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畢業(yè)論文（設計）
題目名稱： 打印機后蓋的塑料注射模具設計
所在學院：
機械工程學院
專業(yè)（班級）：
學生姓名：
指導教師：
評閱人：
院 長 ：
本科畢業(yè)論文(設計)開題報告
論 文 題 目： 打印機后蓋的塑料注射模具設計學 院：專 業(yè) 、班 級：學 生 姓 名：
指導教師（職稱）
畢業(yè)論文（設計）開題報告要求
開題報告既是規(guī)范本科生畢業(yè)論文工作的重要環(huán)節(jié)，又是完成高質(zhì)量畢業(yè)論文
（設計）的有效保證。為了使這項工作規(guī)范化和制度化，特制定本要求。一、選題依據(jù)
1. 論文（設計）題目及研究領域；
2. 論文（設計）工作的理論意義和應用價值；
3. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢。二、論文（設計）研究的內(nèi)容1.重點解決的問題；
2. 擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路）；
3. 本論文（設計）預期取得的成果。三、論文（設計）工作安排
1. 擬采用的主要研究方法（技術路線或設計參數(shù)）；
2. 論文（設計）進度計劃。四、文獻查閱及文獻綜述
學生應根據(jù)所在學院及指導教師的要求閱讀一定量的文獻資料，并在此基礎上通過分析、研究、綜合，形成文獻綜述。必要時應在調(diào)研、實驗或?qū)嵙暤幕A上遞交相關的報告。綜述或報告作為開題報告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通順， 較全面地反映出本課題的研究背景或前期工作基礎。
五、其他要求
1. 開題報告應在畢業(yè)論文（設計）工作開始后的前四周內(nèi)完成；
2. 開題報告必須經(jīng)學院教學指導委員會審查通過；
3. 開題報告不合格或沒有做開題報告的學生，須重做或補做合格后，方能繼續(xù)論文（設計）工作，否則不允許參加答辯；
4. 開題報告通過后，原則上不允許更換論文題目或指導教師；
5. 開題報告的內(nèi)容，要求打印并裝訂成冊（部分專業(yè)可根據(jù)需要手寫在統(tǒng)一紙張上，但封面需按統(tǒng)一格式打印）。
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一、選題依據(jù)
1. 論文（設計）題目
打印機后蓋的塑料注射模具設計
2. 研究領域
機械設計、機械制造、材料科學、模具設計與制造等
3. 論文（設計）工作的理論意義和應用價值
模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)，模具的生產(chǎn)技術水平的高低，已成為衡量一個國家產(chǎn)品制造業(yè)水平高低的重要標志。塑料工業(yè)作為我國輕工業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)之一，近年來增長速度一直保持在 10%以上。近年來塑膠模具產(chǎn)業(yè)在我國發(fā)展很快，隨之而來的是日益激烈的市場競爭，加入 WTO 后，外資模具廠家進入國內(nèi)市場，要在激烈的競爭中脫穎而出，發(fā)展模具標準件、實施模具的專業(yè)化生產(chǎn)至關重要。
塑料具有質(zhì)量輕，比強度大，絕緣性好，成型生產(chǎn)率高和價格優(yōu)廉等特點。塑料已經(jīng)成為金屬的良好代用材料，出現(xiàn)了金屬材料塑料化的趨勢。因此，逐漸轉(zhuǎn)型塑料模具將會成為未來模具產(chǎn)業(yè)的一種發(fā)展趨勢。研究好了塑料模具，可以為我國工業(yè)創(chuàng)造一大筆財富，同時也會為我們的生活帶來更大的便利，所以研究我們這個畢業(yè)設計課題是非常有意義的。 4．目前研究的概況和發(fā)展趨勢
在我國，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，模具工業(yè)的發(fā)展也十分迅速，模具技術己成為衡量一個國家產(chǎn)品制造水平的重要標志之一。1999 年中國大陸制造工業(yè)對模具的總市場需求量約為 330 億元，今后幾年仍將以每年 10%以上的速度增長。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，模具是大批量生產(chǎn)各種產(chǎn)品和日用生活品的重要工藝裝備，它以其特定的形狀通過一定的方式使原料成型。由于模具成型具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、省料和成本低等特點，現(xiàn)已在國民經(jīng)濟各個部門，特別是汽車、拖拉機、航天航空、儀器儀表、機械制造、家用電器、石油化工、輕工日用品等部門得到極其廣泛的應用，但是它的技術還不是非常先進，與國外仍有一定的差距。
目前，關于全國塑料加工業(yè)區(qū)域分布，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％?，F(xiàn)在，這 3 個省份的不少企業(yè)已意識到塑模業(yè)的無限商機，正積極組織模具產(chǎn)品的開發(fā)制造。塑料制品在汽車、機電、儀表、航天航空等國家支柱產(chǎn)業(yè)及與人民日常生活相關的各個領域中得到了廣泛的應用。塑料制品成形的方法雖然很多，但最主要的方法是注塑成形，世界塑料模具市場中塑料成形模具產(chǎn)量中約半數(shù)是注塑模具。國內(nèi)以及國外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢分別如下：
（1）國內(nèi)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢：
我國在注塑模技術開發(fā)研究與應用方面起步較晚。從 20 世紀 80 年代中期開始，國內(nèi)部分大中型企業(yè)先后引進了一些國外知名度較高的注塑模系統(tǒng)。同時，某些高等學校和科研院所也開始了注塑模系統(tǒng)的研制與開發(fā)工作，我國注塑模 CAD/CAE/CAM 研究始于 07 年代末，發(fā)展較為迅速多年來,我國對注塑模設計制造技術及其開發(fā)應用十分重視，在“八五”期間,由北京航空航天大學、華中理工大學、四川聯(lián)合大學等單位聯(lián)合進行了國家重點科技攻關課題“注塑模 CAD/CAE/CAM 集成系統(tǒng)”，并于 1996 年通過鑒定，部分成果己投入實際應用，使我國的注塑模研究和應用水平有了較大提高.目前擁有自主版權的軟件有，華中理工大學開發(fā)的塑料注塑模 CAD/CAE/CAM 系統(tǒng) HscZ0，鄭州工業(yè)大學研制的 2 一 MOLD 分析軟件等.這些軟件正在一些模具企業(yè)中推廣和使用，有待在試用中逐步完善。這些項目的成果對促進我國注塑模技術的迅速發(fā)展起了重要作用，使我國注塑模技術及應用水平很快提高。目前，我國經(jīng)濟仍處于高速發(fā)展階段。一方面，國內(nèi)模具市場將繼續(xù)高速發(fā)展，另一方面，模具制造也逐漸向我國轉(zhuǎn)移以及跨國集團到我國進行模具采購趨向也十分明顯。因此，放眼未來，模具技術的發(fā)展趨勢主要是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復雜及更經(jīng)濟的方向發(fā)展，模具產(chǎn)品的技術含量不斷提高，模具制造周期不斷縮短，模具生產(chǎn)朝著信息化、無圖化、精細化、自動化的方向發(fā)展，模具企業(yè)向著技術集成化、設備精良化、產(chǎn)批品牌化、管理信息化、經(jīng)營國際化的方向發(fā)展。這對我們新時代的年輕人來說是一個巨大的機會也是一次強大的挑戰(zhàn)。
（2）國外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢：
近二十多年間，國外注塑模技術發(fā)展相當迅速。70 年代許多研究者對一維流動進行了大量研究，由最初的 CAD 技術和 CAM 技術以圖紙為媒介傳遞信息向CAD/CAM 一體化方向發(fā)展。80 年代初開展三維流動與冷卻分析并把研究擴展到保壓分子取向以及翹曲預測等領域。80 年代中期注塑模進入實用階段，出現(xiàn)了許多商品化注塑模 CAD/CAE 軟件，比較著名的有:① 澳大利亞 MOLDFLOW 公司的 MOLDFLOW 系統(tǒng)；② 美國 PTC 公司的 Pro/Engineer 軟件；③ 美國 UG 公司的 UGllUNIGRAPHICSl 系統(tǒng)等等.這些先進軟件的熟練掌握極大地促進了國外模具行業(yè)的發(fā)展。因此，未來的一段時間內(nèi)，他們將朝著大型、精密、復雜與長壽命模具的方向發(fā)展。
世界上注塑模的產(chǎn)量約占塑料成型模具總產(chǎn)量的 50%以上。注塑成型能一次成型形狀復雜、尺寸精確的制品 ,適合高效率、大批量的生產(chǎn)方式 ,以發(fā)展成為熱塑性塑料和部分熱固性塑料最主要的成型加工方法，一般需要經(jīng)過反復調(diào)試和修模才能正式投入生產(chǎn) ,這種傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式不僅使產(chǎn)品的生產(chǎn)
