帶有齒輪塑件的模具設(shè)計
帶有齒輪塑件的模具設(shè)計,帶有,齒輪,模具設(shè)計
浙江工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車與機電工程系
畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
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課題名稱： 帶有齒輪塑件的模具設(shè)計
專 業(yè)： 模具設(shè)計與制造
班 級： 03模具（1）班
姓 名： 徐大吉
學(xué) 號： 03
指導(dǎo)教師： 譚小紅
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2006年 03月18日
浙江工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車與機電工程系
畢業(yè)設(shè)計開題報告
1、課題研究的現(xiàn)狀和意義
我國塑料模具無論是在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都有了很大發(fā)展，但與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求和世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、長壽命的中高檔塑料模具每年仍大量進(jìn)口。在總量供不應(yīng)求的同時，一些低檔塑料模具已供過於求，市場激烈；一些技術(shù)含量不太高的中檔塑料模具也有一些向於供過於求。隨著市場的發(fā)展，塑料新材料及多樣化成型方式今後必然會不斷發(fā)展，因此對模具的要求也一定會越來越高。為了滿足市場的需要，未來的塑料模具無論是品種、結(jié)構(gòu)、性能還是加工技術(shù)都必將會有較快發(fā)展，而且這種發(fā)展必須跟上時代發(fā)展步伐。
?2、課題要解決的問題或研究的基本內(nèi)容
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根據(jù)塑料制品的形狀、精度、大小、工藝要求和生產(chǎn)批量，模具設(shè)計軟件會提供相應(yīng)的設(shè)計步驟、參數(shù)選擇．計算公式以及標(biāo)準(zhǔn)模架等，最后給出全套模幾結(jié)構(gòu)設(shè)計圖。一套完整的塑料模一般包括成形零件、合模導(dǎo)向機構(gòu)、澆注系統(tǒng)、頂出脫模機構(gòu)、抽芯機構(gòu)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、排氣機構(gòu)等主要組成部分。這里的每個步驟都是這次設(shè)計過程中需解決的基本問題。
3、課題研究擬采用的手段和工作路線
（1）設(shè)計任務(wù)書
（2）調(diào)研
（3）確定設(shè)計方案
（4）Pro/e設(shè)計結(jié)構(gòu)
（5）結(jié)構(gòu)分析
4、課題研究進(jìn)程計劃
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? 3——4周：開題報告
?5——7周：畢業(yè)設(shè)計
? 8——9周：畢業(yè)論文
? 10周：畢業(yè)答辯
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5、課題成果
論文√ 圖紙 √ 產(chǎn)品或作品 應(yīng)用程序
其它：
指導(dǎo)教師意見：
指導(dǎo)教師（簽名）：
年 月 日
教研室主任意見：
教研室主任（簽名）：
年 月 日
帶有齒輪塑件的模具設(shè)計帶有齒輪塑件的模具設(shè)計徐大吉徐大吉摘摘要要 介介紹紹了了帶帶有有齒齒輪輪塑塑件件在在工工業(yè)業(yè)產(chǎn)產(chǎn)品品及及日日用用品品的的應(yīng)應(yīng)用用，重重點點講講述述了了帶帶有齒輪塑件的模具設(shè)計過程。有齒輪塑件的模具設(shè)計過程。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 工業(yè)產(chǎn)品及日常用品工業(yè)產(chǎn)品及日常用品 模具設(shè)計模具設(shè)計 實用性實用性 模具模具CAD/CAMCAD/CAM1 1 引引言言 工工業(yè)業(yè)產(chǎn)產(chǎn)品品及及日日用用品品，有有時時采采用用精精度度和和強強度度不不太太高高的的塑塑料料傳傳動動，由由于于塑塑料料具具有有可可塑塑性性強強，密密度度小小、比比強強度度高高、結(jié)結(jié)緣緣性性、化化學(xué)學(xué)穩(wěn)穩(wěn)定定性性高高、外外觀觀多多樣樣的的特特點點，因因而而受受到到越越來來越越多多的的廠廠家家及及人人民民的的喜喜愛愛。塑塑料料工工業(yè)業(yè)是是新新興興的的工工業(yè)業(yè)，是是隨隨著著石石油油工工業(yè)業(yè)的的發(fā)發(fā)展展而而應(yīng)應(yīng)而而生生的的，目目前前塑塑料料制制件件幾幾乎乎已已經(jīng)經(jīng)進(jìn)進(jìn)入入一一切切工工業(yè)業(yè)部部門門以以及及人人民民日日常常生生活活的的各各個個領(lǐng)領(lǐng)域域。隨隨著著機機械械工工業(yè)業(yè)電電子子工工業(yè)業(yè)，航航空空工工業(yè)業(yè)、儀儀器器儀儀表表工工業(yè)業(yè)和和日日常常用用品品工工業(yè)業(yè)的的發(fā)發(fā)展展，塑塑料料成成型型制制件件的的需需求求量量越越來來越越多多，質(zhì)質(zhì)量量要要求求也也越越來來越越高高，這這就就要要求求成成型型塑塑件件的的模模具具的的開開發(fā)發(fā)，設(shè)設(shè)計計制制造造的的水水平平也也須須越越來來越越高高。