通風蓋板的注塑模具設計及裝配過程的動畫設計【含全套CAD圖紙】

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購買設計文檔后加 費領取圖紙 畢業(yè)設計（論文）任務書 學生姓名： 學號： 學 院： 專業(yè)： 任務起止時間： 畢業(yè)設計（論文）題目： 通風蓋板模具設計及裝配過程的動畫設計 畢業(yè)設計工作內容： 1、翻譯外文資料、資料準備和寫開題報告（第 1 至第 3 周）； 2、結合生產實際，制訂零件的加工工藝，并進行相應的工藝參數(shù)計算；（第 4 至第 6 周）； 3、設計所有的模具，畫出裝配圖以及所有零件的工作圖；（第 7 至第11 周）； 4、模具加工過程的動畫設計（第 12 至第 14 周）； 5、攥寫畢業(yè)論文，準 備答辯；（第 15 周第 16 周） 注：要求全部用計算機繪圖和打印文稿（交打印件和電子稿） 資料： 1、機械制造工藝學； 2、模具設計及圖冊； 3、機械設計手冊手冊； 4、相關的技術資料。 5、 關資料； 指導教師意見： 簽名： 系主任意見： 簽名： 教務處制表 購買設計文檔后加 費領取圖紙 I 通風蓋板模具設計及裝配過程的動畫設計 摘要 目前塑料在實現(xiàn)“以塑代鋼”方面起著不可忽視的作用，它正以其物美價廉的特征滲透到國民經濟的各個領域。工程塑料制品的速度增長率為每年 10%，然而在工程塑料 中 70%— 80%以上的制品是采用注塑成型加工。如今塑料制品廣泛應用于 廣泛應用于電子、機械、汽車、航天、家電、玩具等各個行業(yè)。 因此也使注塑模具的設計與制造帶來了繁榮的景象。在模具設計中， 軟件以它強大的實體建模功能和結構分析功能扮演著不可或缺的角色。 本文簡要 概述了 術在國內外的發(fā)展狀況，介紹了 模具工業(yè)中的使用和發(fā)展情況 ,介紹了在我國研究和發(fā)展模具 術的必要性和迫切性 , 介紹了 軟件的一些模塊及其功能，介紹 模具與注射機的關系等， 并圖文并茂介紹了利用 軟件進行模具設計 的整個過程。涵蓋主題包括：模具型腔設計，澆注系統(tǒng)設計，脫模機構設計，溫度調節(jié)系統(tǒng)設計， 開模模擬等知識面。 在英文翻譯中，我將對國內資料沒有詳細介紹的溫度調節(jié)系統(tǒng)作了介紹。 關鍵詞 ： 塑 料 ； 模 具 ； 術 ； of of t is in by of It is as in to of go up by 0% 0% - 80% in in of so n is in of AD in of in AD in of of E of of of of of so I to 錄 摘要 ...................................................................................................................... I .............................................................................................................. 1 章 緒論 ........................................................................................................ 1 題背景 ................................................................................................... 1 料注射模具 .......................................................................... 1 料注射模具 ...................................................................... 2 算機在塑料注射模具設計與制造中的應用 ...................................... 2 代模具技術發(fā)展 ................................................................................... 3 一代模具設計軟件技術 ....................................................................... 4 件介紹 .......................................................................... 