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機(jī) 電 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）
開(kāi) 題 報(bào) 告 書(shū)
課題名稱(chēng) 氣壓瓶蓋注塑模設(shè)計(jì)
院 （系） 機(jī) 電 學(xué) 院
專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（CAD）
姓 名 謝華健
學(xué) 號(hào) 2006090443026
指導(dǎo)老師 王 曉 軍
廣東技術(shù)師范學(xué)院
本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開(kāi)題報(bào)告
系別
機(jī)電學(xué)院
專(zhuān)業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班級(jí)
06CAD1
姓名
謝華健
學(xué)號(hào)
2006090443026
聯(lián)系方式
13711541713
題目
氣壓瓶蓋注塑模設(shè)計(jì)
一、論文選題的目的與意義：
隨著信息技術(shù)與工業(yè)的發(fā)展，在現(xiàn)代生活中，到處都有氣壓瓶蓋的存在，氣壓瓶蓋注塑模設(shè)計(jì)，也隨著人們科技的進(jìn)步在不斷的發(fā)展著。而我這次畢業(yè)設(shè)計(jì)正是針對(duì)現(xiàn)代氣壓瓶蓋注塑模設(shè)計(jì)發(fā)展的狀況，對(duì)氣壓瓶蓋的外觀結(jié)構(gòu)造型，以及注射模設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)這樣的設(shè)計(jì)使得我們能夠綜合性地運(yùn)用這幾年內(nèi)所學(xué)知識(shí)去分析、解決問(wèn)題，在作畢業(yè)論文的過(guò)程中，所學(xué)知識(shí)得到疏理和運(yùn)用；另一方面使得我們的實(shí)踐動(dòng)手、動(dòng)筆能力得到鍛煉，增強(qiáng)了即將跨入社會(huì)去競(jìng)爭(zhēng)，也為以后的就業(yè)提供方向性的指導(dǎo)，因此寫(xiě)好畢業(yè)論文，無(wú)論對(duì)國(guó)家、社會(huì)，對(duì)學(xué)校、學(xué)生，都具有重要而實(shí)際的意義。
二、論文的創(chuàng)新思路、特色與價(jià)值：
在接到這次畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)，我在網(wǎng)上找過(guò)很多相關(guān)的文章和圖書(shū)介紹，而且在市場(chǎng)上看過(guò)很多類(lèi)型的氣壓瓶蓋?？傮w這產(chǎn)品逐漸走向成熟，雖然瓶蓋有很多種類(lèi)，但大體上都是外型在改變。綜合以上調(diào)查資料，我會(huì)在外形結(jié)構(gòu)上和制造工藝上進(jìn)行改變和創(chuàng)新。在外形設(shè)計(jì)上利用PRO/E進(jìn)行三維建模且進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)外部曲面造型優(yōu)化和制造可行性分析，符合現(xiàn)實(shí)制造要求；在制造工藝方面，利用注射模具生產(chǎn)零件，在模具設(shè)計(jì)上會(huì)使用EMX進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真和使用moldflow進(jìn)行塑件成型分析等新技術(shù)，而加工時(shí)會(huì)用MASTERCAM進(jìn)行數(shù)控編程，實(shí)現(xiàn)高速數(shù)控加工其氣壓瓶蓋注塑模模具，以減少設(shè)計(jì)模具的時(shí)間和制造成本，防止失敗設(shè)計(jì)的出現(xiàn)。設(shè)計(jì)出來(lái)的氣壓瓶蓋具有外形美觀、生產(chǎn)成本低、可生產(chǎn)批量大、質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。
三、本課題在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)：
科技不停的進(jìn)步，塑料模具在產(chǎn)品加工中占有非常重要的地位。模具生產(chǎn)技術(shù)也是衡量一個(gè)國(guó)家制造工藝水平的重要標(biāo)志之一。模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，受到政府和企業(yè)界的高度重視，發(fā)達(dá)國(guó)家有“模具工業(yè)是進(jìn)入富裕社會(huì)的源動(dòng)力”之說(shuō)，可見(jiàn)其受重視之程度，當(dāng)今“模具就是經(jīng)濟(jì)效益”的觀念已被越來(lái)越多的人所接受[1]。
我國(guó)模具行業(yè)近年來(lái)發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前模具生產(chǎn)廠點(diǎn)共有2萬(wàn)多家，從業(yè)人員約50萬(wàn)人，全年模具產(chǎn)值約360億元，總量供不應(yīng)求，出口約2億美元，進(jìn)口約10億美元[2]。從地區(qū)分布來(lái)看，以珠江三角洲和長(zhǎng)江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū) ,南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快，模具生產(chǎn)最集中的省份是廣東和浙江，其模具產(chǎn)值約占全國(guó)總產(chǎn)值的60%以上[3]。我國(guó)模具總量雖然已位居世界第三，但設(shè)計(jì)制造水平總體上落后于德、美、日、法、意等發(fā)達(dá)國(guó)家，模具商品化和標(biāo)準(zhǔn)化程度也低于國(guó)際水平?，F(xiàn)就我國(guó)塑料模具工業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行綜述[4]。
1．發(fā)展現(xiàn)狀和差距
從CAD/ CAE/ CAM應(yīng)用現(xiàn)狀找差距：[3]模具設(shè)計(jì)和加工使用的CAD/ CAE/ CAM系統(tǒng)，不要求系統(tǒng)十分龐大，但對(duì)某些方面要求較高，如曲面造型、三軸數(shù)控加工等。一些國(guó)外的CAD/ CAE/CAM系統(tǒng)，雖然具有強(qiáng)大的三維曲面造型、結(jié)構(gòu)有限元分析、計(jì)算機(jī)輔助制造和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理能力等，但價(jià)格昂貴，一般企業(yè)難于承受[4]。目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用的主要軟件有美國(guó) PTC公司的CAD/ CAE/ CAM集成化系統(tǒng)PRO/ ENGINEER[5]、美國(guó) EDS公司的 CAD/CAM軟件UG-Ⅱ、法國(guó)MATRADATAVISION公司的集成化軟件、美國(guó)SOLIDWORKS公司的 SOLIDWORKS軟件、美國(guó)CV公司的CADDS軟件、美國(guó)SDRC公司集成化CAD/ CAE/ CAM軟件、英國(guó)DELCAM公司CAD/CAM軟件DUCT、以色列 CIMATRON公司的三維CAD/ CAM軟件CIMATRON[6]、美國(guó)ACTECH公司的注塑模CAE分析軟件CMOLD[7]、澳大利亞MOLDFLOW公司的注塑模CAE分析軟件MF[8]，國(guó)內(nèi)華中理工大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的注塑模 CAD/CAE/CAM集成化系統(tǒng)HSC3、北京航空航天大學(xué)軟件工程研究所的 CAD/ CAM軟件CAXA和鄭州工業(yè)大學(xué)注塑模CAE分析軟件ZMOLD等[9]
從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀找差距：我國(guó)塑料模具工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)，有了很大的發(fā)展，模具水平有了較大提高。在大型模具方面已能生產(chǎn)48英寸大屏幕彩電塑殼注射模具，615 kg大容量洗衣機(jī)全套塑料模具以及汽車(chē)保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具；精密塑料模具方面，已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料件模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具。我國(guó)目前的情況是[9]，注塑模型腔制造精度可達(dá)0.02～0.05 mm，表面粗糙度Ra 0.02μm，模具質(zhì)量、壽命明顯提高，非淬火鋼模壽命可達(dá)10～30萬(wàn)次，淬火鋼模達(dá)50～1 000萬(wàn)次，交貨期較以前縮短，但與國(guó)外相比仍有較大差距 (如下表1) [1]。
從產(chǎn)業(yè)組織結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀找差距：我國(guó)模具行業(yè)管理體制分散，目前有19個(gè)大行業(yè)部門(mén)制造、使用模具，卻沒(méi)有統(tǒng)一的管理部門(mén)。靠中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)來(lái)統(tǒng)籌規(guī)劃、集中攻關(guān)，跨行業(yè)、跨部門(mén)管理困難很多[10]。
我國(guó)模具價(jià)格長(zhǎng)期以來(lái)與其價(jià)值不協(xié)調(diào)，造成模具行業(yè)“自身經(jīng)濟(jì)效益小，社會(huì)效益大”的現(xiàn)象?！案赡＞叩牟蝗绺赡＞邩?biāo)準(zhǔn)件的，干標(biāo)準(zhǔn)件的不如模具帶件生產(chǎn)的，干帶件生產(chǎn)的不如用模具加工產(chǎn)品的”不正?，F(xiàn)象嚴(yán)重存在，極大地挫傷了模具企業(yè)(包括模具車(chē)間和分廠)職工的積極性。這也是模具行業(yè)人才留不住、青年技術(shù)人員、青年工人不愿學(xué)技術(shù)的原因之一[11]。
2．主要發(fā)展方向
協(xié)同創(chuàng)新設(shè)計(jì)將成為模具設(shè)計(jì)的主要方向：制造業(yè)垂直整合的模式使得世界范圍內(nèi)產(chǎn)品銷(xiāo)售、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和模具制造分工更明確。為了縮短產(chǎn)品上市周期，使模具設(shè)計(jì)充分理解產(chǎn)品設(shè)計(jì)的意圖，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段，模具設(shè)計(jì)即同時(shí)開(kāi)始，產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師和模具設(shè)計(jì)工程師需盡早進(jìn)入?yún)f(xié)同設(shè)計(jì)狀態(tài)[12]。
模具制造信息將更加豐富，制造過(guò)程將更有效：由于制造設(shè)備的豐富，制造信息的增加，我們將看到，今后的制造信息將不僅僅是只提供數(shù)控編程加工的 G代碼，更重要的是，從設(shè)計(jì)開(kāi)始，將進(jìn)行制造過(guò)程的設(shè)計(jì)，即提供模具制造的工藝流程，不僅包含工藝表格、加工參數(shù)，還包括模具加工的卡具設(shè)計(jì)、加工的裝卡過(guò)程及各工序的G代碼，并且在各部分工序過(guò)程均有仿真，還可以在網(wǎng)絡(luò)上共享[13]。
激光技術(shù)的應(yīng)用日益受到重視：激光技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用主要是在快速成形與一些特殊模具的加工兩個(gè)方面。 (1)快速成形是根據(jù)CAD的數(shù)據(jù)，不借助任何機(jī)械加工工具，通過(guò)逐層增加材料的方法(如聚合、粘結(jié)、燒結(jié)等)快速制造出零件原型或零件實(shí)物，故也稱(chēng)快速原形制造(縮寫(xiě)為 PRM)技術(shù)?？焖俪尚渭夹g(shù)主要有立體光固造型(SLA)，選擇性激光燒結(jié)(SLS)，分層實(shí)體制造(LOM)等[14]。如海爾、春蘭和科龍等公司已經(jīng)應(yīng)用激光快速成形于新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等方面，并取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益[15]。(2)激光技術(shù)應(yīng)用于模具制造方面主要有激光切割、打孔及打標(biāo)、刻花與刻字等方面，如用于深孔、型孔、中空體以及復(fù)雜的冷卻水道加工等[16]。
