電池盒蓋塑料模具數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造畢業(yè)論文

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</p><p>　　題目：電池盒蓋塑料模具的數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造</p><p>　　院 （系）： </p><p>　　專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化</p><p>　　班 級(jí)： </p>

2、;<p>　　學(xué) 生： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　2014年 6月</b></p><p>　

3、　電池盒蓋塑料模具的數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　塑料是一種新型工程材料，發(fā)展速度迅猛，塑料的加工和成型工藝也越來越得到重視，其中注射成型是最常用的塑料零件成型方法。生活用品的塑料模具占了很大比例，并越來越受到大家的重視；電池盒蓋注射模具作為電器行業(yè)必不可少的模具之一，其設(shè)計(jì)制造具有較高的實(shí)用價(jià)值。</p>

4、;<p>　　本課題電池盒蓋外觀要求很高，而且塑件體積小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因而對(duì)注射成型模具和成型工藝的要求相對(duì)較高。其注射模設(shè)計(jì)制造的最大難點(diǎn)在于澆注系統(tǒng)和脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。課題來源于企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際，以大量的電池盒蓋注射模具設(shè)計(jì)制造為基礎(chǔ)，根據(jù)現(xiàn)有模具制造的經(jīng)驗(yàn)以及實(shí)際生產(chǎn)的條件對(duì)電池盒蓋注射模具進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，包括澆注系統(tǒng)中澆道、澆口的形式和位置選擇以及排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；并對(duì)塑件主要部位的脫模推出方式，以及制造方法和工藝要點(diǎn)

5、進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過利用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法CAE進(jìn)行填充和冷卻分析從而優(yōu)化設(shè)計(jì)以及為生產(chǎn)提供指導(dǎo)依據(jù)。</p><p>　　關(guān)鍵詞:注射模;塑件;模具設(shè)計(jì)制造;澆注系統(tǒng);脫模機(jī)構(gòu);</p><p>　　The Digital Design and Manufacture of Battery Case Cover </p><p>　　Plastic Mold</p>

6、;<p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Plastic is one kind of new engineerig material. With its rapid development,plastic processing and molding technology have been getting more and more importa

7、nt, and plastics injection molding is the most commom way for polymer processing. The plastic mold has accounted for the great proportion in our daily life. and more and more attention by all of us,Battery case cover as

8、one of the electrical appliances industry essential mould,Its design and manufacture has high value in production.</p><p>　　The battery case cover in this issue demands high in injection mould and shaping te

9、chnology for plastics for its small size and complex structure.It’s hardest point lies in the pouring system and demoulding mechanism. The paper is from the practical production and based on large quantity of design and

10、manufacture of injection mould for battery case cover.Accroding to the existing mold manufacturing experience and the actual production condition for the integral structure design of injection moul</p><p>　　

11、Key Words: injection mould; plastics piece; mould designing and manufacturing; pouring system; demoulding mechanism;</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　中文摘要...............................

12、................................................................................Ⅰ</p><p>　　英文摘要...............................................................................................................Ⅱ

13、</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 塑料注射模具的發(fā)展1</p><p>　　1.1.1現(xiàn)代模具制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)1</p><p>　　1.2 我國塑料模具的發(fā)展?fàn)顩r2</p><p>　　1.3 主要差距3</p><p&

14、gt;　　1.4 本課題研究的背景和意義4</p><p>　　1.5 本課題的主要研究內(nèi)容4</p><p>　　2 塑件的結(jié)構(gòu)和工藝分析5</p><p>　　2.1塑件的材料分析5</p><p>　　2.2 塑件的結(jié)構(gòu)和工藝性分析5</p><p>　　2.3 塑件的表面質(zhì)量分析6</p>

15、;<p>　　2.4 本章小結(jié)6</p><p>　　3 注射機(jī)的選取和標(biāo)準(zhǔn)模架的確定7</p><p>　　3.1注射量和鎖模力計(jì)算7</p><p>　　3.2注射機(jī)選取和相關(guān)參數(shù)的校核7</p><p>　　3.2.1選取注射機(jī)7</p><p>　　3.2.2型腔數(shù)量及注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校

16、核7</p><p>　　3.3標(biāo)準(zhǔn)模架的選取9</p><p><b>　　3.4本章小結(jié)9</b></p><p>　　4 注射模具總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)10</p><p>　　4.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)10</p><p>　　4.2 澆注系統(tǒng)和分型面的設(shè)計(jì)10</p>&

17、lt;p>　　4.2.1澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則10</p><p>　　4.2.2型腔數(shù)量和位置的確定11</p><p>　　4.2.3分型面的選擇11</p><p>　　4.2.4澆道的設(shè)計(jì)11</p><p>　　4.2.5澆口的設(shè)計(jì)12</p><p>　　4.3脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)13</p&

18、gt;<p>　　4.4合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)14</p><p>　　4.5冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)15</p><p>　　4.6排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)15</p><p>　　4.7本章小結(jié)16</p><p>　　5 成型零件工作尺寸的計(jì)算18</p><p>　　5.1凹模尺寸的計(jì)算18</p>

19、;<p>　　5.2型芯尺寸計(jì)算18</p><p>　　5.3成型孔間距的計(jì)算19</p><p>　　5.4本章小結(jié)19</p><p>　　6 基于Moldflow的充填和冷卻分析20</p><p>　　6.1充填分析20</p><p>　　6.2冷卻分析23</p>

20、<p>　　6.3本章小結(jié)24</p><p>　　7 成型零件的數(shù)控加工編程和仿真25</p><p>　　7.1成型零件制造工藝過程25</p><p>　　7.2成型零件的數(shù)控加工仿真26</p><p>　　7.3成型零件的數(shù)控加工編程27</p><p>　　7.4本章小結(jié)27</

21、p><p><b>　　8 結(jié)論28</b></p><p><b>　　致 謝29</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)30</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明31</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明3

22、2</p><p><b>　　附錄33</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 塑料注射模具的發(fā)展</p><p>　　塑料工業(yè)是新興的工業(yè)，塑料作為一種新的工程材料，發(fā)展勢(shì)頭極其迅猛，躋身于金屬、纖維材料和硅酸鹽三大材料之列，已經(jīng)廣泛用于工業(yè)和日常生活

23、。因此，塑料的加工和成型工藝越來越得到重視，新技術(shù)、新工藝不斷涌現(xiàn)。目前，塑料成型種類包括注射成型、壓鑄成型、吸塑成型、吹塑成型、發(fā)泡成型、擠壓成型等，其中注射成型是最常用的方法，幾乎所有的塑料都可以注射成型[1]，按重量比計(jì)算，實(shí)際生產(chǎn)有32%的塑料是靠注射成型的[2]。塑料工業(yè)的發(fā)展，推動(dòng)了中國塑料模具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展步伐，近年來塑料模具市場發(fā)展相當(dāng)快，2002年已猛增到140億元左右[3],2004年塑料模具在整個(gè)模具行業(yè)中所占比例已上

24、升到30%左右，在未來幾年中還將保持較高速度發(fā)展。</p><p>　　當(dāng)前國內(nèi)塑料模具市場以注塑模具需求量最大，其中發(fā)展重點(diǎn)為工程塑料模具。隨著中國汽車、家電、電子通訊以及各種建材的迅速發(fā)展，預(yù)計(jì)在未來模具市場中，塑料模具占模具總量的比例仍將逐步提高，且發(fā)展速度將快于其他模具。電冰箱、洗衣機(jī)和空調(diào)的年產(chǎn)量均超過1000萬臺(tái)，彩電的年產(chǎn)量已超過3000萬臺(tái)，家電行業(yè)所需模具量年增長率約為10%。汽車工業(yè)近年來增長