本本文文也也就就對對一一個個帶帶有有齒輪塑件的模具設(shè)計過程進(jìn)行闡述。齒輪塑件的模具設(shè)計過程進(jìn)行闡述。2-1 2-1 塑件分析，塑料成型特征工藝參數(shù)塑件分析，塑料成型特征工藝參數(shù)2如圖所示此塑件材料為ABS,精度要求為一般，圖中齒輪模數(shù)為1，齒數(shù)為31.2-2 2-2 塑件分析，塑料成型特征工藝參數(shù)塑件分析，塑料成型特征工藝參數(shù)ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于加工，經(jīng)過配色可配成任何顏色。成型特點：ABS在升溫時粘度增高，所以成型壓力較高，故塑件上的脫模斜度宜稍大，ABS易吸水，成型加壓前應(yīng)進(jìn)行干燥處理，ABS易產(chǎn)節(jié)痕，模具設(shè)計時應(yīng)注意盡量減少澆注系統(tǒng)對料流的阻力，在正常的成型條件下壁厚，熔料溫度對收縮率影響極小，在要求塑件精度高時，模具溫度可控制在5060c,而在強調(diào)塑件光澤和耐熱時，模具溫度應(yīng)控制在6080c。材料分析：ABS無毒無味，呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤，具有良好的機械強度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化學(xué)穩(wěn)定性和電器性能，密度為1.021.5/cm3當(dāng)注射成型的塑料與開合模方向不同的內(nèi)側(cè)或外側(cè)有孔、凹穴或凸臺時，模具上成型該處的零件必須制成可側(cè)向移動的，以便在塑件脫模推出之前，先將側(cè)向零件抽出，然后再把塑件從模內(nèi)推出，否則將無法脫模，由上圖可知，由于齒輪及導(dǎo)角所致，為了保證此塑件有良好的外觀及滿足工作與精度要求，初步確定此塑件采用側(cè)向分型的模具設(shè)計方案。3-1 3-1 成型零部件的設(shè)計成型零部件的設(shè)計 根據(jù)成型零部件的強度與剛度計算，及其經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和實用性來考慮，設(shè)定為一模兩腔，由于要在動模布置澆注系統(tǒng)及使塑件能與側(cè)型芯順利脫模，確定型腔之間最小壁厚為19mm對其進(jìn)行強度與剛度校核，由于采用的是整體式圓型型腔,，由于此型腔分三段，故取最長段14mm,進(jìn)行校核即可。（1）按剛度條件計算：成立故能滿足其剛度要求。（2）按強度條件計算成立故能滿足其剛度要求確定最小壁厚之后,結(jié)合模具抽芯原則,初步確定選用A2型模架，模架尺寸為210170，并可確定各個模板厚度及部分零件尺寸。如下圖 3-2 3-2 成型零部件的設(shè)計成型零部件的設(shè)計（3）型芯尺寸的確立：成型零部件工作尺寸是指直接用來構(gòu)成塑件型面的尺寸，影響塑件尺寸精度的因素很多，概括的說有塑料材料，塑件結(jié)構(gòu)和成型工藝過程、模具結(jié)構(gòu)、模具制造和裝配、模具使用中的磨損等因素。在模具設(shè)計中應(yīng)根據(jù)塑件的材料、幾何形狀、尺寸精度等級及影響因素等進(jìn)行設(shè)計計算?？紤]到是側(cè)抽芯,其中有一部分型芯長4mm將作為導(dǎo)向的作用型芯如圖：3-33-3成型零部件的設(shè)計成型零部件的設(shè)計根據(jù)塑件的精度要求為一般，故可確立型芯尺寸，型芯導(dǎo)向部分長4mm將以（H7/g7）配合。（4）型腔尺寸的確立：為了保證型芯能與其順利導(dǎo)向，型腔不工作部分將打通并與芯以（H7/g7）配合。根據(jù)塑件的精度要求為一般，由型腔公式故可確立型腔尺寸，如圖4-1 4-1 澆注系統(tǒng)的設(shè)計澆注系統(tǒng)的設(shè)計 （1 1）主流道的設(shè)計主流道的設(shè)計 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具接觸出開始到分流道為止的主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具接觸出開始到分流道為止的塑料體的流動通道，根據(jù)模具設(shè)定為一模兩腔，可以估計一次成型所需的塑料，因此可確定塑料體的流動通道，根據(jù)模具設(shè)定為一模兩腔，可以估計一次成型所需的塑料，因此可確定型號為型號為SZ-60/40SZ-60/40立式注射機，結(jié)合廠里實際應(yīng)用情況，及模架的選擇及剛度與強度要求澆口立式注射機，結(jié)合廠里實際應(yīng)用情況，及模架的選擇及剛度與強度要求澆口套設(shè)計如下，其中澆口套末端流直徑為套設(shè)計如下，其中澆口套末端流直徑為6 6，錐角為，錐角為2 2度度4-2 4-2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計澆注系統(tǒng)的設(shè)計（2）分流道的設(shè)計在設(shè)計多型腔或者多澆口的單型腔的澆注系統(tǒng)時應(yīng)設(shè)置分流道，考慮到U形截面加工較容易，而且熱量損失與壓力損失均不大，故為所選，根據(jù)經(jīng)驗值分流道寬度為3.2-9.5才是合理的，故分道流道寬度b=4mm，半徑R=b/2=2,深度h=1.252=2.5,，為了能夠使塑料流動平衡均勻，使排列緊湊流程盡量短，使脹模力的中心與注射機鎖模力中心一致，分流道采用如下布置，角度為111。4-3 4-3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計澆注系統(tǒng)的設(shè)計（3）分型面的選擇根據(jù)分型面的設(shè)計原則，1分型面應(yīng)該選在塑件的最大輪廓處2分型面的選擇應(yīng)有利于塑件的順利脫模3分型面的選擇應(yīng)保證塑件的精度要求4分型面的選擇應(yīng)滿足塑件的外觀質(zhì)量要求5分型面的選擇要便于模具的加工制造6分型面的選擇應(yīng)有利于排氣綜合上面幾點故將側(cè)型芯與塑件最大輪廓35不設(shè)計在同一側(cè)，使其能夠順利脫模。