模具CAD技術(shù)應(yīng)用的ASP模式，將成為發(fā)展方向： 由于今天模具行業(yè)實(shí)際上已經(jīng)成為高技術(shù)最密集的行業(yè)，任何企業(yè)要擁有全部最新出現(xiàn)的技術(shù)，成本將非常高，而且還要培養(yǎng)并且留住掌握這些技術(shù)的人才也會(huì)非常困難.。因此，將出現(xiàn)模具CAD應(yīng)用的ASP模式，即產(chǎn)生各種專(zhuān)門(mén)技術(shù)的應(yīng)用服務(wù)單位，為模具企業(yè)提供技術(shù)服務(wù)，將制造資源最優(yōu)發(fā)揮，應(yīng)用服務(wù)包括如逆向設(shè)計(jì)、快速原型制造、數(shù)控加工外包、模具設(shè)計(jì)、模具成型過(guò)程分析等[17][18]。
四、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）提綱：
題目：氣壓瓶蓋注射模設(shè)計(jì)
第一章 前言
收集資料、調(diào)查市場(chǎng)情況，了解市場(chǎng)需要什么樣的氣壓瓶蓋，用什么生產(chǎn)工藝制造氣壓瓶蓋，才能提高生產(chǎn)效率、節(jié)省材料等。
第二章 緒論：
論述注塑模在工業(yè)發(fā)展的前景與在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中所占的地位。
第三章 氣壓瓶蓋的造型及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
明確塑件的設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行塑件的外型設(shè)計(jì)，明確塑件的生產(chǎn)批量，分析塑件的成型工藝資料。
第四章 模具設(shè)計(jì)：
確定分模面、型腔數(shù)量及其排列方式、澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)、排出方式，塑件側(cè)凹部分的處理方式。
型腔和型芯工作尺寸的計(jì)算，型腔側(cè)壁和動(dòng)模墊板厚度的計(jì)算。
根據(jù)鎖模力選擇成形設(shè)備，根據(jù)最大注射量、模具閉合高度、注射壓力、模具安裝尺寸、頂出裝置及尺寸、噴嘴孔直徑及噴嘴球面半徑、澆口套定位圈尺寸、模具最大厚度和最小厚度、模板行程等校核注射機(jī)。
繪制裝配圖、模具主要零件圖等圖紙。
第五章 總結(jié)及展望:
分析這次畢業(yè)設(shè)計(jì)得與失，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為以后實(shí)際工作。
五、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的條件、工具：
條件：圖書(shū)館藏書(shū)、期刊雜志和網(wǎng)絡(luò)資源。
工具：設(shè)計(jì)所用繪圖工具主要是PRO/E4.0、AUTOCAD2008。
六、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度安排：
（1）在圖書(shū)館、Internet網(wǎng)上查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，翻譯相關(guān)外文資料（3000-5000字）。（1-2周）
（2）整理匯總資料，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)及其比較，擬定最佳設(shè)計(jì)方案。（1-2周）
（3）展開(kāi)具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程，計(jì)算設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。（3周）
（4）運(yùn)用有關(guān)軟件工具進(jìn)行裝配圖的繪制。（1.5周）
（5）撰寫(xiě)設(shè)計(jì)論文（12000-15000字）。（2-3周）
七、參考文獻(xiàn)：
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[2]周永泰.模具工業(yè)2003年經(jīng)濟(jì)運(yùn)行展望.模具工業(yè),2003,(1):57-58
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[4]杜鵑.CAD/ CAM/ CAE技術(shù)在模具生產(chǎn)中的應(yīng)用.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2003,(1):85
[5]王穎.CAD技術(shù)在模具行業(yè)應(yīng)用及其發(fā)展方向.天津理工院學(xué)報(bào),2003,(2):54-56
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[8]MIAOHKJ,SRIDHARANN,SHA HJ.CAD2CAMintegration using machiningfeatures J.Int Jour Computer integrated Manufacturing, 2002,(4):296-318
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[11]靖永慧.現(xiàn)代模具制造行業(yè)發(fā)展.模真技術(shù), 2001,(5):68-71
[12]羅繼相.淺析我國(guó)模具行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)和對(duì)策.模具技術(shù),2001,(3):72-75
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[22]伍先明、王群.塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo).國(guó)防工業(yè)出版社2006
[23]馬文琦.塑料成型模擬軟件技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用.中國(guó)鐵道出版社.2006
[24]任志華.深入淺出PRO/E3.0模具設(shè)計(jì).中國(guó)電力出版社.2007
[25]劉顏召.PRO/E3.0模具設(shè)計(jì)與加工.電子工業(yè)出版社.2007
[26]舒飛.PRO/E2.0模具設(shè)計(jì)白金手冊(cè).中國(guó)電力出版社.2005
指導(dǎo)教師意見(jiàn)：
指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日
教研室或系審核意見(jiàn)：
教研室（系）主任簽名： 年 月 日
備注：本開(kāi)題報(bào)告須與學(xué)生的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）一并裝訂存檔。
畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）
題 目： 氣壓瓶蓋注塑模設(shè)計(jì)
（英文）：Design of the Injection Mould for the Lid of Atmospheric Pressure Bottle
院 別： 機(jī)電學(xué)院
專(zhuān) 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造與其自動(dòng)化 (計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造)
姓 名： 謝華健
學(xué) 號(hào)： 2006090443026
指導(dǎo)教師： 王 曉 軍
答辯日期： 2010年5月
氣壓瓶蓋注塑模設(shè)計(jì)
摘 要
本設(shè)計(jì)主要針對(duì)氣壓瓶蓋外觀質(zhì)量要求和尺寸精度配合較高、結(jié)構(gòu)形狀和制造工藝較復(fù)雜的情況。在外觀和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采用流線型設(shè)計(jì)、光亮表面處理；模具設(shè)計(jì)上采用了潛伏式澆口、開(kāi)合模定位裝置、多推桿推出機(jī)構(gòu)和回路冷卻系統(tǒng)等多項(xiàng)措施。實(shí)現(xiàn)高效、質(zhì)量高、成本低的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)原則。
設(shè)計(jì)過(guò)程中翻閱一些產(chǎn)品設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)有關(guān)的參考資料和文獻(xiàn)，結(jié)合繪圖軟件Pro/Engineer Wildfire 4.0和AutoCAD 2008對(duì)氣壓瓶蓋和模具的初步設(shè)計(jì)。對(duì)于產(chǎn)品的外型設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)，主要包括以下這些方面。外型設(shè)計(jì)：基本長(zhǎng)度尺寸、拔模斜度、最小過(guò)渡圓角、最小壁厚、粗糙度等方面的確定；模具設(shè)計(jì)：注射機(jī)的選擇、澆注系統(tǒng)、成型零件、合模機(jī)構(gòu)、脫模機(jī)構(gòu)和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，繪制模具零件圖和裝配圖等。
關(guān)鍵詞：氣壓瓶蓋；模具設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；加工工藝
Design of the Injection Mould for the Lid of Atmospheric Pressure Bottle
ABSTRACT
This design is mainly for the situation of quality requirements for the Lid of Atmospheric Pressure Bottle and with a high dimensional accuracy, the shape of Construction and complicated manufacturing process. In the design of appearance and structure, it will adopt with sleek design and bright surface. Mold design using submarine gate, opening and closing mold positioning device, multi-putting introduction equipment and a number of measures such as loop cooling system. Thus achieve the efficient, high quality and low cost product design and production principles.
The design process has referred to some product design and mold design-related references and documents, and combined with mapping software Pro / Engineer Wildfire 4.0 and AutoCAD2008 in the Lid of Atmospheric Pressure Bottle and the preliminary design of mold. As to the outlook design and mold design of the product, is mainly including the following areas: Outlook design: the confirmation of the basic length dimensions, taper angle, the minimum fillet, minimum wall thickness, roughness, etc: Mold design: the choice of injection machine, the design of injection system, molding parts, clamping device, mold body and cooling system, and drawing die parts diagrams and assembly drawings, etc.