25、速度驚人，因此汽車模具潛在市場巨大。每種型號(hào)的汽車都需要幾千副模具，價(jià)值上億元，汽車的各種功能性零部件都要靠模具成型，制造一款普通轎車約需200多件內(nèi)飾件模具，還有制造保險(xiǎn)杠、儀表盤、油箱、方向盤等所需大量的塑料模具。在建筑領(lǐng)域，塑料建材大量替代傳統(tǒng)材料是大勢(shì)所趨，國家己明令禁止使用鑄鐵管道，代之以塑料管材。塑料建材不僅能大量代鋼、代木、替代傳統(tǒng)建材，而且具有節(jié)能、節(jié)材、保護(hù)生態(tài)、改善居住環(huán)境、提高建筑功能與質(zhì)量、降低建筑自重、施工便捷

26、等優(yōu)點(diǎn)，將在今后得到越來越多的應(yīng)用。2005年建筑用塑料制品約400萬噸，占總產(chǎn)量16%，預(yù)計(jì)2010年全國新建住宅室內(nèi)排水管80%及城市供水50%將采用塑料管。同時(shí)，國家正在大力發(fā)展塑料門窗，根據(jù)建設(shè)部等五個(gè)部門的</p><p>　　1.1.1現(xiàn)代模具制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)</p><p><b>　　1.模具的標(biāo)準(zhǔn)化</b></p><p>

27、　　加快模具的標(biāo)準(zhǔn)化、商品化發(fā)展，適應(yīng)大規(guī)模成批生產(chǎn)的需要，可以提高模具的制造質(zhì)量、縮短模具的制造周期。</p><p>　　2.新材料、新技術(shù)、新工藝的研究和應(yīng)用</p><p>　　研究開發(fā)模具新材料，進(jìn)一步提高模具鋼材的耐磨、耐蝕、綜合機(jī)械性能、加工性能和拋光性能，是提高模具質(zhì)量的穩(wěn)定性和使用壽命的主要途徑和發(fā)展趨向。</p><p>　　模具CAD/CAE/

28、CAM技術(shù)是模具設(shè)計(jì)、制造技術(shù)的又一次革命，其優(yōu)勢(shì)越來越明顯。普</p><p>　　及和提高CAD/CAE/CAM技術(shù)的應(yīng)用，是模具設(shè)計(jì)制造走向現(xiàn)代化的必由之路。以高速銑削為代表的高速切削加工技術(shù)代表了模具外表面粗加工的的發(fā)展方向。成型面的加工向精密、自動(dòng)化方向發(fā)展，光整加工技術(shù)向自動(dòng)化方向發(fā)展。以三坐標(biāo)測試儀和快速原型制造技術(shù)為代表的制模技術(shù)，是模具制造技術(shù)的重大發(fā)展，尤其是用于反向制造工程和復(fù)雜模具的制造，

29、對(duì)縮短制造周期有著非常重要的作用。節(jié)能、優(yōu)質(zhì)、高速、綠色熱處理工藝是模具零件熱處理的主導(dǎo)方向[4]。</p><p>　　3.現(xiàn)代生產(chǎn)制造方式</p><p>　　在完全實(shí)現(xiàn)模具標(biāo)準(zhǔn)件、通用件的生產(chǎn)專業(yè)化，供應(yīng)商品化的基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)代IT技術(shù)，組成局域通信網(wǎng)絡(luò)，將計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)完成的各成型面、配合面數(shù)字化，并編成代碼直接輸入數(shù)控機(jī)床或CNC加工中心進(jìn)行自動(dòng)編程，繼而完成自動(dòng)加工。加工過程中能夠

30、完成自動(dòng)檢測和結(jié)果的自動(dòng)顯示，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)以及模具制造的自動(dòng)化和智能化并以此提高設(shè)計(jì)和制造的速度和質(zhì)量，減少人為的多層次失誤造成的缺陷，從而縮短模具生產(chǎn)周期，提高模具質(zhì)量以及使用的可靠性和壽命。</p><p>　　4.塑料制件的精密化、微型化、超大型化</p><p>　　為了滿足各種產(chǎn)品越來越高的使用要求，塑料模具和塑料成型技術(shù)正朝著精密化、微型化和超大型化方向發(fā)展[5]

31、。</p><p>　　1.2 我國塑料模具的發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　自二十世紀(jì)以來，我國模具工業(yè)已經(jīng)走過了半個(gè)多世紀(jì)。改革開放后，我國模具工業(yè)發(fā)展迅猛，截至2006年底已擁有3萬家模具生產(chǎn)企業(yè)。“十五”期間，我國模具工業(yè)以年均20%的速度持續(xù)快速增長。2001年全國模具工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)300億元人民幣，我國模具年產(chǎn)值位居世界第四。至2005年，我國模具銷售額達(dá)610億元，同比增長25%

32、，已躍居世界第三，僅次于日本和美國。2006年，我國模具銷售額720億元，直接帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)值2.4萬億元。當(dāng)前，中國模具市場容量已達(dá)800億元人民幣左右，“十一五”期間中國模具業(yè)市場份額將達(dá)1200億元。</p><p>　　在區(qū)域分布上，廣東、重慶、浙江形成了國內(nèi)模具行業(yè)的“三足鼎立”，廣東是當(dāng)前我國最主要的模具市場，中國最大的模具出口與進(jìn)口省。目前，深圳周邊及珠江三角洲地區(qū)已經(jīng)成為我國模具工業(yè)最為發(fā)達(dá)、科技

33、含量最高的區(qū)域。與全國塑料加工業(yè)區(qū)域分布相類似，珠三角、長三角的塑料制品加工業(yè)位居前列，浙江、江蘇和廣東塑料模具產(chǎn)值在全國模具總產(chǎn)值中的比例也占到70%。</p><p>　　要想成為世界制造業(yè)大國，沒有先進(jìn)的模具工業(yè)是不行的。我國的加工成本相對(duì)較低，模具加工行業(yè)日趨成熟，技術(shù)水平不斷提高，人員素質(zhì)大幅提高，國內(nèi)投資環(huán)境越來越好，各種有利因素使越來越多的國外企業(yè)選擇我國作為模具加工基地。近年來，外資對(duì)我國模具行業(yè)

34、投入量增大，工業(yè)發(fā)達(dá)國家將模具向我國轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)進(jìn)一步明朗化，國際模具制造巨頭在中國投資設(shè)廠的新一輪擴(kuò)張，這代表著我國模具行業(yè)迎來新一輪的發(fā)展機(jī)遇，也代表著面臨國外先進(jìn)技術(shù)和高品質(zhì)制品的挑戰(zhàn)，模具行業(yè)在“十一五”期間將面臨再次騰飛的契機(jī)。當(dāng)今世界正進(jìn)行著新一輪的產(chǎn)業(yè)調(diào)整，一些模具制造逐漸向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移，中國正成為世界模具大國。德國海拉吉林落戶;日本豐田模具天津設(shè)廠:芬蘭貝爾羅斯公司投資興建深圳模具制造廠，專為電信、保健、電子、汽車等行業(yè)

35、提供高檔模具產(chǎn)品。目前，我國模具業(yè)規(guī)模僅次于日本和美國，但大多集中在中低檔領(lǐng)域，總體技術(shù)水平和附加值偏低。我國制造業(yè)急需的精密、復(fù)雜沖壓模具和塑料模具，轎車覆蓋件模具、電子接插件等電子產(chǎn)品模具等，還大量依靠進(jìn)口，模具產(chǎn)品仍然存在進(jìn)出口逆差[6]。</p><p><b>　　1.3 主要差距</b></p><p>　　由于我國的模具行業(yè)起步較晚，與國外相比仍存在不小

