螺紋套的注塑模具設(shè)計-滑塊抽芯注射模1模16腔含NX、PROE三維及8張CAD圖
螺紋套的注塑模具設(shè)計-滑塊抽芯注射模1模16腔含NX、PROE三維及8張CAD圖,螺紋,羅紋,注塑,模具設(shè)計,滑塊抽芯,注射,16,nx,proe,三維,cad
姓 名
X
開題時間
X
學(xué) 院
X
專業(yè)班級
X
指導(dǎo)教師（導(dǎo)師組）
X
論文題目
中文
XXXXXXXXXXXXXX
英文
1. 選題的背景和意義
1、目的：我喜歡模具業(yè)，由于塑料制品與我們的生活息息相關(guān)，他憑借自身的造型獨特、使用方便、價格實惠等優(yōu)點，深受廣大老百姓的喜愛。間接地說塑料制品的市場前景相當(dāng)樂觀，我所選題目與市場需求相吻合，我可以通過此次設(shè)計，總結(jié)歸納一下我這幾年所學(xué)的知識，把知識結(jié)合于實際，積累一定的模具設(shè)計經(jīng)驗，這對以后我從事此類工作有一定幫組。從我國模具工業(yè)的地位來說，模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，是衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，通過此次選題的設(shè)計，在提高自身能力的同時，也更想為模具工業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)出自己的一份力量。
2、理論意義：此次選題要看許多相關(guān)理論書籍，可以提升自身在制作模具方面的理論知識，可以為接下來的工作做好理論依據(jù)，明確理論方向。
3、現(xiàn)實意義：當(dāng)然，模具設(shè)計起來會相對復(fù)雜，但這可以很好提高自身的動手能力，是一次理論到實際的親身經(jīng)歷，也可以發(fā)現(xiàn)理論中所要注意的細(xì)節(jié)，所缺少的細(xì)節(jié)，是一次非常寶貴的實踐經(jīng)驗。
選題的研究現(xiàn)狀（理論淵源及演化、國外相關(guān)研究綜述、國內(nèi)相關(guān)研究綜述）：
1、理論淵源及演化：近年，塑料模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展十分迅速，高效率、自動化、大型、長壽命、精密模具在模具產(chǎn)量中所戰(zhàn)比例越來越大。我所選杯蓋，他借助圓、球體、長方體，還有圓柱體的完美結(jié)合，以獨特的外形、圓滑的外表給予我視覺上的享受，不僅有他相應(yīng)的使用價值，更具有一定的藝術(shù)觀賞性。我可以通過此次模具的設(shè)計，了解我國模具設(shè)計技術(shù)的一個水平以及發(fā)展趨勢。
l 國外相關(guān)綜述：西方國家從二戰(zhàn)結(jié)束以來，制造業(yè)得到了很快的發(fā)展，到迄今為止，西方發(fā)達(dá)國家模具設(shè)計、制造技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，大多向復(fù)雜、精度高以及標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展，模具設(shè)計及制造都有一套成熟的體系，多數(shù)都是一體的自動化生產(chǎn)。
美國就是國外制造業(yè)的代表，近年來，中國制造業(yè)在全球制造業(yè)的比重達(dá)到19.8％，略微超過 美國的19.4％，美國不甘落后，奧巴馬高調(diào)宣布要重回制造業(yè)時代。美國制造業(yè)多以生產(chǎn)高精度、較復(fù)雜的產(chǎn)品，大多以電子產(chǎn)品、高端軟件、汽車發(fā)動機(jī)和零部件為主，而塑料制件生產(chǎn)較少，而大多生產(chǎn)來源于中國，所以中國塑料制件有很好的市場前景。
3、國內(nèi)相關(guān)綜述：我國塑料模具工業(yè)雖然起步晚、底子薄，與工業(yè)發(fā)達(dá)的國家相比有很大的差距，但改革開放以來，在國家產(chǎn)業(yè)政策的支持和引導(dǎo)下，我國塑料膜具技術(shù)和模具工業(yè)近年來發(fā)展迅速。主要表現(xiàn)在：
（1）在模具技術(shù)的基本理論、模具設(shè)計、模具制造、模具材料以及模具加工設(shè)等方面取得了實用性成果。
（2）模具基本能實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。
（3）模具加工設(shè)備由過去依賴進(jìn)口到逐步實現(xiàn)自行設(shè)計生產(chǎn)。
（4）研究開發(fā)了幾十種新型合金硬質(zhì)材料，并采用了熱處理新工藝。
（5）模具的品質(zhì)、制造精度已達(dá)較高水平。
2. 研究目標(biāo)、內(nèi)容（論文提綱）及擬解決關(guān)鍵問題
目標(biāo)：獨立完成該套模具的設(shè)計，以及編寫設(shè)計計算說明書。
基本內(nèi)容：完成整套注塑模具的設(shè)計。
重點與難點：定模側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)、點澆口澆注系統(tǒng)，推出機(jī)構(gòu)，冷卻系統(tǒng)設(shè)計。
研究的可行性：圖紙正確，說明書完整。
1、研究的主要重點：
注塑模具工序與工藝的分析設(shè)計，型芯型腔、分型面、澆鑄系統(tǒng)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、脫模機(jī)構(gòu)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計，以及各零部件及裝配圖的繪制。
2、難點是：
（1）、所選零件造型復(fù)雜尺寸測量有點難。
(2)、所選零件的三維圖及注塑模具裝配圖有點難畫。
（3）、模具的型芯型腔設(shè)計、計算難。
（4）、在只知所選零件的情況下，要設(shè)計出導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與脫模機(jī)構(gòu)，所需知識面廣、查閱的書籍要多，在尋找材料文獻(xiàn)方面有一定難度。
3. 研究方法及技術(shù)路線
本課題主要是塑料成型的工藝設(shè)計及制造，也就是注塑模的工藝設(shè)計方案分析及確定工藝計算，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計計算等內(nèi)容。其主要的內(nèi)容如下：