4 第 2 章 注塑零件的設計 .................................................................................... 6 料特性 ................................................................................................... 6 用性能 ............................................................................................ 6 型性能 ............................................................................................ 6 料制品結構設計 ................................................................................... 6 第 3 章 模具設計 ................................................................................................ 8 料的成型工藝特性 ............................................................................... 8 射機的選擇 ........................................................................................... 9 具材料的選擇 ..................................................................................... 11 具加工工藝 ........................................................................................ 12 射模具設計 ........................................................................................ 13 型零件結構設計 .......................................................................... 14 注系統(tǒng)設計 .................................................................................. 23 向機構的設計 .............................................................................. 25 氣系統(tǒng)設計 .................................................................................. 26 模機構設計 .................................................................................. 27 度調節(jié)系統(tǒng)設計 .......................................................................... 30 結論 .................................................................................................................... 32 致謝 .................................................................................................................... 33 參考文獻 ............................................................................................................ 34 附錄 .................................................................................................................... 35 第 1章 緒論 題背景 [單擊此處輸入論文正文。祝您才思泉涌，妙手生花，順利通過答辯 ] 料注射模具 產品的制造工藝過程都必須先進行設計，設計工作是新產品研制的第一步。設計工作的水平直接關系到新產品質量性能、研制周期和技術經濟效益。手工設計，設計人員必須查閱大量的技術資料和設計手冊，根據本單位和有關企業(yè)的技術資料，通過理論計算和實驗分析，把設計思想用圖紙和說明書表達出來后，再與有關工程人員討論、修改。在整個設計過程中 成智力和時間的浪費，這遠遠不能適應當今生產的發(fā)展。 隨著計算機的發(fā)展，為了提高設計效率和質量， 運而生了。 二十世紀下半葉最重要的技術成果之一，其應用水平往往體現(xiàn)一個國家 (地區(qū) )的科學技術水平，現(xiàn)已廣泛應用在各個行業(yè)和部門。模具行業(yè)是應用計算機輔助設計最多，并同時也是最能體現(xiàn) 越性的部門之一。 隨著科學技術的發(fā)展，模具行業(yè)在國民經濟中的地位日益提高、重要性日趨明顯。傳統(tǒng)的模具設計與制造方法己不能適應工業(yè)產品的迅速更新?lián)Q代和提高質量的要求。因此，國外工業(yè)發(fā)達的國家對模具 模具術的開發(fā)非常重視。早在二十世紀六十年代，國外一些飛機 制造公司就開始了 研究工作。 工業(yè)發(fā)達國家較大的模具生產廠家在模具 進行了較大投資，正大力開發(fā)研究這一技術。如法國的 具公司己購買了大型統(tǒng)，日本、美國、德國等國家也己開發(fā) 統(tǒng)，并廣泛應用于模具制造。 我國模具 開發(fā)開始于二十世紀七十年代末。雖然起步較晚，但發(fā)展迅速。到目前為止，先后經過國家有關部門鑒定的有精沖模、普通沖裁模、輥鍛模、錘模和塑料注射模等，但這些系統(tǒng)大多數(shù)仍處于研究開發(fā)階段，被推廣生產使用并形成商品化的不多。近幾年來華 中理工大學、上海交通大學、合肥工業(yè)大學、北京航空航天大學等高等院校對模具行了卓有成效的研究。其中華中理工大學研究開發(fā)的 射模 統(tǒng)，己受到川門的重視。它是在 件的基- 2 - 礎上，采用 供的 發(fā)平臺用 C 語言編寫的。它除了具有身的功能外，還具有模具結構設計子系統(tǒng)、結構及工藝參數(shù)計算校核子系統(tǒng)、塑料注射流動、保壓與冷卻模擬子系統(tǒng)、數(shù)控線切割編程子系統(tǒng)、建庫工具和設計進程管理等模塊。所有程序均能在 環(huán)境中集成運行 。 料注射模具 塑料注射模具設計的特點主要是 : 即根據制品及生產廠家的要求，對成型制品的材料性能、成型工藝條件、模具結構、使用設備等都要進行充分的考慮。但主要的還是要考慮塑料制品的形狀結構、尺寸大小以及由此帶來的模具結構問題。如成型零件的結構、頂出方式、排氣形式、冷卻回路的布置等。 注射模具包括澆注系統(tǒng)、成型零部件、脫模系統(tǒng)、導向系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)等組成。每一系統(tǒng)都有各自的結構形式，且結構形式由于加工制造方法、加工設備等的不同又有所區(qū)別，因此在設計 中沒有固定的準則，不同的設計人員對同一制品可能有多種結構設計，靈活性很大。 因此，針對上述特點反映到模具 求系統(tǒng)具有功能豐富、流程復雜、交互性強、用戶界面友好等特點。 塑料注射模具 一是模具結構 是模具 模具結構 括模具總體結構方案設計和零部件設計，數(shù)控仿真和數(shù)控程序的生成，模具裝配模擬，零件圖和裝配圖的生成與繪制等方面。 算機在塑料注射模具設計與制造中的應用 塑料注射模具的設計與制造是一個十分復雜的過程。它 包括產品的概念設計、模具總體方案設計、模具結構設計、模具零件制造加工、模具裝配以及制品生產等多個環(huán)節(jié)，在模具設計階段還要進行有關部件的分析模擬與校核。傳統(tǒng)的模具設計與制造方法難以全面考慮這些所有的環(huán)節(jié)?，F(xiàn)在，計算機己應用于上述的各個環(huán)節(jié)。借助于計算機這一強有力的工具和以把這些環(huán)節(jié)有機地結合起來。下面主要論述模具總體方案設計和分析模擬過程中計算機 該階段主要是根據塑料制品的要求，考慮成型型腔的數(shù)量、鑲件的材料、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、脫模系統(tǒng)以及側向 分型系統(tǒng)的結構形式，選擇- 3 - 模架類型、規(guī)格以及對注射設備的要求等。