇類和烴類溶劑，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烴中。 PE工程塑料的缺點：熱變形溫度較低，可燃，耐候性較差。 用途: 適于制作一般的機械零件，磨耐磨零件，盤體，車配件，日用品，管材及文具等。 2.2.2 塑件收縮率 根據以上選用的材料為PE，查相關資料可知，PE的收縮率為0.004～0.007，由公式（2-1）求出PE平均收縮率： （2-1） 式中 —塑料的平均收縮率； 　　—塑料的最大收縮率； 　　　　　—塑件的最小收縮率。 計算如下： 2.2.3 塑件的壁厚 一般說來，塑件的厚度越厚就越能滿足產品的強度和剛度的性能要求，但是從塑件的成型過程看來，塑件的壁厚越厚，冷卻的時間就越長，整個塑件的成型周期就要延長，提高了生產的成本，降低了生產的效率，同時，塑件的壁厚越厚，收縮率就增大，這樣使得產品的尺寸不穩(wěn)定性增加，降低了產品的質量。因此產品的厚度必須得適中，根據材料的特性，查閱相關的資料，查得PE制品的壁厚通常為1、1.2、1.5、2、2.5、3、6。 本次設計中,塑件的壁厚為1。 2.2.4 塑件的拔模斜度 拔模斜度是為了便于脫模，防止塑件表面在脫模時劃傷，擦毛，在設計塑件表面沿脫模方向應具有合理的脫模斜度。塑件的脫模斜度大小跟塑件的性質、收縮率、摩擦因素、塑件的壁厚和幾何形狀有關。 在設計時，可以參考一些資料來確定塑件的脫模斜度，一般以塑件的材料為選擇依據，而PE塑料的脫模斜度為，本設計的杯子本身就有一定的斜度，足夠將塑件推出，不另設脫模斜度。 2.2.5 分型面的設計 選擇分型面是為了便于塑件的脫模和簡化模具結構，該塑件因為壁薄故應采用直接澆口形式進料，采用直接澆口時，應使用二板式單分型面模具。 選擇分型面時一般應遵循以下幾項原則： （1）證塑料制品能夠脫模 （2）塑件外形美觀，容易清理 （3）量避免側向抽芯 （4）分型面容易加工 （5）側向抽芯盡量短 （6）利于排氣 2.2.6 確定型腔數量以及排列方式 本次模具設計采用的是一模一件，型腔的分布在實際的多型腔模具設計與制造中，對于精度要求較高、物理與力學性能要求均衡穩(wěn)定的塑料制件，應盡量采用平衡式布置的形式。 2.3 本章小結 通過繪制塑件的2D，3D圖，來直觀分析塑件的具體形狀和結構，為模具所需要的成型零件的選擇奠定基礎。 第3章 注塑設備和模架選擇 3.1 注塑設備選擇 選取注射機型號為XS-ZY-125，具體參數如表3-1： 表3-1 注塑機參數 理論容量 ShotSize (Theoretical) 60 注塑速率 Injection Rate 70 塑化能力 Plasticizing Capacity 35 注塑壓力 Injection Pressure 180 鎖模力 Clamp Tonnage 900 移模行程 Toggle Stroke 300 最大模厚 Max Mold Height 250 最小模厚 Min Mold Height 150 噴嘴球半徑 Spray nozzle 12 噴嘴口孔徑 Aperture nozzle 4 3.2 注塑機重要參數校核 3.2.1 注塑容量校核 注塑機標準規(guī)定，以容量計算時，必須使得在一個注塑成型周期內所需的注塑塑料熔體的容量在注塑機額定注塑量的80％內，也就是 （3-1） 式中 —注塑機最大注塑容量（）； —成型塑件與澆注系統(tǒng)體積的總和（）； 為最大注塑容量的利用系數。 計算如下： ×1＋ （3-2） 式中 —成型塑件的體積，乘以1是因為本次的模具是一模二腔； —澆注系統(tǒng)中主流道，分流道，澆口，冷料穴的體積和。 