【正文】 進(jìn)水平的高難度針閥式熱流道模具。但總體上熱流道的采用率達(dá)不到10%，與國(guó)外的50%～80%相比，差距較大。 在制造技術(shù)方面，CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用水平上了一個(gè)新臺(tái)階，以生產(chǎn)家用電器的企業(yè)為代表，陸續(xù)引進(jìn)了相當(dāng)數(shù)量的CAD/CAM系統(tǒng)，如美國(guó)EDS的UGⅡ、美國(guó)Parametric Technology公司的Pro/Emgineer、美國(guó)CV公司的CADS英國(guó)Deltacam公司的DOCT日本HZS公司的CRADE、以色列公司的Cimatron、美國(guó)ACTech公司的CMold及澳大利亞Moldflow公司的MPA塑模分析軟件等等。這些系統(tǒng)和軟件的引進(jìn)，雖花費(fèi)了大量資金，但在我國(guó)模具行業(yè)中，實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技術(shù)對(duì)成型過程，如充模和冷卻等進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，取得了一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)和推動(dòng)了我國(guó)模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展?！　〗陙?，我國(guó)自主開發(fā)的塑料模CAD/CAM系統(tǒng)有了很大發(fā)展，主要有北航華正軟件工程研究所開發(fā)的CAXA系統(tǒng)、華中理工大學(xué)開發(fā)的注塑模 ，這些軟件具有適應(yīng)國(guó)內(nèi)模具的具體情況、能在微機(jī)上應(yīng)用且價(jià)格低等特點(diǎn)，為進(jìn)一步普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好條件。　　近年來，國(guó)內(nèi)已較廣泛地采用一些新的塑料模具鋼，如：P20，3Gr2Mo、PMS、SMⅠ、SMⅡ等，對(duì)模具的質(zhì)量和使用壽命有著直接的重大影響，但總體使用量仍較少。塑料模具標(biāo)準(zhǔn)模架、標(biāo)準(zhǔn)推桿和彈簧等越來越廣泛得到應(yīng)用，并且出現(xiàn)了一些國(guó)產(chǎn)的商品化的熱流道系統(tǒng)元件。但目前我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化程度的商品化程度一般在30%以下，和國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家已達(dá)到70%～80%相比，仍有差距。據(jù)有關(guān)方面預(yù)測(cè)，模具市場(chǎng)的總體趨勢(shì)是平穩(wěn)向上的，在未來的模具市場(chǎng)中，塑料模具發(fā)展速度將高于其它模具，在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。隨著塑料工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)塑料模具提出越來越高的要求是正常的，因此，精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命塑料模具的發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。同時(shí)，由于近年來進(jìn)口模具中，精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具占多數(shù)，所以，從減少進(jìn)口、提高國(guó)產(chǎn)化率角度出發(fā)，這類高檔模具在市場(chǎng)上的份額也將逐步增大。建筑業(yè)的快速發(fā)展，使各種異型材擠出模具、PVC塑料管材接頭模具成為模具市場(chǎng)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，高速公路的迅速發(fā)展，對(duì)汽車輪胎也提出了更高要求，因此子午線橡膠輪胎模具，特別是活絡(luò)模的發(fā)展也將高于總平均水平；以塑代木，以塑代金屬使塑料模具在汽車、摩托車工業(yè)中的需求量巨大；家用電器行業(yè)在“十五”期間將有較大發(fā)展，特別是電冰箱、空調(diào)器和微波爐等的零配件的塑料模需求很大；而電子及通訊產(chǎn)品方面，除了彩電等音像產(chǎn)品外，筆記本電腦和網(wǎng)機(jī)頂盒將有較大發(fā)展，這些都是塑料模具市場(chǎng)的增長(zhǎng)點(diǎn)。 我國(guó)塑料模具工業(yè)和今后的主要發(fā)展方向　　(1)提高大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)水平及比例。這是由于塑料模成型的制品日漸大型化、復(fù)雜化和高精度要求以及因高生產(chǎn)率要求而發(fā)展的一模多腔所致。 　　