φ134水桶注塑模CADCAM設(shè)計(jì)【材料成型及控制工程專業(yè)資料】
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文獻(xiàn)綜述
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文獻(xiàn)綜述
一、 模具的介紹
模具是用以限定生產(chǎn)對(duì)象的形狀和尺寸的裝置，是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)裝備，被稱為“工業(yè)之母”。工業(yè)生產(chǎn)上用以注塑、吹塑、擠出、壓鑄或鍛壓成型、冶煉、沖壓、拉伸等方法得到所需產(chǎn)品的各種模子和工具。 簡而言之，模具是用來成型物品的工具，這種工具由各種零件構(gòu)成，不同的模具由不同的零件構(gòu)成。它主要通過所成型材料物理狀態(tài)的改變來實(shí)現(xiàn)物品外形的加工。
1.模具的分類
之所以稱模具為“工業(yè)之母”，是因?yàn)樗谏钪袘?yīng)用廣泛，活躍在各行各業(yè)之中。粗加工工業(yè)產(chǎn)品零件、精加工零件以及和我們生活息息相關(guān)的大部分塑料產(chǎn)品都由模具成型。作為“工業(yè)之母”，模具涉及機(jī)械、汽車、輕工業(yè)、電子、化工、冶金、建材等等各個(gè)行業(yè)。由于模具在生活中應(yīng)用廣泛，涉及行業(yè)面廣，其種類也呈現(xiàn)出多樣化。
按材料在模具內(nèi)的成形特點(diǎn)，可將模具分為以下幾類：
1.1 冷沖模
（1）沖裁模：落料模、沖孔模、切邊模
（2）彎曲模：彎形模、卷邊模、扭曲模
（3）拉深模
（4）成形模：校平模、縮口模、翻邊模、壓印模
（5）冷擠壓模
1.2型腔模
（1）鍛模
（2）合金壓鑄模
（3）塑料模：壓縮模、擠出模、注射模
（4）粉末冶金模、陶瓷模、橡膠模
2.模具制造的特點(diǎn)
模具生產(chǎn)制造技術(shù)集中了機(jī)械加工的很多技術(shù)，有機(jī)電結(jié)合加工，也離不開鉗工手工操作。
2.1 模具生產(chǎn)方式的選擇
（1）零件批量小的模具生產(chǎn)，采用單件及配制的方式。
（2）零件件批量較大，采用成套性生產(chǎn)。
（3）如果同一種零件件制品需多個(gè)模具完成，加工和調(diào)整模具時(shí)應(yīng)保持前后的連續(xù)性。
2.2 模具制造的特點(diǎn)：
（1）同一工序的加工內(nèi)容較多，故生產(chǎn)效率較低。
（2）要求工人的技術(shù)等級(jí)較高。
（3）模具某些工作部分的尺寸及位置，必須經(jīng)過試驗(yàn)后來確定。
（4）裝配后遠(yuǎn)均需試模、調(diào)整及修模。
（5）模具生產(chǎn)周期一般較長，成本較高。
（6）模具生產(chǎn)是典型的單件生產(chǎn)，故生產(chǎn)工藝、管理方式、制造工藝都具有獨(dú)特的規(guī)律性和特殊性。
2.3模具生產(chǎn)的步驟
（1）模具圖樣設(shè)計(jì) 包括模具總裝圖、零件圖。
（2）制訂工藝規(guī)程 即 制訂出整個(gè)模具或零部件的加工工藝及操作方法，填寫工藝卡。
（3）零部件的生產(chǎn) 即按工藝卡上制訂的工藝加工零部件。
（4）裝配。
（5）試模與調(diào)整 在壓力機(jī)上邊試邊調(diào)整，校正，直到生產(chǎn)出合格的零件。
（6）檢驗(yàn)和包裝 檢驗(yàn)外觀，打好刻記，將試出的另件制品隨同模具一起打包。
2.4模具加工的工藝方法
（1）鑄造加工 鋅合金鑄造，低熔點(diǎn)合意鑄造，鈹銅合意鑄造及合成樹脂澆注。
（2）切削加工 普通機(jī)床加工，仿形銑加工，成形磨加工雕刻，數(shù)控機(jī)床加工。
（3）特種加工 電加工（電火花，線切割，電解）腐蝕加工超聲波加工。
?。?）粗加工 以去除大部分余量為目的。
（5）精加工 使工件達(dá)到較高的加工精度及表面質(zhì)量。
（6）整修加工 拋光、導(dǎo)柱 、導(dǎo)套的研磨。
2.5模具制造過程的基本要求
（1）保證加工質(zhì)量。
（2）保證制造周期。
（3）保證較低的成本。
（4）提高工藝水平。
（5）保證良好的工作條件。
3.模具的生產(chǎn)
3.1模具生產(chǎn)過程
模具生產(chǎn)過程是指：將原材料通過鑄造、切削加工和特種加工的方法，使之變成模具零件，并按規(guī)定的技術(shù)要求，將這些零件進(jìn)行配合和連接，最終成為模具的全過程。
模具生產(chǎn)過程主要包括原材料的運(yùn)輸和保存，生產(chǎn)的準(zhǔn)備工作，毛坯的制造，零件的加工和熱處理，模具的裝配、試模與校正，直至包裝等內(nèi)容。
一般說來，為便于組織生產(chǎn)和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，生產(chǎn)過程有時(shí)并不全在一個(gè)工廠內(nèi)完成，常分散在很多專業(yè)化工廠內(nèi)進(jìn)行，如模架、緊固螺釘、彈簧等許多零件，都是在其它專業(yè)性工廠進(jìn)行生產(chǎn)的。而模具生產(chǎn)，往往是按一定順次將原材料或半成品，通過加工與裝配制造成本廠的模具產(chǎn)品。因此，模具生產(chǎn)過程主要是用機(jī)械加工和特種加工方法，直接改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀、尺寸、相對(duì)位置和性質(zhì)等，使之成為成品或半成品，并按規(guī)定的技術(shù)要求，將這些零件和外協(xié)及購買來的標(biāo)準(zhǔn)件，按一定順序配合和連接起來，使之成為完整的模具工藝過程。
3.2模具生產(chǎn)的特點(diǎn)及工藝特征
模具是機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備，是生產(chǎn)工業(yè)產(chǎn)品中不可缺少的工具。一套模具制成之后，可以生產(chǎn)數(shù)萬及數(shù)十萬件產(chǎn)品零件，具有很高的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。但模具生產(chǎn)的特點(diǎn)一是典型單件生產(chǎn)的產(chǎn)品，二是按照與用戶簽定的模具合同來安排生產(chǎn)計(jì)劃的。因此，模具生產(chǎn)工藝管理方式、制訂的模具制造工藝過程都應(yīng)具有獨(dú)特的規(guī)律與其相適應(yīng)。其生產(chǎn)工藝特征主要表現(xiàn)為：
(1)模具零件的毛坯制造采用木模、手工造型、砂型鑄造或自由鍛造。故毛坯精度一般較低，加工余量較大。
(2)模具零件在加工與制造中，除采用通用設(shè)備按機(jī)群式布置外，更需要高效、精密的專用加工設(shè)備和機(jī)床。
(3)在加工時(shí)，一般使用通用夾具，很少采用專用卡具，并由劃線及試切法保證尺寸。
(4)在加工及制造過程中，除采用通用量具及萬能量具外，更需要采用精密的測(cè)量儀器。
(5)模具零件在加工過程中，一般采用配合加工方法，對(duì)于精密模具如多工位級(jí)進(jìn)模的拼塊，應(yīng)考慮其形狀幾何尺寸的互換性。
(6)模具生產(chǎn)應(yīng)最大限度地實(shí)行零部件和工藝技術(shù)及其管理的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系列化，盡量轉(zhuǎn)單件生產(chǎn)為批量生產(chǎn)。
(7)模具多為單件生產(chǎn)，型面復(fù)雜、精度要求高、加工難度大，因此模具生產(chǎn)一般都需要對(duì)工人技術(shù)要求較高。
(8)模具生產(chǎn)需具備專業(yè)化的生產(chǎn)組織形式，且該形式與其生產(chǎn)方式應(yīng)相適應(yīng)。
二、中國模具的發(fā)展?fàn)顩r
1.已進(jìn)入模具生產(chǎn)大國之列，但還不是模具強(qiáng)國。
進(jìn)入新世紀(jì)以來，我國模具銷售額以年平均20%左右的速度增長，2006年模具銷售額達(dá)到720億元人民幣，居日本、美國之后第三位；模具出口突破了10億美元。我國模具生產(chǎn)廠、點(diǎn)達(dá)到了約3萬家，從業(yè)人員近100萬人。這些都說明我國模具工業(yè)有了相當(dāng)?shù)囊?guī)模。
但是，我國現(xiàn)在每年還要從境外進(jìn)口20多億美元的模具，這些大都是國內(nèi)尚不能生產(chǎn)的高中檔模具。國內(nèi)中高檔模具的自配率只占50%左右；大型、精密、復(fù)雜、長壽命等技術(shù)含量較高的模具只占到模具總量的30%左右。我國模具行業(yè)全員勞動(dòng)生產(chǎn)率還較低，平均只有15萬元/人·年左右；我國模具商品化率還只有50%多（發(fā)達(dá)國家達(dá)70%以上）；模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率也較低，只有50%左右；模具生產(chǎn)專業(yè)化水平還較低。這些都說明我國的模具工業(yè)還不夠強(qiáng)大，我國還不是模具強(qiáng)國。
2.模具產(chǎn)品水平有了很大提高，但差距還很大。
近些年來，中國模具的設(shè)計(jì)和制造水平有了很大提高，CAD/CAE/CAM等計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)、高速加工技術(shù)、熱流道技術(shù)、氣輔技術(shù)、逆向工程等新技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。
現(xiàn)在，中國已能生產(chǎn)精度達(dá)到2微米的多工位級(jí)進(jìn)模，壽命可達(dá)3億沖次以上。個(gè)別企業(yè)生產(chǎn)的多工位級(jí)進(jìn)模已可在2000次/分的高速?zèng)_床上使用，精度可達(dá)1微米。
在大型塑料模具方面，中國已能生產(chǎn)43英寸大屏幕彩電和65英寸背投式電視的塑殼模具、10公斤大容量洗衣機(jī)全套塑料件模具以及汽車保險(xiǎn)杠、整體儀表板等塑料模具等。
在精密塑料模具方面，中國已能生產(chǎn)照相機(jī)和手機(jī)塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及精度達(dá)5微米的7800腔塑封模具等。
在大型精密復(fù)雜壓鑄模方面，國內(nèi)已能生產(chǎn)自動(dòng)扶梯整體踏板壓鑄模、汽車后橋齒輪箱壓鑄模以及汽車發(fā)動(dòng)機(jī)殼體的鑄造模具等。
在汽車覆蓋件模具方面，國內(nèi)已能生產(chǎn)中檔新型轎車的覆蓋件模具。
子午線輪胎活絡(luò)模具、鋁合金和塑料門窗異型材擠出成形模、精鑄或樹脂快速成形拉延模等，也已達(dá)到相當(dāng)高的水平，制造出來的模具可與進(jìn)口模具媲美。
我國生產(chǎn)的最大模具單套重量已超過100噸。 但是，我國模具的制造從總體上看，產(chǎn)品還只是以中低檔為主，中高檔模具很多還要依賴進(jìn)口；企業(yè)雖然重視推廣應(yīng)用新技術(shù)，但這些新技術(shù)應(yīng)用的水平還不夠高。我國模具產(chǎn)品水平總體上與發(fā)達(dá)國家相差有10～15年的差距。
3.模具骨干企業(yè)隊(duì)伍已經(jīng)形成，但還不夠壯大。
經(jīng)過十多年的快速發(fā)展，我國模具企業(yè)骨干隊(duì)伍已經(jīng)形成。它們一般都有較好的生產(chǎn)裝備，生產(chǎn)都達(dá)到了一定的規(guī)模，技術(shù)水平較高，產(chǎn)品水平也達(dá)到了一定的高度，而且產(chǎn)品有了自己的特點(diǎn)。在各個(gè)模具行業(yè)骨干企業(yè)隊(duì)伍中也涌現(xiàn)出了本行業(yè)的龍頭企業(yè)。2006年中國模具工業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)各行業(yè)的50家模具企業(yè)授予第一批“重點(diǎn)骨干模具企業(yè)”稱號(hào)。
中國模具骨干企業(yè)隊(duì)伍目前還在成長之中，各方面都有待進(jìn)一步提高，技術(shù)待進(jìn)步，管理待加強(qiáng)，產(chǎn)品有待更加適應(yīng)市場的需求。