（1）對所選產(chǎn)品進(jìn)行分析，記錄下相應(yīng)工藝及尺寸，畫出三維圖及三視圖。
（2）查閱有關(guān)書籍，經(jīng)分析計算，確定模具類型的主要結(jié)構(gòu)，如型腔的布置，分型面、澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、脫模機(jī)構(gòu)和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計。
(3)繪制模具部分零件圖。
（4)繪制模具總裝配圖。
（5）撰寫論文。
生產(chǎn)主要是為了提高生產(chǎn)效率，因此在設(shè)計是要力求結(jié)構(gòu)簡單，但是一定要保證其精度要求。
① 建立塑料制品的三維模型;
② 根據(jù)所設(shè)計產(chǎn)品進(jìn)行拔模分析與分型面設(shè)計;
③ 建立工程、加載產(chǎn)品、創(chuàng)建調(diào)用模架;④ 設(shè)計導(dǎo)向系統(tǒng)、澆注系統(tǒng)、頂出機(jī)構(gòu)、流道與冷卻等輔助部分。
4.研究工作基礎(chǔ)
5.主要參考文獻(xiàn)及出處（10篇以上）
[1] 趙華. 模具設(shè)計與制作[M]. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2009-04
[2] 黃平、朱文堅. 機(jī)械設(shè)計教程-理論、方法與標(biāo)準(zhǔn)[M]. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2010-12
[3] 郭鐵良. 模具制造工藝學(xué)[M]. 北京:高等教育出版社, 2008-11
[4] 趙昌盛. 實用模具材料應(yīng)用手冊[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 2005-06
[5] 王煥庭、李茂華、徐善國. 機(jī)械工程材料[M]. 大連,大連理工大學(xué)出版社， 2000-05
[6] 屈華昌. 塑料成型工藝及模具設(shè)計[M]. 北京,高度教育出版社，2007-08
[7] 吳兆祥、高楓. 模具材料及表面處理[M].北京,機(jī)械工業(yè)出版社， 2002-04
[8] 黃毅宏、李明輝. 模具制造工藝[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2003-07
[9] 張克惠.塑料材料學(xué)[M].西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社,2000-05
[10] 宋濤、顧軍等.熱處理技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003-01
[11]劉靖巖.模具設(shè)計與制造.北京：中國輕工業(yè)
[12] 王樹勛.注塑模具設(shè)計與制造實用技術(shù)[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社,1996-06
[13] 高為國.模具材料[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2005-01
[14] 蔣繼宏、王效岳 注塑模具典型結(jié)構(gòu)100例[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2000-06
[15] 王鵬駒、張杰 塑料模具設(shè)計師手冊 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008-10
[16] ABCUG論壇 www.abcug.com
[17] 燕秀模具論壇 www.yxcax.com
[18]免費CAD教程網(wǎng) www.mfcad.com
6.實施計劃
2012.11.10——2012.12.05 查找資料、復(fù)習(xí)有關(guān)課程，寫出開題報告
2012.12.06——2013.01.05 查閱中外文獻(xiàn)資料完成文獻(xiàn)綜述
2013.01.16——2013.02.01 完成外文資料的翻譯
2013.02.02 ——2013.02.20 分析產(chǎn)品特性、結(jié)構(gòu)，構(gòu)思模具各個部件設(shè)計，最后擬定總體方案，建模
2013.02.21——2013.03.10模具分析、修改、完善設(shè)計方案
2013.03.11 ——2013.04.05 繪制裝配圖，各零件圖
2013.04.06——2013.04.30 編寫設(shè)計說明書
2013.05.01 ——2013.05.10 檢查校核各項設(shè)計和圖紙，準(zhǔn)備答辨
這里自己改
指導(dǎo)教師（導(dǎo)師組）意見：
簽 名：
年 月 日
審查小組意見：
審查小組負(fù)責(zé)人（簽 名）：
年 月 日
備注：
1、 要有10篇以上相關(guān)文章的閱讀量。
2、 理、工科開題報告撰寫要求在2500字左右，人文社科開題報告在3500字左右，包括論文選題的背景和意義、工作任務(wù)分析、調(diào)研報告、方案擬定與分析、畢業(yè)論文撰寫提綱及實施計劃、文獻(xiàn)綜述（理、工科可不提交文獻(xiàn)綜述）等。
3、 電腦打印，用A4紙，內(nèi)容為小四號宋體，行距為固定值20磅。
4、 文獻(xiàn)綜述（按文獻(xiàn)綜述格式打?。└皆陂_題報告后面一起裝訂。
文獻(xiàn)綜述內(nèi)容：
(正文)
備注：1、文獻(xiàn)綜述內(nèi)容包括：國內(nèi)外研究理論、研究方法、進(jìn)展情況、存在問題、參考依據(jù)等。
2、文獻(xiàn)綜述必須切題，并寫出兩萬字以上的筆記或三千字以上的文獻(xiàn)綜述。
3、電腦打印，用A4紙。內(nèi)容為小四號宋體，行距為固定值20磅。
圓為什么看起來不圓？？？？ 如下圖解決辦法
注塑模具畢業(yè)設(shè)計答辯時的常見題目
老師一般主要看你的裝配圖、然后問你各個機(jī)構(gòu)名稱作用、主要看你的機(jī)構(gòu)是否合理、還有可能問你一些注塑缺陷的原因及解決辦法、其實很簡單、只要你是自己設(shè)計的、外問百答、對自己有信心就可以了、不會問什么很難的東西、因為老師也未必了解那么深的東西。
1. 如何取收縮率？
答：應(yīng)根據(jù)制件的形狀，特別是根據(jù)制件的壁厚來定收縮率。對于壁厚者取上限，對于壁薄者取下限。
