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1、 学号20110607050514 密级 公开 兰州城市学院本科毕业论文 计算机辅助塑料注射模具设计学 院 名 称：培黎工程技术学院专 业 名 称：机械设计制造及其自动化学 生 姓 名：李海童指 导 教 师：王 玲 二一三年五月目 录第1章 绪论1.1模具工业的发展现状11.2模具工业今后的主要发展方向11.4计算机辅助设计系统的发展状况和趋势31.5本课题研究的意义41.6论文的整体结构5第2章 注塑模具介绍2.1塑料概述62.1.1塑料的组成62.2塑料的特性62.3热塑性塑料成型的工艺特性62.4注塑成型过程简介62.5注塑模具分类72.6注塑模典型结构7第3章 CPU风扇支架加工工艺分
2、析3.1塑件概况93.2材料选择10第4章 注射模具设计方案4.1 注射机选择及注射机的校核114.1.1选择注射机114.1.2注塑机的校核114.2成型零部件设计134.2.1成型零部件分类及结构134.2.2 成型尺寸计算144.3 浇注系统设计164.3.1浇注系统的作用164.3.2对浇注系统设计的具体要求164.3.3浇注系统的设计164.4 侧向分型与抽心机构设计174.4.1 侧向分型与抽芯机构的分类184.4.2 侧向分型与抽芯机构的设计184.5 注塑模导向机构设计204.5.1 导向机构的功能及其分类204.5.2设计要点及设计方案204.6 顶出机构214.6.1顶出机
3、构的分类214.6.2顶杆脱模机构的设计要点224.6.3设计采用方案224.7复位装置234.8冷却系统介绍234.9模具总体结构分析244.10模具用钢254.10.1塑料模具用钢的必要条件264.10.2选择钢材的条件264.10.3注塑模具常用材料264.11模具的装配与调试264.11.1 装配基准的确定264.11.2 塑料模的装配顺序27结论28参考文献29致谢30第1章 绪论模具制造是国家经济建设中的一项重要产业，振兴和发展模具工业，日益受到世界各国的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经成为广大业内人士的共识。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品
4、中，60%80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。作为基础工业,模具的质量、精度、寿命对其它工业的发展起着十分重要作用,在国际上被称为“工业之母”,对国民经济的发展起着无可置疑的关键作用。1.1模具工业的发展现状模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业”。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”；德国则认为是所有工业中的“关键工业”；日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的动力”，同时也是“整个
5、工业发展的秘密”，是“进入富裕社会的原动力”。日本模具产业年产值达到13000亿日元，远远超过日本机床总产值9000亿日元。如今，世界模具工业的发展甚至已超过了新兴的电子工业。我国国民经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求， 2005年，仅汽车行业将需要各种塑料制件36万吨；电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过1000万台；彩电的年产量已超过3000万台。到2010年，在建筑与建材行业方面，塑料门窗的普及率为30%，塑料管的普及率将达到50%，这些都会大大增大对模具的需求量。模具工业一直以每年13%左右的增长速度快速发展。模具行业在“十五”期间的增长速度将达到13%15%。每年进口模具约占
6、市场总量的20%左右，已超过10亿美元，其中塑料与橡胶模具占全部进口模具的50%以上；冲压模具占全部进口模具约40%。另外，我国模具制造企业约有200000家，并以每年10%15%的速度高速递增7。1.2模具工业今后的主要发展方向模具工业今后的主要发展方向包括：（1）在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。模具作为成型必须的工艺装备,其设计周期、生产效率和质量直接影响产品的进度、成本和效率。 过去模具设计工作主要依靠设计人员的经验,模具的加工制造又在很大程度上依赖于生产者的操作技能,因此存在模具设计水平低、加工质量差、生产周期长、使用寿命短等缺陷。 随着计算机硬件和软件技术的
7、迅猛发展,CAD /CAM技术的发展和应用越来越普遍,出现了许多可用于注塑模设计和制造的软件。实现了产品从概念设计到制造全过程的设计制造一体化。它提供了采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统和模型间的相关联性设计以及共享数据库和强大的分析系统等技术,为产品的设计、分析和制造的一体化提供了平台, 使产品CAD /CAE /CAM各系统之间实现了数据的自动传递和转换集成。注塑模设计和制造的软件通过模具检测、自动分模、模拟开模和数控加工仿真的三维动态显示的设计制造与视频技术的结合,使过程设计生动地展现出来,极大地提高了产品的设计与生产效率,同时也保证了产品的生产进度和质量。目前,国内模具企业中已
