光盤底盒產(chǎn)品造型與模具設(shè)計【三維UG】【包含CAD圖紙+PDF圖】

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黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計論文 摘要 模具制造技術(shù)迅速發(fā)展，已成為現(xiàn)代制造技術(shù)的重要組成部分。如模具的CAD/CAM技術(shù)，模具的激光快速成型技術(shù)，模具的精密成形技術(shù)，模具的超精密加工技術(shù)。本設(shè)計介紹了光盤底盒注射模的設(shè)計與制造方法。該注射模采用了1模2腔側(cè)抽芯的結(jié)構(gòu)。 關(guān)鍵詞： 光盤盒；注射模具；設(shè)計 ? Abstract The mold manufacture technology rapid development, has become the modern manufacture technology the important constituent. If the mold CAD/CAM technology, the mold laser fast takes shape the technology, the mold precise formed technology, the mold ultra precise processing technology. This design introduced the light disk box injects the mold the design and the manufacture method. This injection mold used 1 mold 2 cavity side to pull out the core the structure. keyword：light disk box； Injection mold； design 目錄 摘要 I Abstract II 目錄 III 1緒論 - 1 - 1.1模具工業(yè)在國內(nèi)外所占的重要地位 - 1 - 1.2我國塑料模具工業(yè)和技術(shù)現(xiàn)狀及地區(qū)分布 - 2 - 1.3塑模具CAD發(fā)展概況及趨勢 - 5 - 1.4我國模具制造技術(shù)發(fā)展方向 - 7 - 1.4.1產(chǎn)品發(fā)展重點 - 7 - 1.4.2技術(shù)發(fā)展重點 - 9 - 1.5現(xiàn)代模具的設(shè)計及制造 - 10 - 1.6 逆向工程技術(shù)的內(nèi)容及其應(yīng)用范圍 - 10 - 2 塑件的工藝分析 - 12 - 2.1 分析塑件使用材料的種類及工藝特征 - 12 - 2.2 分析塑件的結(jié)構(gòu)工藝性 - 12 - 2.3工藝性分析 - 12 - 3 初步確定型腔數(shù)目 - 13 - 4 注射機的選擇 - 14 - 4.1 塑件體積的計算 - 14 - 4.2 計算塑件的質(zhì)量 - 14 - 4.3按注射機的最大注射量確定型腔數(shù)目 - 15 - 5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 - 17 - 5.1主流道的設(shè)計 - 17 - 5.2 分流道的設(shè)計 - 18 - 5.3 分型面的設(shè)計 - 19 - 5.4 澆口的設(shè)計 - 19 - 5.5 冷料穴的設(shè)計 - 20 - 6 確定主要零件結(jié)構(gòu)尺寸選模架、成型零部件的設(shè)計 - 21 - 6.1型腔、型芯工作尺寸計算 - 21 - 7 導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 - 25 - 7.1導(dǎo)柱的設(shè)計 - 25 - 7.1.1長度 - 25 - 7.1.2形狀 - 25 - 7.1.3材料 - 25 - 7.2導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)設(shè)計 - 25 - 7.2.1材料 - 25 - 7.2.2形狀 - 25 - 7.3推出機構(gòu)的設(shè)計 - 25 - 7.3.1推件力的計算 - 26 - 7.3.2 推桿的設(shè)計 - 26 - 8 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 - 28 - 8.1 求塑件在硬化時每小時釋放的熱量 - 28 - 9 模具排氣槽的設(shè)計 - 29 - 10校核 - 30 - 11結(jié)論 - 31 - 參考文獻 - 32 - 致謝 - 34 - 附錄1 - 35 - 附錄2 - 36 - - 36 - 1緒論 1.1模具工業(yè)在國內(nèi)外所占的重要地位 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(chǎn)品質(zhì)量好，材料消耗低，生產(chǎn)成本低而廣泛應(yīng)用于制造業(yè)中。 模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)工業(yè)，是國際上公認(rèn)的關(guān)鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，效益和新產(chǎn)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(guān)注。早在1989年3月中國政府頒布的《關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定》中，將模具列為機械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位。 模具工業(yè)既是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個組成部分，又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域。模具在機械，電子，輕工，汽車，紡織，航空，航天等工業(yè)領(lǐng)域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔(dān)了這些工業(yè)領(lǐng)域中60％~90％的產(chǎn)品的零件，組件和部件的生產(chǎn)加工。 模具制造的重要性主要體現(xiàn)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(jīng)濟五大支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車工業(yè)重點是發(fā)展零部件，經(jīng)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(chǎn)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(yīng)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(chǎn)量位居世界第一，據(jù)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(chǎn)。一個型號的摩托車生產(chǎn)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。 