2. ABS（或PP）的特點和用途？
答：PP為熱塑性材料，耐熱和機(jī)械強(qiáng)度、發(fā)泡倍率均不高，抗沖擊強(qiáng)度高、尺寸穩(wěn)定、易于成型，耐熱和耐腐蝕性也較好，并具有良好的耐寒性。等等。
3. 為什么采用熱流道？
答：由于塑件面積比較大，中間有鋼化玻璃或金屬嵌件，主流道要由模板中心引到塑件邊緣，做側(cè)向進(jìn)料。這樣主流道比較長，塑料在流動過程中很容易冷卻，每生產(chǎn)一模就會產(chǎn)生較大的料柄，造成較大的原料損耗，而采用熱流道可以克服上述缺陷，因此采用熱流道。
4. 澆口的主要類型？你設(shè)計的采用哪種類型？
答：主要類型有：直澆口、側(cè)交口、中心澆口、點澆口、潛伏式澆口、護(hù)耳澆口。選擇（略）
5. 制件翹曲變形的原因。
答：1）模溫太高，冷卻時間不夠。2）塑件壁厚厚薄懸殊。3）澆口位置、數(shù)量不合適。4）推出位置不恰當(dāng)，且受力不均。5）塑料分子定向作用太大。
6. 成型時排氣不良會產(chǎn)生哪些后果？可采用的措施有哪些？
答：型腔內(nèi)氣體壓縮產(chǎn)生很大背壓，阻止熔體快速充模，同時氣體壓縮產(chǎn)生的熱量可能使塑料燒焦。采取的排氣措施：1）利用分型面排氣。2）利用型芯與模板配合間隙。3）利用頂桿運動間隙。4）開排氣槽。
7. 帶螺紋塑件的脫模有幾種方式？
答：強(qiáng)制脫模、手動脫模、機(jī)動脫模（利用側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)實現(xiàn)脫螺紋、采用模內(nèi)旋轉(zhuǎn)的方式脫螺紋，如齒輪傳動）、其他動力源脫模（采用液壓缸或氣缸、電機(jī)等）。
8. 解釋本設(shè)計中提到的熱處理方式淬火及其作用。
答：淬火是將鋼件加熱到相變點以上某一溫度，保溫一段時間，然后在水、鹽水或油中急冷下來，使其得到高硬度。
作用：用來提高鋼的硬度和強(qiáng)度。但淬火時會引起內(nèi)應(yīng)力使鋼變脆，所以淬火后必須回火。
9. 單分型面和雙分型面在結(jié)構(gòu)上主要有哪些區(qū)別？
答：單分型面只有一個分型面，塑件和凝料都要在這個分型面上取出，分型面的兩邊是動模板和定模板，所以又稱兩板式模具；雙分型面有兩個分型面，分別用來取出塑件和凝料，模具被兩個分型面分成動模板、中間板和定模板，所以又稱三板式模具。
10. 試分析螺桿注塑機(jī)的工作過程。
答：1）合模。2）注射。3）保壓和補縮。4）冷卻。5）開模。6）回退預(yù)塑
11. 單分型面注塑模有哪些部分組成？
答：成型部件、澆注系統(tǒng)、推出機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向部件、排氣系統(tǒng)、支撐零部件、模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
12. 單分型面模具的成型零部件有哪些部分組成？
答：型芯、型腔（或定模板）、動模板
13. 注塑模具成型的優(yōu)點？
答：產(chǎn)品高精度、高復(fù)雜性、高一致性、高生產(chǎn)率、低消耗。
14. 推桿（或稱頂桿）的高度設(shè)計，推桿的工作端面與塑件的內(nèi)表面成型面應(yīng)該平齊還是有高低？誰高？
答：通常推桿裝入模具后，其端面應(yīng)與型面平齊或高出0.05-0.1mm。
15. 推管推出機(jī)構(gòu)用在什么塑件產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上？與推桿有什么區(qū)別？
答：用在塑件產(chǎn)品有螺柱孔（即圓柱筒形）或帶孔的塑件上。都屬于推出機(jī)構(gòu)，相當(dāng)于空心推桿，其材料、熱處理硬度及配合部分的要求與推桿相同。
16. 設(shè)計過程中如何確定各相鄰零部件的配合要求？
答：嚴(yán)格按模具國家標(biāo)準(zhǔn)中推薦的配合代號，有相對滑動或移動的零部件采用間隙配合如H7/f7-H8/f7，一般模具標(biāo)準(zhǔn)件與固定件之間的配合采用過渡配合如H7/m6或H7/k6，在無配合要求的長度段可將孔徑擴(kuò)大0.5-1mm。
XXXX
XX設(shè)計說明書
課題名稱：
學(xué)生姓名
學(xué) 號
所在學(xué)院
專 業(yè)
班 級
指導(dǎo)教師
起訖時間： 年 月 日～ 年 月 日
摘要
本論文主要通過對塑件螺紋套注射模的設(shè)計分析，設(shè)計出模具。在模具設(shè)計過程中，涉及到了塑件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、注塑機(jī)和模架的選擇及注塑機(jī)的一些工藝參數(shù)的校核，并詳細(xì)敘述了模具設(shè)計中的分型面設(shè)計、澆注系統(tǒng)設(shè)計、成型零件設(shè)計、頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計。
本論文基于Pro/E，CAD系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以避免相似零件設(shè)計的重復(fù)性，大大提高其設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：螺紋套;注射模;注塑機(jī);模架;澆注系統(tǒng)
ABStract
In this paper, through the design and analysis of the injection mold for the screw sleeve of plastic parts, the mold is designed. In the process of mold design, it involves the structure design of plastic parts, the selection of injection molding machine and mold base, and the check of some process parameters of injection molding machine, and describes in detail the parting surface design, gating system design, molding parts design, ejection mechanism design in mold design.
