鼠標模具設計與分析【開題報告+文獻綜述+畢業(yè)設計】_第1頁
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文檔簡介

1、<p><b>  畢業(yè)論文開題報告</b></p><p>  機械設計制造及其自動化</p><p><b>  鼠標模具設計與分析</b></p><p> ?。薄∵x題的背景與意義</p><p>  隨著塑料工業(yè)發(fā)展的突飛猛進,塑料模具的需求量急劇增加,對塑料模具提出了越來越高的要

2、求,促進了塑料模具的不斷發(fā)展。目前塑料模具正朝著高效率、高精度、高壽命方向發(fā)展,推動了塑料模具材料迅速發(fā)展,塑料成型用模具產值已在模具工業(yè)總產值中占首位。</p><p>  塑料機械加工高分子合成材料,塑料機械與金屬切削機床一樣是一種基礎機械,實際上已成為各種制造業(yè)的生產制造手段,在國民經濟中日益顯示出極為重要的作用。塑料機械工業(yè)的發(fā)展,在一定程度上反映出一個國家及地區(qū)國民經濟及技術發(fā)展水平。隨著工業(yè)化技術的發(fā)

3、展和人民生活水平的提高,人們對塑料產品種類和質量的需求也越來越高。深入研究塑料成型加工技術與裝備,克服制品中的缺陷,可以滿足科技進步與人們高標準的生活要求。</p><p>  本次設計主要為完成一套完整注塑模具的設計,使我能夠熟悉和掌握完整注塑模具的設計流程,為今后的進一步學習和工作打下扎實的綜合設計基礎。而且能幫助我更熟練地運用、鞏固方法研究的有關知識,也鍛煉了我分析問題,解決問題能力。</p>

4、<p> ?。病⊙芯康幕緝热菖c擬解決的問題</p><p>  2.1 研究的基本內容</p><p>  查閱相關文獻,對模具進行分析計算與設計,確定其具體結構。利用Pro/E軟件對鼠標外殼進行設計建模,并運用Moldflow軟件進行澆口優(yōu)化設計,確定合理的澆口位置。要完成模具各項設計計算,確定模具總體結構。然后完成模具總裝裝配圖和主要零件圖。完成計算說明書一份(10000

5、字左右)。</p><p>  2.2 擬解決的問題</p><p>  要解決的問題是完成一套完整鼠標注塑模具的設計。使其熟悉和掌握完整注塑模具的設計流程,為今后自己獨立設計打下堅實基礎。</p><p>  3 研究的方法與技術路線</p><p><b>  3.1 研究方法</b></p><

6、p>  在該課題的研究過程中,我將本著理論與實踐相結合的方法來進行研究分析。首先是查閱大量有關文獻,熟悉注塑模具生產過程,然后對模具結構進行設計,利用各項軟件優(yōu)化設計結構。</p><p><b>  3.2 技術路線</b></p><p>  4 研究的總體安排與進度</p><p>  文獻綜述、開題報告3周;分析設計計算3周;總裝

7、圖草圖設計1周;裝配圖和零部件結構設計和繪圖5周;整理計算說明書1周。</p><p><b>  參考文獻</b></p><p>  田福祥,王者靜.現(xiàn)代模具技術及其進展[J].模具制造,2002,3(8):3~6.</p><p>  周永泰. 中國模具工業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 電加工與模具 , 2005,(CIMT特輯):8~12.&l

8、t;/p><p>  李彩虹.塑料成型加工技術與裝備的研究現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 南京工業(yè)職業(yè)技術學院學報,2005,5(2):85~87.</p><p>  李玱玱.淺析我國塑料成型技術的發(fā)展[J].橡膠技術與裝備,2002,29(1):26~30.</p><p>  陳鼎元 塑料成型加工工藝初探[J]. 化學工程與裝備,2008,9(9):129~130.</

9、p><p>  劉瑩,宋滿倉. 注塑模具設計的基本程序[J]. 機械工人(冷加工), 2002,(11):42~43 .</p><p>  齊小杰 塑料成型工藝與模具設計[M].北京:機械工業(yè)出版社,2005.</p><p>  A.Y.C.Nee(l),M.W.Fu,J.Y.H.Fuh,K.S.Lee,Y.F.Zhang, Determination of Opt

10、imal Parting Directions in Plastic Injection Mold Design[J].Annals of the ClRP ,1997,46(1):429~432.</p><p>  蔣繼宏, 王效岳. 注塑模具典型結構100例[M].北京: 中國輕工業(yè)出版社, 2000.</p><p>  王文廣, 田寶善, 田雁晨. 塑料注射模具設計技巧與實例[M

11、] .北京: 化學工業(yè)出版社, 2004.</p><p>  成都科技大學. 塑料成型模具[M] . 北京: 輕工業(yè)出版社,1982.</p><p>  D.E. Dimlaa, ?, M.Camilotto b, F. Mianib .Design and optimisation of conformal cooling channels in injection moulding

12、 tools[J]. Journal of Materials Processing Technology, 2005,(164~165):1294~1300.</p><p><b>  畢業(yè)論文文獻綜述</b></p><p>  機械設計制造及其自動化</p><p>  注塑模具的研究及設計</p><p>  

13、摘 要:本文闡述了注塑模具的基本特點及發(fā)展現(xiàn)狀,并闡述了注塑模具基本結構設計的方法與注意事項,并結合現(xiàn)狀對注塑模具的未來發(fā)展方向與特點做出了相關探索。</p><p>  關鍵詞:注塑;模具;設計</p><p><b>  0 引言</b></p><p>  模具以其特定的結構形式通過一定的方式使材料成型。模具因其產效率高、產品質量好、材

14、料消耗低、生產成本低而獲得廣泛應用[1]。隨著工業(yè)生產的發(fā)展,特別是90年代以來,工業(yè)產品的品種和數(shù)量不斷增加,換型加快,對產品質量、樣式和外觀也不斷提出新要求,使模具需求量增加,對模具質量要求也越來越高,模具技術直接影響制造業(yè)的發(fā)展、產品更新?lián)Q代和產品競爭能力[1]。</p><p>  隨著工業(yè)化技術的發(fā)展和人民生活水平的提高,人們對塑料產品種類和質量的需求也越來越高。塑料模是塑料成型的工藝裝備。塑料模約占模

