大油壺蓋注塑模具設計（全套含CAD圖紙）

大油壺蓋注塑模具設計（全套含CAD圖紙）,大油,壺蓋,注塑,模具設計,全套,cad,圖紙 附件1：外文資料翻譯譯文 微型模具成型的熱量和擠壓控制 在這篇文章中,我們?yōu)榱擞行У貜椭瞥鲈撐⑿湍＞弋a(chǎn)品的微小結(jié)構(gòu),將一個擠壓機器和一個小核心傳感器組合起來，構(gòu)建一個注射模具的擠壓系統(tǒng)。在一些重要的部位，由一個壓力裝置，它作為原動力，驅(qū)動中心模具工作。舉例說吧，在注射以后，模腔中的壓力會從二十兆帕上升到三十四兆帕。那些小小的感應器形成感受到壓力，那些周圍的裝置和熱敏傳感器，排列在洞腔的同圍。我們可以根據(jù)這些信號推測里面狀況朝著有利的方向發(fā)展。為了評估該注射系統(tǒng)，我們做了一個厚度為1lm角度為140℃ 三角凹朝槽 來進行工作。 說明 大部分的醫(yī)療信息設備都有一個基礎工作部分，另外還有一些輔助部件來完成某種特定的功能。模具成型技術(shù) 在現(xiàn)實中廣泛應用，而且在大批量生產(chǎn)中多有應用，這篇文章即是研究成型過程在傳統(tǒng)的成型壓力系統(tǒng)中,其為系統(tǒng)提供很大的壓力差,這種特點為模具成型過程提供了很好的動力源.然而,傳統(tǒng)的成型過程在注射成型的過程中,特別是在微型模具的成型過程中,有兩個很明顯的問題.首先,在用單模腔成型微小結(jié)構(gòu)的模具時,不同的溫度和硬度會引起不一致的成型壓力.一般來說,模腔中心的溫度越高,中心周圍的溫度也會越高.其次,即使通過冷卻和控制壓力的方法來展平那些不平的區(qū)域,但是通過檢測發(fā)現(xiàn),熱流量和壓力仍是高于成型微型模具工作時所規(guī)定的壓力,而且腔內(nèi)的這種情況很不好控制,這樣以來就只好通來偵測熱流面不是溫度來控制型腔中各種成型條件. 這篇文章的作者，也就是該機器的設計者，他通過在模具重要部位安放一個叫做模具核心擠壓機的部件來及時了解并控制模腔內(nèi)成型的具體情況。這個部件配備有特殊裝置來控制模腔內(nèi)的壓力、溫度，并反饋回到顯示裝置上。這篇文章就向我們詳細地闡述了這種機器的模型。 模具成型的壓力系統(tǒng)設計 如圖1所示，該結(jié)構(gòu)為我們常用的模具結(jié)構(gòu)圖。首先，我們描述一下裝備有piezo設備的模具成型壓力機。我們用的pie20設備有一個最大厚度為13LM的裝置，而且可以產(chǎn)生一個最大值為6KN的壓力。因此，該注射壓力系統(tǒng)所能產(chǎn)生的壓力在0~6KN之間，注射機的壓力系統(tǒng)有一個壓力設備，該裝置有一個特置的中心軸，并與一個傳感反饋裝置連在一塊。這個壓力裝置是圓柱形的，直徑為25mm，高度為54mm，它的溫度約在20℃和120℃之間。壓力傳動裝置的設計是對稱的，它把動力和運動從壓力裝置上以一定的規(guī)律和方式傳出去，這個圓柱體的傳動裝置向一個方向上不停地進行著傳遞工作，并由一個平面的輔助裝置保證其只能在平面內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運動。 為了研究之便，我們特地用一個很小的傳感器，使位移，壓力、傳感器、熱量傳感器很好地相互協(xié)調(diào)起來協(xié)同工作，當注射機的注射孔開始有位移并要接觸到模腔時，位移傳感器裝置就會測出其位移，并作出下一步的控制動作。該位移傳感器是非接觸式傳感器，其最大是量程為500lm ,誤差可以控制在0.2lm以下。 我們把一個核心模型放在模腔的中央，其結(jié)構(gòu)是一個三角形的凹槽，以深度1lm順次排列。核心表面有32768個三角形的凹槽組成，凹槽相鄰的角度為140o ，距離為1μm完成加工的產(chǎn)品組成一個直徑為12mm厚度為1mm的盤狀物。由是由在鋼里面加入鎳和磷元素制成的合金做的。有很好的硬度和耐磨性。三角槽的切制是由精度非常高的NC機切制而成的，有著異常高的精確度。 有二組深度為12lm的廢氣排放口，依次排列在圓洞的周圍。用一個真空泵抽出由于樹脂的分解而產(chǎn)生的廢氣物。為保證精細模具的硬度，統(tǒng)一冷卻那些盤狀產(chǎn)品。我對使冷卻水做曲線的循環(huán)運動。注射機依靠一個伺服馬達系統(tǒng)，使其可以具備最高達150KN的夾緊力。 評估微型注射系統(tǒng) 以下是成型時的條件：材料：聚苯乙烯；注射溫度：190℃；成型設備溫度：80℃；注射速度：10mm/s；注射壓力：34mpa；夾緊力：150KN。在這些條件下，我們分別對如下情景作了比較分析。第一種情況是在約1000Vr 電壓下推動注射壓力機工作，第二種是沒有電壓作用。圖表3和4顯示的是模具里邊傳感器的測量結(jié)果。注射壓力的測量由位于注射壓力機后面的壓力計來測量，并以數(shù)字表格形式在輸出裝置上顯示。 第三組表格顯示了成型一個周期的數(shù)據(jù)。首先，在第5.16秒，注射動作開始注射，注射壓力也隨之上升，從第5.6s開始注射壓力在2秒之內(nèi)迅速升至34MPA，模腔內(nèi)的應力實行如圖所標的傳感器檢測表明，也隨著增加，只不過有大約0.35秒的延遲，最終可達到20MPA，約是注射壓力的59%。在注射壓力保持不變的那一階段，模腔內(nèi)的應力迅速下降到零。這充分證明，盡管存在著由注射機提供注射壓力，但其中一部分由于模腔內(nèi)的摩擦力的存在而被抵消，熔料在模腔內(nèi)凝固的過程中，熔料因漸成為固體而其余部分也隨之降低為零。在此過程中，中心位移也經(jīng)歷了與模腔內(nèi)壓力變化規(guī)律相似的變化。這說明注射中心也受到了反作用力，在經(jīng)歷大約14S的冷卻過程后模具被打開了。 比較低的表格表明了表面溫度和熱量擴散的過程。其中比較平直的那一段曲線顯示的是保壓階段或者說是壓力持續(xù)過程。圖表顯示的是表面溫度連續(xù)上升的過程，此時，熔料經(jīng)澆口源源不斷地流經(jīng)流道，最終達到成型模腔。在注射完成后，溫度迅速上升，而后隨即下降（在冷卻作用下）特別是澆口附近的熱量散的比較快，溫度下降也比較明顯。 在圖表4中，在第5.6s的時候，壓力裝置得到約1000V的電壓，由于電壓作用，模腔內(nèi)的壓力升至34MPA，中心的溫度和壓力也隨之上升。切斷電壓后，中心也恢復到原始狀態(tài)，但我們無法看到這一過程。 下面，我們對是否微型注射壓力機時產(chǎn)品的表面特征作一比較。圖表5、6顯示的是SEM照片而AFM的測量結(jié)果。從圖片來看，三角形凹槽的表面粗糙度和均勻程度在這兩種情況下并無明顯區(qū)別。原因就是因與注射時的速度與模具微小結(jié)構(gòu)的質(zhì)量有關(guān)，另外三角形凹槽的深度和排列密度也是其原因之一。 附件2：外文原文 Injection molding for microstructures controlling mold-core extrusion and cavity heat-flux Abstract In this work we constructed an injection press molding system with a mold-core extrusion mechanism and a small sensor assembly for effectively duplicating microstructures to the mold products. The mold-core extrusion mechanism is driven by a piezo element to apply force on important area with microstructures. For example, after injection it increases the cavity pressure from 20 to 34 MPa. Small sensors consist of the pressure, displacement, and heat flux sensor assemblies,arranged around the small cavity. The signals showed us the physical phenomena inside the mold and may be further used as control signal. In order to evaluate this injection press molding system, we formed micro triangular grooves of pitch 1 lm and angle 140o. The mold-core extrusion gave better diffraction intensity by several percents. 