【文章內容簡介】 以及跨國集團到我國進行模具采購趨向也十分明顯。因此，放眼未來，國際、國內的模具市場總體發(fā)展趨勢前景看好，預計中國模具將在良好的市場環(huán)境下得到高速發(fā)展，我國不但會成為模具大國，而且一定逐步向模具制造強國的行列邁進。 模具技術集合 了機械、電子、化學、光學、材料、計算機、精密監(jiān)測和信息網絡等諸多學科，是一個綜合性多學科的系統(tǒng)工程。模具技術的發(fā)展趨勢主要是模具產品向著更大型、更精密、更復雜及更經濟的方向發(fā)展，模具產品的技術含量不斷提高，模具制造周期不斷縮短，模具生產朝著信息化、無圖化、精細化、自動化的方向發(fā)展，模具企業(yè)向著技術集成化、設備精良化、產批品牌化、管理信息化、經營國際化的方向發(fā)展。我國模具行業(yè)今后仍需提高的共性技術有： (1)建立在 CAD/CAE 平臺上的先進模具設計技術，提高模具設計的現代化、信息化、智能化、標準化水平 (2)建立在 CAM/CAPP 基礎上的先進模具加工技術與先進制造技術相結合，提高模具加工的自動化水平與生產效率。 (3)模具生產企業(yè)的信息化管理技術。例如 PDM（產品數據管理）、 ERP（企業(yè)資源管理）、 MIS（模具制造管理信息系統(tǒng)）及 INTERMET 平臺等信息網絡技術的應用、推廣及發(fā)展。 (4)高速、高精、復合模具加工技術的研究與應用。例如超精沖壓模具制造 技術、精密塑料和壓鑄模具制造技術等。 (5)提高模具生產效率、降低成本和縮短模具生產周期的各種快速經濟模具制造技術。 (6)先進制造技術的應用。例如熱流道技術、氣 輔技術、虛擬技術、納米技術、高速掃描技術、逆向工程、并行工程等技術在模具研究、開發(fā)、加工過程中的應用。 (7)原材料在模具中成形的仿真技術。 (8)先進的模具加工和專有設備的研究與開發(fā)。 (9)模具及模具標準件、重要輔件的標準化技術。 (10)模具及其制品的檢測技術。 (11)優(yōu)質、新型模具材料的研究與開發(fā)及其正確應用。 (12)模具生產企業(yè)的現代化管理技術。 我國模具發(fā)展與國外差距 這主要表現在以下方面：塑料模具產品水不高，與國外先進水平相差甚遠；我國塑料模制造企業(yè)設備數控化率和 CAD/CAM 應用覆 蓋率比國外低很多，且設備不配套、利用率低的現象十分嚴重；開發(fā)能力低，在市場上處于被動地位，創(chuàng)造的經濟效益方面，國內大多數是微利甚至虧損；國內外模具企業(yè)管理上的差距十分明顯；我國塑料模具市場總體上供不應求，特別是大型、復雜、長壽命塑料模產需矛盾十分明顯。隨著國民經濟總量和工業(yè)產品技術的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對模具的需求量越來越大，技術要求也越來越高。雖然模具種類繁多，但其發(fā)展重點應該是既能滿足大量需要，又有較高技術含量，特別是目前國內尚不能自給，需大量進口的模具和能代表發(fā)展方向的大型、精密、復雜、長壽命模具。模具 標準件的種類、數量、水平、生產集中度等對整個模具行業(yè)的發(fā)展有重大影響。 工業(yè)發(fā)展水平的不斷提高，工業(yè)產品更新速度加快，對模具的要求越來越高，盡管改革開放以來，模具工業(yè)有了較大發(fā)展，但無論是數量還是質量仍滿足不了國內市場的需要， 目前滿足率只能達到 70%左右。造成產需矛盾突出的原因，一是專業(yè)化、標準化程度低，除少量標準件外購外，大部分工作量均需模具廠去完成。加工企業(yè)管理的體制上的約束，造成 模具制造周期長，不能適應市場要求。二是設計和工藝技術落后，如模具 CAD/CAM 技術采用不普遍，加工設備數控化率低等，亦造 成模具生產效率不高、周期長?？傊峭狭藱C電、 輕工等行業(yè)發(fā)展的后腿。 畢業(yè)設計的主要研究目標及內容 設計目標 、步裝圖設計，零號圖各一張； 、凹模固頂板零件的設計。 3號圖各一張； ： 120xx～ 15000 字。 