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1、前 言光阴似梭，大学三年的学习一晃而过，为具体的检验这三年来的学习效果，综合检测理论在实际应用中的能力，除了平时的考试、实验测试外，更重要的是理论联系实际，即此次设计的课题为闹钟后盖的注塑模具。本次毕业设计课题来源于生活，应用广泛，但成型难度大，模具结构较为复杂，对模具工作人员是一个很好的考验。它能加强对塑料模具成型原理的理解，同时锻炼对塑料成型模具的设计和制造能力。利用模具加工制品零件有以下特点：1. 模具的适应性强 模具的种类很多，其中每一类、每一种模具都有其特定的用途和使用方法及与其相配套的成形加工机床和设备。在工业生产过程中，可根据不同产品零件的结构、性质、精度和批量，以及零件材料和材
2、料性质、供货形式，采用不同类别和种类的模具与之相适应。2. 模具的生产效率高，节约原材料 用塑料注射塑件，一般可在1-2min内成形。同时，利用模具加工零件，可达到无废料及少废料加工。因此，与普通机械加工相比，采用模具加工零件制品，不仅生产效率高，而且生产消耗低，可大幅度节约原材料资源，是进行产品生产的一种优质、高效、低耗的生产技术。 3. 模具生产的零件制品互换性好 采用模具生产零件制品，在模具一定使用寿命范围内，其生产的合格制品（冲件、塑件、锻件）由于出于同一模具之中，所以其相似性好，尺寸精度稳定，故可以完全互换。这是利用一般加工方法难以比拟的。4. 操作工艺简单 采用模具加工制品零件，一
3、般操作工艺简单，技术易学容易掌握，不需要操作者有较高的技艺水平。5. 模具社会效益高 一般来说，模具是高技术含量的社会产品，其价值和价格主要取决于模具材料、加工、外购件的劳动与消耗费用及模具设计与试模等费用。尽管模具的一次性投资较大，但使用后，其模具的用户及产品用户受益确无法比拟。综上所述，在现代化工业生产中，使用模具生产零件制品，是一项优质、高产、低耗、适应性很强的生产技术，同时也是技术含量高、附加值高、使用广泛的新技术产品，是价值较高的社会财富。但利用模具生产制品，只适用于制品批量较大的生产。由于模具本身多为单件生产，型面复杂精度要求高，加工难度大、生产周期长、制造费用较高，不宜用于单件及
4、批量小的制品零件生产。注塑成型是塑料成型最普遍采用的方法，其是将热塑性或热固性塑料先在注射机加热料筒内均匀塑化，然后由柱塞或移动螺杆推挤注射入闭合的模腔内成型。该方法适用于全部热塑性塑料和部分热固性塑料，制得的塑料制品量之大是其它成型方法望尘莫及的。由于注塑成型加工不仅产量多，而且适用于多种原料，能够成批、连续地生产，并且具有固定的尺寸，可以实现生产自动化、高速化，因此具有极高的经济效益。注塑成型作为一种重要的成型加工方法，在家电行业、汽车工业、机械工业等都有广泛的应用，且生产的制件具有精度高、复杂度高、一致性高、生产率高和消耗低的特点，有很大的市场需求和良好的发展前景。本课题是对玩具手机上壳
5、制品进行测绘、模具设计、工艺分析及加工仿真并输出程序。课题来源于生产实践。基于生产实践的对玩具手机上壳的模具设计以及仿真加工，其中：1)制品的尺寸精度要求：长度方向小于0.50，厚度方向小于0.10；2)制品材料：ABS；3)制品表面粗糙度：不低于实物表面；4)制品生产批量：5万；5)制品其他要求：符合设计规范。在设计过程中要解决玩具手机上壳制品测绘、模具设计、在模具设计时对分型面的选择、浇口形式与位置的确定、型腔位置的安排、定模和动模冷却水道的设置、工艺分析及加工仿真等问题。玩具手机上壳的几何尺寸进行测量后要进行合理的后处理。模具分型面处在同一平面时不需要一定的角度，所以选择玩具手机上壳外表
