畢業(yè)設計---抽屜注塑模具設計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　中英文摘要..............................................................3</p><p>　　第1章 緒論............................................................4&

2、lt;/p><p>　　1.1 我國塑料成型模具的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢...................................4</p><p>　　1.2 何謂注塑成型.......................................................5</p><p>　　1.3 CAD/CAM 的技術現(xiàn)狀..........

3、.......................................5</p><p>　　1.3.1 使用微機作為開發(fā)和應用平臺...................................6</p><p>　　1.3.2 PDM 技術的實施...............................................6</p><

4、p>　　1.4 逆向工程...........................................................7</p><p>　　第2章 CAD/CAM 軟件簡介................................................7</p><p>　　2.1 PRO/E 簡介...................

5、......................................7</p><p>　　2.2 AUTOCAD 簡介.......................................................7</p><p>　　2.3 MASTERCAM 簡介...............................................

6、......8</p><p>　　第3章 模型的設計......................................................8</p><p>　　3.1 3D 模型的建立......................................................8</p><p>　　3.2 零件模具的設

7、計.....................................................9</p><p>　　第4章 模具的裝配.....................................................11</p><p>　　第5章 零件材料的選擇及材料性能....................................

8、11</p><p>　　5.1 制品的材料選擇依據................................................11</p><p>　　5.1.1 聚苯乙烯的化學和物理特性....................................11</p><p>　　5.1.2 聚苯乙烯主要技術指標.............

9、...........................11</p><p>　　5.2 分析計算..........................................................12</p><p>　　第6章 塑料注射成型模具的設計.........................................13</p><p

10、>　　6.1 注射機類型的選擇..................................................13</p><p>　　6.2 注射機有關工藝參數(shù)的校核..........................................13</p><p>　　6.2.1 注射量的校核..............................

11、..................13</p><p>　　6.2.3 鎖模壓力的校核..............................................13</p><p>　　6.2.3 注射壓力的校核...........................................14</p><p>　　6.2.4 注射速率.

12、...................................................14</p><p>　　6.2.5 模具閉合厚度的校核..........................................14</p><p>　　第7章 成型零件的設計.................................................1

13、4</p><p>　　7.1 型腔分型面的設計..................................................14</p><p>　　7.2 排氣槽的設計......................................................14</p><p>　　7.3 成型零件的設計......

14、..............................................15</p><p>　　7.3.1 凹模的結構設計..............................................15</p><p>　　7.3.2 型芯結構設計................................................15<

15、;/p><p>　　7.3.3 成型零件工件尺寸............................................16</p><p>　　7.4 復位機構的設計....................................................16</p><p>　　7.5 塑件脫模機構的設計..............

16、..................................17</p><p>　　7.6 脫模力計算........................................................17</p><p>　　7.7 側向分型與抽芯機構設計............................................17</p&g

17、t;<p>　　7.7.1 斜導柱.....................................................17</p><p>　　7.7.2 導柱傾斜角的計算...........................................18</p><p>　　7.7.3 抽心距的計算.....................

18、..........................18</p><p>　　7.7.4 斜導柱工作部分長度..........................................18</p><p>　　7.7.5 抽拔力的計算................................................18</p><p>　　7.

19、7.6 斜導柱所受彎曲力的計算......................................18</p><p>　　7.7.7 斜導柱直徑的計算............................................18</p><p>　　7.8 導向機構的設計...............................................

20、.....18</p><p>　　第8章 澆注系統(tǒng)的設計.................................................19</p><p>　　8.1 主流道的設計......................................................19</p><p>　　8.2 澆口的設計....

21、....................................................20</p><p>　　第9章 塑料溫控系統(tǒng)設計...............................................20</p><p>　　第10章 標準模架的選擇..............................................

22、...22</p><p>　　參考文獻………………………………………………………………………………….22</p><p>　　小 結 ………………………………………………………………………………..22</p><p>　　鳴 謝 ………………………………………………………………………………..22</p><p><b

23、>　　中文摘要</b></p><p>　　本設計是塑料抽屜的注塑模具設計，在結合了傳統(tǒng)的機械設計后把CAD/CAM技術應用在注塑模具的設計上，在CAD系統(tǒng)實行了模型和注塑模具的設計。本文介紹了我國當前模具技術的發(fā)展狀況以及CAD/CAM在模具上的應用，其中包括PRO/E，AUTOCAD，MASTERCAM。而主要的機械部分設計，其內容包括塑料注塑模具的工作原理及應用，設計準則，以及產品的簡介。

24、塑料注塑模的設計計算，包括模具結構設計，注塑機的選用，澆注系統(tǒng)的設計等方面。</p><p>　　關鍵詞： CAD 、CAM、注塑模</p><p><b>　　abstract</b></p><p>　　It is to design the drawer injection mould, references to the traditi

25、onal mechanical design, focus on the CAD/CAM application in the plastic mould design, that is to say to apply the CAD system in model and plastic injection mould design. This artic introduces the mould technology and the

26、 CAD/CAM application of mould in china nowadays, Including PRO/E，AUTOCAD，MASTERCAM. While main mechanical designs content the principle and application of the plastic mould, design standards and brief intro of t</p>

27、;<p>　　Keywords: CAD CAM INJECTION MOULD </p><p><b>　　抽屜注塑模具設計</b></p><p>　　機械設計制造及其自動化，</p><p><b>　　第1章緒論</b></p><p>　　1.1 我國塑料成型