模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同時本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域，在歐美等工業(yè)發(fā)達國家被稱為“點鐵成金”的“磁力工業(yè)” ；美國工業(yè)界認(rèn)為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石”;德國則認(rèn)為是所有工業(yè)中的“關(guān)鍵工業(yè)” ;日本模具協(xié)會也認(rèn)為“模具是促進社會繁榮富裕的動力” ，同時也是“整個工業(yè)發(fā)展的秘密”，是“進入富裕社會的原動力” 。日本模具產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值達到13000億日元，遠遠超過日本機床總產(chǎn)值9000億日元。如今，世界模具工業(yè)的發(fā)展甚至己超過了新興的電子工業(yè)。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%。 目前在國民經(jīng)濟的各個部門中都廣泛地使用著各式各樣的塑料制品。特別是在辦公設(shè)備、照相機、汽車、儀器儀表、機械制造、交通、電信、輕工、建筑業(yè)產(chǎn)品、日用品以及家用電器行業(yè)中的電視機、收錄機、洗衣機、電冰箱和手表的殼體等零件，都已經(jīng)向塑料化方向發(fā)展。近幾年來由于工程塑料制件的強度和精度等得到很大的提高，因而各種工程塑料零件的使用范圍正在不斷擴大，預(yù)計今后隨著微型電子計算機的普及和汽車的微型化，塑料制件的使用范圍將會越來越大，塑料工業(yè)的生產(chǎn)量也將迅速增長，塑料的應(yīng)用將覆蓋國民經(jīng)濟所有部門，尤其在國防和尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中占有越來越重要的地位。目前，世界的塑料產(chǎn)量已超過有色金屬產(chǎn)量的總和。 塑料模具就是利用特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的塑料制品的工藝基礎(chǔ)裝備。用塑料模具生產(chǎn)的主要優(yōu)點是制造簡便、材料利用高、生產(chǎn)率高、產(chǎn)品的尺寸規(guī)格一致，特別是對大批量生產(chǎn)的機電產(chǎn)品，更能獲得價廉物美的經(jīng)濟效果。塑料模具的現(xiàn)代設(shè)計與制造和現(xiàn)代塑料工業(yè)的發(fā)展有極密切的關(guān)系。隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，塑料模具工業(yè)也隨之迅速發(fā)展。 在我國，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，模具工業(yè)的發(fā)展也十分迅速。1999年中國大陸制造工業(yè)對模具的總市場需求量約為330億元，今后幾年仍將以每年10%以上的速度增長。對于大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具需求的增長將遠超過每年10%的增幅。汽車、摩托車行業(yè)的模具需求將占國內(nèi)模具市場的一半左右。1999年，國內(nèi)汽車年產(chǎn)量為183萬輛，保有量為1500萬輛，預(yù)計到2005年汽車年產(chǎn)量將達600萬輛。僅汽車行業(yè)就將需要各種塑料件36萬噸，而目前的生產(chǎn)能力僅為20多萬噸，因此發(fā)展空間十分廣闊。家用電器，如彩電、冰箱、洗衣機、空調(diào)等，在國內(nèi)的市場很大。目前，我國的彩電的年產(chǎn)量己超過3200萬臺，電冰箱、洗衣機和空調(diào)的年產(chǎn)量均超過了100萬臺。家用電器行業(yè)的飛速發(fā)展使之對模具的需求量極大。到2010年，在建筑與建材行業(yè)方面，塑料門窗的普及率為30%，塑料管的普及率將達到50%，這些都會大大增加對模具的需求量。其它發(fā)展較快的行業(yè)，如電子、通訊和建筑材料等行業(yè)對模具的需求，都將對中國模具工業(yè)和技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動作用。 1.2我國塑料模具工業(yè)和技術(shù)現(xiàn)狀及地區(qū)分布 在中國，人們已經(jīng)越來越認(rèn)識到模具在制造中的重要基礎(chǔ)地位，認(rèn)識到模具技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個多世紀(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)l8英寸大屏幕彩電塑殼注射模具、6. 5kg大容量洗衣機全套塑料模具以及汽車保險杠和整體儀表板等塑料模具。精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。如天津榮天和機電有限公司和煙臺北極星I.K模具有限公司制造的多腔VCD和DVD齒輪模具，所生產(chǎn)的這類齒輪塑件的尺寸精度、同軸度、跳動等要求都達到了國外同類產(chǎn)品的水平，而且還采用最新的齒輪設(shè)計軟件，糾正了由于成型收縮造成的齒形誤差，達到了標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒形要求。還能生產(chǎn)厚度僅為0. 08mm的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等等。注塑模型腔制造精度可達0. 02 ~ 0. 05mm，表面粗糙度Ra0. 2 u m，模具質(zhì)量、壽命明顯提高了，非淬火鋼模壽命可達10~30萬次，淬火鋼模達50 ~100萬次，交貨期較以前縮短，但和國外相比仍有較大差距。 成型工藝方面，多材質(zhì)塑料成型模、高效多色注射模、鑲件互換結(jié)構(gòu)和抽芯脫模機構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計方面也取得較大進展。氣體輔助注射成型技術(shù)的使用更趨成熟，如青島海信模具有限公司、天津通信廣播公司模具廠等廠家成功地在29~34英寸電視機外殼以及一些厚壁零件的模具上運用氣輔技術(shù)，一些廠家還使用了C-MOLD氣輔軟件，取得較好的效果。如上海新普雷斯等公司就能為用戶提供氣輔成型設(shè)備及技術(shù)。熱流道模具開始推廣，有的廠采用率達20%以上，一般采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置，少數(shù)單位采用具有世界先進水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率不到10%,與國外的50~80%相比，差距較大。 