1 Introduction Many information and medical equipment contain functional parts with microstructures in the order of 1 lm and overall size of several millimeters. Molding is a mass production method widely used in duplicating three dimensional forms of these parts [1–4]. This paper reports our study on one of the molding processes, namely, the injection press molding process. In contrast to regular injection molding process that injects molten resin at high pressure into the cavity for simultaneous filling and forming, injection press molding process separates the time of the two processes. Injection press molding process injects molten resin into a mold cavity at low pressure to keep the flow resistance small,and once the cavity is filled, applies large clamping force on molds to form microstructures. Injection press molding has superb transforming capability used for example, in forming optical disks and LCD light guiding plates. Conventional injection press molding applies large clamping force on molds for forming after the filling process. However, conventional injection press molding process has two problems for forming micro parts described above. First, in forming multiple micro parts with a single set of molds, the temperature and rigidity distributions are not uniform causing difference in forming pressure [5, 6]. Generally, the temperature is higher around the mold center and the pressing force is higher around the perimeter. Secondly, even if one tries to flatten the uneven distribution with cooling or pressure control, sensors to monitor the heat flux or pressure are larger than the micro parts and cannot find these conditions within the cavity.Note that measuring heat flux instead of temperature allows monitoring resin solidification in the cavity. The authors of this paper devised mechanisms to (1) individually press each important micro structure area (we call this area the ‘‘core’’) with a mold-core extrusion mechanism equipped with a small piezo element and (2) control pressure temperature, and especially the cavity heat flux for each core by arranging a set of sensors around each core and feeding back the sensor signals to the above piezo element. This paper reports our prototype of these mechanisms. 2 Designing the injection press molding system Figure 1 shows the mold we used. First we describe the mold-core extrusion mechanism design equipped with a piezo element. The piezo element used (KISTLER,Z17294X2) has a maximum free displacement of 13 lm and produces a maximum force of 6 kN with no displacement,thus the pressing force varies between 0 and 6 kN depending on the piezo element extension. The piezo element has a single axis force sensor (KISTLER, 9134A) integrated in it for pressing force feedback control. The piezo element unit size is 25 mm in diameter, 54 mm long and its temperature Fig. 1. Test mold range is )20 to 120oC. The symmetric design of the force transferring structure uniformly transfers the pressing force from the piezo element. This cylindrical force transfer mechanism moves in one direction and a planar surface keeps the shaft from rotating. A small sensor assembly was developed for our study in this paper. Displacement, pressure, and heat flux sensors compose the assembly. The displacement sensor measures the displacement at the mold-core extrusion mechanism where it presses the mold-core, and the displacement in the parting direction at the parting line. The displacement sensor is an eddy-current type noncontact displacement sensor (SINKAWA Electric, VC-202N) with range of 500 lm and resolution of 0.2 lm. The above 1 axis force sensor served as the pressure sensor to measure the cavity internal pressure. The heat flux sensor measured the cavity surface temperature and the heat flux. A pair of thermocouples embedded at depths 0.3 and 0.6 mm enabled these measurements with the principle of inverse heat conduction.We mounted the diameter 3.5 mm heat flux sensors on the gate, cavity and sprue lock pin (Fig. 2). We placed one mold-core at the mold center. The microstructure was triangular grooves arranged with pitch 1 lm. The core surface had 32,768 triangular grooves with 140_ angle that are 0.2 mm long on the perimeter of a 10.5 mm circle. Fig. 2. Cavity details and mold-core The finished product formed into a 1 mm thick disk with diameter 12 mm. The core was made of steel (UDDEHOLM, STAVAX, 52 Rockwell hardness), with Ni-P plating. We cut the triangular grooves with an ultra precision NC machine (FANUC ROBOnano Ui). Two 12 lm deep air vent grooves were placed on the perimeter of the cavities. A vacuum pump pumped out residual air and gas from molten resin. To provide rigidity similar to a regular mold, we kept the entire 80 kgf mold size the same. For