This paper is based on Pro / E, CAD system, the system can avoid the repetition of similar parts design, greatly improve the design efficiency and quality.
Key words: threaded sleeve; injection mold; injection molding machine; mold base; gating system
目錄
摘要 II
ABStract III
第1章 緒論 1
1.1 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)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(xiàn)狀 2
1.4 世界五大塑料生產(chǎn)國的產(chǎn)能狀況 4
1.5 我國模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨 6
第2章 塑件設(shè)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(shù)條件 8
2.2 塑件參數(shù)設(shè)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(shè)計 12
2.2.6 確定型腔數(shù)量以及排列方式 12
2.3 本章小結(jié) 12
第3章 注塑設(shè)備和模架選擇 13
3.1 注塑設(shè)備選擇 13
3.2 注塑機(jī)重要參數(shù)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(jié) 15
第4章 澆注系統(tǒng)設(shè)計 16
4.1 主流道設(shè)計 16
4.1.1 澆口套設(shè)計 16
4.1.2 澆口套的固定形式 17
4.2 澆口設(shè)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(jié) 18
第5章 成型零件設(shè)計加工工藝方案制定 19
5.1 型腔的設(shè)計 19
5.2 型芯的設(shè)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(jié) 22
第6章 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計 23
6.1 機(jī)動側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu) 23
6.2 斜銷側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)主要參數(shù) 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(dǎo)柱直徑的確定 24
6.2.5 斜導(dǎo)柱的總長度計算 25
6.3 本章小結(jié) 26
第7章 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計 27
7.1 推桿脫模機(jī)構(gòu) 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(yīng)力校核 28
7.3 本章小結(jié) 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(nèi)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(nèi)容 30
8.2.2 模具零件圖繪制步驟 30
8.3 本章小結(jié) 30
結(jié)論 31
致謝 32
參考文獻(xiàn) 33
附錄1 34
附錄2 35
-VI-
第1章 緒論
1.1 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)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(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(jì)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(jī)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(jī)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)域中的60％～90％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(dá)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(jì)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(jì)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(dá)到170種。一個型號的汽車所需模具達(dá)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。
目前世界模具市場供不應(yīng)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(shù)量極少，但中國模具鉗工技術(shù)水平高，勞動成本低，只要配備一些先進(jìn)的數(shù)控制模設(shè)備，提高模具加工質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，溝通外貿(mào)渠道，模具出口將會有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術(shù)，提高模具技術(shù)水平，對于促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)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(jìn)行沖壓加工獲得合格產(chǎn)品的工具。沖模占模具總數(shù)的50％以上。按工藝性質(zhì)的不同，沖?？煞譃槁淞夏?，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(fù)合模，連續(xù)模。
（2）鍛模：鍛模是金屬在熱態(tài)或冷態(tài)下進(jìn)行體積成型是所用模具的總稱。按鍛壓設(shè)備不同，鍛模分為錘用鍛模，螺旋壓力機(jī)鍛模，熱模鍛壓力鍛模，平鍛機(jī)用鍛模，水壓機(jī)用鍛模，高速錘用鍛模，擺動碾壓機(jī)用鍛模，輥鍛機(jī)用鍛模，楔橫軋機(jī)用鍛模等。按工藝用途不同，鍛?？煞譃轭A(yù)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(shù)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(jié)晶的一種特殊制造方法。壓鑄模約占模具總數(shù)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(fù)壓模，熱壓模，粉漿澆注模等。
模具所涉及的工藝繁多，包括機(jī)械設(shè)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(xué)科和行業(yè)，是一個多學(xué)科的綜合，其復(fù)雜程度顯而易見。
1.3 我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀
自20世紀(jì)80年代以來，我國的經(jīng)濟(jì)逐漸起飛，也為模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了巨大的動力。20世紀(jì)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(chǎn)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(dá)到245億元人民幣，2000年增至260270億元人民幣。今后預(yù)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(chǎn)廠點，從業(yè)人數(shù)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(dá)數(shù)千家，成為我國國內(nèi)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(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，為了提高其產(chǎn)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(tuán)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(dá)地區(qū)，現(xiàn)已有幾千家。