Keyword: the Lid of Atmospheric Pressure Bottle；mold design；structure design；process
目 錄
1.前 言 1
2.緒 論 2
2.1 塑料及塑料工業(yè)的發(fā)展 2
2.2 塑料成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性 2
2.3 我國(guó)塑料模具現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 3
2.3.1 我國(guó)塑料模具現(xiàn)狀 3
2.3.2 我國(guó)塑料模具發(fā)展趨勢(shì) 3
2.4 國(guó)內(nèi)外發(fā)展的差異 4
2.5 課題研究 5
2.5.1 課題背景、來(lái)源和研究?jī)?nèi)容 5
2.5.2 課題研究的目的和意義 6
2.5.3 課題研究的技術(shù)工具 6
2.6本章小結(jié) 6
3. 氣壓瓶蓋造型及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7
3.1 塑料的選擇和塑件成型工藝性分析 7
3.1.1塑件（氣壓瓶蓋）分析 7
3.1.2熱塑性塑料（ABS）的注射成型過(guò)程及工藝參數(shù) 7
3.1.3 ABS的性能分析 8
3.1.4 ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施 9
3.2塑料成型工藝方法的選擇 9
3.3 塑件幾何形狀設(shè)計(jì) 10
3.3.1 尺寸公差和精度 10
3.3.2 表面粗糙度 11
3.3.3 脫模斜度 11
3.3.4 壁厚 11
3.3.5 圓角 11
3.4 產(chǎn)品造型及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 12
3.5本章小結(jié) 14
4.氣壓瓶蓋的模具設(shè)計(jì)……………………………………………………………….15
4.1擬定模具的結(jié)構(gòu)形式 15
4.1.1分析面位置的確定 15
4.1.2確定型腔數(shù)量及排列方式 16
4.2注射機(jī)型號(hào)的確定 16
4.2.1所需注射量的計(jì)算 17
4.2.2注射機(jī)型號(hào)的選定 17
4.2.3型腔數(shù)量及注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核 18
4.3澆注系統(tǒng)形式和澆口的設(shè)計(jì) 20
4.3.1主流道的設(shè)計(jì) 20
4.3.2分流道設(shè)計(jì) 21
4.3.3澆口的設(shè)計(jì) 22
4.3.4冷料穴的設(shè)計(jì) 24
4.4成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算 24
4.4.1成型零件的結(jié)構(gòu)計(jì)算 25
4.4.2成型零件強(qiáng)度、剛度的校核 26
4.5 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 27
4.6 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 28
4.7 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 31
4.7.1抽芯距的確定與抽拔力的計(jì)算 31
4.7.2斜導(dǎo)柱分型抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 31
4.8 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 33
4.8.1脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 33
4.8.2塑件推出的基本方式 33
4.8.3脫模力的計(jì)算 34
4.8.3軸的校核計(jì)算 35
4.9 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 39
4.10 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 39
4.10.1加熱系統(tǒng) 39
4.10.2冷卻系統(tǒng) 39
4.11 典型零件的制造工藝 41
4.11.1動(dòng)模板的制造工藝 41
4.12模具工作過(guò)程 43
4.13本章小結(jié)..........................................................................................................45
5.總結(jié) 46
參考文獻(xiàn) 47
致謝 49
附錄 圖紙 50
1.前 言
近年來(lái)，模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，受到政府和企業(yè)界的高度重視,發(fā)達(dá)國(guó)家有“模具工業(yè)是進(jìn)入富裕社會(huì)的源動(dòng)力”之說(shuō)，可見(jiàn)其受重視之程度，當(dāng)今“模具就是經(jīng)濟(jì)效益”的觀念已被越來(lái)越多的人所接受。模具是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備，被稱(chēng)為“工業(yè)之母”。而塑料模具又是在整個(gè)模具工業(yè)中的一枝獨(dú)秀，發(fā)展極為迅速。
隨著信息技術(shù)與工業(yè)的發(fā)展，在現(xiàn)代生活中，到處都有氣壓瓶蓋的存在，氣壓瓶蓋注塑模設(shè)計(jì)，也隨著人們科技的進(jìn)步在不斷的發(fā)展著。而我這次畢業(yè)設(shè)計(jì)正是針對(duì)現(xiàn)代氣壓瓶蓋注塑模設(shè)計(jì)發(fā)展的狀況，對(duì)氣壓瓶蓋的外觀結(jié)構(gòu)造型，以及注射模設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)這樣的設(shè)計(jì)使得我們能夠綜合性地運(yùn)用這幾年內(nèi)所學(xué)知識(shí)去分析、解決問(wèn)題，在作畢業(yè)論文的過(guò)程中，所學(xué)知識(shí)得到疏理和運(yùn)用；另一方面使得我們的實(shí)踐動(dòng)手、動(dòng)筆能力得到鍛煉，增強(qiáng)了即將跨入社會(huì)去競(jìng)爭(zhēng)，也為以后的就業(yè)提供方向性的指導(dǎo)，因此寫(xiě)好畢業(yè)論文，無(wú)論對(duì)國(guó)家、社會(huì)，對(duì)學(xué)校、學(xué)生，都具有重要而實(shí)際的意義。
在接到這次畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)，我在網(wǎng)上找過(guò)很多相關(guān)的文章和圖書(shū)介紹，而且在市場(chǎng)上看過(guò)很多類(lèi)型的氣壓瓶蓋?？傮w這產(chǎn)品逐漸走向成熟，雖然瓶蓋有很多種類(lèi)，但大體上都是外型在改變。綜合以上調(diào)查資料，我會(huì)在外形結(jié)構(gòu)上和制造工藝上進(jìn)行改變和創(chuàng)新。在外形設(shè)計(jì)上利用PRO/E進(jìn)行三維建模且進(jìn)行CAE分析，實(shí)現(xiàn)外部曲面造型優(yōu)化和制造可行性分析，符合現(xiàn)實(shí)制造要求；在制造工藝方面，利用注射模具生產(chǎn)零件，在模具設(shè)計(jì)上會(huì)使用EMX進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真和使用moldflow進(jìn)行塑件成型分析等新技術(shù)，而加工時(shí)會(huì)用MASTERCAM進(jìn)行數(shù)控編程，實(shí)現(xiàn)高速數(shù)控加工其氣壓瓶蓋注塑模模具，以減少設(shè)計(jì)模具的時(shí)間和制造成本，防止失敗設(shè)計(jì)的出現(xiàn)。設(shè)計(jì)出來(lái)的氣壓瓶蓋具有外形美觀、生產(chǎn)成本低、可生產(chǎn)批量大、質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。
經(jīng)過(guò)幾個(gè)月對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的奮戰(zhàn)，感謝指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)和一些并肩作戰(zhàn)的同學(xué)們的相互支持。再次感謝你們！
由于本人缺乏設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，所以本設(shè)計(jì)中產(chǎn)品尺寸的數(shù)據(jù)都要依靠書(shū)本和手冊(cè)來(lái)確定，也因本人水平有限，故在設(shè)計(jì)中難免產(chǎn)生不足和錯(cuò)誤，請(qǐng)各位老師指正。
1
廣東技術(shù)師范學(xué)院
本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū)
院 別
機(jī)電學(xué)院
專(zhuān)業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班級(jí)
06CAD(1)
學(xué)生姓名
謝華健
學(xué)號(hào)
2006090443026
指導(dǎo)教師
王曉軍
職稱(chēng)
教授
題 目
R160柴油機(jī)機(jī)體機(jī)械加工工藝規(guī)程及液動(dòng)夾具設(shè)計(jì)
論文（設(shè)計(jì)）的主要任務(wù)與具體要求（有實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的要提出主要技術(shù)指標(biāo)要求）
（1）熟悉產(chǎn)品，分析產(chǎn)品用途、性能、精度、結(jié)構(gòu)合理性；
（2）氣壓瓶蓋注塑模設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì)及比較；
（3）確定主要技術(shù)參數(shù)；
（4）主要零部件設(shè)計(jì)。
進(jìn)度安排（包括時(shí)間劃分和各階段主要工作內(nèi)容）
（1）在圖書(shū)館、Internet網(wǎng)上查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，翻譯相關(guān)外文資料。（1-2周）
（2）整理匯總資料，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)及其比較，擬定最佳設(shè)計(jì)方案。（1-2周）
（3）進(jìn)行氣壓瓶蓋注塑模設(shè)計(jì)，計(jì)算設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。（3周）
（4）繪制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)草圖。（1.5周）
（5）撰寫(xiě)設(shè)計(jì)論文（12000-15000字），提供2-3張A0圖紙總量。（2-3周）
主要參考文獻(xiàn)
[1] 濮良貴、紀(jì)名剛，機(jī)械設(shè)計(jì)（第六版）[M]，北京：高等教育出版社，2000年。
[2] 徐灝，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991年9月。
[3] 吳宗澤，機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)（第四版）[M]，機(jī)械工業(yè)出版社，2004年。
[4] 周開(kāi)勤，機(jī)械零件手冊(cè)（第四版）[M]，北京：高等教育出版社，1998年。
[5] 趙如福，金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)，[M]，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社。
[6] 楊可楨、程光蘊(yùn)，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，[M]，高等教育出版社，1999年。
[7] 申開(kāi)智．塑料成型模具[M]．北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2002．
其他需要參考的資料，限于篇幅，這里不一一列出。
指導(dǎo)教師簽名
系（教研室）審核意見(jiàn)
任務(wù)接受人（簽名）
年 月 日
審核人簽名： 年 月 日
年 月 日
備注：1、本任務(wù)書(shū)一式三份，由指導(dǎo)教師填寫(xiě)相關(guān)欄目，經(jīng)系審核同意后，系、指導(dǎo)教師和學(xué)生各執(zhí)份2、本任務(wù)書(shū)須與學(xué)生的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）一并裝訂存檔。
畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）
題 目： 氣壓瓶蓋注塑模設(shè)計(jì)
（英文）：Design of the Injection Mould for the Lid of Atmospheric Pressure Bottle
院 別： 機(jī)電學(xué)院
專(zhuān) 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造與其自動(dòng)化 (計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造)
姓 名： 謝華健
學(xué) 號(hào)： 2006090443026
指導(dǎo)教師： 王 曉 軍
答辯日期： 2010年5月
氣壓瓶蓋注塑模設(shè)計(jì)
摘 要
本設(shè)計(jì)主要針對(duì)氣壓瓶蓋外觀質(zhì)量要求和尺寸精度配合較高、結(jié)構(gòu)形狀和制造工藝較復(fù)雜的情況。在外觀和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采用流線型設(shè)計(jì)、光亮表面處理；模具設(shè)計(jì)上采用了潛伏式澆口、開(kāi)合模定位裝置、多推桿推出機(jī)構(gòu)和回路冷卻系統(tǒng)等多項(xiàng)措施。實(shí)現(xiàn)高效、質(zhì)量高、成本低的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)原則。
設(shè)計(jì)過(guò)程中翻閱一些產(chǎn)品設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)有關(guān)的參考資料和文獻(xiàn)，結(jié)合繪圖軟件Pro/Engineer Wildfire 4.0和AutoCAD 2008對(duì)氣壓瓶蓋和模具的初步設(shè)計(jì)。對(duì)于產(chǎn)品的外型設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)，主要包括以下這些方面。外型設(shè)計(jì)：基本長(zhǎng)度尺寸、拔模斜度、最小過(guò)渡圓角、最小壁厚、粗糙度等方面的確定；模具設(shè)計(jì)：注射機(jī)的選擇、澆注系統(tǒng)、成型零件、合模機(jī)構(gòu)、脫模機(jī)構(gòu)和冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，繪制模具零件圖和裝配圖等。
關(guān)鍵詞：氣壓瓶蓋；模具設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；加工工藝
Design of the Injection Mould for the Lid of Atmospheric Pressure Bottle
ABSTRACT
This design is mainly for the situation of quality requirements for the Lid of Atmospheric Pressure Bottle and with a high dimensional accuracy, the shape of Construction and complicated manufacturing process. In the design of appearance and structure, it will adopt with sleek design and bright surface. Mold design using submarine gate, opening and closing mold positioning device, multi-putting introduction equipment and a number of measures such as loop cooling system. Thus achieve the efficient, high quality and low cost product design and production principles.
The design process has referred to some product design and mold design-related references and documents, and combined with mapping software Pro / Engineer Wildfire 4.0 and AutoCAD2008 in the Lid of Atmospheric Pressure Bottle and the preliminary design of mold. As to the outlook design and mold design of the product, is mainly including the following areas: Outlook design: the confirmation of the basic length dimensions, taper angle, the minimum fillet, minimum wall thickness, roughness, etc: Mold design: the choice of injection machine, the design of injection system, molding parts, clamping device, mold body and cooling system, and drawing die parts diagrams and assembly drawings, etc.