周期延長 ,生產(chǎn)成本增加 ,而且難以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。要解決這些問題,必須以科學分析的方法，研究各個成型過程的關鍵技術,為實現(xiàn)注塑產(chǎn)品的更新?lián)Q代,提高企業(yè)的競爭能力 ,必須進行注塑模具設計與制造，及成型過程分析的CAD/CAM/CAE 集成技術的研究。國外注塑模 CAD/CAM/CAE 技術研究的成果有關統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明:采用注塑模 CAD/CAE/CAM 技術能使設計時間縮短 50%,制造時間縮短 30%，成本下降 10%，塑料節(jié)省 7%注塑模計算機模擬技術正朝著與CAD/CAE 無縫整體集成化方向發(fā)展，注塑 CAD 所構(gòu)造的幾何模型為實現(xiàn)注塑模CAE 技術提供了基本的幾何拓撲信息和特征信息,注塑模 CAE 的目標是通過對塑料材料性能的研究和注射成型工藝過程的模擬和分析,為塑料制品的設計、材料選擇、模具設計、注射成型工藝的制定及注射成型工藝過程的控制提供科學依據(jù)?，F(xiàn)時國際上占主流地位的注射模 CAD 軟件有 Pro/E、I-DEAS、UG 等；結(jié)構(gòu)分析軟件有 MSC、Analysis 等；注射過程數(shù)值分析軟件有 MoldFlow 等；數(shù)控加工軟件有 MasterCAM、Cimatron 等?？傮w說來，國內(nèi)的模具設計與制造技術與發(fā)達國家相比有很大的差距，這也是中國現(xiàn)在只是制造大國而非制造強國的主要原因之一。
世界上注塑模的產(chǎn)量約占塑料成型模具總產(chǎn)量的50%以上。注塑成型能一次成型形狀復雜、尺寸精確的制品 ,適合高效率、大批量的生產(chǎn)方式 ,以發(fā)展成為熱塑性塑料和部分熱固性塑料最主要的成型加工方法，一般需要經(jīng)過反復調(diào)試和修模才能正式投入生產(chǎn) ,這種傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式不僅使產(chǎn)品的生產(chǎn)周期延長 ,生產(chǎn)成本增加 ,而且難以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。要解決這些問題,必須以科學分析的方法 ,研究各個成型過程的關鍵技術，為實現(xiàn)注塑產(chǎn)品的更新?lián)Q代,提高企業(yè)的競爭能力 ,必須進行注塑模具設計與制造，及成型過程分析的CAD/CAM/CAE集成技術的研究。國外注塑模CAD/CAM/CAE 技術研究的成果有關統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明：采用注塑模CAD/CAE/CAM 技術能使設計時間縮短50%，制造時間縮短30%，成本下降10%，塑料節(jié)省7%注塑模計算機模擬技術正朝著與CAD/CAE無縫整體集成化方向發(fā)展，注塑CAD所構(gòu)造的幾何模型為實現(xiàn)注塑模CAE技術提供了基本的幾何拓撲信息和特征信息,注塑模 CAE的目標是通過對塑料材料性能的研究和注射成型工藝過程的模擬和分析,為塑料制品的設計、材料選擇、模具設計、注射成型工藝的制定及注射成型工藝過程的控制提供科學依據(jù)?，F(xiàn)時國際上占主流地位的注射模CAD軟件有Pro/E、I-DEAS、UG等； 結(jié)構(gòu)分析軟件有MSC、Analysis等；注射過程數(shù)值分析軟件有MoldFlow等；數(shù)控加工軟件有MasterCAM、Cimatron等?？傮w說來，國內(nèi)的模具設計與制造技術與發(fā)達國家相比有很大的差距，這也是中國現(xiàn)在只是制造大國而非制造強國的主要原因之一。
二、論文（設計）研究的內(nèi)容
1.重點解決的問題
1） 模具總體方案設計
2） 零件結(jié)構(gòu)設計
3） 繪圖
2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路）
1） 通過塑件的特殊結(jié)構(gòu)特點確定模具的材料
2） 塑件的注塑成型工藝特性和參數(shù)的計算；
3） 完成注塑成型工藝以及模具的設計；
4） 擬定模具的基本結(jié)構(gòu)方案，并繪出草圖；
5） 在SolidWorks等軟件的環(huán)境下建立模型等信息；
6） 解決機構(gòu)設計中的有關計算；
7） 分析模具尺寸標注方法，并繪制模具總裝配圖和零件圖。
3.本論文（設計）預期取得的成果
1） 根據(jù)場合和需求，計算出塑料相應的參數(shù)畫出 CAD 圖
2） 完成模具總體方案設計、裝配圖和零件圖的設計
3） 完成部分零件三維建模，整理出產(chǎn)品設計說明書；
4） 通過查閱資料了解現(xiàn)代塑料注射模具的發(fā)展動態(tài)；
1、 論文（設計）工作安排
1. 擬采用的主要研究方法（技術路線或設計參數(shù)）；
1）完成模具結(jié)構(gòu)設計及基本尺寸確定；
2） 運用 CAD 軟件完成裝配圖和部分零件圖的繪制；
3） 采用理論知識結(jié)合生產(chǎn)實踐進行分析，對相關的部分尺寸進行校核計算。
2. 論文（設計）進度計劃
第 1 周：師生見面，布置題目。
第 2 周：查閱文獻，撰寫文獻綜述。
第 3 周：查閱文獻，撰寫開題報告。
第 4 周：提交開題報告，進行開題答辯。
第 5 周：繼續(xù)查閱文獻，初步進行方案設計。
第 6 周：師生見面，確定設計方案。
第 7 周：完善設計方案，明確設計具體任務。
第 8 周：進行裝配圖設計并繪圖。
第 9 周：進行裝配圖設計并繪圖。
第 10 周：進行零件圖設計和校核計算。
第 11 周：進行零件圖設計和校核計算。
第 12 周：完善裝配圖和零件圖，進行部分零件三維建模。
第 13 周：完善裝配圖和零件圖，撰寫設計說明書草稿。
第 14 周：修改設計說明書并定稿。
第 15 周：上交設計成果，準備答辯。。
四、需要閱讀的參考文獻
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附：文獻綜述或報告1.塑料注射模具概述
模具的 CAD 的設計、分析，包括根據(jù)產(chǎn)品模型進行模具分型面的設計、確定型腔和型芯、 模具結(jié)構(gòu)的詳細設計、充填過程分析等幾個方面。利用先進的特征造型軟件如 PRO/ E、 UGII 等很容易地確定分型面，生成上、下模腔和模芯，再進行流道、澆口以及冷卻水管的布置等。確定了這些設計數(shù)據(jù)以后，再利用模具分析軟件，如MOLDFLOW、 CFLOW 進行塑料的成形過程分析。根據(jù) MOLDFLOW 軟件和它的豐富的材料、工藝數(shù)據(jù)庫，通過輸入成形工藝參數(shù)，可動態(tài)仿真分析其在注塑模腔內(nèi)的注射過程流動情況(含多澆口注射時的塑料匯流紋分析)、分析溫度、壓力變化情況、分析注塑件殘余應力等，根據(jù)分析情況來檢查模具結(jié)構(gòu)的合理性、流動狀態(tài)的合理性、產(chǎn)品的質(zhì)量問題等。模具通過 CAD 設計和分析，就可以將錯誤消除在設計階段，提高一次試模成功率。在塑料注射模制造過程中，總會遇到分型面的確定問題，它是一個很復雜的問題，受到許多因素的制約，常常是顧此失彼。所以在選擇分型面時應抓住主要矛盾， 放棄次要因素。我近期查閱了不少資料表明它可以按以下原則來確定:
1) 保證塑料制品能夠脫模 2) 使型腔深度最淺 3) 使塑件外形美觀， 容易清理 4) 盡量避免側(cè)向抽芯 5) 使分型面容易加工 6) 使側(cè)向抽芯盡量短 7) 保證塑件制品精度 8) 有利于排氣 9) 使型腔內(nèi)總壓力較大的方向與分型面垂直。
2. 塑料模具工業(yè)和技術今后的主要發(fā)展方向
(1) 設計制造中全面推廣應用 CAD/CAM/CAE 技術。 CAD/CAM 技術已發(fā)展成為一項比較成熟的共性技術，近年來模具 CAD/CAM 技術的硬件與軟件價格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度， 為其進一步普及創(chuàng)造了良好的條件; 基于網(wǎng)絡的CAD/CAM/CAE 一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)初見端倪，其將解決傳統(tǒng)混合型 CAD/CAM 系統(tǒng)無法滿足實際生產(chǎn)過程分工協(xié)作要求的問題; CAD/CAM 軟件的智能化程度將逐步提高; 塑料制件及模具的 3D 設計與成型過程的 3D 分析將在我國塑料模具工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。