模具總體方案設計屬概念設計范疇，對整個設計過程和設計結果具有決定性影響。但是，其經驗性強，需要考慮多方面的因素和要求。因此，對設計人員的要求高 于模具結構的復雜性，總體方案的設計往往要經過反復修改，是一個逐步尋優(yōu)的過程。 模具總體方案設計 模具設計人員表達設計構思和反復修改設計方案提供了有效的手段，從而提高了設計結果的合理性和設計效率。人們對模具結構 出了有關裝配模型、虛零件和符號零件等不同方案，并 開發(fā)出一些注射模具總體方案設計的 現(xiàn)在， 術 (基于知識的系統(tǒng)， 模具總體方案設計方面的應用，己成為一個重要的研究課題。這種技術應用知識庫中的設計知識，從塑料產品應用需求、所用塑料的特性和工藝特征出發(fā)，經過逐步推理得出模具結構的各部分方案，從而得到總體設計方案。模具結構總體方案確定后，通過數(shù)控加工模塊生成模具零件的數(shù)控加工程序，實現(xiàn)了設計 制造 個過程的連接，從而加快了模具設計與制造的周期。 對于精密、大型的塑料注射模 具，其成型過程是一個復雜的過程。在以往的模具設計中，設計人員的經驗起著十分重要的作用。但也經常會進行反復的試模和修模，以不斷修整模具的不合理部分。但這樣會造成制造周期的延長和模具本身質量的下降。 代模具技術發(fā)展 模具設計是一個多環(huán)節(jié)的復雜過程，從初始化到最后的裝配檢測，實質上是將產品的設計信息在生產環(huán)節(jié)間進行不間斷傳送與處理并反饋的過程，正確的模具設計方法應該是并行工程的方法，是實現(xiàn)模具 各個模具間信息的提取、交換和處理的集成化，必須建立模具集成化的產品信息模型。采用基于特征變量化設計，工程數(shù)據庫 管理系統(tǒng)等技術已成為目前研究的熱門。 運用計算機輔助設計技術進行實物零件到實物的整個復雜過程稱為反演化工程，采用反演化技術，可迅速將事物 型化，再利用已有的模具 統(tǒng)進行模具設計，具有速度快等優(yōu)點，同時它使模具設計的流程由傳統(tǒng)的開環(huán)結構向閉環(huán)結構轉變：制件 而建立模具質量保證體系。利用和集成各種計算機技術，網絡為通訊手段，協(xié)調企業(yè)的各種行為以獲得好的經濟效益為目標來設計產品，模具作為一種特殊的行業(yè)無疑要向計算機化方向發(fā)展，這- 4 - 是未來模具 設計總的發(fā)展趨勢。 一代模具設計軟件技術 新一代模具軟件是建立在模具設計實踐中歸納總結出來的大量知識上。具有智能化意義 。在智能化軟件的支持下， 在是對傳統(tǒng)設計與計算方法的模仿，而是在先進設計理論的指導下，充分運用本領域專家的豐富知識和成功經驗，其設計結果必然具有合理性和先進性 。 新一代模具軟件以立體的思想，直觀的感覺來設計模具結構，所以生成的三維結構信息能方便地用于模具可制造性評價和數(shù)控加工，在三維參數(shù)化特征造型、成型過程模擬、數(shù)據加工過程仿真以及信息流的組織與管理方面已達到相當完善的程度并具 有較高的集成化水平。 新一代軟件已能具有面向裝配的功能，因為模具的功能還有通過裝配結果才能體現(xiàn)出來，而新一代模具軟件可為模具設計人員提供多種途徑來建立模具的裝配模型。采用南向裝配的設計方法后，模具裝配不在是幾個零件的簡單拼裝，起數(shù)據結構既能描述模具的功能，又可定義模具零部件間相互關系的裝配特征，實現(xiàn)零部件的關聯(lián)，因而能有效地保證模具的質量，目 前 ， 車 內 模 具 企 業(yè) 中 已 有 相 當 多 的 廠 家 引 進 了 較 高 檔 次 的統(tǒng)，諸多軟件在中車模具工業(yè)中應用。 件介紹 隨著模具技術的發(fā)展，涌現(xiàn) 出了很多設計和制造模具的優(yōu)秀的軟件。有： 件 包 （ 算機圖形增強設計與制造）、 件包（ 算機輔助三維圖形交互應用軟件包）、 司的 統(tǒng)、 司的統(tǒng)、 司的 統(tǒng)。這些軟件 的出現(xiàn)，使模具的設計和制造過程變的更為方便和快捷。本設計采用的軟件是 1988 年問世以來， 10 年間已成為全世界及中國地區(qū)最普及的 3D、 統(tǒng)。 今日儼然成為世界 3D 統(tǒng)的標準軟件，廣泛應用于電子、機械、模具、工業(yè)設計、汽機車、自行車、航天、家電、玩具等各行業(yè)。 謂是個全方位的 3D 產品開發(fā)軟件，集合了零件設計、產品組合、模具開發(fā)、 金件設計、鑄造件設計、造型設計、逆向工程 、自動測量、機構仿真、應力分析、產品數(shù)據庫管理等功能于一體。 一套由設計至生產的機械自動化軟件，是新一代的產品造型系統(tǒng)，是一個參數(shù)化、基于特征的實體造型系統(tǒng)，并且具有單一- 5 - 數(shù)據庫功能。 