在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，企業(yè)自產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)備與技術(shù)的不斷改進(jìn)。由于紡織，電子，電氣，電機(jī)和機(jī)械業(yè)等產(chǎn)品外銷表現(xiàn)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(chǎn)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(chǎn)業(yè)發(fā)展最為迅速且高度成長的時期。有鑒于模具產(chǎn)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(chǎn)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(guān)工業(yè)產(chǎn)品的外銷策略，全力發(fā)展整體經(jīng)濟(jì)。隨著民生工業(yè)，機(jī)械五金業(yè)，汽機(jī)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(chǎn)業(yè)已在推行計算機(jī)輔助模具設(shè)計和制造等CAD/CAM技術(shù)，所以臺灣模具業(yè)接觸CAD/CAM/CAE/CAT技術(shù)的時間相當(dāng)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(shù)研究與發(fā)展五年計劃”與“工業(yè)用模具技術(shù)應(yīng)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(chǎn)業(yè)升級，朝向開發(fā)高附加值與進(jìn)口依賴高的模具。1997年11月間臺灣憑借模具產(chǎn)業(yè)的實力，獲得世界模具協(xié)會（ISTMA）認(rèn)同獲準(zhǔn)入會，正式成為世界模具協(xié)會會員。整體而言，臺灣模具產(chǎn)業(yè)在這一階段的發(fā)展，隨著機(jī)械性能，加工技術(shù)，檢測能力的提升，以及計算機(jī)輔助設(shè)計，臺灣模具廠商供應(yīng)對象已由傳統(tǒng)的民用家電，五金業(yè)和汽機(jī)車運輸工具業(yè)，提升到計算機(jī)與電子，通信與光電等精密模具，并發(fā)展出汽機(jī)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(chǎn)國的產(chǎn)能狀況
美國塑料(原料)的產(chǎn)量多年來一直雄居各國之首。早在80年代前期，美國塑料產(chǎn)量就已達(dá)之多，1986年增至，占全球總產(chǎn)量8100的28.5％，此后美國塑料產(chǎn)量繼續(xù)呈現(xiàn)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(chǎn)量的比例從1996年起提高到30％以上。2001年美國塑料產(chǎn)量為，其中以聚乙烯為最多，達(dá)。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(nèi)塑料消費量(產(chǎn)量+進(jìn)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(xiàn)有各種大小塑料企事業(yè)單位1萬多家，其中職工人數(shù)少于50人的占總數(shù)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(shù)近90萬人。在美國塑料制品加工業(yè)的就職人數(shù)達(dá)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(chǎn)國之一，上世紀(jì)90年代初的1991年、1992年和1993年，德國塑料產(chǎn)量都為，1994年超過的．1998年達(dá)近，1999年為近，2000年增至，超過日本為世界第二大塑料生產(chǎn)國，2001年上升為，2002年已過。2001年德國生產(chǎn)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(nèi)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(chǎn)量僅為，1995年增為，1998年超過，到2002年已增達(dá)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(qiáng)市場將持續(xù)走強(qiáng)，在包裝、工程、建材、農(nóng)用和日用塑料制品等各個領(lǐng)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(dá)左右，建材塑料制品需求量將達(dá)以上，農(nóng)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(nèi)都是僅次于美國的世界第二大塑料生產(chǎn)國。一直到1997年，日本塑料產(chǎn)量曾經(jīng)連續(xù)多年增長，年產(chǎn)量在70年代中期就已達(dá)，1987年突破，1991年達(dá)約，1992年和1993年因受日本經(jīng)濟(jì)下滑的影響，產(chǎn)量略有減少，分別降至和。從1994年起產(chǎn)量再度增長，1994年、1995年和1996年分別回升到、和，1997年的產(chǎn)量又比上年增長3.7％，達(dá)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(chǎn)量減為。而中國則增為，日本又退居第三位。
韓國塑料產(chǎn)量增長十分迅速，1986年超過，1990年增達(dá)，1992年突破，1994年、1996年和1997年分別上升到、和，1998年產(chǎn)量增至，1999年突破，2001年達(dá)，躋身于世界五大塑料生產(chǎn)國之列。韓國塑料原料產(chǎn)品中以聚乙烯居首，2001年產(chǎn)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(nèi)塑料消費量2001年制，產(chǎn)量大幅度減少。1998年，日本塑料產(chǎn)量為，比上年減少了8.7％。1999年和2000年日本塑料產(chǎn)量分別回升到和，但仍遠(yuǎn)未恢復(fù)到1997年的水平。2001年和2002年日本塑料產(chǎn)量再度下，只相當(dāng)于產(chǎn)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(shù)2001年為3.1萬人，出貨金額為85億美元，人均276美元。
塑料產(chǎn)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(chǎn)量)。
1.5 我國模具技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨
20世紀(jì)80年代開始，發(fā)達(dá)工業(yè)國家的模具工業(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(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)展的重要動力。此外，許多科研機(jī)構(gòu)和大專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(qiáng)國，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。
中國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)了半個多世紀(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)48"（約122），大屏幕彩電塑殼注射模具，6.5大容量洗衣機(jī)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(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)計制造周期等方面作出了貢獻(xiàn)。
盡管我國模具工業(yè)有了長足的進(jìn)步，部分模具已達(dá)到國際先進(jìn)水平，但無論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國內(nèi)市場的需要，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)展的一個重要里程碑。實踐證明，模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計制造的發(fā)展方向，可顯著地提高模具設(shè)計制造水平。
（4）重視快速模具制造技術(shù)，縮短模具制造周期。
第2章 塑件設(shè)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PTC公司的產(chǎn)品Pro/ENGINEER Wildfire 3.0,最終繪制出來的3D結(jié)構(gòu)圖2-1所示:
圖2-1 塑件模型3D圖
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(biāo)注如圖2-2所示。
2.塑件的表面質(zhì)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(shù)設(shè)計
2.2.1 材料選擇
通常,選擇塑件的材料依據(jù)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(shù)據(jù)。對于常溫工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)來說,要考慮的主要是材料的力學(xué)性能，如屈服應(yīng)力，彈性模量，彎曲強(qiáng)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(jù)以上的依據(jù)，選擇材料ABS為塑料件的材料。
ABS塑料
化學(xué)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(qiáng)度較高，化學(xué)穩(wěn)定性，電性能良好。
(2)與372有機(jī)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(qiáng)、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(yù)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?nèi)胨坏确椒ā?