這就是我國模具工業(yè)發(fā)展的簡要狀況。
當(dāng)前，我國制造業(yè)的快速發(fā)展，特別是受汽車制造業(yè)發(fā)展的拉動(dòng)，國內(nèi)模具市場不斷擴(kuò)大；跨國集團(tuán)到我國進(jìn)行模具國際采購不斷增加，而且國際上將模具制造逐漸向我國轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)十分明顯。由此展望未來，中國模具工業(yè)將會(huì)有一個(gè)持續(xù)快速發(fā)展的機(jī)遇期。我們要很好地把握住這個(gè)機(jī)遇期，使我國模具工業(yè)有一個(gè)很大的提高。
面對(duì)這種形勢(shì)，中國模具行業(yè)當(dāng)前的任務(wù)是：推進(jìn)改革，調(diào)整結(jié)構(gòu)，開拓市場，苦練內(nèi)功，提升水平，上新臺(tái)階。企業(yè)不但要做大，更要做強(qiáng)，產(chǎn)品生產(chǎn)要更專、更精，企業(yè)管理要更加有效率。 數(shù)字化、信息化是裝備制造業(yè)現(xiàn)代化的必由之路，也是現(xiàn)代模具制造業(yè)實(shí)現(xiàn)升級(jí)、提高的重要途徑。模具企業(yè)在自身發(fā)展的過程中已經(jīng)逐漸體會(huì)到企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、信息化制造的必要性、重要性和緊迫性?，F(xiàn)在，在模具行業(yè)中正在形成新一輪的企業(yè)信息化、數(shù)字化改造的熱潮。
總體上看，我國是當(dāng)今世界上發(fā)展速度最快的國家，而且我國已是世界塑料消費(fèi)量第二大國，而且我國擁有世界上十幾億的人口，隨著改革的不斷深入和市場經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國模具機(jī)械工業(yè)將會(huì)有著更廣闊的空間和更美好的前景。
三、 國外模具的發(fā)展?fàn)顩r
全球主要模具生產(chǎn)國包括亞洲地區(qū)的日本、韓國與大陸，以及美洲地區(qū)的美國、歐洲地區(qū)的德國。在全球主要模具產(chǎn)銷國家當(dāng)中，大陸模具家數(shù)及從業(yè)人數(shù)最多，將近七成屬國有企業(yè)，外資企業(yè)亦占多數(shù)，大型模具廠員工人數(shù)約600~700人，更有規(guī)模達(dá)上千人的公司，以鴻海轉(zhuǎn)投資的富士康集團(tuán)(foxconn)員工人數(shù)將近6,000人最具代表性，中型模具廠則150~300人之間，小型模具廠也至少有 50人左右，其它國家的模具業(yè)則多以中小型企業(yè)型態(tài)經(jīng)營。
在產(chǎn)品類別上，2002年日本與大陸偏重生產(chǎn)沖壓模及塑料模，兩者產(chǎn)值合計(jì)比重高達(dá)八成，南韓則以其它模具產(chǎn)值比重最大，占總產(chǎn)值四成七。在應(yīng)用市場方面，日本、韓國、美國與德汽車模具為最大宗產(chǎn)品，而我國則以電子通訊產(chǎn)品用模具為主。
亞洲模具行業(yè)的狀況是處于‘發(fā)展途中’的狀態(tài)，要加速其發(fā)展還有許多課題有待解決。首先是人才培訓(xùn)問題。模具生產(chǎn)關(guān)鍵是高質(zhì)量，人才是其核心，日本過去走的路是OJT方式（師傅帶徒弟在日常工作中培訓(xùn)）培養(yǎng)好一個(gè)人約需10年左右時(shí)間，絕對(duì)量不足，很難在短時(shí)間累培訓(xùn)出很多人，這種方式在亞洲各國顯然難行通的。如何培訓(xùn)好人才是亞洲模具行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題，其次是質(zhì)量管理問題。亞洲的模具生產(chǎn)企業(yè)都在努力取得ISO9000的質(zhì)量管理的評(píng)定。歐洲的這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)并不適合于模具生產(chǎn)企業(yè)。批量生產(chǎn)的質(zhì)量管理形式和模具這種每個(gè)都不一樣的質(zhì)量管理方式是完全不同的，不是所謂‘管理中心’的質(zhì)量管理，應(yīng)是適合現(xiàn)場情況的質(zhì)量管理。亞洲各國的模具生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)營者和管理者有脫離生產(chǎn)現(xiàn)場的傾向。第三是售后服務(wù)。外售模具基本上見不到售后服務(wù)。如何使外售模具生產(chǎn)企業(yè)對(duì)‘沒有利益的售后服務(wù)’能積極開展，則是外售模具企業(yè)生產(chǎn)高質(zhì)量模具所必需解決的問題。第四是保護(hù)機(jī)密的問題，模具由于很多是自產(chǎn)自用，因而對(duì)保護(hù)機(jī)密的認(rèn)識(shí)度較差。在日本模具生產(chǎn)企業(yè)與用戶建立有長期協(xié)作關(guān)系，即使沒有簽訂保護(hù)機(jī)密的合同也有這方面的習(xí)慣，但也發(fā)生‘圖紙流出問題’，受到經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省的通報(bào)。今后隨同全球化的進(jìn)展，用戶與模具企業(yè)的地理距離雖遠(yuǎn)也能保持互相新人，‘保護(hù)機(jī)密’問題將更加重要。第五是職工跳槽問題，除日本外在亞洲各國的模具企業(yè)是普遍存在的重要問題、如何防止是重要的，但在這種環(huán)境下也能作好經(jīng)營，在生產(chǎn)上不出現(xiàn)問題是更重要的課題。
高新技術(shù)在歐美模具企業(yè)得到廣泛應(yīng)用, 歐美許多模具企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平, 在國際上是一流的。將高新技術(shù)應(yīng)用于模具的設(shè)計(jì)與制造, 已成為快速制造優(yōu)質(zhì)模具的有力保證。
1.CAD/CAE/CAM的廣泛應(yīng)用, 顯示了用信息技術(shù)帶動(dòng)和提升模具工業(yè)的優(yōu)越性。在歐美, CAD/CAE/CAM已成為模具企業(yè)普遍應(yīng)用的技術(shù)。在CAD的應(yīng)用方面, 已經(jīng)超越了甩掉圖板、二維繪圖的初級(jí)階段, 目前3D設(shè)計(jì)已達(dá)到了70%～89%。PRO/E、UG、CIMATRON等軟件的應(yīng)用很普遍。應(yīng)用這些軟件不僅可完成2D設(shè)計(jì), 同時(shí)可獲得3D模型, 為NC編程和CAD/CAM的集成提供了保證。應(yīng)用3D設(shè)計(jì), 還可以在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行裝配干涉的檢查, 保證設(shè)計(jì)和工藝的合理性。數(shù)控機(jī)床的普遍應(yīng)用, 保證了模具零件的加工精度和質(zhì)量。30～50人的模具企業(yè), 一般擁有數(shù)控機(jī)床十多臺(tái)。經(jīng)過數(shù)控機(jī)床加工的零件可直接進(jìn)行裝配, 使裝配鉗工的人數(shù)大大減少。CAE 技術(shù)在歐美已經(jīng)逐漸成熟。在注射模設(shè)計(jì)中應(yīng)用CAE分析軟件, 模擬塑料的沖模過程, 分析冷卻過程, 預(yù)測(cè)成型過程中可能發(fā)生的缺陷。在沖模設(shè)計(jì)中應(yīng)用CAE 軟件, 模擬金屬變形過程, 分析應(yīng)力應(yīng)變的分布, 預(yù)測(cè)破裂、起皺和回彈等缺陷。CAE技術(shù)在模具設(shè)計(jì)中的作用越來越大, 意大利COMAU公司應(yīng)用CAE 技術(shù)后, 試模時(shí)間減少了50%以上。
2.為了縮短制模周期、提高市場競爭力, 普遍采用高速切削加工技術(shù)。高速切削是以高切削速度、高進(jìn)給速度和高加工質(zhì)量為主要特征的加工技術(shù), 其加工效率比傳統(tǒng)的切削工藝要高幾倍, 甚至十幾倍。目前, 歐美模具企業(yè)在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用數(shù)控高速銑, 三軸聯(lián)動(dòng)的比較多, 也有一些是五軸聯(lián)動(dòng)的, 轉(zhuǎn)數(shù)一般在1.5萬～3萬r/min。采用高速銑削技術(shù), 可大大縮短制模時(shí)間。經(jīng)高速銑削精加工后的模具型面, 僅需略加拋光便可使用, 節(jié)省了大量修磨、拋光的時(shí)間。歐美模具企業(yè)十分重視技術(shù)進(jìn)步和設(shè)備更新。設(shè)備折舊期限一般為4～5年。增加數(shù)控高速銑床, 是模具企業(yè)設(shè)備投資的重點(diǎn)之一。
3.快速成型技術(shù)與快速制模技術(shù)獲得普遍應(yīng)用。由于市場競爭日益激烈, 產(chǎn)品更新?lián)Q代不斷加快, 快速成型和快速制模技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,并迅速獲得普遍應(yīng)用。在歐洲模具展上, 快速成型技術(shù)和快速制模技術(shù)占據(jù)了十分突出的位置, 有SLA、SLS、FDM和LOM等各種類型的快速成型設(shè)備, 也有專門提供原型制造服務(wù)的機(jī)構(gòu)和公司。模具企業(yè)中, 有不少是將快速成型技術(shù)和快速制模技術(shù)結(jié)合起來應(yīng)用于模具制造, 即利用快速原型技術(shù)制造產(chǎn)品零件的原型。再基于原型快速地制造出模具。許多塑料模廠家利用快速原型澆制硅橡膠模具, 用于少量翻制塑料件, 非常適合于產(chǎn)品的試制。
四、中國模具與國外模具發(fā)展的差距
中國模具生產(chǎn)總量雖然已位居世界第三, 但設(shè)計(jì)制造水平在總體上要比德、美、日、法、意等工業(yè)發(fā)達(dá)國家落后許多, 也比英國、加拿大、西班牙、葡萄牙、韓國、新加坡等國落后。其差距主要表現(xiàn)在下列六方面。國內(nèi)自配率不足80%, 其中中低檔模具供過于求, 中高檔模具自配率不足60%。模具是制造業(yè)的重要工藝基礎(chǔ), 在我國, 模具制造屬于專用設(shè)備制造業(yè)。中國雖然很早就開始制造模具和使用模具, 但長期未形成產(chǎn)業(yè)。
