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畢業(yè)設(shè)計(論文)外文資料翻譯
系 別 電信息系系
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
班 級 B070203
姓 名 李 勇
學(xué) 號 B0706011
外文出處 ScienceDirect International
Journal of Machine Tools &
Manufacture 47 (2007) 740–747
附 件 1. 原文； 2. 譯文
分析快速成型注塑模具加工程序
Sadegh Rahmati, Phill Dickens
摘要
隨著全球市場競爭的日益激烈，企業(yè)壓力增加，不斷調(diào)低產(chǎn)品生產(chǎn)周期。由于交貨時間和工具加工成本趨于下降的趨勢,所以現(xiàn)代工具制造廠必須在壓力下快速、準(zhǔn)確、以較低成本來生產(chǎn)產(chǎn)品。縮短生產(chǎn)原型產(chǎn)品是時間加快新產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵。快速成型模具生產(chǎn)當(dāng)中，特別使用快速成型技術(shù)制造注塑模具裝配可節(jié)約生產(chǎn)成本并減少時間。在本文中,快速成型技術(shù)是用來直接生產(chǎn)快速注射模這種短期生產(chǎn)工具。對快速成形工具成功注射的數(shù)量及其性能進(jìn)行評價分析?？焖俪尚铜h(huán)氧工具能抵抗注射壓力、注射溫度以及500次注射次數(shù)。對注射過程中工具失效機(jī)制調(diào)查得知工具的失效是由于過度的彎曲應(yīng)力或是因?yàn)橛捎诩羟袘?yīng)力過大而造成的。
2006年愛思唯爾出版社有限公司版權(quán)所有。
介紹
設(shè)計降低生產(chǎn)新部件時間的方法,因?yàn)楫a(chǎn)品的交貨時間拖很久的話無法滿足客戶需求[1,2]。設(shè)計能力提高、產(chǎn)品品種增加、交貨時間縮短，以及產(chǎn)量降低，均是快速模具技術(shù)發(fā)展的重要驅(qū)動力,生產(chǎn)期間，加工時間和生產(chǎn)成本明顯有所降低[3 - 5]。與此同時,快速成型模具加工技術(shù)正在不斷提高,并在制造商企業(yè)內(nèi)越來越受歡迎 [6 - 8]。在諾丁漢大學(xué)研發(fā)的快速成型注塑模具工具方面占有兩種優(yōu)勢。
第一種是在在應(yīng)力和溫度的極端條件下針對工具的設(shè)計可提供資料數(shù)據(jù),并能從不同的測試中獲取數(shù)據(jù), 類似于真實(shí)情況[9]。第二種是研發(fā)一種理論分析快速成型注塑模具過程的方法 [10]。這證明可使用少量的快速成型注塑模具成功生產(chǎn)五百個以上數(shù)量的工具零件。
作者：S. Rahmati的郵箱，rahmati@rapidtoolpart.com。英國拉夫堡大學(xué)快速生產(chǎn)研究小組的負(fù)責(zé)人和教授。
實(shí)驗(yàn)方法
在構(gòu)建快速成型注塑模具工具過程當(dāng)中，根據(jù)光固化快速成型250型號快速成型機(jī)上的CAD數(shù)據(jù)，直接將環(huán)氧樹脂殼層嵌入到模具當(dāng)中。這些嵌入物正好通過鋼框架插入到鋼模具當(dāng)中，模具背面用鋁粉或是鋁薄片和環(huán)氧樹脂的混合物填充(圖1)。這些混合物額外增加了嵌入物力量并使模具具有散熱特點(diǎn)。使用50噸的巴頓菲爾注塑機(jī)測試快速成型工具，生產(chǎn)聚丙烯和丙烯腈丁二烯苯乙烯零件。如圖2
彈簧澆注系統(tǒng)
快速成型模具
上內(nèi)模
腔鋼框架
模后填充材料
鐵心用鋼框架
頂出
針
快速成型模具下內(nèi)膜
圖1：快速成型模具工具鑲件橫截面
圖2：從快速成型工具取出后的模具狀態(tài)