(2) 推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型技術和高壓注射成型技術。采用熱流道技術的模具可提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)省塑料制件的原材料和節(jié)約能源， 所以廣泛應用這項技術是塑料模具的一大變革。制訂熱流道元器件的國家標準，積極生產(chǎn)價廉高質(zhì)量的元器件，是發(fā)展熱流道模具的關鍵。氣體輔助注射成型可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅度降低成本。目前在汽車和家電行業(yè)中正逐步推廣使用。
氣體輔助注射成型比傳統(tǒng)的普通注射工藝有更多的工藝參數(shù)需要確定和控制，而且其常用于較復雜的大型制品，模具設計和控制的難度較大。因此，開發(fā)氣體輔助成型流動分析軟件，顯得十分重要。另一方面為了確保塑料件精度，繼續(xù)研究發(fā)展高壓注射成型工藝與模具以及注射壓縮成型工藝與模具也非常重要。
(3) 開發(fā)新的塑料成型工藝和快速經(jīng)濟模具。 以適應多品種、少批量的生產(chǎn)方式。(4) 應用優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術對于提高模具壽命和質(zhì)量顯得十
分必要。
(5) 研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程。采用三坐標測量儀或三坐標掃描儀實現(xiàn)逆向工程是塑料模 CAD/CAM 的關鍵技術之一。 研究和應用多樣、 調(diào)整、 廉價的檢測設備是實現(xiàn)逆向工程的必要前提。
3. 模具設計的基本方法
塑料模具的設計牽涉到方方面面,設計塑料模具應按一定的設計程序進行,并對幾個設計要點必須予以足夠重視,這樣才能保證模具的設計制造質(zhì)量, 塑料模具設計不僅僅是結(jié)構(gòu)設計還包括模具材料及其熱處理選擇,選擇正確與否對模具的使用性能及其壽命將產(chǎn)生重大影響模具設計與模具失效緊密相關,為了盡量避免模具失效應充分研究分析塑料模具的失效機制,并在模具設計上采取相應的防范措施。
(1) 塑料模具的設計程序從工程思維的角度對塑料模具設計的內(nèi)涵與方法進行研究分析，首先就是要制定出科學合理的設計程序，科學的設計程序是設計制造出高水平， 高質(zhì)量模具的有力保障，無論是簡單模具還是復雜模具都應該按照這種設計程序進行設計制造
(2) 塑料模具的設計要點一副塑料模具能否順利用于生產(chǎn)取決于很多因素，除了模具本身的原因外還與塑件用料，成型設備和成型工藝有關，并且這些因素相互關聯(lián)。因此，在設計塑料模具時，必須充分考慮各方面因素，用工程綜合性思維擬定模具設計方案。
(3) 塑料模具的選材與熱處理 針對塑料模具工作條件，使用壽命和制造成本選擇適當?shù)哪＞卟牧?，提出合理的熱處理要求是塑料模具設計的重要內(nèi)容之一。國內(nèi)外許多研究機構(gòu)已開展模具材料數(shù)據(jù)庫的建立和模具材料選用專家系統(tǒng)的研究工作。
(4) 塑料模具的失效形式與防護 塑料模具在工作時要承受塑料中的硬質(zhì)顆粒對模具表面的沖刷磨損，以及由塑料分解出來的腐蝕性氣體對模具的腐蝕，同時要承受較強大的成型壓力和高溫的作用。因此，塑料模具的失效形式主要有以下三種，對它
們的失效機制進行分析研究有利于在設計上采取相應的防范措施。
4. 結(jié)語
塑料模具設計的內(nèi)容牽涉到很多方面，在設計模具的過程中必須根據(jù)具體情況綜合考慮，突出重點，只有按科學合理的模具設計程序與設計方法進行設計，才能設計制造出高水平，高質(zhì)量的模具?？傊?，隨著模具技術的迅速發(fā)展及機械各類產(chǎn)品的多文獻綜述 樣化、復雜化，模具應用的廣度和深度將不斷向縱深發(fā)展，模具需求增長速度將繼續(xù)高于國民經(jīng)濟總體發(fā)展的速度，供小于求的被動狀態(tài)將大有改變。因些， 在模具設計及制造中，采用新技術、新工藝、新設備可持續(xù)發(fā)展模具工業(yè)，更將成為所有企業(yè)得以占據(jù)市場制高點的必由之路。
指導教師評閱意見（對選題情況、研究內(nèi)容、工作安排、文獻綜述等方面進行評閱）
簽字： 年 月 日
審
核
教研室主任意見
意
見
簽字： 年 月 日
學院教學指導委員會意見
簽字： 年 月 日公章：
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摘 要
塑料件因為質(zhì)量輕、成本低等優(yōu)點在生產(chǎn)和生活的各個領域得到了廣泛應用，因此塑料工業(yè)也成為當今世界上發(fā)展最快的工業(yè)之一。而塑料注射模具是塑料工業(yè)生產(chǎn)中的主要方法之一，因此研究塑料注射模具的設計過程對了解塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)過程具有較強的實際意義。
本設計主要介紹了打印機外殼注射成型的基本原理和過程。首先通過對打印外殼的分析確定材料和基本尺寸及精度。根據(jù)上述分析結(jié)果確定模具的基本的方案、具體結(jié)構(gòu)和相關尺寸：為了保證塑件外表面的質(zhì)量應盡量避免因分型面而出現(xiàn)的疤痕，該分型面為塑件斷面尺寸最大的部位，便于塑件的脫模；型腔的數(shù)目為一模兩腔，為了加工方便采用鑲拼式型腔；本次設計的澆口為潛伏式澆口；對型芯、型腔、導向機構(gòu)及脫模機構(gòu)進行了詳細的設計計算；選擇了注射機型號并對其相關參數(shù)進行驗證，包括鎖模力和安裝尺寸等。最后繪制了模具的裝配圖及模具的主要零件圖并撰寫了說明書。
本次模具設計應用UG 8.5軟件建立了部分主要零件的三維模型，在今后的研究中可繼續(xù)對開模和合模過程進行仿真模擬。
關鍵詞：打印機后蓋；注射模具； 一模兩腔
I
ABSTRACT
Plastic light weight and low cost has been widely applied in various fields of production and life, the plastics industry has also become one of the fastest-growing industry in the world today. Plastic injection mold plastic industrial production in one way, so the study of plastic injection mold design process to understand the production process of plastic products with a strong practical significance.
This design introduces the basic principles and procedures of the printer housing injection molding. First print shell analysis to determine the materials and the basic size and accuracy. Under the basic scheme of the analysis results to determine the mold, the specific structure and size: In order to ensure the quality of the plastic parts of the outer surface, to avoid parting surface scars, the parting surface of the plastic parts of the section size of the site. facilitate the stripping of the plastic parts; the number of the cavity of a mold two cavity, a mosaic-type cavity for easy processing; gate point gate; core, cavity, guides, and mold release institutions carried out a detailed design calculations; select the model of the injection machine and verify its relevant parameters, including the clamping force and mounting dimensions. The final draw of the mold assembly drawing and mold parts drawing and writing the manual.
The Design and Application of UG NX8.5 software on some parts of the three-dimensional model, future research can continue to off mode and clamping process simulation.