直到20 世紀(jì)80 年代后期, 中國模具工業(yè)才駛?cè)氚l(fā)展的快車道。近年, 不僅國有模具企業(yè)有了很大發(fā)展, 三資企業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)(個(gè)體)模具企業(yè)的發(fā)展也相當(dāng)迅速。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(jìn)出口結(jié)構(gòu)都不夠合理。中國模具生產(chǎn)廠中多數(shù)是自產(chǎn)自配的工模具車間(分廠) , 專業(yè)模具廠也大多數(shù)是“大而全”、“小而全”的組織形式。國外模具企業(yè)大多是“小而?！薄ⅰ靶《?。中國模具自產(chǎn)自配比例高達(dá)50%以上, 國外70%以上是商品模具。國內(nèi)模具總量中屬大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的比例只有30%左右, 國外在50%以上。2003年模具進(jìn)出口之比為4:1, 進(jìn)出口相抵后的凈進(jìn)口為10.3億美元, 是凈進(jìn)口量最大的國家。模具產(chǎn)品水平和生產(chǎn)工藝水平總體上比國際先進(jìn)水平低許多, 而模具生產(chǎn)周期卻要比國際先進(jìn)水平長許多。產(chǎn)品水平低主要表現(xiàn)在精度、型腔表面粗糙度、壽命及模具的復(fù)雜程度上;工藝水平低主要表現(xiàn)在設(shè)計(jì)、加工、工藝裝備等方面。開發(fā)能力弱, 經(jīng)濟(jì)效益欠佳。中國模具企業(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(dòng)地位。國內(nèi)每個(gè)職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬美元左右, 而模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家大多是15～20萬美元, 有的甚至達(dá)到25～30萬美元。由此而來的是中國模具企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益差,大都微利, 國有企業(yè)總體虧損, 缺乏后勁。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低。國外先進(jìn)國家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)70%以上, 國內(nèi)模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率只有45%左右。與國際先進(jìn)水平相比, 模具企業(yè)的管理落后更甚于技術(shù)。管理落后易被忽視, 國內(nèi)大多數(shù)模具企業(yè)還沿用過去作坊式粗放經(jīng)營管理模式, 真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的還不多。造成上述差距的原因很多, 除了長期以來未將模具作為產(chǎn)品得到應(yīng)有的重視之外, 還有下列幾個(gè)主要原因:
第一, 體制不順, 基礎(chǔ)薄弱?！叭Y”企業(yè)雖然已經(jīng)對(duì)中國模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動(dòng)作用, 私營企業(yè)近年來發(fā)展較快, 國企改革也在進(jìn)行之中, 但總體來看, 體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì), 再加上國內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱, 因此, 行業(yè)發(fā)展還不盡如人意, 特別是總體水平和高新技術(shù)方面。
第二, 人才嚴(yán)重不足, 科研開發(fā)及技術(shù)攻關(guān)方面投入太少。模具行業(yè)是技術(shù)密集、資金密集的產(chǎn)業(yè), 隨著時(shí)代進(jìn)步和技術(shù)發(fā)展, 能掌握和運(yùn)用新技術(shù)的人才異常短缺, 高級(jí)模具鉗工及企業(yè)管理人才也非常緊缺。由于模具企業(yè)效益欠佳及對(duì)科研開發(fā)和技術(shù)攻關(guān)不夠重視, 因而總體來看模具行業(yè)在科研開發(fā)和技術(shù)攻關(guān)方面投入太少, 民營企業(yè)貸款困難也影響許多企業(yè)的技術(shù)改造, 致使科技進(jìn)步不大。
第三, 工藝裝備水平低, 且配套性不好, 利用率低。雖然國內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備, 但總的來看裝備水平仍比國外企業(yè)落后許多, 特別是設(shè)備數(shù)控化率和CAD/CAM應(yīng)用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因, 引進(jìn)設(shè)備不配套, 設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍, 設(shè)備利用率低的問題長期得不到較好解決。裝備水平低, 帶來中國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。
第四, 專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差。由于長期以來受“大而全”“小而全”影響, 許多模具企業(yè)觀念落后, 模具企業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)水平低, 專業(yè)化分工不細(xì), 商品化程度也低。目前國內(nèi)每年生產(chǎn)的模具, 商品模具只占45%左右, 其余為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好, 難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù), 與國際水平相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低, 標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對(duì)模具質(zhì)量、成本有較大影響, 對(duì)模具制造周期影響尤甚。
第五, 模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后。模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會(huì)影響模具質(zhì)量、壽命及成本, 國產(chǎn)模具鋼與國外進(jìn)口鋼相比,無論是質(zhì)量還是品種規(guī)格, 都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差,也直接影響模具水平的提高。
綜上所述, 雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展, 但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍有較大的差距。例如, 精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重還比較低, CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高, 許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用還不夠廣泛等等。特別在大型、精密、復(fù)雜和長壽命模具技術(shù)上存在明顯差距, 這些類型模具的生產(chǎn)能力也不能滿足國內(nèi)需求, 因而需要大量從國外進(jìn)口。
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畢業(yè)設(shè)計(jì)材料目錄表
題 目
φ134水桶注塑模CAD/CAM
英文題目
φ134 bucket injection mold CAD/CAM
學(xué) 院
專 業(yè)
班 級(jí)
學(xué) 號(hào)
學(xué)生姓名
指導(dǎo)教師
序號(hào)
項(xiàng) 目
數(shù) 量
說 明
1
選題表
1份
2
開題報(bào)告
1份
3
進(jìn)度表
1份
4
裝配圖
1式1份
共 1 張
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5
零件圖
1式1份
共 6 張
打印
6
畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
1份
打印、答辯后統(tǒng)一裝訂封面
7
設(shè)計(jì)材料光盤
1張
光盤背面寫明班級(jí)、學(xué)號(hào)、姓名、設(shè)計(jì)題目
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資料袋底貼
姓名
班級(jí)
學(xué)號(hào)
材料種類
畢業(yè)設(shè)計(jì)
摘要
模具設(shè)計(jì)一般包括成形零件設(shè)計(jì)、注塑機(jī)選擇、脫模、抽芯、冷卻、澆注、排氣等系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，合理的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠提高模具的質(zhì)量、性能、壽命和成本。模具CAD/CAM作為一門綜合性應(yīng)用技術(shù)已成為現(xiàn)代模具技術(shù)的核心和最重要的發(fā)展方向。
通過對(duì)小水桶塑件的設(shè)計(jì)分析，設(shè)計(jì)出該塑件的模具。
本設(shè)計(jì)主要用Pro/Ewildfire3.0中的零件造型模塊和模具設(shè)計(jì)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)的。用AutoCAD2007和模具外掛軟件對(duì)小水桶進(jìn)行二維圖形繪制，用Mastercam對(duì)模具部件進(jìn)行加工仿真。設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括設(shè)計(jì)計(jì)算及說明與繪圖兩部分。
通過本設(shè)計(jì)，可以對(duì)注射模具有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，注意到設(shè)計(jì)中的某些細(xì)節(jié)問題，了解模具結(jié)構(gòu)及工作原理；通過對(duì)AutoCAD的學(xué)習(xí)，可以建立較簡單零件的零件庫，從而有效的提高工作效率。
關(guān)鍵詞 φ134水桶 CAD/CAM 注射模 側(cè)抽芯
Abstract
Mold design generally includes shaped accessorys design,, molded plastic machine selection, drawing of patterns, pumping core, cooling, molding, exhaust systems design, and rational structural design in mold to improve the quality, performance, life expectancy and costs. Mold CAD/CAM, as a integrated application in technology, is become the core of modern mold technology and the most important development direction.
Analysis the design of the Small bucket plastic parts, design the mold of plastic parts.
The design of the main components used in the modeling Pro/Ewildfire3.0 modules and mold design module design. AutoCAD2007 and use plug-in software on molds Small bucket printer after lagging for two-dimensional graphics rendering, with Mastercam mold parts of the simulation process. The design content mainly includes the design calculation and shows and draws a chart two parts.
Through this design, I have a preliminary understanding to the injection mold, noticed that the design of certain details of the understanding mold structure and working principle through the study of AutoCAD, can create a relatively simple components parts store, and effectively improve efficiency.