在制造技術(shù)方面，CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個新臺階，以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)，如美國EDS的UG II、美國Parametric Technology公司的Pro/Engineer、美國CV公司的CADS5、英國Deltacam公司的DOCT5、日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美國AC-Tech公司的C-Mold及澳大利亞Moldflow公司的MPA塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進，雖花費了大量資金，但在我國模具行業(yè)中，實現(xiàn)了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技術(shù)對成型過程，如充模和冷卻等進行計算機模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟效益，促進和推動了我國模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展。近年來，我國自主開發(fā)的塑料模CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中科技大學(xué)開發(fā)的注塑模HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等，這些軟件具有適應(yīng)國內(nèi)模具的具體情況、能在微機上應(yīng)用且價格較低等特點為進一步普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。 近年來，國內(nèi)己較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如:P20, 3Cr2Mo, PMS,SM I、SM II等，對模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大的影響，但總體使用量仍較少。塑料模標(biāo)準(zhǔn)模架、標(biāo)準(zhǔn)推桿和彈簧等越來越廣泛地得到應(yīng)用，并且出現(xiàn)了一些國產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度和商品化程度一般在30%以下，和國外先進工業(yè)國家已達到70%-80%相比，仍有很大差距。技術(shù)比較見表1 表1.1 國內(nèi)外塑料模具技術(shù)比較表 項目 國內(nèi) 國外 注塑模型腔精度 0. 005~0. 01mm 0.02~0.05mm 型腔表面粗糙度 Ra0.01~0. 05 um Ra0.20 um 非淬火鋼模具壽命 10-60萬次 10~30萬次 淬火鋼模具壽命 160~300萬次 50~100萬次 熱流道模具使用率 80%以上 總體不足10% 標(biāo)準(zhǔn)化程度 70~80% 小于30% 中型塑料模生產(chǎn)周期 一個月左右 2~4個月 目前，全世界模具的年產(chǎn)值約為650億美元，我國模具工業(yè)的產(chǎn)值在國際上排名位居第三位，僅次于日本和美國。雖然近幾年來，我國模具工業(yè)的技術(shù)水平己取得了很大的進步，但總體上與工業(yè)發(fā)達的國家相比仍有較大的差距。我國模具工業(yè)起步晚，底子薄，與工業(yè)發(fā)達國家相比有很大的差距，但在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟政策的支持和引導(dǎo)下，我國模具工業(yè)發(fā)展迅速。據(jù)統(tǒng)計，我國現(xiàn)有模具生產(chǎn)廠近2萬家，從業(yè)人員約50萬人，“九五”期間的年增長率為13%. 2000年總產(chǎn)值為270億元，占世界總量的5%。但從總體上看，自產(chǎn)自用占主導(dǎo)地位，商品化模具僅為1/3左右，國內(nèi)模具生產(chǎn)仍供不應(yīng)求，特別是精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具，仍主要依賴進口。目前，就整個模具市場來看，進口模具約占市場總量的20%左右，其中，中高檔模具進口比例達40%以上。因此，近年來我國模具發(fā)展的重點放在精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具上，并取得了可喜的成績，模具進口逐漸下降，模具技術(shù)和水平也有長足的進步。近年來，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型精密、復(fù)雜、長壽命等中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；塑料模和壓鑄模比例增大；專業(yè)模具廠數(shù)量增加較快，其能力提高顯著；“三資”及私營企業(yè)發(fā)展迅速，尤其是“三資”企業(yè)目前已成為行業(yè)的主力軍；股份制改造步伐加快，等等。從地區(qū)分布來說，以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)最為集中的省份是廣東和浙江，這2個省的模具產(chǎn)值已占全國總量的六成以上。江蘇、上海、山東、安徽等地目前發(fā)展態(tài)勢也很好。我國模具年生產(chǎn)總量雖然已位居世界第三，但設(shè)計制造水平在總體上要比工業(yè)發(fā)達國家落后許多，其差距主要表現(xiàn)在下列六方面： (1)國內(nèi)自配率不足80％，中低檔模具供過于求，中高檔模具自配率不足60％。 (2)企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和進出口結(jié)構(gòu)都不夠合理。 (3)模具產(chǎn)品水平和生產(chǎn)工藝水平總體上比國際先進水平低許多，而模具生產(chǎn)周期卻要比國際先進水平長許多。 (4)開發(fā)能力弱，經(jīng)濟效益欠佳。我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例較低，水平也較低，不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場中常處于被動地位。 (5)模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低。 (6)與國際先進水平相比，模具企業(yè)的管理落后更甚于技術(shù)落后。 縱觀發(fā)達國家對模具工業(yè)的認(rèn)識與重視，我們感受到制造理念陳舊則是我國模具工業(yè)發(fā)展滯后的直接原因。模具技術(shù)水平的高低，決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品開發(fā)能力，它已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志。因此，模具是國家重點鼓勵與支持發(fā)展的技術(shù)和產(chǎn)品，現(xiàn)代模具是多學(xué)科知識集聚的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一部分，是國民經(jīng)濟的裝備產(chǎn)業(yè)，其技術(shù)、資金與勞動相對密集。提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。模具標(biāo)準(zhǔn)件是模具基礎(chǔ)，其大量應(yīng)用可縮短模具設(shè)計制造周期，同時也顯著提高模具的制造精度和使用性能，大大地提高模具質(zhì)量。 早在1989年，在國務(wù)院頒布的《關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定》中，模具被列為機械工業(yè)技術(shù)改造序列的首位。