設計的主要內容 本論文主要是對塑料錐齒輪的結構和模具進行了研究和探討，所做的工作主要有以下幾個方面： ，以這些情況為主要思路，設計出塑料錐齒輪的結構形式； 齒輪的結構形式，選出模具的基本模架，然后根據錐齒輪的工藝要求設計出錐齒輪成型零件和模具所有構件； 、調整。以得到符合實際生產要求的模具。 第 2章 塑件工藝性分析 塑件的工藝性分析 塑件的工藝性分析包括塑件的原材料分析，塑件的尺寸精度分析，塑件的表面質量和塑件的結構工藝性分析，其具體分析如下。 塑件的原材料分析 表 1 塑件的原材料分析 [5] 塑料品種 結構特點 使用溫度 化學穩(wěn)定性 性能特點 成型特點 聚碳酸酯(pc)，屬于熱塑性塑料 線型結構非結晶型材料，透明 小于130 ℃，耐寒性好，脆化溫度位 100℃ 有一定的化學穩(wěn)定性，不耐堿、酮、酯等 透光率較高，介電性能好，吸水性小，但水敏性強 (含水量不得超過 %)，且吸水后會降解 力學性能很好，抗沖擊抗蠕變性能突出，但耐磨性較差 熔融溫度高 (超過330 ℃ 才 嚴 重 分解 )，但熔體黏度大；流動性差 (溢邊值為 )；流動性對溫度變化敏感，冷卻 速度快；成型收 縮率小；易產生應力集中 結論 ① 熔融溫度高且熔體黏度大，應嚴格控制模具溫度，一般在 70~120℃為宜，模具應用耐磨剛，并淬火。 ② 水敏性強，加工前必須干 燥處理，否則會出現銀絲、氣泡及強度顯著下降 ③ 易產生應力集中，嚴格控制成型條件；塑件壁不宜厚，避免有尖角、缺口和金屬嵌件造成應力集中，脫模斜度宜取 2176。 塑件的尺寸精度分析 該塑件的主要尺寸有其特定的要求，其余尺寸都為自由尺寸，按 MT5 查取公差，所以其精度不是很高，易成型，其主要尺寸公差標注如下（單位均為 mm）： 塑件的外形尺寸 ?? 塑件表面質量分析 與金屬零件一樣，塑件的表面質量對它的使用性能是有影響的。塑件強度與它的表面粗糙度有直接 關系。表面顯微不平的凹陷正是應力集中處，且凹陷愈深，它的半徑愈小，則應力集中就愈大，因此強度就愈差。另外粗糙 度大的塑件表面的耐腐蝕就差些。由于錐齒輪在傳動過程中防止過早失效，所以該塑件的外形粗糙度取 Ra= ，而塑件內部沒有較高的表面粗糙度要求 。 塑件的結構工藝性分析 從圖紙上分析：該塑件整體外形為回轉體，且符合最小壁厚要求，壁厚也較均勻。 綜上所述，該塑件可采用注射成型加工。 制品如圖 21所示。 圖 21 錐齒輪 制品為小型錐齒輪，在設計模具 澆口時應采用點澆口進料，制品由 推管推出； 制品的材料為聚碳酸酯，故模具需要加熱，采用電加熱棒進行加熱； 生產數量：批量生產。 塑件體 積和質量 圖 22 體積與質量分析 由上圖 22 所示由 PRO/E 模型分析得出塑件的體積和質量： ,cm179。； ,cm2； ,克 / cm179。； ,克。 .5 壁厚 塑件應有一定的厚度才能滿足使用時的強度和剛度要求，而且壁厚在脫模時還需承受脫模推力 。壁厚應設計合理，壁太薄熔料充滿型腔時的流動阻力大，會出現缺料現象；壁太厚塑料件內部會產生氣泡，在可能的條件下應使壁厚盡量均勻一致。塑件的壁厚一般為 1～ 4mm，大型塑件的壁可達 8mm。 表 23 聚碳酸酯制件的壁厚 塑料名稱 最小壁厚 小型塑件推薦壁厚 一般塑件推薦壁厚 大型塑件推薦壁厚 聚碳酸酯 ～ 塑料制件表面質量的分析 塑料制件的表面質量包括表面粗糙度和表觀質量。塑件表面粗糙度的高低，主要與模具型腔表面的粗糙度有關。目前，注射成型塑件的表面粗糙度通常 為 ～ 。 塑件的表觀質量指的是塑件成型后的表觀缺陷狀態(tài) ,如常見的缺料、溢料、飛邊、凹陷、氣孔、熔接痕、銀紋、斑紋、翹曲與收縮、尺寸不穩(wěn)定等。它是由于塑件成工藝條件、塑件成型原料的選擇、模具總體設計等多種因素造成的。 本章小結 本章主要介紹了本設計使用的材料聚碳酸酯的性能、改性與其應用領域；又使用 Pro/E 三維繪圖軟件繪制出錐齒輪的三維圖形，知道了此塑件的體積與質量，為以后的設計奠定了基礎。 第 3章 模具設計 型腔數量的確定與配置 型腔數量的確定 確定型腔數量的方法有很多，如根據鎖模力、最大注射量、制品的精度要求、模具成本等確定行腔數量。 1．