8、有相当多的厂家引进了较高档的CAD/ CAE/ CAM 系统, U G、Pro/ Engineer 、I2DEAS、Euclid2IS 等著名软件在中国模具工业中。（2）快速制模技术的开发与应用。快速成形与制造(RPM: Rapid Prototyping &Manufacturing) 是融激光、材料科学、信息与控制技术等为一体的分层层积技术,堪称是20 世纪后半期制造技术最重大的进展之一。RPM技术诞生10 余年来已在汽车、家电、航空、医疗等行业中得到广泛应用。国外大型企业如通用、福特、法拉利、丰田、麦道、IBM、AT&T、Motorola 等以及我国的一些著名企业,都积极在产品设计过程中
9、采用这项技术,进行产品的有关设计检验、外观评审、装配实验、动态分析、光弹应力分析、风洞实验等,成功地实现了面向市场的产品造型设计敏捷化。而随之兴起的快速制模尤其是快速制造金属模具(RMT: Rapid Metal Tooling) 则是由新产品设计迅速形成高效、低成本、优质的批量生产并抢占市场的必由途径,是RPM技术进一步发展并取得更大经济效益所面临的关键课题,成为当前RPM技术研究的国际前沿。该技术被美国汽车工程杂志评为全球15 项重大技术之首,受到全球制造业的广泛关注。快速成型技术模具制造周期仅为常规模具切削制造的1/ 5 至1/ 3 而成本仅为后者的1/ 4 至1/ 2 。快速经济制造技
10、术,具有制造周期短、成本低等优点, 在精度和寿命方面又能满足生产上的使用要求,综合经济效益比较好,非常适用于新产品开发、样品试制、工艺验证或中、小批量生产的需要。快速经济制造技术近几年来在国内外均得到了迅速发展,特别是随着市场经济的发展,各品种小批量产品的增多,各种新产品更新换代的周期缩短,诸多高新技术应用范围不断扩大,类型不断的增多,创造的经济效益和社会效益越来越显著。如采用RPM 原型复制石膏模具复制铝(或锌) 合金注塑模具,可生产近250g 注塑件,产品精度可达015mm。用RPM 原型复制一种硫化硅橡胶模具,制模周期短,修模方便,成本低,可铸造高强度锌合金,铝锡合金,铝合金铸件及注塑工
11、程塑料制件等,制件成型尺寸精度高,轮廓清晰。（3）塑料模具的标准化和高档次模具使用。模具在满足用户要求，使模具精益求精的基础上，价格是影响其市场占有率的一个重要因素。企业在降低塑料模具成本方面，推广模具标准化无疑是一条必由之路。国外对模具标准化工作十分重视，这是因为采用模具标准化不仅能有效提高模具质量、降低成本，而且能大大缩短模具生产周期，提高生产效率。随着工业产品多品种、小批量、个性化、短周期的发展趋势日益明显，模具标准化的意义也显得更为重用。目前我国模具标准化使用比率有所增加，初步估计在40%50%之间，但与国际上70%80%的比率相比还有很大差距。日益增多高档次模具。大致可分3个层次，一
12、是用于汽车、飞机、精密机械的微米（um）级精密加工；二是用于磁盘、磁鼓制造的亚微米（0.1 um）级精密加工；三是用于超精密电子器件的毫微米（0.001 um）级精度加工。目前，超精密加工已进入纳米（0.1100 um）级精度阶段。这将使模具的技术含量不断提高，使中、高档模具比例将不断增大。未来，模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济的方向发展，模具产品的技术含量不断提高，模具制造周期不断缩短，模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展。塑性成形技术与科学发展的总趋势是交叉综合化、数字智能化、清洁高效化和柔性集成化。在我国经济快速发展和新技术的应用与引导下，模具在国民经济中作用愈
13、来愈大，一定程度上将决定了我国机械制造业的市场竞争9。1.4计算机辅助设计系统的发展状况和趋势 计算机辅助设计系统依靠知识库,数据库,专门的系统程序来解决各种设计 问题。计算机辅助设计系统是人工智能领域内出现的很富有实用价值的计算机程序,它主要是处理专家们积累的实际经验和知识。与传统的计算机使用方法不同, 计算机辅助设计系统能模拟专家解决问题的过程。首先研究设计要求及各种有关事实和数据,然后应用专业知识进行反复综合与分析,最后得到用户满意的设计方案。 目前计算机辅助设计技术的发展逐渐趋向标准化、集成化、智能化、网络化。 计算机辅助设计标准体系是开发应用计算机辅助设计软件的基础,是指导标准化管理
14、部门进行计算机辅助设计技术工作决策的科学依据,也是促进计算机辅 助设计技术普及应用的手段。CAD、CAM和CAPP 系统先前都是独立发展起来的,因而有许多对同一物体的表示方式和信息描述的方式不一致,实现 CAD、 CAPP和CAM 集成统一十分困难,因此标准化至关重要。 现有的计算机辅助设计技术在机械设计中只能处理数值型的工作,包括计算、分析与绘图。然而机械产品的设计是一种复杂的创造性劳动,包括方案构思与最佳方案选择、结构设计、评价、决策以及参数选择等。把计算机辅助设计技术与专家系统结合起来,形成智能化计算机辅助设计系统是计算机辅助设计技术发展的必然趋势。 目前计算机辅助设计技术已经应用于许多
15、行业,如机械、汽车、飞机、船舶、 电子、轻工、建筑、化工、纺织及服装等。而计算机辅助设计技术应用于机械类产品设计的比例最大,机械自动设计系统在整个工程计算机辅助设计中占有十分重要的地位。 综上所述,计算机辅助设计技术近年来取得了长足的进步,但就以机械自动 设计系统解决机械零件设计问题还没有完全解决,无论在理论体系研究方面,还是在处理图表数据方面,仍存在着一些未很好解决的难点,所以我们必须对机械自动设计系统进行坚持不懈的研究,使机械自动设计系统在机械工程设计的各个领域发挥越来越重要的作用。 1.5本课题研究的意义塑料行业从起步到现在有很大的发展，水平有了较大的提高，塑料作为高分子化学和材料科学发展的重要成果，早已成为人类不可缺少的重要生产资料。塑料制品、制件在工业生产和日常生活中得到了愈来愈广泛的应用,并且模具使工业及日常生活