Keyword: Small bucket CAD/CAM Injection Mold Injection mold design
目錄
第1章 緒論 1
第2章 塑料制品的工藝分析 3
2.1 制品結(jié)構(gòu)分析 3
2.2 塑料制品的特性 3
2.2.1 制品的物理和化學(xué)特性 3
2.2.2 PP的性能 4
2.3塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 4
2.4 塑件尺寸的精度 5
2.5塑料制品的收縮 5
2.6表面粗糙度 6
2.7脫模斜度 6
第3章 注塑機(jī)型號(hào)的選擇 8
3.1 最大注射量 8
3.1.1 估算單個(gè)制品的容積G1 8
3.1.2 估算澆注系統(tǒng)的容積G2 8
3.2 PP的注塑工藝參數(shù) 9
第4章 分型面及排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 11
4.1 分型面的設(shè)計(jì) 11
4.1.1分型面的形式 11
4.1.2 分型面的選擇原則 11
4.2 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 11
4.2.1 排氣系統(tǒng)的作用 11
4.2.2 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 12
第5章 注射模澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13
5.1 澆注系統(tǒng) 13
5.1.1 澆注系統(tǒng)的組成 13
5.1.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 13
5.2 主流道設(shè)計(jì) 14
5.2.1主流道的尺寸 14
5.2.2主流道襯套與定位環(huán) 15
5.2.3冷料穴 16
5.3 澆口的設(shè)計(jì) 17
5.3.1澆口的類型選擇 17
5.3.2澆口位置的選擇 17
5.3.3 澆口設(shè)計(jì) 18
第6章 模型零件的尺寸計(jì)算 19
6.1 型腔總體布置與分型面的選擇 19
6.1.1 型腔數(shù)目的確定及型腔的排列 19
6.1.2 分型面的選擇 19
6.2塑件尺寸精度的影響因素 20
6.2.1 型腔 20
6.2.2 型芯 21
6.3 成型型腔壁厚的計(jì)算 21
第7章 注射模的導(dǎo)向及脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 23
7.1脫模機(jī)構(gòu)的選用原則 23
7.2導(dǎo)柱 23
7.2.1 導(dǎo)柱的數(shù)量和布置 23
7.3脫模力的計(jì)算 24
第8章 抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 25
8.1機(jī)動(dòng)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu) 25
8.1.1 斜導(dǎo)柱的典型機(jī)構(gòu)尺寸 25
8.2斜銷側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的確定 25
8.2.1抽芯距S 25
8.2.2斜銷的傾角 25
8.2.3抽拔力的計(jì)算 25
8.2.4圓形斜導(dǎo)柱直徑的確定 26
8.2.5斜導(dǎo)柱的總長度計(jì)算 27
8.3側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 28
8.3.1滑塊的設(shè)計(jì) 28
第9章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 29
9.1溫度調(diào)節(jié)的必要性 29
9.1.1溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件質(zhì)量的影響 29
9.1.2溫度調(diào)節(jié)對(duì)生產(chǎn)效率的影響 29
9.1.3縮短冷卻時(shí)間的三個(gè)方法 29
9.2具體計(jì)算 29
9.2.1 冷卻介質(zhì)體積流量 29
9.2.2 冷卻水管道直徑d 30
9.2.3 冷卻介質(zhì)的流速 30
9.2.4 冷卻管道總傳熱面積 30
第10章 校核計(jì)算 31
10.1 最大注射量的校核： 31
10.2 注射壓力的校核 31
10.3 鎖模力的校核 31
10.3.1 估算制品和澆注系統(tǒng)的投影面積 32
10.4模具厚度校核 32
10.5開模行程的校核 33
10.6頂出裝置的校核 33
10.7側(cè)向抽拔距的校核 33
10.8流動(dòng)比校核 34
第11章 模架的選擇 35
第12章 成型零件的加工 36
12.1成型零件加工工藝分析 36
12.2成型零件加工工藝單 36
12.3成型零件加工仿真圖 37
設(shè)計(jì)總結(jié) 38
致謝 39
參考文獻(xiàn) 40
附件1英文文獻(xiàn)翻譯 41
附件2成型零件部分?jǐn)?shù)控加工程序（節(jié)選） 49
第1章 緒論
塑料工業(yè)是一個(gè)新興的工業(yè)領(lǐng)域，又是一個(gè)發(fā)展迅速的領(lǐng)域。塑料已進(jìn)入一切工業(yè)部門及人們的日常生活中，塑料因其材料易得、性能優(yōu)勢(shì)、加工方便而廣泛應(yīng)用于包裝、日用品消費(fèi)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、電子、電訊、機(jī)械、化工、建材等各個(gè)領(lǐng)域，并顯示出巨大的優(yōu)勢(shì)和發(fā)展?jié)摿Α．?dāng)今世界把一個(gè)國家的塑料消耗量和塑料工業(yè)水平，作為衡量其工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。
塑料是以高分子聚合物為主要成分，并在加工為制品的某階段可流動(dòng)成型的材料。塑料是繼鋼鐵、木材、水泥之后，當(dāng)代新興的第四大類工業(yè)材料。由于塑料具有比重小、化學(xué)穩(wěn)定性好、電絕緣性能高、比強(qiáng)度大等優(yōu)異性能，所以在機(jī)械、儀表、無線電、電訊、日用品、國防和尖端科學(xué)技術(shù)等方面應(yīng)用甚廣。
“塑料制品生產(chǎn)的關(guān)鍵常在模具”。改革開放以來，隨著我國的塑料加工工業(yè)地飛躍發(fā)展，隨著塑料制品的應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛，我國的模具行業(yè)也飛速地發(fā)展起來，大型、精密、復(fù)雜、高效和長壽命模具又上了新臺(tái)階。塑料模已能生產(chǎn)34"、48"大展幕彩電塑殼模具，大容量洗衣機(jī)全套塑料模具及汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具。塑料模熱流道技術(shù)更臻成熟，氣體鋪助注射技術(shù)已開始采用。目前，生產(chǎn)塑料制品最廣泛采用的是壓制成型法、鑄壓成型法、注射成型法、中空吹塑成型法、真空成型法、壓縮空氣成型法、其中包括近年來得到發(fā)展的熱固性塑料注射成型、低發(fā)泡塑料注射成型及微型注射成型等。
隨著機(jī)械、電子、日用五金等工業(yè)產(chǎn)品塑料化趨勢(shì)不斷增強(qiáng)及塑料制件的廣泛應(yīng)用與迅速更新代換、不斷發(fā)展，對(duì)塑料成型技術(shù)的發(fā)展與塑料模具在數(shù)量、質(zhì)量、精度、和復(fù)雜程度等方面都提出了更高的要求，這就要求從事塑料成型和模具設(shè)計(jì)的人員更多的掌握塑料及塑料模具設(shè)計(jì)方面的知識(shí)。
模具是工業(yè)生產(chǎn)中重要的工藝裝備，模具工業(yè)是國家經(jīng)濟(jì)各部門發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一。模具是利用其特定形狀去成型具有一定形狀和尺寸的制品工具。在各種材料加工中廣泛的使用各種模具，如在金屬鑄造成型中使用砂型和鑄造模具，金屬壓力加工中使用的鍛造、沖壓模具以及成型陶瓷、玻璃等制品用的模具。塑料模具就是成型塑料制品的模具。
注射成型也稱注塑成型，可用來生產(chǎn)空間幾何形狀非常復(fù)雜的塑料制品。由于它具有應(yīng)用面廣，成形周期短，生產(chǎn)效率高，模具工作條件可以得到改善，制品精度高，生產(chǎn)條件好，生產(chǎn)操作容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化等諸方面的優(yōu)點(diǎn)，因此在整個(gè)塑料制品生產(chǎn)行業(yè)中，占有非常重要的地位。目前，除了少數(shù)幾種塑料制品外，幾乎所有的塑料都可以采用注射成型。據(jù)統(tǒng)計(jì)，注射制品約占所有塑料制品總產(chǎn)量的30%，全世界每年生產(chǎn)的注射模數(shù)量約占所有塑料成型模具數(shù)量的50%。
49
隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品對(duì)模具的要求越來越高，傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)與制造方法不能適應(yīng)工業(yè)產(chǎn)品的及時(shí)更新?lián)Q代和提高質(zhì)量的要求，在此背景下，模具CAD/CAM （Computer Aided Design & Aided Manufacturing）應(yīng)運(yùn)而生，并成為模具設(shè)計(jì)與制造的重要的發(fā)展方向之一。工業(yè)發(fā)達(dá)國家較大的模具生產(chǎn)廠家在CAD/CAM上進(jìn)行了較大的投資，正大力發(fā)展這一技術(shù)。我國也開始著手于模具CAD/CAM的研究開發(fā)和推廣應(yīng)用。
第2章 塑料制品的工藝分析
塑料制品的設(shè)計(jì)不僅要滿足使用要求，而且要符合塑料的成型工藝特點(diǎn)，同時(shí)還要盡量使模具的結(jié)構(gòu)簡單化。在進(jìn)行制品結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計(jì)時(shí)，必須在保證制品的使用性能、物理與力學(xué)性能、電氣性能、耐蝕性能和耐熱性能的前提下，盡量選用價(jià)廉且成型性能好的塑料。同時(shí)，還應(yīng)該力求制品結(jié)構(gòu)簡單、壁厚均勻切成型方便。另外，同時(shí)考慮模具的總體結(jié)構(gòu)合理使模具型腔易于制造，模具的抽芯和推出機(jī)構(gòu)簡單。塑料制品的形狀應(yīng)有利于模具的分型、排氣、補(bǔ)縮和冷卻。
2.1 制品結(jié)構(gòu)分析