28、模具的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢</p><p>　　塑料成型模具是應用得最為廣泛的一類模具。近年來，我國塑料模行業(yè)有了長足的進步。在大型塑料模方面，已能自行生產34〃大屏幕彩電塑殼模具，6kg大容量洗衣機全套塑料模具及汽車保險杠和整 體儀表板等的塑料模具。模具重量可達10-20噸。在精密塑料模具方面，能生產多型腔小模數(shù)齒輪模具和600腔塑封模具，還能生產厚度僅為0.08mm的一模兩腔的航空杯模具和難度 較高的塑料門窗擠出模

29、等。在制造技術方面，首先是采用CAD/CAM技術，用計算機造型、編程并由數(shù)控機床加工已是主要手段，CAE軟件也得到應用。一般均采用內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，完全消除了制件的澆口痕跡。氣體輔助注射技術已成功得到應用。在高效多色注射的應用和抽芯脫模機構的創(chuàng)新 設計方面，也取得較大進展 。在精度方面，塑件的尺寸精度可達IT6-7級，分型面接觸間隙為0.02mm，模板的彈性變形為0.05mm

30、，型面的表面粗糙度為Ra0.02-0.025μm。塑料模 壽命已達100萬次，但模具制造周期仍比國外長2-4倍，總體水平與國外比尚有較大差距。</p><p>　　近年來，塑料成型加工機械和成型模具增長十分迅速，高效率、自動化、大型、微型、精密、高壽命估整個模具產量中所占的比例越來越大。從模具設計和制造用度看，模具的發(fā)展趨勢可歸納為以下幾方面：</p><p><b>　?。?）

31、加深理論研究</b></p><p>　　在模具設計中，對工藝原理的研究越來越深入，模具設計已由經驗設計階段逐漸向理論計算設計方面發(fā)展。尤其是擠出機頭的設計，這使擠出制品產量和質量都得到很大的提高。</p><p>　?。?）高效率、自動化</p><p>　　大量采用各種高效率、自動化的模具機構。如高效冷卻以縮短成型周期；各種能可靠地自動脫出產品和流道

32、凝料的脫模機構；熱流道澆注系統(tǒng)注射模具等。高速自動化的塑料成型機械配合以先進的模具，對提高生產效率、降低成本起了很大的作用。</p><p>　?。?）大型、超小型及高精度</p><p>　　由于塑料應用的擴大，塑料制件已應用到建筑、機械、電子、儀器等各工業(yè)領域。于是出現(xiàn)了各種大型、精密和高壽命的成型碼具，為了滿足這些要求，研制了各種高強度、高硬度、高耐磨性且易加工、熱變形小、導熱性優(yōu)異

33、的制模材料。</p><p>　　（4）革新模具制造工藝</p><p>　　為了更新產品花色和適應小批量產品的生產要求，除大力發(fā)展高強度、高耐磨性的材料外，同時又重新簡易制模工藝的研究。如采用低熔點有色金屬合金澆鑄或噴涂制模；經鋁粉或鐵粉填充的環(huán)氧樹脂以及聚氨酯彈性體制模，這大大縮短了模具的制造周期，降低了成本。在模具制造工藝上，這縮短模具生產周期減少鉗工手工操作的工作量，在模具制造工藝

34、上做了許多改進工作，特別異形型腔的加工，采用了各種仿形機床、光控機床、數(shù)控機床、座標機床等。這不僅大大提供了機械加工的比重，而且提高了加工精度。采用精密鑄造、冷擠壓、電加工等新工藝技術使模具型加工發(fā)生了根本性的變革。</p><p><b>　?。?）標準化</b></p><p>　　開展模具標準化工作，使模板導柱等通用零件標準化、商品化，以適應大規(guī)模地成批地生產塑

35、料模具。</p><p><b>　?。?）專業(yè)化</b></p><p>　　此外，以一些特殊的研制品，研究了各種特殊結構的模具，低發(fā)泡制品擠出機頭，多層薄膜復合機頭，雙色注射模具等。模具標準化和專業(yè)化是縮短模具制造周期，降低模具成本和重要手段。</p><p><b>　　1.2何謂注塑成型</b></p>

36、<p>　　所謂注塑成型（Injection Molding）是指，將已加熱融化的材料噴射注入到模具內，經由冷卻與固化后，得到成形品的方法。適用于量產與形狀復雜產品等成形加工領域。</p><p>　　(1)注塑成型機 　 注塑成型機可區(qū)分為合模裝置與注射裝置。合模裝置是開閉模具以執(zhí)行脫模（eject）作業(yè)。注射裝置是將樹脂予以加熱融化後再射入模具內。</p><p>&

37、lt;b>　　(2)模具</b></p><p>　　所謂模具（Mold）是指，為了將材料樹脂做成某種形狀，而用來承接射出注入樹脂的金屬制模型。</p><p>　　已溶解的材料是從澆口進入模具內，再經由流道與流道口填充到模槽內。接下來則經由冷卻工程與開模成型機脫模桿上的模具脫模板，推頂出成形品。</p><p><b>　　(3)成形品

38、</b></p><p>　　成形品是由流入融化樹脂的澆口、導入模槽的流道與產品部份所構成。</p><p><b>　　(4)使用回料</b></p><p>　　成形品中的澆口與流道并不屬于產品。因此該部分往往被廢棄，甚至粉碎后再度用作成形專用材料，這就稱為回料?；亓喜荒軉为氉鳛槌尚螌Ｓ貌氖褂?，通常都是配合造粒才能予以使用。由于