（4）側(cè)澆口的設(shè)計根據(jù)澆口的位置選擇要求，盡量縮短流動距離，避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷，澆口應(yīng)該開設(shè)在塑件壁厚處等要求，故澆口開設(shè)在最大壁厚35處根據(jù)側(cè)澆口的范圍尺寸經(jīng)驗取值,b=1,t=1,l=1,冷料穴是澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成之一，其作用是容納澆注系統(tǒng)中料流的前鋒冷料，其外形是一個半徑為3.9的半球形。根據(jù)澆口套末段直徑為6mm及模架的選用，選擇拉料桿直徑為6，并以H7/dc4的配合，設(shè)計拉料桿為：如圖：4-4 4-4 澆注系統(tǒng)的設(shè)計澆注系統(tǒng)的設(shè)計4-5 4-5 澆注系統(tǒng)的設(shè)計澆注系統(tǒng)的設(shè)計（5）排氣系統(tǒng)的設(shè)計利用配合間隙排氣，這是最常見的，也是最經(jīng)濟(jì)的，更是具有使用性的。利用滑塊和導(dǎo)滑槽配合間隙便可以排氣，所以這里無須開排氣槽。5-1 5-1 導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計 導(dǎo)向機構(gòu)分為動模與定模之間的導(dǎo)向作用和推出機構(gòu)的導(dǎo)向，為了確保動、定模之間的正確導(dǎo)向與定位，需要在動、定模部分采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套。其作用主要有三點：定位作用、導(dǎo)向作用、承受一定的側(cè)向壓力。（1）導(dǎo)柱設(shè)計按照導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長度應(yīng)比凸模高度高出8-12mm,這里由于采用的側(cè)向抽芯，故要求至少比分型面高出8-12mm,這里由于模具精度要求不高，故可設(shè)計成帶頭導(dǎo)柱根據(jù)所選模架與模板厚度得出：5-2 5-2 導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計（2）導(dǎo)向孔的設(shè)計導(dǎo)向孔分無導(dǎo)套和有導(dǎo)套兩種，無導(dǎo)套是導(dǎo)向孔直接開設(shè)在模板上，這種形式的孔加工簡單經(jīng)濟(jì)，精度要求不高的模具，由于此塑件精度為一般，故無導(dǎo)套為所選用。6-1 6-1 推出機構(gòu)的設(shè)計推出機構(gòu)的設(shè)計推出機構(gòu)一般由推出、復(fù)位和導(dǎo)向三大部件組成，推出機構(gòu)按其推出動作的動力來源可分為手動推出機構(gòu)、機動推出機構(gòu)、和液壓與氣動推出機構(gòu)等，按模具的結(jié)構(gòu)特征可分為一次推出機構(gòu)、二次推出機構(gòu)、定模推出機構(gòu)等等一次推出機構(gòu)又稱簡單推出機構(gòu)，它是指開模后在動模一側(cè)用一次推出動作完成塑件的推出。一次推出機構(gòu)，包括推桿推出機構(gòu)，推管推出機構(gòu)，推件板推出機構(gòu)等等。由于設(shè)置推桿的自由度較大，且截面大部分為圓形，制造維修方便、推出動作靈活可靠，推出時運動阻力小，便于跟換，結(jié)合模架的選擇綜合各方面因素考慮，推桿推出機構(gòu)應(yīng)該是首選。（1）推桿的設(shè)計根據(jù)推桿位置的選擇要求：推桿的位置應(yīng)該選擇在脫模阻力最大，當(dāng)塑件各處的脫模阻力相同時需要均勻布置、推桿位置選擇時應(yīng)注意塑件本身的強度與剛度，推桿裝入模具后，其端面應(yīng)與型腔底面平齊，或高出型腔0.05-0.1mm,考慮冷料穴中有較多的塑料，故在其附近設(shè)置兩根推桿，由于此塑件為傳動使用并無外觀的要求故在型腔內(nèi)各設(shè)置兩根推桿，根據(jù)各模板的厚度、型腔尺寸、分流道及最小壁厚考慮設(shè)計推桿如下6-2 6-2 推出機構(gòu)的設(shè)計推出機構(gòu)的設(shè)計6-3 6-3 推出機構(gòu)的設(shè)計推出機構(gòu)的設(shè)計（2）復(fù)位桿的設(shè)計推出機構(gòu)在注射模工作時，每開合模一次，就往復(fù)運動一次，除了推桿和復(fù)位桿與模板的活動配合以外，其余均處與浮動狀態(tài)，使推出機構(gòu)復(fù)位最簡單最常用的方法是在推桿固定板同時安裝復(fù)位桿，復(fù)位桿為圓形截面，每副模具一般設(shè)置4根根據(jù)模架的選擇，復(fù)位桿設(shè)計為數(shù)量4根，中心距為14650mm,此外由于設(shè)置側(cè)向抽芯的緣故，為了防止干涉需要在復(fù)位桿設(shè)置彈簧，彈簧先復(fù)位機構(gòu)是利用彈簧的彈力使推出機構(gòu)在合模之前進(jìn)行復(fù)位的一種先復(fù)位機構(gòu)，即彈簧被壓縮地安裝在推板固定板與動模支承板之間。為了使復(fù)位桿能夠及時復(fù)位，設(shè)計彈簧中徑為14mm,截面直徑為3mm。復(fù)位桿設(shè)計如下：7-1 7-1 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設(shè)計側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設(shè)計根據(jù)動力來源的不同，側(cè)向分型與抽芯一般可分為機動、液壓或氣動以及手動等三大類。機動側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)是利用注射模開模力作為動力，通過有關(guān) 傳動零件將力作用于側(cè)向成型零件使其側(cè)向參考:分型或者將其側(cè)向抽芯，合模時又靠有關(guān)傳動零件使側(cè)向成型零件復(fù)位。