所以， 注 （3-3） 而注塑機的注塑容量為60，所以注塑機的注塑容量符合要求。 3.2.2 鎖模力校核 當高壓的塑料熔體充滿型腔時，會產生一個沿注塑機軸向的很大的推力，其大小等于制件與澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影之和乘與型腔內塑料熔體的平均壓力。該推力應該小于注塑機額定的鎖模力，否則在注塑成型時會因鎖模不緊而發(fā)生溢邊跑料現象。 型腔內塑料熔體的推力()可按下式計算 （3-4） 式中 —型腔內塑料熔體沿注塑機軸向的推力（）； —塑料與澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（）； —壓力損耗系數，取0.4； —注塑壓力。 計算如下： =1844.96 =180 ＝132837.12N 也就是型腔內的塑料熔體沿注塑機軸向的推力為133，而注塑機的鎖模力為400，所以注塑機的鎖模力符合要求。 3.2.3 開模行程校核 模具開模后為了能取出塑膠件，要求有足夠的開模距離，本次模具使用的注塑機的開模行程是給定的，不受模具厚度的影響，當模具的厚度變化時，可由其調模裝置調整。只要使得注塑機最大開模行程大于模具所需的開模距離就符合注塑的要求。 即： （3-5） 式中 —注塑機最大開模距離（）； —模具所需的開模距離（）。 也就是，所以注塑機的鎖模力符合要求。 3.3 模架選擇 根據型腔排列的方式以及初步確定的壁厚，選擇模架CI型，330X350。具體尺寸如圖3-1。 圖3-1 標準模架 3.4 本章小結 本章確定了注塑設備、注塑機的選擇、注塑機的校核及模架尺寸的選擇等，確定模具的整體框架，為模具具體內部設計奠定基礎。 第4章 澆注系統(tǒng)設計 4.1 主流道設計 4.1.1 澆口套設計 為了便于澆注凝料從主流道取出,主流道采用的圓錐孔；澆口套與注塑機噴嘴嘴頭的接觸球面必須吻合。注塑機的噴嘴是球面,其半徑SR是固定的,為了澆口套端面的凹球面與注塑機的端凸球面接觸良好,一般取半徑： （4-1） 式中 —主流道入口凹坑球面半徑（）； —噴嘴球半徑（）。 在此次設計中，所以；而澆口套的圓錐孔的小端直徑d應該大于噴嘴內孔直徑： （4-2） 由注塑機的參數可以看到，所以，澆口套的端面凹球深度。 澆口套的尺寸如圖4-1所示 圖4-1 澆口套 4.1.2 澆口套的固定形式 本次設計中，澆口套與注塑機定位孔采用過盈配合。 4.2 澆口設計 澆口的形式眾多，通常都有邊緣澆口、扇形澆口、平縫澆口、圓環(huán)澆口、輪輻澆口、點澆口、潛伏式澆口、護耳澆口、直澆口等。 本次設計采用的澆口為直接澆口，直接澆口由主流道直接進料，故熔體的壓力損失小，成型容易，適用于任何塑料，常用于成型形狀復雜深度較深的塑件。 4.2.1 直接澆口的尺寸 根據經驗的數據,一般的直接澆口直徑常為大徑＝6.0,小徑＝3.0，長度根據設計要求選擇45。 4.2 本章小結 澆注系統(tǒng)的設計確定了主流道、分流道、澆口和冷料穴的形狀及尺寸，確定了澆注系統(tǒng)的平衡和澆口的位置，決定了模具的類型。 第5章 成型零件設計加工工藝方案制定 5.1 型腔的設計 采用整體式型腔，也就是由整塊材料加工而成的型腔。整體式型腔的優(yōu)點是，強度和剛度相對較高，且不易變形，對塑件的上表面不會產生拼?？p的痕跡，缺點為切削量大，模具成本高，同時給熱處理和表面處理帶來一定的困難。 型腔的外形尺寸為：250×168×70mm。 如圖5-1為型腔。 