39、會經過成形工程，因此可讓樹脂做出各種特性的變化?；亓现浞奖壤纳舷逓?0％左右，若配方比例過高就有可能會損害到樹脂的原有性質。</p><p><b>　　(5)成形條件</b></p><p>　　所謂成形條件是指，為了獲得所需的成形品，而利用成型機的汽缸溫度、射出速度、模具溫度等組合成無數(shù)個設定條件。由于可獲得的成形品外觀、尺寸、機械物性會因成形條件而異，因此要

40、找出最佳的成形條件，就必須仰賴熟練的技術與經驗。</p><p>　　1.3 CAD/CAM的技術現(xiàn)狀</p><p>　　經過四十多年的發(fā)展，CAD/CAM技術有了長足的進步?，F(xiàn)在CAD/CAM主要運行在工作站或微機平臺上。工作站雖然性能優(yōu)越，圖形處理速度快，但價格卻十分昂貴，這在一定程度上限制了CAD/CAM技術的推廣。隨著Pentium芯片和WindowsNT操作系統(tǒng)的出現(xiàn)并流行，以

41、前只能運行在工作站上的CAD/CAM軟件現(xiàn)在也可以運行在微機上。由于微機的價格遠遠比工作站低，性能也不比中低檔工作站遜色多少，并且windowsNT操作系統(tǒng)的安全性與DOS、Windows3.x、Windows95/98等操作系統(tǒng)相比有了很大提高。所以，微機平臺為普及CAD應用創(chuàng)造了絕好的條件。在此基礎上，CAD/CAM軟件廠商展開了新一輪的競爭。一方面工作站上著名的CAD/CAM的軟件（如UG、CATIA）全功能地移植到微機平臺，使微

42、機完全對等地實現(xiàn)了工作站環(huán)境的處理能力；另一方面CAD/CAM軟件打破了原有Unix環(huán)境的桎梏，在Windows平臺上全面拓展。Pentium以上處理器和NT環(huán)境已經或者正在成為CAD/CAM軟件運行和應用的主流平臺。 當今CAD/CAM軟件動態(tài)如下:</p><p>　　1.3.1 使用微機作為開發(fā)和應用平臺</p><p>　　微機平臺的CAD/CAM軟件的特點是:</p

43、><p>　?。?）采用Windows環(huán)境</p><p>　　采用WindowsNT操作系統(tǒng)是新一代推出的微機CAD/CAM軟件的共同特點。現(xiàn)在，個人計算機已經具備了與中低檔工作站競爭的實力，再加上其價格低廉，使得普及CAD應用成為可能。Windows平臺上的新一代CAD/CAM軟件基本上都采用典型的Windows界面和操作規(guī)范，同時由于DDE和OLE技術的廣泛應用，這些CAD/CAM軟件可

44、以與Windows平臺的其他軟件進行動態(tài)數(shù)據交換，也可以在不退出CAD/CAM軟件的前提下嵌入（或鏈接）其他應用程序的對象。</p><p>　?。?）采用COM技術</p><p>　　COM(ComponentObjectModel)是國際上為提高軟件穩(wěn)定性和開發(fā)效率而引入的重要技術。現(xiàn)今推出的Windows平臺的CAD/CAM軟件都或多或少地應用了COM技術。通過使用現(xiàn)成的組件，軟件

45、開發(fā)商可以避免軟件開發(fā)中許多煩瑣和困難的基礎部分，從而可以從極高的起點出發(fā)，大大縮短CAD軟件上市周期，這樣容易取得競爭優(yōu)勢。</p><p>　　同時，由于采用面向對象技術，使得微機CAD軟件的可維護性和可擴展性得以增強。</p><p>　　（3）吸收Unix平臺軟件的優(yōu)點</p><p>　　新一代微機平臺CAD軟件充分吸取Unix工作站軟件的精華。諸如參數(shù)驅

46、動、特征造型、動態(tài)導航、二維與三維雙向相關、STEP標準和動態(tài)圖形顯示等這些比較好的特點已經被微機平臺軟件全部吸收。</p><p>　　1.3.2 PDM技術的實施</p><p>　　隨著CAD技術的推廣，原有的技術管理系統(tǒng)面臨著巨大的挑戰(zhàn)。在采用計算機輔助設計以前，產品的設計、工藝和經營管理過程中涉及到的各類圖紙、技術文檔、工藝卡片、生產單、更改單、采購單、成本核算單和材料清單等均由

47、人工編寫、審批、歸類、分發(fā)和存檔，所有的資料均通過技術資料室進行統(tǒng)一管理。自從采用計算機技術之后，上述與產品有關的信息都變成了電子信息。簡單地采用計算機技術模擬原來人工管理資料的方法往往不能從根本上解決先進的設計制造手段與落后的資料管理之間的矛盾。要解決這個矛盾，必須采用PDM技術。</p><p>　　PDM（產品數(shù)據管理）是從管理CAD/CAM系統(tǒng)的高度上誕生的先進的計算機管理系統(tǒng)軟件。它管理的是產品整個生命

48、周期內的全部數(shù)據。工程技術人員根據市場需求設計的產品圖紙和編寫的工藝文檔僅僅是產品數(shù)據中的一部分。PDM系統(tǒng)除了要管理上述數(shù)據外，還要對相關的市場需求、分析、設計與制造過程中的全部更改歷程、用戶使用說明及售后服務等數(shù)據進行統(tǒng)一有效的管理。由此可見，PDM系統(tǒng)管理的產品信息將涉及到企業(yè)的產品設計、工藝、制造、經營和服務等部門。因此，PDM系統(tǒng)的實施具有涉及面廣、信息工作量大等特點。</p><p>　　實施PDM技