Keyword: the Lid of Atmospheric Pressure Bottle；mold design；structure design；process
目 錄
1.前 言 1
2.緒 論 2
2.1 塑料及塑料工業(yè)的發(fā)展 2
2.2 塑料成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性 2
2.3 我國(guó)塑料模具現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 3
2.3.1 我國(guó)塑料模具現(xiàn)狀 3
2.3.2 我國(guó)塑料模具發(fā)展趨勢(shì) 3
2.4 國(guó)內(nèi)外發(fā)展的差異 4
2.5 課題研究 5
2.5.1 課題背景、來(lái)源和研究?jī)?nèi)容 5
2.5.2 課題研究的目的和意義 6
2.5.3 課題研究的技術(shù)工具 6
2.6本章小結(jié) 6
3. 氣壓瓶蓋造型及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7
3.1 塑料的選擇和塑件成型工藝性分析 7
3.1.1塑件（氣壓瓶蓋）分析 7
3.1.2熱塑性塑料（ABS）的注射成型過(guò)程及工藝參數(shù) 7
3.1.3 ABS的性能分析 8
3.1.4 ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施 9
3.2塑料成型工藝方法的選擇 9
3.3 塑件幾何形狀設(shè)計(jì) 10
3.3.1 尺寸公差和精度 10
3.3.2 表面粗糙度 11
3.3.3 脫模斜度 11
3.3.4 壁厚 11
3.3.5 圓角 11
3.4 產(chǎn)品造型及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 12
3.5本章小結(jié) 14
4.氣壓瓶蓋的模具設(shè)計(jì)……………………………………………………………….15
4.1擬定模具的結(jié)構(gòu)形式 15
4.1.1分析面位置的確定 15
4.1.2確定型腔數(shù)量及排列方式 16
4.2注射機(jī)型號(hào)的確定 16
4.2.1所需注射量的計(jì)算 17
4.2.2注射機(jī)型號(hào)的選定 17
4.2.3型腔數(shù)量及注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核 18
4.3澆注系統(tǒng)形式和澆口的設(shè)計(jì) 20
4.3.1主流道的設(shè)計(jì) 20
4.3.2分流道設(shè)計(jì) 21
4.3.3澆口的設(shè)計(jì) 22
4.3.4冷料穴的設(shè)計(jì) 24
4.4成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算 24
4.4.1成型零件的結(jié)構(gòu)計(jì)算 25
4.4.2成型零件強(qiáng)度、剛度的校核 26
4.5 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用 27
4.6 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 28
4.7 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 31
4.7.1抽芯距的確定與抽拔力的計(jì)算 31
4.7.2斜導(dǎo)柱分型抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 31
4.8 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 33
4.8.1脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 33
4.8.2塑件推出的基本方式 33
4.8.3脫模力的計(jì)算 34
4.8.3軸的校核計(jì)算 35
4.9 排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 39
4.10 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 39
4.10.1加熱系統(tǒng) 39
4.10.2冷卻系統(tǒng) 39
4.11 典型零件的制造工藝 41
4.11.1動(dòng)模板的制造工藝 41
4.12模具工作過(guò)程 43
4.13本章小結(jié)..........................................................................................................45
5.總結(jié) 46
參考文獻(xiàn) 47
致謝 49
附錄 圖紙 50
1.前 言
近年來(lái)，模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，受到政府和企業(yè)界的高度重視,發(fā)達(dá)國(guó)家有“模具工業(yè)是進(jìn)入富裕社會(huì)的源動(dòng)力”之說(shuō)，可見(jiàn)其受重視之程度，當(dāng)今“模具就是經(jīng)濟(jì)效益”的觀念已被越來(lái)越多的人所接受。模具是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備，被稱(chēng)為“工業(yè)之母”。而塑料模具又是在整個(gè)模具工業(yè)中的一枝獨(dú)秀，發(fā)展極為迅速。
隨著信息技術(shù)與工業(yè)的發(fā)展，在現(xiàn)代生活中，到處都有氣壓瓶蓋的存在，氣壓瓶蓋注塑模設(shè)計(jì)，也隨著人們科技的進(jìn)步在不斷的發(fā)展著。而我這次畢業(yè)設(shè)計(jì)正是針對(duì)現(xiàn)代氣壓瓶蓋注塑模設(shè)計(jì)發(fā)展的狀況，對(duì)氣壓瓶蓋的外觀結(jié)構(gòu)造型，以及注射模設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)這樣的設(shè)計(jì)使得我們能夠綜合性地運(yùn)用這幾年內(nèi)所學(xué)知識(shí)去分析、解決問(wèn)題，在作畢業(yè)論文的過(guò)程中，所學(xué)知識(shí)得到疏理和運(yùn)用；另一方面使得我們的實(shí)踐動(dòng)手、動(dòng)筆能力得到鍛煉，增強(qiáng)了即將跨入社會(huì)去競(jìng)爭(zhēng)，也為以后的就業(yè)提供方向性的指導(dǎo)，因此寫(xiě)好畢業(yè)論文，無(wú)論對(duì)國(guó)家、社會(huì)，對(duì)學(xué)校、學(xué)生，都具有重要而實(shí)際的意義。
在接到這次畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)，我在網(wǎng)上找過(guò)很多相關(guān)的文章和圖書(shū)介紹，而且在市場(chǎng)上看過(guò)很多類(lèi)型的氣壓瓶蓋。總體這產(chǎn)品逐漸走向成熟，雖然瓶蓋有很多種類(lèi)，但大體上都是外型在改變。綜合以上調(diào)查資料，我會(huì)在外形結(jié)構(gòu)上和制造工藝上進(jìn)行改變和創(chuàng)新。在外形設(shè)計(jì)上利用PRO/E進(jìn)行三維建模且進(jìn)行CAE分析，實(shí)現(xiàn)外部曲面造型優(yōu)化和制造可行性分析，符合現(xiàn)實(shí)制造要求；在制造工藝方面，利用注射模具生產(chǎn)零件，在模具設(shè)計(jì)上會(huì)使用EMX進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真和使用moldflow進(jìn)行塑件成型分析等新技術(shù)，而加工時(shí)會(huì)用MASTERCAM進(jìn)行數(shù)控編程，實(shí)現(xiàn)高速數(shù)控加工其氣壓瓶蓋注塑模模具，以減少設(shè)計(jì)模具的時(shí)間和制造成本，防止失敗設(shè)計(jì)的出現(xiàn)。設(shè)計(jì)出來(lái)的氣壓瓶蓋具有外形美觀、生產(chǎn)成本低、可生產(chǎn)批量大、質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。
經(jīng)過(guò)幾個(gè)月對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的奮戰(zhàn)，感謝指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)和一些并肩作戰(zhàn)的同學(xué)們的相互支持。再次感謝你們！
由于本人缺乏設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，所以本設(shè)計(jì)中產(chǎn)品尺寸的數(shù)據(jù)都要依靠書(shū)本和手冊(cè)來(lái)確定，也因本人水平有限，故在設(shè)計(jì)中難免產(chǎn)生不足和錯(cuò)誤，請(qǐng)各位老師指正。
2.緒 論
2.1 塑料及塑料工業(yè)的發(fā)展
塑料是以樹(shù)脂為主要成分的高分子有機(jī)化合物，簡(jiǎn)稱(chēng)高聚物，一般相對(duì)分子質(zhì)量都大于1萬(wàn)，有的甚至可達(dá)百萬(wàn)級(jí)。在一定溫度和壓力下具有可塑性，可以利用模具成型為一定幾何形狀和尺寸的塑料制件。
塑料制件在工業(yè)中的應(yīng)用日趨普遍，這是由于它們具有一系列特殊的優(yōu)點(diǎn)所決定的。塑料具有密度小、質(zhì)量輕、絕緣性能好、耐磨耐腐蝕等特殊性能，現(xiàn)已成為各行各業(yè)不可缺少的重要材料之一，因此其制品在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。
我國(guó)的塑料工業(yè)起步較晚，40年代只有酚醛和賽璐珞兩種塑料，年產(chǎn)量?jī)H200t，50年代末，由于萬(wàn)噸級(jí)聚氯乙烯裝置的投產(chǎn)和70年代中期幾套引進(jìn)石油化工裝置的建成投產(chǎn)，使塑料工業(yè)有了兩次躍進(jìn)，與些同時(shí)，塑料成型加工機(jī)械和工藝方法也得到迅速發(fā)展，各種加工工藝都已齊全。
塑料作為一種新的工程材料，由于其不斷被開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，加之成型工藝不斷成熟與完善，極大地促進(jìn)了塑料成型模具的開(kāi)發(fā)與制造。隨著工業(yè)塑料制件和日用塑料制件的品種和需求量日益增加，而且產(chǎn)品的更新?lián)Q代周期也越來(lái)越短，對(duì)塑料的產(chǎn)量和質(zhì)量提出了越來(lái)越高的要求。
2.2 塑料成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性
模具是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備，模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一。塑料模是指用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一種類(lèi)型。模具設(shè)計(jì)水平的高低、加工設(shè)備的好壞、制造力量的強(qiáng)弱、模具質(zhì)量的優(yōu)劣，直接影響著許多新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和老產(chǎn)品的更新?lián)Q代，影響著產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的提高。近年來(lái)，我國(guó)各行各業(yè)對(duì)模具工業(yè)的發(fā)展都十分重視。1989年，國(guó)務(wù)院頒布了“當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決事實(shí)上”，在重點(diǎn)支持技術(shù)改造的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品中，把模具制造列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位，它確定了模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位，也提出了振興模具工業(yè)的主要任務(wù)?？傊M快提高我國(guó)模具工業(yè)的整體技術(shù)水平并迎頭趕上發(fā)達(dá)國(guó)家的模具技術(shù)水平。
2.3 我國(guó)塑料模具現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)
2.3.1 我國(guó)塑料模具現(xiàn)狀
科技不停的進(jìn)步，塑料模具在產(chǎn)品加工中占有非常重要的地位。模具生產(chǎn)技術(shù)也是衡量一個(gè)國(guó)家制造工藝水平的重要標(biāo)志之一。模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，受到政府和企業(yè)界的高度重視，發(fā)達(dá)國(guó)家有“模具工業(yè)是進(jìn)入富裕社會(huì)的源動(dòng)力”之說(shuō)，可見(jiàn)其受重視之程度，當(dāng)今“模具就是經(jīng)濟(jì)效益”的觀念已被越來(lái)越多的人所接受[1]。
我國(guó)模具行業(yè)近年來(lái)發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前模具生產(chǎn)廠點(diǎn)共有2萬(wàn)多家，從業(yè)人員約50萬(wàn)人，全年模具產(chǎn)值約360億元，總量供不應(yīng)求，出口約2億美元，進(jìn)口約10億美元[2]。從地區(qū)分布來(lái)看，以珠江三角洲和長(zhǎng)江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū) ,南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快，模具生產(chǎn)最集中的省份是廣東和浙江，其模具產(chǎn)值約占全國(guó)總產(chǎn)值的60%以上[3]。我國(guó)模具總量雖然已位居世界第三，但設(shè)計(jì)制造水平總體上落后于德、美、日、法、意等發(fā)達(dá)國(guó)家，模具商品化和標(biāo)準(zhǔn)化程度也低于國(guó)際水平?，F(xiàn)就我國(guó)塑料模具工業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行綜述[4]。
2.3.2 我國(guó)塑料模具發(fā)展趨勢(shì)