這類機構(gòu)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但能實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，根據(jù)傳動零件的不同，又可分為斜導(dǎo)柱、彎銷、斜導(dǎo)槽、斜滑塊等。斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)是在開模力或推出力的作用下，斜導(dǎo)柱驅(qū)動側(cè)型芯或側(cè)向成型塊完成側(cè)向抽芯或側(cè)向分型的動作，這里采用的是斜導(dǎo)柱有下面幾個原因，斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊錯湊、動作可靠、制造方便、且有一個主要原因是這里抽芯距不大。（1）抽芯距的計算根據(jù)側(cè)抽芯距一般比塑件上的側(cè)凹、側(cè)孔的深度大23mm；用公式表示為S=S+3mm,為了使型芯在分型時完全與塑料分離，由塑件尺寸可得出型芯工作長度為21mm,且多出4mm為導(dǎo)向，故在型芯一側(cè)抽芯距為S=S+3mm214328mm,同理，由型腔工作長度為5mm，故有型腔一側(cè)抽芯距為S=S+3mm538mm 7-2 7-2 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設(shè)計側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設(shè)計（2）長斜導(dǎo)柱的設(shè)計根據(jù)斜導(dǎo)柱的傾斜角的取值范圍1222經(jīng)過初步計算后確定為19。由此并可得出楔緊角a=a+2=21，由于車銷半球形較困難，故設(shè)計成錐臺形，其錐角大于斜導(dǎo)柱的傾斜角a，=a+2=21，斜導(dǎo)柱與固定端與模板之間采用H7/m6過渡配合，工作部分與滑塊上斜導(dǎo)孔之間采用H11/b11的間隙配合，材料用T8A，熱處理硬度HRC55，表面粗糙度為Ra0.8m，但為了使斜導(dǎo)柱在合模過程中正確定位，斜導(dǎo)柱工作部分將單邊削去1mm的深度值。根據(jù)傾斜角a19及抽芯距28由公式L=s/sina得出其工作長度為L28/0.325586.1mm。同理可以得到斜部分導(dǎo)柱固定長度L=40mm,其中25是指上模座板的厚度，13是固定在定模板的厚度，則長斜導(dǎo)柱總長為：L=L+L+錐臺高度（510）132mm。7-3 7-3 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設(shè)計側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設(shè)計由 導(dǎo)出公式F其中A為包絡(luò)型芯的面積，P為塑件對單位面積的包緊力。將A、P值帶入計算結(jié)果得出F=5kN,又因為H為27mm,故可查得斜導(dǎo)柱直徑為18，又因為斜導(dǎo)柱工作部分將單邊削去1mm的深度值，為了保證其剛度與硬度要求可以適當(dāng)大一些故取20（1）斜導(dǎo)柱的設(shè)計為了使塑件能夠脫模順利，短斜導(dǎo)柱應(yīng)該與長斜導(dǎo)柱其形狀與技術(shù)要求一致，則由型腔抽芯距S=8mm可得出其工作尺寸為：同理可以得到斜導(dǎo)柱固定部分長度 則長斜導(dǎo)柱總長為：L=L+L+錐臺高度（510）70mm。另外為了防止斜導(dǎo)柱合模時不與模板碰撞，應(yīng)該在模板上開槽，經(jīng)過計算設(shè)計斜導(dǎo)柱如下：7-4 7-4 側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設(shè)計側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設(shè)計（4）側(cè)滑塊與導(dǎo)滑槽的設(shè)計 在設(shè)計導(dǎo)滑槽與側(cè)滑塊時，導(dǎo)滑部分配合采用(H8/g7)配合，為整體式導(dǎo)滑槽，配合部分的粗糙度R0.8um側(cè)滑塊采用45鋼制造，HRC大于40。（5）楔緊塊的設(shè)計在注射成型過程中，側(cè)向成型零件在成型壓力下會使側(cè)滑塊向外移，如果沒有楔緊塊楔緊，側(cè)向力會通過側(cè)滑塊傳給斜導(dǎo)柱，使斜導(dǎo)柱發(fā)生變形。在設(shè)計楔緊塊過程中，采用的是螺釘固定的形式，它具有結(jié)構(gòu)簡單，加工方便的優(yōu)點。（6）側(cè)滑塊定位裝置的設(shè)計為了合模時讓斜導(dǎo)柱能正確插入側(cè)滑塊的斜導(dǎo)孔中，在開模過程中側(cè)滑塊剛脫離斜導(dǎo)柱必須定位，否則合模時會損壞模具。側(cè)滑塊定位裝置的設(shè)計采用的是彈簧鋼珠式，側(cè)滑塊上的定位穴成90錐穴，彈簧的中徑為7.5mm,彈簧截面直徑為0.5mm,鋼珠直徑為8mm。8-1 8-1 支承零部件的設(shè)計支承零部件的設(shè)計用來防止成型零部件及各部分機構(gòu)在成型壓力作用下發(fā)生變形超差現(xiàn)象的零部件均稱為支承零部件。（1）支承板的設(shè)計支承板，又稱動模墊板，是墊在動模型腔下面的一塊平板，其作用是承受成型時塑料熔體對動模型腔或型芯的作用力，以防止型腔底部產(chǎn)生過大的翹曲變形或防止主型芯脫出型芯固定板。對支承板的設(shè)計要求是，具有較高的平行度和必要的硬度和強度，根據(jù)所選模架得出支承板厚度為35mm,故對其進(jìn)行剛度較核即可。由公式由模架尺寸可知b=11cm,L=12.2cm,B=17cm,由支承板材料為45鋼可得E=2.110Mpa，求得h3.3cm,支承板厚度故選35mm是合適的。