模具加工過程當(dāng)中，測出型腔模具溫度和壓力，利用不同的熱電偶控制熔體溫度，以盡可能地確保型腔狀態(tài)保持一致。使用光學(xué)顯微鏡或是掃描電子顯微鏡檢測兩種模具斷裂樣本。裂縫的立方體用于橫截面和斷裂面的研究。裂縫當(dāng)中嵌入模具材料的立方體，使用鑄造材料鑄好，切割然后使用光學(xué)顯微鏡將其拋光，以便于檢測?？墒牵褂脪呙桦娮语@微鏡研究立方體斷裂面和模心，導(dǎo)致快速成型模具工具出現(xiàn)失效機(jī)理。
注射壓力分析
在噴射器底部放上測壓軟件來檢測壓力剖面（如圖3）。
澆道套
模制
澆鑄道
噴射器內(nèi)角
模腔邊
噴射器中間
噴射器
測壓元件
模蕊側(cè)
噴射器中間
測壓元件電纜
圖3：噴射器和測壓元件的位置
在頂針施加的壓力將轉(zhuǎn)移到放置在噴射器另一末端的測壓元件上。取五個頂針其中的三個,其中一放在噴射器中間，另外兩個放在噴射器拐角處，測量壓力。所有的測壓元件與數(shù)據(jù)記錄器連接，并用電腦操作。在注射過程中記錄的變化電壓轉(zhuǎn)換成為壓力。結(jié)果如圖4描繪所示，在噴射器中間達(dá)到最大噴射壓力1650 psi （11.4兆帕), 在噴射器拐角壓力下降到約1300psi(9兆帕)。
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
快速成形環(huán)氧樹脂模具型腔三個地方的壓力剖面
Corner Pressure 1
Middle Pressure
Corner Pressure 3
0 3 6 9 12 15 18 21 24
時間 (秒)
圖4. 快速成形環(huán)氧樹脂模具型腔三個地方的壓力剖面。
快速成型環(huán)氧樹脂模具工具相關(guān)溫度和材料的研究
圖5記錄了在周期時間內(nèi)的典型實(shí)際溫度，在開始下一次注射前，溫度達(dá)到451攝氏足夠在規(guī)定時間內(nèi)完成使模具冷卻過程。為了計算抗?jié)q強(qiáng)度和剪切應(yīng)力，需準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)樣品，規(guī)格按照ISO527測量剪切應(yīng)力，按照ISO179檢測沖擊強(qiáng)度。
120
100
80
60
40
模心1
模心2
模心3
模心4
型腔1
型腔2
型腔3
型腔4
20
0
0 100 200 300 400 500 600
時間 秒)
圖5：環(huán)氧樹脂模具工具內(nèi)逐次循環(huán)溫度變化
沖擊強(qiáng)度平均值被測定為28.4 kJ/m2 ，不同溫度平均值如圖6描繪所示。環(huán)氧樹脂拉力和剪切力測試結(jié)果如圖7所示。
100
90
沖擊強(qiáng)度
80
70
60
50
40
30
20
10 20 30 40 50 60 70 80 90
溫度 (攝氏度)
圖6：飽和環(huán)氧樹脂的不同溫度下相關(guān)的沖擊強(qiáng)度。
70 70
60 60
抗拉強(qiáng)度(MPa)
50 剪切應(yīng)力(MPa) 50
40 40
30 30
20 20
10 10
0 0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
溫度 (°C)
圖7：快速成型環(huán)氧樹脂5170型號模具的相關(guān)溫度下的最大抗拉強(qiáng)度和最大剪切應(yīng)力
失效機(jī)理分析
當(dāng)塑膠被注入到在型腔時,型腔內(nèi)突然壓力上升, 在成型周期期間內(nèi)腔壓力達(dá)到最高(圖4)。這種壓力表現(xiàn)出核心特征,這可能導(dǎo)致工具斷裂,如果超過材料的極限抗拉強(qiáng)度極限抗撓曲強(qiáng)度，圖8顯示了在注塑期間各種可能發(fā)生的情況,。在8(a),沒有失敗,8(b)中出現(xiàn)一個彎曲故障，8(c)有一個剪切破壞。瞬間彎曲應(yīng)力會導(dǎo)致過程失敗,或是裂紋擴(kuò)展，疲勞失效。
立方體 模制
流動方向
旋轉(zhuǎn)點(diǎn)
熔體壓力傳感器 熔體壓力傳感器
(a) (b) (c)
圖8：注射期間發(fā)生不同情況下示意圖，(a) 沒有失敗; (b) 玩去破壞; (c) 剪切失敗.
