学生姓名

学 号

专 业

材料成型及控制工程

（模具设计）

指导教师

职 称

教授

所在院系

机电工程系

课题来源

自拟课题

课题性质

工程技术研究

课题名称

溶剂定量滴定控制器阀管塑件的注射模具设计

毕业设计的内容和意义

1. 主要内容：

（1）测绘塑料件产品图；

（2）分析溶剂定量滴定控制器阀管塑件成型要求与模具成型结构；

（3）模具要求一模二腔，搭接式侧浇口进料；

（4）采用侧向抽芯机构进行侧向抽芯；

（5）完成模具装备图（计算机绘制）和主要成型零件图。

图1  产品的三维图

2. 本课题研究意义：

（1）进一步熟悉注射模具结构、设计和加工，培养设计及动手能力。

（2）通过PRO/E软件掌握一门三维造型软件，充分利用先进制造技术，缩短模具的设计与制造周期。

（3）掌握塑料模具设计的基本技能，具有运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力。

（4）综合应用本专业所学课程的理论和实际生产知识，进行塑料模具设计的训练，从而具有设计中等难度的塑料模具能力。

文献综述

随着全球经济的发展，新的技术革命不断取得新的进展和突破，技术的飞跃发展已经成为推动世界经济增长的重要因素。市场经济的不断发展，促使工业产品越来越向多品种、小批量、高质量、低成本的方向发展，为了保持和加强产品在市场上的竞争力，产品的开发周期、生产周期越来越短，于是对制造各种产品的关键工艺装备—模具的要求越来越苛刻。一方面企业为追求规模效益，使得模具向着高速、精密、长寿命方向发展；另一方面企业为了满足多品种、小批量、产品更新换代快、赢得市场的需要，要求模具向着制造周期短、成本低的快速经济的方向发展。计算机技术、软件技术、新材料、新技术的发展，使得快速经济制模技术如虎添翼，应用范围不断扩大，类型不断增多，创造的经济效益和社会效益越来越显著。

1. 计算机辅助机技术

传统的塑料注射成型开发方法主要是尝试法，依据设计者有限的经验和比较简单的计算公式进行产品和工艺开发。但是在注射成型生产实际中，塑料熔体的流动性能千差万别，制品和模具的结构千变万化，工艺条件各不相同，仅凭有限的经验和简单的公式难以对这些因素作全面的考虑和处理，应用CAD/CAE/CAM技术从根本上改变了传统的产品开发和模具生产方式，大大提高了产品质量，缩短了产品开发周期，降低了生产成本，强有力地推动了模具行业的发展。

(1) CAD技术

运用CAD技术能帮助广大模具设计人员由注塑制品的零件图迅速设计出该制品的全套模具图，使模具设计师从繁琐、冗长的手工绘图和人工计算中解放出来，将精力集中于方案构思、结构优化等创造性工作。利用CAD软件，用户可以选择软件提供的标准模架或灵活方便地建立适合自己的标准模架库，多种形式的动、定模结构中，采用参数化的方式设计浇口套、拉料杆、斜滑块等通用件，然后设计推出机构和冷却系统，完成模具的总装图。近年来模具CAD软件以美国UGS公司针对注射模推出了注射模设计向导（Mold Wizard）和Pro/E为代表，该系统为用户提供注塑模设计环境、工具和相关知识，以及丰富的标准化的模架库、零件库和嵌件库等。用户利用UG软件可实现塑料注塑模从设计到数控加工成型的全过程，实现模具设计的全3D化，减少模具设计制造周期，带来显著的经济效益。

(2) CAE技术

其借助于有限元法、有限差分法和边界元法等数值计算方法，分析型腔中塑料的流动、保压和冷却过程，计算制品和模具的应力分布，预测制品的翘曲变形，并由此分析工艺条件、材料参数及模具结构对制品质量的影响，达到优化制品和模具结构、优选成型工艺参数的目的。模具工业中CAE软件以MoldFlow软件为