uniformly cooling the disk shaped product, we ran cooling water in a circular path. The injection molding machine (FANUC, ROBOSHOT a-15) has a servo motor type drive with maximum clamping force of 150 kN. 3 Evaluating the injection press molding system Here are the molding conditions: Resin: Polystyrene, Resin temperature at injection: 190 oC, Mold set temperature:80 oC, Injection speed: 10 mm/s, Holding pressure:34 MPa, and Clamping force: 150 kN. Under these conditions,we compared the case with a constant voltage of 1000 V applied to push the mold-core extrusion mechanism,and the case without pushing. Figures 3 and 4 show the measurements from the sensors inside the mold. The injection force measured with a load cell placed behind the injection molding machine screw derived the injection pressure in the figure. Fig. 3. Measurements Fig. 4. Measurements of sensors (without) of sensors (with) Upper figures of Fig. 3 show the molding cycle. First at 5.15 s, the injection starts and the injection pressure suddenly rises. At 5.6 s, the injection pressure is held at 34 MPa for 2 s. The cavity pressure, measured by the 1 axis force sensor, increase with a 0.35 s delay, to reach only 20 MPa, which is 59% of the injection pressure. The cavity pressure quickly went down to about zero during the injection pressure holding period. This shows that despite the pushing force at the source of the injection molding machine, friction reduces pressure which is dropped at cavity. Also, when the resin solidified in the cavity, it parted from the mold to drop the pressure to zero. The core displacement shows a transition similar to the cavity pressure indicating that it was pressed back by the resin. After further cooling to 14 s, the mold was opened. Lower figures of Fig. 3 show the surface temperature and heat flux transitions. The horizontal axes are magni-fied in the lower figures around the pressure holding period.The figure shows the sequential surface temperature rise at the lock pin, gate, and cavity as resin passed over them. The heat flux maximized immediately after injection and gradually decreased. Especially at the gate, the heat flux went down to about zero during pressure holding. In Fig. 4, a voltage of 1000 V was applied to the piezo element for 2 s starting at 5.6 s. The voltage raised the cavity pressure to 34 MPa. The core gradually advanced with drop in cavity pressure from the position pressed in by the resin to eventually reach 9 lm ahead of its original position. Cutting the voltage retracted the core to its original position. But, we were not able to observe change in surface temperature and heat flux due to change in heat transfer from applying voltage. Next we compare form features on the product with and without the mold-core extrusion. Figures 5 and 6 show the SEM photographs and the AFM measurement results. The photographs reveal that the triangular grooves had a uniform pitch with smooth surface regardless of mold-core extrusion, and good form transfer to the products. The reasons are smooth flow of polystyrene and the small aspect ratio of the groove depth and pitch. 四川理工學院畢業(yè)設計（論文）開題報告 設計（論文）名稱 大油壺蓋注塑模具設計 設計（論文）類型 B-應用研究 指導教師 胡勇 學生 姓名 劉俊 學號 030130110 系、專業(yè)、班級 機電工程系 材控03級1班 一、選題依據(jù)：（簡述研究現(xiàn)狀或生產(chǎn)需求情況，說明該設計（論文）目的意義。） ?? 研究現(xiàn)狀：我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)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(chǎn)48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。注塑模型腔制造精度可達0.02mm～0.05mm，表面粗糙度Ra0.2μm，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。 在電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%～80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。模具又是“效益放大器”，用模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志，因為模具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。 設計目的：通過本次設計讓我掌握自動卸螺紋機構(gòu)的設計，對CAD，CAE等一系列軟件的應用熟練，讓我們能更快適應生產(chǎn)工作。培養(yǎng)自己綜合運用所學基礎和專業(yè)基本理論、基本方法分析和解決測量與控制及其它相關(guān)工程實際問題的能力，在獨立思考、獨立工作能力方面獲得培養(yǎng)和提高。 設計意義：隨著塑料制品在機械、電子、交通、國防、建筑、農(nóng)業(yè)、等各個行業(yè)廣泛應用，對塑料模具的需求日益增加，塑料模在國民經(jīng)濟中的重要性也日益突出。模具作為一種高附加值和技術(shù)密集型產(chǎn)品，其技術(shù)水平的高低已經(jīng) 一個國家制造業(yè)水平的重要標志之一。 二、設計（論文研究）思路及工作方法 1. 接受任務書及收集資料，閱讀文獻； 2. 書寫開題報告； 3. 工藝方案設計分析； 4. 成型設備的選用及參數(shù)校核； 5. 澆注系統(tǒng)設計； 6. 成型零件系統(tǒng)設計； 7. 脫模機構(gòu)設計； 8. 模溫調(diào)節(jié)與冷卻系統(tǒng)設計； 9. 