協(xié)同創(chuàng)新設(shè)計(jì)將成為模具設(shè)計(jì)的主要方向：制造業(yè)垂直整合的模式使得世界范圍內(nèi)產(chǎn)品銷(xiāo)售、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和模具制造分工更明確。為了縮短產(chǎn)品上市周期，使模具設(shè)計(jì)充分理解產(chǎn)品設(shè)計(jì)的意圖，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段，模具設(shè)計(jì)即同時(shí)開(kāi)始，產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師和模具設(shè)計(jì)工程師需盡早進(jìn)入?yún)f(xié)同設(shè)計(jì)狀態(tài)[5]。
模具制造信息將更加豐富，制造過(guò)程將更有效：由于制造設(shè)備的豐富，制造信息的增加，我們將看到，今后的制造信息將不僅僅是只提供數(shù)控編程加工的 G代碼，更重要的是，從設(shè)計(jì)開(kāi)始，將進(jìn)行制造過(guò)程的設(shè)計(jì)，即提供模具制造的工藝流程，不僅包含工藝表格、加工參數(shù)，還包括模具加工的卡具設(shè)計(jì)、加工的裝卡過(guò)程及各工序的G代碼，并且在各部分工序過(guò)程均有仿真，還可以在網(wǎng)絡(luò)上共享[6]。
模具CAD技術(shù)應(yīng)用的ASP模式，將成為發(fā)展方向： 由于今天模具行業(yè)實(shí)際上已經(jīng)成為高技術(shù)最密集的行業(yè)，任何企業(yè)要擁有全部最新出現(xiàn)的技術(shù)，成本將非常高，而且還要培養(yǎng)并且留住掌握這些技術(shù)的人才也會(huì)非常困難.。因此，將出現(xiàn)模具CAD應(yīng)用的ASP模式，即產(chǎn)生各種專(zhuān)門(mén)技術(shù)的應(yīng)用服務(wù)單位，為模具企業(yè)提供技術(shù)服務(wù)，將制造資源最優(yōu)發(fā)揮，應(yīng)用服務(wù)包括如逆向設(shè)計(jì)、快速原型制造、數(shù)控加工外包、模具設(shè)計(jì)、模具成型過(guò)程分析等[14][15]。
從CAD/ CAE/ CAM應(yīng)用現(xiàn)狀中來(lái)看，我國(guó)與其它國(guó)家的發(fā)展存在著較大的差距。一些國(guó)外的CAD/ CAE/CAM系統(tǒng)，雖然具有強(qiáng)大的三維曲面造型、結(jié)構(gòu)有限元分析、計(jì)算機(jī)輔助制造和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理能力等，但價(jià)格昂貴，一般企業(yè)難于承受[4]。目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用的主要軟件有美國(guó) PTC公司的CAD/ CAE/ CAM集成化系統(tǒng)PRO/ ENGINEER[7]、美國(guó) EDS公司的 CAD/CAM軟件UG-Ⅱ、法國(guó)MATRADATAVISION公司的集成化軟件、美國(guó)SOLIDWORKS公司的 SOLIDWORKS軟件、美國(guó)CV公司的CADDS軟件、美國(guó)SDRC公司集成化CAD/ CAE/ CAM軟件、英國(guó)DELCAM公司CAD/CAM軟件DUCT、以色列 CIMATRON公司的三維CAD/ CAM軟件CIMATRON[6]、美國(guó)ACTECH公司的注塑模CAE分析軟件CMOLD[7]、澳大利亞MOLDFLOW公司的注塑模CAE分析軟件MF[8]，國(guó)內(nèi)華中理工大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的注塑模 CAD/CAE/CAM集成化系統(tǒng)HSC3、北京航空航天大學(xué)軟件工程研究所的 CAD/ CAM軟件CAXA和鄭州工業(yè)大學(xué)注塑模CAE分析軟件ZMOLD等[9]
2.4 國(guó)內(nèi)外發(fā)展的差異
目前，全世界模具的年產(chǎn)值約為650億美元，我國(guó)模具工業(yè)的產(chǎn)值在國(guó)際上排名位居第三位，僅次于日本和美國(guó)。雖然近幾年來(lái)，我國(guó)模具工業(yè)的技術(shù)水平己取得了很大的進(jìn)步，但總體上與工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家相比仍有較大的差距。
我國(guó)模具工業(yè)起步晚，底子薄，與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比有很大的差距，但在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國(guó)家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下，我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展迅速。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)現(xiàn)有模具生產(chǎn)廠近2萬(wàn)家，從業(yè)人員約50萬(wàn)人，“九五”期間的年增長(zhǎng)率為13%. 2000年總產(chǎn)值為270億元，占世界總量的5%。但從總體上看，自產(chǎn)自用占主導(dǎo)地位，商品化模具僅為1/3左右，國(guó)內(nèi)模具生產(chǎn)仍供不應(yīng)求，特別是精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具，仍主要依賴(lài)進(jìn)口。目前，就整個(gè)模具市場(chǎng)來(lái)看，進(jìn)口模具約占市場(chǎng)總量的20%左右，其中，中高檔模具進(jìn)口比例達(dá)40%以上。因此，近年來(lái)我國(guó)模具發(fā)展的重點(diǎn)放在精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具上，并取得了可喜的成績(jī)，模具進(jìn)口逐漸下降，模具技術(shù)和水平也有長(zhǎng)足的進(jìn)步。近年來(lái)，模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命等中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；塑料模和壓鑄模比例增大；專(zhuān)業(yè)模具廠數(shù)量增加較快，其能力提高顯著；“三資”及私營(yíng)企業(yè)發(fā)展迅速，尤其是“三資”企業(yè)目前已成為行業(yè)的主力軍；股份制改造步伐加快，等等。從地區(qū)分布來(lái)說(shuō)，以珠江三角洲和長(zhǎng)江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)最為集中的省份是廣東和浙江，這2個(gè)省的模具產(chǎn)值已占全國(guó)總量的六成以上。江蘇、上海、山東、安徽等地目前發(fā)展態(tài)勢(shì)也很好。我國(guó)模具年生產(chǎn)總量雖然已位居世界第三，但設(shè)計(jì)制造水平在總體上要比工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家落后許多，其差距主要表現(xiàn)在下列六方面：
(1)國(guó)內(nèi)自配率不足80％，中低檔模具供過(guò)于求，中高檔模具自配率不足60％。
(2)企業(yè)組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)結(jié)構(gòu)和進(jìn)出口結(jié)構(gòu)都不夠合理。
(3)模具產(chǎn)品水平和生產(chǎn)工藝水平總體上比國(guó)際先進(jìn)水平低許多，而模具生產(chǎn)周期卻要比國(guó)際先進(jìn)水平長(zhǎng)許多。
(4)開(kāi)發(fā)能力弱，經(jīng)濟(jì)效益欠佳。我國(guó)模具企業(yè)技術(shù)人員比例較低，水平也較低，不重視產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，在市場(chǎng)中常處于被動(dòng)地位。
(5)模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低。
(6)與國(guó)際先進(jìn)水平相比，模具企業(yè)的管理落后更甚于技術(shù)落后[4]
2.5 課題研究
2.5.1 課題背景、來(lái)源和研究?jī)?nèi)容
隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，愈來(lái)愈多的塑料材料替代金屬應(yīng)用于工程實(shí)際中。要獲得高質(zhì)量的塑料產(chǎn)品， 需要優(yōu)秀的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、高水準(zhǔn)的模具和優(yōu)化的注塑成型工藝，3 個(gè)環(huán)節(jié)缺一不可。氣壓瓶蓋在現(xiàn)實(shí)生活中隨處可見(jiàn)，個(gè)性化造型，精美的外觀質(zhì)量深受人們的喜愛(ài)，且需求量很大。為提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，生產(chǎn)廠家力求產(chǎn)品的造型精美，故對(duì)成型模具提出了較高的要求。因此，我這次研究和設(shè)計(jì)的氣壓瓶蓋與模具，需要滿(mǎn)足以上這些要求。
本課題來(lái)源于廣東技術(shù)師范學(xué)院機(jī)電學(xué)院2010屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的選題。
本課題的研究和設(shè)計(jì)內(nèi)容主要有以下幾個(gè)方面：
1氣壓瓶蓋造型及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
2氣壓瓶蓋的模具設(shè)計(jì)和分析；
2.5.2 課題研究的目的和意義
本畢業(yè)設(shè)計(jì)針對(duì)現(xiàn)代氣壓瓶蓋發(fā)展的狀況，對(duì)其外觀結(jié)構(gòu)造型，以及其注射模設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)這樣的設(shè)計(jì)使得我們能夠綜合性地運(yùn)用這幾年內(nèi)所學(xué)知識(shí)去分析、解決問(wèn)題，在作畢業(yè)論文的過(guò)程中，所學(xué)知識(shí)得到疏理和運(yùn)用；另一方面使得我們的實(shí)踐動(dòng)手、動(dòng)筆能力得到鍛煉，增強(qiáng)了即將跨入社會(huì)去競(jìng)爭(zhēng)，也為以后的就業(yè)提供方向性的指導(dǎo)，因此寫(xiě)好畢業(yè)論文，無(wú)論對(duì)國(guó)家、社會(huì)，對(duì)學(xué)校、學(xué)生，都具有重要而實(shí)際的意義。
2.5.3 課題研究的技術(shù)工具
本課題設(shè)計(jì)所用設(shè)計(jì)繪圖軟件主要是Pro/Engineer4.0、AutoCAD 2008等。
2.6本章小結(jié)
本章從塑料模具行業(yè)的現(xiàn)狀和未來(lái)切入，分析了本課題，即設(shè)計(jì)藍(lán)牙耳機(jī)注射模具選擇的目的和意義，初步擬定設(shè)計(jì)工作的內(nèi)容，以及說(shuō)明關(guān)鍵問(wèn)題的所在，進(jìn)行技術(shù)分析，并進(jìn)行可行性論證。
3. 氣壓瓶蓋造型及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 塑料的選擇和塑件成型工藝性分析
3.1.1塑件（氣壓瓶蓋）分析
1 塑料名稱(chēng):丙烯腈—丁二烯—笨乙烯共聚物（ABS）。
2 色調(diào)：不透明、黑色。
3 生產(chǎn)綱領(lǐng)：大批量生產(chǎn)。
4 塑件的結(jié)構(gòu)及成型工藝性分析。
① 結(jié)構(gòu)分析如下：
A． 該塑件外觀要求光順平滑，且要求上下殼體色澤一樣，所以要求均衡設(shè)置型腔
B． 該塑件表面平整光滑，內(nèi)部有螺紋。
② 成型工藝分析如下：
A． 精度等級(jí)：采用一般精度8級(jí)。
B． 脫模斜度：該塑件壁厚約為1mm，其脫模斜度查參考文獻(xiàn)[16]中的表8.5-7有塑件內(nèi)表面35′～1°30′,塑件外表面30′～1°。故塑料采用ABS，流動(dòng)性極好，注射充型流暢，所以塑件外形有放脫模斜度。
3.1.2熱塑性塑料（ABS）的注射成型過(guò)程及工藝參數(shù)
1.注射成型過(guò)程：
① 成型前的準(zhǔn)備：對(duì)ABS的色澤、細(xì)度和均勻度等進(jìn)行檢驗(yàn)。由于ABS容易
吸濕，成型前應(yīng)進(jìn)行充分的干燥，干燥至水分含量<0.3%。干燥條件：真空度為，烘箱溫度為～，料層厚度<25mm,干燥時(shí)間～。以上數(shù)據(jù)根據(jù)文獻(xiàn)[17]表9-5和9-6
② 注射過(guò)程：塑料在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過(guò)加熱、塑化達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔成型，其過(guò)程可以分為充模、壓實(shí)、保壓、倒流和冷卻5個(gè)階級(jí)。
塑件的后處理：采用調(diào)濕處理，其熱處理?xiàng)l件查參考文獻(xiàn)[16]中的表8.7-10
有處理介質(zhì)為油；處理溫度為；處理時(shí)間為15min。
2.ABS的注射工藝參數(shù)
① 注射機(jī)：螺桿式。
② 螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）：～
③ 料筒溫度（）：后段240～250；中段260～280；前段：255～265
④ 噴嘴溫度（）：250～260；噴嘴形式：自鎖式。
⑤ 模具溫度（）：60～120
⑥ 注射壓力（MPa）：80～130
⑦ 保壓壓力（MPa）：40～50
⑧ 成型時(shí)間（S）：注射0～5;保壓20～50;成型周期50～100；冷卻20～40
注：螺桿帶止回環(huán)。上數(shù)據(jù)根據(jù)文獻(xiàn)[17]表9-6
3.1.3 ABS的性能分析
1.使用性能
堅(jiān)韌、耐磨、耐油、耐水、抗霉菌，但吸水大，因此符合此塑件作為傳動(dòng)件的要求。適用于作一般產(chǎn)口外殼、機(jī)械零件、減摩耐磨部件、傳動(dòng)零件以及化工、電器、儀表等零件。
2.成型性能
① 無(wú)定形料,流動(dòng)性中等,吸濕大,必須充分干燥,表面要求光澤的塑件須長(zhǎng)時(shí)
間預(yù)熱干燥80-90度,3小時(shí)。
② 宜取高料溫,高模溫,但料溫過(guò)高易分解(分解溫度為>270度).對(duì)精度較高的
塑件,模溫宜取50～60度,對(duì)高光澤.耐熱塑件,模溫宜取60～80度。
③ 如需解決夾水紋，需提高材料的流動(dòng)性，采取高料溫、高模溫，或者改變?nèi)?
