计算机辅助塑料注射模具的设计(定稿).docx

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学号

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

模具工业的开展现状 1

模具工业今后的主要开展方向 1

计算机辅助设计系统的开展状况和趋势 3

本课题研究的意义 4

论文的整体结构 5

第2章注塑模具介绍

塑料概述 6

塑料的组成 6

塑料的特性 6

热塑性塑料成型的工艺特性 6

注塑成型过程简介 6

注塑模具分类 7

注塑模典型结构 7

第3章CPU风扇支架加工工艺分析

塑件概况 9

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 11

选择注射机 11

4.注塑机的校核 11

成型零部件设计 13

成型零部件分类及结构 13

4.2.2成型尺寸计算 14

4.3浇注系统设计 16

浇注系统的作用 16

对浇注系统设计的具体要求 16

浇注系统的设计 16

4.4侧向分型与抽心机构设计 17

4.4.1侧向分型与抽芯机构的分类 18

4.4.2侧向分型与抽芯机构的设计 18

4.5注塑模导向机构设计 20

4.5.1导向机构的功能及其分类 20

设计要点及设计方案 20

4.6顶出机构 21

顶出机构的分类 21

顶杆脱模机构的设计要点 22

设计采用方案 22

复位装置 23

冷却系统介绍 23

模具总体结构分析 24

模具用钢 25

塑料模具用钢的必要条件 26

选择钢材的条件 26

注塑模具常用材料 26

模具的装配与调试 26

4.11.1装配基准确实定 26

4.11.2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，振兴和开展模具工业，日益受到世界各国的重视和关注。

“模具是工业生产的根底工艺装备〞也已经成为广阔业内人士的共识。

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较的。

作为根底工业,模具的质量、精度、寿命对其它工业的开展起着十分重要作用,在国际上被称为“工业之母〞,对国民经济的开展起着无可置疑的关键作用。

模具工业是制造业中的一项根底产业，是技术成果转化的根底，同时本身又是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业兴旺国家被称为“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〞；德国那么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“整个工业开展的秘密〞，是“进入富裕社会的原动力〞。

日本模具产业年产值到达13000亿日元，远远超过日本机床总产值9000亿日元。

如今，世界模具工业的开展甚至已超过了新兴的电子工业。

我国国民经济的高速开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2021年，在建筑与建材行业方面，塑料门窗的普及率为30%，塑料管的普及率将到达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开展。

模具行业在“十五〞期间的增长速度将到达13%～15%。

每年进口模具约占市场总量的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]。

模具工业今后的主要开展方向包括：

〔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、本钱和效率。

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迅猛开展,CAD/CAM技术的开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,国内模具企业中已有相当多的厂家引进了较高档的CAD/CAE/CAM系统,UG、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:

RapidPrototyping&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:

RapidMetalTooling）那么是由新产品设计迅速形成高效、低本钱、优质的批量生产并抢占市场的必由途径,是RPM技术进一步开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而本钱仅为后者的1/4至1/2。

快速经济制造技术,具有制造周期短、本钱低等优点,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开展,特别是随着市场经济的开展,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,本钱低,可铸造高强度锌合金,铝锡合金,铝合金铸件及注塑工程塑料制件等,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，使模具精益求精的根底上，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本钱方面，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、降低本钱，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、短周期的开展趋势日益明显，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〔0.1um〕级精密加工；三是用于超精密电子器件的毫微米〔0.001um〕级精度加工。

目前，超精密加工已进入纳米〔～100um〕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开展，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、自动化的方向开展。

塑性成形技术与科学开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。

在我国经济快速开展和新技术的应用与引导下，模具在国民经济中作用愈来愈大，一定程度上将决定了我国机械制造业的市场竞争[9]。

计算机辅助设计系统的开展状况和趋势

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开展逐渐趋向标准化、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根底,是指导标准化管理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系统先前都是独立开展起来的,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,包括方案构思与最正确方案选择、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开展的必然趋势。

目前计算机辅助设计技术已经应用于许多行业,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。

塑料行业从起步到现在有很大的开展，水平有了较大的提高，塑料作为高分子化学和材料科学开展的重要成果，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中的用品得到了广泛的扩大，同时也取得了显著成效。

因此大力推行模具业具有重大的意义，且掌握塑料注射模的设计是很有必要的。

本论文先介绍模具工业的开展现状和今后的开展方向以及大概阐述塑料及其成型工艺性能。

通过注射模具的介绍引出本论文具体设计的塑件〔CPU风扇支架〕。

根据塑件确定注射模具的设计方案，包括浇注系统设计、抽芯机构设计、注塑模导向机构设计、顶出机构设计、冷却系