采用參數(shù)化設計的、基于特征的實體模型化系統(tǒng)，工程設計人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，您可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。這一功能特性給工程設計者提供了在設計上從未有過的簡易和靈活。 2. 單一數(shù)據庫 建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據庫上，不象一些傳統(tǒng)的統(tǒng)建立在多個數(shù)據庫上。所謂單一數(shù)據庫，就是工程中的資料全部來自一個庫，使得每一個獨立用戶在為一件產品造型而工作，不管他是哪一個部門的。換言之，在整個設計過程的任何一處發(fā)生改動，亦可以前后反應在整個設計過程的相關環(huán)節(jié)上。例如，一旦工程詳圖有改變， 控）工具路徑也會自動更新；組裝工程圖如有任何變動，也完全同樣反應在整個三維模型上。這種獨特的數(shù)據結構與工程設計的完整的結合，使得一件產品的設計結合起來。這一優(yōu)點，使得設計更優(yōu)化，成品質 量更高，產品能更好地推向市場，價格也更便宜。 有包括 27 個模塊，本設計使用的主要是 塊。 塊用于設計模具部件和模板組裝，它包括如下功能： （ 1） 采用參照設計模型的方法，自動生成模具型腔幾何體。 （ 2） 對單一、多面類似或者多面不同的型腔，采用 （ 3） 對復雜的多面 /注模 ，提供 動功能。 （ 4） 用不同的縮減補償方式，修改造型幾何體。 （ 5） 在模擬過程，采用干擾核查的方法支定度及模似模具開口及 （ 6） 備有 C—Z 分析軟件，提供空腔沖填及 擬、 度、 及流體速度 ( （ 7） 直接取得 具設計工程的信息，包括沖填器皿及型腔表面積等信息。 （ 8） 可生成模具的特 定功能，包括澆口 (澆道 (澆槽 (冷凝線 (分離線。 （ 9）標準化的模具組裝及元件。 - 6 - 第 2章 注塑零件的設計 料特性 給定材料：尼龍 66 用性能 尼龍 66 具有堅韌，耐磨性好，耐疲勞，耐水，抗霉菌，強度高等特點，主要適用于制作一般的機械零件，減磨耐磨零件，傳動零件，以及化工、電器、儀表等零件。 型性能 點較高，熔融溫度范圍較窄，熔融狀態(tài)穩(wěn)定性差。料溫超過 300℃、滯留時間超過 30 分鐘時，即會分解； 型前 須預熱干燥，并應防止再吸濕，吸濕后流動性下降，易出現(xiàn)氣泡、“銀絲”等。高精度塑件應經調濕處理； 溢料，溢邊值為 右。用螺桿式注射機注射時，螺桿應帶止回環(huán)，宜用自鎖式噴嘴，并應加熱； 向性明顯，易發(fā)生縮孔、凹痕、變形的弊病，成型條件應穩(wěn)定； 成型時要嚴格控制模溫，一般按塑件壁厚在 20～ 90℃范圍內選取。料溫不宜超過300℃，受熱時間不得超過 30 分鐘，料溫高則收縮大，易出現(xiàn)飛邊。 注射壓力高，易出飛邊，收縮減小，方向性強，注射壓力低，易發(fā)生凹痕、波紋。成型周期的長短視塑件壁厚而定。為了減少縮孔、凹痕、縮孔，宜取低模溫，低料溫。樹脂粘度小時，高壓注射及冷卻時間取長； 料制品結構設計 塑件的幾何形狀與成型法，模具分型面選擇，對塑件是否能夠順利成型和脫模有直接關系。由給定的二維圖，利用 軟件的實體造型功能進行造型，塑件的形狀如下圖所示。 - 7 - 圖 2件視圖一 圖 2件視圖二 塑件壁厚首先決定塑件的使用要求，即強度，結構，重量，電氣性能，尺寸穩(wěn)定性以及裝配等各項要求，另外還應盡量使壁厚均勻，避免太薄，否則應會因引起收縮不均塑件變形產生氣泡，凹陷等問題。 （ 1） 尼龍加強制品壁厚可以查《塑料注射成型技術》（金盾出版社）表。 尼龍料溫 200— 300℃注射壓力（ 800— 2000。模溫 40—60℃，壁厚 上是推薦值，現(xiàn)在文里還有一種確定壁厚的方法。 （ 2） 經驗公式計算法 δ=（ L/100+ 172/100+ 慮到尼龍沖擊強度高，韌性好，再結合實際設計要求， 8 - 第 3章 模具設計 料的成型工藝特性 塑料制件設計視塑料成型方法和塑料品種性能不同而有所差異。本節(jié)主要討論塑料制件品中產量最大的注射成型模具的設計。 塑料在常溫下是玻璃態(tài)，若加熱則變?yōu)楦邚棏B(tài)，進而變?yōu)檎沉鲬B(tài)，從而具有優(yōu)良的可塑性，可以用許多高生產率的成型方法來制造產品，這樣就可以節(jié)約原料，節(jié)省工時，簡化工藝過程，且對工人技術要求低，易于組織大批量生產。 塑料制件主要是根據使用要求進行設計，由于塑料有其特殊的物理機械性能 ，因此設計塑料件是必須充分發(fā)揮其性能上的優(yōu)點，避免或補償其缺點，在滿足使用要求的前提下，塑料件形狀應進可能地作到簡化模具結構，符合成型工藝特點，在設計塑料件是必須考慮以下幾個方面的因素： 1. 