(4)如成形耐熱級或阻燃級材料，生產(chǎn)3～7天后模具表面會殘存塑料分解物，導(dǎo)致模具表面發(fā)亮，需對模具及時進(jìn)行清理，同時模具表面需增加排氣位置。
ABS樹脂是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的聚合物，它將PS，SAN，BS的各種性能有機(jī)地統(tǒng)一起來，兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學(xué)性能。
ABS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(xiàn)象。
ABS工程塑料具有優(yōu)良的綜合性能，有極好的沖擊強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性好、電性能、耐磨性、抗化學(xué)藥品性、染色性，成型加工和機(jī)械加工較好。ABS樹脂耐水、無機(jī)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。
ABS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(jī)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(jù)以上選用的材料為ABS，查相關(guān)資料可知，ABS的收縮率為0.004～0.007，由公式（2-1）求出ABS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(chǎn)品的強(qiáng)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(chǎn)的成本，降低了生產(chǎn)的效率，同時，塑件的壁厚越厚，收縮率就增大，這樣使得產(chǎn)品的尺寸不穩(wěn)定性增加，降低了產(chǎn)品的質(zhì)量。因此產(chǎn)品的厚度必須得適中，根據(jù)材料的特性，查閱相關(guān)的資料，查得ABS制品的壁厚通常為1、1.2、1.5、2、2.5、3、6。
本次設(shè)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(shè)計塑件表面沿脫模方向應(yīng)具有合理的脫模斜度。塑件的脫模斜度大小跟塑件的性質(zhì)、收縮率、摩擦因素、塑件的壁厚和幾何形狀有關(guān)。
在設(shè)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(jù)，而ABS塑料的脫模斜度為，本設(shè)計的杯子本身就有一定的斜度，足夠?qū)⑺芗瞥?，不另設(shè)脫模斜度。
2.2.5 分型面的設(shè)計
選擇分型面是為了便于塑件的脫模和簡化模具結(jié)構(gòu)，該塑件因為壁薄故應(yīng)采用直接澆口形式進(jìn)料，采用直接澆口時，應(yīng)使用二板式單分型面模具。
選擇分型面時一般應(yīng)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(cè)向抽芯
（4）分型面容易加工
（5）側(cè)向抽芯盡量短
（6）利于排氣
2.2.6 確定型腔數(shù)量以及排列方式
本次模具設(shè)計采用的是一模一件，型腔的分布在實際的多型腔模具設(shè)計與制造中，對于精度要求較高、物理與力學(xué)性能要求均衡穩(wěn)定的塑料制件，應(yīng)盡量采用平衡式布置的形式。
2.3 本章小結(jié)
通過繪制塑件的2D，3D圖，來直觀分析塑件的具體形狀和結(jié)構(gòu)，為模具所需要的成型零件的選擇奠定基礎(chǔ)。
第3章 注塑設(shè)備和模架選擇
3.1 注塑設(shè)備選擇
選取注射機(jī)型號為XS-ZY-125，具體參數(shù)如表3-1：
表3-1 注塑機(jī)參數(shù)
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
AABSrture nozzle
4
3.2 注塑機(jī)重要參數(shù)校核
3.2.1 注塑容量校核
注塑機(jī)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，以容量計算時，必須使得在一個注塑成型周期內(nèi)所需的注塑塑料熔體的容量在注塑機(jī)額定注塑量的80％內(nèi)，也就是
（3-1）
式中 —注塑機(jī)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(shù)。
計算如下：
×16＋ （3-2）
式中 —成型塑件的體積，乘以16是因為本次的模具是一模十六腔；
—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(jī)的注塑容量為60，所以注塑機(jī)的注塑容量符合要求。
3.2.2 鎖模力校核
當(dāng)高壓的塑料熔體充滿型腔時，會產(chǎn)生一個沿注塑機(jī)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(nèi)塑料熔體的平均壓力。該推力應(yīng)該小于注塑機(jī)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(xiàn)象。
型腔內(nèi)塑料熔體的推力()可按下式計算
（3-4）
式中 —型腔內(nèi)塑料熔體沿注塑機(jī)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(shù)，取0.4；
—注塑壓力。
計算如下：
=1844.96
=180
＝132837.12N
也就是型腔內(nèi)的塑料熔體沿注塑機(jī)軸向的推力為133，而注塑機(jī)的鎖模力為400，所以注塑機(jī)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(jī)的開模行程是給定的，不受模具厚度的影響，當(dāng)模具的厚度變化時，可由其調(diào)模裝置調(diào)整。只要使得注塑機(jī)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(jī)最大開模距離（）；
—模具所需的開模距離（）。
100mm
也就是，所以注塑機(jī)的鎖模力符合要求。
3.3 模架選擇
根據(jù)型腔排列的方式以及初步確定的壁厚，選擇模架CI型，330X450。具體尺寸如圖3-1。
圖3-1 標(biāo)準(zhǔn)模架
3.4 本章小結(jié)
本章確定了注塑設(shè)備、注塑機(jī)的選擇、注塑機(jī)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(nèi)部設(shè)計奠定基礎(chǔ)。
第4章 澆注系統(tǒng)設(shè)計
4.1 主流道設(shè)計
4.1.1 澆口套設(shè)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(jī)噴嘴嘴頭的接觸球面必須吻合。注塑機(jī)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(jī)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(shè)計中，所以；而澆口套的圓錐孔的小端直徑d應(yīng)該大于噴嘴內(nèi)孔直徑：
（4-2）
由注塑機(jī)的參數(shù)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 澆口套尺寸
4.1.2 澆口套的固定形式
本次設(shè)計中，澆口套與注塑機(jī)定位孔采用過盈配合。
4.2 澆口設(shè)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(hù)耳澆口、直澆口等。