總體結(jié)構(gòu)設計及總裝圖繪制； 10. 重要零部件圖紙設計； 11. 編寫畢業(yè)設計說明書。 三、設計（論文研究）任務完成的階段內(nèi)容及時間安排。 第一階段 3月 5 日至3月25日，資料收集，閱讀文獻，完成開題報告 第二階段 3月26日至4月26日，工藝方案確定、注塑工藝CAE分析、模具結(jié)構(gòu)設計和計算 第三階段 4月26日至5月26日，完成所有圖紙的繪制 第四階段 5月26日至6月5日，完成設計說明書的撰寫 第五階段 6月5日至6月24日，完成圖紙和說明書的修改，答辯的準備和畢業(yè)答辯 四.課題參考文獻資料： （1）《塑料模具設計手冊》，塑料模具設計手冊編委會，機械工業(yè)出版社，2001。 （2）《塑料模具技術(shù)手冊》，塑料模具技術(shù)手冊編委會，機械工業(yè)出版社，2001。 （3）《實用塑料注射模具設計與制造》，陳萬林等編著，機械工業(yè)出版社，2001。 （4）《沖壓與塑料成型設備》，范有成主編，高等教育出版社，2000。 （5）《塑料模具設計》，高濟主編，機械工業(yè)出版社，2003。 （6）《機械設計手冊軟件版》，機械設計手冊編委會，機械工業(yè)出版社，2005。 指導教師意見 指導教師簽字： 年 月 日 教研室畢業(yè)設計（論文）工作組審核意見 難度 分量 綜合訓練程度 教研室主任： 年 月 日 設計（論文）類型：A—理論研究；B—應用研究；C—軟件設計；D-其它等。 四 川 理 工 學 院 畢 業(yè) 設 計（論 文）說 明 書 題 目 大油壺蓋注塑模具設計 學 生 劉 俊 系 別 機 電 工 程 系 專 業(yè) 班 級 材料成型及控制工程1班 學 號 030130110 指 導 教 師 胡 勇 四 川 理 工 學 院 畢業(yè)設計（論文）任務書 設計（論文）題目：大油壺蓋注塑模具設計 系：機電工程 專業(yè)：材料成型與控制 班級：材控031 學號： 030130110 學生： 劉 俊 指導教師： 胡 勇 接 受 任 務 時 間 07年3月 5號 教 研 室 主 任 （簽名） 系 主 任 （簽名） 1．畢業(yè)設計（論文）的主要內(nèi)容及基本要求 內(nèi)容：大油壺蓋注塑模具設計 ；產(chǎn)品規(guī)格：見附圖；生產(chǎn)批量：大批量 。 要求：要求有目錄、設計任務書及產(chǎn)品圖； ⑴工藝方案設計，提出至少兩種設計方案，進行比較和分析。 ⑵單個塑件體積、重量計算； ⑶成型設備的選擇及參數(shù)校核； ⑷澆注系統(tǒng)設計；（澆注系統(tǒng)及工藝圖設計圖一張） ⑸成型零件系統(tǒng)設計；（成型零件結(jié)構(gòu)設計，成型零件尺寸計算，成型零件壁厚計算，繪制成型零件系統(tǒng)部件圖一份） ⑹脫模機構(gòu)設計（優(yōu)先考慮全自動脫模） ⑺模溫調(diào)節(jié)與冷卻系統(tǒng)設計； ⑻總體結(jié)構(gòu)設計及總裝圖的繪制。（要求：總裝圖一份，0#：1張，選取標準模架。） ⑼重要零部件圖紙設計（圖紙總幅面約為零號圖一張） ⑽編寫畢業(yè)設計說明書一份（推薦用電腦打印，論文不少于2萬字）。 2．指定查閱的主要參考文獻 ⑴《塑料模具設計手冊》，《塑料模具設計手冊》編委會，機械工業(yè)出版社，2001。 ⑵《塑料模具技術(shù)手冊》，《塑料模具技術(shù)手冊》編委會，機械工業(yè)出版社，2001。 ⑶《實用塑料注射模具設計與制造》，陳萬林等編著，機械工業(yè)出版社，2001 ⑷《沖壓與塑料成型設備》，范有成主編，高等教育出版社，2000 ⑸《塑料模具設計》，高 濟主編，機械工業(yè)出版社 3．進度安排 設計（論文）各階段名稱 起 止 日 期 1 確定論文題目，收集文獻，提出體系架構(gòu)需求和難點 2007年3月5日至3月25日 2 確定設計方案，重點解決關(guān)鍵疑難問題，分析、計算 2007年3月26日至4月26日 3 撰寫論文，繪圖 2007年4月26日至5月26日 4 校對、修改、加工論文及圖紙 2007年5月26日至6月5日 5 交論文圖紙， 2007年6月 5 日至6月25日 注：本表一式三份，系、指導教師、學生各一份 畢業(yè)設計附圖 名稱：大油壺蓋 材料：HDPE 技術(shù)要求： 1.大批量生產(chǎn)。 2.自動脫螺紋 3. 采用塑料制件尺寸公差(SJl372－78) 7級精度 摘 要 本文是關(guān)于大油壺蓋注塑模具的設計，針對的主要是模具成型中的自動脫螺紋方法。在正確分析塑件工藝特點和HDPE的性能的基礎上，采用了最簡單的絕熱流道結(jié)構(gòu)——井坑試噴嘴模具。介紹了對螺紋型芯，凹模，澆注系統(tǒng)，脫模機構(gòu)，選擇標準零件，設計非標件的設計過程。涉及模具結(jié)構(gòu)、強度、壽命計算及熔融塑料在模具中流動預測等復雜的工程運算問題；運用了（CAD）、輔助制造（CAM）、輔助工程（CAE）等不同的軟件分別對模具的設計、制造和產(chǎn)品質(zhì)量進行分析。大油壺蓋注射模具設計，采用一般精度，利用CAD、CAE、CAM來設計或分析注射模的成型零部件，澆注系統(tǒng)，導向部件和脫模機構(gòu)等等。綜合運用了專業(yè)基礎、專業(yè)課知識設計，其核心知識是塑料成型模具、材料成型技術(shù)基礎、機械設計、塑料成型工藝、計算機輔助設計、模具CAD\CAM\CAE等。 關(guān)鍵詞： 熔融塑料 ,絕熱流道, 螺紋型芯, 長導程螺桿，脫模機構(gòu)。 ABSTRACT This is the lard on the handle of the plastic injection mold design, which is mainly aimed at the Molding of Automatic Screw methods. I choice the most simple structure must Abstracts -- pits trial nozzle mold on the basis of The correct analysis of the characteristics of plastic parts and the performance of HDPE. This article includes the design process of thread core, die, casting system, stripping institutions, the selection criteria parts, and the non-standard pieces . It also involve many Project Operational issues :mold structure, strength, life calculation and forecast the flow of melting plastic in the mold. At the same time, analyses the design, manufacture and product quality of the mold with (CAD), aided manufacturing (CAM), aided engineering (CAE) software in a wide variety. In the design process ,I use CAD, CAE and CAM to design or analysis the injection mold parts of the molding, casting systems, components ,guidance Demoulding institutions and so on ,following the usual precision . I use the expertise integratedly in the design process too,while the Core Knowledge is the plastic mold, molding material and technological foundation for mechanical design, plastic molding technology, computer-aided design, CAD \ CAM \ CAE, etc.. Key word: Fusing plastic heat insulation flow channel thread core, long lead screw, drawing of patterns organization. Ⅰ 目錄 中文摘要 ……………………………………………………………………………………Ⅰ 英文摘要 ……………………………………………………………………………………Ⅱ 第一章 概述 ……………………………………………………………………………… 1 1.1國際塑料模具工業(yè)的發(fā)展的新動態(tài) ………………………………………………… 1 1.2我國模具工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 …………………………………………………………… 3 1.3我國模具設計技術(shù)今后發(fā)展方向 …………………………………………………… 5 1.4畢業(yè)設計課題資料查詢……………………………………………………………… 5 1.4.1分析塑件結(jié)構(gòu)及工藝技術(shù)要求 ……………………………………………………6 1.4.2了解塑件的加工性能和工藝性能 …………………………………………………6 1.4.3塑料的適用范圍……………………………………………………………………6 1.4.4塑件收縮及補縮問題，盡量減少殘余內(nèi)應力和翹曲變形……………………………6 1.4.5注塑工藝及模具條件………………………………………………………………7 1.4.6模具材料 …………………………………………………………………………7 1.4.7模具的熱量損耗，冷卻水用量，生產(chǎn)效率…………………………………………7 1.5畢業(yè)設計思想簡述 ……………………………………………………………………7 第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設計………………………………………9 2.1成型塑料制件結(jié)構(gòu)工藝性分析………………………………………………………… 9 2.2 塑件三維CAD建模及CAE分析 ………………………………………………………10 2.2.1利用CAD建模，完成三維零件的設計 ……………………………………………10 2.2.2 CAE分析及其結(jié)果 ……………………………………………………………10 2.3根據(jù)CAE分析結(jié)論進行模具工藝設計……………………………………………………14 2.3.1.