收縮率 塑料從熱的模具中取出并冷卻到室溫后，其尺寸發(fā)生變化的特性稱為收縮率。成型收縮主要表現(xiàn)在以下四個方面：塑件的線尺寸收縮、收縮方向性、后收縮、后處理收縮。收縮綠用尺寸相對收縮的百分數(shù)來表示。由于金屬與塑料的線脹系數(shù)不同，收縮率分為實際收縮率和計算收縮率。實際收縮率表示模具或塑件在成型溫度時的尺寸與塑件在室溫時的尺寸之間的差別，而計算收縮率則表示室溫時模具尺寸與塑件尺寸的差別。這兩種收縮率的計算可按下列公式求得： Q 實 =（ （ ； Q 計 為計算收縮率； 影響收縮率變化的因素主要有以下幾個方面：塑料品種、塑件結構、模具結構、成型工藝。 比體積是單位質量的松散塑料所占的體積， 以 g 計；壓縮率是塑料的體積與塑件的體積之比，其值恒大于 1。比體積和壓縮率都表示粉狀或短纖維狀塑料的松散性。它們都可以用來確定模具或注射機加量的大小。 - 9 - 塑料在一定溫度與壓力下填充型腔的能力稱為流動性。流動性過大容易造成溢料過多，填充不密實，塑件組織疏松，樹脂與填料分頭聚積，易粘模而使脫模和清理困難以及過早硬化等缺陷；流動性過小則填充不足，不易成型，成型壓力增大。因此選用塑件的流動性必須與塑件要求，成型條件相適應。 敏性及揮發(fā)物含量 有 些塑料在成型時易產生內應力而使塑件質脆易裂，在外力作用下或在溶劑作用下即發(fā)生開裂現(xiàn)象。熔體破裂是指一定熔融指數(shù)的塑料，在恒定溫度下通過噴嘴孔時其流速超過某值后，熔體表面發(fā)生明顯橫向裂紋的現(xiàn)象。這兩種現(xiàn)象既影響塑件的外觀質量，又有損塑件的性能。增加模具的脫模斜度，適當調節(jié)模溫、料溫和注射壓力，適當加大噴嘴孔徑，減小注射速度都是有效的解決辦法 射機的選擇 每付模具都只能安裝在與其相適應的注射機上進行生產，因此模具設計與所用的注射機關系十分密切。在設計模具時，應詳細了解注射機的技術規(guī)范。才能設計出合乎要求的模具 。從模具設計角度出發(fā)，首先應了解的技術規(guī)范有：注塑機的最大注射量、最大注射應力、最大鎖模力、最大成型面積、模具的最大和最小厚度、最大開模行程，以及機床模板安裝模具的螺釘孔（或 位置和尺寸。 （ 1）塑件體積的計算 利 軟件中的模型分析功能 ,計算出單個塑件的體積為 × 2）流道體積的初估 其中 分流道襯套不規(guī)范系數(shù) ） - 10 - （ 3）注射總體積 計算 1+本設計的注塑材料是尼龍 66，由《模具設計與制造簡明手冊》一書可以得知其工藝參數(shù)如下： [溫度參數(shù) ] 預熱干燥溫度： 100～ 110℃ 料筒溫度： 245～ 350℃（后段） 噴嘴溫度： 170～ 180℃ 模具溫度： 20～ 90℃ 后處理溫度： 90～ 100℃ [壓力參數(shù) ] 注射壓力： 70～ 120速度或時間參數(shù) ] 預熱時間： 12～ 16h 注射時間： 20～ 90s 高壓時間： 0～ 5s 冷卻時間： 20～ 120s 總成型周期： 50～ 220s 后處理時間： 4h 根據以上參數(shù)，由《模具設計與制造簡明手冊》表 2參考，選用 主要技術參數(shù)如下： 注射容量， 125 螺桿（柱塞）直徑， 42 注射壓力， 119 噴嘴球直徑， 12 鎖模力， 900 拉桿內間距， 570× 570 移模行程， 300 最大模具厚度 ， 300 最小模具厚度 ， 200 模具定位孔直徑 ， 100 噴嘴球直徑， 12 3. 合模力校核 由 參數(shù)，鎖模力 F=1000，校核其是否合格。 分型面方向最大投影面積 A=2= 11 - 最大合模力的計算 F=K× A× Q/900=（ × 2150/900×（ 25%— 50%）<[F] 其中 k 為安全系數(shù)取 為最大投影面積 為腔內壓力其約為 25%— 50%的注射壓力 所以在合模力方面 合要求 4. 模具厚度校核 所設計的模具厚度設計 H 應滿足 00 00=205核 :200〈 205〈 300 此模具在厚度方面已經滿足 要求 具材料的選擇 現(xiàn)代注塑成型技術必須能以低廉的成本滿足高質量的要求，日益提高產品的生產要求。為此，必須控制成型工藝，合理選擇注射材料，并根據產品要求控制模具成型尺寸精度及表面質量。由于塑料尺寸精度的高低，要求模具必須按相應的精度或更高的精度進行制 造。模具在制造過程中，必須能承受巨大的注射壓力進而可靠地完成重復動作，同時使模具的工作壽命盡可能的高，以補償一次性的巨額投資。模具的可靠性及使用壽命除與內部結構設計，使用過程中的保養(yǎng)關系外，主要取決于模具所選用的材料、熱處理方法及制造的加工方法。 