本次設(shè)計采用的澆口為直接澆口，直接澆口由主流道直接進(jìn)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(fù)雜深度較深的塑件。
4.2.1 直接澆口的尺寸
根據(jù)經(jīng)驗的數(shù)據(jù),一般的直接澆口直徑常為大徑＝6.0,小徑＝3.0，長度根據(jù)設(shè)計要求選擇45。
4.2.2 澆口位置的選擇
本次設(shè)計澆口位置的選擇，由于是桶狀，又是直接澆口，所以澆口位置應(yīng)該選在杯托的底部正中心的位置。最佳澆口位置分析和變形、熔接痕分析如圖4-2所示。
圖4-2 最佳澆口位置
4.3 本章小結(jié)
澆注系統(tǒng)的設(shè)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(shè)計加工工藝方案制定
5.1 型腔的設(shè)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(qiáng)度和剛度相對較高，且不易變形，對塑件的上表面不會產(chǎn)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。
如圖5-1為型腔。
圖5-1 型腔
5.2 型芯的設(shè)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(nèi)形尺寸（）；
—塑料的平均收縮率；
—修正系數(shù)，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：
＝29.55
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(shù)，取2/3；
—塑件的公差（）；
· —型芯制造公差，取/3（）。
型芯高度尺寸
＝11.66
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(jī)床加工、鉗加工和特殊加工。切削機(jī)床加工是指采用不同的切削機(jī)床，如車床、銑床、磨床進(jìn)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(jī)床所預(yù)留的加工余量，將模具半成品加工成符合藍(lán)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(dāng)模具零件使用普通機(jī)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(nèi)容
設(shè)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(diào)質(zhì)
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(nèi)容
設(shè)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(diào)質(zhì)
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(jié)
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(jī)的各種參數(shù)進(jìn)行校核，通過校核得知所選注射機(jī)是合理的。
第6章 側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計
6.1 機(jī)動側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)
機(jī)動側(cè)向分型與抽芯是利用注射機(jī)的開模力，通過傳動機(jī)構(gòu)改變運動方向，將側(cè)向的活動型芯抽出。機(jī)動抽芯機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但抽芯不需要人工操作，抽拔力較大，具有靈活，方便，生產(chǎn)效率高，容易實現(xiàn)全自動操作，無需另外添置設(shè)備等優(yōu)點，在生產(chǎn)中被廣泛采用。
機(jī)動抽芯按結(jié)構(gòu)形式可分為斜銷，彈簧，彎銷，斜導(dǎo)槽，斜滑塊，楔塊，齒輪條等多種抽芯形式。
本設(shè)計采用的是斜銷側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)。
6.2 斜銷側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)主要參數(shù)
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(cè)向孔或側(cè)凹深度加上23余量，即：
（6-1）
式中 —抽芯距（）；
—側(cè)向孔或側(cè)凹深度（）。
而所以
S＝30mm
6.2.2 斜銷的傾角
斜銷的傾角是決定斜銷抽芯機(jī)構(gòu)工作效果的一個重要參數(shù)，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(yīng)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(chǎn)中，一般取～，不宜超過。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(cè)面積（）；
—塑件與模體鋼材的摩擦系數(shù)，一般取0.1～0.3；
—脫模斜度。
計算得：
6.2.4 圓形斜導(dǎo)柱直徑的確定
1-定模板2-型芯
圖6-1 斜導(dǎo)柱直徑計算
計算公式（字母對應(yīng)的尺寸如圖6-1所示）
（6-3）
式中 —斜導(dǎo)柱直徑（）；
—抽拔力（）；
—受力點到斜導(dǎo)柱固定板平面的距離（）；
—抽拔角；
—斜導(dǎo)柱鋼材許用彎曲應(yīng)力（）碳素鋼；
mm （6-4）
計算如下：
12.68
取d=12mm。
6.2.5 斜導(dǎo)柱的總長度計算
1-定模板2-型芯
圖6-2 斜導(dǎo)柱長度計算
導(dǎo)柱長度計算公式為（字母對應(yīng)的尺寸如圖6-2所示）
（6-5）
式中 —斜導(dǎo)柱的總長度（mm）；
—斜導(dǎo)柱臺肩直徑（mm）；
—斜導(dǎo)柱抽拔角（°）；
—斜導(dǎo)柱固定板厚度（mm）；
—斜導(dǎo)柱與側(cè)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165mm。
6.3 本章小結(jié)
通過對斜銷側(cè)向分型機(jī)構(gòu)具體尺寸的設(shè)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(jī)構(gòu)設(shè)計
本設(shè)計中的脫模機(jī)構(gòu)采用推桿脫模機(jī)構(gòu)。
7.1 推桿脫模機(jī)構(gòu)
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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(shù)，≈0.7；
—推桿長度（mm）；
—推桿數(shù)量；
—鋼材抗拉彈性模量（MPa）；
—脫模力（N）。
計算如下：
=6.3
取標(biāo)準(zhǔn)值推桿直徑6。
7.2.2 推桿應(yīng)力校核
推桿應(yīng)力校核公式為：
（7-2）
式中 —推桿應(yīng)力（）；
—脫模力（N）；
—推桿數(shù)量；
—圓形推桿直徑（）；
—推桿鋼材的屈服極限強(qiáng)度（）。
一般中碳鋼；合金中碳鋼
計算如下：
7.3 本章小結(jié)
通過計算，確定了脫模的具體方式和推桿脫模機(jī)構(gòu)的具體尺寸，本設(shè)計中的脫模機(jī)構(gòu)采用推桿脫模機(jī)構(gòu)。