15、具總數(shù)的40%,而且有繼續(xù)上升趨勢[2]。塑料模主要包括壓塑模、擠塑模、注射模,此外還有擠出成型模、包裝用聚苯乙烯泡沫塑料的發(fā)泡成型模、低發(fā)泡注射成型模、吹塑模等[1]。而注射成型工藝是塑料工業(yè)中最常用的加工方法,多數(shù)塑料產品都是注射成型的[1]。可見注塑模具在工業(yè)發(fā)展中起到很大的作用。</p><p><b>  1 材料來源</b></p><p>  通過寧波大

16、學中西文數(shù)據(jù)庫查詢閱讀獲得資料。</p><p>  2 注塑模具的特點現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢</p><p>  注塑又稱注射成型。注塑是使用注塑機(或稱注射機)將熱塑性塑料熔體在高壓下注入到模具內經冷卻、固化獲得產品的方法[3]。注塑也能用</p><p>  于熱固性塑料及泡沫塑料的成型。注塑的優(yōu)點是生產速度快、效率高,操作可自動化,能成型形狀復雜的零件,幾乎所有的熱

17、塑性塑料都可采用此法[4],特別適合大批量生產[5]。缺點是設備及模具成本高,注塑機清理較困難等[3]。工藝過程為:加料預塑化—閉模和鎖緊—注射裝置前移和注射—保壓—制品冷卻定型—注射裝置后退和開模頂出制品[3]。</p><p>  目前我國塑料模具中為汽車和家電配套的大型注塑模具,為集成電路配套的塑封模,為電子信息產業(yè)和機械及包裝配套的多層、多腔、多材質、多色精密注塑模,為新型建材及節(jié)水農業(yè)配套的塑料異型材擠

18、出模及管路和噴頭模具等,目前雖然已有相當技術基礎并正在快速發(fā)展,但技術水平與國外比仍有較大差距,總量也供不應求,每年進口幾億美元[2]。在將來,企業(yè)對注塑模具的要求會越來越嚴格,一方面企業(yè)為追求規(guī)模效益,使得模具向著高速、精密、長壽命方向發(fā)展;一方面企業(yè)為了滿足多品種、小批量、產品更新?lián)Q代快、贏得市場的需要,要求模具向著制造周期短、成本低的快速經濟的方向發(fā)展[1]。</p><p>  3 模具基本結構設計<

19、;/p><p>  模具設計需考慮的因素很多,如塑料品種、制件特點以及制造工藝的可行性等[1]。</p><p>  3.1 設計依據(jù)分析</p><p>  交給設計人員依據(jù)一般分為2種,一個是塑件圖樣,一個是塑件(習慣稱之為樣件)[6]。對于前者要注意的是圖樣的技術要求,如澆口位置形式,推出的位置和方式,這些在模具設計時必須加以遵循;對于后者則是從樣件上提取有用的信

20、息供設計者使用,這些信息包括分型面的位置,澆口的位置形式,推出形式和推桿位置等等[6]。</p><p>  3.2 基本結構設計[7]</p><p>  3.2.1 分型面的設計</p><p>  分型面是模具上用于取出塑件和(或)澆注系統(tǒng)冷凝料的可分離接觸表面[7]。其設計主要根據(jù)塑件的結構、精度要求、澆注系統(tǒng)形式、排氣方式、脫模形式及模具制造工藝等因素,進

21、行全面考慮,作出合理選擇[7]。其選擇的基本原則是:分型面應選擇在塑件斷面的最大輪廓處,以便順利脫模[7]。</p><p>  目前塑料制品的種類越來越多,商家也希望各塑料模具的設計過程能予以縮短,而利用CAD等電腦輔助技術可以有效地縮短其設計的過程,而其中分型面的選擇是所要解決的第一步[8]。</p><p>  3.2.2 澆注系統(tǒng)設計</p><p>  澆

22、注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴組成[7]。設計澆注系統(tǒng)時應注意以下問題:</p><p> ?。?)應考慮成型塑料的工藝特性。如塑料熔體的流動性,對壓力、溫度的敏感性,塑料熔體的收縮性、分子取向等性能。</p><p> ?。?)澆口亦稱進料口,是連接分流道與型腔熔體的通道。澆口選擇恰當與否直接關系到注塑制品能否完好、高質量地注射成型[9]。澆口位置對熔體流動前沿的形狀和保壓壓力

23、的效果都起著決定性的作用, 因此也決定了注塑制品的強度和其它性能。對于影響確定澆口位置的因素來說, 包括制品的形狀、大小、壁厚、尺寸精度、外觀質量及力學性能等。此外, 還應考慮澆口的加工、脫模及清除澆口的難易程度。正確的澆口位置可以避免出現(xiàn)那些可以預見的問題[10-11] 。</p><p>  澆口的位置選擇應注意[7]:1)避免引起熔體破裂;2)澆口應設置在塑件最大壁厚處;3)應有利于排氣;4)有利于減少熔接

24、痕和提高熔接痕強度;5)房子型芯變形。</p><p>  (3)冷料穴的作用是手機熔體前鋒的冷料,防止進入型腔而影響塑件的質量[7]。</p><p>  3.2.3 排氣系統(tǒng)的設計</p><p>  排氣槽是為使模具型腔中的氣體排出而在模具上開設的通氣槽或氣孔。如若排氣槽不合理,將會帶來以下問題[7]:1)使型腔無法充滿,造成塑件輪廓不清;2)在塑料件上產生熔

25、接痕、流動痕,使其力學性能降低;3)滯留的氣體會在塑件表面留下氣孔、銀紋、剝層等缺陷;4)氣體受壓縮后會瞬間產生高溫,使熔體降解甚至燒焦;5)當排氣不良時,降低了注射速度,不能實現(xiàn)快速沖模。</p><p>  所以排氣槽在設計時應注意以下問題[7]:1)盡量將排氣槽設置在分型面上,并靠在凹模一側,便于模具制造和清洗;2)排氣槽應設置在塑料熔體最后充滿處和塑件厚壁處。3)排氣槽的排氣方向不要朝向操作人員,以免注射

26、時漏料傷人;4)排氣槽最好是呈曲線狀。</p><p>  3.3 溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計</p><p>  由于模具內的溫度會影響材料的各種特性[7],所以合理的控制溫度是十分重要的。而模具的冷卻時間約占整個注塑周期的2/3[7]。時間往往就決定了產業(yè)的效益,所需時間越短則效益越好,因此溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計就顯得尤為重要[12]</p><p><b>  