由于模架已選，上模座板，墊塊，下模座板尺寸已經(jīng)確定，故無需再設(shè)計。9-1 9-1 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計注射入模具中的熱塑性熔融樹脂，必須在模具內(nèi)冷卻才能成為塑件，所以模具溫度必須低于注射入模具型腔內(nèi)的熔融樹脂的溫度為了縮短冷卻時間一般就是開始冷卻水道。（1）冷卻水道的尺寸確定根據(jù)模架的選擇及各個零件的布置確定冷卻水道為6，由冷卻水孔總散熱面積公式其中G單位時間內(nèi)注入模具內(nèi)的塑料熔體的質(zhì)量 模具溫度 塑料成型時在 模具內(nèi)釋放的熱焓量 冷卻水的平均溫度經(jīng)計算G為1.8，查表得 為3.5，為 50，為20，帶入計算得A=5.8310。9-2 9-2 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計由傳熱面積A=dl,，代入上式化簡得：L=10mm,這是由于小型塑件的原因，可見冷卻水道需要得很少，但為了遵循盡量多設(shè)冷卻水道的原則，又因為模板上要布置滑塊的緣故，特將冷卻水管設(shè)置在支承板與上模座板如下：結(jié)束語經(jīng)過上述設(shè)計步驟后，一副模具已成型：謝謝老師觀看衷心感謝各位指導(dǎo)老師及答辯老師給我的幫助與指導(dǎo)，在這即將畢業(yè)之際，我祝愿母校的明天輝煌燦爛，桃李滿天下！
課題名稱： 帶有齒輪塑件的模具設(shè)計
目 錄
1．引言 …………………………………………………………………………………………3
2．塑件分析，塑料成型特征工藝參數(shù)……………………………………………………….3
3．成型零部件的設(shè)計………………………………………………………………………….4
（1） 按剛度條件計算
（2） 按強度條件計算
（3） 型芯尺寸的確立
（4） 型芯尺寸的確立
4澆注系統(tǒng)的設(shè)計………………………………………………………………………………7
（1） 主流道的設(shè)計
（2） 分流道的設(shè)計
（3） 分型面的選擇
（4） 側(cè)澆口的設(shè)計
（5） 排氣系統(tǒng)的設(shè)計
5導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計………………………………………………………………………………8
（1） 導(dǎo)柱設(shè)計
（2）導(dǎo)向孔的設(shè)計
6推出機構(gòu)的設(shè)計……………………………………………………………………………..9
（1） 推桿的設(shè)計
（2） 復(fù)位桿的設(shè)計
7側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設(shè)計……………………………………………………………………11
（1） 抽芯距的計算
（2） 長斜導(dǎo)柱的設(shè)計
（3） 短斜導(dǎo)柱的設(shè)計
（4） 側(cè)滑塊與導(dǎo)滑槽的設(shè)計
（5） 楔緊塊的設(shè)計
（6） 側(cè)滑塊定位裝置的設(shè)計
8支承零部件的設(shè)計……………………………………………………………………………13
（1） 支承板的設(shè)計
9溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計…………………………………………………………………………13
（1） 冷卻水道的尺寸確定
10 結(jié)束語……………………………………………………………………………………….14
11 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………….15
帶有齒輪塑件的模具設(shè)計
摘要 介紹了帶有齒輪塑件在工業(yè)產(chǎn)品及日用品的應(yīng)用，重點講述了帶有齒輪塑件的模具設(shè)計過程。
關(guān)鍵詞 工業(yè)產(chǎn)品及日常用品 模具設(shè)計 實用性 模具cad/cam
1．引言
工業(yè)產(chǎn)品及日用品，有時采用精度和強度不太高的塑料傳動，由于塑料具有可塑性強，密度小、比強度高、結(jié)緣性、化學(xué)穩(wěn)定性高、外觀多樣的特點，因而受到越來越多的廠家及人民的喜愛。塑料工業(yè)是新興的工業(yè)，是隨著石油工業(yè)的發(fā)展而應(yīng)而生的，目前塑料制件幾乎已經(jīng)進(jìn)入一切工業(yè)部門以及人民日常生活的各個領(lǐng)域。隨著機械工業(yè)電子工業(yè)，航空工業(yè)、儀器儀表工業(yè)和日常用品工業(yè)的發(fā)展，塑料成型制件的需求量越來越多，質(zhì)量要求也越來越高，這就要求成型塑件的模具的開發(fā)，設(shè)計制造的水平也須越來越高。本文也就對一個帶有齒輪塑件的模具設(shè)計過程進(jìn)行闡述
2．塑件分析，塑料成型特征工藝參數(shù)
圖2-1
如圖所示此塑件材料為ABS,精度要求為一般，圖中齒輪模數(shù)為1，齒數(shù)為31。
材料分析：ABS無毒無味，呈微黃色，成型的塑件有較好的光澤，具有良好的機械強度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化學(xué)穩(wěn)定性和電器性能，密度為1.02～1.5/cm3
ABS有一定的硬度和尺寸穩(wěn)定性，易于加工，經(jīng)過配色可配成任何顏色。
成型特點：ABS在升溫時粘度增高，所以成型壓力較高，故塑件上的脫模斜度宜稍大，ABS易吸水，成型加壓前應(yīng)進(jìn)行干燥處理，ABS易產(chǎn)節(jié)痕，模具設(shè)計時應(yīng)注意盡量減少澆注系統(tǒng)對料流的阻力，在正常的成型條件下壁厚，熔料溫度對收縮率影響極小，在要求塑件精度高時，模具溫度可控制在50～60°c,而在強調(diào)塑件光澤和耐熱時，模具溫度應(yīng)控制在60～80°c。