Keywords: printer shell；injection mold； a mold and two cavity
目錄
摘 要 I
ABSTRACT I
1 緒論 4
1.1塑件注塑模具的特點 4
1.2設計注射模具應考慮的問題與基本要求 4
2 塑料制品的分析及塑件選材 6
2.1塑料制品的分析 6
2.2塑料制品的材料選擇 6
2.3塑料制件的相關數(shù)據(jù) 8
2.4塑料制件尺寸精度的選用 8
3 塑料模具的設計及主要計算 9
3.1成型零件的工作尺寸的計算 9
3.2型腔壁厚的計算 13
3.3模架的選用 15
4 注射機的選用 17
5 分型面的設計 19
6 澆注系統(tǒng)的設計 20
6.1主流道的設計 20
6.2冷料穴的設計 21
6.3分流道的設計 21
6.4澆口的設計 23
7 成型零部件的設計 24
7.1型腔的設計 24
7.2圓型芯的設計 25
8 導向定位機構(gòu)和脫模機構(gòu)的設計 26
8.1導向機構(gòu)的設計 26
8.2定位機構(gòu)的設計 26
8.3脫模機構(gòu)的設計 26
9 側(cè)分型與抽芯注射模的設計 29
9.1斜導柱的設計 29
9.2滑塊的結(jié)構(gòu)設計 31
9.3復位機構(gòu)的設計 32
10 調(diào)溫系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的設計 33
10.1調(diào)溫系統(tǒng)的設計及冷卻計 33
10.2排氣系統(tǒng)的設計 34
11 注射機參數(shù)校核 35
11.1鎖模力校核 35
11.2注射模安裝尺寸的校核 35
12 結(jié)論 37
附錄1：外文翻譯 39
附錄2：外文原文 43
致 謝 52
65
壓縮包內(nèi)含有CAD圖紙和說明書,咨詢Q 197216396 或 11970985
1 緒論
1.1 塑件注塑模具的特點
注射成型也被叫作注射模型，人們在生產(chǎn)中熱塑性塑料制件時，把它當作一種重要的方法來使用。許許多多的熱塑性塑料都能使用這種方案來制造塑件，只是有幾種塑料不能用此方案成型，比如氟塑料。注射模型這種方法成型的周期很短，它能生產(chǎn)出形狀復雜，尺寸大小不一，產(chǎn)品上帶有一些金屬或其他物質(zhì)的塑料制品，適應性非常強，生產(chǎn)的速率也很高，自動化程度高，需要的勞動力少等不計其數(shù)的優(yōu)點。它被大量應用于世界的工業(yè)領域上，是一種技術超前，發(fā)展迅速的先進方法。
在世界上，模具每年的生產(chǎn)價值數(shù)目非常之大，當前已經(jīng)達到了大概800億美元，那些工業(yè)發(fā)達國家里，模具工業(yè)的生產(chǎn)總值已經(jīng)超過了數(shù)控車床的生產(chǎn)值，比如日本，美國等這些國家。當然，我們國家也不是很落后，從1997年至今，模具工業(yè)生產(chǎn)總值也超出了我國數(shù)控車床工業(yè)。我們的日常生活中，家用電器，生活小工具等許多產(chǎn)品的零件有四成都是塑料做的，而塑料的來源一般都是經(jīng)過模具成型制造所得。除了這些方面，在其他行業(yè)中也會用到大量的模具，比如有電子產(chǎn)品，手表，筆芯，摩托車，日用五金等這些行業(yè)，還有衛(wèi)浴制品，橡膠制品的生產(chǎn)都得用模具。輕型工業(yè)需要使用的的塑料模具全國所占比例超過了六成，而衛(wèi)浴、橡膠等模具超過了全國用量的80%?？萍荚诓粩嗟奶岣撸鐣陲w速的發(fā)展，模具的發(fā)展涉及的范圍已經(jīng)越來越廣，不像過去只局限在機械行業(yè)，如今大量的塑料，陶瓷，玻璃等零配件已經(jīng)大量的使用在輪船、飛機、火車建筑、醫(yī)療等各領域，它會成為我國GDP的中流砥柱，支撐著國家的經(jīng)濟，作用日益增大。隨著技術的不斷成熟，不停的創(chuàng)新，我國的模具業(yè)在飛速的發(fā)展起來，從規(guī)模上來講，當前只有日本和美國處在我們國家的前面，我們是位于全世界的第三名，我國在世界模具生產(chǎn)中即將成為佼佼者。
1.2 設計注射模具應考慮的問題與基本要求
（1）分析塑件結(jié)構(gòu)及其技術要求
模具制造的難易程度與成型工藝的難易程度是由塑料制品的技術要求（例如表面的粗糙度、尺寸精度等）決定的，而模具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否復雜則由塑件結(jié)構(gòu)直接決定，因此要使得模具在設計和制造還有注射成型工藝方便簡單，就要對那些結(jié)構(gòu)不合理的塑件，制造時不符合指定要求的塑料制品提出模具改善的措施。
（2）注射機的型號以及參數(shù)要掌握，模具的尺寸大小還有模具所能制造的塑件范圍都是由注射機的技術規(guī)格來決定了。
（3）掌握塑料的加工性能與工藝性能，尤其是下面這些特點：
1)塑料熔體的流動行為，可以達到的最大的流動距離比；
2)分析管道內(nèi)的流動阻力，模腔內(nèi)導出的原有空氣；
3)模具溫度高低對塑料的各種影響；
4)塑料在冷卻時的收縮與補縮；
5)塑料在模具內(nèi)可能出現(xiàn)的晶體、及出現(xiàn)的內(nèi)應力等。
（4）分析模具的構(gòu)造時，需要處理這些問題：
1)準確找出分型面、進料點和型腔數(shù)；
2)模腔的構(gòu)成部分及模具中零件的剛度、強度和模腔大??；
3)使用什么樣的脫模、分型、以及分芯機構(gòu)，把塑件從模具內(nèi)拿出；
4)模具的能量損失，冷卻水劑量和生產(chǎn)速度；
5)合理的使用模具的材料；
6)模具的構(gòu)造和零件的外形要簡略些，便于制作等。
2 塑料制品的分析及塑件選材
2.1 塑料制品的分析
本次設計中，我們需要生產(chǎn)的塑料零件如下圖2.1所見，它是用UG8.5所做出的塑件3D圖。圖中能夠非常直觀形象的看到塑件的具體形狀，塑件上方有一個小孔，這是本次設計中的一個難點，后面會使用圓型芯來用以加工。塑件制品是一個打印機的后蓋，它用于安裝在打印機后蓋的的地方，因為打印機會有一定的質(zhì)量要求，所以塑件的強度與硬度需要比較高。但是不能一味的增強零件的壁厚來達到強度過高的要求，所以在塑件中增加了一些強肋，以此來達到強度的要求。打印機的工作通常與電相關，作為打印機的后蓋，他要有一定的絕緣性，以免發(fā)生觸電危險。塑件的表面是很光滑的，粗糙度要有保證，而且呈灰色，這些都是本次塑件的特點。
圖2.1 塑料制品的3D 圖形
2.2 塑料制品的材料選擇
我們前面已經(jīng)對本次塑料制件的特性做了具體分析，看到了它的外觀及大體形狀，通過它的用途以及使用要求可知，我們選用聚苯乙烯就是一種非常好的選擇，它能滿足所要求制作的產(chǎn)品的大部分特征，聚苯乙烯是塑料制件中常見的塑料，抗氧化能力也比較長，使用時間長久，應用極其廣泛。
聚苯乙烯跟普通塑料的組成相似，它們都是用混合物組合而來的，從化學角度來講，它主要是含有氫元素---H，還有另外一種元素就是氧元素---O。它的可塑流動性很好，成型收縮率也不大，沒有顏色近乎透明，上色簡單，可塑流動性非常好和成型收縮率很低，非常適合用來制作塑料制品。
聚苯乙烯的電絕緣性能很好，是一種非常好的絕緣材料，無論是在干旱還是潮濕的環(huán)境下，它的變形都是微小的，也不會怎么吸水，熱絕緣性非常好。但是它十分容易燃燒，需要做好防火，燃燒過程中它有一種難聞的氣味 。聚苯乙烯脆性比較大，敲擊時聲音有點像金屬發(fā)出的。它在制作過程中如果用力較大，很有可能在使用過程中裂開損壞，所以一般不單獨使用。
當聚苯乙烯（PS）作為單一的材料用來制品時，因為太容易開裂，所以經(jīng)常在材料中添加少部分別的用料。有一種塑料稱作丁二烯（HIPS），它能使塑料的的韌性變好，大大降低其脆性，塑料制品受力會有明顯的增強，因此往往將它加入到聚苯乙烯中，這樣生產(chǎn)出來的塑料制品各種良好性能會有顯著的提升。
我們這次設計的模具中，需要生產(chǎn)出來的塑件質(zhì)量要求很高，需要抗沖擊能力強，不容易斷裂損壞，要有韌性，剛度與強度還不能低，因此，綜合以上所有的描述，我們最終將選用抗沖擊型（英文縮寫為HIPS）來作為制件的材料，該種材料的所有特性都如下表所示：
表2.1 聚苯乙烯（HIPS）的物理性質(zhì)以及化學性質(zhì)
項目
數(shù)據(jù)
密度（g/cm3）
0.98～1.10
比體積（cm3/g）
0.91～1.02
吸水率（％）（24小時長期）
