【正文】 廣西工學(xué)院鹿山學(xué)院塑料模具設(shè)計課程設(shè)計說明書 1 摘 要 塑料模具是指利用其本身特定密閉腔體去成型具有一定形狀和尺寸的立體形狀塑料制品的工具。隨著塑料工業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，人們對注射制件的要求越來越高。如何縮短成型周期、降低生產(chǎn)成本、提高制件精度、使用范圍和標(biāo)準(zhǔn)化程度，一直是塑料行業(yè)孜孜以求的目標(biāo)。近 20年來注射成型工藝及模具新技術(shù)發(fā)展很快，新工藝和新結(jié)構(gòu)層出不窮。 本設(shè)計首先參照已有的空心球柄，加入自己的獨(dú)特元素，結(jié)合人機(jī)工程、制造工藝學(xué)和實(shí)用性，設(shè)計出本模具的塑件 —— 空心球柄，更具典型性，有側(cè)孔，鑲字等特征。本文對該模具設(shè)計過程進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，包括分 型面設(shè)計，成型零部件設(shè)計，熱流道系統(tǒng)設(shè)計，標(biāo)準(zhǔn)模架的選取，推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計，側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計，冷卻系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的設(shè)計，以及注塑機(jī)的選擇與校核。 與本文配套的還有模具的二維總裝配圖，一些重要零部件的二維工程圖，以及由Inventor繪制的全部模具零部件的三維模型及模具三維裝配圖，以便動態(tài)模擬模具的實(shí)際裝配過程和實(shí)際的工作的過程，進(jìn)行裝配過程仿真和工作過程仿真，為模具的改進(jìn)提供有力依據(jù)。 關(guān)鍵詞 ：塑料模 型腔 精度 分型面 溫度 廣西工學(xué)院鹿山學(xué)院塑料模具設(shè)計課程設(shè)計說明書 2 緒 論 模具是利用其本身的特定形狀去成型具有一定形狀和 尺寸的制品的工具。因?yàn)樗旧鲜菣C(jī)器自動生產(chǎn)，所以大幅度地提高了生產(chǎn)效率；又由于有固定的型腔或凸凹模，生產(chǎn)的塑件的統(tǒng)一性好，精度高。 模具是一門非常重要的科學(xué)，它涉及機(jī)械設(shè)計制造、塑性加工、鑄造、金屬材料及其熱處理、高分子材料、金屬物理、凝固理論、粉末冶金、塑料、橡膠、玻璃等諸多學(xué)科、領(lǐng)域和行業(yè)。 注塑成型是現(xiàn)代塑料工業(yè)中的一種重要的加工方法，世界上注塑模的產(chǎn)量約占塑料成型模具總產(chǎn)量的 50 %以上。注塑成型能一次成型形狀復(fù)雜、尺寸精確的制品，適合高效率、大批量的生產(chǎn)方式，已發(fā)展成為熱塑性塑料和部分熱固性塑 料最主要的成型加工方法，因?yàn)楝F(xiàn)在許多材料都可以用塑料代替，而且塑料的成本很低，制造容易，可以加工成很多復(fù)雜的形狀，所以應(yīng)用非常廣泛。 塑料模具是指利用其本身特定密閉腔體去成型具有一定形狀和尺寸的立體形狀塑料制品的工具。隨著塑料工業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，人們對注射制件的要求越來越高。如何縮短成型周期、降低生產(chǎn)成本、提高制件精度、使用范圍和標(biāo)準(zhǔn)化程度，一直是塑料行業(yè)孜孜以求的目標(biāo)。近 20年來注射成型工藝及模具新技術(shù)發(fā)展很快，新工藝和新結(jié)構(gòu)層出不窮。 國外模具工業(yè)起步早，各種先進(jìn)模具制造理念和技術(shù)都是在國外萌芽，形成，成 熟和運(yùn)用。目前先進(jìn)模具技術(shù)主要包括熱固性塑料注射模、無流道成型、新型冷卻系統(tǒng)、氣體輔助成型、注射模計算機(jī)輔助設(shè)計 (CAD)、輔助工程（ CAE）與輔助制造（ CAM)、精密注射成型、低發(fā)泡注射成型、共注射成型、排氣注射成型和反應(yīng)注射成型。 