49、術可以實現(xiàn)并行工程，提高產品設計效率，支持全面質量管理，實現(xiàn)人、過程、技術三者的平衡。因此它可以為企業(yè)帶來巨大收益。PDM技術實施與CAD/CAM技術的實施不一樣，前者調整的是企業(yè)的管理模式。將原來的人工管理方式轉變?yōu)镻DM的計算機管理模式，既要兼顧原有的管理習慣，又要考慮信息集成的要求。由于企業(yè)技術環(huán)境、管理水平、企業(yè)文化等方面的差異，每個企業(yè)的PDM實施過程都不會相同。只有對企業(yè)的計算機環(huán)境、企業(yè)過程以及PDM的總體目標有了充分的理

50、解后，全面地分析企業(yè)對PDM產品的詳細需求，才能選出最適合本企業(yè)發(fā)展的PDM產品和解決方案。</p><p>　　目前國際主流的PDM產品有UG的IMAN，SDRC的Metaphase等軟件，國內PDM產品有高華PDM，華中PDM等。</p><p><b>　　1.4 逆向工程</b></p><p>　　在機械領域中，逆向工程(Revers

51、e Engineering)是在沒有設計圖紙或者設計圖紙不完整以及沒有CAD模型的情況下，按照現(xiàn)有零件的模型（稱為零件原形），利用各種數(shù)字化技術及CAD技術重新構造原形CAD模型的過程。</p><p>　　逆向工程是近年來發(fā)展起來的消化，吸收和提高先進技術的一系列分析方法和應用技術的組合，其主要目的是為了改善技術水平，提高生產率，增強經濟競爭力。世界各國在經濟技術發(fā)展中，應用逆向工程消化吸收先進技術經驗，給人們

52、有益的啟示。據統(tǒng)計，各國百分之七十以上的技術源于國外，逆向工程作為掌握技術的一種手段，可使產品研制周期縮短百分之四十以上，極大提高了生產率。因此研究逆向工程技術，對我國國民經濟的發(fā)展和科學技術水平的提高，具有重大的意義。逆向工程的應用領域大致可分為以下幾種情況：</p><p>　　在沒有設計圖紙或者設計圖紙不完整以及沒有CAD模型的情況下，在對零件原形進行測量的基礎上形成零件的設計圖紙或CAD模型，并以此為依據

53、生成數(shù)控加工的NC代碼，加工復制出一個相同的零件。</p><p>　　當要設計需要通過實驗測試才能定型的工件模型時，通常采用逆向工程的方法。比如航天航空領域，為了滿足產品對空氣動力學等要求，首先要求在初始設計模型的基礎上經過各種性能測試（如風洞實驗等）建立符合要求的產品模型，這類零件一般具有復雜的自由曲面外型，最終的實驗模型將成為設計這類零件及反求其模具的依據。</p><p>　　在美

54、學設計特別重要的領域，例如汽車外型設計廣泛采用真實比例的木制或泥塑模型來評估設計的美學效果，而不采用在計算機屏幕上縮小比例的物體投視圖的方法，此時需用逆向工程的設計方法。</p><p>　　另一個重要的應用如修復破損的藝術品或缺乏供應的損壞零件等，此時不需要對整個零件原型進行復制，而是借助逆向工程技術抽取零件原形的設計思想，指導新的設計。這是由實物逆向推理出設計思想的一種漸近過程</p><

55、p>　　第2章CAD/CAM軟件簡介</p><p>　　2．1PRO/E簡介</p><p>　　Pro/Engineer包括三維實體造型、裝配模擬、加工仿真NC自動編程，鈑金設計、電路布線、裝配管路設計等專有模塊，ID反求工程，鈰并行工程等先進的設計方法和模式。其主要特點是參數(shù)化的特征造型；統(tǒng)一的能使各模塊集成起來的數(shù)據庫；設計修改的關聯(lián)性，即一處修改，別的模塊中相應圖形或數(shù)據也

56、會自動更新。它的性能優(yōu)良、功能強大，是一套可以應用于工業(yè)設計、機械設計、功能仿真、制造和管理等眾多領域的工程自動化軟件包。Pro/Engineer自1988年問世以來，10多年來已成為全世界最普及的3DCAD/CAM系統(tǒng)。Pro/Engineer在今日儼然已成為3DCAD/CAM系統(tǒng)的標準軟件，廣泛應用于電子、機械、模具、工業(yè)設計、汽車、自行車、航天、家電、玩具、等各行業(yè)。Pro/Engineer可謂是全方位的3D產品開發(fā)軟件，集成了零

57、件設計、產品裝配、模具開發(fā)、NC加工、鈑金件設計、鑄造設計、造型設計、逆向工程、自動測量、機構模擬、應力分析、產品數(shù)據管理于一體，其模塊眾多。Pro/Engineer是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</p><p>　　2．2 AUTOCAD 的簡介</p><p>　　20世紀60年代初，由美國學者首先提出CAD