0.1～0.3
透明性
透明
線膨脹系數(shù)（10-5/°C）
3.4～21
比熱容（J/(kg·N)）
1400
計算收縮率（％）
0.3～0.6
熱導率（w/(m·k)）
0.084
燃燒性
慢
表2.2 注塑成型條件[4]
料筒溫度
180～250°C
注塑壓力
69～128MPa
模具溫度
50～80°C
2.3塑料制件的相關數(shù)據(jù)
通過對塑件制品以及制作材料的研究和軟件分析，可以得到塑件的相關參數(shù)，具體詳情如下表2.3所示：
表2.3 塑件的相關數(shù)據(jù)
項目
數(shù)據(jù)
塑件的體積
V=10.385cm
塑件在底面上的投影
B=1.312×103mm2
塑件外表面面積
S=9.6086×103mm2
塑件的質(zhì)量
M塑＝10.8004g
2.4塑料制件尺寸精度的選用
在機械學中，模具制造出來的塑料產(chǎn)品中與標準尺寸會有一定的偏差，我們把這個偏差范圍成為公差。塑件的尺寸精度是與制造時所用到的材料有關的也跟成型過程相關，要使一個塑料制品尺寸精度越高，公差范圍就要取得越小。有許許多多的因素都將會影響塑件的尺寸精度，選擇的時候需要作出大量的分析與計算研究，確定好塑件的公差等級十分重要，公差等級確定下來，它可用作尺寸精度的依據(jù)，以此參數(shù)來進行注塑模具的設計。
我們通過國家的標準，可以查出使用聚苯乙烯制作塑料制品時，不同精度要求的制品所規(guī)定的精度等級也會不同，高端的塑料制品使用的是三級的精度等級，普通的塑料制品使用的四級的精度等級，而那些低端的塑料制品中，往往使用的是五級精度等級。
本次要生產(chǎn)的塑料制件中，沒有特殊的精度等級要求，這時候選用一般的精度等級即可，可以方便加工，也能提高生產(chǎn)效率，在孔的位置稍微高點，其他地方全部使用八級精度，能省掉很多工序，產(chǎn)出的塑件也能滿足質(zhì)量要求。
3 塑料模具的設計及主要計算
塑件質(zhì)量的衡量指標有很多，但是其中最重要的一個指標就是塑料制件的尺寸，我們在生產(chǎn)制造的過程中，必須要保證所得塑件尺寸與要求的尺寸差別在允許的范圍之內(nèi)，這樣才能滿足質(zhì)量要求，因此在設計模具的時候，我們需要作出大量的必要的相關計算，例如型腔壁厚，尺寸精度，型腔在注射時的承載壓力等等這些計算。
3.1成型零件的工作尺寸的計算
在計算工作尺寸時，它會受到塑料制件尺寸精度的約束。模具的設計過程中，要求計算的必不可少的工作尺寸有；凹模與型芯的徑向尺寸、凹模的深度和型芯的高度尺寸，中心距尺寸等。
表3.1是一些型腔工作尺寸在設計時需要用到的算法以及圖列說明
表3.1模具型腔圖例及參考公式
尺寸部位
簡圖
計算公式
說明
凹
模
徑
向
尺
寸
LM＝[（1＋Smax）Ls－Δ]+δz
（4-1）
LM—凹模徑向尺寸（mm）
Ls—塑件徑向公稱尺寸（mm）
Δ—塑件公差值（mm）
Smax—塑件最大收縮率（%）
型
芯
徑
向
尺
寸
LM＝[(1＋Smin)Ls＋δ]－δz
（3-2）
LM—型芯徑向尺寸（mm）
Ls—塑件徑向公稱尺寸（mm）
Δ—塑件公差值（mm）
Smin—塑件最小收縮率（%）
凹
模
深
度
尺
寸
HM＝[(1＋Smin)HS－δz]＋δz
（3-3）
HM—凹模深度尺寸（mm）
HS—塑件高度公稱尺寸（mm）
Smin—塑件最小收縮率（%）
δz—凹模深度制造公差（mm）
型
芯
高
度
尺
寸
HM＝［（１＋Smax）Hs＋δz］－δz
（3-4）
HM—型芯高度尺寸（mm）
HS—塑件孔深尺寸（mm）
Smax—塑件最大收縮率（%）
δz—型芯高度制造公差（mm）
中
心
距
尺
寸
LM＝[(1＋Scp)Ls]±
（4-5）
LM—模具中心距尺寸（mm）
LS—塑件中心距尺寸（mm）
δz—模具中心距尺寸制造公差（mm）
Scp—塑料的平均收縮率（%）
我們目前已經(jīng)知道了所有的塑料制件的相關尺寸，它的零件圖如下面圖3.1所示，結(jié)合上述的尺寸計算的相關公式，我們最終帶入數(shù)據(jù)即可得到所要計算的成型部件的主要計算結(jié)果，在公式中，它的對應字母的相關取值如下：（S_max=0.6%，， ，）
圖3.1 塑料制件的零件尺寸圖
3.1.1凹模徑向尺寸計算
（1）LS=67時，△=1.6，δz=0.4266
因此算得 LM=1+0.006×67-1.6 +δz=65.0280+0.42667
（2）LS=14時，?=0.72，δz=0.192
因此算得 LM=[1+0.006×14-0.72}+δz=13.3640+0.192
（3）LS=27時，?=0.94，δz=0.2505
因此算得 LM=[1+0.006×27-0.94}+δz=26.2220+0.2505
（4）LS=61時，?=1.4，δz=0.3735
因此算得 LM=[1+0.006×61-1.4}+δz=59.9660+0.3735
（5）LS=34時，?=1，δz=0.2665
因此算得 LM=[1+0.006×34-1}+δz=33.2040+0.2665
3.1.2凹模深度尺寸計算
（1）HS=25時，?=0.94，δz=0.251
因此算得 HM=[1+0.003×25-0.251}+δz=24.8240+0.251
（2） HS=2.5時，?=0.42，δz=0.112
因此算得 HM=[1+0.003×2.5-0.112}+δz=2.39550+0.112
3.1.3型芯徑向尺寸計算
（1） LS=3時，?=0.16，δz=0.0425
因此算得 LM=[1+0.003×3+0.16]-δz=3.169-0.04250
（2）LS=1時，?=0.16，δz=0.0425
因此算得 LM=[1+0.003×1+0.16]-δz=65.802-0.04250
（3）LS=59.2時，?=0.46，δz=0.1225
因此算得 LM=[1+0.003×59.2+0.46]-δz=59.8376-0.12250
3.1.4型芯高度尺寸計算
（1）HS=24時，?=0.28，δz=0.3265
因此算得 HM=[1+0.006×24+0.28]-δz=24.424-0.32650
（2）HS=1時，?=0.16，δz=0.0425
因此算得 HM=[1+0.006×1+0.16]-δz=1.166-0.04250
（3）HS=22.5時，?=0.28，δz=0.3265
因此算得 HM=[1+0.006×22.5+0.28]-δz=22.915-0.32650
3.1.5位置尺寸計算
式中 δz=±0.01
（1）LS=22時，
因此算得 LM=1+0.0045×22±0.005=22.099±0.005
（2）LS=42時，
因此算得 LM=1+0.0045×42±0.005=42.189±0.005
其它未計算尺寸由于沒有精度要求，可直接按制品塑件有關尺寸加工制作
3.2型腔壁厚的計算
在塑件制造的期間，型腔會受到很多個力，其中有：所注入的熔融狀態(tài)的塑料，合模時產(chǎn)生的壓力以及開模時會有拉力等等。計算壁厚時，我們需要著重依據(jù)塑料溶體的壓力，因為這個力的作用下型腔最容易發(fā)生變形。在計算型腔壁厚的時候，我們也需要對模具的剛度和強度作出必要的計算，當著兩者都達到要求了才能正常生產(chǎn)出塑件，降低脫模時的復雜程度。
我們這次所需要生產(chǎn)的塑料制件中，制品是是矩形，它不是那種不規(guī)則的圖形，也不是什么非常復雜的圖形，它的模具內(nèi)的型腔也是采用矩形成型，這樣的型腔跟其他的型腔會有所不同，如果只是用一個單獨的型腔將會很難制造，所以我此次采用的是兩個型腔鑲嵌拼式，這樣會使得生產(chǎn)制造更為簡單，也能更好的達到要求。根據(jù)國家技術標準，我們查模具技術手冊可得下表3.2。
表3.2 型腔、模套壁厚以及型腔寬度參考表
型腔寬度a
型腔壁厚s
模套壁厚t
～40
9
22
40～50
9～10
22～25
50～60
10～11
25～28
60～70
11～12
28～35
依照該次塑料制件的尺寸，我們就可以推斷出模具的型腔壁厚，還有模套的壁厚也同時可以得出來，較長的一端壁厚，（也就是a=67毫米時），S=11~12毫米，再有就是模具的另外一個方向，（也就是a=27毫米時），S=9毫米。當然，但憑借推薦表就直接選取型腔壁厚這個是存在很大的危險系數(shù)的，我們一般還要保證他的強度和剛度的要求，這樣才能安全生產(chǎn)，不出事故，生產(chǎn)人員安全得以保障。
圖3.2 型腔壁厚的零件尺寸圖
（1） 壁厚的剛度的計算公式
（3-1）
（2） 壁厚的強度的計算公式
（3-2）