27、4 總結</b></p><p>  隨著全球經濟的發(fā)展,新的技術革命不斷取得新的進展和突破,技術的飛躍發(fā)展已經成為推動世界經濟增長的重要因素。市場經濟的不斷發(fā)展,促使工業(yè)產品越來越向多品種、小批量、高質量、低成本的方向發(fā)展,為了保持和加強產品在市場上的競爭力,產品的開發(fā)周期、生產周期越來越短,于是對制造各種產品的關鍵工藝裝備—模具的要求越來越苛刻。一方面企業(yè)為追求規(guī)模效益,使得模具向著高速、精密、長

28、壽命方向發(fā)展;一方面企業(yè)為了滿足多品種、小批量、產品更新?lián)Q代快、贏得市場的需要,要求模具向著制造周期短、成本低的快速經濟的方向發(fā)展。而注塑模具以其高效,快速的優(yōu)點占據(jù)模具市場很大比重,而且還在上升。模具的設計將以電腦輔助技術為主導,以利于更快的設計出所需要的產品。將來的注塑模具行業(yè)將占據(jù)主導地位,而且會向著高速、多樣、周期短、成本低的方向發(fā)展。</p><p><b>  參考文獻</b>&

29、lt;/p><p>  [1] 田福祥,王者靜.現(xiàn)代模具技術及其進展[J].模具制造,2002,3(8):3~6.</p><p>  [2] 周永泰. 中國模具工業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 電加工與模具 , 2005,(CIMT特輯):8~12 .</p><p>  [3] 李彩虹 塑料成型加工技術與裝備的研究現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 南京工業(yè)職業(yè)技術學院學報,2005,5(

30、2):85~87.</p><p>  [4] 李玱玱 淺析我國塑料成型技術的發(fā)展[J].橡膠技術與裝備,2002,29(1):26~30.</p><p>  [5] 陳鼎元 塑料成型加工工藝初探[J]. 化學工程與裝備,2008,(9):129~130.</p><p>  [6] 劉瑩,宋滿倉. 注塑模具設計的基本程序[J]. 機械工人(冷加工) , 2002

31、,(11):42~43 .</p><p>  [7] 齊小杰 塑料成型工藝與模具設計[M].北京:機械工業(yè)出版社,2005.</p><p>  [8] A.Y.C.Nee(l),M.W.Fu,J.Y.H.Fuh,K.S.Lee,Y.F.Zhang, Determination of Optimal Parting Directions in Plastic Injection Mold

32、 Design[J].Annals of the ClRP ,1997,46(1):429~432.</p><p>  [9] 蔣繼宏, 王效岳. 注塑模具典型結構100例[M].北京: 中國輕工業(yè)出版社, 2000.</p><p>  [10] 王文廣, 田寶善, 田雁晨. 塑料注射模具設計技巧與實例[M] .北京: 化學工業(yè)出版社, 2004.</p><p&

33、gt;  [11] 成都科技大學. 塑料成型模具[M] . 北京: 輕工業(yè)出版社,1982.</p><p>  [12] D.E. Dimlaa, ?, M.Camilotto b, F. Mianib .Design and optimisation of conformal cooling channels in injection moulding tools[J]. Journal of Materia

34、ls Processing Technology, 2005,(164~165):1294~1300.</p><p><b>  本科畢業(yè)論文</b></p><p><b> ?。?0 屆)</b></p><p><b>  鼠標模具設計與分析</b></p><p>

35、<b>  摘要</b></p><p>  摘要:模具以其特定的結構形式通過一定的方式使材料成型。模具因其產效率高、產品質量好、材料消耗低、生產成本低而獲得廣泛應用。同時隨著塑料工業(yè)發(fā)展的突飛猛進,塑料模具的需求量急劇增加,對塑料模具提出了越來越高的要求,促進了塑料模具的不斷發(fā)展。塑料模具約占模具總數(shù)的40%,而且有繼續(xù)上升趨勢。而注塑成型是目前應用最多的塑料成型方法,多數(shù)塑料產品都是注射

36、成型的。隨著工業(yè)化技術的發(fā)展和人民生活水平的提高,人們對塑料產品種類和質量的需求也越來越高。深入研究塑料成型加工技術與裝備,克服制品中的缺陷,可以滿足科技進步與人們高標準的生活要求。所以塑料模具正朝著高效率、高精度、高壽命方向發(fā)展,另一方面企業(yè)為了滿足多品種、小批量、產品更新?lián)Q代快、贏得市場的需要,要求模具向著制造周期短、成本低的快速經濟的方向發(fā)展。本文主要介紹了鼠標模具的完整設計思路與過程,其中包括塑件工藝性的分析,模具主要結構的尺寸

37、設計,并通過最后的校核來檢驗其設計計算是否合理。此次的設計旨在熟悉并掌握一整套完整的模具設計流程。</p><p>  關鍵詞:注塑;模具;設計;計算。</p><p>  Abstract:Mold structures the material in to a certain shape by a specific way. Mold was be widely applied bec

38、ause of its high production efficiency, product of good quality ,lower material consumption and low production costs . Meanwhile, with the rapid development of the plastics industry, a sharp increase in demand for plasti

39、c mold, plastic mold of the increasing demands put forward to promote the continuous development of the plastic mold. There are 40% plastic mold in the total mold and has </p><p>  Key words:injection; mold;

40、design; calculation.</p><p><b>  目 錄</b></p><p><b>  摘要10</b></p><p><b>  目 錄12</b></p><p>  1塑件工藝性分析14</p><p>  1.