(2)在塑料模設(shè)計(jì)制造中全面推廣應(yīng)用CAD/CAM/CAE技術(shù)。CAD/CAM技術(shù)已發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的共性技術(shù)，近年來模具 CAD/CAM技術(shù)的硬件與軟件價(jià)格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，為其進(jìn)一步普及創(chuàng)造良好的條件；基于網(wǎng)絡(luò)的CAD/CAM/CAE一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪，其將解決傳統(tǒng)混合型CAD/CAM系統(tǒng)無法滿足實(shí)際生產(chǎn)過程分工協(xié)作要求的問題；CAD/CAM軟件的智能化程度將逐步提高；塑料制件及模具的3D設(shè)計(jì)與成型過程的3D分析將在我國(guó)塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。 　　(3)推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型技術(shù)和高壓注射成型技術(shù)。采用熱流道技術(shù)的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源，所以廣泛應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，積極生產(chǎn)價(jià)廉高質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關(guān)鍵。氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且常用于較復(fù)雜的大型制品，模具設(shè)計(jì)和控制的難度較大，因此，開發(fā)氣體輔助成型流動(dòng)分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究開發(fā)高壓注射成型工藝與模具也非常重要?！　?4)開發(fā)新的成型工藝和快速經(jīng)濟(jì)模具。以適應(yīng)多品種、少批量的生產(chǎn)方式。　　(5)提高塑料模標(biāo)準(zhǔn)化水平和標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。我國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)件水平和模具標(biāo)準(zhǔn)化程度仍較低，與國(guó)外差距甚大，在一定程度上制約著我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展，為提高模具質(zhì)量和降低模具制造成本，模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用要大力推廣。為此，首先要制訂統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)；其次要逐步形成規(guī)模生產(chǎn)，提高商品化程度、提高標(biāo)準(zhǔn)件質(zhì)量、降低成本；再次是要進(jìn)一步增加標(biāo)準(zhǔn)件的規(guī)格品種。 　　(6)應(yīng)用優(yōu)質(zhì)材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)對(duì)于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十分必要。 　　(7)研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程。采用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x或三坐標(biāo)掃描儀實(shí)現(xiàn)逆向工程是塑料模CAD/CAM的關(guān)鍵技術(shù)之一。研究和應(yīng)用多樣、調(diào)整、廉價(jià)的檢測(cè)設(shè)備是實(shí)現(xiàn)逆向工程的必要前提。 論文的主要研究目標(biāo)及內(nèi)容 設(shè)計(jì)目標(biāo) （1） 完成打印機(jī)外罩的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。（2） 完成打印機(jī)外罩的模具設(shè)計(jì)。（3） 完成打印機(jī)外罩零件圖和模具裝配圖的繪制。 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容本論文，主要是對(duì)打印機(jī)外罩結(jié)構(gòu)和模具設(shè)計(jì)做了研究和探討，所做的工作主要有以下幾個(gè)方面：（1） 介紹了打印機(jī)外罩在當(dāng)前社會(huì)上發(fā)展的結(jié)構(gòu)形式狀況，以這些情況為主要思路，設(shè)計(jì)出打印機(jī)外罩的結(jié)構(gòu)形式。 （2） 根據(jù)打印機(jī)外罩的結(jié)構(gòu)形式，選出模具的基本模架，然后根據(jù)外罩的工藝要求設(shè)計(jì)出外罩的成型零件和模具所有構(gòu)件。 （3） 對(duì)模具進(jìn)行試模、調(diào)整。以得到符合實(shí)際生產(chǎn)要求的模具。 設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)問題 在設(shè)計(jì)模具的過程中，要解決的最主要問題是，各個(gè)構(gòu)件之間相互配合的問題。各個(gè)構(gòu)件之間選用合適的配合的方式，使各個(gè)構(gòu)件之間不發(fā)生碰撞，靈活自如，整個(gè)模具平穩(wěn)運(yùn)作。2 外罩材料的成型工藝參數(shù)及成型條件目前，塑件材料主要分為熱固性塑料和熱塑性材料兩大類。成型的方式有：注射、壓縮、壓注等多種。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用熱塑性材料即ABS工程塑料，注射成型。 成型工藝參數(shù)塑件的成型工藝參數(shù)主要是溫度、壓力和時(shí)間三大要素。1 溫度。注射成型過程中需要控制的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度和模具溫度等。（1） 料筒溫度 料筒溫度的選擇應(yīng)保證塑料塑化良好，能順利實(shí)現(xiàn)注射，而不會(huì)引起塑料分解。（2） 噴嘴溫度 料筒和噴嘴溫度的選擇應(yīng)與其它工藝條件相配合。料筒和噴嘴溫度對(duì)成型條件及塑件的物理力學(xué)性能影響十分顯著。 （3） 模具溫度 模具溫度對(duì)塑件的內(nèi)在性能和表現(xiàn)質(zhì)量有很大影響。模具溫度根據(jù)塑件是否結(jié)晶、塑件的尺寸和結(jié)構(gòu)要求等。2. 壓力。注射成型過程中的壓力包括塑化壓力和注射壓力兩種，它們都直接影響塑料的塑化和塑件的質(zhì)量。（1） 塑化壓力 注射過程中塑化壓力的大小是隨塑桿的設(shè)計(jì)、塑件質(zhì)量的要求以及塑件的種類等的不同而異。（2） 注射壓力 注射壓力的大小取決于注射成型機(jī)的類型、模具結(jié)構(gòu)、塑件壁厚、塑件種類和注射成型工藝等。3. 時(shí)間。 一次注射成型周期包括注射時(shí)間（充模時(shí)間和保壓時(shí)間）、閉模冷卻時(shí)間和其它時(shí)間（開模、脫模、涂脫模劑、安放嵌件、閉模等時(shí)間）。（1） 生產(chǎn)中充模時(shí)間為3～5s。注射時(shí)間中的保壓時(shí)間所占比例較大，一般約為20～120s。在澆口處熔料凝結(jié)之前，保壓時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)塑件尺寸精度有直接影響，而澆口處凝結(jié)之后則無影響。保壓時(shí)間以塑件的收縮波動(dòng)范圍最小的時(shí)間為準(zhǔn)。（2） 冷卻時(shí)間取決于塑件厚度，塑件的熱性能和結(jié)晶性能，以及模具溫度。冷卻時(shí)間約為30～120s范圍內(nèi)。冷卻時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)對(duì)復(fù)雜塑件造成脫模困難。 溫度、壓力和時(shí)間。這三大成型工藝控制因素，都需要根據(jù)塑料品種、塑件壁厚和形狀以及模具結(jié)構(gòu)來恰當(dāng)?shù)倪x定。 成型條件成型條件的選擇和控制直接影響塑料的塑化流動(dòng)和冷卻的溫度、壓力和相應(yīng)的各個(gè)作用時(shí)間，是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)塑件的主要因素。本外罩的成型條件見表11。 表11 外罩的成型條件塑料名稱苯乙烯丁二烯丙烯腈共聚物縮寫ABS注射成型機(jī)類型螺桿式堆密度/g㎝3（不小于）計(jì)算收縮率（%）預(yù)熱溫度/℃80時(shí)間/h2料筒溫度后段165中段170前段190噴嘴溫度/℃175模具溫度/℃65注射壓力/MPa80成型時(shí)間/s注射時(shí)間55高壓時(shí)間3冷卻時(shí)間70總周期128螺桿轉(zhuǎn)速/rmin130適用注射機(jī)類型螺桿、柱塞均可后處理方法紅外線燈烘箱溫度/℃70時(shí)間/h2說明該成型條件為加工通用級(jí)ABS料時(shí)所用。3 打印機(jī)外罩設(shè)計(jì)的工藝性要求 外罩的工藝性就是外罩對(duì)成型加工的適應(yīng)性。外罩工藝性的好壞不但關(guān)系到外罩能否順利成型，也關(guān)系到外罩的質(zhì)量以及外罩模具結(jié)構(gòu)是否經(jīng)濟(jì)合理。外罩工藝性的好壞主要取決于外罩設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)外罩時(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(jiǎn)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。 外罩幾何形狀尺寸設(shè)計(jì). 