3.2.1計算較長一端的型腔壁厚（即當L1=67mm時）
（1）計算壁厚的強度
=071×67×=18.95（mm）
（2）計算壁厚的剛度
=0.31×67×=11.67（mm）
通過上述的計算，在較長的那一個方向上，壁厚應當選擇兩者中較大值，這樣才能確保生產(chǎn)過程中的安全，所以取19mm是合適選擇。
3.2.2計算短的一端的型腔壁厚（即當L1=27mm時）
（1）計算壁厚的強度
=071×27×=7.64（mm）
（2）計算壁厚的剛度
=0.31×27×=3.472（mm）
通過上述的計算，在稍短的那一個方向上，壁厚應當選擇兩者中較大值，這樣才能確保生產(chǎn)過程中的安全，所以取8mm是合適選擇。
最后，我們根據(jù)國家標準推薦表，還有上面細致的計算，可以確定本次模具設計中型腔的壁厚取值，它們的取值為：S1＝20mm，S2＝9mm
3.3模架的選用
模架是模具設計過程中的重要部分，它是注射模的骨架和基體部分所組成的，模架里有很多的成型零件，比如：型腔、斜導柱、型芯等等。模架必須要能夠與注射機完美相接，開模與閉模具、脫模等工作都與模架屬性緊密相關。
注塑模具的結(jié)構(gòu)具有多種：有“一開式”、“二開式”、“三開式”和“四開式”等多種基本結(jié)構(gòu)?？紤]到模具的內(nèi)部構(gòu)造設計十分復雜，而且每個塑件的形狀，尺寸大小不一，所以現(xiàn)在的生產(chǎn)中，多數(shù)已經(jīng)將模具里面的成型零件標準化，系列化，同一個模架其實也能同時用在多個不同類型的塑件制品上，只要塑件的大概尺寸相同，利用同一個模架，只要更換一個不同的型腔，它就能夠生產(chǎn)不同的塑件來。況且模具里面有許許多多的標準件，正是如此，生產(chǎn)者可以直接選用適合自己塑件的標準件來構(gòu)成自己想要的模架，這樣一來，可以有效的縮短模架設計的周期，提高生產(chǎn)效率的1/3。
通過對我們該次所要生產(chǎn)的塑件的結(jié)構(gòu)分析，還有以上的型腔壁厚的大量計算，選擇的模架的尺寸不能小于型腔壁厚的長度與型腔邊長尺寸。結(jié)合這次模具設計的特性，其中包含了側(cè)抽機構(gòu)，還有一個比較大的滑塊，所以我們在選擇模架時需要一個尺寸比較大的，令模架中間正好是型腔部分，這樣才能達到設計要求。通過分析比較多種類型的模架，要找到一個最能滿足本次模具設計的模架，我們選用的是龍記模架2930型號中的 H-GAI系列模架，它的安裝方式是根據(jù)注射機的拉桿內(nèi)間距確定的，一個模架必須要與該模具的注射機完美拼合，這樣才能順利的生產(chǎn)，本模架最后確定使用直身模。它的具體機構(gòu)如下圖3.3所示
圖3.3 龍記模架2930系列結(jié)構(gòu)框架圖
4 注射機的選用
任何塑件的成型都需要使用注射機，注射機可以實現(xiàn)脫模，還能起到固定模架的作用，另外的一個作用是將熔融狀態(tài)的的用料注射到模具體的型腔內(nèi)部。注射機的技術規(guī)格將會對塑件成型的速率以及質(zhì)量等方面有著直接的影響，所以一定在選擇注射機時要選對型號，不可隨意選擇。通常情況下注射機按照外形來區(qū)分可分為立式注射機、臥式注射機和角式注射機。
臥式注射機如今在世界上是使用得最多的注射機，它多數(shù)利用螺桿方式注射，其注射方向與合模方向處在一個高度上橫臥安裝。它自動化程度很高，便于操作，填料與塑件成型過程結(jié)束后都十分方便，生產(chǎn)效率極高，廣泛用于當今的注射模具生產(chǎn)中。在那些塑件較小的模具設計中，螺桿式注射機頗受歡迎，它的利用非常合理，也能很好的完成注射任務。
在選擇一個合適的注射機時，通常我們從以下各個方面來進行考慮：
（1）模具內(nèi)部各個部位的溫度，注射溶料前的溫度還有它成型的溫度，在型腔內(nèi)的熔融塑料要推動它的壓力為多少；
（2）選用的注射機是否便于塑件最后的脫模，他在使用過程中是否方便生產(chǎn)；
（3）使用的塑料制品的用料的要求有什么，我們選用的注射機是否可以達到它的特殊要求；
（4）塑件制品的體積大小為多少，本次使用一模兩腔，選用的注射機正常注射量能否達到，它的公稱注射量可否達標。
綜上所述，在本次的塑件中，它的最大注射壓力為128Mpa，而且本次用料成型時需要使用螺桿式的注射機，最后，就是利用總注射量公式V總= 2×V塑+V澆可以計算出該次塑件注射時需要的注射量總體積為22.164cm3 。結(jié)合這些要求，最后選用的注射機型號為SZ-100/40型號，它的一些重要參數(shù)如下表4.1所示：
表4.1 注射機SZ-100/40重要參數(shù)
結(jié)構(gòu)形式
臥式
理論注射容量（cm3）
100
螺桿直徑（mm）
35
注射壓力（MPa）
170
注射速率（g/s）
95
塑化能力（kg/h）
40
螺桿轉(zhuǎn)速（r/min）
0～200
鎖模力（KN）
800
拉桿內(nèi)間距（mm）
320×320
移模行程（mm）
305
最大模具厚度（mm）
300
最小模具厚度（mm）
170
模具定位孔直徑（mm）
φ100
噴嘴口孔徑（mm）
SR10
由此處的注射機參數(shù)在后面還可以用其中的數(shù)據(jù)對很多數(shù)據(jù)校核。
5 分型面的設計
分型面的含義其實就是指一個塑料制品從注射熔融的塑料到成為一個產(chǎn)品時，它需要被取出來，在模具分開取出的那個面。模具的分型面可以有一個，也可以有幾個，視模具的結(jié)構(gòu)而定。
分型面的選擇至關重要，它對最后塑件成型的質(zhì)量，模具的生產(chǎn)制造有不利干涉。選擇分型面時需要考慮以下因素：
(1)分型面的確定應使塑件脫模簡單。分型面應確定在塑件最大截面處，開模后能使成型好的塑件順利地脫出模腔；因為注射模的推出機構(gòu)往往設在動模一側(cè)，型芯也會設在動模部分，塑件最后也會留在動模上，這樣能便于脫模；
(2)分型面的選擇應有利于抽芯。當塑件帶有側(cè)孔、側(cè)凹時，模具上就要設計側(cè)向分型抽芯機構(gòu)，模具上會有兩個以上的分型面，此時要考慮盡量避免模具定模抽芯并充分發(fā)揮注射機開模行程長、開模力大的長處，使模具構(gòu)造簡單；
(3)分型面的選擇應有利于保證塑件的質(zhì)量要求和尺寸精度；
(4)分型面在選擇應當與排氣系統(tǒng)相輔相成；
(5)分型面的選擇應使模具零件易于加工，減小加工難度
根據(jù)上述的原則，這次設計要使塑件質(zhì)量有所保證，不能出現(xiàn)損壞塑件的現(xiàn)象，并且要使得脫模方便簡單，我們選取的分型面在塑件斷面面積最大的地方，這樣可以使得模具生產(chǎn)加工方便，它的具體方位見圖5.1
圖5.1 塑件分型面位置圖
6 澆注系統(tǒng)的設計
注塑模具中必須要設計澆注系統(tǒng)，它是由四個部分組成的，分別是主流道、分流道、澆口還有冷料穴這四部分。注射模的澆注系統(tǒng)，是一條讓塑料溶體流動的通道，注射機把熔融的塑料從噴口射出，通過澆注系統(tǒng)，最后通入到各個型腔之間，而澆注系統(tǒng)正是用來達成此目的的通道。接下里我們會對澆注系統(tǒng)的各個部分一一設計出來，在設計的過程中，需要嚴格遵照以下的這些準則：
(1)澆注口的設計要合理，尺寸大小以及方位要確定好，便于注射；
(2)通道里的設計要科學，不能充入過多的外界氣體；
(3)澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計要符合熔融體運動學原理，盡可能減小阻力；
(4)模具內(nèi)型腔較多時，不能讓每個型腔的容積太懸殊，這樣會影響塑件質(zhì)量；
(5)澆注系統(tǒng)的通道不能太長，生產(chǎn)時需要盡可能的縮短周期，生產(chǎn)有更好效率。
6.1主流道的設計
主流道是澆注系統(tǒng)的一個首要部分，它連接著注射機的噴嘴，并且與分流道相，注射機噴出的熔融塑料首先就是經(jīng)過主流道的，然后再通過主流道流入分流道里。主流道的中心位置應該與注射機噴嘴的中心位置在一個軸心線上。主流道的澆口橫截面一般為圓形，并且有錐度，澆口上做成可拆卸的澆口套與定模扳相連接起來。
圖6.1模具澆口套與選用注射機噴嘴結(jié)構(gòu)圖
設計主流道時要注意下面情況：
(1) 主流道不能影響脫模，它與噴嘴相接的地方制作成半球形凹坑，4毫米左右的深度，球面的半徑要比注射機噴嘴大2毫米，主流道的入口端和出口端的直徑是根據(jù)注射量和塑料的種類而不同的；