1997年以來，又相繼把模具及其加工技術(shù)和設(shè)備列入《當(dāng)前國家重點鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄》和《鼓勵外商投資產(chǎn)業(yè)目錄》。經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，從1997年開始對部分模具企業(yè)實行了增值稅返還70%的優(yōu)惠政策。所有這些國家對模具工業(yè)采取的優(yōu)惠政策也將對其發(fā)展提供有力支持。 在科技發(fā)展中，人是第一因素，因此我們要特別注重對知識的更新與學(xué)習(xí)，實現(xiàn)產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合，培養(yǎng)更多的模具人才，搞好技術(shù)創(chuàng)新，提高模具設(shè)計制造水平。在制造中積極采用多媒體與虛擬現(xiàn)實技術(shù)，逐步走向網(wǎng)絡(luò)化、智能化環(huán)境，實現(xiàn)模具企業(yè)的敏捷制造、動態(tài)聯(lián)盟與系統(tǒng)集成。我國模具工業(yè)一個完全信息化的、充滿著朝氣和希望而又實實在在的新時代即將到來。 1.3塑模具CAD發(fā)展概況及趨勢 計算機輔助設(shè)計((Computer Aided Design, CAD)是當(dāng)代計算機應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域。隨著計算機硬件和軟件技術(shù)水平的迅速提高，CAD技術(shù)及其應(yīng)用一直處于日新月異的發(fā)展浪潮中。作為CAD技術(shù)應(yīng)用的一個十分重要的方面，塑料模具計算機輔助設(shè)計、模擬分析與制造，即模具CAD、CAE和CAM也一直是國內(nèi)外普遍關(guān)注的熱點。 三十多年來，國外注射模CAD技術(shù)發(fā)展相當(dāng)迅速。70年代己開始應(yīng)用計算機對熔融塑料在圓盤形、管形和長方形型腔內(nèi)的流動情況進行分析。80年代初，人們成功地采用有限元法分析三維型腔內(nèi)塑料熔體的流動過程，使設(shè)計人員可以依據(jù)理論分析并結(jié)合自身的經(jīng)驗，在模具制造前對設(shè)計方案進行評價和修改，以減少試模時間，提高模具質(zhì)量。近十年來，注射模CAD技術(shù)在不斷進行理論和實驗研究的同時，十分注意向?qū)嵱没A段發(fā)展，一些高水平的商品軟件逐步推出，并在推廣和實際使用中不斷改進、提高和完善。比較有代表性的軟件系統(tǒng)有: ·澳大利亞Moldflow PTY公司的Moldflow系統(tǒng)該系統(tǒng)具有很強的注射模分析模擬功能，包括繪制型腔圖形的線框造型軟件SHOD，有限元網(wǎng)格生成軟件FMESH，流動分析軟件FLOW，冷卻分析軟件COOLING，流動、冷卻分析結(jié)果和模架應(yīng)力場分布的可視化顯示軟件FRES以及翹曲分析模擬軟件。 ·美國CRATEK公司的注射模CAD/CAM/CAE系統(tǒng)該系統(tǒng)包括三維幾何形狀描述軟件OPTIMOLD III，二維注射流動分析軟件SIMUFLOW，三維有限元流動分析軟件SLMUFLOW 3D，冷卻分析軟件SIMUCOOL，標(biāo)準(zhǔn)模架(美國DME標(biāo)準(zhǔn))選擇軟件OPTIMOLD等部分。 ·美國和意大利的Plastics&Computer Inc公司的TMCONCEPT專家系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括材料選擇TMC-MS、注射工藝條件和模具費用優(yōu)化TMC-MCO、注射流動分析TMC-FA、型腔尺寸設(shè)計TMC-CSE和模具傳熱分析TMC-MTA等功能模塊。 ·德國IKV研究所的CADMOULD系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有注射模流動分析、冷卻分析和力學(xué)性能校核等功能，CAD-MOULD-MEFISTO系統(tǒng)則采用有限元法進行三維型腔的流動分析。 我國在注射模CAD技術(shù)開發(fā)、應(yīng)用及研究方面起步較晚。從80年代中期開始，國內(nèi)部分大中型企業(yè)先后引進了一些國外知名度較高的注塑模CAD系統(tǒng)。同時，某些高等學(xué)校和科研院所也開始了注塑模CAD系統(tǒng)的研制與開發(fā)工作。 多年來，我國對注射模設(shè)計制造技術(shù)及其CAD的開發(fā)應(yīng)用十分重視，在“八五”期間，這方面安排了“大型薄壁深腔注射模具制造技術(shù)”、“多型腔小模數(shù)齒輪精密模具制造技術(shù)”和“實用CAD/CAM技術(shù)在精密注射模制造中的應(yīng)用”等國家重點企業(yè)技術(shù)開發(fā)項目，還安排了國家“八五”重點科技攻關(guān)項目“塑料注射模CAD/CAM/CAE集成系統(tǒng)研究”。這些項目的成果對促進我國注射模CAD技術(shù)的迅速發(fā)展起到了重要作用，使我國注射模CAD技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用水平得到很快提高。 我國在注射模CAD技術(shù)研究與開發(fā)方面較具代表性的工作有: ·華中理工大學(xué)是國內(nèi)較早自行開發(fā)研究注射模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)的單位之自80年代中期開始，就在注塑模流動分析模擬和冷卻分析模擬方面進行了較深入的研究與開發(fā)工作，并推出了塑料注射模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)HSC-1。該系統(tǒng)包括塑料制品三維形狀輸入、流動模擬、冷卻分析、型腔強度與剛度校核及模具圖設(shè)計與繪制等功能，在一些企業(yè)單位應(yīng)用取得較好效果，現(xiàn)已實現(xiàn)商品化。 ·浙江大學(xué)基于工作站的UG II系統(tǒng)開發(fā)出精密注射模CAD/CAM系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用特征造型技術(shù)構(gòu)造產(chǎn)品模型，使形狀特征表達與工藝信息描述統(tǒng)一，并利用特征反轉(zhuǎn)映射實現(xiàn)了型腔模型的快速生成。 ·上海交通大學(xué)從1983年開始，對注射模CAD進行了多方面的研究。在國內(nèi)首次將人工智能技術(shù)引入注射模CAD系統(tǒng)中，并于1988年開發(fā)出集成化注射模智能CAD系統(tǒng)。現(xiàn)在在工作站UG II平臺上進一步開發(fā)智能CAD/CAE/CAM系統(tǒng)。 ·北京航空航天大學(xué)華正模具研究所開發(fā)的注射模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)具有塑料產(chǎn)品線框造型、曲面造型、分析模擬和數(shù)控仿真與數(shù)控加工程序生成等功能，具有很高的技術(shù)水平與實用價值。 ·合肥工業(yè)大學(xué)在注射模結(jié)構(gòu)CAD技術(shù)方面進行了多年的研究與開發(fā)工作，先后研制出微機注塑模CAD系統(tǒng)PMCAD和微機注塑模CAD三維系統(tǒng)IPMCAD V3.0，取得了較好的成績。IPMCAD3.0系統(tǒng)在微機上采用三維實體模型、實體造型技術(shù)，使系統(tǒng)在設(shè)計效率和通用性兩方面都得到較好的兼顧?