58、的概念。CAD（Computer Aided Design）是“計算機輔助設計”這三個詞的英文縮寫。30多年來，CAD技術飛速發(fā)展，其內涵也有了充實和延伸，它與CG（Computer Graphics— 計算機圖形學）相結合形成了一門新學科。計算機繪圖是由計算機及圖形輸入/輸出設備實現(xiàn)圖形顯示及繪圖輸出，它是圖形學、計算學和計算機科學的三者結合的結晶，是CAD/CAM的基礎之一。計算機輔助設計是利用計算機強有力的計算功能和高效率的圖形處

59、理能力，按照設計師的意圖進行分析和計算，作出判斷和選擇，最后得到滿意的設計效果和生產圖紙，大大地提高提高了設計效率。</p><p>　　2.3 MASTERCAM的簡介</p><p>　　隨著機械加工行業(yè)的發(fā)展，從早期的手工繪圖、刀削石磨到現(xiàn)在利用計算機輔助工具設計制造自動化時代，科技的力量難以磨滅，MASTERCAM軟件也一直快速地推動著這一行業(yè)的高速發(fā)展，特別是現(xiàn)在占有著重要的一席

60、之地，不僅它的發(fā)展迅速，而且其功能強大，這也是MASTERCAM之所以得到廣泛應用的原因。MASTERCAM把輔助設計功能（CAD）和輔助制造功能（CAM）有機地結合在一起，從設計繪制圖形到編制刀具路徑，再通過后處理器將NCR轉換為機床數(shù)控系統(tǒng)能識別的NC程式，并能模擬刀具的路徑驗證NC程式，然后通過計算機輸入到數(shù)控銑床或加工中心上，選用適合工件的刀具路徑即可完成工件的加工，比以前在數(shù)控機床使用手工編程和數(shù)字化技術編制程序更為先進。它能

61、計算能加工時間，也可以將AUTOCAD、CADKEY等CAD軟件繪制的圖形轉換至MASTERCAM中，使繪圖更容易方便，編制加工程序更快更準確。</p><p><b>　　第3章模型的設計</b></p><p>　　3.1 3D模型的建立</p><p>　　本零件是應用PRO/E2001來建立的的。本零件的建立過程雖然不是很復雜，但特征特

62、別多，稍不注意就會出錯，在一邊建模過程中，要一邊設置拔模斜度，否則建立模型后再來設置拔模斜度，難度會很大，而且還會后面會出現(xiàn)很多錯誤。具體如PRO/E圖所示。</p><p>　　以下是零件的3D圖：</p><p>　　3.2 零件模具的設計</p><p>　　模具設計的流程一般是先建構出模具構件，這個在前面已經建出來了就是前面畫的零件圖，再根據模型特性來設計模

63、座（MOLDBASE）。模具構件包括上模型腔、下模型腔（也稱為凸模型腔、凹模型腔）、澆道系統(tǒng)（注道、流道滯料部、澆口等）、砂芯、銷、滑塊等，而模座則包括固定側模板、移動側模板、頂出銷、回位銷、冷卻水線、電熱管、停止銷、定位螺栓、導柱、導鍵等。一般而言，模座的構件在部分均可利用protrusion及cut等簡易的實體特征來建構，而型腔由于牽涉到上、下模的分模面，因此需要建構復雜的曲面特征</p><p><b

64、>　　主分型面如下圖：</b></p><p>　　斜抽芯分型面如下圖：</p><p>　　因為本設計中的產品的結構需要，必須在產品的其中一個側面設置整個側面的斜抽芯機構，所以在分型面的選擇上是如圖所示。</p><p>　　而利用分型面所分出的型芯和型腔再根據本設計的設計的方案再進行修改，從而得到了型芯，定模固定板兼型腔。</p>

65、<p>　　而其他的零件的3D設計也是在原始的機械設計的而來的，但是3D設計的好處是可以及時發(fā)現(xiàn)問題，如干涉等，這樣的話就可以邊設計邊校核，從而減少錯誤。</p><p>　　本設計中最重要的斜導柱的定位就可以通過在PRO/E上來進行，把定位后所得的各零件間的相關數(shù)據測量出來后就可以反映到各零件中去，從而減少了定位誤差。</p><p><b>　　第4章 模具的裝配

66、</b></p><p>　　零件的裝配在PRO/E中是根據約束來進行的，根據各零件間的裝配關系使用對齊或匹配的約束來完成裝配。</p><p>　　完成所有的零件的3D設計后就可以裝配了，并在此基礎上建立爆炸圖，在爆炸圖上就可以很清楚的了解各構件的裝配關系。如PRO/E裝配圖！</p><p>　　第5章 零件材料的選擇及材料性能</p>

67、<p>　　5.1 制品的材料選擇依據</p><p>　　5.1.1 聚苯乙烯的化學和物理特性</p><p>　　大多數(shù)商業(yè)用的PS都是透明的、非晶體材料。PS具有非常好的幾何穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、光學透過特性、電絕緣特性以及很微小的吸濕傾向。它能夠抵抗水、稀釋的無機酸，但能夠被強氧化酸如濃硫酸所腐蝕，并且能夠在一些有機溶劑中膨脹變形。典型的收縮率在0.4~0.7%之間。<

68、;/p><p><b>　　注塑模工藝條件 </b></p><p>　　干燥處理：除非儲存不當，通常不需要干燥處理。如果需要干燥，建議干燥條件為80C、2~3小時。</p><p>　　熔化溫度：180~280C。對于阻燃型材料其上限為250C。</p><p>　　模具溫度：40~50C。</p><