41、1塑件分析14</p><p>  1.2材料性能14</p><p>  1.3成型特性及條件14</p><p>  1.4結構工藝性15</p><p>  1.5零件體積及質量評估15</p><p>  1.6初選注射成型機型號15</p><p>  2模具

42、結構設計16</p><p>  2.1澆口位置分析16</p><p>  2.2分型面的選擇16</p><p>  2.3型腔數(shù)目與配置17</p><p>  2.4澆注系統(tǒng)設計18</p><p>  2.4.1主流道設計18</p><p>  2.4.2分流

43、道設計20</p><p>  2.4.3冷料穴的設計20</p><p>  2.4.4澆口設計21</p><p>  2.5成型零部件設計22</p><p>  2.5.1凹、凸模的結構設計22</p><p>  2.5.2型芯、型腔的尺寸計算23</p><p>

44、;  2.5.3型芯型腔固定方式25</p><p>  2.6脫模機構25</p><p>  2.6.1脫模機構分類26</p><p>  2.6.2脫模機構的要求27</p><p>  2.6.3脫模機構的設計原則28</p><p>  2.6.4脫模力的計算29</p>

45、<p>  2.6.5推桿設計30</p><p>  2.7導向機構32</p><p>  2.8溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計33</p><p>  3模具結構確定35</p><p><b>  4校核38</b></p><p>  4.1鎖模力校核38<

46、;/p><p>  4.2模具厚度校核38</p><p>  4.3開模行程校核38</p><p>  4.4支撐板厚度校核39</p><p>  5總結與展望40</p><p><b>  參考文獻41</b></p><p>  致謝錯誤!未定義

47、書簽。</p><p><b>  塑件工藝性分析</b></p><p><b>  塑件分析</b></p><p>  圖1-1為塑件上下殼外形,材料選用ABS,精度等級為4級,要求外觀表面光澤、無雜色,無收縮痕跡。</p><p>  A

48、 B</p><p>  圖1 -1 A為上蓋;B為下蓋</p><p><b>  材料性能</b></p><p>  ABS成形的塑件具有較好的光澤,具有良好的抗沖擊性,在低溫下也不會迅速分解。有良好的機械強度和一定的耐磨性,耐寒性,耐油性,耐水性,化學穩(wěn)定性[1]。但其耐熱性不高,耐氣候性差,在紫外線下容易變硬發(fā)

49、脆。</p><p><b>  成型特性及條件</b></p><p>  1. 其吸濕性強,為避免氣泡、銀絲、熔接痕等缺陷,塑料在成型前必須充分預熱干燥,其含水量應控制在0.3%以下[1]。成型時采用低的注射速度。</p><p>  2. 流動性中等,溢邊值0.04mm[1]。</p><p>  3. 塑料件壁厚

50、均勻,這里取壁厚為1.5mm。外表面脫模斜度40′~1.20°,內表面35′~1°[1]。這里選取外表面40′,內表面35′。</p><p><b>  結構工藝性</b></p><p>  零件壁厚均勻,所有壁厚均大于最小壁厚1.5mm,注射成型時不會產生填充不足現(xiàn)象。無側孔側抽芯結構。</p><p><b&g

51、t;  零件體積及質量評估</b></p><p>  上蓋體積V=16039.91mm3,質量m=16.36g;</p><p>  下蓋體積V=16407.01mm3,質量m=16.74g;</p><p>  凝料體積V=9000mm3,質量m=42.28g;</p><p>  總體積V=41.45cm3,質量m=42.2

52、8g</p><p><b>  初選注射成型機型號</b></p><p>  初選型號為XS-ZY-500的注射成型機,其技術參數(shù)如表1-1[2]。</p><p>  表1-1 XS-ZY-500注射成型機主要技術參數(shù)</p><p><b>  模具結構設計</b></p>&

53、lt;p><b>  澆口位置分析</b></p><p>  運用Moldflow軟件對塑件模型進行分析,獲得結果如圖2-1。</p><p>  A B</p><p>  圖2-1 A塑件上蓋分析結果;B塑件下蓋分析結果</p><p>

54、  圖2-1中顯示的藍色區(qū)域即為最佳澆口位置。但由于此處皆有孔狀特征,所以應偏離其孔特征一些距離來設定澆口位置。所以最終確定其澆口位置如圖2-2。</p><p><b>  圖2-2 澆口位置</b></p><p><b>  分型面的選擇</b></p><p>  分型面是指模具上用于取出塑件和(或)澆注系統(tǒng)凝料的

55、可分離的接觸表面。模具分型面的選擇設計,主要是根據(jù)塑件的結構、精度要求、澆注系統(tǒng)形式、排氣方式、脫模形式及模具的制造工藝等各種因素,進行全面考慮,作出合理選擇。</p><p>  選擇設計分型面的基本原則是:分型面應選擇在塑件斷面輪廓最大的位置,以便順利脫模。同時在選擇設計分型面時還應考慮以下因素[1]:</p><p>  1)分型面的選擇應便于塑件脫模并簡化模具結構;</p&g

56、t;<p>  2)分型面的選擇應考慮塑件的技術要求;</p><p>  3)分型面應盡量選擇在不影響塑件外觀的位置;</p><p>  4) 分型面的選擇應有利于排氣;</p><p>  5)分型面的選擇應有利于模具零件加工;</p><p>  6)分型面的選擇應考慮注塑機的技術參數(shù)。</p><p

57、>  按最佳分型面分析[3],并根據(jù)塑件的結構特性,采用二次分型,如圖2-3,Ⅰ為第一次分型位置,Ⅱ為第二次分型位置。</p><p>  圖2-3 分型面位置</p><p><b>  型腔數(shù)目與配置</b></p><p>  確定模具型腔的方法有:根據(jù)鎖模力確定;根據(jù)最大注射量確定;根據(jù)塑件精度確定和經濟性確定等[4]。</

58、p><p>  本零件主要從經濟性確定。試制中或小批量時,取單型腔或少型腔,大批量時采用多型腔。而該零件中等產量,因此采用一模兩腔,即一次注射成型兩個塑料制件。</p><p>  當所有的型腔不在同一個時間充滿時,是得不到正確尺寸和物理性能良好的塑件的,因此,必須對澆注系統(tǒng)進行平衡,采用對稱分布,使所有的型腔在同一時刻充滿。</p><p><b>  澆注

59、系統(tǒng)設計</b></p><p>  澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機噴嘴到型腔入口的塑料熔體的流動通道,它由主流道,分流道,冷料穴和澆口組成。它向型腔中的傳質、傳熱、傳壓的情況決定著塑件的內在和外表質量,其布置和安排影響著成型的難易程度和模具設計及加工的復雜程度,所以澆注系統(tǒng)是模具設計中的主要內容之一[1]。</p><p><b>  主流道設計</b>&l