制品外形尺寸如設(shè)計(jì)圖紙所示，制品是一個(gè)小水桶，各向長度尺寸適中，外形結(jié)構(gòu)簡單，只需用一個(gè)型芯，和一個(gè)側(cè)抽芯，因此采用側(cè)向斜抽芯機(jī)構(gòu)。具體結(jié)構(gòu)見設(shè)計(jì)總裝配圖。
小水桶制品圖如圖2-1所示：
圖2-1 制品圖
2.2 塑料制品的特性
2.2.1 制品的物理和化學(xué)特性
制品所用材料為PP(半結(jié)晶性材料)，PP學(xué)名聚丙烯，它比PE要更堅(jiān)硬并且有更高的熔點(diǎn)。 由于均聚物型的PP溫度高于0C以上時(shí)非常脆，因此許多商業(yè)的PP材料是加入1~4%乙烯的無規(guī)則共聚物或更高比率乙烯含量的鉗段式共聚物。共聚物型的PP材料有較低的熱扭曲溫度（100C）、低透明度、低光澤度、低剛性，但是有有更強(qiáng)的抗沖擊強(qiáng)度。PP的強(qiáng)度隨著乙烯含量的增加而增大。 PP的維卡軟化溫度為150C。由于結(jié)晶度較高，這種材料的表面剛度和抗劃痕特性很好。
成型制品中殘留有應(yīng)力，或者制品長時(shí)間在持續(xù)應(yīng)力下工作，會(huì)造成應(yīng)力開裂現(xiàn)象。有機(jī)溶劑和表面活性劑會(huì)顯著促進(jìn)應(yīng)力開裂。因此應(yīng)力開裂試驗(yàn)均在表面活性劑存在下進(jìn)行。常用的助劑為烷基芳基聚乙二醇。試驗(yàn)表明PP在表面活性劑浸泡時(shí)的耐應(yīng)力開裂性能和在空氣中一樣，有良好的抵抗能力，而且PP的熔體流動(dòng)速率越小（分子量越大），耐應(yīng)力開裂性越強(qiáng)。
PP不存在環(huán)境應(yīng)力開裂問題。通常，采用加入玻璃纖維、金屬添加劑或熱塑橡膠的方法對(duì)PP進(jìn)行改性。PP的流動(dòng)率MFR范圍在1~40。低MFR的PP材料抗沖擊特性較好但延展強(qiáng)度較低。對(duì)于相同MFR的材料，共聚物型的強(qiáng)度比均聚物型的要高。 由于結(jié)晶，PP的收縮率相當(dāng)高，一般為1.8~2.5%。并且收縮率的方向均勻性比PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加劑可以使收縮率降到0.7%。 均聚物型和共聚物型的PP材料都具有優(yōu)良的抗吸濕性、抗酸堿腐蝕性、抗溶解性。然而，它對(duì)芳香烴（如苯）溶劑、氯化烴（四氯化碳）溶劑等沒有抵抗力。
2.2.2 PP的性能
其性能參考表2-1：
表2-1 PP性能參數(shù)表
代號(hào)
適用注射機(jī)類型
密度
收縮率(%)
模具溫度(℃)
PP
螺桿/柱塞
0.9
1.8~2.5
40~80
熔化溫度(℃)
注射壓力(MPa)
確定注射機(jī)的類型(本次設(shè)計(jì))
160～175
70～120
螺桿
2.3 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析
塑件的工藝性就是塑件對(duì)成型加工的適應(yīng)性。塑件工藝性的好壞不但關(guān)系到塑件能否順利成型，也關(guān)系到塑件的質(zhì)量以及塑件模具結(jié)構(gòu)是否經(jīng)濟(jì)合理。塑件工藝性的好壞主要取決于塑件設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)塑件時(shí)不僅要滿足使用要求，而且要符合成型工藝特點(diǎn)，并盡可能簡化模具結(jié)構(gòu)。這樣，不僅能保證成型工藝順利實(shí)施，提高產(chǎn)品質(zhì)量，又能提高生產(chǎn)率，降低成本。
通過分析制件，制件總體形狀為圓筒型，在側(cè)面有側(cè)抽芯，因此模具設(shè)計(jì)時(shí)須設(shè)置側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)，生產(chǎn)批量為大批量。
2.4 塑件尺寸的精度
影響塑件尺寸精度的因素很多，表2-2列出了造成尺寸誤差的主要原因。
表2-2 影響塑件尺寸精度的因素
原因分類
原因的細(xì)節(jié)
和模具直接有關(guān)系
模具的形式或基本結(jié)構(gòu)；模具的加工制造誤差；模具的磨損、變形、熱膨脹。
和塑料有關(guān)的原因
塑料的標(biāo)準(zhǔn)收縮率的變化；塑料的成型收縮、流動(dòng)性、結(jié)晶化程度的差異；再生塑料的混合、著色劑等添加劑的影響；塑料中的水分以及揮發(fā)和分解氣體的影響。
和成型工藝有關(guān)的原因
由于成型條件變化造成的成型收縮率的波動(dòng)；成型操作變化的影響；脫模頂出時(shí)的塑料變形，彈性恢復(fù)。
和成型后實(shí)效有關(guān)的原因
周圍溫度、濕度不同造成的尺寸變化；塑料的塑性變形及因?yàn)橥饬ψ饔卯a(chǎn)生的蠕變、彈性恢復(fù)；殘余應(yīng)力、殘余變形起的變化。
從表中可以看到外罩尺寸誤差的產(chǎn)生是諸多因素綜合影響的結(jié)果。目前我國一些工廠的經(jīng)驗(yàn)是，塑件的基本尺寸在120～500，模具成型部件的尺寸公差取塑件尺寸公差的1/9～1/8。
分析制品，塑件制品的精度不高，因此塑料制品精度等級(jí)選用5級(jí)精度，即IT5。公差數(shù)值依制品各部分不同的尺寸大小而不同。
2.5塑料制品的收縮
塑料經(jīng)成型后所獲得的制品從熱模具中取出后，因冷卻及其它原因而引起尺寸減小或體積縮小的現(xiàn)象稱塑料的收縮性。
影響塑料制品收縮的因素，有以下幾方面：
（1） 塑料的性質(zhì) （2） 塑件結(jié)構(gòu)
（3） 模具結(jié)構(gòu) （4） 成型工藝
收縮率是每種塑料都具有固有特性之一，它因材料的不同而不同。在設(shè)計(jì)模具時(shí)，對(duì)于收縮性總是給以適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償。其主要公式如下：
式中 A——室溫下模具的實(shí)際尺寸
B——室溫下塑件的實(shí)際尺寸
——塑料的平均收縮率
查表可知，本設(shè)計(jì)的塑料制品材料PP收縮率為=1.8%～2.5%，設(shè)計(jì)模具時(shí)，要把收縮率加以考慮。
塑料平均收縮率為 （2.1）
式中 ——塑料的最大收縮率；
——塑料的最小收縮率。
因此本設(shè)計(jì)的塑料制品材料PP平均收縮率為
2.6表面粗糙度
塑料制品的表面粗糙度主要由模具的表面粗糙度決定。一般模具成形表面的粗糙度比塑料制品的表面粗糙度增大1～2級(jí)，因此塑料制品的表面粗糙度不宜過高，否則會(huì)增加模具的制造費(fèi)用。對(duì)于不透明的塑料制品，由于外觀對(duì)外表面有一定要求，而對(duì)內(nèi)表面只要不影響使用，可比外表面粗糙度增大1～2級(jí)。對(duì)于透明的塑料制品，內(nèi)外表面的粗糙度應(yīng)相同，表面粗糙度需達(dá)（鏡面），因此需要經(jīng)常拋光型腔表面。
2.7脫模斜度
由于塑件冷卻后產(chǎn)生收縮時(shí)會(huì)緊緊的包在凹模上，或由于粘附作用而緊貼于型腔內(nèi)壁。為了便于脫模，防止塑件表面出現(xiàn)頂白、頂傷、劃傷等，在塑件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮其表面具有合理的脫模斜度。
塑件上的脫模斜度大小，與塑件的性質(zhì)、收縮率、摩擦因數(shù)、塑件壁厚和幾何形狀有關(guān)。因此，在選取脫模斜度時(shí)應(yīng)該注意一下幾點(diǎn)：
（1） 凡塑件精度要求高時(shí)，應(yīng)采取較小的脫模斜度。
（2） 凡較高、較大的塑件尺寸，應(yīng)選用較小的脫模斜度。
（3） 塑件形狀復(fù)雜的、不易脫模的，應(yīng)選用較大的脫模斜度。
（4） 塑件的收縮率大的應(yīng)選用較大的脫模斜度。
（5） 塑件壁較厚時(shí)，會(huì)使成型收縮增大，脫模斜度也應(yīng)采用較大的數(shù)值。
（6） 如果要求脫模后塑件保持在型芯的一邊，那么塑件的內(nèi)表面的脫模斜度可選的比外表面??；反之，要求脫模后要求塑件留在凹模內(nèi)，則塑件外表面的脫模斜度應(yīng)小于內(nèi)表面。但是，當(dāng)內(nèi)外表面的要求不一致時(shí)，往往不能保證壁厚的均勻。
（7） 增強(qiáng)塑件宜取大值，含自潤滑劑等易脫模塑料可取小值。
（8） 取斜度的方向，一般內(nèi)孔以小端為準(zhǔn)，符合圖樣，斜度由擴(kuò)大方向取得。外形以大端為準(zhǔn)，負(fù)荷圖樣，斜度由縮小方向取得。一般情況下，脫模斜度不包括在塑件公差范圍內(nèi)。常用塑件的脫模斜度見下表。
表2-3不同材料的模斜度
塑料名稱
脫模斜度
凹模
凸模
聚乙烯、聚丙烯、軟聚氯乙烯、聚酰胺、氯化聚醚
硬聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚砜
聚苯乙烯、有機(jī)玻璃、ABS、聚甲醛
熱固性塑料
第3章 注塑機(jī)型號(hào)的選擇
第3章 注塑機(jī)型號(hào)的選擇
模具是安裝在注射機(jī)上使用的，在生產(chǎn)塑件時(shí)模具與機(jī)床是一個(gè)不可分割的整體。因此在設(shè)計(jì)模具時(shí)，除了應(yīng)當(dāng)了解注射成型的工藝過程外，還應(yīng)對(duì)所選用注射機(jī)的有關(guān)技術(shù)規(guī)范和性能參數(shù)有全面的了解。
注塑機(jī)按照注塑裝置和鎖模裝置的排列方式，可分為立式注塑機(jī)、臥式注塑機(jī)和直角式注塑機(jī)。
3.1 最大注射量
設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)使成型制品每次所需注射總量G小于注射機(jī)的最大注射量。
而 （3.1）
式中 n——模具中的型腔數(shù)；
——每個(gè)制品的重量；
——澆注系統(tǒng)的重量。
通常，要求注射成型時(shí)的總重量應(yīng)是注射機(jī)最大注射量的80%以下，
即：
最大注射量的標(biāo)定隨注射機(jī)結(jié)構(gòu)不同而不同。柱塞注射機(jī)的最大注射量是以一次注射聚苯乙烯的最大重量為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的。當(dāng)注射其它塑料時(shí)，其最大注射量應(yīng)進(jìn)行換算：
式中 ——次注射聚苯乙烯的最大注射量（N）；
——注射其它塑料的最大注射量（N）；
——常溫下聚苯乙烯的重度；（查表＝1.06）
——常溫下其它塑料的重度。（本設(shè)計(jì)塑料為PP，其密度為0.9）
對(duì)于螺桿式注射機(jī)，其最大注射量是以螺桿一次注射的最大推進(jìn)容積V（）來表示。它與塑料品種無關(guān)，使用比較方便。本次設(shè)計(jì)選擇的注射機(jī)類型取螺桿型的。
3.1.1 估算單個(gè)制品的容積
對(duì)小水桶的外形進(jìn)行MPI分析，分析結(jié)果得出
3.1.2 估算澆注系統(tǒng)的容積
由經(jīng)驗(yàn)公式 （3.2）
得：
所以
又因?yàn)?
所以
又因?yàn)?