69、p>　　注射壓力：200~600bar。</p><p>　　注射速度：建議使用快速的注射速度。</p><p>　　流道和澆口：可以使用所有常規(guī)類型的澆口。</p><p>　　典型用途： 產品包裝，家庭用品（餐具、托盤等），電氣（透明容器、光源散射器、絕緣薄膜等）。</p><p>　　5.1.2聚苯乙烯主要技術指標</p&g

70、t;<p>　　表5-1 PS主要技術指標</p><p><b>　　5.2 分析計算：</b></p><p>　　在PRO/E中可以分析得到:</p><p>　　體積 = 1.0808451e+05 毫米^3</p><p>　　曲面面積 = 1.3020789e+05 毫米^2</p

71、><p>　　密度 = 1.0500000e-03 克 / 毫米^3</p><p>　　質量 = 1.1348874e+02 克 </p><p>　　根據_PART坐標邊框確定重心:</p><p>　　X Y Z -1.8645351e-03 1.7856011e+01 7.9160117e+00 毫米</p>

72、<p>　　相對于_PART坐標系邊框之慣性. (克 * 毫米^2)</p><p><b>　　慣性張量</b></p><p>　　Ixx Ixy Ixz 6.4489761e+05 0.0000000e+00 1.8113848e+01</p><p>　　Iyx Iyy Iyz 0.0000000e+00 8.

73、3525619e+05 -1.5908008e+04</p><p>　　Izx Izy Izz 1.8113848e+01 -1.5908008e+04 3.3634826e+05</p><p>　　重心的慣性(相對_PART 坐標系邊框) (克 * 毫米^2)</p><p><b>　　慣性張量</b></p>&l

74、t;p>　　Ixx Ixy Ixz 6.0160161e+05 -3.5702160e+00 1.6438790e+01</p><p>　　Iyx Iyy Iyz -3.5702160e+00 8.2814462e+05 1.3344275e+02</p><p>　　Izx Izy Izz 1.6438790e+01 1.3344275e+02 3.0016384e

75、+05</p><p>　　主慣性力矩 (克 * 毫米^2)</p><p>　　I1 I2 I3 3.0016381e+05 6.0160161e+05 8.2814465e+05</p><p>　　從_PART 定位至主軸的旋轉矩陣:</p><p>　　-0.00005 1.00000 -0.0

76、0002</p><p>　　-0.00025 0.00002 1.00000</p><p>　　1.00000 0.00005 0.00025</p><p>　　從_PART 定位至主軸的旋轉角(度):</p><p>　　相對 x y z 的夾角 -89.986

77、 0.000 -90.003 </p><p>　　相對主軸的回旋半徑：</p><p>　　R1 R2 R3 5.1428372e+01 7.2807835e+01 8.5423374e+01 毫米</p><p>　　第6章 塑料注射成型模具的設計</p><p>　　6.1 注射機類型的選擇</p>

78、;<p>　　根據產品的注射形式和最大注射量等要求，選用臥式注射機</p><p>　　表6-1 臥式注射機參數(shù)表</p><p>　　6.2注射機有關工藝參數(shù)的校核</p><p>　　6.2.1 注射量的校核</p><p><b>　　據式 </b></p><p>　　式中

79、：—塑件與澆注系統(tǒng)的體積（）</p><p>　　—注射機的注射量（）</p><p>　　0.8—最大注射容量的利用系數(shù)</p><p>　　已知：=1.08; </p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　所以符合條件。</b></p>

80、;<p>　　6.2.2 鎖模壓力的校核</p><p>　　鎖模力是在成型時鎖緊模具的最大力，用于實現(xiàn)動、定模緊密閉合保證塑料制品的尺寸精度，盡量減少分型面處的溢邊（或毛邊）厚度和確保操作者的人身安全。因此，成型時高壓熔融塑料在分型面上顯現(xiàn)的漲力（或稱推力）應小于鎖模力。</p><p>　　/1000(KN) </p><p>　　式中: —注

81、射機的額定鎖模力（KN）</p><p>　　制品和分流道在分型面上的投影面積（）</p><p>　　—型腔的平均壓力（Mpa），一般取35Mpa</p><p>　　—安全系數(shù)，通常取K=1.1~1.2</p><p><b>　　已知：K=1.2，</b></p><p><b>

82、　　所以滿足要求。</b></p><p>　　6.2.3 注射壓力的校核</p><p>　　注射壓力是成型時柱塞或螺桿施于料筒內熔融塑料上的壓力。常取70~150Mpa。</p><p>　　式中：—塑件成型所需要的注射壓力（Mpa），一般取100Mpa</p><p>　　—所選注射機的額定注射壓力（Mpa）</p&g

83、t;<p>　　已知；P =150Mpa</p><p><b>　　所以滿足要求</b></p><p>　　6.2.4 注射速率</p><p>　　注射速率即注射過程中每秒鐘通過噴嘴的塑料容量。常取33～58 mm/s.</p><p>　　6.2.5模具閉合厚度的校核</p><

84、p>　　模具閉合時的厚度在注射機動、定模板的最大閉合高度和最小閉合高度之間，其關系按下式校核</p><p>　　Hmin≤Hm≤Hmax</p><p>　　式中Hmin—注射機允許的最小模具厚度（mm）</p><p>　　Hm—模具閉合厚度（mm）</p><p>　　Hmax—注射機允許的最大模具厚度（mm）</p>

85、;<p><b>　　已知：；； </b></p><p><b>　　所以滿足要求</b></p><p>　　第7章 成型零件的設計</p><p>　　7、1型腔分型面的設計</p><p>　　合理地選擇分型面，有利于制品的質量提高、工藝操作和模具的制造，因此，在模具設計過程中