，F(xiàn)在以AutoCAD 813.0和MDT作為環(huán)境，進一步采用參數(shù)化特征模型、特征建模技術(shù)和裝配模型技術(shù)，研制出注射模CAD三維參數(shù)化系統(tǒng)IPMCAD V4.0，在技術(shù)水平、實用性與通用性方面都達到較高水平。 1.4我國模具制造技術(shù)發(fā)展方向 1.4.1產(chǎn)品發(fā)展重點 隨著國民經(jīng)濟總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對模具的需求量越來越大，技術(shù)要求也越來越高。雖然模具種類繁多，但其發(fā)展重點應(yīng)該根據(jù)需要量大、技術(shù)含量高、代表發(fā)展方向、出口前景好的原則來選擇。所選擇的這些需要重點發(fā)展的產(chǎn)品，必須是目前已有一定基礎(chǔ)，是有條件、有可能發(fā)展起來的產(chǎn)品。對于技術(shù)發(fā)展重點，則既要看國際發(fā)展趨勢，又要看我國具體情況，也應(yīng)該是既代表發(fā)展方向，又可能發(fā)展起來的技術(shù)。 1.4.1.1汽車覆蓋件模具 沖壓模具占模具重量的40%以上。汽車覆蓋件模具主要為汽車配套，也包括為農(nóng)用車、工程機械和農(nóng)機配套的覆蓋件模具。它在沖壓模具中具有很大的代表性，模具大都是大中型，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)要求高，尤其是為轎車配套的覆蓋件模具，要求更高，它可以代表沖壓模具的水平。此類模具我國已有一定技術(shù)基礎(chǔ)，已為中檔轎車配套，但水平還不高，能力不足，目前滿足率只有一半左右。中高檔轎車覆蓋件模具主要依靠進口，每年花費幾億美元。汽車覆蓋件模具水平不高，能力不足，生產(chǎn)周期長已成為汽車發(fā)展的瓶頸，極大地影響了車型開發(fā)。今后，中高檔轎車所需覆蓋件模具是重中之重。爭取到2010年時中高檔轎車及以下水平的汽車覆蓋件模具做到可以完全自配。2020年時除個別特別高檔的轎車外，所有汽車覆蓋件模具應(yīng)基本立足國內(nèi)配套。 1.4.1.2精密沖壓模具 多工位級進模和精沖模代表了沖壓模具的發(fā)展方向，精度要求和壽命要求極高，主要為電子信息產(chǎn)業(yè)、汽車、儀器儀表、電機電器等配套。這兩種模具，國內(nèi)已有相當(dāng)基礎(chǔ)，并已引進了國外技術(shù)設(shè)備，個別企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品已達到了世界水平，但大部分企業(yè)仍有較大差距，總量也供不應(yīng)求，進口較多，對于為超大規(guī)模集成電路配套、為引線腳100以上及間隙0.2mm以下的引線框架配套、為精度5m以上的精密微型連接件配套、為ф1.6mm以下的微型馬達鐵芯配套及為顯像管和電子槍等配套的精密模具是發(fā)展的重中之重。為汽車覆蓋件及其他大中型沖壓件配套的大型多工位級進模也應(yīng)重點的發(fā)展。 1.4.1.3大型及精密塑料模具 塑料模具占模具總量近40%，而且這個比例還在不斷上升。塑料模具中為汽車和家電配套的大型注塑模具，為集成電路配套的精密塑封模具，也電子信息產(chǎn)業(yè)和機械及包裝配套的多層、多腔、多材質(zhì)、多色精密注塑模，為新型建材及節(jié)水農(nóng)業(yè)配套的塑料異型材擠出模及管路和噴頭模具等。目前雖然已有相當(dāng)技術(shù)基礎(chǔ)并在快速發(fā)展，但技術(shù)水平與國外仍有較大差距，總量也供不應(yīng)求，每年進口幾億美元，“十一五”期間應(yīng)重點發(fā)展。 1.4.1.4主要模具標(biāo)準(zhǔn)件 目前國內(nèi)已有較大產(chǎn)量的模具標(biāo)準(zhǔn)件主要是模架、導(dǎo)向件、推桿推管、彈性元件等，但質(zhì)量較差，品種規(guī)模較少，這些產(chǎn)品不但國內(nèi)配套大量需要，出口前景也很好，應(yīng)繼續(xù)大力發(fā)展，氮氣缸和熱流道元件國內(nèi)至今無像樣的專業(yè)廠生產(chǎn)，主要依靠進口，應(yīng)在現(xiàn)有基礎(chǔ)上提高水平，形成標(biāo)準(zhǔn)，并組織規(guī)?；a(chǎn)。 1.4.1.5其他高技術(shù)含量的模具 占模具總量近8%的壓鑄模具中，大型薄壁精密壓鑄模技術(shù)含量高，難度大。鎂合金壓鑄模和真空壓鑄成形模目前雖然剛起步，但發(fā)展前景好，有代表性。子午線塑膠輪胎模具也是發(fā)展方向，其中活絡(luò)模技術(shù)難度最大。與快速成型技術(shù)相結(jié)合的一些快速制模技術(shù)及相應(yīng)的快速經(jīng)濟模具具有很好的發(fā)展前景。這些高技術(shù)含量的模具在“十一五”期間也應(yīng)重點發(fā)展。 1.4.2技術(shù)發(fā)展重點 高新技術(shù)蓬勃發(fā)展的今天，為保證屬高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的模具工業(yè)快速發(fā)展，模具行業(yè)許多共性技術(shù)也必須更上一層樓，應(yīng)不斷開發(fā)和推廣應(yīng)用并積極應(yīng)用高新技術(shù)。它們主是： （1）、開發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、適合于我國國情，具有較高水平的模具設(shè)計、加工及模具企業(yè)管理的軟件，不斷提高軟件的智能化、集成化程度，并推廣應(yīng)用。 （2）、推廣應(yīng)用高速、高精加工技術(shù)并研制相應(yīng)設(shè)備 ?高速高精加工包括高速高精切削加工和高速高精電加工及復(fù)合加工等。在未來15年左右的時間里，我國機床行業(yè)應(yīng)向模具行業(yè)逐步提供適合于模具高速高精加工的相應(yīng)設(shè)備。如有可能，建議開發(fā)擁有自主知識產(chǎn)群、精度能達0.0001mm的高精度模具制造設(shè)備。 （3）、快速原型和快速經(jīng)濟模具制造新技術(shù)的進一步開發(fā)、提高和應(yīng)用。 （4）、大力發(fā)展和推廣信息化、數(shù)字化技術(shù)。例如逆向工程、并行工程、敏捷制造技術(shù)的研發(fā)及推廣應(yīng)用；包括大型級進模及高精密和高復(fù)雜性的高技術(shù)含量的先進模具三維設(shè)計和制造技術(shù)的研發(fā)；包括沖壓工藝設(shè)計系統(tǒng)、模具型面設(shè)計系統(tǒng)、成形分析系統(tǒng)、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)、模具CAM系統(tǒng)和沖壓專家資源系統(tǒng)的車身模具數(shù)字化設(shè)計制造系統(tǒng)的研發(fā)；模具的集成、柔性及自動加工技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)虛擬技術(shù)等。 （5）、模具制造新工藝、新技術(shù)。模具制造的節(jié)能、節(jié)材技術(shù)，模具熱處理、表面光整加工和表面處理新技術(shù)等。 （6）、高性能模具材料的研制、系列化及其正確選用。 1.5現(xiàn)代模具的設(shè)計及制造 模具CAD/CAE/CAM技術(shù)是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，能顯著縮短模具設(shè)計與制造周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。