6、面为分型面。本模具设计采用侧浇口。为使流道平衡,应使各型腔距主流道距离相等。由于单一型腔的矩形槽循环冷却水道能使每个制品冷却均匀，迅速，冷却效果好,所以采用每个单一型腔都设置矩形槽循环冷却水道的冷却系统。模具方案确定后进行模具设计及仿真加工。根据此方案可以达到设计的预期效果，并且大大提高了注塑模的质量和效率。2 国内外发展概况及现状介绍目前，世界模具市场产品供不应求，近几年，世界模具市场总量一直保持在600亿650亿美元，美国、日本、法国、瑞士等国一年出口的模具约占本国模具总产值的1/3，而我国模具的出口量极少，虽已向香港、东南亚地区出口模具标准件，但其数量极为有限，在目前模具已成为不少行业发
7、展瓶颈的情况下，“十五”期间，模具行业每年必须要有15%左右的增长速度，这一增长速度还必须要与产品结构合理化调整同时实现，只有这样，才能满足国民经济发展的需要。预计，我国几个主要模具市场的需求情况大致为：汽车、摩托车行业是最大的模具市场；其次，家电行业对模具的需要量不可小视；第三，电讯行业的发展潜力巨大；建筑行业塑料型材模具增幅将高于模具行业总体发展水平。 模具是工业的基础工艺装备，在电讯、汽车、摩托车、电机、电器、仪器、家电、建材等产品中，80%以上都要依靠模具成形，用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产力和低消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。模具又是“放大器”，
8、用模具生产的最终产品的价值往往是模具自身价值的几十倍或上百倍，目前全世界的模具年产值约有600亿美元，日、美两国的模具工业产值早已超过机床工业产值。模具生产技术水平的高低不仅是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，而且在很大程度上决定着这个国家的产品质量、效益及新产品开发能力。但是我国目前的模具开发制造水平比国际先进水平至少相差10年，特别是大型、精密、复杂、长寿命模具的产需矛盾十分突出，已成为严重制约我国制造业发展的瓶颈。据业内人士预测，未来的模具将会向以下几个方面发展：1)模具日趋大型化。这主要是由于用模具成型的零件日渐大型化和高生产率要求而发展的一模多腔所致；2)模具的精度将越来越高，
9、多功能复合模具将进一步发展。随着零件微型及精度要求的提高，目前有些模具的加工精度公差要求在1微米以下；3)随着热流道技术的日渐推广应用，热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高。由于塑料成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压射成型等工艺的模具将随之发展。塑料件的精度分为尺寸精度、几何形状精度和外观精度（即光泽、色调等）。为了确保这些精度，热流道模具和气辅模具已在我国出现，并取得了良好效果，今后必将以较快速度发展；4)模具标准件的应用将日渐广泛。模具化及模具标准件的应用能极大地影响模具制造周期，使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。5)快速经济模具的前景
10、十分广阔。21世纪，多品种、少批量的生产方式占工业生产的比例将达75%以上。一方面是制品使用周期短，另一方面花样变化频繁，要求模具的生产周期越短越好。开发快速经济模具将越来越引起人们的重视；6)随着以塑代钢、以塑代木的进一步发展，塑料模的比例将不断提高。同时，由于机械零件的复杂程度的精度的不断提高，对塑料模的要求也将越来越高；7)模具技术含量将不断提高，中、高档模具比例将不断增大，这也是产品结构调整所带来的市场走势。3 总体方案论证本课题的设计目的是：绘制制品的二维图、对零件进行三维造型、模具设计并绘制整套模具的二维图、数控编程以及仿真加工。要进行零件的三维造型，必须先对零件进行测绘，画出零件
11、二维工程图，然后根据工程图进行零件的三维造型，再将零件的三维造型转化为模具型腔的三维造型，然后进行仿真加工。首先是对塑件进行测绘。由于该塑件具有曲面，实际测量有一定困难，所以采用多次取断面进行测量的方法。测绘好后进行三维造型。主要采用拉伸、阵列、薄壁等方法造型。造型结束后进行模具设计。由于工厂现有的注塑机是固定的，所以考虑到工厂设备、生产批量、经济效益、以及塑件的精度等级采用一模四腔。选择好型腔数后要对注射机的基本技术参数进行校核，以确保能完成指定的工作要求。接下来对各个系统进行设计，首先是浇注系统，浇注系统分为主流道、分流道、浇口、冷料穴、冷却水道等。主流道的中心线与注射机喷嘴的中心线在同一