60、t;/p><p>  主流道是連接噴嘴與分流道的通道,通常和噴嘴在同一軸線上,斷面為圓形,有一定的錐度,目的是便于冷料的脫模,改善料流的速度[4]。</p><p>  圖2-4 主流道尺寸</p><p>  主流道主要參數(shù)[1]:</p><p>  錐角=2°~3°,實際中取2°;</p><

61、;p><b>  內表面粗糙度;</b></p><p>  小端直徑d=噴嘴直徑+(0.5~1)mm=8mm;</p><p>  半徑SR=噴嘴球面半徑+(1~2)mm=19mm;</p><p>  H=(1/3~2/5)R=5mm;</p><p>  r=1~3mm,實際取2mm。</p>

62、<p>  主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復接觸和碰撞,所以常設計成可拆卸的主流道澆口套,以便選用優(yōu)質的鋼材進行單獨的加工和熱處理。常用T8A鋼材制作,并淬火處理到50~55HRC[1]。澆口套、定位圈的結構如圖2-5與圖2-6。</p><p>  圖2-5 澆口套簡圖 圖2-6 定位環(huán)簡圖  </p><p>  其中定位環(huán)外徑為134

63、mm,澆口套前段部分外徑為80mm。</p><p><b>  分流道設計</b></p><p>  分流道是主流道與澆口之間的通道,一般開設在分型面上,起分流和轉向的作用[1]。</p><p>  1)分流道的截面形狀:通常分流道的斷面形狀有圓形、矩形、梯形、U形和六角形等。 </p><p>  2)分流道的尺

64、寸:本制件選擇矩形截面,其截面尺寸為10mmx5mm;</p><p>  3)分流道的布置:分流道的布置取決于型腔的布局,兩者相互影響。其布置形式有平衡式與非平衡式兩類,這里選用平衡式的布置方法。</p><p><b>  冷料穴的設計</b></p><p>  冷料穴設置于主流道對面的動模板上,或者在分流道的末端。其作用在于存放料流前峰

65、的冷料,防止進入型腔而影響塑件的質量[2]。冷料穴有兩種[2]:一種是專門用于收集儲存冷料的;另一種是既有儲存冷料有兼有拉出主流道凝料的功能的。</p><p>  冷料穴主要有以下幾種[6]:</p><p>  1)帶鉤形頭(Z字頭)拉料桿的冷料穴。這是一種比較常用的冷料穴,其拉料桿的頭部作成鉤形,注射成型后,穴內冷料與拉料桿的鉤頭搭接在一起。拉料桿固定在推桿固定板上。開模時,拉料桿通

66、過鉤頭拉住冷料穴內冷料,將主流道的冷凝料從定模中拉出,然后在推板的推出運動中將冷凝料與塑件一起推出動模。取塑件時必須朝鉤頭的側向稍許移動,即可將塑件與凝料一起取出。但是此種結構不適宜全自動生產。</p><p>  2)倒錐形和圓環(huán)形冷料穴。其冷凝料推桿也固定在推桿固定板上。開模時,靠倒錐和圓環(huán)其拉料作用,然后有推桿強制推出。這兩種冷料穴適用于彈性較好的塑料品種,也適用于全自動生產的模具。</p>

67、<p>  3)帶球頭(或菌形頭)拉料桿冷料穴。熔料進入冷料穴后,緊包在拉料桿的球頭或菌形頭上,拉料桿固定在型芯固定板上。開模時將主流道冷凝料拉出定模,然后在推板推出塑件時靠推出板將冷凝料從拉桿上刮下,因此,這兩種拉料桿冷料穴也主要作用于彈性較好的塑件產品。</p><p>  4)帶尖錐拉料桿和無拉料桿的冷料穴。其可靠性不如前幾種,但由于尖錐的分流作用好,所以在單腔?;驇е行目椎乃芗尚椭羞€常使用。&

68、lt;/p><p>  經過考慮采用帶球頭拉料桿冷料穴,如圖2-7。</p><p>  圖2-7 帶球頭冷料穴拉料桿</p><p><b>  澆口設計</b></p><p>  澆口是澆注系統(tǒng)的關鍵部分,它起著調節(jié)、控制料速度、補料時間,防止倒流及在型腔中起著平衡進料的作用。澆口的形狀、尺寸和進料位置對塑件的質量影響

69、很大,塑件上的一些質量問題,如缺料、縮孔、白斑、熔接痕、翹曲等現(xiàn)象,常常是由于澆口設計不合理而造成的。因此,正確設計澆口,對保證塑件質量是一個重要環(huán)節(jié)。</p><p>  澆口的設計與塑料的品種、塑件形狀、塑件壁厚、模具結構及注射成型工藝參數(shù)等有關。對澆口總的設計要求是:要是熔料較快的速度進入并充滿型腔,同時在型腔充滿后適時冷卻封閉。一般要求澆口截面小、長度短,這樣可提高料流的剪切速率,有利于充滿型腔;同時有利

70、于快速冷卻封閉;并便于塑件與澆注系統(tǒng)冷凝料的分離,保證塑件的外觀質量。</p><p>  澆口位置的選擇和數(shù)量對塑件質量的影響很大。選擇澆口位置時應注意以下問題:</p><p>  (1)應避免引起熔體破裂;</p><p> ?。?)澆口位置應設在最大壁厚處:</p><p>  (3)應有利于排氣:</p><p&

71、gt; ?。?)應有利于減少熔接痕和提高熔接痕強度:</p><p> ?。?)防止型芯變形。</p><p>  已經過Moldflow澆口位置分析,采用點澆口。</p><p><b>  成型零部件設計</b></p><p>  成型零件在工作時與塑料直接接觸,成型塑件。進行成型零件的結構設計時,既要考慮保證獲得

72、合格的塑件,又要便于加工制造,還要注意盡量節(jié)約貴重模具材料,以降低模具成本。</p><p><b>  凹、凸模的結構設計</b></p><p>  凹模的結構設計:凹模又稱型腔,它是成型塑件外部輪廓的零件。有以下幾種結構形式:整體式凹模、整體嵌入式凹模、鑲拼組合式凹模,瓣合式凹模等,整體式凹模由整塊材料加工制成,強度高、剛性好,不會使塑件產生拼接縫痕跡,可減少注