第8章 模具裝配圖和零件圖
本次設(shè)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(nèi)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(biāo)有充足的了解。裝配圖包含的內(nèi)容有：
（1）一組視圖：用來表達(dá)該部件的工作原理、裝配關(guān)系、連接方式和主要零件的結(jié)構(gòu)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(shè)備上或機(jī)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(shè)計和繪制零件圖而注釋的其他尺寸。
（3）技術(shù)要求：用語文字或符號說明對部件進(jìn)行說明，這一部分經(jīng)常指出的內(nèi)容有：裝配和檢驗的具體要求、機(jī)器的性能指標(biāo)的要求、安裝運輸和使用方面的要求、相關(guān)實驗項目的規(guī)定等。
（4）零件的編號、明細(xì)表和標(biāo)題欄：為了便于生產(chǎn)管理，對圖樣中所有的零件、部件都要進(jìn)行編號，依靠編號可以通過明細(xì)表查找零件的詳細(xì)信息。標(biāo)題欄提供圖樣的標(biāo)識信息、隸屬關(guān)系和設(shè)計者名稱、單位等其他相關(guān)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(shè)計裝配圖的繪制步驟如下：
（1）將設(shè)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(biāo)注尺寸、配合，打剖面線。
（5）繪制標(biāo)題欄、塑件圖，書寫技術(shù)要求。
本次設(shè)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(nèi)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(shù)要求。
零件圖包含的內(nèi)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(dá)零件的完整形狀，正確的視圖是描述零件形狀的基礎(chǔ)。
（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(shù)要求：一般是對零件圖的共性和特殊要描述的文字。
（4）標(biāo)題欄：在標(biāo)題欄中至少需要的內(nèi)容有：零件名稱、材料、比例、代號、設(shè)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(shè)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(biāo)注尺寸公差、形位公差、表面粗糙度。
（3）繪制標(biāo)題欄，書寫技術(shù)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(jié)
通過借助強(qiáng)大的計算機(jī)輔助軟件，對模具的2D裝配圖和零件圖進(jìn)行了具體的繪制。
結(jié)論
這是一次利用計算機(jī)輔助的設(shè)計。通過對紙杯托塑料模具設(shè)計，在設(shè)計過程中得出以下結(jié)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(zhì)量很明顯要優(yōu)越于在各個繪圖軟件中轉(zhuǎn)換。
2．雖然在整個模具繪制過程中都借助強(qiáng)大的CAD軟件，但CAD只是強(qiáng)大的二維繪圖軟件，在三維造型設(shè)計上使用起來相當(dāng)復(fù)雜和不便。尤其在模具設(shè)計中，對模具的設(shè)計分析幾乎提供不了任何幫助，因不能熟練使用Pro/E軟件進(jìn)行模具設(shè)計，所以在計算與校核時花費了大量的時間。Pro/E是一款功能十分強(qiáng)大的三維造型設(shè)計軟件，其獨有的模具設(shè)計模塊提供了分型面設(shè)計、靠破孔修補、澆注系統(tǒng)設(shè)計、型芯組件設(shè)計、側(cè)抽芯系統(tǒng)設(shè)計、開模動作、模具模流分析等一系列設(shè)計功能。EMX模塊包含了所有標(biāo)準(zhǔn)模架的型號，可隨時調(diào)用，節(jié)省大量繪制標(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)，能提高一次試模的成功率。
4．借助優(yōu)秀的軟件進(jìn)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(shè)計人員必須要有扎實、良好的專業(yè)知識才能夠設(shè)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(shè)計出合理的模具
致謝
在即將畢業(yè)之際，謹(jǐn)借此機(jī)會，向所有關(guān)心、支持我的老師、親人、同學(xué)和朋友致以最誠摯的謝意！
首先，衷心感謝我的指導(dǎo)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(shè)計和論文工作的順利完成產(chǎn)生了直接的影響。值此畢業(yè)設(shè)計論文結(jié)束之際，特向劉老師致以崇高的敬意。
在模具前期設(shè)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(guān)心和指導(dǎo)，十分感激。
感謝哈工大華德學(xué)院，在我四年的大學(xué)生活當(dāng)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(xué)四年曾經(jīng)幫助過我的所有同學(xué)。我永遠(yuǎn)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(jìn)行評審的各位老師。
參考文獻(xiàn)
1 陳維民.塑料成型與模具設(shè)計.哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院,2005
2 中國機(jī)械工程協(xié)會、中國模具設(shè)計大典編委會主編.注塑模具設(shè)計.江西科學(xué)技術(shù)出版社，2003
3 何忠寶等主編.典型零件模具圖冊.北京機(jī)械工業(yè)出版社,2001
4 朱孝錄.中國機(jī)械設(shè)計大典：第4卷.江西科技技術(shù)出版社,2002
5 錢泉森.塑料成型工藝及模具設(shè)計.高等教育出版社,2004
6 李得群.機(jī)械工程材料.機(jī)械工業(yè)出版社,2004
7 圖靈.中文AutoCAD2006機(jī)械制圖教程.上海科普出版社，2006
8 黃虹.塑料成型加工與模具.北京化學(xué)工業(yè)出版社,2003
9 黃毅宏.李明輝.模具制造工藝.北京機(jī)械工業(yè)出版社,2006
10 孫玉芹.機(jī)械精度設(shè)計基礎(chǔ).科學(xué)出版社,2004
11 李預(yù)斌.精通PRO/ENGINEER中文野火版.中國青年出版社,2004
12 葉久新.王群.塑料制品成型及模具設(shè)計.湖南科學(xué)技術(shù)出版社,2005
13 Miguel Sanchez-Soto:Optimizing the gas-injection molding of an automobile plastic overusing exABSrimental design procedure,Journal of Materials Processing Technology,2006
附錄1
模具裝配圖
附錄2
模具零件圖
-37-
收藏