水位等方法。
④ 如成形耐熱級(jí)或阻燃級(jí)材料，生產(chǎn)3～7天后模具表面會(huì)殘存塑料分解物將
導(dǎo)致模具表面發(fā)亮，需對(duì)模具及時(shí)進(jìn)行清理，同時(shí)模具表面需增加排氣位置。
3.ABS的主要性能指標(biāo)
經(jīng)查 文獻(xiàn)[18]P388～398，得ABS的主要技術(shù)指標(biāo)和注射成型的工藝參數(shù)，見(jiàn)下表3.1
表3.1 聚丙烯的主要技術(shù)指標(biāo)
Table 3.1 The main technical specifications of the ABS
密度/（g/cm3）
1.10
屈服強(qiáng)度/MPa
50
質(zhì)量/（cm3/g）
0.91
抗拉強(qiáng)度/MPa
35
吸水率24h（%）
0.2～0.4
拉伸彈性模量/GPa
1.8
玻璃化溫度/°C
47
抗彎強(qiáng)度/MPa
80
熔點(diǎn)/°C
130～160
彎曲彈性模量/MPa
54
計(jì)算收縮率/（%）
0.7
抗壓強(qiáng)度/MPa
71～98
比熱容/（J/（Kg.K））
1047
抗剪強(qiáng)度/MPa
67
注:源自參考文獻(xiàn)[9]中的表8.3-9
3.1.4 ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施
1.缺陷
缺料(注射量不足)、氣孔、溢料飛邊、熔接痕強(qiáng)度低。
2.消除措施
加大主流道、分流道、澆口、加大噴嘴、增大注射壓力、提高模具溫度。
3.2塑料成型工藝方法的選擇
在現(xiàn)在工業(yè)發(fā)展到成熟的階級(jí),產(chǎn)品的制造工藝方法有非常多,特別是塑料成型工藝的方法。如：注塑、壓縮、壓注、擠出、吹塑、泡沫等塑料成型工藝方法。因我這次的課題是一種要發(fā)外觀質(zhì)量均較好，生產(chǎn)效率高，且這次所用的材料是ABS，這熱塑性材料。因此我選用了注射成型工藝。
注射成型又稱(chēng)注射模塑，塑料注射成型模具主要用于成型熱塑性塑料產(chǎn)品。由于塑料注射成型模具對(duì)塑料的適應(yīng)性比較廣，而且用這種方法成型塑料制件的內(nèi)在和外觀質(zhì)量均較好，生產(chǎn)效率特別高（與塑料的其它成型方法相比），所以注射成型模具日益引起人們的重視。注射成型的特點(diǎn)是成型周期短、生產(chǎn)效率較高，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，可降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，適合大批量塑料制件的生產(chǎn)。完成一次注射成型工作循環(huán),其參考文獻(xiàn)[19]P409,如下圖3.1所示：
注射沖模
加 料
預(yù) 塑
保壓補(bǔ)縮
冷卻定型
開(kāi) 模
塑件脫模
清 模
合 模
圖3.1 注射成型的工作循環(huán)圖
Figure 3.1 The cycle work plan of the injection molding
一個(gè)完整的注射成型工藝過(guò)程，按其先后順序就包括下面三個(gè)階級(jí)：
1．成型前的準(zhǔn)備：為使注射過(guò)程能順利進(jìn)行并保證塑料制件的質(zhì)量，在成型前應(yīng)進(jìn)行一些必要的準(zhǔn)備工作。如對(duì)原料的色澤和細(xì)度以及均勻度進(jìn)行檢查；對(duì)容易吸濕的塑料進(jìn)行預(yù)熱和干燥；對(duì)成型中的金屬嵌件進(jìn)行預(yù)熱；當(dāng)改變產(chǎn)品、原料或顏色時(shí)，要對(duì)注射機(jī)的料筒進(jìn)行清洗；為了便于對(duì)成型后的塑件進(jìn)行脫模，選擇合適的脫模劑。
2．注射過(guò)程：塑料在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過(guò)加熱和塑化達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔，其過(guò)程包括加料、加熱塑化、閉模、加壓注射、保壓、冷卻定型、啟模、脫出塑件等工序。
3．塑件的后處理：注射成型的塑件經(jīng)脫?；驒C(jī)械加工之后，常需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮筇幚硪韵嬖诘膬?nèi)應(yīng)力，改善塑件的性能和提高尺寸穩(wěn)定性。其主要方法是退火和調(diào)濕處理。文獻(xiàn)[20]P50～P54
3.3 塑件幾何形狀設(shè)計(jì)
3.3.1 尺寸公差和精度
塑件的尺寸精度是指所獲得的塑件尺寸與產(chǎn)品圖中尺寸的符合程度，即所獲得的塑件尺寸的準(zhǔn)確度。影響塑件尺寸精度的因素很多，如模具制造精度和使用后的磨損程度、 塑料收縮率的波動(dòng)、成型時(shí)工藝條件的變化、塑件成型后的時(shí)效變化以及模具結(jié)構(gòu)形狀等。因此，為了降低模具的加工難度和模具的制造成本，應(yīng)在保證使用要求的前提下盡可能選用低精度等級(jí)。由文獻(xiàn)[20]P66查得ABS塑件一般用8級(jí)精度，其模具則采用6級(jí)精度。
3.3.2 表面粗糙度
塑件的外觀要求越高，表面粗糙度應(yīng)越低。一般模具比塑件的要求低1～2級(jí)。塑料制件的表面粗糙度一般為Ra0.2～0.8μm之間。為滿(mǎn)足美觀性要求，塑件的外表面要求比較光滑，取Ra0.4μm；為了降低成本，內(nèi)表面可以取稍大的表面粗糙值，取Ra0.8μm。以上數(shù)據(jù)參考文獻(xiàn)[20]P68.
3.3.3 脫模斜度
塑件冷卻是的收縮會(huì)使它包緊住模具型芯或型腔中的凸起部分，因此，為了便于從塑件中抽出型芯或從型腔中脫出塑件，防止脫模時(shí)拉傷塑件，在設(shè)計(jì)時(shí)，必須使塑件內(nèi)外表面沿模方向留有足夠的斜度。查參考文獻(xiàn)[20]P70表3-11，由塑件采用ABS材料，則模具型腔的脫模斜度為35′～1°30′，模具型芯脫模斜度為30′～1°，所以取模具的型芯和型腔都為1°。
3.3.4 壁厚
各種塑料，不論是結(jié)構(gòu)件還是板壁，根據(jù)使用要求具有一定得厚度，以保證其力學(xué)強(qiáng)度。但一般地說(shuō)，在滿(mǎn)足力學(xué)性能的前提下厚度不宜過(guò)厚。這樣不僅可以節(jié)約原材料，降低生產(chǎn)成本，而且使塑料在模具內(nèi)冷卻或固化時(shí)間縮短，提高生產(chǎn)效率。其次，可以避免因過(guò)厚產(chǎn)生得凹陷、縮孔、夾心等質(zhì)量上得缺陷。
熱塑性材料的塑件壁厚，由參考文獻(xiàn)[20]P70，一般不宜少于0.6~0.9mm，常取1~4mm。
由該塑件的尺寸可以知道最小壁厚為1mm，最大為3.0mm
3.3.5 圓角
塑料制件除了使用要求需采用尖角以外，其余所有內(nèi)外表面轉(zhuǎn)彎處都盡可能采用圓角過(guò)渡。塑件上轉(zhuǎn)角處采用圓弧過(guò)渡，不僅避免了應(yīng)力集中，提高了強(qiáng)度，而且還使塑件變得美觀，有利于塑料充模時(shí)的流動(dòng)。通常，內(nèi)壁圓角半徑應(yīng)是壁厚的一半，而外壁圓角半徑應(yīng)是壁厚的1.5倍，一般圓角半徑不應(yīng)小于0.5mm，則這次設(shè)計(jì)的塑件按其各自的壁厚進(jìn)行計(jì)算。以上數(shù)據(jù)參考文獻(xiàn)[20]P75.