36、的差距，我國現(xiàn)在的模具開發(fā)制造水平比國際先進(jìn)水平至少落后10年，特別是大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具的產(chǎn)需矛盾十分突出，已成為嚴(yán)重制約我國制造業(yè)發(fā)展的瓶頸。我國的塑料模具中，汽車和家電的大型注塑模具，集成電路的精密塑料模具，電子信息產(chǎn)業(yè)和機(jī)械及包裝的多層、多腔、多材質(zhì)、多色精密注塑模，新型建材及節(jié)水農(nóng)業(yè)的塑料異型材擠出模及管路和噴頭模具等，雖然已有相當(dāng)技術(shù)基礎(chǔ)并正在快速發(fā)展，但技術(shù)水平與國外仍有較大差距。</p><p

37、>　　1.行業(yè)創(chuàng)新能力薄弱整體效率低</p><p>　　我國模具行業(yè)產(chǎn)需矛盾突出，無論是數(shù)量還是質(zhì)量都無法滿足國內(nèi)市場的需要，只達(dá)到70%左右。模具行業(yè)是技術(shù)密集、資金密集的產(chǎn)業(yè)，隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，能掌握和運(yùn)用新技術(shù)的人刁‘異常短缺’。我國模具企業(yè)技術(shù)人員比例較低，水平也較低。由于不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場中常處于被動(dòng)地位。我國每個(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1

38、5-20萬美元，有的甚至達(dá)到25-30萬美元。我國模具企業(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。高級(jí)模具鉗工及企業(yè)管理人刁‘非常緊缺，高素質(zhì)的模具技術(shù)人刁’缺乏，產(chǎn)品的綜合開發(fā)能力還急需加強(qiáng)。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，因而模具行業(yè)在科研開發(fā)和技術(shù)攻關(guān)方面投入太少。</p><p>　　中國塑料模具企業(yè)不僅要加快產(chǎn)業(yè)集群化，發(fā)揮規(guī)模效應(yīng)，還要注重模具產(chǎn)業(yè)鏈的前端研發(fā)、人才建設(shè)、

39、產(chǎn)業(yè)鏈后端的檢測以及信息服務(wù)，盡快縮短技術(shù)、管理、工裝水平與國際水準(zhǔn)的差距。這是塑料模具企業(yè)在發(fā)展中必須解決的重要問題。</p><p>　　2.企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)不合理</p><p>　　我國模具生產(chǎn)許多是在各主機(jī)廠的模具分廠或車間內(nèi)，其中一半以上是自產(chǎn)自用，模具的商品化程度低，而國外70%以上都是專業(yè)模具廠，且走的是“小而精”的道路。國內(nèi)模具總量中，屬大型、精密、復(fù)雜、

40、長壽命模具的比例只有30%左右，國外在50%以上。</p><p>　　歐、美等國家的模具企業(yè)，大部分也是30-50人的小企業(yè)，但CAD / CAE/CAM的應(yīng)用水平高，數(shù)控加工設(shè)備多，模具零部件的精度靠先進(jìn)的加工設(shè)備保證，工人嚴(yán)格按工藝操作，每個(gè)模具零件的加工都很到位，最后鉗工的裝修工作量很小，一個(gè)50人左右的模具廠，裝配鉗工一般只有2-3人。</p><p>　　3.產(chǎn)品水平和生產(chǎn)工藝

41、水平低</p><p>　　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，而模具生產(chǎn)周期卻要比國際先進(jìn)水平長。產(chǎn)品水平低主要表現(xiàn)在尺寸精度、型腔表面粗糙度、壽命及模具的復(fù)雜程度上，這幾項(xiàng)指標(biāo)與國外先進(jìn)水平相比差距十分明顯。工藝水平低主要表現(xiàn)在設(shè)計(jì)、加工、工藝裝備等方面，模具工業(yè)的整體裝備水平相對(duì)落后、利用率低。</p><p>　　雖然國內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備，但總的裝備水平仍比國

42、外企業(yè)落后許多，特別是設(shè)備數(shù)控化率和CAD/CAA應(yīng)用覆蓋率要比國外企業(yè)低得多。由于體制和資金等方面原因，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的解決。裝備水平低，帶來我國模具企業(yè)鉗工比例過高等問題。</p><p>　　模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(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，特別是對(duì)模具制造周期有很大影響。國內(nèi)模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率只有35%左右，而國外先

43、進(jìn)國家模具標(biāo)準(zhǔn)化程度為70%--80%[7]。如能廣泛應(yīng)用模具標(biāo)準(zhǔn)件，將會(huì)縮短模具設(shè)計(jì)制造周期25%-40%，并可大大減少由于自制模具零件而造成的工時(shí)浪費(fèi)。</p><p>　　4.模具材料技術(shù)落后</p><p>　　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)口鋼相比還有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差，也直接影響模具水平的提高[8]。</p>

44、;<p>　　1.4 本課題研究的背景和意義</p><p>　　數(shù)字化設(shè)計(jì)制造是當(dāng)今世界制造業(yè)發(fā)展的大趨勢(shì)，是中國制造業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的重要機(jī)遇。數(shù)字化設(shè)計(jì)及制造技術(shù)是指利用計(jì)算機(jī)軟硬件及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)全過程的一種技術(shù)，即在網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)輔助下通過產(chǎn)品數(shù)據(jù)模擬，全面模擬產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、分析、裝配、制造等過程。本課程通過對(duì)典型塑料產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計(jì)制造的過程，使學(xué)生能夠基本了解產(chǎn)品數(shù)字化開發(fā)、設(shè)計(jì)

45、、制造的全貌，進(jìn)而掌握數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造的核心技術(shù)，為畢業(yè)后從事制造業(yè)專業(yè)技術(shù)工作奠定良好基礎(chǔ)。</p><p>　　1.5 本課題的主要研究內(nèi)容</p><p>　　本課題塑件為電氣產(chǎn)品殼體類零件，生產(chǎn)數(shù)量：50萬件；材料：PC；生產(chǎn)方式：注射成型。外側(cè)表面光潔，不能有雜點(diǎn)，縮水痕等。研究的主要內(nèi)容有： </p><p>　　（1）應(yīng)用P

46、ro/E對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，確定其模具形式和總體結(jié)構(gòu)；</p><p>　　（2）應(yīng)用Modelflow軟件進(jìn)行模流分析，確定其最佳澆口位置，并設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)和相關(guān)模具零件、以及冷卻系統(tǒng)等；</p><p>　?。?）選取標(biāo)準(zhǔn)模架進(jìn)行模具裝配；</p><p>　?。?）模具總體裝配的建立和相應(yīng)參數(shù)的校核計(jì)算；</p><p>　?。?）利用C

47、AXA軟件對(duì)模具成形零件進(jìn)行數(shù)控加工編程和加工仿真。</p><p>　　2 塑件的結(jié)構(gòu)和工藝分析</p><p>　　2.1塑件的材料分析</p><p>　　聚碳酸酯（PC）為無色透明粒料，密度為1.02-1.05g/cm3。聚碳酸酯是一種性能良好的熱塑性工程材料，韌而剛，抗沖擊性在熱塑性塑料中名列前茅，成型零件可達(dá)到良好的尺寸精度并在很寬的溫度范圍內(nèi)保持其尺寸