73、射模中成型零件的數(shù)量,便于模具裝配,選用整體式凹模,凹模所用材料為45鋼經調質后硬度為230-270HBS.</p><p>  凸膜結構設計:凸模(即型芯)是成型塑件內表面的成型零件,通??煞菫檎w式和組合式兩種類型。我們根據(jù)凹模的結構形式選擇組合式凸模,它是將凸模單獨加工后與動模板進行裝配而成。型芯和動模板所用材料為45鋼經調質后硬度230-270HBS.</p><p>  型芯、型

74、腔的尺寸計算</p><p>  塑件材料采用ABS,查的其收縮率為0.3%~0.8%[5],平均收縮率為0.55%。采用一般精度(4級精度),故選取模具制造公差為制品相應尺寸公差的1/4,模具磨損系數(shù)為0.5。</p><p>  型腔尺寸計算:查出塑件尺寸公差[7]并按照如下公式(1)計算其尺寸</p><p><b> ?。?)</b>&

75、lt;/p><p>  已知H1=36.5 mm,⊿=0.26mm, </p><p>  H2=48.5mm, ⊿=0.28mm, </p><p>  D1=56mm, ⊿=0.32mm, </p><p>  D2=115mm, ⊿=0.5mm, </p><p>  型芯尺寸計算:按照公式(2)計

76、算</p><p><b> ?。?)</b></p><p>  D1=112mm, ⊿=0.5mm, </p><p><b>  計算得 </b></p><p>  D2=53mm,⊿=0.32mm, </p><p>  D3=56mm,⊿=0.32mm,

77、</p><p>  D4=57.5mm, ⊿=0.32mm, </p><p>  D5=2mm, ⊿=0.12mm, </p><p>  D6=4mm, ⊿=0.14mm, </p><p>  H1=26mm,⊿=0.24mm, </p><p>  H2=6.5mm,⊿=0.16

78、mm, </p><p>  H3=1.5mm, ⊿=0.12mm, </p><p>  H4=21mm, ⊿=0.22mm, </p><p>  R1=18.5mm,⊿=0.22mm, </p><p>  R2=8.5mm,⊿=0.16mm,</p><p>  根據(jù)以上計算所得的尺寸進行設計

79、模具。</p><p><b>  型芯型腔固定方式</b></p><p>  型芯、型腔均通過套板用臺階方式固定[1]。凹模固定板或套板圓角應小于凹模外形圓角;圓形截面凸模應注意采用銷或鍵定位,以防止凸模與凸模固定板或套板發(fā)生相對移動。</p><p><b>  脫模機構</b></p><p&g

80、t;  在注射動作結束后,塑件在模內冷卻定型,由于體積收縮,對型芯產生包緊力,當其從模具中推出時,就必須克服因包緊力而產生的摩擦力。對于不帶通孔的筒、殼類塑料制件,脫模推出時還需克服大氣壓力。</p><p>  在注射模中,將冷卻固化后的塑料制品及澆注系統(tǒng)(水口料)從模具中安全無損壞地推出的機構稱為脫模機構,也叫頂出機構或推出機構。安全無損壞是指脫模時塑件不變形,不損壞,不粘模,無頂白,頂針位置位不影響塑件美觀

81、。</p><p>  注射模的脫模機構包括[1]:</p><p>  1、推桿推板等推出零件;</p><p>  2、復位桿,復位彈簧及頂針板先復位機構等推出零件的復位零件;</p><p>  3、推桿固定板等推出零件的固定零件;</p><p>  4、推板導套與推板導柱等為推板運動導向;</p>

82、<p>  5、拉料桿,使?jié)沧⑾到y(tǒng)凝料從模具中脫出。</p><p>  脫模機構的動作方向與模具的開模方向是一致的。</p><p><b>  脫模機構分類</b></p><p>  塑件頂出方法受塑件材料及形狀等影響,由于塑件復雜多變,要求不一,導致膠件的脫模機構也多種多樣。</p><p>  按

83、動力來源分,脫模機構可分為三類[8]:</p><p> ?。?)手動推出機構 指當模具分開后,用人工操縱脫模機構使塑件脫出,它可分為模內手工推出和模外手工推出兩種。這類結構多用于形狀復雜不能設置推出機構的模具或塑件結構簡單、產量小的情況,目前很少采用。</p><p> ?。?)機動推出機構 依靠注射機的開模動作驅動模具上的推出機構,實現(xiàn)塑件自動脫模。這類模具結構復雜,多用于生產批量大的

84、情況,是目前應用最廣泛的一種推出機構。它包括頂針類脫模,司筒脫模,推板類脫模,氣動脫模,內螺紋脫模及復合脫模。</p><p>  (3)液壓和氣動推出機構 一般是指在注射機或模具上設有專用液壓或氣動裝置,將塑件通過模具上的推出機構推出模外或將塑件吹出模外。</p><p>  按照模具的結構特征分,脫模機構可分為[8]:</p><p>  一次脫模機構、定模脫模

85、機構、二次或多次脫模機構、澆注系統(tǒng)水口料的脫模機構、帶螺紋塑件的脫模機構等。</p><p><b>  脫模機構的要求</b></p><p>  模具打開時,塑件必須留在有頂出機構的半模上。</p><p>  由于注射機的推桿在安裝后模的一側,所以注射模的頂出機構一般在后模。這種模具結構簡單,動作穩(wěn)定可靠。(特殊情況也用倒推模,此時塑件開

86、模后必須留在前模。</p><p>  塑件粘前模的原因大致如下[2]:</p><p>  1、制品尺寸較大,形狀如盒形,帽形或殼形,前模無進氣裝置,開模時前模型腔和制品間形成真空;</p><p>  2、分型面設計不合理,塑件對前模的粘附力大于對后模的沾附力;</p><p>  3、前模型腔拋光不夠,或拋光方法不對(一定要沿出出模方向

87、拋光);</p><p>  4、前模型腔脫模斜度太?。?lt;/p><p>  5、分型面在中間的板狀或片狀塑件(如唱片,碟子等),很易粘前模。</p><p>  防止塑件在頂出時變形或損壞:正確分析塑件對型芯的包緊力和對模腔的粘附力的大小及其所在部位,有針對性地選擇合適的脫模方式,使頂出力施于塑件對模具包緊力大及能夠承受頂出力的部位。</p><