它使技術(shù)人員能借助于計算機對產(chǎn)品、模具結(jié)構(gòu)、成形（型）工藝、數(shù)控加工及成本等進行設(shè)計和優(yōu)化。 目前，世界上大型的CAD/CAE/CAM軟件系統(tǒng)有英國Delcam公司的系列化軟件；以色列Cimatron公司的Cimatron系統(tǒng)；澳大利亞Modflow公司的軟件MPA、MPX、MPI；美國PTC公司CAD/CAE/CAM集成軟件系統(tǒng)Pro/E；美國EDS公司的UG；美國Solidworks公司的Solidworks軟件；C-mold公司的注塑模CAE軟件C-mold；近年來，我國自主開發(fā)的有上海交大的沖裁模CAD/CAM系統(tǒng)；北京北航海爾軟件有限公司的CAXA系列軟件；吉林金網(wǎng)格模具工程研究中心的沖壓CAD/CAE/CAM系統(tǒng)；華中科技大學(xué)研制的軟件HSC3D4.5F；鄭州工業(yè)大學(xué)Z-mold軟件等。 制造方面CAD/CAE/CAM一體化集成技術(shù)是現(xiàn)代模具制造中最先進最合理的生產(chǎn)方式。使用計算機輔助設(shè)計、輔助工程與制造系統(tǒng)，按設(shè)計好的模具零件分別編制該零件的數(shù)控加工程序是從設(shè)計到制造的一個必然過程，該過程都是從CAD/CAE/CAM系統(tǒng)內(nèi)進行的，其加工程序直接由聯(lián)機電纜輸入加工機臺，在編制程序時可利用系統(tǒng)中的加工模擬功能，將零件刀具、刀柄、夾具，平臺及刀具移動速度、路徑等顯示出來，以檢查程序編制的正確性。總之在CAD/CAE/CAM系統(tǒng)內(nèi)編制和模擬加工程序可以充分了解發(fā)現(xiàn)的問題，從而在加工之前，將整套加工程序作好完善修改工作，這對于高效、準(zhǔn)確的加工模具零件有著相當(dāng)重要的意義。 1.6 逆向工程技術(shù)的內(nèi)容及其應(yīng)用范圍 隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，CAD技術(shù)已成為產(chǎn)品設(shè)計人員進行研究開發(fā)的重要工具，其中的三維造型技術(shù)已被制造業(yè)廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品及模具設(shè)計、方案評審、自動化加工制造及管理維護各個方面。在實際開發(fā)制造過程中，設(shè)計人員接收的技術(shù)資料可能是各種數(shù)據(jù)類型的三維模型，但很多時候，卻是從上游廠家得到產(chǎn)品的實物模型。設(shè)計人員需要通過一定的途徑，將這些實物信息轉(zhuǎn)化為CAD模型，這就應(yīng)用到了逆向工程技術(shù)(Reverse Engineering)。 所謂逆向工程技術(shù)，是指用一定的測量手段對實物或模型進行測量，根據(jù)測量數(shù)據(jù)通過三維幾何建模方法重構(gòu)實物的CAD模型的過程。 逆向工程技術(shù)與傳統(tǒng)的正向設(shè)計存在很大差別。而逆向工程則是從產(chǎn)品原型出發(fā)，進而獲取產(chǎn)品的三維數(shù)字模型，使得能夠進一步利用CAD/ACE/CAM以及CIMS等先進技術(shù)對其進行處理。它的設(shè)計流程不同之處在于設(shè)計的起點不同，相應(yīng)的設(shè)計自由度和設(shè)計要求也不相同。一般來說，產(chǎn)品逆向工程包括形狀反求、工藝反求和材料反求等幾個方面，在工業(yè)領(lǐng)域的實際應(yīng)用中，主要包括以下幾個內(nèi)容： （1）新零件的設(shè)計，主要用于產(chǎn)品的改型或彷型設(shè)計。 （2）已有零件的復(fù)制，再現(xiàn)原產(chǎn)品的設(shè)計意圖。 （3）損壞或磨損零件的還原。 （4）數(shù)字化模型的檢測，例如檢驗產(chǎn)品的變形分析、焊接質(zhì)量等，以及進行模型的比較。 （5）逆向工程技術(shù)為快速設(shè)計和制造提供了很好的技術(shù)支持，它已經(jīng)成為制造業(yè)信息傳遞的重要而簡潔途徑之一。 2 塑件的工藝分析 2.1 分析塑件使用材料的種類及工藝特征 該塑件材料選用ABS（丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物）。ABS有良好的耐化學(xué)腐蝕及表面硬度 ，有良好的加工性和染色性能。 ABS無毒、無味、呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤。密度為1.02~1.05g/cm3。ABS有良好的機械強度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。水、無機鹽、堿和酸類對ABS幾乎無影響。ABS不溶于大部分醇類及烴類溶劑，但與烴長期接觸會軟化溶脹。ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易與成型加工，經(jīng)過調(diào)色可配成任何顏色。ABS的缺點是耐熱性不高，連續(xù)工作溫度為70oC左右，熱變形溫度為93oC左右，且耐氣候性差，在紫外線作用下易發(fā)脆。ABS在升溫時粘度增高，所以成型壓力高，故塑件上的脫模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前應(yīng)進行干燥處理；ABS易產(chǎn)生熔接痕，模具設(shè)計時應(yīng)注意盡量少澆注系統(tǒng)對料流的阻力；在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對收縮率影響極小。 2.2 分析塑件的結(jié)構(gòu)工藝性 該塑件尺寸中等，整體結(jié)構(gòu)較簡單.多數(shù)都為曲面特征。除了配合尺寸要求精度較高外，其他尺寸精度要求相對較低，但表面粗糙度要求較高，再結(jié)合其材料性能，故選一般精度等級： 5級。 2.3工藝性分析 采用側(cè)澆口。該澆口的分流道位于模具的分型面上。 3 初步確定型腔數(shù)目 根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點，此塑料產(chǎn)品在模具中的扣置方式有兩種:一種是將塑料制品的回轉(zhuǎn)軸線與模具中主流道襯套的軸線垂直；另一種是將此塑料制品的中心線與模具中主流道襯套的軸線平行。這里擬采用1模2件的結(jié)構(gòu)，因此，采用側(cè)向分模有些困難，注則機需要較 大的鎖模力，且成型的產(chǎn)品上飛邊較厚，故采用第一種布置方案。此種布置方式對澆注系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)和推出機構(gòu)的設(shè)計都較第一種方式有利。型腔的結(jié)構(gòu)采用動、定模對稱的結(jié)構(gòu)，易于加工制造。 