86、是一個不容忽視的問題：</p><p>　　選擇分型面一般根據以下的原則選取：</p><p>　?。?）分型面的位置要不影響制品的精度和外觀</p><p>　　（2） 盡量簡單，避免采用復雜形狀，使模具制造增加困難</p><p>　　（3） 要盡量有利于塑料制品的脫模和抽芯</p><p>　?。?） 有利于澆注

87、系統(tǒng)的合理設置</p><p>　?。?） 盡可能與料流末端重合，以利于系統(tǒng)排氣</p><p><b>　　7.2排氣槽的設計</b></p><p>　　該注射模屬于中小型模具，在推桿的間隙和分型面上都有排氣效果，已能滿足要求，故不再考慮排氣槽。</p><p>　　7.3成型零件的設計</p><

88、;p>　　7.3.1 凹模的結構設計</p><p>　　考慮到注塑零件的結構和模具的加工，凹模結構采用整體式，其特點是牢固，不易變形。</p><p>　　7.3.2 型芯結構設計</p><p>　　主型芯采用局部嵌入固定。其特點是節(jié)約模具鋼的便于加工。</p><p>　　7.3.3 成型零件工件尺寸</p><

89、;p>　　(1)型腔與型芯的尺寸計算</p><p>　　A. 型腔內徑尺寸計算</p><p>　　Dm=(D+DQ-3/4*) (mm) </p><p>　　式中：Dm——型腔內徑 （mm）</p><p>　　D——制品的最大尺寸（ mm）</p><p

90、>　　Q——塑料平均收縮率（％） 取 0.5% </p><p>　　——制品公差 </p><p>　　3/4——系數(shù)，可隨制品精度變化。一般取0.5～0.8之間。若制品偏差大則取小值，若制品偏差小則取大值</p><p>　　——模具制造公差，一般取 ＝(1/6～1/4) </p>

91、<p>　　零件的長度最大尺寸為D=207mm，取4級精度，查得=0.82,則</p><p>　　=(207+2070.005-0.750.82)=207.420mm</p><p>　　零件的寬度最大尺寸D=152mm，同樣查得=0.62,則</p><p>　　=（152+1520.005-0.750.62）=154.314mm</p>

92、;<p>　　B. 型芯徑向尺寸的計算</p><p>　　模具型芯徑向尺寸是由制品的內徑尺寸所決定的,與型腔徑向尺寸的計算原理一樣,分為兩個部分來計算:</p><p>　　式中: dm—型芯外徑尺寸(mm)</p><p>　　D1—制品內徑最小尺寸(mm)</p><p>　　其余的符號含義同型腔計算公式</p>

93、;<p>　　零件內徑長度最大尺寸d=197mm, =0.82</p><p>　　=(197+1970.005+0.750.82) = 198.370mm</p><p>　　零件內徑寬度最大尺寸d=147mm，=0.62mm</p><p>　　=(147+1470.005+0.750.62) =148.199mm</p><p

94、>　　C. 型腔深度尺寸計算</p><p>　　模具型腔深度尺寸是由制品的高度尺寸所決定的，設制品高度名義尺寸為最大尺寸，其公差為負偏差。型腔深度名義尺寸為最小尺寸，其公差為正偏差+。</p><p>　　式中:——型腔深度尺寸（mm）</p><p>　　h1——制品高度最大尺寸(mm)</p><p>　　最大尺寸h1=52mm,

95、 =0.32</p><p>　　=(52+520.005-0.6670.32) = 52.047mm</p><p>　　D. 型芯高度尺寸計算</p><p>　　模具型芯的高度尺寸是由制品的深度尺寸決定的，假設制品深度尺寸H1為最小尺寸，其公差為正偏差+△，型芯高度尺寸為最大尺寸，其公差為負偏差-。根據有關的經驗公式：</p><p>

96、<b>　　(mm) </b></p><p>　　式中: —型芯高度尺寸(mm)</p><p>　　H1—制品深度最小尺寸(mm)</p><p>　　其余公式中字母的含義同前面的含義</p><p>　　深度最小尺寸=48.5mm, =0.28</p><p>　　=(48.5+48.50.

97、005+0.6670.28) =48.955mm</p><p>　　(2)型腔壁厚與底板厚計算</p><p>　　注射成型模型壁厚得確定滿足模具剛度好、強度大和結構輕巧、操作方便等要求。在塑料注射充型過程中，塑料模具型腔受到熔體的高壓作用，故應有足夠的強度、剛度。否則可能因為剛度不足而產生塑料制件變形損壞，也可能會彎曲變形而導致溢料和飛邊，降低塑料的尺寸精度，并影響塑料制品的脫模。從剛

98、度計算一般要考慮下面幾個因素：</p><p>　　a. 使型腔不發(fā)生溢料，PS不溢料的最大間隙為0.05。</p><p>　　b. 保證制品的順利脫模，為此，要求型腔允許的彈性變形量小于制品冷卻固化收縮量。</p><p>　　c. 保證制品達到精度要求，制品有尺寸要求，某些部位的尺寸常要求比較高的精度，這就要求模具型腔有很好的剛度。</p>&l

99、t;p><b>　　d. 經驗數(shù)據：</b></p><p>　　A．矩形型腔側壁厚度的確定：</p><p>　　側壁厚度一般取制品長度（長的邊長）或直徑D的0.2~0.5倍。當型腔為整體式，>100mm,需要乘以0.85~0.9。在p<49Mpa時，</p><p><b>　　因此</b></