88、;p>  頂出時若型芯和塑件之間形成真空,沒有必要的進氣裝置,也容易將塑件頂變形甚至破裂。</p><p>  結構合理,工作穩(wěn)定可靠:頂出機構應頂出可靠,復位準確,運動靈活,制造方便,更換容易,且具有足夠的強度和剛度。頂出機構在頂出時要和模具發(fā)生摩擦,良好的頂出機構應使其磨損最小,壽命最高。</p><p>  模具的頂針要設置于塑件包緊力最大的地方,且不能和冷卻系統(tǒng),側向抽芯機構

89、,撐柱,螺釘?shù)劝l(fā)生干涉。</p><p>  頂出行程合理,制品可自由落下:頂出機構必須將塑件完全推出,完全推出是指制品在重力作用下可自由落下。頂出行程取決于制品的形狀。對于錐度很小或沒有錐度的制品,頂出行程等于后模型芯的最大高度加5~10mm的安全距離。對于錐度很大的制品,頂出行程可以小些,一般取后模型芯高度的1/2~2/3之間即可。</p><p>  頂出行程受到模胚方鐵高度的限制,

90、方鐵高度已隨模胚標準化。如果頂出行程很大,方鐵不夠高時,應在訂購模胚時加高方鐵高度,并在技術要求中寫明。</p><p><b>  脫模機構的設計原則</b></p><p>  制品頂出是注射成型過程中的最后一個環(huán)節(jié),頂出質量好壞將直接影響制品的質量,設計時應遵循以下原則[1]。</p><p>  1)塑件滯留于動模。模具開啟后應使塑件及

91、澆口凝料滯留于帶有脫模裝置的動模上,以便模具脫模裝置在注射機頂桿的作用下完成脫模動作。</p><p>  2)保證塑件不變形、損壞,這是脫模機構應達到的基本要求。首先應正確分析塑件對型腔或型芯的附著力的大小以及所在的位置,有針對性的選擇合適的脫模方法和脫模位置,是頂出重心和脫模阻力中心相重合。型芯由于塑件收縮時對其包緊力最大,因此頂出的作用應盡可能的靠近型芯,頂出力應該作用于塑件剛度強度最大的部位,作用面應盡可

92、能的大一些。影響脫模里大小的因素有很多,當材料的收縮率大,塑件壁厚大,模具的型芯形狀復雜,脫模斜度小以及型腔(型芯)粗糙度高時,脫模阻力就會增大,反之則小。</p><p>  3)力求良好的塑件外觀。頂出塑件的位置應該盡量設在塑件內部或對外觀影響不大的部位,在采用頂桿脫模時尤其要注意這個問題。</p><p>  經過分析,采用二次脫模方式,并用推桿將塑件推出其脫模方式如圖2-8。<

93、;/p><p>  圖2-8 二次脫模示意圖</p><p>  脫模過程:首先定模板與中間板分開,由于球頭拉料桿的作用,澆注系統(tǒng)凝料被拉出,又由于斜孔的作用,使?jié)部诒焕瓟嗯c塑料件分離,第二次分型時,中間板停止不動,動模板繼續(xù)向下運動,所以塑料件包裹著型芯被拉出,之后推板向上,在頂桿的作用下將塑料將推出。</p><p><b>  脫模力的計算</b&

94、gt;</p><p>  脫模力是指將塑件從抱緊的型芯上脫出時所需克服的阻力。它主要包括由塑件的收縮引起的塑件與型芯的摩擦阻力和大氣壓力。脫模力的大小與塑件的厚薄及其形狀有關。薄壁的矩環(huán)形塑件的脫模力用公式(3)計算得到。</p><p><b> ?。?)</b></p><p>  式中F——脫模力(N);</p><

95、;p>  ——塑件的壁厚(mm);</p><p>  S——塑料平均成型收縮率;</p><p>  l——塑件對形芯的包容長度(mm);</p><p>  ——型芯的脫模斜度(°);</p><p>  f——塑件與形芯之間的摩擦系數(shù);</p><p>  E——塑料的彈性模量(MPa);<

96、/p><p><b>  ——塑料的泊松比;</b></p><p><b>  ——無量綱系數(shù)1;</b></p><p>  A——盲孔塑件型芯在垂直脫模方向的面積(mm2),有通孔時視為0。</p><p>  此處,S=0.55%,=0.58°,f=0.21, E=1800MPa,=0

97、.38,</p><p>  l1=27.5mm,l2=22.5mm,塑件上均有通孔,所以A=0。</p><p>  帶入公式(3)可得F1=1053N,F(xiàn)2=862N。</p><p><b>  推桿設計</b></p><p>  此次設計中采用推桿的推出方式,所以需對其尺寸級形式進行選擇。</p>

98、<p>  推桿的形式主要有4種[1]:圓形推桿,矩形推桿,梯形推桿,盤形推桿。其中圓形推桿使用的最為廣泛,在此,此次設計中也選用圓形推桿。</p><p>  推桿的尺寸用壓桿穩(wěn)定公式(4)來計算[1]。</p><p><b> ?。?)</b></p><p>  是安全系數(shù)取1.5;L是推桿長度(mm);F是脫模力(N);n

99、是推桿數(shù)目;E是推桿材料的彈性模量(MPa),這里取2.1x105。</p><p>  L=169mm,F(xiàn)已將在上面算出,所以可得出d=4.3mm,所以取D=5mm。推桿結構圖見圖2-9.</p><p>  圖2-9  推桿結構圖</p><p>  推桿固定方式見圖2-10</p><p>  圖2-10 推桿固定方式</p>

100、;<p>  推桿的分布應盡可能的均勻對稱,分布見圖2-11。推桿一共4根,前后對稱。</p><p>  圖2-11 推桿分布</p><p><b>  導向機構</b></p><p>  導向副的功能和作用為:</p><p> ?。?)定位作用 保證定、動模中型芯與型腔的相對位置精準。</p

101、><p> ?。?)導向作用 在定、動模的和模過程中,引導動模按規(guī)定的方向、順序、精準的進行合模。大、中型塑料注射模中設置的導向副還有保證脫模機構在脫模運動中保證平穩(wěn)的功能。</p><p>  (3)承載作用 當采用推(頂)出件脫模,或采用三板式注射模,導柱則承受推件板和定模型件的雙重載荷。</p><p>  導向機構的形式主要有導柱導向和錐面定位兩種,本模具采用導