根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)及尺寸精度要求,該塑件在注射時采用1模2腔 圖3.1 4 注射機的選擇 4.1 塑件體積的計算 塑件： 圖4.1 根據(jù)零件的三維模型，利用三維軟件直接可查詢到塑件的體積 V=11.7cm 澆注系統(tǒng)的體積：V2=13.86cm 塑件與澆注系統(tǒng)的總體積為V=11.7*2+13.86=37.26 cm 4.2 計算塑件的質(zhì)量 查手冊取密度ρ=1.05g/cm 塑件體積：V=11.7cm 塑件質(zhì)量：根據(jù)有關(guān)手冊查得：ρ=1.05g/cm 所以，塑件的重量為： M=V×ρ=11.7 cm×1.05×2=24.516g 4.3按注射機的最大注射量確定型腔數(shù)目 根據(jù) （4-2） 得 （4-2） 注射機最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8; 注射機最大注射量，cmз或g; 澆注系統(tǒng)凝料量，cmз或g； 單個塑件體積或質(zhì)量，cmз或g； 計算澆注系統(tǒng)的體積，其初步設(shè)定方案如下 圖4.2 澆注系統(tǒng)示意圖 根據(jù)三維模型，利用三維軟件直接可查詢到澆注系統(tǒng)的體積V2=13.86cm 查表文獻4、2得選用CJ380m3型號注射機，其參數(shù)如下： 圖4.3 5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 澆注系統(tǒng)的設(shè)計原則：澆口位置應(yīng)盡量選擇在分型面上，以便于模具加工及使用時澆口的清理；澆口位置距型腔各個部位的距離應(yīng)盡量一致，并使其流程為最短；澆口的位置應(yīng)保證塑料流入型腔時，對著型腔中寬敞、壁厚位置，以便于塑料的流入;避免塑料在流入型腔時直沖型腔壁,型芯或嵌件,使塑料能盡快的流入到型腔各部位,并避免型芯或嵌件變形;盡量避免使制件產(chǎn)生熔接痕,或使其熔接痕產(chǎn)生在之間不重要的位置;澆口位置及其塑料流入方向,應(yīng)使塑料在流入型腔時,能沿著型腔平行方向均勻的流入,并有利于型腔內(nèi)氣體的排出。 5.1主流道的設(shè)計 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具處到分流道為止 塑料熔體 流動通道 根據(jù)選用的CJ80nc-3型號注射機的相關(guān)尺寸得 噴嘴前端孔徑：d0=4mm； 噴嘴前端球面半徑：R0=20mm； 根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系 取主流道球面半徑：R=21mm； 取主流道小端直徑：d=4.5mm 為了便于將凝料從主流道中取出，將主流道設(shè)計成圓錐形，起斜度為，此處選用2°，經(jīng)換算得主流道大端直徑為8.47MM。 圖5.1 主流道示意圖 5.2 分流道的設(shè)計 分流道選用圓形截面：直徑D=8mm 流道表面粗糙度 圖5.2 分流道示意圖 5.3 分型面的設(shè)計 1） 分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處； 2） 分型面的選擇應(yīng)有利于塑件的順利脫模； 3） 分型面的選擇應(yīng)保證塑件的精度要求； 4） 分型面的選擇應(yīng)滿足塑件的外觀質(zhì)量要求； 5） 分型面的選擇要便于模具的加工制造； 6） 分型面的選擇應(yīng)有利于排氣； 7） 分型面的選擇還要考慮到型腔在分型面上投影面積的大小。 其分型面如圖5.3 5.3 分型面示意圖 5.4 澆口的設(shè)計 根據(jù)澆口的位置選擇要求，盡量縮短流動距離，避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷，澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚處等要求。采用直澆口。 澆口設(shè)計如圖5.4。 圖5.4 澆口示意圖 5.5 冷料穴的設(shè)計 冷料穴是澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成之一。冷料穴的作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前鋒冷料，以免這些冷料注入型腔。這些冷料既影響熔體充填的速度，有影響成型塑件的質(zhì)量，另外還便于在該處設(shè)置主流道拉料桿的功能。注射結(jié)束模具分型時，在拉料桿的作用下，主流道凝料從定模澆口套中被拉出，最后推出機構(gòu)開始工作，將塑件和澆注系統(tǒng)凝料一起推出模外。 其設(shè)計如下圖 圖5.5 冷料穴示意圖 6 確定主要零件結(jié)構(gòu)尺寸選模架、成型零部件的設(shè)計 6.1型腔、型芯工作尺寸計算 ABS塑料的收縮率是0.3%--0.8% 平均收縮率: =（0.3%--0.8%）/2=0.55% 型腔內(nèi)徑： =1231.08mm 型腔深度： =2.01mm 型芯外徑： =1217mm 型芯深度： =1.61mm 型腔徑向尺寸（mm ）; - 塑件外形基本尺寸（mm）; -塑件平均收縮率； -塑件公差 -成形零件制造公差，一般取1/4—1/6； -塑件內(nèi)形基本尺寸（ mm）; -型芯徑向尺寸（mm）; -型腔深度（mm）； -塑件高度（mm） -型芯高度（mm）； -塑件孔深基本尺寸（mm）； 圖6.1 模具結(jié)構(gòu)示意圖 表6.1 產(chǎn)品投影面積S(mm2) A B C H D* E 100-900 40 20 30 30 20 20 900-2500 40-45 20-24 30-40 30-40 20-24 20-24 2500-6400 45-50 24-30 40-50 40-50 24-28 24-30 6400-14400 50-55 30-36 50-65 50-65 28-32 30-36 14400-25600 55-65 36-42 65-80 65-80 32-36 36-42 25600-40000 65-75 42-48 80-95 80-95 36-40 42-48 40000-62500 75-85 48-56 95-115 95-115 40-44 48-54 模架的選擇，采用龍記大水口系列標(biāo)準(zhǔn)模架CI5555A100B120 ，鋼材為45號鋼。 圖6.2 模架模型圖 型芯尺寸：330mm*320mm55mm；鋼材選用P20，型芯采用線切割、加工中心加工成型。無需熱處理； 型腔尺寸：330mm*320mm55mm；鋼材選用P20，型腔采用線切割、加工中心加工成型。無需熱處理； 圖 6.3 型芯示意圖 圖 6.4 型腔示意圖 7 導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 導(dǎo)向機構(gòu)的作用：1）定位作用；2）導(dǎo)向作用；3）承受一定的側(cè)向壓力 7.1導(dǎo)柱的設(shè)計 7.1.1長度 導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長度應(yīng)比凸模端面的高度高出8—12 cm，以免出現(xiàn)導(dǎo)柱末導(dǎo)正方向而型芯先進入型腔的情況。 7.1.2形狀 導(dǎo)柱前端應(yīng)做成錐臺形，以使導(dǎo)柱能順利地進入導(dǎo)向孔。 7.1.3材料 導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面和堅韌而不易折斷的內(nèi)芯，因此多采用20鋼（經(jīng)表面滲碳淬火處理），硬度為50—55HRC。 7.2導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)設(shè)計 7.2.1材料 用與導(dǎo)柱相同的材料制造導(dǎo)套，其硬度應(yīng)略低與導(dǎo)柱硬度，這樣可以減輕磨損，一防止導(dǎo)柱或?qū)桌? 7.2.2形狀 為使導(dǎo)柱順利進入導(dǎo)套，導(dǎo)套的前端應(yīng)倒圓角。