48、的穩(wěn)定性，成型收縮率恒定為0.5%-0.8%，抗蠕變、耐磨、耐熱、耐寒，催化溫度在-100℃以下，長期工作溫度達(dá)120℃，聚碳酸酯吸水率較低，能在較寬的溫度范圍內(nèi)保持較好的電性能，聚碳酸酯是透明材料，可見光的透光率接近90%。</p><p>　　聚碳酸酯的缺點(diǎn)是耐疲勞強(qiáng)度較差,成型后塑件的內(nèi)應(yīng)力較大，容易開裂，用玻璃纖維增強(qiáng)聚碳酸酯則可克服上述缺點(diǎn)，使聚碳酸酯具有良好的力學(xué)性能、更好的尺寸穩(wěn)定性、更小的成型收縮

49、率，并可提高耐熱性和耐藥性，降低成本。</p><p>　　雖然吸水性小，但高溫時(shí)對(duì)水分比較敏感，會(huì)出現(xiàn)銀絲、氣泡及強(qiáng)度下降現(xiàn)象，所以加工前必須干燥處理，而且最好采用真空干燥法；熔融溫度高，溶體粘度大，流動(dòng)性差，所以成型時(shí)要求有較高的溫度和壓力；熔體粘度對(duì)溫度十分敏感，一般采用提高溫度的方法來增加熔融塑料的流動(dòng)性[9]。</p><p>　　2.2 塑件的結(jié)構(gòu)和工藝性分析</p>

50、;<p>　　塑件如圖2.1和圖2.2，由圖可知：</p><p>　　圖2.1塑件背面 圖2.2塑件正面</p><p>　?。?）該塑件為薄壁制件，壁厚為0.9mm，分布較均勻，脫模斜度可取3°；</p><p>　　（2）塑件整體尺寸較小，且形狀較復(fù)雜，應(yīng)選用小型模具；</p&

51、gt;<p>　?。?）塑件外側(cè)有卡槽、內(nèi)有孔，成型后不易取出制件，應(yīng)用側(cè)抽機(jī)構(gòu)；</p><p>　?。?）塑件內(nèi)部的卡槽不易脫模，可以考慮用斜頂機(jī)構(gòu)，具體脫模方案見圖2.3。</p><p><b>　　圖2.3 脫模方案</b></p><p>　　2.3 塑件的表面質(zhì)量分析</p><p>　　該塑

52、件為電氣產(chǎn)品殼體類零件，要求外側(cè)表面光潔，不能有雜點(diǎn)，縮水痕等。由零件圖知，配合面公差等級(jí)MT3，未注公差等級(jí)MT5；對(duì)其表面粗糙度無特殊要求，故可取內(nèi)表面Ra3.2，外表面Ra1.6。</p><p><b>　　2.4 本章小結(jié)</b></p><p>　　由于該制件相對(duì)較小，并且結(jié)構(gòu)彎曲復(fù)雜，因此在脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量考慮到滑塊的大小、位置和移動(dòng)位移對(duì)整體結(jié)

53、構(gòu)的影響；</p><p>　　該制件所需側(cè)抽機(jī)構(gòu)較多，應(yīng)考慮合并某兩個(gè)滑塊從而減少多個(gè)側(cè)抽所引發(fā)的誤差；</p><p>　　該塑件翹曲部分在制模時(shí)應(yīng)考慮它的變形性和其對(duì)應(yīng)表面質(zhì)量;</p><p>　　由于該制件相對(duì)較小,考慮到產(chǎn)量和生產(chǎn)周期應(yīng)采用一模多腔生產(chǎn),為此,我們選擇一模兩腔的生產(chǎn)方式.</p><p>　　3 注射機(jī)的選取和標(biāo)準(zhǔn)

54、模架的確定</p><p>　　3.1注射量和鎖模力計(jì)算</p><p>　　(1)塑件質(zhì)量、體積計(jì)算</p><p>　　由Pro/E得：塑件體積(取PC的密度為1.2g/cm3)，流道凝料的質(zhì)量還是未知數(shù)，按塑件質(zhì)量的0.2倍來估算，又因?yàn)槭且荒汕?，所以注射量為?lt;/p><p>　　(2)塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力

55、的計(jì)算</p><p>　　流道凝料在分型面上的投影面積A2，在模具設(shè)計(jì)前是個(gè)未知值，根據(jù)多型腔模的統(tǒng)計(jì)分析，A2是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積A1的0.2倍～0.5倍，因此可用來計(jì)算估計(jì)，所以：</p><p><b>　　固模具所需鎖模力</b></p><p>　　式中型腔壓力取35MPa</p><p>　　3.

56、2注射機(jī)選取和相關(guān)參數(shù)的校核</p><p>　　3.2.1選取注射機(jī)</p><p>　　根據(jù)以上每一生產(chǎn)周期的注射量和鎖模力的計(jì)算值</p><p><b>　　由</b></p><p>　　初選 SYS—30型</p><p>　　3.2.2型腔數(shù)量及注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核</p&g

57、t;<p><b>　　1.型腔數(shù)量校核</b></p><p>　　表3-1 SYS-30注射機(jī)技術(shù)參數(shù)</p><p>　?。?）按注射機(jī)的最大注射量校核型腔數(shù)量:</p><p>　　6.75＞2,固型腔數(shù)校核合格。</p><p>　　式中：----注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，無定型塑料一般取0.8

58、；</p><p>　　---注射機(jī)允許的最大注射量（g或cm ³），該注射機(jī)為30cm ³;</p><p>　　----單個(gè)塑件的質(zhì)量或體積（g或cm ³）,m1＝3.3576g;</p><p>　　---澆注系統(tǒng)所需塑料質(zhì)量或體積（g或cm ³）,取0.2nm1。</p><p>　?。?）按注

59、射機(jī)的額定鎖模力校核型腔數(shù)量：</p><p>　　4.14＞2，固該注射機(jī)符合設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　式中：F-----注射機(jī)的額定鎖模力（N），該注射機(jī)為5×105N</p><p>　　----一個(gè)塑件在模具分模面上的投影面積（mm²）, A1＝2948.88mm²</p><p>　　----澆注

60、系統(tǒng)（一腔）在模具分型面上的投影面積（mm²）A2＝0.35n A1</p><p>　　=2064.216×10-6</p><p>　　---塑料熔體對(duì)型腔的成型壓力（MPa）,該處取35MP。</p><p>　　2.注射機(jī)工藝參數(shù)的校核：</p><p><b>　?。?）注射量校核：</b>

61、</p><p>　　注射量以容積表示，最大注射容積為</p><p>　　式中：----模具型腔和流道在注射壓力下所能注射的最大容積（cm³）;</p><p>　　------指定型號(hào)與規(guī)格的注射機(jī)注射容積（cm³）,該注射機(jī)為30cm³;</p><p>　　------注射系數(shù)，取0.75-0.85，無定

62、型塑料可取0.85，結(jié)晶塑料可取0.75，該處取0.80。</p><p>　　倘若實(shí)際注射量過小，注射機(jī)的塑化能力得不到發(fā)揮，塑料在料筒中停留時(shí)間就會(huì)過長[10]。所以最小注射溶劑。固每次注射的實(shí)際注射量容積V應(yīng)滿足；</p><p><b>　　而，則符合要求。</b></p><p><b>　?。?）鎖模力校核：</b&

63、gt;</p><p>　　在前面已進(jìn)行，符合要求。</p><p>　　3.3標(biāo)準(zhǔn)模架的選取</p><p>　　由模具型腔的布局以及相互的位置關(guān)系的分析得選模型號(hào)為：</p><p>　　A2325--25×25×70GB/T12555—2006</p><p><b>　　具體尺寸見