合金鋼最適合用來做模具，目前國內常用的塑料模具材料是 45 鋼， 50鋼和 55 號鋼，通常使用的是 45 鋼，這種材料不但能夠滿足模具工作的要求，而且價格低廉，易于購買。而鑲塊或型腔嵌件有時也用其他的材料。注射模具通常由幾個部分組成，這些部件在模具內有各自的功能，因而在選材和 熱處理方面有各自的要求，我們主要討論選材方面。 芯材料的選擇 主要性能要求：除了要求有較強的耐磨性以外，還要有較高的強度，在加工某些材料時，還要求有較好的熱應性或耐蝕性。此外，由于制件的形狀、大小、精度和批量各不相同，因此模具中同類的零件也應該根據具體情況選材。綜合本設計要求，選材為： 55 鋼其熱處理方法為淬火加低溫回火且 55。 套材料的選擇 主要性能要求：較高的硬度和耐磨性。中心有一定的韌性。 - 12 - 導柱材料： 20 熱處理方法：滲碳 55 導套材料 ： 20 熱處理方法：滲碳 于導柱。 主要性能要求：表面耐磨，有時還需要耐腐蝕性和熱硬性。 澆口套材料： 熱處理方法：淬火加低溫回火 55 料桿的材料及要求 主要性能要求：一定的強度及耐磨性 頂出桿材料： 45鋼 熱處理方法：端部淬火 55 出板、 固定板、 模腳等材料的選擇及要求 主要性能要求：一定的強度。 材料： 45鋼 熱處理方法：調質處 理。 200 釘、定位環(huán)等材料的選擇及要求 主要性能要求：一般強度 材料：鋼 45 具加工工藝 模具是生產塑料制品必需的設備，模具質量的優(yōu)劣，直接影響到產品的質量，因此，正確設計和制造模具，是保證產品質量的關鍵之一。 模具由許多零件組成，從制造來看，這些零件可以分為三類：標準件、通用件和專用件。 （ 1）用通用機床加工 由于通用機床不適宜加工成型表面，因此主要依靠技工的技術用手工的方法來輔助加工，生產率很低，成本很高，質量也不易 保證。 （ 2）用專用切削機床加工 主要是仿型銑床。由于此類機床價格高，結構較復雜，難以普遍采用。 （ 3）采用型腔加工新工藝 由于型腔加工的重要性和困難性，因此很久以來人們就想了各種方法解決，至今已有了很多較為適用的型腔加工新工藝。它們的出現(xiàn)，使型腔加工的周期大為縮短，成本也相應下降?，F(xiàn)在我國各專業(yè)模具都已采用新工藝作為制造模具的重要手段。目前比較重要的型腔加工新工藝有冷擠壓加工、電火花加工、精密鑄造和低壓鑄造等。這些方法都具有其優(yōu)點和各自的情況來考慮。 型腔冷擠壓成型，使在室溫條件下，利用裝 在壓力機上的沖頭（凸模），以很大的壓力（擠壓鋼時可達 200kg/上）擠入模胚，使模胚產生塑性變形，從而形成和沖頭的形狀及大小一致的凹穴，在經過適當?shù)那? 13 - 削力修整，使成為所需的型腔，該工藝有如下優(yōu)點 （ 1）生產效率高 尤其是多腔的情況。 （ 2）精度和光潔度高 精度可達三級或更高，光潔度可達 9 凸模的精度和光潔度來決定。 （ 3）冷擠壓可使模坯的金屬組織更加緊密，硬度和耐磨性亦有所提高。 模具型腔的電火花加工，也稱電脈沖加工，也已用工件和工具電極（以下簡稱電極）之間產生約一萬度 的高溫，使該點的金屬熔化，氣化而被蝕去，在大量的火花放電情況下，就會不斷地蝕去金屬，最終形成所需形狀的型腔。電火花加工是在四十年代中期發(fā)明的，由于它具有溫度高區(qū)域小等特點，因此可以對任何高熔點或高硬度合金進行尺寸加工，電火花加工不同于切削加工，切削加工時刀具的硬度必須大于工件的硬度，而且由于切削力較大，所以刀具本身必須具有一定的強度及剛度。而電火花加工時基本上不存在什么“切削力”，因此，惦記的硬度可以大大低于工件。電火花加工模具的方法的發(fā)展，給模具設計和制造帶來了極大的方便，主要有以下三方面： （ 1）過去由 于切削加工的限制，某些形狀的型腔需要將整體模分組再合模，現(xiàn)在可以整體制造，從而方便了加工而且有利于模具強度和剛度的提高。 （ 2）由于電火花加工不受材料的強度和硬度的影響，所以模胚可以先淬火后加工以避免淬火變形對型腔尺寸和形狀的影響。 比用機，鉗加工可以提高生產率，降低技術，并減少了對熟練技工的需要。 射模具設計 注射模可分為動模和定模兩大部分，注射時動模和定模閉合構成型腔和澆注系統(tǒng)，開模時動模和定模分離，取出塑件。定模安裝在注射機固定模板上，而動模則安裝在注射機的移動模板上。 注射模的總體功能結構 分為： （ 1）成型部分 — 做為塑件的幾何邊界，包容塑件，完成塑件的結構尺寸等的成型。 （ 2）澆注系統(tǒng) — 將注射機噴嘴過來的熔融塑料過度到型腔中，起了輸送管道的作用。 （ 3）排氣系統(tǒng) — 充模時，排除熔料進入后模腔中多余的氣體或料流端的冷料等。 （ 4）溫度調節(jié)系統(tǒng) — 控制模具的溫度，使熔融塑料在充滿模腔后迅速- 14 - 可靠定型。對于不同的塑料和塑件，溫度調節(jié)的方法不一樣，在本例中，不設計該系統(tǒng)。 （ 5）脫模機構 — 把模腔中定型后的塑件 從模具中脫分并取出的部件。 （ 6）模體（模架） — 是整個模具的主骨 架，通過它將模具的各個部分有機的結合在一起，并在使用時，通過它與注射機聯(lián)系在一起。 型零件結構設計 型面的確定 選擇模具分型面應考慮以下基本原則： 1． 塑件質量考慮 （ 1）確保塑件尺寸精度 選擇分型面的時，應考慮減小由于脫模斜度造成塑件的大小端尺寸差異。由于本塑件相對高度較小，而且自身有斜度，所以選底面為分型面。 （ 2）確保塑件表面要求 分型面應盡可能選擇在不影響塑件外觀的部位以及塑件外觀的要求，而且分型面處所產生的飛邊應容易修整加工。 2． 注射機技術規(guī)格考慮 （ 1）鎖模力考慮 盡可能減少塑件在分型面上的投影 面積。當塑件在分型面上的投影面積接近于注射機的最大注射面積時， 有產生溢料的可能。 （ 2）模板間距考慮 本塑件高度僅有 12遠小于注射機移模行程，因此不用過多考慮模板間距。 （ 1） 簡化脫模部位 為便于塑件脫模，應是塑件在開模時盡可能留于動模部分 （ 2） 方便澆注系統(tǒng)的布置 （ 3） 便于排溢，有利于氣體的排出，分型面盡量與料流的末端重 合，即零件的上表面。 （ 4） 模具整體結構簡化，盡量減少分型面數(shù)目，盡量采用平直分 型面。 4. 模具制造難易性考慮 此次設計的通風蓋板的外形較簡單， 模具制造相對比較容易。 本設計 完全是在 境下設計的，下面我就本設計中的難點 — 型腔設計做詳細講解。 - 15 - 破孔填補 利用靠破孔填補的方法，將塑件上的兩小孔填補上，并使利用合并工具把零件表面合并成一個完整的面。 點選 圖標，選擇零件，單擊確定打開。如圖 3示 。 圖 3件 通過自定義建立曲線 ，利用混合 ，功能將原零件上兩孔補滿并通過合并工具 將其表面合并成為一體。如圖 3 圖 3口的生成 生成切口，以便在后面型腔生成過程中能將塑件從模具型腔中切除。 單擊 圖標，彈出如圖 3示，在類型中選取組件，點選取消缺省模板，單擊確定，彈出圖 4圖選取，單擊確定。 - 16 - 圖 3圖 3文件選項 單擊 圖標，選擇零件，彈出元件放置菜單，如圖 3擊 缺省，完成零件的放置。單擊 圖標，彈出圖 3件創(chuàng)建菜單，確定后彈出 3圖選取確定。 - 17 - 圖 3圖 3件創(chuàng)建 圖 3建選項 - 18 - 再次單擊 圖標，選擇相同零件，在放置菜單里定義兩個 零件的相對位置。單擊 拉伸成毛坯如圖 3 圖 3坯 激活毛坯→插入→數(shù)據共享→切出，左鍵選取零件→再全取毛坯→確定→創(chuàng)建切口成功。 芯及動定模板的生成 逐個選中紅色的零件邊界→編輯→延伸到面→選中終止面→確定。結果如圖 3圖 3界延伸 - 19 - 選中分模面分別對型芯和腔體進行編輯→實體化操作生成型芯和腔體。如圖 3圖 3芯 圖 3體 模板的生成 單擊 選擇 腔體上表面或下表面做參考平面，在腔體上創(chuàng)建一個基準面，基準面將 腔體平均分成上下兩部分。如圖 3 - 20 - 圖 3建一個基準面 以前個步驟所建基準面為基準分別減切上部分和下部分，生成動模板和定模板。如圖 33 圖 3模板 圖 3- 21 - 模板的最終生成 分別在動、定模板上進行導孔，螺紋孔，銷孔等設計。如圖 33 圖 3圖 3模板 模結構設計 凹模是成型塑件外型的主要部分。整體方式強度，剛度好，結構簡- 22 - 單。而鑲拼式凹模的剛性不如整體式凹模，且易在塑件表面留下鑲拼線痕跡，而且模具的結構 復雜。而且該塑件結構復雜，采用鑲拼組合方式的凹模會使模具的結構復雜，而且影響模具的剛度及塑件的成型質量，所以采用整體式凹模牢固可靠，不易變形，簡化了模具的結構，成型的塑件質量較好。凹模的結構如圖 3 圖 3模結構設計 凸模是成型塑件內形的成型零件。原理同凹模設計，為了簡化模具制造工藝，是模具維修，更換方便，凸采用鑲塊的方式設計，在動模板上鑲上兩個型芯。凸模的結構如圖 3 圖 3腔壁厚計算 塑料模具要求既不允許強度不足而發(fā)生明顯變形，甚至破壞，也不允- 23 - 許因剛 度不足而發(fā)生過大變形，因此要求對強度和剛度加以合理考慮。 在注射成型過程中，型腔所受的力有塑料熔體的壓力，合模時的壓力，開模時的拉力等，其中最主要的是塑料熔體的壓力。在塑料熔體壓力作用下，型腔將產生內應力及變形。若型腔側壁和底壁厚度不夠，當型腔中產生的內應力超過型腔材料的許用應力時，型腔即發(fā)生強度破壞。與此同時，剛度不足則發(fā)生過大的彈性變形，從而產生溢料和影響塑件尺寸及成型精度，也可能導致脫模困難等。但是，理論分析和時間證明，模具對強度及剛度的要求并非同時兼顧。對大尺寸型腔，剛度不足是主要問題，剛度 的計算的條件則由于模具特殊性，可以從以下幾個方面加以考慮： 模具型腔的某些配合面當高壓塑料熔體注入時，會產生足以溢料的間隙。為了使型腔不致因模具彈性變形而發(fā)生溢料，此時應根據不同塑料最大不