導(dǎo)向孔作成通孔，以利于排出孔內(nèi)的空氣。 7.3推出機構(gòu)的設(shè)計 根據(jù)塑件的形狀特點， 模具型腔在定模部分，型心在動模部分。其推出機構(gòu)可采用推桿推出機構(gòu)、推件板推出機構(gòu)。由于分型面有臺階，為了便于加工，降低模具成本，我們采用推桿推出機構(gòu)，推桿推出機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，推出平穩(wěn)可靠，雖然推出時會在塑件上留下頂出痕跡，但塑件底部裝配后使用時不影響外觀，設(shè)立八個推桿平衡布置，既達到了推出塑件的目的，又降低了加工成本。注：推桿推出塑件，推桿的前端應(yīng)比型腔或型心平面高出0.1-0.2mm 采用推桿推出，推桿截面為圓形，推桿推出動作靈活可靠，推桿損壞后也便于更換。 結(jié)合制品的結(jié)構(gòu)特點，模具型腔的結(jié)構(gòu)采用了整體式型腔板，這種結(jié)構(gòu)工作過程中精度高，并且在此模具中容易加工得到，在推出機構(gòu)中采用組合式推桿，這種結(jié)構(gòu)主要是防止推桿在工作過程中受到彎曲力或側(cè)向壓力而折斷，因為產(chǎn)品較小，另外折斷后也易于更換。這里采用設(shè)計推桿、推管，全部固定在頂桿固定板。推桿的位置選擇在脫模阻力最大的地方，塑件各處的脫模阻力相同時需均勻布置，以保證塑件推出時受力均勻，塑件推出平穩(wěn)和不變形。根據(jù)推桿本身的剛度和強度要求，推桿裝入模具后，起端面還應(yīng)與型腔底面平齊或高出型腔0.05—0.1cm. 7.3.1推件力的計算 對于一般塑件和通孔殼形塑件，按下式計算，并確定其脫模力（Q）： (7-1) 式中 --型芯或凸模被包緊部分的斷面周長（cm）; --被包緊部分的深度（cm）; --由塑件收縮率產(chǎn)生的單位面積上的正壓力，一般取； --磨擦系數(shù)，一般?。? --脫模斜度(°)； L=1217MM H=1.61MM Q=1217MM*1.61MM*10MPA(0.1*COS0.5-SIN0.5) = 12153.9 MM*0.91 =11.06 (KN) 7.3.2 推桿的設(shè)計 ①推桿的強度計算 查《塑料模設(shè)計手冊之二》由式5-97得 d=（） (7-2) d——圓形推桿直徑cm ——推桿長度系數(shù)≈0.7 l——推桿長度cm n——推桿數(shù)量 E——推桿材料的彈性模量N/(鋼的彈性模量E=2.1107N/) Q——總脫模力 取 D=7MM。 ②推桿壓力校核 查《塑料模設(shè)計手冊》式5-98 = (7-3) 取320N/mm2 < 推桿應(yīng)力合格，硬度HRC50～65 8 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計 冷卻水回路布置的基本原則： a) 冷卻水道應(yīng)盡量多 b) 截面尺寸應(yīng)盡量大； c) 冷卻水道離模具型腔表面的距離應(yīng)適當(dāng)； d) 適當(dāng)布置水道的出入口； e) 冷卻水道應(yīng)暢通無阻； f) 冷卻水道的布置應(yīng)避開塑件易產(chǎn)生熔 接痕的部位； 由以上原則我們可以確定冷卻水道的布置情況，以及冷卻水道的截面積 澆注系統(tǒng)中的分流道布置采用非平衡式布置，從主流道末端到每個澆口的距離不相等，但是分流道的截面形狀和尺寸大小完全相同，這樣的設(shè)計可以使進人每—型腔的流程最短，減少了熱量散失，縮小了模具的體積，對于該小型什的注射成型來說，并不影響制品的使用性能。分流道的橫截面形狀為梯形，澆口的類型采用側(cè)澆口。冷卻系統(tǒng)的設(shè)計對于成型小型件的1模多腔模具來說是十分重要的。如果冷卻不好或冷卻不均勻，必然導(dǎo)致收縮不均勻，特別是非平衡式分流道的結(jié)構(gòu)。放為了使冷卻效果好，在模具的定模型腔板和動模利腔板內(nèi)開設(shè)了水道，橫向穿過這兩塊模板，這樣使塑件各處的冷卻均勻，模具的模溫均勻 本塑件在注射成型機時不要求有太高的模溫因而在模具上可不設(shè)加熱系統(tǒng)。是否需要冷卻系統(tǒng)可作如下設(shè)計算計。 設(shè)定模具平均工作溫度為，用常溫的水作為模具冷卻介質(zhì)，其出口溫度為。 8.1 求塑件在硬化時每小時釋放的熱量 查表3-26得ABS的單位流量為 得 = 可知所需的冷卻水管直徑較小。 設(shè)計冷卻水道直徑為12mm符合要求。 9 模具排氣槽的設(shè)計 當(dāng)塑料熔體充填型腔時，必須順序地排出型腔及澆注系統(tǒng)內(nèi)的空氣及塑料受熱而產(chǎn)生的氣體。如果氣體不能被順利排出，塑料會由于填充不足而出現(xiàn)氣泡、接縫或表面輪廓不清等缺陷，甚至氣體受壓而產(chǎn)生高溫，使塑料焦化。特別是對大型塑件、容器類和精密塑件，排氣槽將對它們的品質(zhì)帶來很大的影響，對于在高速成行中排氣槽的作用更為重要。我們的塑件并不是很大，而且不屬于深型腔類零件，因此本方案設(shè)計在分型面之間、推桿預(yù)模板之間及活動型芯與模板之間的配合間隙進行排氣，間隙值取0.04㎜。 10校核 注射機有關(guān)工藝參數(shù)的校核 1）鎖模力與注射壓力的校核 (10-1) --注射時型腔壓力 查參考文獻得 30MPa --塑件在分型面上的投影面積（） --澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（） --注射機額定鎖模力，按CJ80nc-3型注射機額定鎖模力為800 模具厚度H與注射機閉和高度 注射機開模行程應(yīng)大于模具開模時，取出塑件（包括澆注系統(tǒng)）所需的開模距離 即滿足下式 (10-2) 式中 --注射機最大開模行程，mm； --推出距離（脫模聚居），mm； --包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，mm； Sk=65mm+135.63mm=200.63mm SK≤S=1325MM 條件成立 11結(jié)論 我首先要感謝我的指導(dǎo)老師王明老師對我的幫助，我能順利完成這次的設(shè)計跟他是分不開的。 通過這兩個多月對光盤盒的設(shè)計，我對注塑模具的設(shè)計方法和流程有了一個更深的認(rèn)識，在設(shè)計過程中，我遇到了不少的問題，尤其是在流道的設(shè)計方面費了很多的周折。在后面的裝配圖繪制中，又遇到了很多結(jié)構(gòu)上的錯誤，經(jīng)過反復(fù)修改才最終完成。經(jīng)過了這次的設(shè)計也使我在模具設(shè)計方面的認(rèn)識有了一定的了解，特別是對模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié)構(gòu)、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑機的選擇等都有了認(rèn)識。而且光盤盒是一個從生活中的產(chǎn)品里選取的設(shè)計課題，我查閱了許多相關(guān)書籍，借鑒了一些設(shè)計理念，最終完成了我的“低成本、高質(zhì)量、高效率”的設(shè)計要求。 塑料工業(yè)是當(dāng)今世界上最快的工業(yè)門類之一，對于我國而言，它在整個國民經(jīng)濟的各個部門中發(fā)揮了越來越大的作用。本研究采用UG三維建模軟件軟件進行特征分解，該軟件基于特征以及參數(shù)化的特點使其具有強大的功能，能夠解決這種特殊問題。我們大學(xué)生對于塑料工業(yè)的認(rèn)識還很淺，但是這次塑料模具課程設(shè)計通過老師的幫助，讓我更多的了解有關(guān)塑料模具設(shè)