根據制品的精度要求確定型腔數量 n （ 1）對于注射模來說，塑料制件精度為 3 級和 3a 級，重量為 5 克，型腔數取 46 個。 （ 2）塑料制件為一般精度（ 45 級），塑料制件重量 1216 克，型腔數取 812 個；而重量為 50100 克的塑料塑料之間，型腔數取 48 個，當再繼續(xù)增加塑料制件重量時，就很少采用多腔模具。 （ 3） 79級精度塑料制件，最多型腔數比 45級精度的塑料增多至 50% 2．根據注射機最大注射量確定型腔數量 n 一般注射機不應超過注射機最大注射量的 80%，即 : 0 .8 gjnVVnV?? (31) 或 0 .8 gjnMMn M ?? 式中 gV ( gm )— 注射機的最大注射量； g VV ? gV — 成型塑件及澆注系統(tǒng)所需塑料重量， g； jV ( jm )— 澆注系統(tǒng)凝料量， 3cm 或 g； nV ( nM )— 單個塑件的容積或質量， 3cm 或 g； sV — 塑件及澆注系統(tǒng)所需塑料容積， 3cm 。 根據方法 1 確定型腔數量，制件的制造精度為 4 級，所以應該選擇多腔模具，故本設計選擇一模四腔進行加工制件。 型腔的配置 型腔的配置決定了模具結構總體方案的設計。一但型腔布置完成，澆注系統(tǒng)走向和類型便確定。冷卻系統(tǒng)和脫模機構在配置型腔時也必須統(tǒng)籌考慮。若冷卻通道布置與推桿孔、螺孔發(fā)生沖突時要在型腔配置中進行協調。 當型腔、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、脫模機構的初步位置確定后，模板的外行尺寸也基本確 定。 多型腔在模具上通常采用圓形排列、 H 形排列、直線形排列以及復合排列等，在設計時應注意如下幾點： 盡可能采用平衡式排列，以便構成平衡式澆注系統(tǒng)，確保塑件質量的均一穩(wěn)定。 型腔布置和澆口開設部位應力求對稱，以便防止模具承受偏載而產生溢料現象，如圖 31（ b）的布局就比 31（ a） 的布局合理。 盡量使型腔排列得緊湊一些，以便減小模具的外形尺寸。如圖 32所示，圖（ b）的布局優(yōu)于圖（ a）布局，因為圖（ b）的模板總面積小，可節(jié)省鋼材，減輕模具質量。 （ a） （ b） 圖 31 型腔的配置力求對稱 （ a） （ b） 圖 32 型腔的配置力求對稱 注射機的選擇 注塑機簡介 1956年制造出世界上第一臺往復螺桿式注塑機 ,這是注塑成型工藝技術的一大突破 ,目前注塑機加工的塑料量是塑料產量的 30%。注塑機的產量占整個塑料機械產量的 50%.成為塑料成型設備制造業(yè)中增長最快 ,產量最多的機種之一 。 根據塑料注射成 型過程 ,一般可將注射機分為以下幾個部分： ； ； 。 隨著現代電子技術的飛速發(fā)展 ,注射機控制系統(tǒng)升級換代很快。微型計算機控制的注射機已較常見。其控制系統(tǒng)由 CPU、存儲器、顯示器等組成，并有初始化和調試、注射和模具動作、壓力和速度控制、數字 PID調節(jié)、油路和診斷等功能軟件。 注塑機的分類方式很多 ,目前尚未形成完全統(tǒng)一標準的分類方法 。 常用的說法有 : :臥式 ,立式 ,直角式 ,多工位注塑機； :超小型 ,小型 ,中型 ,大型和超大型注塑機 。 其中臥式注射機是注射機中最普通、最主要的形式。臥式注射機的注射裝置和定模板在設備的一側，而鎖模裝置、動模板、推出機構均設置在另一側。臥式注射機的主要優(yōu)點是機體較矮，容易操作加料，制件推出后能自動落下，便于實線自動化操作，缺點是設備占地面積大，模具安裝比較麻煩。其結構如圖 33所示。 圖 33 臥式注射機外形 1鎖模液壓缸； 2鎖模機構； 3動模板； 4推桿； 5定模板 6控制臺； 7料筒及加熱器； 8料斗； 9定量供料裝置； 10注射缸 注塑機基本參數 注塑機的主要參數有公稱注射量 ,注射壓力 ,注射速度 ,塑化能力 ,鎖模力 ,合模裝置的基本尺寸 ,開合模速度 ,空循環(huán)時間等 .這些參數是設計 ,制造 ,購 買和使用注塑機的主要依據