3.4 產(chǎn)品造型及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案
針對(duì)現(xiàn)在市場(chǎng)上的氣壓瓶蓋款式眾多，在開(kāi)始做這次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題前，對(duì)該產(chǎn)品在市場(chǎng)上進(jìn)行了調(diào)研，結(jié)合了它們普遍性的外觀，和自己個(gè)人的想象，利用PRO/E野火版4.0對(duì)其進(jìn)行三維建模，效果圖如圖3.2所示,結(jié)構(gòu)尺寸如圖3.3所示：
圖3.2氣壓瓶蓋效果圖
Figure3.2 The Lid of Atmospheric Pressure Bottle headset assembly View
圖3.3氣壓瓶蓋結(jié)構(gòu)尺寸圖
Figure3.3 The size of Lid structure View
3.5本章小結(jié)
本章從產(chǎn)品設(shè)計(jì)的要求出發(fā)，首先是根據(jù)各種塑料的工藝參數(shù)，選擇合適的塑料，然后對(duì)其進(jìn)行性能分析，從而想出塑料缺陷的消除措施。其次就是對(duì)產(chǎn)品的成型工藝方法的選擇，并大概了解成型工藝的過(guò)程。最后，對(duì)產(chǎn)品幾何形狀的確定，其中包括：尺寸公差和精度、表面粗糙度、脫模斜度、壁厚、圓角等的確定。然后利用PRO/E繪圖軟件進(jìn)行初步的建模。
4.氣壓瓶蓋的模具設(shè)計(jì)
4.1擬定模具的結(jié)構(gòu)形式
4.1.1分析面位置的確定
在塑件設(shè)計(jì)階段，就應(yīng)考慮成型時(shí)分型面的形狀和位置，否則無(wú)法用模具面分型。在模具設(shè)計(jì)階段，應(yīng)首先確定分型面的位置，然后才選擇模具的結(jié)構(gòu)。分型面設(shè)計(jì)是否合理，對(duì)塑件質(zhì)量、工藝操作難易程度和模具的設(shè)計(jì)制造都有很大影響。因此，分型面的選擇是注射模設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵因素。分型面的形式與塑件幾何形狀、脫模方法、模具類(lèi)型及排氣條件、澆口形式等有關(guān)，我們常見(jiàn)的形式有如下五種：水平分型面、垂直分型面、斜分型面、階梯分型面、曲線分型面。
1．分型面的選擇原則
（1）有利于保證塑件的外觀質(zhì)量。
（2）分型面應(yīng)選擇在塑件的最大截面處。
（3）盡可能使塑件留在動(dòng)模一側(cè)。
（4）有利于保證塑件的尺寸精度。
（5）盡可能滿(mǎn)足塑件的使用要求。
（6）盡量減少塑件在合模方向上的投影面積。
（7）長(zhǎng)型芯應(yīng)置于開(kāi)模方向。
（8）有利于排氣。
（9）有利于簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。
該塑件在進(jìn)行塑件設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)充分考慮了上述原則，同時(shí)從所提供的塑件圖樣可看出該塑件表面為產(chǎn)品外觀，塑件表面要求光滑平整，因此分型面不能開(kāi)在塑件表面處，且塑件沒(méi)有側(cè)向凹凸和槽。所以分型時(shí)不需進(jìn)行軸向抽芯分型。
2．分型面選擇
為了便于模具加工制造，應(yīng)盡量選擇平直分型面工易于加工的分型面。因?yàn)樗芗](méi)有側(cè)向凹凸和槽，所以只需一個(gè)分型面即可完成，如下圖4.1所示，采用A－A這樣一個(gè)平直的分型面，定模做成與耳機(jī)的外觀型狀，而耳機(jī)殼體的內(nèi)部支架和內(nèi)部形狀做在動(dòng)模部分。分型面的選擇應(yīng)盡可能使塑件在開(kāi)模后留在后模一邊，這樣有助于后模設(shè)置的推出機(jī)構(gòu)動(dòng)作，在下圖中，從A－A分型，由于塑件收縮會(huì)包在動(dòng)模上，依靠注射機(jī)的頂出裝置和模具的推出機(jī)構(gòu)推出塑件。該塑件的模具只有一個(gè)分型面，垂直分型。
圖4.1 分型面形式與位置
Figure4.1 The form and position of the Parting line
4.1.2確定型腔數(shù)量及排列方式
當(dāng)塑件分型面確定之后，就需要考慮是采用單型腔模還是多型腔模。
一般來(lái)說(shuō)，大中型塑件和精度要求高的小型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu)，但對(duì)于精度要求不高的小型塑件（沒(méi)有配合精度要求），形狀簡(jiǎn)單，又是大批量生產(chǎn)時(shí)，若采用多型腔模具可提供獨(dú)特的優(yōu)越條件，使生產(chǎn)效率大為提高。根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，此塑料產(chǎn)品在模具中的扣置方式有兩種:一種是將塑料制品的回轉(zhuǎn)軸線與模具中主流道襯套的軸線垂直；另一種是將此塑料制品的中心線與模具中主流道襯套的軸線平行。這里擬采用第一種方式，1模1件的結(jié)構(gòu)。
4.2注射機(jī)型號(hào)的確定
注射模是安裝在注射機(jī)上使用的工藝裝備，因此設(shè)計(jì)注射模是應(yīng)該詳細(xì)了解注射機(jī)的技術(shù)規(guī)范，才能設(shè)計(jì)出符合要求的模具。
注射機(jī)規(guī)格的確定主要是根據(jù)塑件的大小及型腔的數(shù)目和排列方式，在確定模具結(jié)構(gòu)形式及初步估算外形尺寸的前提下，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)模具所需的注射量、鎖模力、注射壓力、拉桿間距、最大和最小模具厚度、推出形式、開(kāi)模行程、開(kāi)模距離等進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)這些參數(shù)選取擇一臺(tái)和模具相匹配的注射機(jī)，倘若用戶(hù)已提供了注射機(jī)的型號(hào)和規(guī)格，設(shè)計(jì)人員必須對(duì)其進(jìn)行校核，若不能滿(mǎn)足要求，則必須自己調(diào)整或與用戶(hù)取得商量調(diào)整。
4.2.1所需注射量的計(jì)算
1.塑件質(zhì)量、體積計(jì)算
對(duì)于該設(shè)計(jì)，用戶(hù)提供了塑件圖樣，據(jù)此建立塑件模型并對(duì)此模型分析得：
零件塑件的體積 V1=98.1cm
澆注系統(tǒng)的體積：V2=3.6cm
塑件與澆注系統(tǒng)的總體積為V=98.1+3.6=101.7cm
計(jì)算塑件的質(zhì)量：查手冊(cè)取密度ρ=1.05g/cm
塑件體積：V1=98.1cm
塑件質(zhì)量：根據(jù)有關(guān)手冊(cè)查得：ρ=1.05g/cm
所以，塑件的重量為：
m1=V1×ρ=98.1cm×1.05=103g
m2= V2×ρ=3.6cm×1.05=3.78g
其中、m1塑件體積和質(zhì)量，、m2澆注系統(tǒng)體積與質(zhì)量，這些數(shù)據(jù)是通過(guò)PRO/E建模后，運(yùn)算得出的。
4.2.2注射機(jī)型號(hào)的選定
注塑機(jī)的分類(lèi)方式很多,目前尚未形成完全統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的分類(lèi)方法.常用的說(shuō)法有:
（1）按設(shè)備外形特征分類(lèi):臥式,立式,直角式,多工位注塑機(jī)；
（2）按加工能力分類(lèi):超小型,小型,中型,大型和超大型注塑機(jī)。
此外還有按用途分類(lèi)和按合模裝置的特征分類(lèi),但日常生活中用的較少。
常用的注射速率如表4-1所示。
表4-1 注射量與注射時(shí)間的關(guān)系
注射量/CM 125 250 500 1000 2000 4000 6000 10000
注射速率/CM/S 125 200 333 570 890 1330 1600 2000
注射時(shí)間/S 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5
查國(guó)產(chǎn)注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)表取CJ150NC,主要技術(shù)參數(shù)如下。
4.2.3型腔數(shù)量及注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核
根據(jù) （4-1）
得 (4-2)
注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8;
注射機(jī)最大注射量，cmз或g;
澆注系統(tǒng)凝料量，cmз或g；
單個(gè)塑件體積或質(zhì)量，cmз或g；
根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)及尺寸精度要求,該塑件在注射時(shí)采用1模1腔
計(jì)算澆注系統(tǒng)的體積，其初步設(shè)定方案如下
根據(jù)三維模型，利用三維軟件直接可查詢(xún)到澆注系統(tǒng)的體積V2=3.6cm
注射機(jī)有關(guān)工藝參數(shù)的校核：
1）鎖模力與注射壓力的校核
(4-3)
--注射時(shí)型腔壓力 查參考文獻(xiàn)得 113MPa
--塑件在分型面上的投影面積（）
--澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積（）
--注射機(jī)額定鎖模力，按注射機(jī)額定鎖模力為1500
模具厚度H與注射機(jī)閉和高度
注射機(jī)開(kāi)模行程應(yīng)大于模具開(kāi)模時(shí)，取出塑件（包括澆注系統(tǒng)）所需的開(kāi)模距離
即滿(mǎn)足下式
(4-4)
式中 --注射機(jī)最大開(kāi)模行程，mm；
--推出距離（脫模聚居），mm；
--包括澆注系統(tǒng)在內(nèi)的塑件高度，mm；
Sk=85+117.23=202.23mm
Sk≤S=800mm 條件成立
4.3澆注系統(tǒng)形式和澆口的設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則：澆口位置應(yīng)盡量選擇在分型面上，以便于模具加工及使用時(shí)澆口的清理；澆口位置距型腔各個(gè)部位的距離應(yīng)盡量一致，并使其流程為最短；澆口的位置應(yīng)保證塑料流入型腔時(shí)，對(duì)著型腔中寬敞、壁厚位置，以便于塑料的流入;避免塑料在流入型腔時(shí)直沖型腔壁,型芯或嵌件,使塑料能盡快的流入到型腔各部位,并避免型芯或嵌件變形;盡量避免使制件產(chǎn)生熔接痕,或使其熔接痕產(chǎn)生在之間不重要的位置;澆口位置及其塑料流入方向,應(yīng)使塑料在流入型腔時(shí),能沿著型腔平行方向均勻的流入,并有利于型腔內(nèi)氣體的排出。
該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，包括主流道、分流道、冷料穴，澆口。
4.3.1主流道的設(shè)計(jì)
主流道是連接注塑機(jī)的噴嘴與分流道的一段通道，通常和注塑機(jī)的噴嘴在同一軸線上，斷面為圓形，有一定的錐度，目的是便于冷料的脫模，同時(shí)也改善料流的速度，因?yàn)橐妥⑺軝C(jī)相配，所以其尺寸與注塑機(jī)有關(guān)。
根據(jù)選用型號(hào)注射機(jī)的相關(guān)尺寸得
噴嘴前端孔徑：d0=4.0mm；
噴嘴前端球面半徑：R0=11mm；
根據(jù)模具主流道與噴嘴的關(guān)系
取主流道球面半徑：R=11mm；
取主流道小端直徑：d=4.5mm