型腔數(shù)量的決定 …………………………………………………………………14 2.3.2型腔布置 ………………………………………………………………………14 2.3.3確定分型面 ……………………………………………………………………14 2.3.4 主流道和主流道襯套結(jié)構(gòu)設計…………………………………………………16 第三章 選擇注射機及注射機工藝參數(shù)校核 ……………………………………… 19 3.1注塑機的技術(shù)規(guī)范……………………………………………………………………19 3.2最大注射量的校核……………………………………………………………………19 3.3注塑壓力的核核………………………………………………………………………20 3.4鎖模力的校核…………………………………………………………………………20 3.5 模具閉合高度校核……………………………………………………………………21 第四章 模具設計 ………………………………………………………………………22 4.⒈確定標準注塑模架……………………………………………………………………22 4.2模具成型零件設計 ……………………………………………………………………22 4.2.1凹模（陰模）的結(jié)構(gòu)設計 …………………………………………………………22 4.2.2型芯的結(jié)構(gòu)設計 …………………………………………………………………22 4.2.3確定模具零件厚度及外形尺寸………………………………………………………23 4.2.4排氣方式及排氣孔的設計 ………………………………………………………23 4.3型腔成型尺寸計算 ……………………………………………………………………24 4.3.1塑件精度影響誤差值的確定 ………………………………………………………24 4.3.2按平均收縮率計算成型尺寸 ………………………………………………………24 4.3.3型芯徑向尺寸計算 ………………………………………………………………25 4.3.4型腔深度尺寸計算 ………………………………………………………………26 4.3.5型芯高度尺寸的計算 ……………………………………………………………27 4.4脫模機構(gòu)的設計 ……………………………………………………………………28 4.5模具冷卻系統(tǒng)設計 ……………………………………………………………………30 4.5.1注射模冷卻系統(tǒng)設計的原則 ………………………………………………………30 4.5.2模具熱平衡計算 …………………………………………………………………31 4.6模具主要連接、定位、導向件設計 ………………………………………………………33 第五章 繪制模具圖 ……………………………………………………………………35 第六章 結(jié)論 ……………………………………………………………………………37 參考文獻 ………………………………………………………………………………39 致謝 ………………………………………………………………………………40 四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 第一章 概 述 1.1國際塑料模具工業(yè)的發(fā)展的新動態(tài)  快速模具( Rapid Tooling以下簡稱RT)制造技術(shù)是一種快捷、 方便、實用的模具制造技術(shù), 是傳統(tǒng)金屬模具所不能涵蓋的，亦無法取代的制模手段，它既是模具制造的一個重要分支, 又是對傳統(tǒng)金屬模具的有力補充。 隨著社會需要和科學技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品的競爭愈來愈激烈，更新的周期越來越短，因而要求設計者不但能根據(jù)市場的要求很快地設計出新產(chǎn)品，而且能在盡可能短的時間內(nèi)制造出產(chǎn)品，進行必要的性能測試，征求用戶的意見并進行修改，最后形成能投放市場的定型產(chǎn)品。 用傳統(tǒng)方法制作樣件時, 需采用多種機械加工機床, 以及相應的工卡量具，既費時，成本又高， 根本不適應日新月異的變化。正是基于這樣一個背景，快速原型，快速模具，快速樣件的快速制作工藝相繼涌現(xiàn)。 快速原型制造技術(shù)(Rapid Prototyping以下簡稱RP)是80年代末發(fā)展起來的一項高新技術(shù), 它是集CAD/CAM技術(shù)、激光技術(shù)、計算機數(shù)據(jù)控制技術(shù)(CNC)、精密伺服驅(qū)動技術(shù)和高分子材料合成技術(shù)于一體。 RP技術(shù)的原理就是: 將計算機內(nèi)的三維實體模型進行分層切片得到各層截面的輪廓, 計算機據(jù)此信息控制激光器有選擇地固化一層層的液態(tài)光敏樹脂, 形成一系列具有微小厚度的片狀實體, 再逐層聚合堆積, 形成一個與所設計同樣的三維實體模型, 這就是第一個實物原型。當然, 原型基材不同, 成型工藝亦不盡相同, 但其原理是一致的。 自3D SYSTEM 公司1988年推出的第一臺SLA成型機后,Vantico公司適時推出的一系列光固化樹脂, 在全球所有的3D公司生產(chǎn)的SLA成型機上大量使用, 表現(xiàn)出精度高、韌性好、耐候性強、 適用范圍廣的特點, 目前已在眾多的SLA成型機上得以廣泛的使用。 有了原型, 接下來的后續(xù)工序即是快速模具和快速制件, Vantico公司擁有三種獲取快速制模和快速制件的制作工藝, 即真空注型工藝, 低壓灌注工藝和高溫樹脂型腔模具工藝。 真空注型工藝(Vacuum Casting) 即用原型來翻制硅膠軟模或聚氨酯軟模, 將硅膠或聚氨酯樹脂澆入置有原型的容器內(nèi), 待軟模完全固化后, 沿分型面裁切軟模, 取出原型, 再將軟模合模后置于帶有真空裝置的真空注型機內(nèi), 澆注改性的聚氨酯樹脂, 十幾分鐘后, 待樹脂固化完畢(必要時須進行后固化處理), 就可以脫模并獲得形狀與原型一致的塑料制件。由于制件是在真空環(huán)境下澆注成形, 故制件不帶有氣泡, 精度較高, 不過由于真空注型設備的尺寸限制, 一般只適合中小制件的制作。 低壓灌注工藝(Parts In Minutes ) 又叫聚氨酯低壓灌注工藝, 同樣是利用原型翻制樹脂簡易模具(包括軟模、硬模及抽芯活塊)并需考慮澆冒口的位置和流道。將模具夾緊達到規(guī)定的合模力, 再把改性的聚氨酯樹脂通過專用設備注入模具內(nèi), 在室溫下快速固化, 十幾分鐘后即可取出形狀與原型一致的制件。這種工藝制作的制件可以大到汽車保險杠大小的制品, 一般適合中大型制件的制作。 高溫樹脂型腔模具工藝(Injection Moulding) 使用高溫樹脂利用原型來翻制樹脂型腔模, 再將樹脂型腔模鑲嵌在標準的金屬模架內(nèi), 再安裝在普通注塑機上, 使用常規(guī)工程塑料(如ABS, PP)注射成形. 該工藝制模周期大大縮短, 制模成本明顯降低. 其打出的制件與金屬模無異.目前這一工藝只適用于中小件, 型腔壽命在幾千件范圍之內(nèi). 在以上工藝中, 前兩種工藝中用到的塑料制件材料皆為改性的聚氨酯樹脂, 其機械性能非常類似于橡膠、ABS、PP、PE及HDPE等工程塑料, 可以做成各種顏色或透明色, 制件精度高, 收縮率極小只有0.01-0.05%。 RP技術(shù)與RT技術(shù)的結(jié)合可快速實現(xiàn)原型, 模具, 樣件的單件或小批量生產(chǎn), 這一生產(chǎn)模式對新產(chǎn)品研發(fā)尤為重要。主要表現(xiàn)在以下幾個方面: 外形設計: 很多產(chǎn)品特別是家電產(chǎn)品和汽車產(chǎn)品對外形的美觀和新穎性要求極高。傳統(tǒng)的做法是將產(chǎn)品效果圖顯示于電腦終端, 但經(jīng)常發(fā)生"畫出來好看做出來不好看"的現(xiàn)象。采用RT技術(shù)可以很快作出制件, 供設計人員和用戶審查, 使得外形設計及檢驗更直觀有效便捷。 檢查設計質(zhì)量: 以模具制造為例, 傳統(tǒng)的方法是根據(jù)幾何造型在數(shù)控機床上開模, 這對于一個價值數(shù)十萬至數(shù)百萬元的復雜模具來說風險太大, 設計上任何不慎反映到模具上都是不可挽回的損失。通過RT技術(shù), 設計上的各種細微差錯就能在樣件上及時反映出來, 這就大大減少了開模風險。 功能檢測: 設計人員可以通過樣件快速進行功能測試以判斷是否最好地滿足設計要求, 從而優(yōu)化產(chǎn)品設計。 裝配干涉檢驗: 在有限空間內(nèi)的復雜系統(tǒng), 對其進行裝配干涉檢驗是及為重要的。