當(dāng)注射成型的塑料與開合模方向不同的內(nèi)側(cè)或外側(cè)有孔、凹穴或凸臺時，模具上成型該處的零件必須制成可側(cè)向移動的，以便在塑件脫模推出之前，先將側(cè)向零件抽出，然后再把塑件從模內(nèi)推出，否則將無法脫模，由上圖可知，由于齒輪及導(dǎo)角所致，為了保證此塑件有良好的外觀及滿足工作與精度要求，初步確定此塑件采用側(cè)向分型的模具設(shè)計方案。
3．成型零部件的設(shè)計
根據(jù)成型零部件的強度與剛度計算，及其經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和實用性來考慮，設(shè)定為一模兩腔，由于要在動模布置澆注系統(tǒng)及使塑件能與側(cè)型芯順利脫模，確定型腔之間最小壁厚為19mm，對其進(jìn)行強度與剛度校核，由于采用的是整體式圓型型腔,，且此型腔分三段，故取最長段14mm,進(jìn)行校核即可。
（1） 按剛度條件計算：
δmax==化簡得出 s≥1.15
式中 E—型腔材料彈性模量；
J—梁的慣性矩
S—側(cè)壁厚度
P—型腔內(nèi)單位面積熔體壓力
根據(jù)查表結(jié)果得出E=2.06×10Mpa [δ]=0.05mm P取30Mpa,代入計算得出結(jié)果19≥1.15，成立故能滿足其剛度要求。
（2）按強度條件計算：
s≥r(
式中 [—型腔材料許用拉應(yīng)力為150Mpa 代入計算得出19≥r(成立故能滿足其強度要求，確定最小壁厚之后,結(jié)合模具抽芯原則,初步確定選用A型模架，模架尺寸為210×170，并可確定各個模板厚度及部分零件尺寸。如下圖
圖 2-2
（3） 型芯尺寸的確立：
成型零部件工作尺寸是指直接用來構(gòu)成塑件型面的尺寸，影響塑件尺寸精度的因素很多，概括的說有塑料材料，塑件結(jié)構(gòu)和成型工藝過程、模具結(jié)構(gòu)、模具制造和裝配、模具使用中的磨損等因素。在模具設(shè)計中應(yīng)根據(jù)塑件的材料、幾何形狀、尺寸精度等級及影響因素等進(jìn)行設(shè)計計算。
考慮到是側(cè)抽芯,其中有一部分型芯長4mm將作為導(dǎo)向的作用型芯如圖：
圖 2-3
根據(jù)塑件的精度要求為一般，故可確立型芯尺寸，根據(jù)型芯徑向公式L=[(1+s)L+0.75Δ],其中 S—塑料的平均收縮率 δ—取Δ/3
Δ—塑件的公差
由塑件尺寸 27，28代入計算得27．3285，28.334。
根據(jù)型芯高度公式h=[(1+s)h+2/3Δ], 由塑件尺寸15,6代入計算得
15.216,6.138,型芯導(dǎo)向部分長4mm將以（H7/g7）配合。
（4） 型腔尺寸的確立：
為了保證型芯能與其順利導(dǎo)向，型腔不工作部分將打通并與芯以（H7/g7）配合，如圖
圖2-4
根據(jù)型芯腔向公式L=[(1+s)L-0.75Δ], 由塑件尺寸32
3034.998,28.476。32，33，35，28.5代入計算得,31.982,29.985,32.987,
根據(jù)型腔深度公式h=[(1+s)h-2/3Δ]，由塑件尺寸14，5，1，代入計算得13.95，4.934，0.997。另外根據(jù)塑件材料為ABS型芯脫模斜度為35，型腔脫模斜度為40
4澆注系統(tǒng)的設(shè)計
（1） 主流道的設(shè)計 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具接觸出開始到分流道為止的塑料體的流動通道，根據(jù)模具設(shè)定為一模兩腔，可以估計一次成型所需的塑料，因此可確定型號為SZ-60/40立式注射機，結(jié)合廠里實際應(yīng)用情況，及模架的選擇及剛度與強度要求澆口套設(shè)計如下：
圖2-5
澆口套末端流直徑為6，錐角為2度。
（2）分流道的設(shè)計 在設(shè)計多型腔或者多澆口的單型腔的澆注系統(tǒng)時應(yīng)設(shè)置分流道，考慮到U形截面加工較容易，而且熱量損失與壓力損失均不大，故為所選，根據(jù)經(jīng)驗值分流道寬度為3.2-9.5才是合理的，故分道流道寬度b=4mm，半徑R=b/2=2,深度h=1.25×2=2.5,為了能夠使塑料流動平衡均勻，使排列緊湊流程盡量短，使脹模力的中心與注射機鎖模力中心一致，分流道采用如下布置，角度為111°
圖2-6
（3）分型面的選擇 根據(jù)分型面的設(shè)計原則，
1分型面應(yīng)該選在塑件的最大輪廓處
2分型面的選擇應(yīng)有利于塑件的順利脫模
3分型面的選擇應(yīng)保證塑件的精度要求
4分型面的選擇應(yīng)滿足塑件的外觀質(zhì)量要求
5分型面的選擇要便于模具的加工制造
6 分型面的選擇應(yīng)有利于排氣
綜合上面幾點故將側(cè)型芯與塑件最大輪廓Φ35不設(shè)計在同一側(cè)，使其能夠順利脫模。
（3） 側(cè)澆口的設(shè)計
根據(jù)澆口的位置選擇要求，盡量縮短流動距離，避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷，澆口應(yīng)該開設(shè)在塑件壁厚處等要求，故澆口開設(shè)在最大壁厚Φ35 處
根據(jù)側(cè)澆口的范圍尺寸經(jīng)驗取值,b=1,t=1,L=1,如圖：
圖2-7
冷料穴是澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成之一，其作用是容納澆注系統(tǒng)中料流的前鋒冷料，設(shè)計如上圖。
是一個半徑為3.9的半球形。根據(jù)澆口套末段直徑為6mm及模架的選用，選擇拉料桿直徑為Φ6，并以H7/dc4的配合，設(shè)計拉料桿為：
圖2-8
（5）排氣系統(tǒng)的設(shè)計
利用配合間隙排氣，這是最常見的，也是最經(jīng)濟(jì)的，更是具有使用性的。利用滑塊和導(dǎo)滑槽配合間隙便可以排氣，所以這里無須開排氣槽。
5導(dǎo)向機構(gòu)的設(shè)計