外罩壁厚外罩的壁厚主要決定于外殼的使用條件，但壁厚的大小對(duì)塑件成型影響很大，壁厚過小則成型時(shí)流動(dòng)阻力大，而且不能保證塑件的強(qiáng)度和剛度；壁厚過大則浪費(fèi)原料，增加塑件的成本，還容易產(chǎn)生氣、泡縮孔等缺陷。本外殼屬于大型塑件，其高度為100mm，長(zhǎng)度為500mm，寬度為200mm。壁厚的設(shè)計(jì)包括以下幾個(gè)方面：（1） 有大面向小面的過渡采用光滑過渡。 （2） 澆口處的厚度比其它部位稍厚一些。壁厚簡(jiǎn)圖見圖31。圖 31 外罩壁厚. 加強(qiáng)筋與增強(qiáng)結(jié)構(gòu)為了確保外殼的強(qiáng)度和剛度在外殼的內(nèi)表面設(shè)置設(shè)置加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)，同時(shí)可以改善成型是塑料熔體的流動(dòng)狀況。設(shè)計(jì)主要的考慮有五個(gè)方面： （1） 盡量減少塑料的局部集中，以免產(chǎn)生縮孔和氣泡。 （2） 加強(qiáng)筋的尺寸不宜過大，盡量矮一些、多一些。 （3） 加強(qiáng)筋之間中心距大于兩倍壁厚，這樣既可以避免縮孔產(chǎn)生，又可以提高塑件的強(qiáng)度和剛度。 （4） 加強(qiáng)筋布置的方向與熔體流動(dòng)的方向一致，有利于熔體充滿型腔，避免熔體流動(dòng)受到攪亂。 （5） 加強(qiáng)筋的端面與塑件支承面平行，有一定距離。主要數(shù)據(jù)如下： 加強(qiáng)筋與壁部連接處的圓角半徑為：R= mm。 兩加強(qiáng)筋的距離為：L=30 mm。加強(qiáng)筋的高度為；H=3 mm。加強(qiáng)筋的寬度為：T=2 mm，t= mm。簡(jiǎn)圖見圖32。圖32 加強(qiáng)筋的布置 . 外罩支承面外罩支承面用來配置自攻螺釘孔。與側(cè)壁連接，以提高其強(qiáng)度；與加強(qiáng)筋連接，以避免形成增厚部位。 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖見圖33。圖33 支承面 . 圓角與孔 （1） 圓角 本外罩上的轉(zhuǎn)角處采用圓弧過渡，這樣不僅避免了應(yīng)力集中，提高了強(qiáng)度，而且還使塑件變得美觀，有利于塑料沖模時(shí)的流動(dòng)。內(nèi)壁圓角半徑是壁厚的一半， mm。本外罩轉(zhuǎn)角的設(shè)計(jì)尺寸為：R== mm，r== mm。外罩的轉(zhuǎn)角處設(shè)計(jì)如圖34。 圖34 轉(zhuǎn)角 （2） 孔 本外罩上的孔有操作按紐孔、數(shù)據(jù)線孔和散熱孔。設(shè)計(jì)考慮兩個(gè)方面： a：孔的形狀簡(jiǎn)單，避免增加模具制造的復(fù)雜性。 b：孔與孔之間和孔與壁之間保持一定的距離，以保證外殼的強(qiáng)度。操作按紐孔見圖35 a）；數(shù)據(jù)線孔見圖35 b）；散熱孔見圖35 c）。 a） 操作按紐孔 b） 數(shù)據(jù)線孔 c） 散熱孔圖35為了減少模具設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)制造的復(fù)雜性，數(shù)據(jù)線孔和散熱孔由外罩生產(chǎn)出來后機(jī)械加工。. 外罩上的文字、符號(hào)塑件上的標(biāo)記、符號(hào)和文字有三種不同的結(jié)構(gòu)形式：第一種為凸字，這種形式制模方便，但使用過程中凸字容易損壞；第二種為凹字，凹字可以填上各種顏色的油漆，但這種形式如果用機(jī)械加工模具則較麻煩；第三種為凹坑凸字，在凸字的周圍帶有凹入的裝飾框，這種結(jié)構(gòu)形式的凸字在使用時(shí)不易損壞，模具制造也比較方便。本外罩上的文字、符號(hào)采用第三種結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計(jì)的根據(jù)： （1） mm， mm最為適宜。 （2） mm， mm以上。 （3） 字體和符號(hào)的脫模斜度應(yīng)大于10176。，字符平行于模具分型面?！? 具體數(shù)據(jù)為： mm；；符號(hào)的脫模斜度為15176。；字符成型面有0176。45′的斜度。字體見圖36。 圖36 字體 外罩的幾何形狀。本外罩幾何形狀的確定主要考慮三個(gè)方面：（1）有利于外罩的成型、簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)、降低成本、提高生產(chǎn)率和保證外罩的質(zhì)量。為了開模是易于取出塑件，盡量避免側(cè)壁凹槽或與塑件脫模方向垂直的孔。（2）為了提高外罩的強(qiáng)度和剛度，將外罩的上頂面設(shè)計(jì)成拱形曲面。 （3）由于塑件冷卻后產(chǎn)生的收縮，會(huì)緊緊地包住模具型芯﹑型腔中凸出的部分。為了塑件容易從模具內(nèi)脫出，使塑件的外壁具有一定的脫模斜度。由于塑件壁較薄，精度要求較高，所以選擇較小的脫模斜度。選為20′。頂蓋見圖37，底蓋見圖38，其尺寸見零件圖紙。 圖37 頂蓋 圖38 底蓋影響外罩尺寸精度的因素很多，表31列出了造成外罩尺寸誤差的主要原因。 表31 影響外罩尺寸精度的因