用樣件進行裝配模擬, 可以觀察工件之間如何配合, 如何相互影響。 供貨投標及用戶評價: 由于能夠及時地將產(chǎn)品樣件提供給用戶, 極大地增強了產(chǎn)品競爭力。 以上主要介紹了塑料件的快速制模技術(shù), 實際上威獅模具樹脂系統(tǒng)應用領(lǐng)域非常廣泛, 例如塑料件的焊接夾具、陶瓷模具、文物復制及假肢制作等, 只要是掌握了材料的性能, 操作工藝是靈活的, 就可以在模具制造領(lǐng)域盡情地發(fā)揮。另外快速原型制造技術(shù)與快速模具制造技術(shù)的有機結(jié)合, 為RT技術(shù)插上了騰飛的翅膀, 已成為不可阻擋的發(fā)展趨勢, 必將迎來一場新的技術(shù)革命。 1.2我國模具工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 80年代以來，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下，我國模具工業(yè)發(fā)展迅速，年均增速均為13%，1999年我國模具工業(yè)產(chǎn)值為 245億，至2002年我國模具總產(chǎn)值約為360億元，其中塑料模約30%左右。在未來的模具市場中，塑料模在模具總量中的比例還將逐步提高。 我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)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(chǎn)48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。注塑模型腔制造精度可達0.02mm～0.05mm，表面粗糙度Ra0.2μm，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達不到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)引進了相當數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)，如美國EDS的UGⅡ、美國Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、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)、華中理工大學開發(fā)的注塑模 HSC5.0系統(tǒng)及CAE軟件等，這些軟件具有適應國內(nèi)模具的具體情況、能在微機上應用且價格低等特點，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)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如：P20，3Gr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等，對模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大影響，但總體使用量仍較少。塑料模具標準模架、標準推桿和彈簧等越來越廣泛得到應用，并且出現(xiàn)了一些國產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國模具標準化程度的商品化程度一般在30%以下，和國外先進工業(yè)國家已達到70%～80%相比，仍有差距。 項目 國外 國內(nèi) 注塑模型腔精度 0.005～0.01mm 0.02～0.05mm 型腔表面粗糙度 Ra0.01～0.05μm Ra0.20μm 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% 標準化程度 70～80% 小于30% 中型塑料模生產(chǎn)周期 一個月左右 2～4個月 在模具行業(yè)中的占有量 30～40% 25～30% 表1-1　國內(nèi)外塑料模具技術(shù)比較表 據(jù)有關(guān)方面預測，模具市場的總體趨勢是平穩(wěn)向上的，在未來的模具市場中，塑料模具發(fā)展速度將高于其它模具，在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。隨著塑料工業(yè)的不斷發(fā)展，對塑料模具提出越來越高的要求是正常的，因此，精密、大型、復雜、長壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。同時，由于近年來進口模具中，精密、大型、復雜、長壽命模具占多數(shù)，所以，從減少進口、提高國產(chǎn)化率角度出發(fā)，這類高檔模具在市場上的份額也將逐步增大。建筑業(yè)的快速發(fā)展，使各種異型材擠出模具、PVC塑料管材接頭模具成為模具市場新的經(jīng)濟增長點，高速公路的迅速發(fā)展，對汽車輪胎也提出了更高要求，因此子午線橡膠輪胎模具，特別是活絡模的發(fā)展也將高于總平均水平；以塑代木，以塑代金屬使塑料模具在汽車、摩托車工業(yè)中的需求量巨大；家用電器行業(yè)在“十五”期間將有較大發(fā)展，特別是電冰箱、空調(diào)器和微波爐等的零配件的塑料模需求很大；而電子及通訊產(chǎn)品方面，除了彩電等音像產(chǎn)品外，筆記本電腦和網(wǎng)機頂盒將有較大發(fā)展，這些都是塑料模具市場的增長點。 1.3我國模具設計技術(shù)今后發(fā)展方向 1.提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復雜化和高精度要求以及因高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多腔所致。 2.在塑料模設計制造中全面推廣應用CAD/CAM/CAE技術(shù)。CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術(shù)，近年來模具 CAD/CAM技術(shù)的硬件與軟件價格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，為其進一步普及創(chuàng)造良好的條件；基于網(wǎng)絡的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪，其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無法滿足實際生產(chǎn)過程分工協(xié)作要求的問題；CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的3D設計與成型過程的3D分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。 3.推廣應用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應用這項技術(shù)是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標準，積極生產(chǎn)價廉高質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且常用于較復雜的大型制品，模具設計和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究開發(fā)高壓注射成型工藝與模具也非常重要?！　? 4.開發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟模具。以適應多品種、少批量的生產(chǎn)方式。　 5.提高塑料模標準化水平和標準件的使用率。我國模具標準件水平和模具標準化程度仍較低，與國外差距甚大，在一定程度上制約著我國模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本，模具標準件的應用要大力推廣。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國家標準，并嚴格按標準生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高商品化程度、提高標準件質(zhì)量、降低成本；再次是要進一步增加標準件的規(guī)格品種。 　 6.應用優(yōu)質(zhì)材料和先進的表面處理技術(shù)對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。　 7.研究和應用模具的高速測量技術(shù)與逆向工程。采用三坐標測量儀或三坐標掃描儀實現(xiàn)逆向工程是塑料模CAD/CAM的關(guān)鍵技術(shù)之一。研究和應用多樣、調(diào)整、廉價的檢測設備是實現(xiàn)逆向工程的必要前提。 1.4畢業(yè)設計課題資料查詢 1.4.1分析塑件結(jié)構(gòu)及工藝技術(shù)要求 該塑件名為大油壺蓋，機構(gòu)簡單，關(guān)鍵在于自動卸螺紋，采用的材料：HDPE（高壓聚乙烯），其技術(shù)要求1.大批量生產(chǎn) ；2.自動卸螺紋。在設計脫模機構(gòu)時會比較復雜，而且要實現(xiàn)全自動對傳動系統(tǒng)的設計是重點。 1.4.2了解塑件的加工性能和工藝性能。 HDPE(高密度聚乙烯) High density polyethylene [7] ⑴．密度：??0.941～0.965g/ ⑵．熔料溫度?：220～280℃ ⑶．料筒恒溫?：220℃ ⑷．模具溫度?：20～60℃ ⑸．注射壓力?：具有很好的流動性能，避免采用過高的注射壓力80～140MPa（800～1400bar）；一些薄壁包裝容器除外可達到180MPa (1800bar) ⑹．保壓壓力?