所以
根據(jù)以上計(jì)算，查《塑料模設(shè)計(jì)及制造》P429附錄G，選型號(hào)為XS-ZY-125的注射機(jī)，其參數(shù)見下表：
表3-1 XS-ZY-125參數(shù)
螺桿直徑(mm)
注射容量
注射
壓力
鎖模力
最大注射面積
模具
厚度
模板行程mm
噴嘴
定位孔直徑mm
推出
最大
mm
最小
mm
球半徑
mm
孔直徑
mm
孔距mm
Φ42
192
1500
90
360
300
200
300
12
Φ4
Φ100
230
3.2 PP的注塑工藝參數(shù)
機(jī)筒溫度 前段180～200
中段200～220
后段160～170
熔料溫度?? 160～175
料筒恒溫?? 350
模具溫度?? 40～80
注射壓力?? 70～120MPa（700～1200bar）
保壓壓力?? 注射壓力的80％；由于材料凝結(jié)相對(duì)較快，短的保壓時(shí)間已足夠。降低保壓壓力可減少制品內(nèi)應(yīng)力 。
第3章 注塑機(jī)型號(hào)的選擇
背壓?????? 5MPa（50bar）左右，需要準(zhǔn)確調(diào)節(jié)，因?yàn)楸硥禾邥?huì)造成塑化不均注射速度建議采用相對(duì)較快的注射速度；模具有好的通氣性否則制品上易出現(xiàn)焦化現(xiàn)象 。
螺桿轉(zhuǎn)速?? 高螺桿轉(zhuǎn)速，30～60r/min；然而最好將螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)置低一點(diǎn)，只要能在冷卻時(shí)間結(jié)束前完成塑化過程就可；要求的螺桿扭矩為低。
計(jì)量行程??（0.5～3.5）D
殘料量???? 2～6mm取決于計(jì)量行程和螺桿直徑。
預(yù)烘干??? ?在80～100 溫度下烘干3～4h，吸水率低。
回收率???? 可加入10％回料
收縮率???? 一般為1.8~2.5%。并且收縮率的方向均勻性比PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加劑可以使收縮率降到0.7%。
澆口系統(tǒng)??所有類型的澆口都可以使用；可使用熱流道，由于熔料可加工溫度范圍窄，熱流道應(yīng)提供閉環(huán)溫度控制。
機(jī)器停工時(shí)段?? 無需用其它料清洗；熔料殘留在料筒內(nèi)時(shí)間可達(dá)20min，此后熱降解容易發(fā)生。
料筒設(shè)備????標(biāo)準(zhǔn)螺桿，特殊幾何尺寸有較強(qiáng)塑化能力；止逆環(huán)，直通噴嘴；對(duì)加入了玻璃纖維的增強(qiáng)材料，則需要高耐磨的雙金屬料筒。
第4章 分型面及排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
4.1 分型面的設(shè)計(jì)
分型面是指分開模具取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸面。一副模具根據(jù)需要可能有一個(gè)或倆個(gè)以上的分型面，分型面可以垂直于合模方向，也可以與合模方向平行或傾斜。分型面選擇是否合理對(duì)于塑件質(zhì)量、模具制造與使用性能均有很大影響，它決定了模具的結(jié)構(gòu)類型，是模具設(shè)計(jì)工作中的重要環(huán)節(jié)。模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)制品的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸精度、澆注系統(tǒng)形式、推出方式、排氣方式及制造工藝等多種因素，全面考慮，合理選擇。
4.1.1分型面的形式
分型面的形式與塑件的幾何形狀、脫模方法、模具類型及排齊條件、澆口形式等有關(guān)，常見的形式有：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、曲面分型面、平面/曲面分型面。
4.1.2 分型面的選擇原則
分型面除受排位的影響外，還受塑件的形狀、外觀、精度、澆口位置、滑塊、推出、加工等多重因素影響。分型面選擇是否合理是塑件能否完好成型的先決條件，一般應(yīng)考慮以下幾方面：
1） 符合塑件脫模的基本要求，就是能使塑件從模具中取出，分型面的位置應(yīng)設(shè)在塑件脫模方向最大投影邊緣部位。
2） 分型線不影響模具外觀，即分型面應(yīng)盡量不破壞塑件光滑的表面。
3） 確保塑件留在動(dòng)模一側(cè)，利于推出且推桿痕跡不顯露于外觀面。
4） 確保塑件質(zhì)量，例如，將有同軸度要求的塑件部分放到分型面的同一側(cè)等。
5） 應(yīng)盡量避免成型側(cè)孔、側(cè)凹，若需要滑塊成型，力求滑塊結(jié)構(gòu)簡單，盡量避免動(dòng)?；瑝K。
6） 滿足模具鎖緊要求，將塑件投影面積大的方向放在定、動(dòng)模的合模方向上，而將投影面積小的方向作為側(cè)向分型面；另外，分型面是曲面時(shí)，應(yīng)加斜面鎖緊。
7） 有利于模具加工。
4.2 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
4.2.1 排氣系統(tǒng)的作用
塑料熔體向注射模型腔充滿的過程中，熔體取代了型腔中的氣體，在此過程中，如果氣體不能及時(shí)排除，將會(huì)引起物料壓力過大，熔體填充型腔困難，造成注射量不足而充不滿型腔。同時(shí)，部分氣體還會(huì)在壓力的作用下滲進(jìn)塑料中去，使制品產(chǎn)生氣泡，及
第4章 分型面及排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
組織疏松等缺陷，熔合不良而引起強(qiáng)度下降。更有甚者，由于氣體受到壓縮，溫度急劇上升，進(jìn)而引起周圍熔體燒灼，使制品局部碳化和燒焦。這種現(xiàn)象主要出現(xiàn)在兩股料流結(jié)合處、死角以及澆口相對(duì)的凸緣處。燒灼的結(jié)果，使制品表面產(chǎn)生焦斑，成為廢品。因此，在設(shè)計(jì)型腔結(jié)構(gòu)與澆注系統(tǒng)時(shí)，必須設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)，這點(diǎn)對(duì)高速注射成型和熱固性塑料成型尤為重要。
4.2.2 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則
1） 排氣槽的排氣口不能正對(duì)操作工人，以防止熔料噴出而發(fā)生工傷事故。
2） 排氣槽最好開設(shè)在分型面上，因?yàn)樵诜中兔嫔先绻蛟O(shè)排氣槽而產(chǎn)生飛邊，易制品脫出。通常，排氣槽設(shè)在分型面凹模一側(cè)，以便于模具加工及清理方便。
3） 排氣槽應(yīng)盡量設(shè)在型腔最后被充滿處，如流到和冷料穴終端。在確定澆口的位置時(shí)，同時(shí)還要考慮 排氣槽的開設(shè)是否方便。
4） 排氣槽最好設(shè)在靠近嵌件和制品壁最薄處，因?yàn)檫@樣的部位最容易形成熔接痕，宜排出氣體，并排除部分冷料。
5） 若型腔最后充滿的部分不在分型面上，其附近又無可供排氣的推桿或活動(dòng)型芯時(shí)，可在型腔相應(yīng)部位鑲嵌燒結(jié)的金屬塊，以供排氣。
6） 高速注射薄壁制品時(shí)，排氣槽設(shè)在澆口附近，可使氣體連續(xù)排出而不產(chǎn)生明顯的升壓。
第5章 注射模澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
第5章 注射模澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
5.1 澆注系統(tǒng)
所謂注射模的澆注系統(tǒng)，是指從主流道的始端到型腔之間的熔體流動(dòng)通道。其作用是使塑料熔體平穩(wěn)而有序地填充到型腔中，以獲得組織致密、外形輪廓清晰的塑件。因此，澆注系統(tǒng)十分重要。澆注系統(tǒng)一般可分為普通澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)兩類。本次設(shè)計(jì)采用普通澆注系統(tǒng)，普通澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。
5.1.1 澆注系統(tǒng)的組成
普通澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口和冷料穴四個(gè)部分組成。如圖所示：
圖5-1 澆注系統(tǒng)的組成
1-澆口 2-主流道 3,4-分流道 5-制品 6-冷料井
5.1.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則
（1）適應(yīng)塑料的成型工藝性 注射成型時(shí)，熔融塑料在澆注系統(tǒng)和型腔中的溫度、壓力和剪切速率是隨時(shí)變化的，相應(yīng)的表觀粘度也不斷發(fā)生變化。因此在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，綜合考慮這些因素，以便在沖模這一階段能使熔融塑料以盡可能低的表現(xiàn)粘度和較快的速度充滿整個(gè)型腔，而在保壓這一階段又能通過澆注系統(tǒng)，使壓力充分的傳遞到型腔的各個(gè)部位，以獲得外形清晰、尺寸穩(wěn)定、質(zhì)量較好的塑件。
（2）利用型腔內(nèi)氣體的排出 澆注系統(tǒng)順利而平穩(wěn)的引導(dǎo)熔融塑料充滿型腔的各個(gè)角落，在沖填過程中不產(chǎn)生紊亂或渦流，使型腔內(nèi)的氣體順利排出。
（3）減少塑料熔體的熱量及壓力損失 澆注系統(tǒng)能使熔融塑料通過時(shí)其熱量和壓力損失減小，以防止因過快的降溫降壓而影響塑件的成型質(zhì)量。
（4）便于修整和不影響塑件的外觀質(zhì)量 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)要結(jié)合塑件的大小形狀及技術(shù)要求綜合考慮，做到去除、修整澆口凝料方便，并且不影響塑件的美觀和使用。
第5章 注射模澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
（5） 防止外罩翹曲變形 考慮由于澆口收縮等問題，而采取措施予以防止。
（6） 便于減少塑料消耗和減少模具尺寸 在滿足以上各項(xiàng)原則的前提下，澆注系統(tǒng)容積盡量小，以減小模具尺寸，節(jié)約模具材料。
（7）冷料不能進(jìn)入模具型腔。
5.2 主流道設(shè)計(jì)
主流道是熔融塑料進(jìn)入模具型腔的最先經(jīng)過的部位，在臥式注射機(jī)中，主流道軸線垂直于分型面，一般位于模具中心線上，它與注射機(jī)噴嘴的軸線重合，以利于澆注系統(tǒng)的對(duì)稱布置。其截面尺寸直接影響塑料的流動(dòng)速度和填充時(shí)間，如果主流道截面尺寸太小，則塑料在流動(dòng)時(shí)的冷卻時(shí)間面積相對(duì)增加，造成造型困難。反之，如果主流道截面尺寸太大，則使流道的容積增大，降低了生產(chǎn)效率。
5.2.1主流道的尺寸
（1） 主流道小端直徑
主流道小端直徑
取 。
（2） 主流道的球半徑
主流道的球半徑 取
（3） 球面配合高度（半球形凹坑）
主流道與噴嘴的對(duì)接處應(yīng)設(shè)計(jì)成半球形凹坑，凹坑深度為，取凹坑深度為。
（4） 主流道長度
在模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，主流道的長度應(yīng)盡可能的短，一般取，過長則會(huì)增加壓力損失，是塑料熔體的溫度下降過多，從而影響熔體的順利充型，此處取。
（5） 主流道錐度
主流道的圓錐角設(shè)得過小，會(huì)增加主流道凝料的脫出難度；設(shè)得過大，又會(huì)產(chǎn)生湍流或渦流，卷入空氣，所以，通常取，對(duì)流動(dòng)性交差的塑料可取。此處取，所以流到錐度為。
（6） 主流道大端直徑
主流道大端直徑
（7） 主流道大端倒圓角
為了減小流料轉(zhuǎn)向是的阻力，在主流道與分流道相接處設(shè)有過度圓角圓角
根據(jù)以上數(shù)據(jù)和注射機(jī)的有關(guān)參數(shù)，設(shè)計(jì)出主流道如下圖：
圖5-2 主流道
5.2.2主流道襯套與定位環(huán)
主流道部分在成型過程中，其小端入口處與注射機(jī)噴嘴及一定溫度、壓力的塑料熔要冷熱交換地反復(fù)接觸，屬易損件，對(duì)材料要求較高，因而模具的主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的襯套式（俗稱澆口套），以便有效地選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理。一般采用碳素工具鋼如T8A、T10A等，熱處理要求淬火53 ～ 57 HRC。主流道襯套應(yīng)設(shè)置在模具對(duì)稱中心位置上，并盡可能保證與相聯(lián)接的注射機(jī)噴嘴同一軸心線。主流道襯套與定模板座的配合按H7/m6過渡配合。澆口套與模板配合孔緊密無縫隙。