圖5-1 型腔 5.2 型芯的設計 型芯的徑向和高度尺寸計算如下： 5.2.1 型芯的徑向尺寸 型芯徑向尺寸計算公式： （5-1） 式中 —型芯徑向基本尺寸（）； —塑件內形尺寸（）； —塑料的平均收縮率； —修正系數，取3/4； —塑件的公差（）； —型芯制造公差，取/3（）。 型芯徑向尺寸計算如下： ＝ 5.2.2 型芯的高度尺寸 計算公式： 型芯的高度尺寸： （5-2） 式中 —型芯高度基本尺寸（）； —塑件高度基本尺寸（）； —塑料的平均收縮率； —修正系數，取2/3； —塑件的公差（）； · —型芯制造公差，取/3（）。 型芯高度尺寸 ＝ 如圖5-2為型芯。 圖5-2 型芯 5.3 加工工藝方案制訂 塑料模具的加工方法大體上可以分為切削機床加工、鉗加工和特殊加工。切削機床加工是指采用不同的切削機床，如車床、銑床、磨床進行粗加工或精加工等。鉗加工是指采用銼、鏟、研等手工措施去除切削機床所預留的加工余量，將模具半成品加工成符合藍圖的要求尺寸，形狀以及表面粗糙度的合格零件，并通過組裝總裝成符合要求的模具。當模具零件使用普通機床或人工的傳統(tǒng)的方法很難加工或者耗時很大時，則采用特殊加工的方法。 5.3.1 型腔加工工藝方案 表5-1 型腔的加工工藝方案 工序 內容 設備 1 銑削 端銑坯料的六個端面 銑床 2 鉆削 鉆鑲件孔 鉆床 3 CNC粗加工 粗加工成型面 CNC 4 熱處理 調質 5 磨削 磨上、下端面 磨床 6 CNC精加工 精加工成型面 CNC 7 鉗工 拋光成型面、倒角，攻絲 5.3.2 型芯加工工藝方案 表5-2 型芯的加工工藝方案 工序 內容 設備 1 銑削 端銑坯料的端面 銑床 2 鉆削 鉆孔 鉆床 3 CNC粗加工 粗加工成型面 CNC 4 熱處理 調質 5 磨削 磨下端面 磨床 6 CNC精加工 精加工成型面 CNC 7 電火花加工 加工鑲件孔 EDM 8 鉗工 拋光成型面、倒角，攻絲 5.4 本章小結 通過對型芯、型腔的計算，確定了模具成型零件的具體尺寸及加工方案，最后對注射機的各種參數進行校核，通過校核得知所選注射機是合理的。 第6章 側向分型與抽芯機構設計 6.1 機動側向分型與抽芯機構 機動側向分型與抽芯是利用注射機的開模力，通過傳動機構改變運動方向，將側向的活動型芯抽出。機動抽芯機構的結構比較復雜，但抽芯不需要人工操作，抽拔力較大，具有靈活，方便，生產效率高，容易實現全自動操作，無需另外添置設備等優(yōu)點，在生產中被廣泛采用。 機動抽芯按結構形式可分為斜銷，彈簧，彎銷，斜導槽，斜滑塊，楔塊，齒輪條等多種抽芯形式。 本設計采用的是斜銷側向分型抽芯機構。 6.2 斜銷側向分型抽芯機構主要參數 6.2.1 抽芯距 型芯從成型位置抽到不妨礙塑件脫模的位置所移動的距離叫抽芯距，用表示。一般抽芯距等于側向孔或側凹深度加上23余量，即： （6-1） 式中 —抽芯距（）； —側向孔或側凹深度（）。 而47所以 S＝50mm 6.2.2 斜銷的傾角 斜銷的傾角是決定斜銷抽芯機構工作效果的一個重要參數，它不僅決定了開模行程和斜銷長度，而且對斜銷的受力狀況有著重要的影響。決定傾斜角的大小時，應從抽芯距，開模行程和斜銷受力幾個方面綜合考慮。實際生產中，一般取～，不宜超過30。選。 6.2.3 抽芯力的計算 抽芯力的計算跟脫模力的計算是一樣的，計算的公式為 （6-2） 式中 —抽芯力（）； —單位面積塑件對型芯的正壓力（），一般取p＝（4.84～11.76）； —塑件包緊型芯的側面積（）； —塑件與模體鋼材的摩擦系數，一般取0.1～0.3； —脫模斜度。 