自 20世紀(jì) 70 年代以來，注射模 CAD/CAE/CAM技術(shù)已成為當(dāng)今世界熱門的研究課題。其主要標(biāo)志為分散、零星的研究迅速發(fā)展為集中、系統(tǒng)的研制和開發(fā)，一些研究成果很快地轉(zhuǎn)化為促進(jìn)模具行業(yè)進(jìn)步的生產(chǎn)力。 1978年澳大利亞的 Moldflow 公司率先推出商業(yè)化的三維流動模擬軟件，在 生產(chǎn)中發(fā)揮了作用。在以后的短短十余年間，國際軟件市場便涌現(xiàn)出許多注射模 CAD/CAE/CAM 商業(yè)軟件，它包括了流動、保壓、冷卻、翹曲分析等程序 [4]。該公司的軟件基于美國 Cornell大學(xué)的科研成果，因此具有較高的水平和可信賴廣西工學(xué)院鹿山學(xué)院塑料模具設(shè)計課程設(shè)計說明書 3 性。德國 Aachen 大學(xué) IKV 研究所的 CADMOULD 軟件，包括模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具強(qiáng)度與剛度分析、流動模擬及冷卻分析等程序。國外的一 些計算機(jī)公司將注射模的 CAE 軟件與CAD/CAM 系統(tǒng)結(jié)合起來，陸續(xù)在國際市場上推出了注射模 CAD/CAE/CAM 軟件包（或者稱 為注射模 CAD/CAE/CAM 工具包），受到了用戶的歡迎。比較著名的有美國 CV 公司的CAD/CAM軟件 CADD美國麥道飛機(jī)公司的 CAI)/CAM軟件 UG1美國 SDRC公司的 CAD/CAM軟件 IDEAS、法國 CISIGRAPH 公司的 CAD/CAM 軟件 STRIM100、美國 DELTACAM 公司的CAD/CAM軟件 DUCTS等。這些 CAD/CAM與注射模 CAE軟件一道構(gòu)成了注射模的軟件包。以上的系統(tǒng)均能在 32位工程工作站上運(yùn)行。從國外的情況看，由于模具廠的規(guī)模一般都較小，微機(jī)的使用率高于工作站的使用率。 目前，注射模具 CAD/CAE/CAM的工作內(nèi)容主要如下。 (1) 塑料制件的幾何造型，采用幾何造型系統(tǒng)，如線框架造型、表面造型和實(shí)體造型，在計算機(jī)中生成塑料制件的幾何模型，這是 CAD/CAE/CAM 工作的第一步。由于塑料制件大多是薄壁件且又具有復(fù)雜的表面，因此常用表面造型方法來產(chǎn)生制件的幾何模型。 (2) 型腔表面形狀的生成，由于塑料制件的成型收縮，模具的磨損及加工精度的影響，注射制件的內(nèi)、外表面并不就是模具的型芯、型腔表面，需要經(jīng)過比較復(fù)雜的轉(zhuǎn)換才能獲得型腔和型芯表面。目前大多數(shù)注射模設(shè)計軟件并未能解決這種轉(zhuǎn)換，因此 ，制件的形狀和型腔的形狀要分別地輸人，比較繁瑣。如何由制件形狀方便、準(zhǔn)確地生成型腔和型芯表面形狀仍是當(dāng)前的研究課題。 (3) 模具方案布置，采用計算機(jī)軟件來引導(dǎo)模具設(shè)計者布置型腔的數(shù)目和位置，構(gòu)思澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及推出機(jī)構(gòu)，為選擇標(biāo)準(zhǔn)模架和設(shè)計動模、定模部裝圖做準(zhǔn)備。 (4) 標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇，一般而言，用作標(biāo)準(zhǔn)模架選擇的設(shè)計軟件應(yīng)具有兩個功能，一是能引導(dǎo)模具設(shè)計者輸人本廠的標(biāo)準(zhǔn)模架，以建立自己的標(biāo)準(zhǔn)模架庫；二是能方便地從已建好的專用標(biāo)準(zhǔn)模架庫中選出在本次設(shè)計中所需的模架類型及全部模具標(biāo)準(zhǔn)件的圖形及數(shù)據(jù) 。 (5) 部裝圖及總裝圖的生成，根據(jù)所選的標(biāo)準(zhǔn)模架及已完成的型腔布置，設(shè)計軟件以交互方式引導(dǎo)模具設(shè)計者生成模具部裝圖和總裝圖。