12、条直线上。由于主流道与高温高压的熔融塑料接触所以外面要加个浇口套。浇口套要进行淬火处理，这样可以延长模具的使用寿命。分流道的半径与塑料种类和所需熔融塑料的体积有关，一般直径为610mm。本模具设计取6mm。主流道与分流道采用圆角过渡，这样可以减小料流转向过渡时的阻力。分流道的截面宜采用梯形及圆形，表面粗糙度小于1.6um，并要平衡式排列，确保熔融塑料几乎能同时到达每个型腔的进料口。并且，其分流道的截面积应为各进料口截面积之和,各分流道的表面不必很光，可以使熔融塑料的冷却皮层固定，有利于保温。分流道与浇口采用圆弧过渡，有利于熔料的流动及填充。浇口的作用是增加和控制塑料进入型腔的流速并封闭装填在型
13、腔内的塑料，以保证充填实，确保制品质量，选用的侧浇口可随意选择进料位置，浇口的宽度和深度在试模后可加深、加宽便于修正，适用于多型腔中小型各种塑件。冷料穴的作用是储存因两次注射间隔而产生的冷料头及熔体流动的前锋冷料，以防止冷料进入型腔而影响制件质量。冷料穴常设计在主流道的末端，即主流道正对面的动模上（卧式或立式注射模），直径稍大于主流道大端直径，以利于冷料的流入。拉料杆主要是保证浇注系统的凝料从定模浇口套中拉出，留在动模一侧，便于取出。接着是排气系统的设计。本模具采用间隙排气，利用分型面的配合间隙自然排气。下面是推出机构的设计，推出的动力来源有手动推出、机动推出和液压与气动推出机构。本模具设计采
14、用注射机的开模动作驱动模具上的推出机构，实现塑件的自动脱模。本模具设计塑件留在动模，要保证塑件推出不变形或损坏，还要保证塑件的良好外观和结构可靠。模具设计好后进行型腔仿真加工。先进行图样分析，然后确定加工路线，进行加工并进行后置处理输出程序。本次设计以注射闹钟后盖模具为主线，综合了成型工艺分析，模具结构设计，最后到模具零件的加工方法，模具总的装配等一系列模具生产的所有过程。能很好的学习致用的效果。在设计该模具的同时总结了以往模具设计的一般方法、步骤，模具设计中常用的公式、数据、模具结构及零部件。把以前学过的基础课程融汇到综合应用本次设计当中来，所谓学以致用。在设计中除使用传统方法外，同时引用了
15、CAD、Pro/E等技术，使用Office软件，力求达到减小劳动强度，提高工作效率的目的。本次设计中得到了孟文霞老师的指点。同时也非常感谢南山学院各位老师的精心教诲。由于实际经验和理论技术有限，设计的错误和不足之处在所难免，希望各位老师批评指正。绪 论一 模具在加工工业中的地位模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。对模具的全面要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便；
16、从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。模具影响着制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次，在加工过程中，模具结构对操作难以程度影响很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此，常采用自动开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。另外模具对制品的成本也有影响。当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大，这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具，以降低成本。现代生