文献综述

最具代表性，其可以对塑料的浇口位置、压力分布、冷却过程以及注射工艺条件等进行模拟分析。找出可能出现的缺陷，提高一次试模的成功率，降低生产成本，

缩短生产周期。

(3) 逆向技术

传统的产品实现通常是从概念设计到图样，再制造出产品，我们称之为正向工程（或顺向工程），而相对于传统的设计而言，“逆向工程”（Reverse Engineering，RE），也称反求工程、反向工程等，它起源于精密测量和质量检验，是设计下游向设计上游反馈信息的回路，主要是通过3D数字化测量仪或光学设备对物理原型进行扫描，获得点云数据，再通过相应的处理软件转变成曲面的过程。逆向工程的思想最初是来自从油泥模型到产品实物的设计过程。

(4) 热流道技术

近年来，热流道系统在中国的逐渐推广与使用。在欧美国家，注塑生产已经相当的依赖于热流道系统。目前在国内基本上没有使用热流道技术的模具现在已经很难出口，这也造成了很多模具厂家对于热流道系统的意识上的转变。但是由于很多外国进口的热流道系统价格比较贵，国内很大一部分厂家接受不了，所以就出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。这对于热流道系统在中国的推广有很大的好处。国内一般采用内热式或外热式热流道装置，少数生产企业采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置，但总体上热流道的采用率达％不到1％0，与国外的50％～80％相比，还是远远不够的。所以，进行热流道注射模具经济性和技术性综合开发与应用，具有广泛发展前景。

(5) 合理选择切削用量

数控车削中的切削用量是表示机床主体的主运动和进给运动大小的重要参数—切削三要素（切削深度、主轴转速、进给速度）。它们的选择与普车所要求的基本对应一致，但数控车床加工的零件往往较复杂，切削用量按一定的原则初定后，还应结合零件实际加工情况随时进行调整，一般在粗车时每刀的被吃刀量为2～3 mm，精车时候为0.5 mm，在用G73仿形加工的时候由于根切要减少被吃刀量，一般粗车的时候为每刀1 mm左右，进给量的调整方法是利用数控车床的操作面板上各种倍率开关，随时进行调整，来实现切削用量的合理配置，这对操作者来说应该具有一定的实际生产加工经验。

传统的、宏观上的注塑成型技术理论及工艺已经发展的比较成熟，随着科学技术的进步，塑料制品从民用向工业、农业、国防和交通等行业发展。对制品质量的要求越来越高，对注塑设备及技术提出了更高的要求。注塑设备和技术开始向高速高效化、自动化、专业化、微小化、精密化方面发展。我国在塑料模具的一些先进技术的发展还非常缓慢，远远落后于欧美发达国家，所以，振兴模具行

文献综述

业，发展先进的成型技术是十分必要的，这对提高中国产品的质量有着极其重要的作用。

参考文献：

[1] 丁国军. MoldFlow软件在注射模设计中的应用，模具制造，2008（6）

[2] 张敏，孙鹏文，叶奇. UG注射模设计向导的应用研究，机械设计与制造

[3] 屈华昌主编. 塑料成型工艺与模具设计. 北京：高等教育出版社，2005.5

[4] 张荣清主编. 模具制造工艺. 北京：高等教育出版社，2006.1

[5] 曾晓雁,吴懿平主编.表面工程学. 北京：机械工业出版社，2007.6

[6] 何涛主编. 模具CAD/CAM. 北京：北京大学出版社，2006.8

[7] 朱晓春主编.数控技术.北京：机械工业出版社，2006.4

[8] 郭黎滨，张忠林，王玉甲.先进制造技术.哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社，2010.1

[9] Y. F. Zhang, H. H. Liu and K. S. Lee. Automated Generation of Lifters for Injection Moulds. London: the international journal of advanced manufacturing technology, Int J Adv Manuf Technol (2002)

[10] Jean-Yves Charmeau Vincent Gilbert. INFLUENCE OF MOLD SURFACE COATINGS IN INJECTION MOLDING. Springer/ESAFORM 2008

研究内容

1．设计、研究思路：

本课题是设计一副塑料成型注射模，其设计、研究思路如下：

（1）认真测绘，分析塑件。该塑件是溶剂定量滴定控制器阀管，塑件的面部壁厚不均匀，呈管状，而且在它的侧向有三处孔洞,必须侧抽芯。

（2）根据零件的尺寸，从而计算其在分型面上的投影面积，计算出塑件的重量，根据投影面积和塑件的重量，锁模力的大小，开模行程的大小合模高度及推出距离的大小等条件，选择标准模架，并且按照标准模架的要求选择合适的注射机。