模具設(shè)計者在完成總裝圖時能利用光標(biāo)在屏幕上拖動模具零件，以塔積木的方式裝配模具總圖，十分方便靈活。 (6) 數(shù)控加工，如各種自動編程系統(tǒng) CAD/CAE/CAM 軟件，包括注射模中經(jīng)常需要用的數(shù)控線切割指令生成，曲面的三軸、五軸數(shù)控銑削刀具軌跡生成及相應(yīng)的后置處理程廣西工學(xué)院鹿山學(xué)院塑料模具設(shè)計課程設(shè)計說明書 4 序等。 (7) 數(shù)控加工仿真，為了檢驗(yàn)數(shù)控加工軟件的準(zhǔn)確性，在計算機(jī)屏幕上模擬刀具在三維曲面上的實(shí)時加工并顯示有關(guān) 曲面的形狀數(shù)據(jù)。 現(xiàn)在，模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志之一，因?yàn)槟＞咴诤艽蟪潭壬蠜Q定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。塑料模具的發(fā)展是隨著塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的。近年來，人們對各種設(shè)備和用品輕量化及美觀和手感的要求越來越高，這就為塑料制品提供了更為廣闊的市場。塑料制品要發(fā)展，必然要求塑料模具隨之發(fā)展。盡管我國 IT 模具工業(yè)建設(shè)實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，已具有相當(dāng)大、相當(dāng)高的能力和水平，但與模具工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，差距仍然很大，模具技術(shù)人員的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和生產(chǎn)知識、技術(shù)，以及模具生產(chǎn) 過程中的核心技術(shù) CAD/CAE/CAM 的水平和內(nèi)含還不及模具發(fā)達(dá)國家。需致力于提高模具精度、質(zhì)量、使用性能和標(biāo)準(zhǔn)化程度、縮短模具生產(chǎn)周期、降低生產(chǎn)費(fèi)用、提高生產(chǎn)率的研究。加快引進(jìn)消化吸收國外模具新技術(shù)的能力，同時加強(qiáng)自身創(chuàng)新的能力。 從目前的制造技術(shù)來看，手機(jī)塑料外殼的成型方法主要是注射成型，最近流行的金屬殼體需要精密沖壓加工。手機(jī)注射模成為當(dāng)今注射模制造行業(yè)最為復(fù)雜的模具之一，是手機(jī)結(jié)構(gòu)件制造的難點(diǎn)，引起了相關(guān)尖端工程技術(shù)人員的高度重視。眾多工廠的手機(jī)模具設(shè)計制造證明，面蓋模具、鏡片模具又是手機(jī)塑件制造中 的關(guān)鍵模具。 通過本課題的研究，能加深我對模具的認(rèn)識、理解、掌握模具的一般設(shè)計過程，加強(qiáng)對模具零件設(shè)計原則的理解和一些常識性細(xì)節(jié)的把握，學(xué)習(xí)如何更好地利用網(wǎng)絡(luò)和圖書館獲取所需知識，熟悉專業(yè)論文的書寫格式，同時學(xué)習(xí)模具的三維造型與仿真，熟悉鞏固二維工程圖的繪制，系統(tǒng)全面地復(fù)習(xí)所學(xué)過的機(jī)械相關(guān)知識，全面地提高自己。 廣西工學(xué)院鹿山學(xué)院塑料模具設(shè)計課程設(shè)計說明書 5 第 1 章 設(shè)計任務(wù) 塑件及其尺寸 名稱：空心球柄 圖 11 空心球柄 材料 尺寸序號 A B C D E F PS φ 40 φ 74 SR40 φ 36 82 2 (1)塑料名稱： 塑 料空心球柄 (2)塑件表面： 塑件外表光滑，無注塑缺陷 (3)生產(chǎn)綱領(lǐng)： 中批量生產(chǎn) (4)脫模斜度 ： 30’ 1176。 (5)未注圓角 ： R1— R2 在設(shè)汁之前，學(xué)生已具備機(jī)械制圖、公差與技術(shù)測量、機(jī)械原理及零件、模具廣西工學(xué)院鹿山學(xué)院塑料模具設(shè)