64、下表：</b></p><p>　　表3-2所選模架的尺寸</p><p><b>　　3.4本章小結(jié)</b></p><p>　　由于在校核計(jì)算中大多都是以經(jīng)驗(yàn)值或者經(jīng)驗(yàn)比例計(jì)算的，因而，在計(jì)算的結(jié)果上有時(shí)不夠精確，最好采用現(xiàn)代分析方法CAE進(jìn)行數(shù)據(jù)分析再對(duì)照所選的注射機(jī)進(jìn)行對(duì)比校核，并最終確定設(shè)計(jì)的合理性，具體分析見后面章節(jié)。&

65、lt;/p><p>　　4 注射模具總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　成型零件包括型芯和型腔，型芯形成制品的內(nèi)表面形狀，凹模形成制品的外表面形狀。合模后，型芯和凹模便構(gòu)成了模具的型腔，如圖4.1和圖4.2分別表示型芯和凹模，按工藝和制造的要求，有時(shí)型芯或凹模由若干拼塊組合而成，有時(shí)做成整體，僅在易損壞、難加工的部位采用鑲塊

66、，本次設(shè)計(jì)型芯和凹模采用鑲塊的形式安裝在動(dòng)、定模板上面，并采用螺釘將其連接起來，從而實(shí)現(xiàn)開模、合模動(dòng)作的順利完成。</p><p>　　圖4.1型芯圖4.2凹模</p><p>　　4.2 澆注系統(tǒng)和分型面的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.2.1澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則</p><p><b>　　1.保證塑件的質(zhì)量</b>

67、</p><p>　　澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，首先必須保證塑件的質(zhì)量，避免常見的充填問題。盡量減少塑料熔體填充時(shí)的停滯現(xiàn)象，停滯現(xiàn)象容易使工件的某些部分過度保壓，某些部分保壓不足，從而使塑件的內(nèi)應(yīng)力增加;盡量避免出現(xiàn)熔接痕，熔接痕的存在不但會(huì)影響外觀，使得產(chǎn)品的表面質(zhì)量較差，而且出現(xiàn)熔接痕的地方弦度也差;盡量避免過度保壓和保壓不足，過度保壓會(huì)使產(chǎn)品密度較大，增加內(nèi)應(yīng)力，甚至出現(xiàn)飛邊;盡量減少熔體流向雜亂，保證澆注系統(tǒng)和型

68、腔內(nèi)的氣體順利排出，流向雜亂會(huì)使工件弛度較差，表面的紋路也較不美觀。</p><p>　　2.盡量減小及縮短澆注系統(tǒng)的斷面及長度</p><p>　　在確保成型質(zhì)量和滿足良好排氣的前提下，從澆口套到主澆道、分澆道、澆口，要盡量減小及縮短澆注系統(tǒng)的斷面及長度。這樣可以盡量減少塑料熔體的熱量損失與壓力損失，減小塑料用量和模具尺寸。</p><p>　　3.盡可能做到同步

69、填充</p><p>　　在一模多腔情形下，要合理排列各型腔的位置，巧妙設(shè)計(jì)分澆道，讓進(jìn)入每一個(gè)型腔的熔料能同時(shí)到達(dá)，而且使每個(gè)型腔入口的壓力相等。</p><p><b>　　4.便于產(chǎn)品修整</b></p><p>　　澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)要結(jié)合制品的大小、結(jié)構(gòu)形狀、壁厚及技術(shù)要求，綜合考慮澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式、澆口的數(shù)量和位置，盡量將澆口設(shè)計(jì)在產(chǎn)品

70、的隱蔽處，做到切除和修整澆口方便，絕對(duì)不能影響產(chǎn)品的外觀。</p><p>　　4.2.2型腔數(shù)量和位置的確定</p><p>　　注射模每次注射循環(huán)所能成型的塑件數(shù)量，由模具的型腔數(shù)量決定。與多型腔相比，單型腔模具的優(yōu)點(diǎn)是:塑件形狀和尺寸的一致性好，成型工藝參數(shù)容易控制，模具結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)自由度大，成本低、生產(chǎn)周期短等。但是，多型腔的生產(chǎn)效率高，塑件成本低，非常適合長期大批量生產(chǎn)。因此，

71、型腔數(shù)目的選擇要綜合考慮塑件的技術(shù)質(zhì)量要求，產(chǎn)品批量大小和交貨周期，塑料的種類與塑件的形狀及尺寸大小，塑件成型加工的成本，注射機(jī)的額定注射量和鎖模力等因素[11]。</p><p>　　電池盒蓋體積小，如果批量較大可以考慮一模多件。因而本次設(shè)計(jì)采用一模兩腔結(jié)構(gòu)，兩制件成中心對(duì)稱排布在主澆道兩側(cè)。</p><p>　　4.2.3分型面的選擇</p><p>　　模具上

72、用以取出塑件和澆注系統(tǒng)凝料的可分離接觸表面稱為分型面，也叫合模面。分型面要有利于脫模，有利于保證塑件質(zhì)量，有利于簡化模具結(jié)構(gòu)，有利于模具成型零件的加工。</p><p>　　選擇分型面時(shí)，應(yīng)該考慮模具總體結(jié)構(gòu)簡化，盡量減少分模面的數(shù)目，盡量采用平直分型面。還應(yīng)考慮模具是否便于加工，便于成品取出，分模面應(yīng)盡量選擇在產(chǎn)品的棱線上面。相對(duì)其他外殼塑料零件來說，該電池盒蓋由于不是規(guī)則圖形，因而分型面應(yīng)沿其外表面分布，成型

73、面在其相對(duì)最大截面處，如圖4.3。</p><p><b>　　圖4.3分型面</b></p><p>　　4.2.4澆道的設(shè)計(jì)</p><p>　　澆道分類有普通澆注系統(tǒng)即冷流道和無流道凝料澆注系統(tǒng)(包括熱流道、絕熱流道)，電池盒蓋注射模采用冷澆道較多。澆道應(yīng)該有良好的注射壓力傳遞，使塑料熔體能夠盡快地充滿和均衡地分配到各個(gè)型腔，達(dá)到理想的填

74、充狀態(tài)，保證熔融塑料在流動(dòng)過程中壓力損失、熱量損失盡可能小。</p><p>　　澆道的截面直接影響到熔融塑料充模的流動(dòng)性，主流道的端面形狀通常為圓形。為便于脫模，主流道一般設(shè)計(jì)有斜度，如果主流道同時(shí)穿過多塊模板時(shí)，一定要注意每一塊模板上孔的斜度及孔的大小。主流道的大小要根據(jù)塑料材料的流動(dòng)特性來定，鏡片常用的制作材料流動(dòng)性都不好，澆道的截面和尺寸設(shè)計(jì)一定要利于充模。在相同截面積的條件下，圓形截面澆道的流動(dòng)性、傳熱

75、性比其他形狀的截面更好，因此電池盒蓋注射模均采用圓形截面澆道。根據(jù)許多工廠的制造經(jīng)驗(yàn)以及制件的大小，我們?nèi)≈鳚驳澜孛娴闹睆綖?mm,分澆道的直徑為3mm,澆口直徑為2mm。</p><p>　　4.2.5澆口的設(shè)計(jì)</p><p>　　澆口是連接澆道和型腔的通道，澆口的形式有:直接澆口，側(cè)向澆口(包括普通側(cè)澆口、外側(cè)澆口)，扇形澆口，平縫式澆口，護(hù)耳式澆口，隙式澆口，點(diǎn)澆口，潛伏式澆口，盤