（3）确定成型方案

1）确定塑件在模具中的位置

由于该塑件不是对称件，又采用一模两腔，要合理的设计产品在模具中的位置，使塑件的侧浇口落在模具的对称线上。

2）选择合理的分型面

在考虑选择有利于脱模的分型面时，由于该塑件是溶剂定量滴定控制器阀管，要和溶剂定量滴定控制器阀芯配合，必须保证塑件的外观质量和精度要求；要有利于侧向抽芯。

3）确定浇注系统的形式及选择正确的浇口位置选用侧浇口，根据塑件的结构选择有利于塑料熔体的流动位置。

4）确定侧抽芯的结构形式

初步方案采用斜导柱侧滑块抽芯，由于抽出距离较小，对模具的空间要求小。采用这种结构的可能性较大。

5） 确定脱模的形式及采用合理推出机构

脱模就采用最简单的一次推出机构，由于塑件的结构比较复杂，要合理的设计推杆的位置。

（4）模具结构设计、装配图及各个零件图的绘制

1）本次课题的模具采用一模两腔侧浇口的形式，并采取斜导柱固定在定模和侧滑块固定在动模板的侧抽芯机构。

2）动模采用型芯固定在动模板的结构，型腔采用镶块结构，镶块结构在以后的设计中逐步完善。

3）模具装配图的和零件图的绘制采用AutoCAD绘制。

2．课题研究的主要内容:

该塑件的面部壁厚不均匀，呈管状，而且在它的侧向有三处圆孔。对于小孔，必然要涉及到小型芯的设计，对于侧向的孔洞，必然要采取侧向抽芯。

从使用性能来看，该塑件主要是和溶剂定量滴定控制器阀芯零件去配合，需要一定的精度。

3．解决的关键问题:

溶剂定量滴定控制器阀管这个产品呈管状侧向有三个长度不同的管道，因此我打算把它的主分型面放在管底部的台阶上，主型芯用来成型底部的孔和内壁，利用侧向抽芯机构成型阀管外壁和三个侧向管道，其中三个管道内的孔利用小型芯来成型，以保证小型芯的强度和加工方便。

4．预期成果:

（1）开题报告；

（2）塑料件产品图（包括塑料零件三维造型图）；

（3）有关课题的英文翻译资料；

（4）模具装配图（计算机绘制）和主要零件图；

（5）设计说明书。

研究计划

第一周     布置任务，借资料、图板等绘图工具，测绘塑料件产品图，查阅有关资料。

第二周     测绘塑料件产品图，翻译有关模具设计与制造方面的英语资料。

第三周     分析塑件的结构特点及模具的成型工艺方案，撰写开题报告。

第四周     分析塑件的结构特点及模具的成型工艺方案，撰写开题报告。

第五周     开始绘制注射模装配草图。

第六周     绘制注射模装配草图、绘制注射模装配图。

第七周     绘制注射模装配草图、绘制注射模装配图。

第八周     计算机绘制注射模装配图。

第九周     计算机绘制注射模装配图。

第十周     计算机绘制模具主要成型零件图。

第十一周   修改模具装配图、修改成型零件图。

第十二周   编写主要成型零件的制造工艺，撰写设计说明书。

第十三周   撰写设计说明书，准备毕业答辩。

第十四周   毕业答辩。

特色与创新

该塑件的面部壁厚不均匀，呈管状，而且在它的侧向有三处圆孔。对于小孔，必然要涉及到小型芯的设计，对于侧向的孔洞，必然要采取侧向抽芯。它的主分型面放在管底部的台阶上，主型芯用来成型底部的孔和内壁，利用侧向抽芯机构成型阀管外壁和三个侧向管道，其中三个管道内的孔利用小型芯来成型，以保证小型芯的强度和加工方便。

指导教师

意  见

同意开题。

指导教师签名：屈华昌

20XX年 3 月 18日

教研室意见

主任签名：

20XX 年 3月20 日

院系意见

院系主管领导签名：

20XX年   月   日