：收縮程度較高，需要長時間對制品進行保壓，尺寸精度是關(guān)鍵因素，約為注射壓力的30％～60％ ⑺．背壓：5～20MPa（50～200bar）；背壓太低的地方易造成制品重量和色散不均 ⑻．注射速度?：對薄壁包裝容器需要高注射速度，中等注射速度往往比較適用于其它類的塑料制品 ⑼．螺桿轉(zhuǎn)速?：高螺桿轉(zhuǎn)速（線速度為1.3m/s）是允許的，只要滿足冷卻時間結(jié)束前就完成塑化過程就可以；螺桿的扭矩要求為低 ⑽．計量行程?：0.5～4D（最小值～最大值）；4D的計量行程為熔料提供足夠長的駐留時間是很重要的殘料量??? 2～8mm，取決于計量行程和螺桿直徑 ⑾．回收率?：可達到100％回收 ⑿．收縮率?：1.2～2.5％；容易扭曲；收縮程度高；24h后不會再收縮（成型后收縮） 1.4.3塑料的適用范圍 典型應用范圍 電冰箱容器、存儲容器、家用廚具、密封蓋等。 1.4.4塑件收縮及補縮問題，盡量減少殘余內(nèi)應力和翹曲變形。 ⑴．HDPE是半結(jié)晶材料，成型收縮率較大，在1．5％～2.5％之間。 ⑵．HDPE 容易發(fā)生環(huán)境應力開裂現(xiàn)象?？梢酝ㄟ^采用很低流動特性的品種以減小成型塑件的內(nèi)部應力，從而減輕開裂現(xiàn)象。在溫度高于60℃的環(huán)境中，HDPE成型的塑件很容易在烴類溶劑中溶解，但其抗溶解性比LDPE還要好一些。 1.4.5注塑工藝及模具條件 ⑴．干燥：如果貯存恰當則無須干燥。 ⑵．模具溫度：50～95℃ 。6mm以下壁厚的塑件應使用較高的模具溫度，6mm以上壁厚的塑件使用較低的模具溫度。塑件冷卻溫度應當均勻以減小收縮率的差異。為了取得合理的成型周期，冷卻回路直徑應不小于8mm，并且距模具表面的距離應在1．3J之內(nèi)(這里“J，’是冷卻回路的直徑)。 ⑶．注射壓力：70～105MPa 。 ⑷．注射速度：建議使用高速注射。 ⑸．流道和澆口：流道直徑應在4～7．5mm之間，流道長度應盡可能短一些的澆口，澆口長度不要超過0.75mm。這種樹脂特別適十采用熱流道。 1.4.6模具材料 模具多采用45鋼，各標準模架和凹模也采用45鋼，部分零件采用T8A，T10A。45鋼屬于低碳碳素鋼，強度低，韌度、塑性和焊接性均好，主要用于型腔簡單，生產(chǎn)批量較小的塑料模，采用反印法制造模具，然后經(jīng)滲碳淬火、回火處理，可或的外表高硬度又耐磨，心部韌性好的模具，其加工性能較好，脫碳敏銳性較小。該模具的其他各部分零件詳見后面章節(jié)內(nèi)容。 1.4.7模具的熱量損耗，冷卻水用量，生產(chǎn)效率 模具的熱量損耗，冷卻水用量，生產(chǎn)效率見第四章第5節(jié)。 1.5畢業(yè)設計思想簡述 本次模具設計盡量借用計算機來完成復雜的計算和建模分析，總結(jié)前人的設計經(jīng)驗，結(jié)合塑件的具體結(jié)構(gòu)和塑料材料的具體性能，盡量設計出高的，科學的，自動化高的先進的模具。在模具的結(jié)構(gòu)設計中，盡量采用標準件，降低模具設計工作量，節(jié)約原材料，降低成本，在保證質(zhì)量的前提下盡量簡化模具結(jié)構(gòu)。 大學四年的本科學習即將結(jié)束，畢業(yè)設計是其中最后一個環(huán)節(jié)，是對以前所學的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來愈廣泛的應用。 在完成大學四年的課程學習和課程、生產(chǎn)實習，我熟練地掌握了機械制圖、機械設計、機械原理等專業(yè)基礎課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，達到了學習的目的。對于模具設計這個實踐性非常強的設計課題，我們進行了大量的實習。在指導老師的協(xié)助下和在工廠師傅的講解下，同時在現(xiàn)場查閱了很多相關(guān)資料并親手拆裝了一些典型的模具實體，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。并在圖書館借閱了許多相關(guān)手冊和書籍，設計中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學進行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設計。 在設計的過程中，將有一定的困難，但有指導老師的悉心指導和自己的努力，相信會完滿的完成畢業(yè)設計任務。由于學生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗，設計中不妥之處在所難免，肯請各位老師指正。 39 四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 第二章 塑料制件的工藝性分析及工藝結(jié)構(gòu)設計 2.1成型塑料制件結(jié)構(gòu)工藝性分析 尺寸精度分析：塑料制件圖樣上未注公差尺寸的允許偏差，采用塑料制件尺寸公差(SJl372－78) 7級精度。用于孔時，取“公差數(shù)值表”中數(shù)值冠以（+）號，用于軸時，取“公差數(shù)值表”中數(shù)值冠以（-）號。用于長度尺寸時，取“公差數(shù)值表”中數(shù)值之1/2冠以（±）號[7]。 根據(jù)塑件材料加工精度分析，選用較低精度制造，經(jīng)查選用IT7級制造，塑件其他尺寸均按該精度等級制造。 基本尺寸（mm） 公差數(shù)值（mm） 0 ～ 3 0.32 3 ～ 6 0.36 6 ～ 10 0.40 10 ～ 14 0.44 80 ～ 100 1.2 表2-1 (SJl372－78) 7級精度 公差數(shù)值簡表 粗糙度：由塑料制件的粗糙度確定模具的粗糙度，模具的粗糙度比塑料制件的粗糙度小一級。按制件的使用要求和工藝條件可選用模具的粗糙度為0.4， 斜度設計：便于拔模和留模?；诒驹O計，由于是螺紋型芯所以開模時塑件留在型芯上。 壁厚：壁厚應均勻，薄壁處是否有強度。本塑件壁厚均勻且符合材料最小壁厚要求，也同時能滿足使用要求。 圓角設計、螺紋設計：該塑件最小圓角R=2mm 滿足加工要求；螺紋M80×1.5也能滿足工藝要求。 塑件質(zhì)量的初步估算：根據(jù)CAE建模分析可得制件的體積和質(zhì)量如圖2-1-1 V=22.39 密度?。?.96 g/ 質(zhì)量：M=21.50g 圖 2-1-1 CAE建模分析體積與質(zhì)量 2.2 塑件三維CAD建模及CAE分析 2.2.1利用CAD建模，完成三維零件的設計 圖2-2-3 最佳澆口位置分布分析 圖2-2-2 制件三維模型圖 2.2.2 CAE分析及其結(jié)果 2.2.2.1最佳澆口位置分布分析 從分析結(jié)果圖2-2-3中可以看到由紅到藍不同的顏色，紅色的位置是澆口分布最差的位置，而藍色的地方卻是最佳的澆口位置分布。我們在選折澆口的時候可以根據(jù)此圖和實際情況（比如：分型面的設計、模具結(jié)構(gòu)等）來確定。在選擇好最佳澆口位置后，便可以開始對塑件進行模流分析，包括注射時間分布、注射質(zhì)量分布、注射壓力分布、注射壓力損失分布、注射溫度分布、注射熔接痕分布、注射氣泡分布等。根據(jù)模流的分析情況可以對塑件進行設計，并在適當?shù)臅r候進行可行的修改和優(yōu)化，達到最佳的效果。 根據(jù)最佳交口位置分析，現(xiàn)在提出兩種方案：A：中心點澆口 B：邊緣點澆口。 2.2.2.2注射時間分布分析 在選擇好最佳澆口位置后，便可以開始對塑件進行模流分析了。首先看看注射時間的分布情況。如圖2-2-4紅色的地方注射時間最短，而藍色的地方是注射時間最長的地方，可根據(jù)該圖計算注射的時間差，該時間為塑件的參考注射時間，并不是塑件的真實的注射時間，但我們可以參考該時間來設計模具。 A B 圖 2-2-4注射時間分布分析 從圖片上看來A方案的注塑時間比B方案短0.18秒，但是都滿足工藝條件。 2.2.2.3注射質(zhì)量分布分析 A B 圖 2-2-5注射質(zhì)量分布分析 由質(zhì)量分布分析圖2-2-5中可以看到有兩種不同的顏色，綠色和黃色。其中綠色代表質(zhì)量最佳的分布情況，而黃色則表示一般質(zhì)量的分布情況。紅色表示質(zhì)量最差的分布 情況，在圖中A B方案都看不見紅色和黃色，那么就表示該塑件注射質(zhì)量可行。 A B 圖2-2-6注射壓力分布分析 2.2.2.4注射壓力分布分析 由注射壓力分布圖2-2-6可以看到由藍到紅的不同顏色，表示不同的壓力分布情況。藍色表示壓力最小的分布位置，橘紅色表示壓力最大的分布位置，藍色變到橘紅色的其他顏色則表示壓力的變化位置。我們可以看到離澆口近的位置壓力小，隨著距澆口距離的變化，壓力也逐步變大，這和我們預想是一致的。其壓力差為20.49MPa。 2.2.2.5注射壓力損失分布分析 A B 圖 2-2-7注射壓力損失分布分析 由注射壓力損失分布分析圖2-2-7也可以看出A B 兩種方案壓力損失都在5 MP左右，完全符合工藝條件。都可看到到由藍色到紅色的不同分布情況，把他和注射壓力分布圖比較可以看到此二圖是相對應的，注射壓力小的地方則壓力損失大，注射壓力大的地方壓力損失小。其壓力損失為5.14MPa。 2.2.2.6注塑溫度分布分析 A B 圖2-2-8注塑溫度分布分析 如圖2-2-8 A B兩種方案分溫度分布都在允許范圍之內(nèi)。其溫度差 A：ΔΤ=220–197=23℃，。 B：ΔΤ=220–207=13℃，。 2.2.2.7注射熔接痕與氣泡分布分析 A B 圖 2-2-9注射熔接痕與氣泡分布分析 如圖2-2-9中可知： A方案有較多的熔接痕和氣泡，大多數(shù)的熔接痕分布在側(cè)壁和螺紋處。在不影響塑件本身的強度和裝配的前提下，要在熔接痕位置處對塑件壁厚進行適當處理，同時通過適當?shù)墓に囌{(diào)整，盡量減少熔接痕的產(chǎn)生。