導(dǎo)向機構(gòu)分為動模與定模之間的導(dǎo)向作用和推出機構(gòu)的導(dǎo)向，為了確保動、定模之間的正確導(dǎo)向與定位，需要在動、定模部分采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套。其作用主要有三點：定位作用、導(dǎo)向作用、承受一定的側(cè)向壓力。
（1）導(dǎo)柱設(shè)計
按照導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長度應(yīng)比凸模高度高出8-12mm,這里由于采用的側(cè)向抽芯，故要求至少比分型面高出8-12mm,這里由于模具精度要求不高，故可設(shè)計成帶頭導(dǎo)柱根據(jù)所選模架與模板厚度得出：
圖2-9
（2）導(dǎo)向孔的設(shè)計
導(dǎo)向孔分無導(dǎo)套和有導(dǎo)套兩種，無導(dǎo)套是導(dǎo)向孔直接開設(shè)在模板上，這種形式的孔加工簡單經(jīng)濟(jì)，精度要求不高的模具，由于此塑件精度為一般，故無導(dǎo)套為所選用。
6推出機構(gòu)的設(shè)計
推出機構(gòu)一般由推出、復(fù)位和導(dǎo)向三大部件組成，推出機構(gòu)按其推出動作的動力來源可分為手動推出機構(gòu)、機動推出機構(gòu)、和液壓與氣動推出機構(gòu)等，按模具的結(jié)構(gòu)特征可分為一次推出機構(gòu)、二次推出機構(gòu)、定模推出機構(gòu)等等
一次推出機構(gòu)又稱簡單推出機構(gòu)，它是指開模后在動模一側(cè)用一次推出動作完成塑件的推出。一次推出機構(gòu)，包括推桿推出機構(gòu)，推管推出機構(gòu)，推件板推出機構(gòu)等等。由于設(shè)置推桿的自由度較大，且截面大部分為圓形，制造維修方便、推出動作靈活可靠，推出時運動阻力小，便于跟換，結(jié)合模架的選擇綜合各方面因素考慮，推桿推出機構(gòu)應(yīng)該是首選。
（1）推桿的設(shè)計
根據(jù)推桿位置的選擇要求：推桿的位置應(yīng)該選擇在脫模阻力最大，當(dāng)塑件各處的脫模阻力相同時需要均勻布置、推桿位置選擇時應(yīng)注意塑件本身的強度與剛度，推桿裝入模具后，其端面應(yīng)與型腔底面平齊，或高出型腔0.05-0.1mm,考慮冷料穴中有較多的塑料，故在其附近設(shè)置兩根推桿，由于此塑件為傳動使用并無外觀的要求故在型腔內(nèi)各設(shè)置兩根推桿，根據(jù)各模板的厚度、型腔尺寸、分流道及最小壁厚考慮設(shè)計推桿如下：
圖2-10
（2）復(fù)位桿的設(shè)計
推出機構(gòu)在注射模工作時，每開合模一次，就往復(fù)運動一次，除了推桿和復(fù)位桿與模板的活動配合以外，其余均處與浮動狀態(tài)，使推出機構(gòu)復(fù)位最簡單最常用的方法是在推桿固定板同時安裝復(fù)位桿，復(fù)位桿為圓形截面，每副模具一般設(shè)置4根根據(jù)模架的選擇，復(fù)位桿設(shè)計如下：
圖2-11
數(shù)量為4根，中心距為146×50mm,此外由于設(shè)置側(cè)向抽芯的緣故，為了防止干涉需要在復(fù)位桿設(shè)置彈簧，彈簧先復(fù)位機構(gòu)是利用彈簧的彈力使推出機構(gòu)在合模之前進(jìn)行復(fù)位的一種先復(fù)位機構(gòu)，即彈簧被壓縮地安裝在推板固定板與動模支承板之間。為了使復(fù)位桿能夠及時復(fù)位，設(shè)計彈簧中徑為14mm, 截面直徑為3mm。
7側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)設(shè)計
根據(jù)動力來源的不同，側(cè)向分型與抽芯一般可分為機動、液壓或氣動以及手動等三大類。機動側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)是利用注射模開模力作為動力，通過有關(guān) 傳動零件將力作用于側(cè)向成型零件使其側(cè)向參考:分型或者將其側(cè)向抽芯，合模時又靠有關(guān)傳動零件使側(cè)向成型零件復(fù)位。這類機構(gòu)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但能實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，根據(jù)傳動零件的不同，又可分為斜導(dǎo)柱、彎銷、斜導(dǎo)槽、斜滑塊等。斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)是在開模力或推出力的作用下，斜導(dǎo)柱驅(qū)動側(cè)型芯或側(cè)向成型塊完成側(cè)向抽芯或側(cè)向分型的動作，這里采用的是斜導(dǎo)柱有下面幾個原因，斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊錯湊、動作可靠、制造方便、且有一個主要原因是這里抽芯距不大。
（1） 抽芯距的計算
根據(jù)側(cè)抽芯距一般比塑件上的側(cè)凹、側(cè)孔的深度大2－3mm；用公式表示為S=S+3mm,為了使型芯在分型時完全與塑料分離，由塑件尺寸可得出型芯工作長度為21mm,且多出4mm為導(dǎo)向，故在型芯一側(cè)抽芯距為S=S+3mm＝21＋4＋3＝28mm,同理，由型腔工作長度為5mm，故有型腔一側(cè)抽芯距為S=S+3mm＝5＋3＝8mm
（2） 長斜導(dǎo)柱的設(shè)計
根據(jù)斜導(dǎo)柱的傾斜角的取值范圍12°—22°經(jīng)過初步計算合確定為19°。
由此并可得出楔緊角a′=a+2=21°，由于車銷半球形較困難，故設(shè)計成錐臺形，其錐角θ大于斜導(dǎo)柱的傾斜角a，θ= a +2°=21°，斜導(dǎo)柱與固定端與模板之間采用H7/m6過渡配合，工作部分與滑塊上斜導(dǎo)孔之間采用H11/b11的間隙配合，材料用T8A，熱處理硬度HRC≥55，表面粗糙度為Ra≤0.8μm，但為了使斜導(dǎo)柱在合模過程中正確定位，斜導(dǎo)柱工作部分將單邊削去1mm的深度值。