76、環(huán)型澆口，輪輻式澆口，園環(huán)形澆口等。澆口的形式很多，每一種澆口都有各自的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍。電池盒蓋注射模采用半圓形澆口，這樣塑料熔體在寬度方向上的流動(dòng)得到了均勻的分配，成型的塑件內(nèi)應(yīng)力較小，還能夠避免流紋及定向效應(yīng)所帶來的不良影響，并減少了帶入空氣的可能性，可以極大限度地消除澆口附近的缺陷。從利于熔體充模方面考慮，澆口的寬度、厚度尺寸應(yīng)該盡量取大些，但會(huì)使后續(xù)工序去除澆口更為困難，產(chǎn)品報(bào)廢率也越高。因此，具體尺寸要綜合考慮有利充模和便于去

77、除澆口兩方面因素來設(shè)計(jì)[12]。</p><p>　　在注射成形及模具設(shè)計(jì)中，澆口位置是個(gè)重要的設(shè)計(jì)變量。澆口開設(shè)的位置對(duì)塑件的成形性能和質(zhì)量影響很大，需要考慮的因素也多。澆口位置的選擇應(yīng)注意:選擇有阻擋物最近的距離;尺寸及位置應(yīng)避免產(chǎn)生噴射和蠕動(dòng);澆口應(yīng)開設(shè)在塑件斷面最厚處;應(yīng)使塑料流程最短、料流變向最少;應(yīng)有利于型腔內(nèi)氣體的排出;應(yīng)減少或避免塑件的熔接痕;應(yīng)防止料流將型腔、型芯、嵌件擠壓變形。通過對(duì)塑件進(jìn)行C

78、AE分析得到它的最佳澆口位置如圖4.4。</p><p>　　圖4.4最佳澆口位置</p><p>　　通過分析，當(dāng)澆口在最佳澆口位置時(shí)，充填末端壓力太大，超出注射機(jī)的最大值，因而通過修改澆口位置使其滿足注射機(jī)要求，并最終確立的澆注系統(tǒng)如圖4.5所示。</p><p>　　圖4.5澆注系統(tǒng)位置和尺寸</p><p>　　4.3脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)&

79、lt;/p><p>　　在注射成型的每一個(gè)循環(huán)中，塑件在從模具上取下以前，還有一個(gè)從模具的成型零件上脫出的過程，使塑件從成型零件上脫出的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)，又稱推出機(jī)構(gòu)。電池盒蓋塑件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積小、精度要求較高，脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的相對(duì)難度大，特別是側(cè)抽和內(nèi)抽部分的脫模更為困難。為此，我們重點(diǎn)研究抽芯機(jī)構(gòu)和頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)[13]。</p><p><b>　　1.抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</b

80、></p><p>　　由前面對(duì)塑件結(jié)構(gòu)的分析,根據(jù)本產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與材質(zhì)，以及在總結(jié)同類產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)外圍溝槽部分,需要用滑塊導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)進(jìn)行側(cè)抽芯,而由于靠近里面的部分抽芯比較困難,因而最好采用斜頂機(jī)構(gòu)進(jìn)行抽芯,具體的抽芯方案見圖4.6，在模具開模過程中，對(duì)于側(cè)抽芯，模具開模，滑塊在導(dǎo)軌的牽引下，向模具兩側(cè)移動(dòng)并抽芯；同時(shí)，斜頂滑塊移動(dòng)，在斜頂整體向上移動(dòng)的過程中.滑塊向外偏移一定距離而實(shí)現(xiàn)內(nèi)抽[

81、14]。</p><p><b>　　圖4.6抽芯機(jī)構(gòu)圖</b></p><p><b>　　2.頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　塑件成型后,需要用推桿頂出從而使其能夠順利脫模,由圖4.7知實(shí)際開模過程,動(dòng)模沿著導(dǎo)柱方向開模,同時(shí)滑塊沿導(dǎo)柱向外側(cè)移動(dòng)進(jìn)行抽芯,推板帶動(dòng)推桿和斜頂機(jī)構(gòu),使斜頂滑塊偏移一定角度進(jìn)行內(nèi)

82、側(cè)抽芯,推桿向上將制件頂出,完成整個(gè)塑件的脫模過程。合模時(shí)，在復(fù)位桿的引導(dǎo)下，動(dòng)模向靜模移動(dòng)并使各桿和各滑塊回到原位。</p><p><b>　　圖4.7脫模結(jié)構(gòu)圖</b></p><p>　　4.4合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證動(dòng)模和定模合模時(shí)，正確定位、導(dǎo)向的零件。合模時(shí)，首先是模具的導(dǎo)向零件接觸引導(dǎo)動(dòng)、定模準(zhǔn)

83、確閉合，保證動(dòng)、定模位置正確，確保型腔的形狀和尺寸精確無誤，避免型芯先進(jìn)入型腔，造成成型零件損壞。導(dǎo)向零件應(yīng)承受一定的側(cè)向力，起了導(dǎo)向和定位的作用。合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種形式，常用導(dǎo)柱導(dǎo)向形式，其導(dǎo)向機(jī)構(gòu)零件包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套，但當(dāng)側(cè)向力很大時(shí)宜采用錐面定位機(jī)構(gòu)。</p><p>　　導(dǎo)向零件應(yīng)合理地均勻分布在模具的周圍，其中心至模具邊緣應(yīng)留有足夠的距離，以保證模具的強(qiáng)度，防止壓入導(dǎo)柱和導(dǎo)套后發(fā)生變

84、形。根據(jù)模具的形狀和大小，一副模具一般需要2-4個(gè)導(dǎo)柱。如果模具的凸模與凹模合模有方位要求時(shí)，則用兩個(gè)直徑不同的導(dǎo)柱，或用兩個(gè)直徑相同但錯(cuò)開位置的導(dǎo)柱。為了避免導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而型芯先進(jìn)入型腔的現(xiàn)象發(fā)生[15]，導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長度尺寸應(yīng)比凸順利，導(dǎo)柱先導(dǎo)部分應(yīng)一該做成球狀或錐狀，導(dǎo)套導(dǎo)入部分要做導(dǎo)角如圖4.8。</p><p>　　圖4.8導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)</p><p>　　4.5冷卻系統(tǒng)的設(shè)

85、計(jì)</p><p>　　冷卻裝置設(shè)計(jì)的要點(diǎn):盡量保證塑件收縮均勻，維持模具熱平衡;冷卻水孔的數(shù)量越多、孔徑越大，塑件冷卻越均勻;水孔與型腔表面各處應(yīng)有相同的距離;澆口處應(yīng)加強(qiáng)冷卻;入水與出水的溫差要低;要結(jié)合塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)，合理考慮冷卻水道的排列形式;冷卻水道要避免接近塑件的熔接痕部位，以免熔接不牢影響強(qiáng)度;應(yīng)該注意密封，保證冷卻水道不泄漏;防止與其它部位發(fā)生干涉;冷卻水道的進(jìn)出口要低于模具的外表平面[1

86、6]:冷卻水道要利于加工和清理。</p><p>　　依據(jù)上述設(shè)計(jì)要點(diǎn)以及所設(shè)計(jì)模具的具體結(jié)構(gòu)分析，本設(shè)計(jì)采用一種簡單的直流冷卻回路進(jìn)行冷卻分析，它采用軟管將直通的管連接起來，如圖4.9。</p><p>　　圖4.9冷卻回路示意圖</p><p>　　4.6排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　排氣是指排出充模熔料中的前峰冷料和模具內(nèi)的氣體，

87、廣義的注射模排溢系統(tǒng)應(yīng)包括澆注系統(tǒng)部分的排溢和成型部分的排溢。通常所說的排溢是指成型系統(tǒng)的排溢，澆注系統(tǒng)主流道和分流道末端的冷料穴也是一種溢排形式。模具型腔在塑料充填過程中，除了澆注系統(tǒng)和型腔內(nèi)有空氣存在外，還有塑料受熱和凝固而產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體，尤其是在高速成型時(shí)，模具考慮排氣是非常必要的。一般是在塑料充添的同時(shí)，將氣體排出模外。否則，被壓縮的氣體所產(chǎn)生的高溫，引起塑件局部碳化燒焦，或使塑件產(chǎn)生氣泡，或使塑件熔接不良而引起塑件強(qiáng)度降