為了保證模具安裝在注射機(jī)上后，其主流道與噴嘴對(duì)中，必須憑借定位零件來實(shí)現(xiàn)，通常采用定位環(huán)定位。對(duì)于小型注射模具，直接利用主流道襯套的臺(tái)肩作為模具定位環(huán)，對(duì)于大中型模具，常常將模具的定位環(huán)與主流道襯套分型設(shè)計(jì)。
設(shè)計(jì)出主流道襯套的尺寸如下圖：
圖5-3 主流道襯套
圖5-4 主流道襯套的裝配
5.2.3冷料穴
冷料穴也稱冷料井。冷料穴一般設(shè)在主流道和分流道的末端，其作用就是存放兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料和料流前鋒的“冷料”，防止“冷料”進(jìn)入型腔而形成各種缺陷。根據(jù)冷料穴所處的位置不同，冷料穴可分為主流道冷料穴和分流道冷料穴。
（1）主流道冷料穴的設(shè)計(jì)
主流道冷料穴位于主流道底部的動(dòng)模板上，設(shè)計(jì)成帶有拉料桿的冷料穴，底部由一根拉料桿組成，拉料桿固定在推桿固定板上，與推桿脫模機(jī)構(gòu)連用。冷料穴的孔設(shè)計(jì)成倒錐形，便于將主流道凝料拉出。當(dāng)其被推出時(shí)，塑件和流道凝料能自動(dòng)墜落，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。
冷料穴的尺寸稍大于主流道大端的直徑，為14mm，長度為10。
主流道冷料穴的設(shè)計(jì)如下圖所示：
圖 5-5 主流道冷料穴的設(shè)計(jì)
（2） 分流道冷料穴的設(shè)計(jì)
分流道冷料穴一般采取兩種形式：一種是將冷料穴開設(shè)在動(dòng)模的深度方向，其設(shè)計(jì)與主流道冷料穴的設(shè)計(jì)類似；另一種就是將分流道在分型面上延伸成為冷料穴。
5.3 澆口的設(shè)計(jì)
澆口是連接分流道和型腔之間的一段細(xì)短通道，其作用是使從分流道流過來的塑料熔體以較快的速度進(jìn)入并填滿型腔，型腔充滿后，澆口部分的熔體能迅速的凝固而封閉澆口，防止型腔內(nèi)的熔體倒流。澆口的形狀、位置和尺寸對(duì)塑件的質(zhì)量影響很大。注射成型時(shí)許多缺陷都是由于澆口設(shè)計(jì)的不合理而造成的，所以要特別注意澆口的設(shè)計(jì)。
一般澆口的尺寸很難用理論公式計(jì)算，通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，取其下限，然后在試模過程中逐步加以整修。
5.3.1澆口的類型選擇
注射模的澆口結(jié)構(gòu)形式較多，不同類型的澆口其尺寸稍有不同，特點(diǎn)和適用情況也有所不同。根據(jù)塑料的成型特性，后擋板的幾何形狀與尺寸、生產(chǎn)批量、注射機(jī)規(guī)格等因素，澆口類型選為直澆口。如圖5-6所示。
圖5-6 澆口類型
5.3.2澆口位置的選擇
澆口的開設(shè)位置對(duì)塑件質(zhì)量的影響很大，因此在確定澆口位置時(shí)，根據(jù)塑件的幾何形狀和技術(shù)要求，進(jìn)行全面考慮。主要有以下考慮：
（1） 避免引起熔體破裂現(xiàn)象 加大澆口尺寸，以降低流速，平穩(wěn)地充填型腔，使熔體破裂現(xiàn)象消失。
（2） 有利于熔體流動(dòng)和補(bǔ)縮口 澆口位置開設(shè)在塑件截面最厚處，以利于熔體填充和補(bǔ)料。
（3） 有利于型腔內(nèi)氣體的排出 澆口位置設(shè)置在塑件表面積最大處的中央。
（4） 防止料流將型芯或嵌件積壓變形 控制流速，對(duì)稱進(jìn)料，以防止型芯彎曲。
（5） 保證流動(dòng)比在允許范圍內(nèi) 流動(dòng)比過會(huì)因料溫下降造成熔體不能充滿整個(gè)型腔。本外罩屬于大型塑件，流動(dòng)比范圍確定為。
（6）減少塑件熔接痕增加熔接強(qiáng)度
5.3.3 澆口設(shè)計(jì)
采用直澆口，澆口位置開設(shè)在模具的分型面上，從制品底部的中心點(diǎn)進(jìn)料。
第6章 模型零件的尺寸計(jì)算
6.1 型腔總體布置與分型面的選擇
圖6-1 型腔總體布置
6.1.1 型腔數(shù)目的確定及型腔的排列
為了使模具與注射機(jī)的生產(chǎn)力相匹配，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性，并保證塑件的精度，模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確定型腔數(shù)目。常用的方法有兩大類：一是按技術(shù)參數(shù)確定型腔數(shù)目；二是按經(jīng)濟(jì)性確定型腔數(shù)目。本設(shè)計(jì)為小水桶，對(duì)外觀的質(zhì)量有一定的要求，分析制件的3D模型可知道，該制件的兩側(cè)需要滑塊抽心，再就是為了提高生產(chǎn)效率，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇一模一腔，確保塑件質(zhì)量穩(wěn)定。
6.1.2 分型面的選擇
模具上用于取出塑件和（或）澆注系統(tǒng)凝料的可分離的接觸表面通稱為分型面。如何確定分型面，需要考慮的因素比較復(fù)雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、塑件的結(jié)構(gòu)工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時(shí)應(yīng)綜合分析比較，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時(shí)一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則：
（1）分型面的選擇應(yīng)便于塑件的脫模和簡化模具結(jié)構(gòu)，選擇分型面應(yīng)盡可能使塑件留在動(dòng)模；
（2）分型面應(yīng)盡可能選擇在不影響外觀的部位，保證塑件尺寸精度并使其產(chǎn)生的溢料邊易于消除或修整；
（3）分型面的選擇應(yīng)有利于側(cè)向抽芯和成型零件的加工制造；
（4）分型面的選擇應(yīng)有利于排氣；
（5）分型面的選擇應(yīng)考慮注塑機(jī)的技術(shù)規(guī)格。
（6）分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處，便于分模。
根據(jù)以上原則，選取分型面為制件的上端面，利于分模和側(cè)向抽芯。
6.2塑件尺寸精度的影響因素
影響塑件尺寸精度的因素很多，如模具制造精度及其使用后的磨損程度，塑件收縮率的波動(dòng)，成型工藝條件的變化，塑件的形狀，脫模斜度及成型后尺寸的變化等。影響塑件精度的主要原因如下：
1、 成型零部件的制造誤差；
2、 成型零部件的磨損；
3、 塑料的成型收縮；
4、 配合間隙引起的誤差。
6.2.1 型腔
1、型腔的徑向尺寸（mm）
由于塑件尺寸精度為4級(jí)，由查表得它所對(duì)應(yīng)的模具精度為10級(jí)。
設(shè)塑料平均收縮率為；塑件外形基本尺寸為，其公差值為△；型腔基本尺寸為，其公差為。對(duì)于大型塑件，影響制品尺寸誤差的主要因素是成形收縮率的波動(dòng)，制造偏差和磨損量可忽略不計(jì)，可得 ，由于制品尺寸較大，取＝△/9，型腔徑向尺寸的計(jì)算公式如下：
查表得：
△=0.16mm, =2.15% 由此得：＝△/9=0.018
2、型腔的深度（mm）
由于制品尺寸較大，?。健?9，型腔深度的計(jì)算公式如下：
mm
6.2.2 型芯
1、型芯的徑向尺寸（mm）
=
2、 型芯的高度
112.4mm
6.3 成型型腔壁厚的計(jì)算
注射成型時(shí)，型腔直接承受高壓熔體的作用，故型腔側(cè)壁與底板應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。對(duì)于大尺寸型腔主要是剛度問題，應(yīng)按剛度條件計(jì)算，；而對(duì)于小尺寸型腔主要是強(qiáng)度問題，首先要防止模具的塑性變形和斷裂破壞，因此用強(qiáng)度條件計(jì)算。在分界尺寸不明的情況下，應(yīng)分別按剛度條件和強(qiáng)度條件計(jì)算，取其中較大者。
因?yàn)樾∷暗某叽巛^大，所以應(yīng)該按剛度計(jì)算：
按整體式圓形型腔計(jì)算，公式如下：
查表P164表7-7得=0.03mm
型腔內(nèi)半徑r=67mm
型腔材料的彈性模量，E=2.2
型腔材料的泊松比
塑料熔體對(duì)型腔的壓力
因此：
==27.738mm28mm
型腔底板厚度計(jì)算——整體式
對(duì)于大尺寸型腔主要是剛度問題，按剛度條件計(jì)算：
按剛度條件：
第八章 注射模的導(dǎo)向及脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
第7章 注射模的導(dǎo)向及脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
注射成型后的制品必須從模具中取出。在一般情況下，推出塑件的動(dòng)作在動(dòng)模上完成。當(dāng)動(dòng)模后退到一定的距離，就開始由注射機(jī)的脫模機(jī)構(gòu)推動(dòng)模具的推板和推桿固定板，使塑件從動(dòng)模上推出。
根據(jù)本制品，脫模機(jī)構(gòu)采用機(jī)械推動(dòng)。
7.1 脫模機(jī)構(gòu)的選用原則
（1） 塑件滯留于動(dòng)模 模具開啟后應(yīng)使塑件及澆口凝料滯留于帶有脫模裝置的動(dòng)模上，以便脫模裝置在注塑機(jī)推桿的驅(qū)動(dòng)下完成脫模動(dòng)作。
（2） 保證塑件不變形損壞 這是脫模機(jī)構(gòu)應(yīng)達(dá)到的基本要求。首先要正確的分析塑件對(duì)凹?；蛐托镜母街σ约八诘牟课唬嗅槍?duì)性的選擇合適的脫模方法和脫模位置，使推出重心與脫模阻力重心重合。型芯有與塑件收縮時(shí)對(duì)其包禁力很大，因此，推出的作用點(diǎn)應(yīng)盡可能的靠近型芯，推出里應(yīng)作用在塑件剛度、強(qiáng)度最大的部位，作用面應(yīng)盡可能大一些。影響脫模力大小的因素很多，當(dāng)材料的收縮率大，塑件壁厚大，模具的型芯形狀復(fù)雜，脫模斜度小以及型芯表面粗糙度值高時(shí)，脫模阻力就會(huì)增大，反之則小。
（3）力求良好的塑件外觀 推出塑件的位置應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或?qū)ν庥^影響不大的部位，在采用推桿脫模時(shí)尤其要注意這個(gè)問題。
7.2導(dǎo)柱
注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于動(dòng)、定模之間的開合模導(dǎo)向和脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。按作用分為模外定位和模內(nèi)定位。模外定位是通過定位圈使模具的澆口套能與注射機(jī)噴嘴精確定位；而模內(nèi)定向機(jī)構(gòu)則通過導(dǎo)柱導(dǎo)套合模定位。錐面定位則用于動(dòng)、定模之間的精密定位。本模具所成型的塑件比較簡單，模具定位精確度要求不是很高，因此可以采用模架本身所帶的定位機(jī)構(gòu)。
7.2.1 導(dǎo)柱的數(shù)量和布置
導(dǎo)柱數(shù)量取4根，其布置如圖7-1所示。
圖7-1 導(dǎo)柱的數(shù)量與布置
7.3脫模力的計(jì)算
常用得推出機(jī)構(gòu)形式有：推桿推出機(jī)構(gòu)、推管推出機(jī)構(gòu)、推件板推出機(jī)構(gòu)、推塊推出機(jī)構(gòu)、聯(lián)合推出機(jī)構(gòu)及其他特殊推出機(jī)構(gòu)。本制品為薄壁的容器塑件，故采用推桿推出機(jī)構(gòu)。這種推出機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是：脫模力大而均勻，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無明顯的推出痕跡，且不必另設(shè)復(fù)位機(jī)構(gòu)，在合模過程中推桿依靠彈簧力的作用回到初始位置。
當(dāng)圓形塑件的內(nèi)孔半徑與壁厚之比時(shí)，可知，該塑件屬于圓環(huán)形薄壁制件，此設(shè)計(jì)塑件，則該塑件屬于圓形薄壁制件。脫模力按下式計(jì)算。
式中 —圓環(huán)形制品的壁厚，；
—塑料的彈性模量，查表得PP得彈性模量為；
—塑料平均成型收縮率，；
—制件對(duì)型芯的包容長度，；
—模具型芯的脫模斜度，；
—制件與型芯制件的摩擦因素，查表得PP與鋼的摩擦系數(shù)為0.34；
—塑料的泊松比，查表得PP的泊松比為0.32；
—無量綱系數(shù)，由f＝0.34查表得；
—盲孔塑件型芯在直于脫模方向上的投影面積,.