根據(jù)傾斜角a＝19°及抽芯距28由公式L=得出其工作長度為L＝≈86.1mm。
同理可以得到斜導(dǎo)柱固定部分長度L=≈40mm,其中25是指上模座板的厚度，13是固定在定模板的厚度，則長斜導(dǎo)柱總長為：
L=L+ L+錐臺高度（5－10）＝132mm。
由F,F導(dǎo)出公式
F其中A為包絡(luò)型芯的面積，P為塑件對單位面積的包緊力。
將A、P值帶入計算結(jié)果得出F=5kN,又因為H為27mm,故可查得斜導(dǎo)柱直徑為Ф18，又因為斜導(dǎo)柱工作部分將單邊削去1mm的深度值，為了保證其剛度與硬度要求可以適當(dāng)大一些故取Ф20
（3） 短斜導(dǎo)柱的設(shè)計
為了使塑件能夠脫模順利，短斜導(dǎo)柱應(yīng)該與長斜導(dǎo)柱其形狀與技術(shù)要求一致，則由型腔抽芯距S=8mm可得出其工作尺寸為：
L=＝≈24.5mm
同理可以得到斜導(dǎo)柱固定部分長度L=≈40mm則長斜導(dǎo)柱總長為：
L=L+ L+錐臺高度（5－10）＝70mm。另外為了防止斜導(dǎo)柱合模時不與模板碰撞，應(yīng)該在模板上開槽，經(jīng)過計算設(shè)計斜導(dǎo)柱如下：
圖2-11
（4）側(cè)滑塊與導(dǎo)滑槽的設(shè)計
在設(shè)計導(dǎo)滑槽與側(cè)滑塊時，導(dǎo)滑部分配合采用(H8/g7)配合，為整體式導(dǎo)滑槽，配合部分的粗糙度R≤0.8um側(cè)滑塊采用45鋼制造，HRC大于40。
（5）楔緊塊的設(shè)計
在注射成型過程中，側(cè)向成型零件在成型壓力下會使側(cè)滑塊向外移，如果沒有楔緊塊楔緊，側(cè)向力會通過側(cè)滑塊傳給斜導(dǎo)柱，使斜導(dǎo)柱發(fā)生變形。在設(shè)計楔緊塊過程中，采用的是螺釘固定的形式，它具有結(jié)構(gòu)簡單，加工方便的優(yōu)點。
（6）側(cè)滑塊定位裝置的設(shè)計
為了合模時讓斜導(dǎo)柱能正確插入側(cè)滑塊的斜導(dǎo)孔中，在開模過程中側(cè)滑塊剛脫離斜導(dǎo)柱必須定位，否則合模時會損壞模具。側(cè)滑塊定位裝置的設(shè)計采用的是彈簧鋼珠式，側(cè)滑塊上的定位穴成90錐穴，彈簧的中徑為7.5mm,彈簧截面直徑為0.5mm,鋼珠直徑為8mm。
8支承零部件的設(shè)計
用來防止成型零部件及各部分機構(gòu)在成型壓力作用下發(fā)生變形超差現(xiàn)象的零部件均稱為支承零部件。
（1） 支承板的設(shè)計
支承板，又稱動模墊板，是墊在動模型腔下面的一塊平板，其作用是承受成型時塑料熔體對動模型腔或型芯的作用力，以防止型腔底部產(chǎn)生過大的翹曲變形或防止主型芯脫出型芯固定板。對支承板的設(shè)計要求是，具有較高的平行度和必要的硬度和強度，根據(jù)所選模架得出支承板厚度為35mm,故對其進(jìn)行剛度較核即可。
由公式h≥，由模架尺寸可知b=11cm,L=12.2cm,B=17cm,由支承板材料為45鋼可得E=2.1×10Mpa，求得h≥3.3cm, 支承板厚度故選35mm是合適的。
由于模架已選，上模座板，墊塊，下模座板尺寸已經(jīng)確定，故無需再設(shè)計。
9溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計
注射入模具中的熱塑性熔融樹脂，必須在模具內(nèi)冷卻才能成為塑件，所以模具溫度必須低于注射入模具型腔內(nèi)的熔融樹脂的溫度為了縮短冷卻時間一般就是開始冷卻水道。
(1) 冷卻水道的尺寸確定
根據(jù)模架的選擇及各個零件的布置確定冷卻水道為Ф6，由冷卻水孔總散熱面積公式A=
其中G—單位時間內(nèi)注入模具內(nèi)的塑料熔體的質(zhì)量
—塑料成型時在 模具內(nèi)釋放的熱焓量
T—模具溫度
T—冷卻水的平均溫度
經(jīng)計算G為1.8，查表得3.5，T為 50，T為20，帶入計算得A=5.83×10㎡。
由傳熱面積A=πdl,，代入上式化簡得：L=10mm,這是由于小型塑件的原因，可見冷卻水道需要得很少，但為了遵循盡量多設(shè)冷卻水道的原則，又因為模板上要布置滑塊的緣故，特將冷卻水管設(shè)置在支承板如下：
圖2-12
在上模座板設(shè)置如下：
圖2-13
結(jié)束語：
模具，由其在工業(yè)中的特殊地位，現(xiàn)代模具的設(shè)計與制造正朝CAD/CAM/CAE的方向發(fā)展,Pro/e、UG等等便是其中的代表者，由于本人所學(xué)知識有限，目前還不能很好的利用好CAD/CAM/CAE設(shè)計模具實乃一大憾事，通過這次設(shè)計，發(fā)現(xiàn)在實際當(dāng)中模具的設(shè)計與制造與理論中的是有區(qū)別的，因為經(jīng)濟(jì)與實用，才是現(xiàn)在模具商考慮更多的，就那模架的選擇來說，只能說是準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的，在設(shè)計期間，在廠模具車間實習(xí)期間，得到了廠里模具師傅大力指導(dǎo)，知道了模具沒有實踐是行不通的，經(jīng)過三周時間，一副較完整的模具已成型，此期間得到了譚小紅老師得細(xì)心指導(dǎo)，在此表示感謝！由于時間有限，設(shè)計中難免有不合理之處希望各位指出。
參考文獻(xiàn)：
（1）屈華昌主編. 塑料成型工藝與模具設(shè)計. 高等教育出版社.
（2）塑料成型工藝及模具設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書.
（3）中國模具設(shè)計大典
（4）李云程主編. 模具制造工藝學(xué). 機械工業(yè)出版社.
（5）吳兆祥主編. 模具材料及熱處理. 機械工業(yè)出版社.
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