88、低，甚至阻礙塑件填充等。為了使這這些氣體從型腔中及時(shí)排除，必要時(shí)可以采用開設(shè)排氣槽等方法，有時(shí)排氣槽還能溢出少量料流前鋒的冷料。排氣槽的開設(shè)位置應(yīng)開設(shè)在型腔最后被充滿的地方;最好開在分型面上;應(yīng)盡量開在型腔的一面;最好開在開設(shè)在嵌件或壁厚最薄處;嚴(yán)禁開設(shè)在對(duì)著操作人員的方向[13]。</p><p>　　電池盒蓋類零件，一般利用模具的各種配合間隙，就可以滿足成型時(shí)的排氣要求。因此，對(duì)排氣系統(tǒng)直接利用其配合間隙實(shí)現(xiàn)

89、。</p><p><b>　　4.7本章小結(jié)</b></p><p>　　1.本章是模具設(shè)計(jì)的最重要部分，在設(shè)計(jì)的過程中，我采用了Pro/e三維建模設(shè)計(jì)，從最初的創(chuàng)建分型面到最后的冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，讓我對(duì)模具的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的分析和把握，并最終完成總體三維模型的創(chuàng)建如圖4.10所示；</p><p>　　圖4.10模具三維模型</p&

90、gt;<p>　　2.成型零件設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)塑件的特性、結(jié)構(gòu)和使用條件，確定型腔的總?cè)缓蟾鶕?jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求，進(jìn)行成型零件的結(jié)構(gòu)；</p><p>　　3.電池盒蓋注射模中必須巧妙地設(shè)計(jì)冷料穴，使冷料穴不但可以容納冷料，還成為脫模機(jī)構(gòu)的推出位置；</p><p>　　4.在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意把握整體機(jī)構(gòu)的布局，既要避免相互干涉，又要保證總體尺寸不能太大而增加生產(chǎn)成

91、本；</p><p>　　5.由于制件比較復(fù)雜，在分型面的創(chuàng)建中存在較多漏洞，最后，通過建立裙邊曲線，并對(duì)生成的裙邊曲面進(jìn)行裁剪，旋轉(zhuǎn)和合并使其完成一模兩腔的分型面;</p><p>　　6.剛開始在進(jìn)行CAE分析中，由于側(cè)澆口的位置的不恰當(dāng)，使得所分析的填充末端壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于注射機(jī)最大注射壓力，最后，通過改變澆口位置使其壓力得到緩沖，從而使其滿足注射機(jī)要求；</p><

92、p>　　7.在進(jìn)行澆注系統(tǒng)和側(cè)抽機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與建模過程中，所建模型未能達(dá)到設(shè)計(jì)要求因而在建模中不斷對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改于調(diào)整；</p><p>　　8.在導(dǎo)入標(biāo)準(zhǔn)模架進(jìn)行裝配時(shí)由于所畫工件大小與模具裝配不協(xié)調(diào)，通過不斷調(diào)整工件大小從而使其與模架合理裝配。</p><p>　　5 成型零件工作尺寸的計(jì)算</p><p>　　模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件

93、,包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿等。成型零件工作時(shí)，直接與塑料接觸，塑料熔體的高壓料流的沖刷，脫模時(shí)與塑件發(fā)生摩擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理，有較高的強(qiáng)度、剛度及較好的耐磨性能。</p><p>　　5.1凹模尺寸的計(jì)算</p><p>　?。?）凹模徑向尺寸計(jì)算 </p><p>　　塑件外部

94、徑向尺寸的轉(zhuǎn)換</p><p>　　式中：為塑件的平均收縮率，由于PC的收縮率為0.5%-0.8%，所以其平均收縮率為；、為系數(shù)，查表“按平均收縮率計(jì)算模具尺寸的修正系數(shù)x數(shù)值表”（同下），可知=0.58，=0.58；、分別是塑件上相應(yīng)尺寸的公差（下同）；、是塑件上相應(yīng)尺寸制造公差，對(duì)于中小型塑件取(下同)。</p><p>　?。?）凹模深度尺寸的計(jì)算</p><p&

95、gt;　　塑件高度方向尺寸的換算：塑件高度的最大尺寸</p><p><b>　　，相應(yīng)的；</b></p><p><b>　　5.2型芯尺寸計(jì)算</b></p><p>　?。?）型芯徑向尺寸計(jì)算</p><p>　　塑件內(nèi)部徑向尺寸的轉(zhuǎn)換</p><p>　?。?）型芯

96、高度尺寸計(jì)算</p><p>　　塑件內(nèi)腔高度尺寸轉(zhuǎn)換</p><p>　?。?）Φ1.7型芯徑向尺寸計(jì)算</p><p>　　Φ1.7自由公差按MT5查得：</p><p>　　5.3成型孔間距的計(jì)算</p><p><b>　　5.4本章小結(jié)</b></p><p>　

97、　本章主要是針對(duì)成型零件部分的尺寸計(jì)算，也是本次設(shè)計(jì)的重要計(jì)算之一，對(duì)于現(xiàn)代模具的發(fā)展，已經(jīng)越來越成熟，因而在設(shè)計(jì)中我們往往采用現(xiàn)代化設(shè)計(jì)手段，用現(xiàn)代軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，對(duì)于其中的許多尺寸設(shè)計(jì)都在應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)值，只要能滿足設(shè)計(jì)的要求的尺寸值，都是可以接受的，本章的設(shè)計(jì)計(jì)算為我們做更精確的設(shè)計(jì)及加工提供依據(jù)。</p><p>　　6 基于Moldflow的充填和冷卻分析</p><p><b

98、>　　6.1充填分析</b></p><p>　　填充分析用來預(yù)測制件、塑料材料以及相關(guān)工藝參數(shù)設(shè)置下的填充行為。填充分析結(jié)果主要用于查看制件的填充行為是否合理、填充是否平衡、能否完成對(duì)制件的完全填充等。用戶可以根據(jù)動(dòng)態(tài)的填充結(jié)果來查看填充階段的熔體流動(dòng)行為，判斷流體流動(dòng)行為是否合理。填充分析主要包括充填時(shí)間、充填末端壓力、達(dá)到頂出溫度的時(shí)間、流動(dòng)前沿溫度、鎖模力、氣穴等[18]。</p&

99、gt;<p><b>　　圖6.1充填時(shí)間</b></p><p>　　圖6.1顯示了從進(jìn)料開始到充模整個(gè)注塑過程。較為均衡的填充過程在填充時(shí)間結(jié)果中主要體現(xiàn)在熔體基本同一時(shí)刻到達(dá)型腔各端部,利用此結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)注塑過程中的欠注問題，從本圖中可以看出填充時(shí)間為0.7221s，因而熔體到達(dá)各部端的時(shí)間基本一致。</p><p>　　圖6.2填充末端壓力<

100、;/p><p>　　填充末端壓力也是流動(dòng)分析的關(guān)鍵參數(shù)，直接影響到模具填充的好壞.如圖6.2為壓力分析結(jié)果，注塑壓力在注塑結(jié)束時(shí)達(dá)到最大值26.18MPa小于所選注塑機(jī)的最大值38.4MP，滿足注射要求。</p><p>　　圖6.3達(dá)到頂出溫度的時(shí)間</p><p>　　達(dá)到頂出溫度的時(shí)間代表的是熔體從充填完成開始，到凝固至頂出溫度的時(shí)間。從圖6.3我們可以大致推算出