計算得： 6.2.4 圓形斜導柱直徑的確定 1-定模板2-型芯 圖6-1 斜導柱直徑計算 計算公式（字母對應的尺寸如圖6-1所示） （6-3） 式中 —斜導柱直徑（）； —抽拔力（）； —受力點到斜導柱固定板平面的距離（）； —抽拔角； —斜導柱鋼材許用彎曲應力（）碳素鋼； mm （6-4） 計算如下： 取。 6.2.5 斜導柱的總長度計算 1-定模板2-型芯 圖6-2 斜導柱長度計算 導柱長度計算公式為（字母對應的尺寸如圖6-2所示） （6-5） 式中 —斜導柱的總長度（mm）； —斜導柱臺肩直徑（mm）； —斜導柱抽拔角（°）； —斜導柱固定板厚度（mm）； —斜導柱與側滑塊斜孔的配合間隙（mm）； —抽芯距（mm），實際距離加24mm。 計算如下： 取的長度為65mm。 6.3 本章小結 通過對斜銷側向分型機構具體尺寸的設計和計算，確定了在模具中的相對位置和形狀。 第7章 脫模機構設計 本設計中的脫模機構采用推桿脫模機構。 7.1 推桿脫模機構 采用圓柱形推桿 優(yōu)點：由于圓柱形狀的推桿和推桿孔最容易加工，而且很容易保證其配合精度，易于保證其互換性，并且易于更換，而且它還具有滑動阻力小，不易于卡滯等。 推桿結構形式如圖7-1（a）所示；推桿的固定形式如圖7-1（b）。 （a） (b) 1-螺釘2-推板3-推桿固定板4-推桿 圖7-1 推桿結構形式 7.2 推桿尺寸計算及校核 7.2.1 推桿直徑計算 推桿直徑計算公式為： （7-1） 式中 —圓形推桿直徑（mm）； —推桿長度系數，≈0.7； —推桿長度（mm）； —推桿數量； —鋼材抗拉彈性模量（MPa）； —脫模力（N）。 計算如下： 取標準值推桿直徑。 7.2.2 推桿應力校核 推桿應力校核公式為： （7-2） 式中 —推桿應力（）； —脫模力（N）； —推桿數量； —圓形推桿直徑（）； —推桿鋼材的屈服極限強度（）。 一般中碳鋼；合金中碳鋼 計算如下： 7.3 本章小結 通過計算，確定了脫模的具體方式和推桿脫模機構的具體尺寸，本設計中的脫模機構采用推桿脫模機構。 第8章 模具裝配圖和零件圖 本次設計裝配圖及零件圖全部采用CAD出圖形式，繪圖軟件為Autodesk公司開發(fā)的AutoCAD2006版本。其優(yōu)點是凡是手工能繪制的圖樣CAD都能繪出，而且作圖精度高、繪圖時間短、修改方便。 8.1 模具裝配圖繪制 8.1.1 模具裝配圖包含的內容 一張好的裝配圖能夠使閱讀者對部件的工作原理、大小、主要工作指標有充足的了解。裝配圖包含的內容有： （1）一組視圖：用來表達該部件的工作原理、裝配關系、連接方式和主要零件的結構形狀。 （2）必要的尺寸：表示部件的性能和規(guī)格的特征尺寸；表示零件裝配的尺寸；表示該部分安裝或連接到其他設備上或機座上的安裝尺寸；表示部件總長、總寬、總高的總體尺寸；為了便于設計和繪制零件圖而注釋的其他尺寸。 （3）技術要求：用語文字或符號說明對部件進行說明，這一部分經常指出的內容有：裝配和檢驗的具體要求、機器的性能指標的要求、安裝運輸和使用方面的要求、相關實驗項目的規(guī)定等。 （4）零件的編號、明細表和標題欄：為了便于生產管理，對圖樣中所有的零件、部件都要進行編號，依靠編號可以通過明細表查找零件的詳細信息。標題欄提供圖樣的標識信息、隸屬關系和設計者名稱、單位等其他相關信息。 8.1.2 模具裝配圖繪制步驟 利用AutoCAD繪制裝配圖最有效的方法是寫塊（write block）。本次設計裝配圖的繪制步驟如下： （1）將設計中各成型零件分別繪制出來并寫塊存入圖塊庫。 （2）繪制模具整體框架。 （3）用對齊命令（align）將各個成型零件塊插入到模架的具體位置中。 （4）標注尺寸、配合，打剖面線。 （5）繪制標題欄、塑件圖，書寫技術要求。 本次設計模具裝配圖具體樣式參見附錄1。 8.2 模具零件圖繪制 8.2.1 模具零件圖包含的內容 利用AutoCAD繪制零件圖和繪制裝配圖的區(qū)別主要有以下兩點： （1）零件圖存在鑄造圓角和過渡線的問題。 （2）零件圖中包含有表面粗糙度、形位公差等技術要求。 零件圖包含的內容有： （1）一組視圖：通常要綜合使用剖視圖、剖面等方法來表達零件的完整形狀，正確的視圖是描述零件形狀的基礎。 （2）尺寸和精度：能夠正確、無二地反映零件形狀和尺寸大小是零件圖的重要部分。精度通常包括尺寸的公差、表面粗糙度、形位公差等。 （3）技術要求：一般是對零件圖的共性和特殊要描述的文字。 （4）標題欄：在標題欄中至少需要的內容有：零件名稱、材料、比例、代號、設計、校核、審批、姓名和日期等。 8.2.2 模具零件圖繪制步驟 本次設計零件圖的繪制步驟如下： （1）將成型零件按照合適的比例繪制到A3圖紙上。 （2）標注尺寸公差、形位公差、表面粗糙度。 （3）繪制標題欄，書寫技術要求。 本次模具各成型部件的零件圖具體樣式參見附錄2。 8.3 本章小結 通過借助強大的計算機輔助軟件，對模具的2D裝配圖和零件圖進行了具體的繪制。 結論 這是一次利用計算機輔助的設計。通過對卡套塑料模具設計，在設計過程中得出以下結論： 1. 整個模具繪圖時基本由單個軟件AutoCAD繪制，單個軟件繪圖的效率和質量很明顯要優(yōu)越于在各個繪圖軟件中轉換。 2．雖然在整個模具繪制過程中都借助強大的CAD軟件，但CAD只是強大的二維繪圖軟件，在三維造型設計上使用起來相當復雜和不便。尤其在模具設計中，對模具的設計分析幾乎提供不了任何幫助，因不能熟練使用UG軟件進行模具設計，所以在計算與校核時花費了大量的時間。UG是一款功能十分強大的三維造型設計軟件，其獨有的模具設計模塊提供了分型面設計、靠破孔修補、澆注系統(tǒng)設計、型芯組件設計、側抽芯系統(tǒng)設計、開模動作、模具模流分析等一系列設計功能。EMX模塊包含了所有標準模架的型號，可隨時調用，節(jié)省大量繪制標準模架的時間。 3．利用塑料成型模擬分析軟件Moldflow的MPI模擬其成型過程，制定合理的工藝方案并優(yōu)化模具結構，能提高一次試模的成功率。 4．借助優(yōu)秀的軟件進行模具繪制有著極大的優(yōu)勢，但要想成為一個優(yōu)秀的設計人員必須要有扎實、良好的專業(yè)知識才能夠設計出合理的模具。一個缺乏專業(yè)知識的人無論憑借怎樣優(yōu)秀軟件都不可能設計出合理的模具 致謝 在即將畢業(yè)之際，謹借此機會，向所有關心、支持我的老師、親人、同學和朋友致以最誠摯的謝意！ 首先，衷心感謝我的指導教師劉穎輝老師。劉穎輝老師淵博的知識、敏銳的洞察力和獨到的見解使我受益匪淺，并對整個模具設計和論文工作的順利完成產生了直接的影響。值此畢業(yè)設計論文結束之際，特向劉老師致以崇高的敬意。 在模具前期設計的過程中，一直能得到朱斌海、陳麗麗、林凱和陳福民老師的關心和指導，十分感激。 感謝哈工大華德學院，在我四年的大學生活當中對我的教育與培養(yǎng)，感謝哈工大華德材料工程系的所有專業(yè)老師，沒有你們的辛勤勞動，就沒有我們今日的滿載而歸，感謝大學四年曾經幫助過我的所有同學。我永遠都會記得這片土地。 最后，衷心感謝在百忙中抽出寶貴時間對論文進行評審的各位老師。 參考文獻 1 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