那樣的話我們就需要設置專門的排氣系統(tǒng)，模具結(jié)構(gòu)會復雜許多。 B方案的熔接痕與氣泡相對來說比較少了，那樣我們就可以完全采用分型面排氣就可以解決問題，模具結(jié)構(gòu)也相對簡單了很多。 2.3根據(jù)CAE分析結(jié)論進行模具工藝設計 2.3.1.型腔數(shù)量的決定（型腔數(shù)必需同時滿足：交貨期、注塑機最大注塑質(zhì)量、注塑機的塑化能力、鎖模力和模板尺寸） 2.3.1.1由交貨期計算型腔數(shù)[7] (2-1) 式中 1.05——故障系數(shù)（以5％計） N——一副模具定貨量（件） 20萬件 tc——成型周期（s） 20秒 （注射保壓5s 冷卻10s開模5s） to——從定貨到交貨時間（月） 7月 tm——模具制造時間（月） 1月 th——所在廠的每月工作時間計／月） 300小時/月 所以代入相關(guān)數(shù)據(jù)得：n = 0.975 個 2.3.1.2根據(jù)注塑機最大注塑質(zhì)量求型腔數(shù) ⑴普通聚苯乙烯實際注塑量：（注人模具時由于流動阻力增加，加大了沿螺桿逆流量，再考慮安全系數(shù)取為機器最大注塑能力的85％。）。 型腔數(shù)量計算： (2-2) ：1個塑件與均分到的澆注系統(tǒng)的質(zhì)量質(zhì)量之和，當不到1時則應改用較大的機器 代入數(shù)據(jù)計算結(jié)果得：= 2.3.2型腔布置 由于HDPE特別適合采用熱流道，但熱流道模具結(jié)構(gòu)復雜，有一定難度。根據(jù)自身情況選用井坑式噴嘴模具又名絕熱主流道，它是最簡單的絕熱式流道，適用于單型腔模。所以采用一模一腔。 2.3.3確定分型面 分型面的位置要有利于模具加工，排氣、脫模及成型操作，塑料制件的表面質(zhì)量等。 2.3.3.1型腔分型面位置的設計[1] 外表質(zhì)量：分型面最好不選在制品光亮平滑的外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處 方便脫模，制件留在動模邊：從制件的推出裝置設置方便考慮。 包緊力大的，芯應設在動模邊 而將凹模放在定模邊 包緊力小且不能確切判斷留向的將型芯和凹模的主要部分都設在動模邊 對型芯無包緊力，對凹模粘附力較大的，將粘附力較大的設在動模邊 同心度要求：要求同心的部分放在模具分型面的同一側(cè)。 排氣：當分型面作為主要排氣面時 料流的末端應在分型面上以利排氣。 2.3.3.2分型面形狀的決定（如圖2-3-4） 圖2-3-1 分型面三維圖 2.3.3.3確定澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng) ? 在設計澆注系統(tǒng)時應考慮下列有關(guān)因素[1]： ⑴. 塑料成型特性：設計澆注系統(tǒng)應適應所用塑料的成型特性的要求，以保證塑件質(zhì)量。 ⑵. 模具成型塑件的型腔數(shù)：設置澆注系統(tǒng)還應考慮到模具是一模一腔或一模多腔，澆注系統(tǒng)需按型腔布局設計。 ⑶. 塑件大小及形狀：根據(jù)塑件大小，形狀壁厚，技術(shù)要求等因素，結(jié)合選擇分型面同時考慮設置澆注系統(tǒng)的形式、進料口數(shù)量及位置，保證正常成型，還應注意防止流料直接沖擊嵌件及細弱型芯受力不均以及應充分估計可能產(chǎn)生的質(zhì)量弊病和部位等問題，從而采取相應的措施或留有修整的余地。 ⑷. 塑件外觀：設置澆注系統(tǒng)時應考慮到去除、修整進料口方便，同時不影響塑件的外表美觀。 ⑸. 注射機安裝模板的大?。涸谒芗队懊娣e比較大時，設置澆注系統(tǒng)時應考慮到注射機模板大小是否允許，并應防止模具偏單邊開設進料口，造成注射時受力不勻。 ⑺. 冷料：在注射間隔時間，噴嘴端部的冷料必須去除，防止注入型腔影響塑件質(zhì)量，故設計澆注系統(tǒng)時應考慮儲存冷料的措施。 ⑻. 根據(jù) 圖2-2-9 A 可看出氣泡分布位置明顯且比較多，可在模具型腔上加排氣系統(tǒng)。 2.3.4 主流道和主流道襯套結(jié)構(gòu)設計 絕熱流道澆注系統(tǒng)[1]　這種澆注系統(tǒng)是將流道設計得相當粗大，使其在注射過程中只有周圍很薄一層塑料凝固。由于塑料的導熱性能差，這層凝固的塑料層便起著絕熱層的作用，使中心的塑料保持熔融狀態(tài)。這種流道稱為絕熱流道。絕熱流道有兩種常用形式。 圖2-3-2 絕熱流道澆注系統(tǒng) 1.塑件 2.絕熱主流道 3. 噴嘴 本設計采用井坑式絕熱流道這種絕熱流道澆注系統(tǒng)只用于單型腔模具，是最簡單的絕熱流道澆注系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖2-3-2所示。用一個直徑較大的錐形井坑代替直接澆口的主流道襯套，澆口處按點澆口形式設計，井坑一端與注射機噴嘴連接。正常工作時，井坑錐面有一層塑料凝固層，中心是熔融塑料；這種澆口雖有一定的絕熱保溫性能，但畢竟只是靠塑料自身的熱量保持一定溫度，故只適用于每次注射周期較短的模具。如果每次注射間隔時間太長，井坑內(nèi)的塑料也會凝固而使通道變小或堵塞。 主流道村套結(jié)構(gòu)：設計成井坑式絕熱流道型；設計過程如下： 容積的計算： = 1.7542 (2-3) p1——熔體在澆道中所受的外部壓力（MPa）；119 p2——熔體在澆道中所受的內(nèi)壓（MPa）；34.8 V——熔體在該狀態(tài)下的容積（cm^3/g）；1.7542 ω——熔體在－273℃下的比容（cm^3/g）；0.956 R′——修正的氣體常數(shù)；0.271 T——熱力學溫度（℃+273）。453 容積流率的計算： = 94.2883 (2-4) Q——容積流率（cm^3/s）；94.2883 V——熔體在該狀態(tài)下的容積（cm^3/g）；1.7542 W——塑件的重量（g）；21.5 t——注射時間（s）。4 主流道直徑的計算：= 5.78 (2-5) Qs——主澆道流率（cm^3/s）;94.2883 Ds——主流道直徑(mm)。5.7804 縫隙寬度的計算：= 2.23 (2-6) Qs——主澆道流率（cm^3/s）；94.2883 hs——主澆道縫隙寬度(mm)。2.2302 點澆口直徑：=2.1 (2-7) ——澆口流率（cm^3/s）；94.2883 ——點澆口直徑（mm）。2.1 圖2-3-3 絕熱主流道 ⑵根據(jù)以上要求按《塑料成型模具》一書P76 圖3-4-2 主流道杯主要尺寸設計主流道襯套結(jié)構(gòu)如圖2-3-3 ⑶澆口套的固定方式：定位圈與澆口套為一體，壓配于定模板內(nèi)，能防止從定模板內(nèi)頂出。 ⑴澆口斷面： 如圖2-3-4 ⑵澆口斷面尺寸：按《塑料成型模具》一書P76 圖3-4-2 主流道杯主要尺寸設計。 澆口位置設計說明，澆口的設計需要滿足一下條件： 圖2-3-4 澆口斷面尺寸 1.有利于減小制品翹曲變形 2.有利于改善注塑制品的力學性質(zhì) 3.有利于避免注塑成型時的噴射現(xiàn)象 4.有利于充模流動、排氣和補料 5.有利于減少熔接痕，增加熔接牢度 6.澆口位置應防止料流將型芯或嵌件擠歪變形 四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 第三章 選擇注射機及注射機工藝參數(shù)校核 3.1注塑機的技術(shù)規(guī)范 注射模是安裝在注塑機是使用得工藝設備，因此設計注塑模時應該詳細了解注塑機的技術(shù)規(guī)范，放能設計出符合要求模具。從模具設計角度考慮，需了解注塑機技術(shù)規(guī)范的主要項目有：最大注射量、最大注射壓力、最大鎖（合）模力，模具安裝尺寸以及開模行程等。根據(jù)《材料成型設備》一書P169表5-1部分國產(chǎn)SZ塑料注射成型機的規(guī)格及主要技術(shù)參數(shù)，選擇確定注射機型號SZ-60/450，其規(guī)格如下[2]： 圖 3-1-1 注塑機SZ-60/450 結(jié)構(gòu)形式：臥式 額定注射量/：78 螺桿注射直徑/mm：30 注射壓力/MPa：170 注射速率g/s: 60 塑化能力g/s: 5.6 螺桿轉(zhuǎn)速r/min： 14～200 注射方式：螺桿式 鎖模力kN：450 最大開合模行程：220mm 拉桿內(nèi)間距：280×250mm 最大模具厚度：300mm 最小模具厚度：100mm 合模形式：雙曲肘 噴嘴口孔徑：2mm 噴嘴球半徑：20mm 3.2最大注射量的校核 >+ (3-1) 式中，--制品的質(zhì)量 21.5g --澆道凝料質(zhì)量 5g（第一次注射時才有） K—0．8 -----最大注射量 HDPE的密度為?0.941--0.965g/ 得65>30滿足要求 3.3注塑壓力的核核[1]（可計算、可應用CAE分析結(jié)論） 注射成型時需要選擇與控制的壓力包括注射壓力、保壓力和背壓力。其中的注射壓力與注射速度相輔相承，對塑料的流動和沖模有決定性的作用；保壓力和保壓時間密切相關(guān)，主要是影響模腔壓力以及最終的成型質(zhì)量;背壓力的大小影響塑料的塑化程度、塑化效果和塑化能力,并于螺桿轉(zhuǎn)速有關(guān)。 由塑料的要求可知：此材料為HDPE，由《注塑模具設計手冊（軟件版）》可查得：HDPE塑料的注射壓力為：Po=80～140MPa 注射機的最大注射壓力應該大于塑件成型所要的注射壓力： 即：P 式中: ：注射機的最大注射壓力 P：塑件成型所要的注射壓力 =150MPa 大于 P=100MPa 滿足要求 3.4鎖模力的校核 由于熔體塑料是在高溫下充滿型腔，會對注塑機的軸向產(chǎn)生很大的后壓力，因此需要對模具加有一定的鎖模力，否則就會產(chǎn)生溢流飛邊，塑料形狀發(fā)生改變等缺陷，造成不應有的損失。型腔內(nèi)的塑料熔體的壓力可由：P=K×Po計算 k為壓力損失系數(shù) 取0.2～0.4以：p=(0.