(2)主流道的圓錐角要設置合理，流動性較好的塑料取2°至4°，其它的就取3至6°即可，它的設計與主流道長度也有關；是論文的主要部分。
(3)主流道的長度不能太長，一般都取在60mm以下，便于溶體快速沖型；
(4)主流道的設計要保證熔融塑料能夠順利的流動，阻力不能太大，所以澆口套的內(nèi)壁粗糙程度要加工到Ra＝0.6μm ；
(5)主流道是一個磨損比較大的部位，因為它經(jīng)常與注射機的噴嘴接觸并摩擦，所以一般需要設計為襯套式的，而且要用硬度好的材料；
6.2冷料穴的設計
冷料穴一般都是用來儲存第一次注射與第二次注射時中間過程所產(chǎn)生的冷料的，還有就是剛注入熔融塑料最前期的那些冷料，這些冷料如果進入到型腔中，將會影響塑料制件的質(zhì)量。冷料穴通常在主流道末端設有一個并且在分流道的末端也還設有一個，這樣能夠避免冷料進入到型腔中而影響塑件質(zhì)量。冷料穴在設計時，尺寸一般大于主流道的直徑，它設計位置在主流道對面的動模板上。
6.3分流道的設計
分流道的設計在注塑模具中是必不可少的，無論是多型腔的模具還是單型腔的大型塑件，都需要設有分流道，他是用來連接主流道與澆口的，分流道的溶體最終講進入到型腔中，當我們把分流道設置合理，對于它的尺寸大小，形狀以及方向等等做好優(yōu)化，可以使得生產(chǎn)出來的塑件質(zhì)量高，效果好。它一般被設置在模具分型面的成型區(qū)域內(nèi)，
我們用一模兩腔來設計本次作品，因此，分流道的設計很重要，并且做好跟分流道相關的一系列計算。
在注塑成型過程中，控制原料的量是很關鍵的一步，我們在設計分流道時候以分流道中產(chǎn)生的凝料最少為原則。我們還需要注意以下幾點原則：
(1)分流道的橫截面積要設置合理，在不影響塑件成型的要求下，盡可能設置得小一點較好 在滿足注射成型工藝的前提下，分流道的截面積應盡量小。
(2)為了減少注射時間，縮短注射周期，分流道的長度要設置短一點。
(3)分流道的設計要使溶體能夠快速的進入到各個型腔內(nèi)部。
(4)溶體在流經(jīng)分流道時，不能有太大的阻力，所以分流道的形狀不能太多彎曲。
(5)分流道的設計不能太復雜，要便于加工與制造。
(6)分流道的設計不能影響模具其他部位的功能正常使用。
6.3.1分流道的截面形狀
分流道截面形狀也是具有多種多樣的，其中包含了：矩形，圓形，梯形，U形和正六邊形等一系列形狀。為了能夠達到更好的效果，我們通常制造出來的流道橫截面積大，分流道的外表面積小，這樣可以減少能量的損失還有各種力的損失，流道的效率K可以用一個數(shù)值來表示;它等于分流道的橫截面積與分流道的周長相除所得到的商值。在各種形狀的橫截面對比中，當選用圓形時，其效率是最高的，此時損失的熱量少，損耗的壓力也低。在制造的塑件中，選用的分型面為平面時，人們經(jīng)常拿圓形或正六邊形的截面制造分流道，在加工不簡單的時候，則常常選用梯形或U字形的分流道。U字形的截面分流道損失的熱量較少，在幾種形狀比較中排在第三，僅次于正方形和圓形，U字形的橫截面分流道性能非常好，而且加工方便快捷，并且在最后過程中容易脫模。因此，相比較而言，最后確定方案如下圖所示。
圖6.4該次所選定U截面圖
6.3.2分流道的截面尺寸
分流道截面尺寸計算方法有多種，但是為了計算簡捷，一般會用塑件的特性來確定界面尺寸，比如塑件的形狀大小，內(nèi)外壁厚，注射快慢，還有分流道的總長度等。通過研究與總結(jié)，我們在制造注塑模具時，分流道的直徑一般都在8mm左右。分流道直徑大小往往跟模具的尺寸有重要的關系，因為此次模具不大，現(xiàn)在選擇6mm大小的直徑。它的國家標準的某些重要參數(shù)如下：
表6.1 不同材料分流道直徑推薦表
材料名稱
分流道直徑（mm）
材料名稱
分流道直徑（mm）
ABS ,SAN, (AS)
4.8～9.5 1.6～10
PC
4.8～10
POM
3.0～10
PE
1.6～10
丙烯酸酯樹脂
8.0～10
PP
4.8～9.5 1.6～10
醋酸纖維
1.6～11
耐沖擊PS
3.2～10
聚甲基丙烯酸丁酯
1.6～10
聚砜
6.4～10
耐沖擊丙稀酸酯樹脂
8.0～13
熱塑性聚酯
不強化3.1～8.0
強化1.6～10
尼龍
1.6～10
SPVC
3.1～10
PPO
6.4～10
HPVC
3.4～16
PPS
6.4～10
聚氨酯
6.4～8.0
6.4澆口的設計
澆口的設計對于所得的注塑件有著極大的影響，只有設計好澆口，才能減少所生產(chǎn)的出來的塑件的缺陷。主流道與型腔需要一個部件連接，分流道與型腔也需要一個部件來連接，這兩者所需要的部件就是所謂的澆口。澆口是澆注系統(tǒng)很重要的一個部分，澆口的橫截面積很小，當溶體流經(jīng)此處時，溫度會上升，熔融塑料的粘度也會降低，這樣能使溶體快速充滿型腔。本次設計的塑料制件作為打印機的后蓋，它表面比較光滑，沒有明顯的傷痕，它的澆口也跟其他的塑件不一樣，綜合考慮，本次模具設計選用潛伏式澆口，它的位置與形式都如下圖6.5所示
圖5.6澆口位置和形式的選擇
潛伏式澆口在模具設計制造中，經(jīng)常使用到這一種澆口方式，它跟那些點澆口的特點有著很大的不同，有著很多完美的特征，具體表現(xiàn)如以下幾點：
(1)潛伏式澆口的位置選擇沒有什么局限性，它可以選在塑件的任一部位；
(2)選用潛伏澆口的生產(chǎn)方式效率高，開模時快捷方便，能省掉很多后續(xù)工作；
(3)點澆口模具開模時比較復雜，加工生產(chǎn)成本較高，而選用潛伏式澆口制造的模具簡單，造價成本低；
(4)潛伏式澆口使用范圍巨大，有專門的銑切工具，在加工中操作簡單。
7 成型零部件的設計
7.1型腔的設計
本次設計的塑件中，它是屬于打印機的后蓋，里面有著比較多的強肋，用一個單獨的型腔來注塑成型的話比較復雜，且不便于加工，本次設計的模具中型腔被分為兩個部分，它是由一個鑲拼式的型腔組合而成的，它的具體結(jié)構(gòu)如下圖所示：
圖7.1 凹模的型腔設計a(型腔1)、b（型腔2）
本次的塑件中，上面留有一個直徑為3mm的小孔，它是型腔設計的一個難點，在型腔的設計中，無法一次把該小孔給成型出來，它需要加一個圓型芯的設計，這樣就能加工出該小孔，本次設計中的圓型芯設計將在接下來的零部件設計中會有詳細講解。本次設計的型腔采用a、b兩個型腔的鑲拼式，這樣有利于塑件的成型，便于模具的設計，方便加工。
7.2圓型芯的設計
本次的塑件中，上面有一個小孔，這樣的小孔在塑件的成型中只用型腔很難設計出來，所以采用一個圓型芯來加工這個小孔，模具中的圓型芯就是專門加工此類小孔使用的，還還具有定位的作用，使得塑件成型之后不會跑偏。
圖7.2 圓型芯的設計與位置圖
本次設計的圓型芯是用四部分組成，每一部分都是用一小段圓柱得來的，最下端的圓柱直徑為3mm，它與小孔的直徑大小相同，而且本圓柱的直徑越往上就越大的，這樣的設計是為了便于最后把它拔出，它的最上端是與定模塊相連接。它的三維圖形如下圖7.3所示：
圖7.3 圓型芯的三維立體結(jié)構(gòu)圖
8 導向定位機構(gòu)和脫模機構(gòu)的設計
注注射模的導向機構(gòu)主要有導柱導向和錐面定位兩種類型。導柱導向機構(gòu)用于動、定模之間的開合模導向和脫模機構(gòu)的運動導向。錐面定位機構(gòu)用于動、定模之間的精密對中定位。
8.1導向機構(gòu)的設計
在模具的設計中，導向機構(gòu)是并不可少的，它在注射成型的過程中，可以使得動模板與定模板在合模時不出錯誤，并且使得合模后模具體內(nèi)的型腔正確吻合。同時，導向機構(gòu)還能使得安裝模具時不出錯誤，可以引導工人按照正確的順序合模，避免合模過程中破壞模具，導向機構(gòu)還可以承擔一定的側(cè)向壓力。導柱導向機構(gòu)其實是由導柱和導套兩個部分所組成的，他們的配合是采用了間隙配合，這樣便于運動而不至于卡死，導套可以在到住上靈活運動在該次模具設計中將使用13根推桿把塑件推出，可以可按照標準模架上的布局來設計，一共使用4根推板來作為支承柱。
8.2定位機構(gòu)的設計
成型精度要求高的大型，壁厚較小，深腔塑件時，型腔內(nèi)側(cè)壓力較大，易引起型芯或型腔偏移，因此增設定位裝置。雖然，本次設計的模具尺寸精度要求不高，也非大型，薄壁，深腔塑件，但是由于成型孔的型芯在定模，而且形成孔外壁厚的圓柱較小，直徑只有8mm，為了保證模具合模時，型芯一定在圓柱內(nèi)，而非與其它成型表面相撞，以致不能確?？椎奈恢镁然蛘呱踔翐p壞成型零件，因此在模具中加上了錐面定位裝置。
8.3脫模機構(gòu)的設計