100、p><p>　　S=0.22080.9+17=58.6mm</p><p>　　取側壁厚度60mm就滿足要求。</p><p>　　B．矩形型腔底板厚度的確定:</p><p>　　因為p<49Mpa, L1.5b</p><p>　　查表可得 S=0.08156=0.08156=12

101、.3mm</p><p>　　取底板厚度15mm就滿足要求。</p><p>　　7.4 塑件脫模機構的設計</p><p>　　由于改塑件脫模阻力不大，而頂桿加工簡單、更換方便、脫模效果好，因此選用頂桿脫模機構。而中間的部分采用沉頭推桿機構。</p><p>　　推桿位置的設置采取了以下的原則：</p><p>　　

102、(1)推桿設在脫模阻力大的地方</p><p>　　(2)推桿位置均勻分布</p><p>　　(3)推桿設在塑料制品強度剛度大的地方</p><p>　　(4)推桿直徑應滿足相應的剛度、強度條件，在滿足條件的前提下，應盡量選用直徑較大的推桿。</p><p>　　7.5復位機構的設計</p><p>　　在頂桿的脫模

103、機構中，頂出塑件后再次合模時（或閉模前），必須要求頂桿等元件回復或預先回復到原來的位置。通常采用彈簧推動板復位，但當推頂裝置發(fā)生卡滯現(xiàn)象時，僅靠彈簧難以保證，常采用復位桿與彈簧并用。本設計具有活動型芯的脫模機構時，必須考慮到合模時互相干擾，應在塑模閉合前使頂桿提前復位，以免定模撞擊頂桿，應設置先復位裝置。</p><p>　　在本次設計的模具中使用彈簧先復位裝置，在頂桿固定板上裝有彈簧，借彈簧力合復位桿作用，在合

104、模進，使頂出桿先復位，這種方法的特點是結構簡單，容易制造，但彈簧容易失效。</p><p><b>　　7.6脫模力計算</b></p><p>　　矩環(huán)形薄壁制品s/d 0.05 </p><p><b>　　F＝ （N）</b></p><p>　　式中:r——型芯平均半徑

105、 （m）</p><p>　　S——制品壁厚 （m）</p><p>　　E——塑料彈性模量 （Mpa） </p><p>　　Q——塑料平均收縮率 （%）</p><p>　　l——制品對型芯的包容長度

106、 （m）</p><p>　　f——制品與型芯靜摩擦系數(shù) f=0.1～0.2</p><p>　　——脫模斜度 （） 取1 </p><p>　　m——塑料的泊松比 m=0.38～0.42 </p><p>　　——系數(shù) =2/(cos+2cos)<

107、/p><p>　　——系數(shù) =1+fsincos1</p><p>　　A——盲孔制品型芯在脫模方向投影面積 （m）</p><p><b>　　已知： ，，</b></p><p><b>　　，，，，</b></p><p>　　F=+0.10.029=605

108、2N</p><p>　　7.7側向分型與抽芯機構設計</p><p>　　本次設計有一個側向型芯。所以使用外側抽芯。</p><p>　　7.7.1 斜導柱 </p><p>　　斜導柱直徑d與導柱孔應保持0.5~1mm的間隙。</p><p>　　7.7.2 導柱傾斜角的計算：</p><p&g

109、t;　　斜導柱傾斜角與脫模力及抽芯距有關。角度大則斜導柱所受彎曲力要增大，所需開模力也增大。因此，希望角度小些為好。但是當抽芯距一定時，角度小則使斜導柱工作部分長度及開模行程增大，降低斜導柱的剛性。所以確定斜角值為15—20。但當抽芯距較大時，可適當增加值以滿足抽芯距的要求，這時斜導柱的直徑和固定部分長度需要相應增加，這樣才能能承受較大的彎曲力。本設計α=18°，楔緊塊角度為20°。</p><p

110、>　　7.7.3 抽心距的計算 </p><p>　　通常抽心距等于側芯深度加2~5mm</p><p>　　S=13+4=17mm</p><p>　　7.7.4 斜導柱工作部分長度</p><p>　　L=S/sin18=56</p><p><b>　　開模行程</b></p&g

111、t;<p>　　H=Sctg18=53</p><p>　　7.7.5 抽拔力的計算</p><p>　　F1=lhp(fcosθ-sinθ)</p><p>　　式中： l—活動側芯被塑料包緊的斷面周長(m);</p><p>　　h—成型芯部分的深度(m);</p><p>　　p—制品對側心的壓力,

112、一般取8~12Mpa;</p><p>　　f—塑料對鋼的摩擦系數(shù),常用f=0.1~0.2;</p><p>　　θ—側芯的脫模斜度,常取θ=1°2°。</p><p>　　已知l=132mm, h=13mm, p=10Mpa, f=0.2, θ=1°</p><p>

113、;　　F1=0.132×0.013×10×106×(0.2×cos1°-sin1°)=3132N</p><p>　　7.7.6 斜導柱所受彎曲力的計算</p><p><b>　　P=θ/cosα</b></p><p><b>　　式中： P—彎曲力</b

114、></p><p>　　Q—抽拔阻力(與抽拔力大小相等,方向相反)</p><p><b>　　α—斜導柱的傾斜角</b></p><p>　　∴P=3132/cos18°=3293N</p><p>　　7.7.7 斜導柱直徑的計算</p><p><b>　　d=&l