102、柱導向機構。</p><p>  導柱的結構形式:為便于加工導柱導套安裝孔,獲得較好的技術經濟效益,使用有肩導柱。材料為20號鋼或T8A鋼,淬硬50-55HRC。</p><p>  導柱的布置:為確保動模和定模只按一個方向合模,采用等直徑導柱的不對稱布置(圖2-12)。導柱設在定模模一側,即倒裝。</p><p>  圖2-12 不對稱的導柱分布</p>

103、;<p>  導套的結構形式:導套選用帶頭導套,材料同導柱。導柱導套按一般配合要求H7/f6,固定部分H7/m6。</p><p><b>  溫度調節(jié)系統(tǒng)的設計</b></p><p>  塑料在成型過程中,模具溫度會直接影響到塑料的充模、定型、成型周期和塑件質量。所以,在模具上需要設置溫度調節(jié)系統(tǒng)以到達理想的溫度要求。</p><

104、p>  一般注射模內的塑料熔體溫度為200℃左右,而塑件從模具型腔中取出時其溫度在60℃以下。所以熱塑性塑料在注射成型后,必須對模具進行有效的冷卻,以便使塑件可靠冷卻定型并迅速脫模,提高塑件定型質量和生產效率。對于熔融黏度低、流動性比較好的塑料,如聚丙烯、有機玻璃等等,當塑件是小型薄壁時,如我們的塑件,則模具可簡單進行冷卻或者可利用自然冷卻不設冷卻系統(tǒng);當塑件是大型的制品時,則需要對模具進行人工冷卻。另外如果模溫要求超過80℃時,

105、還需要設置加熱系統(tǒng)。由于本文選用的材料為ABS,模溫要求較低,故僅需要冷卻系統(tǒng)。</p><p>  冷卻系統(tǒng)的設計原則[1]</p><p>  1)冷卻系統(tǒng)的布置應先于脫模機構;</p><p>  2)合理地確定冷卻管道的直徑中心距以及與性墻壁的距離;</p><p>  3)降低進出水的溫度差;</p><p>

106、;  4)澆口處應加強冷卻;</p><p>  5)應避免將冷卻水道開設在塑件熔接痕處;</p><p>  6)冷卻水道應便于加工和清理。</p><p><b>  冷卻回路布置</b></p><p>  模具冷卻回路的形式應根據(jù)塑件的形狀、型腔內溫度分布及澆口位置等情況設計成不同的形式。通常有型腔冷卻和型芯冷卻

107、兩種回路的結構形式。由于塑件形狀較為簡單,此處只采用型腔直孔冷卻回路[9]。</p><p><b>  型腔冷卻回路</b></p><p>  模具的熱量主要是由型腔帶走的,型腔的冷卻回路選為直通式。結構簡圖如圖2-13所示。</p><p>  圖2-13 冷卻回路</p><p><b>  模具結構確

108、定 </b></p><p>  中小型注射模架按結構特征可分為基本型和派生型,基本型有A1、A2、A3、A4四種[1]如圖3-1,派生型有P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8、P9九種[1]如圖3-2。</p><p>  圖3-1 A1~A4型</p><p>  圖3-2 P1~P9型</p><p>  總體采用

109、P2型模架[1],個別部分有所不同,再根據(jù)以上的計算及各個部分的設計得到最終確定模具結構圖如圖3-3。</p><p>  圖3-3 模具結構圖</p><p>  用于塑件的澆口位置的關系,所以采用點澆口,因此選擇二次分型模具。所以模具總體采用P2形式的模架。</p><p>  開模第一次分型時,球頭拉料桿是澆注系統(tǒng)凝料從澆口套中脫出,同時定模板上的斜孔拉住凝料

110、,使得澆口被拉斷與塑件分離,但最終去不澆注系統(tǒng)凝料隨中間板一起運動;第二次分型時,中間板使?jié)沧⑾到y(tǒng)凝料從球頭拉料桿上脫離,靠自重落下。</p><p><b>  校核</b></p><p><b>  鎖模力校核</b></p><p>  按F≥KpA分公式校核鎖模力[10]。其中,F(xiàn)為注射機的最大鎖模力;p為模內平

111、均壓力(型腔內熔體的平均壓力);A為所有制品、流道和澆口在分型面上的投影面積之和。K為壓力損耗系數(shù),一般取1.1~1.2。由于制品材料為ABS中等粘度塑料和有精度要求的制品,取p=20~45Pa,取30MPa進行校核。A是分型面上的投影面積,經計算,得到兩個塑件的投影面積約為12880mm2,澆注系統(tǒng)的投影面積約為1800mm2,則兩個制品、流道和澆口在分型面上的投影面積之和A分為14680mm2。</p><p&g

112、t;  因此:KpA =1.2×30×14680N=528kN。</p><p>  F=3500kN≥528kN 滿足要求。</p><p><b>  模具厚度校核</b></p><p>  注射機允許安裝的模具最高厚度為450mm;注射機允許安裝的模具最小厚</p><p>  度為300m

113、m[2]。模具實際厚度 H=364mm。</p><p>  注射機允許安裝的模具最小厚度≤模具實際厚度H≤注射機允許安裝的模具最大厚度[1],故模具厚度滿足要求。</p><p><b>  開模行程校核</b></p><p>  開模行程是否合理可以按公式(5)來計算[1]。</p><p>  S≥H1+H2+(

114、5~10) (5)</p><p>  其中H1為第一次分離的開模行程,H2為第二次開模行程。H1取進料口到中間板的高度為78mm,H2取制品高度加上型芯高出動模板的高度,H2=40+37=77mm。</p><p>  因為最大開模行程S=500mm>H1+H2+(5~10)</p&g

115、t;<p>  所以可以選擇XS-ZY-500的注射成型機。</p><p><b>  支撐板厚度校核</b></p><p>  支撐板即動模墊板雖然不是成型零部件,但其厚度對型腔底部的強度和剛度</p><p>  有著直接影響。支撐板厚度的厚度可以通過公式(6)和(7)計算[1]:</p><p>

116、 ?。?) (7) </p><p>  其中,F(xiàn)是動模墊板受的總壓力(N);A是塑件及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積;B是動模板墊板寬度(mm);L是支撐塊間距(mm);p是型腔壓力,一般取

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