101、冷卻時(shí)間大致為26s左右。</p><p>　　圖6.4流動(dòng)前沿溫度</p><p>　　流動(dòng)前沿溫度是指熔體充填前沿中間層的溫度，是熔體到達(dá)某節(jié)點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)溫度，此溫度分布應(yīng)該均勻，從圖6.4可以看出溫差最大為15℃，因此可以接受。</p><p>　　圖6.5鎖模力X-Y圖</p><p>　　XY圖是表示鎖模力隨時(shí)間變化的情況，計(jì)算的依據(jù)

102、是塑件及流道在分型面上的投影面積乘以注塑壓力。一般地，鎖模力應(yīng)該小于注塑機(jī)最大鎖模力的80%，由于所選注塑機(jī)的最大鎖模力為500KN，由圖6.5知，該鎖模力符合注射機(jī)要求。</p><p><b>　　圖6.6氣穴</b></p><p>　　氣穴的結(jié)果（如圖6.6）清晰的標(biāo)明了氣穴形成的位置。通常，困氣的位置是在兩股料流匯合形成包風(fēng)的地方或者型腔的邊角處。困氣所帶來

103、的反作用力會(huì)影響熔體順利充填，另外，空氣被快速壓縮時(shí)，溫度會(huì)急劇上升，可能燒焦塑件，因而，氣穴要盡量減少。</p><p><b>　　6.2冷卻分析</b></p><p>　　冷卻分析用來分析模具冷卻系統(tǒng)的冷卻效果，計(jì)算出冷卻時(shí)間及成型周期;在塑件均勻冷卻前提下，優(yōu)化冷卻管道布局，縮短冷卻時(shí)間及成型周期，提高生產(chǎn)效率。冷卻分析主要包括：回路冷卻液溫度、回路管壁溫度

104、、達(dá)到頂出溫度的時(shí)間-零件、平均溫度-零件等。</p><p>　　圖6.7回路冷卻液溫度</p><p>　　回路冷卻液溫度顯示了冷卻劑在流經(jīng)冷卻回路后溫度升高的情況。一般地，冷卻劑溫升不要超過2℃。由圖6.7分析知，冷卻水路的進(jìn)出口溫度升高非常小，因而，冷卻效果很好。</p><p>　　圖6.8回路管壁溫度</p><p>　　回路管壁

105、溫度顯示了冷卻回路中模具管道表面的溫度。該溫度與冷卻劑入口溫度之差不應(yīng)該超過5℃，如果局部模具管道表面溫度太高，表明該處需要加強(qiáng)冷卻。由圖6.8知，該管道溫度分布較均勻，因而，符合要求。</p><p>　　圖6.9達(dá)到頂出溫度的時(shí)間</p><p>　　達(dá)到頂出溫度的時(shí)間-零件圖表示制品到達(dá)頂出要求所需要的時(shí)間。制品上的不同部位的頂出時(shí)間的差距應(yīng)不明顯，否則就說明有熱點(diǎn)，需要修改制品壁厚

106、或重新調(diào)整冷卻系統(tǒng)布局。由圖6.9知，該制品基本符合要求。</p><p><b>　　6.3本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要是基于前面的設(shè)計(jì)利用Moldflow進(jìn)行CAE分析，確定所設(shè)計(jì)的合理性，通過分析得出一些與實(shí)際生產(chǎn)有關(guān)的信息，從而了解生產(chǎn)過程和設(shè)計(jì)過程的差距，找到在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)注意的部分，并能利用充填時(shí)間分析出生產(chǎn)的周期,從而為實(shí)際的生產(chǎn)制造提

107、供有利信息。</p><p>　　7 成型零件的數(shù)控加工編程和仿真</p><p>　　7.1成型零件制造工藝過程</p><p>　　凹模的具體尺寸如圖7.1和圖7.2所示,具體的制造工藝過程見表7-1.</p><p><b>　　圖7.1凹模主視圖</b></p><p><b>

108、　　圖7.2凹模俯視圖</b></p><p><b>　　加工工藝過程如下:</b></p><p>　　表7-1 凹模制造工藝過程</p><p>　　7.2成型零件的數(shù)控加工仿真</p><p>　　數(shù)控加工是指在數(shù)控機(jī)床上用數(shù)字信息對(duì)工件的加工過程予以控制，使其自動(dòng)完成切削加工的一種工藝方法。數(shù)控加工

109、能夠?qū)⒘慵谟?jì)算機(jī)上三維建模后轉(zhuǎn)入加工軟件模塊中，編譯為代碼然后傳到加工機(jī)床上，直接加工出零件。而且可利用軟件對(duì)復(fù)雜曲面進(jìn)行模似加工[19]。隨著制造業(yè)的不斷發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和形狀都在不斷改進(jìn)，作為模具核心零部件的工作件(凸模、凹模、型芯、型腔等)，從形狀結(jié)構(gòu)到制造工藝都日漸復(fù)雜。數(shù)控技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展，為由復(fù)雜曲線和復(fù)雜曲面構(gòu)成的模具工作件的自動(dòng)加工提供了極為有效的工藝手段。當(dāng)前，模具制造企業(yè)越來越傾向于以數(shù)控加工為主來制造模具，并

110、以數(shù)控加工為核心進(jìn)行工藝流程的安排[20]。</p><p>　　由CAXA制造工程師得到毛坯如圖7.3;</p><p><b>　　圖7.3凹模毛坯圖</b></p><p>　　在CAXA制造工程師中進(jìn)行凹模的數(shù)控加工仿真如下圖7.4和圖7.5;</p><p>　　圖7.4凹模粗銑仿真

111、 圖7.5凹模精銑仿真</p><p>　　7.3成型零件的數(shù)控加工編程</p><p>　　根據(jù)先前所建模型，利用CAXA制造工程師進(jìn)行數(shù)控加工仿真得到其數(shù)控加工程序，具體程序見附錄A。</p><p><b>　　7.4本章小結(jié)</b></p><p>　　本章是模具設(shè)計(jì)的加工部分，對(duì)于本次設(shè)計(jì)的任

112、務(wù)書要求采用數(shù)控加工進(jìn)行成型零件的加工，但由于該模具相對(duì)較小，數(shù)控加工難以實(shí)現(xiàn)其某些特征的加工，因而，在分析該成型零件的基礎(chǔ)上，通過采用不同的加工工藝和方法，使所加工出來的零件滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p><b>　　8 結(jié)論</b></p><p>　　電池盒蓋結(jié)構(gòu)件大多數(shù)為塑料件，注射成型是其主要的生產(chǎn)方法。從目前工廠的模具設(shè)計(jì)制造實(shí)際情況來看，為了便于模具的設(shè)

113、計(jì)制造和注射成型，在保證整機(jī)外觀的前提下，外殼塑件設(shè)計(jì)一定要充分考慮生產(chǎn)的加工工藝性。厚度要保證均勻，外形要簡潔，結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡單。電池盒蓋塑件雖小，但其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，因而，在設(shè)計(jì)其模具過程中保證其每個(gè)部分的成型是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)也是難點(diǎn)，尤其在設(shè)計(jì)側(cè)抽機(jī)構(gòu)的時(shí)候，在參考各種機(jī)構(gòu)的情況下，選擇了滑塊導(dǎo)軌和斜頂機(jī)構(gòu)，但顯然，這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使模具的總體尺寸變得緊張，總體布局顯得緊湊，這是設(shè)計(jì)過程的不足之處；總體來說，本次設(shè)計(jì)基本實(shí)現(xiàn)所要的結(jié)構(gòu)，通