脫模機構(gòu)顧名思義就是用來將塑件脫離模具所用的機構(gòu)，塑件注射成型之后，就需要開模，但是塑件還會附在模具體上，我們這時候就需要設計一個脫模機構(gòu)，把塑件從目具體中完整的取出。當然，脫模機構(gòu)的設計不能影響塑件的質(zhì)量，要在完整的取出塑件的同時并且不損壞塑件。由于每一種塑件的形狀都不一樣，所以我們設計的脫模機構(gòu)也是不相同的。在模具工業(yè)中，我們常常使用推桿脫模機構(gòu)來完成，或者或者有時會用推件板等方法。
脫模機構(gòu)的設計要考慮以下幾個因素：
(1)脫模機構(gòu)設計要合理，節(jié)約成本的同時還要容易加工制造，并且使用簡單方便，質(zhì)量要求要有保證；
(2)脫模機構(gòu)設計中要使開模時塑件附在動模上，不能留在動模的正中央，這樣脫模會太復雜；
(3)脫模機構(gòu)中的頂出裝置的位置要設計好，不能在頂出塑件時損傷塑件，使塑件變形或者外表面劃傷等。
脫模機構(gòu)設置在哪里是依據(jù)塑件留在哪個模上決定的。開模時塑件是附在定模還是動模都是有可能的，最終情況要根據(jù)自己的設計來確定，為了讓塑件可以正常取出，我們需要得出兩種情況的脫模力，他們的計算如下：
(1)動模脫模力Qm的計算
動模塑件橫斷面為矩環(huán)形所需的脫模力計算公式為：
（8-1）
其中：
E—塑料的拉伸模量（MPa），E=1.4～3.1（×103）Mpa；
ε—料成型平均收縮率,ε=0.45%；
t—塑料的平均壁厚,體積V=1.0385×104mm2,
曲面面積S=9.6085×103mm2，則t＝V/S＝2.16mm；
L—塑件包容型芯的長度，L=22.5mm；
μ—塑件的泊松比,μ=0；
φ—脫模斜率，tgφ=0.02，cosφ=0.9998，sinφ＝0.019996；
f—塑件材之間的摩擦系數(shù) f=0.5；
K1—由于和φ決定的無因次數(shù)；
K1＝1＋fcosφsinφ＝1+0.5×0.9998×0.019996=1.009996
B—塑件在與開模方向垂直的平面上的投影面積（㎝2），當塑件底部上有通孔時，10B項設為0。B=13.124cm2。
則帶入數(shù)值計算得到：
動模所需的脫模力為Qm＝1992（N）
(2)定模脫模力Qf的計算
由于定模型芯處既懸臂圓柱體的壁厚t=2.5mm， t/D>1/20 屬于厚壁殼體，則平均直徑D＝（3.42＋3）÷2＝3.21mm
由于截面為圓環(huán)形的脫模力的計算公式如下：
（8-2）
其中：
E—塑料的拉伸模量（MPa），E=1.4～3.1（×103）Mpa；
ε—料成型平均收縮率,ε=0.45%；
L—塑件包容型芯的長度，L=24mm；
μ—塑件的泊松比,μ=0；
φ—脫模斜率，φ＝30′，則tgφ=0.0087，cosφ=0.99996，
sinφ＝0.00873；
f—塑件材之間的摩擦系數(shù) f=0.5；
K1—由于和φ決定的無因次數(shù)；
K1＝1＋fcosφsinφ＝1+0.5×0.99996×0.00873=1.004
B—塑件在與開模方向垂直的平面上的投影面積（㎝2），當塑件底部上有通孔時，10B項設為0。
則：定模脫模時所需的脫模力為：Qf＝82.097（N）
非常明顯的可以看出動模的脫模力遠遠地大于定模的脫模力，因此塑件將一定留在動模側(cè)，因此可以在動模處設置簡單的脫模機構(gòu)便可以完成脫模。
9 側(cè)分型與抽芯注射模的設計
9.1斜導柱的設計
斜導柱在側(cè)向分型抽芯機構(gòu)中是十分重要的。在開合模過程中斜導柱驅(qū)動滑塊，使其運動從而側(cè)向抽拔出型芯。斜導柱在滑塊的斜孔中來回的運動，因此要求斜導柱的材料要有一定的硬度和耐磨性；依靠斜導柱抽出側(cè)型芯，斜導柱將承受彎曲力，為了保證開合模的順利進行并且斜導柱不會因受力過載而彎曲變形甚至折斷，需要對斜導柱進行相關的理論計算。
（1） 抽芯距的計算
抽芯距其實就是將組合凹模從成型的地方抽拔到不阻礙塑料制件脫模的地方的長度距離。 塑件才能順利抽出，因此該次模具設計中，S應取4mm的長度。
（2） 抽芯力的計算
側(cè)向型芯被抽出時并拉到離開凹模的位置所用的力稱為抽芯力，它的計算與脫模時所用的公式相似，為：
（9-1）
其中 ：
E—塑料的拉伸模量（MPa），E＝1.4～3.1（×103Mpa），取E＝2.25×103Mpa；
ε—料成型平均收縮率，ε＝0.45%；
μ—塑件的泊松比，μ＝0
φ—脫模斜率 tgφ＝0.02，cosφ＝0.9998
f—塑件材之間的摩擦系數(shù)，f＝0.5
k1—由φ決定的無因次數(shù)，k1＝1+0.5×0.9998×0.019996＝1.010
k2—由φ決定的無因次數(shù)，為了安全起見取10；
B—塑件在與開模方向垂直的平面上的投影面積（㎝2），B＝67×25＝16.75cm3；
a—矩形型芯短邊長度（mm），a＝1mm；
b—矩形型芯長邊長度（mm），b＝59mm；
L—塑件包容型芯的長度（mm），L＝1mm。
代入數(shù)值有：
＝57.74＋167.5＝225.4N
（3）斜導柱的受力計算
在脫模的過程中，斜導柱會受到一個力，為了保證抽芯的過程中不會因為脫模力而使得斜導柱變形，我們需要對它所受彎曲力進行計算，計算公式如下：
（N） （9-2）
代入數(shù)值算得彎曲力N的大小為
（4） 斜導柱的直徑的計算
直徑的大小與受力有著直接的關系，斜導柱的直徑計算方法：
斜導柱的直徑由它所承受的最大彎曲力決定，按斜導柱所受最大彎曲應力應小于許用彎曲應力的原則，可有斜導柱直徑計算公式如下：
（mm） （9-3）
則代入數(shù)值得：
（mm）
為了保證安全則取d＝8mm。
(5)斜導柱長度的計算
斜導柱的長度應根據(jù)抽拔距、斜導柱直徑及其斜角的大小確定。抽芯方向與開模方向垂直時其長度計算公式如下：
＋（10～15） （9-4）
其中：
L—斜導柱的總長度（mm）；
D—斜導柱固定部分大端直徑（mm），D＝11mm；
h—斜導柱固定板厚度（mm），h＝25mm；
d—斜導柱直徑（mm），d＝8mm；
α—斜導柱的斜角（°），α＝15°；
代入數(shù)值得：
（mm）
為了較為順利的開模取L＝58mm。
9.2滑塊的結(jié)構(gòu)設計
本次設計中的斜滑塊側(cè)向抽芯機構(gòu)，它的結(jié)構(gòu)不是單一的，我們這里采用組合式，它不是一個完整的部分，需要與幾個零件組合而來，這種方法成本低，使用快捷，容易生產(chǎn)和替換零件側(cè)型芯與滑塊結(jié)合在一起，滑塊的主型芯設置在動模上，這樣便于脫模，它的結(jié)構(gòu)簡圖如下9.1
圖9.1側(cè)抽機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設計和裝配
則有：滑塊寬度C、高度B根據(jù)活動型芯外徑最大尺寸、抽芯動作元件的相關尺寸以及斜導柱受力情況等的確定。這里滑塊的寬度C＝60mm，則L＝0.8C＝0.8×60＝48，取L＝50mm，由于運用了滑軌和自潤滑板，可按照標準零件的推薦值取B3＝5mm，B2＝8mm。
9.3復位機構(gòu)的設計
當斜導柱在定模，滑塊在動模的結(jié)構(gòu)，在合模時，須防止滑塊與推出機構(gòu)（推桿或推桿）發(fā)生干涉而導致模具損壞。避免干涉的條件是：
htanα≥Sc （9-5）
式中：h—合模時，推桿端部到側(cè)型芯的最短距離；
Sc—在垂直于開模方向的平面內(nèi)，側(cè)型芯與推桿的重合長度。
通常，htanα只要比Sc大0.5mm即可避免發(fā)生干涉。而本次設計中由簡圖可以清楚的看到側(cè)抽芯與推桿在垂直于開模方向的投影無重合部分，因此不可能發(fā)生干涉現(xiàn)象，不用再設計復位機構(gòu)。
10 調(diào)溫系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的設計
10.1調(diào)溫系統(tǒng)的設計及冷卻計
塑件在注射過程中，注射模里面的溫度是很重要的一部分，我們需要控制好溫度，找到最佳溫度，這樣才能保證塑料制件的質(zhì)量，大大提高生產(chǎn)率，生產(chǎn)出更多更好的產(chǎn)品。模具內(nèi)溫度要設計在一個最好范圍內(nèi)，才能提高經(jīng)濟效益。模具內(nèi)溫度要設計在一個最適宜范圍內(nèi)，才能提高經(jīng)濟效益。模具內(nèi)部溫度的高低會對生產(chǎn)過程有極大的影響，因此我們需要設計一個完美的調(diào)溫系統(tǒng)，并做好以下計算
（1）單位時間內(nèi)，需要從模具內(nèi)除去的的總熱量Q，計算如下：
（10-1）
根據(jù)前面的介紹，把數(shù)值代入公