為了便于將凝料從主流道中取出，將主流道設(shè)計(jì)成圓錐形，起斜度為2~6°，此處選用2°，經(jīng)換算得主流道大端直徑為7.75MM。
圖4.2 主流道示意圖
Figure4.2 Schematic diagram of main channel
4.3.2分流道設(shè)計(jì)
分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開(kāi)設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向作用，分流道的長(zhǎng)度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能短，以減少壓力損失，熱量損失和流道凝料。常用分流道斷面尺寸推薦如表4-1所示。
表4-2流道斷面尺寸推薦值
塑料名稱(chēng)
分流道斷面直徑mm
塑料名稱(chēng)
分流道斷面直徑 mm
ABS，AS
4.8~9.5
聚苯乙烯
3.5~10
聚乙烯
1.6~9.5
軟聚氯乙烯
3.5~10
尼龍類(lèi)
1.6~9.5
硬聚氯乙烯
6.5~16
聚甲醛
3.5~10
聚氨酯
6.5~8.0
丙烯酸
8~10
熱塑性聚酯
3.5~8.0
抗沖擊丙烯酸
8~12.5
聚苯醚
6.5~10
醋酸纖維素
5~10
聚砜
6.5~10
聚丙烯
5~10
離子聚合物
2.4~10
異質(zhì)同晶體
8~10
聚苯硫醚
6.5~13
分流道的斷面形狀有圓形，矩形，梯形，U形和六角形。要減少流道內(nèi)的壓力損失，希望流道的截面積大，表面積小，以減小傳熱損失，因此，可以用流道的截面積與周長(zhǎng)的比值來(lái)表示流道的效率，其中圓形和正方形的效率最高，但正方形的流道凝料脫模困難，所以一般是制成梯形流道。在該模具上取圓形斷面形狀，直徑為6mm。
分流道選用圓形截面：直徑D=6mm
流道表面粗糙度 分流道示意圖
4.3.3澆口的設(shè)計(jì)
根據(jù)澆口的位置選擇要求，盡量縮短流動(dòng)距離，避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷，澆口應(yīng)開(kāi)設(shè)在塑件壁厚處等要求。采用扇形澆口可以保持產(chǎn)品外觀精度。本設(shè)計(jì)采用邊緣澆口，邊緣澆口（又名為標(biāo)準(zhǔn)澆口、側(cè)澆口） 該澆口相對(duì)于分流道來(lái)說(shuō)斷面尺寸較小，屬于小澆口的一種。邊緣澆口一般開(kāi)在分型面上，具有矩形或近矩形的斷面形狀，其優(yōu)點(diǎn)是澆口便于機(jī)械加工，易保證加工精度，而且試模時(shí)澆口的尺寸容易修整，適用于各種塑料品種，其最大特點(diǎn)是可以分別調(diào)整充模時(shí)的剪切速率和澆口封閉時(shí)間。
該模具采用側(cè)澆口，其有以下特性:
①形狀簡(jiǎn)單，去除澆口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保證；
②試模時(shí)如發(fā)現(xiàn)不當(dāng)，容易及時(shí)修改；
③能相對(duì)獨(dú)立地控制填充速度及封閉時(shí)間；
④對(duì)于殼體形塑件，流動(dòng)充填效果較佳。
圖4.3 澆口示意圖圖
Figure4.3 Gate schematic map
由經(jīng)驗(yàn)公式[1]得：
（4-5）
式（4-5）中
澆口剪切速率校核
由經(jīng)驗(yàn)公式得：,
（4-6）
其中 。
4.3.4冷料穴的設(shè)計(jì)
冷料穴是澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成之一。冷料穴的作用是容納澆注系統(tǒng)流道中料流的前鋒冷料，以免這些冷料注入型腔。這些冷料既影響熔體充填的速度，有影響成型塑件的質(zhì)量，另外還便于在該處設(shè)置主流道拉料桿的功能。注射結(jié)束模具分型時(shí)，在拉料桿的作用下，主流道凝料從定模澆口套中被拉出，最后推出機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作，將塑件和澆注系統(tǒng)凝料一起推出模外。
圖4.2 冷料穴示意圖
Figure4.2 Schematic diagram of cold material point
4.4成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算
模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱(chēng)為成型零件，包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)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)與塑件間還發(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。
設(shè)計(jì)成型零件時(shí)，應(yīng)根據(jù)塑料的特性和塑件的結(jié)構(gòu)及使用要求，確定型腔的總體結(jié)構(gòu)，選擇分型面和澆口位置，確定脫模方式、排氣部位等，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進(jìn)行成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算成型零件的工作尺寸，對(duì)關(guān)鍵的成型零件進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。
4.4.1成型零件的結(jié)構(gòu)計(jì)算
塑料在成型加工過(guò)程中，用來(lái)充填塑料熔體以成型制品的空間被稱(chēng)為型腔。而構(gòu)成這個(gè)型腔的零件叫做成型零件。注射模的成形零件包括凹模、凸模、小型芯、螺紋型心、型環(huán)或成形桿等。由于這些成型零件直接與高溫、高壓的塑料熔體接觸，并且脫模時(shí)反復(fù)與塑件摩檫，因此要求它有足夠的強(qiáng)度、剛度、硬度、耐磨性和較低的表面粗糙度。同時(shí)要考慮零件的加工性和模具的制造成本。
凹模用以形成制品的外表面，型芯用以形成制品的內(nèi)表面，成形桿用以形成制品的局部細(xì)節(jié)。模具的成形零件主要是凹模型腔和底板厚度的計(jì)算，塑料模具型腔在成形過(guò)程中受到熔體的高壓作用，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，如果型腔側(cè)壁和底板厚度過(guò)小，可能因強(qiáng)度不夠而產(chǎn)生塑性變形甚至破壞；也可能因剛度不足而產(chǎn)生撓曲變形，導(dǎo)致溢料飛邊，降低制品尺寸精度并影響順利脫模。因此，應(yīng)通過(guò)強(qiáng)度和剛度計(jì)算來(lái)確定型腔壁厚，尤其對(duì)于重要的精度要求高的或大型模具的型腔，更不能單純憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定型腔壁厚和底板厚度。
常用成型尺寸的計(jì)算方法主要有兩種：平均收縮率法和公差帶法，兩種計(jì)算方法的區(qū)別在于平均收縮率法計(jì)算公式是建立在塑件的成型收縮率和成型零件工作尺寸的制造偏差及其磨損量分別等于它們各自平均值基礎(chǔ)上，當(dāng)塑件的尺寸精度要求較高或塑件尺寸比較大時(shí)，這種誤差有可能會(huì)顯著增加，這時(shí)一些模具設(shè)計(jì)單位就采用公差帶法來(lái)進(jìn)行尺寸計(jì)算，平均收縮率法計(jì)算簡(jiǎn)單無(wú)需驗(yàn)算而公差帶法計(jì)算復(fù)雜需要經(jīng)過(guò)多次初算驗(yàn)算，且考慮因素較多[10]?？紤]到耳機(jī)模具較簡(jiǎn)單制造成本低，設(shè)計(jì)時(shí)間短故按平均收縮率法計(jì)算成型尺寸比較簡(jiǎn)單易行。
由于該塑件中間沒(méi)有什么孔或特別小的臺(tái)階，故可以把定模做成一個(gè)類(lèi)似于零件的大鑲塊，同時(shí)為了不產(chǎn)生飛邊溢料，應(yīng)做到定模鑲塊和動(dòng)模鑲塊做到一定的配合。且塑件外型比較復(fù)雜，則以塑件的外形來(lái)設(shè)計(jì)模具的成型零件，所以模具的型芯與型腔做到與塑件外型一致。則下面只以模具型芯與型腔的長(zhǎng)、寬和高等來(lái)計(jì)算。
查參考文獻(xiàn)[22]P349附錄10和附錄11可得ABS塑料制品建議采用的精度為一般精度是8級(jí)，其相對(duì)應(yīng)的模具精度是6級(jí)，采用δZ ,δC取固定值的平均收縮率法：
ABS塑料的收縮率是0.3%--0.8%
平均收縮率: =（0.3%--0.8%）/2=0.55% （4-7）
型腔內(nèi)徑： =150.75mm （4-8）
型腔深度： =41.21mm （4-9）
型芯外徑： =146.13mm （4-10）
型芯深度： =39.16mm （4-11）
型腔徑向尺寸（mm ）;
- 塑件外形基本尺寸（mm）;
-塑件平均收縮率；
-塑件公差
-成形零件制造公差，一般取1/4—1/6；
-塑件內(nèi)形基本尺寸（ mm）;
-型芯徑向尺寸（mm）;
-型腔深度（mm）；
-塑件高度（mm）
-型芯高度（mm）；
-塑件孔深基本尺寸（mm）
4.4.2成型零件強(qiáng)度、剛度的校核
對(duì)于該套模具，塑件全部都在同一個(gè)整體鑲塊上的型腔成型的，顯然模具的型腔能夠滿(mǎn)足剛度和強(qiáng)度要求，因此不需要校核。
4.5 模架的確定和標(biāo)準(zhǔn)件的選用
以上內(nèi)容計(jì)算確定后，便可根據(jù)計(jì)算結(jié)果選定模架。模架部分可參照各模板標(biāo)準(zhǔn)尺寸來(lái)繪圖；在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)中，盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)模架，確定出標(biāo)準(zhǔn)模架的形式、規(guī)格及標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)，這樣能大大縮短模具制造周期，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。
注塑模模架?chē)?guó)家標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)，即GB/T12556——1990《塑料注射模中小型模架及其技術(shù)條件》和GB/T12555——1990《塑料注射模大型模架》。由于塑料模具的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)在在全國(guó)的部分地區(qū)形成了自己的標(biāo)準(zhǔn)，由前面型腔的布局以及相互的位置尺寸，再根據(jù)成型零件尺寸結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)模架該設(shè)計(jì)采用自制模架，總長(zhǎng)寬高為400X400X415。
模架尺寸確定之后，對(duì)模具有關(guān)零件要進(jìn)行必要的強(qiáng)度或剛度計(jì)算，以校核所選模架是否適當(dāng)，尤其時(shí)對(duì)大型模具，這一點(diǎn)尤為重要。
模具上所有的螺釘盡量采用內(nèi)六角螺釘；模具外表面盡量不要有突出部分；模具外表面應(yīng)光潔，加涂防銹油。兩模板之間應(yīng)有分模間隙，即在裝配、調(diào)試、維修過(guò)程中，可以方便地分開(kāi)兩塊模板。
1．定模座板（400mm×400mm，厚35mm）
定模座板是模具與注射機(jī)連接固定的板，材料為45鋼。
主流道襯套固定孔與其為H7/m6過(guò)渡配合；通過(guò)4個(gè)?6的內(nèi)六角螺釘與定模固定板連接；定模墊板通常就是模具與注射機(jī)連接處的定模板。材料為45