因此，
第8章 抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
8.1機(jī)動(dòng)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)
機(jī)動(dòng)側(cè)向分型與抽芯是利用注射機(jī)的開模力，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)改變運(yùn)動(dòng)方向，將側(cè)向的活動(dòng)型芯抽出。機(jī)動(dòng)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(shí)現(xiàn)全自動(dòng)操作，無需另外添置設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)，在生產(chǎn)中被廣泛采用。
機(jī)動(dòng)抽芯按結(jié)構(gòu)形式可分為斜銷，彈簧，彎銷，斜導(dǎo)曹，斜滑塊，楔塊，齒輪條等多種抽芯形式。
本設(shè)計(jì)采用的是機(jī)動(dòng)斜銷側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)。
8.1.1 斜導(dǎo)柱的典型機(jī)構(gòu)尺寸
斜導(dǎo)柱的主要尺寸有直徑d、長度L、傾斜角和抽芯距S。斜導(dǎo)柱與滑塊之間采用輕松配合，有利于滑塊靈活運(yùn)動(dòng)。斜導(dǎo)柱對(duì)滑塊只起驅(qū)動(dòng)作用，而滑塊運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性、平穩(wěn)性由導(dǎo)槽與滑塊之間的配合精度予以保證，滑塊的最終位置由楔緊塊決定。確定傾斜角要兼顧抽拔距及彎曲力，通常采用，不大于。導(dǎo)柱材料多用45鋼、T8、T10以及20鋼經(jīng)滲碳處理，淬火硬度在HRC55以上。磨削加工后，表面粗糙度保證有1.6。
8.2斜銷側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的確定
8.2.1抽芯距S
型芯從成型位置抽到不妨礙塑件脫模的位置所移動(dòng)的距離叫抽芯距，用表示。一般抽芯距等于側(cè)向孔或側(cè)凹深度加上余量，即
而所以
8.2.2 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(gè)重要參數(shù)，它不僅決定了開模行程和斜銷長度，而且對(duì)斜銷的受力狀況有著重要的影響。決定傾斜角的大小時(shí)，應(yīng)從抽芯距，開模行程和斜銷受力幾個(gè)方面綜合考慮。實(shí)際生產(chǎn)中，一般取，不宜超過。這里抽芯距較小，選。
第8章 抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
8.2.3抽拔力的計(jì)算
抽拔力的計(jì)算跟脫模力的計(jì)算是一樣的，計(jì)算的公式為
式中 ——單位面積塑件對(duì)型芯的正壓力，一般?。?
—— 塑件包緊型芯的側(cè)面積，；
—— 塑件與模體剛才的摩擦系數(shù)，一般??；
——脫模斜度,。
這里， ；；。
所以
8.2.4、圓形斜導(dǎo)柱直徑的確定
圖8－1 導(dǎo)柱直徑計(jì)算
計(jì)算公式（字母對(duì)應(yīng)的尺寸如圖6－1所示）
——斜導(dǎo)柱直徑，；
——抽拔力，；
——受力點(diǎn)到斜導(dǎo)柱固定板平面的距離，；
——抽拔角，；
——斜導(dǎo)柱剛才的許用彎曲應(yīng)力，，對(duì)碳素鋼；
；
所以
取為20mm。
8.2.5斜導(dǎo)柱的總長度計(jì)算
圖8－2 導(dǎo)柱長度計(jì)算
導(dǎo)柱長度計(jì)算公式為（字母對(duì)應(yīng)的尺寸如圖6－2所示）
式中 斜導(dǎo)柱的總長度，；
斜導(dǎo)柱臺(tái)肩直徑，；
斜導(dǎo)柱抽拔角，
斜導(dǎo)柱固定板厚度，；
斜杠工作部分直徑，；
抽芯距，實(shí)際距離加。
第9章
取的長度為130mm。
8.3 側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
該塑件有一個(gè)寬3mm，深1.5mm的環(huán)形槽，需要側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)來完成。側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)根據(jù)動(dòng)力來源的不同，有機(jī)動(dòng)、液壓或氣動(dòng)以及手動(dòng)等三大類。本塑件采用機(jī)動(dòng)側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu),它是利用注射機(jī)開模力作為動(dòng)力，通過有關(guān)傳動(dòng)零件使力作用于側(cè)向成型零件而將模具側(cè)向分型或把側(cè)向型芯從塑料制件中抽出，合模時(shí)又靠它使側(cè)向成型零件復(fù)位。這類機(jī)構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不但分型與抽芯不需手工操作，生產(chǎn)率高，而且結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作安全可靠、加工制造方便。根據(jù)傳動(dòng)零件的不同，這類機(jī)構(gòu)可分為斜導(dǎo)柱、彎銷、斜導(dǎo)槽、斜滑塊和齒輪齒條等許多不同類型的側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)，本次設(shè)計(jì)選用斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。
8.3.1滑塊的設(shè)計(jì)
滑塊分為整體式和組合式，本設(shè)計(jì)采用組合式抽芯機(jī)構(gòu)，側(cè)抽芯用銷釘固定，具體尺寸結(jié)構(gòu)如圖所示：
圖8-3滑塊基本尺寸
第9章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
9.1 溫度調(diào)節(jié)的必要性
9.1.1溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件質(zhì)量的影響
溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件質(zhì)量的影響主要表現(xiàn)在：變形、尺寸精度、力學(xué)性能和表面質(zhì)量等。
9.1.2溫度調(diào)節(jié)對(duì)生產(chǎn)效率的影響
在注塑模具中熔體從200℃左右降低到60℃左右，所釋放的熱量中約有5%以輻塑、對(duì)流的方式散發(fā)到大氣中，其余95%由冷卻介質(zhì)（一般是水）帶走，，因此注塑模具的冷卻時(shí)間主要取決于冷卻系統(tǒng)的冷卻效果。據(jù)統(tǒng)計(jì)，模具的冷卻時(shí)間約占整個(gè)注塑循環(huán)周期的2/3，因此縮短注塑循環(huán)周期的冷卻時(shí)間是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。
9.1.3縮短冷卻時(shí)間的三個(gè)方法
1.讓冷卻水處于湍流狀態(tài)(提高冷卻管道孔壁與冷卻介質(zhì)之間的傳熱膜系數(shù)h)，使模具冷卻管道中冷卻水處于高速湍流狀態(tài)，流速，甚至更高.雷諾數(shù)。
2.擴(kuò)大模具與冷卻水的溫差。
3.增大冷卻介質(zhì)的傳熱面積。
9.2具體計(jì)算
9.2.1.冷卻介質(zhì)體積流量
——冷卻介質(zhì)的體積流量，；
——單位時(shí)間（每分鐘）內(nèi)注入模具中的塑料質(zhì)量，；
——單位重量的塑件在凝固時(shí)所放出的熱量，；
——冷卻介質(zhì)的密度，；
——冷卻介質(zhì)的比熱容，；
---冷卻介質(zhì)出口溫度；
---冷卻介質(zhì)進(jìn)口溫度；
查表得，取，，，則
第9章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
第9章 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
9.2.2 冷卻水管道直徑d
根據(jù)查《塑料成型加工與模具》P217表10.1得。
9.2.3冷卻介質(zhì)的流速
9.2.4冷卻管道總傳熱面積
求冷卻管壁與水交界面的膜傳熱系數(shù)
冷卻水通道的傳熱總面積
9.2.5模具應(yīng)開設(shè)的冷卻管道的孔數(shù)
，取。
第10章 校核計(jì)算
10.1 最大注射量的校核
注射機(jī)最大注射量是指注射機(jī)的柱塞或螺桿在作一次最大注射行程時(shí)，注射裝置所能達(dá)到的最大注射量，目前我國已經(jīng)統(tǒng)一規(guī)定用加工聚苯乙烯塑料時(shí)注射器機(jī)一次所能注出的公稱容積（cm3）來表示。為了保證正常的注射成型，選擇注射機(jī)時(shí)，注射機(jī)所允許的最大注射量應(yīng)大于塑件的重量或體積（包括流道凝料），根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，注射機(jī)的實(shí)際注射量最好在注射機(jī)的最大注射量的80%以內(nèi)。
對(duì)于螺桿式注射機(jī)，其最大注射量是以螺桿一次注射最大推進(jìn)容積V（10－6m3）來表示，它與塑料品種無關(guān)，使用比較方便。
當(dāng)注射機(jī)最大注射量以容積標(biāo)定時(shí)，按公式
校核；
式中 ——注射機(jī)的最大注射量（cm3）；（注射機(jī)XS-ZY-125的額定注射量為192 cm3）
——注射機(jī)的最大注射量的利用系數(shù)，一般取K利 =0.8；
——塑件的總體積（cm3）
所以滿足要求。
10.2 注射壓力的校核
注射壓力的校核是校驗(yàn)注射機(jī)的額定注射壓力是否滿足塑料成型時(shí)所需的注射壓力。注射機(jī)的額定注射壓力是指注射時(shí)料筒內(nèi)柱塞和螺桿施于熔融塑料的單位面積上的壓力。塑件成型時(shí)所需的注射壓力是由注射機(jī)的類型、噴嘴形式、塑料流動(dòng)性、澆注系統(tǒng)和型腔的流動(dòng)阻力等因素決定的，其值一般為100～160（選取時(shí)可參考各種塑料的成型工藝參數(shù)）。
式中 ——注射機(jī)的額定注射壓力（）；
——塑件成型時(shí)所需的注射壓力（）。
查手冊(cè)得注射機(jī)型號(hào)為XS－ZS－125的額定注射壓力為1500 ， 1500>160 ，所以符合要求。
10.3 鎖模力的校核
鎖模力是在成型時(shí)鎖緊模具的最大力。用于實(shí)現(xiàn)動(dòng)、定模緊密閉合，保證塑料制品
第10章 校核計(jì)算
的尺寸精度，盡量減少分型面處的溢邊（或毛邊）厚度的確保操作者的人身安全。因此，成型時(shí)高壓熔融塑料在分型面上顯現(xiàn)的漲力（或稱推力）應(yīng)小于鎖模力。該漲力大小等于塑料制品加上澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積之和乘以型腔內(nèi)熔融塑料的平均壓力。
式中
F——注射機(jī)的額定鎖模力（N）；（如上表3.1F=3500KN）
A——塑料制品與澆注系統(tǒng)在分型面上的總投影面積（）；
——熔融塑料在型腔內(nèi)的平均壓力（）；
（常取20～40，本設(shè)計(jì)取35 ）
k——安
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