在注射過程中抗彎失敗
觀察到絕大多數(shù)失敗的情況是在彎曲應(yīng)力上。出現(xiàn)彎曲故障時注射壓力克服了工具的抗彎強(qiáng)度,致使繞軸點(diǎn)旋轉(zhuǎn),最終導(dǎo)致斷裂(圖8(b))。如果注射壓力超出了快速成型模具工具的抗彎強(qiáng)度這種情況可能會出現(xiàn),但通?？箯澥∈怯捎谑褂么螖?shù)過多 (圖9)。表1記錄了快速成型模具立方體的抗彎強(qiáng)度的相關(guān)理論計算。
Z
Y
X軸方向的彎曲應(yīng)力
X
a
h
Y
Y
中性軸
塑性流動
圖9立方體壓力參量和迎風(fēng)氣流示意圖
表 1
快速成型模具立方體彎曲應(yīng)力
慣性矩 力矩 彎曲應(yīng)力 40 1攝氏度
撓曲強(qiáng)度
（m4) (N m) (Mpa) (Mpa)
立方體1 108 x 10—12 1.687 46.85 65.0
然而,在實(shí)踐當(dāng)中,產(chǎn)生了數(shù)以百計的快速成型模具工具零件失效情況,過高地估計理論模型的彎曲應(yīng)力。這兩個理由，第一，最小寬高比為10時彎曲應(yīng)力方可承擔(dān),而實(shí)驗(yàn)當(dāng)中高寬比為四。第二, 在注射過程中注射壓力施加應(yīng)該在在立方體的前面,但是現(xiàn)實(shí)中這種壓力施加在熔壓方塊的后面。
疲勞裂紋擴(kuò)展
圖10是一幅拍攝在實(shí)際故障發(fā)生前的制模斷面圖，圖中顯示的是在后續(xù)注射制模時真實(shí)的逆裂紋方向，也就是裂紋產(chǎn)生的相反方向。圖11顯示了一個簡單的立方體的抗彎失敗圖,而圖10是經(jīng)過大量的鏡頭拍攝得到的。在快速成型模具工具在設(shè)置應(yīng)力集中時發(fā)生裂紋萌生,如尖銳的角度和階梯(此為快速成型模具工具零件固有性質(zhì))。
圖10：制模過程失敗前產(chǎn)生的多余的裂紋
圖11：抗彎失敗后裂紋擴(kuò)展圖
裂縫破壞的跡象如圖12所示,能看到在破裂面條紋形式排列,每條裂紋都代表裂紋擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)。
圖12 掃描式電子顯微鏡下觀察到的斷裂面上的真實(shí)條紋
剪切破壞
剪切破壞在熔體流動的方向剪切時出現(xiàn)。圖13展示了快速成型模具立方體的剪切斷面圖。值得注意的是,快速成形模具立方體是通過塑料流動堆積而成的表2記錄了剪切應(yīng)力的計算結(jié)果, 在操作期間產(chǎn)生快速成型工具的最大剪切應(yīng)力，均低于快速成型工具工具的抗剪強(qiáng)度。此外, 在表2最后一列所示注射溫度超過401攝氏度時快速成型工具可以被制做成功。圖14,描繪立方體各點(diǎn)最大剪切應(yīng)力的剪切應(yīng)力與平均剪切應(yīng)力比較，以及最大剪切應(yīng)力各點(diǎn)拋物曲線情形。
表 2
快速成型模具立方體個點(diǎn)剪切應(yīng)力
剪切面積 AS (mm2)
剪切力 V (N)
剪切應(yīng)力 tave (Mpa)
剪切強(qiáng)度（40 1攝氏度） (Mpa)
最高溫度 (1C)
立方體1
36
421.64
11.71
24.3
65.3
立方體2 2
30
421.64
14.05
24.3
61.5
立方體3 3
24
421.64
17.57
24.3
55.9
立方體4
18
421.64
23.42
24.3
46.4
?
?
N.A.
圖14：最大立方體底部剪切壓力分布圖
結(jié)論
該技術(shù)成功的關(guān)鍵是快速成形工具必須有極低的導(dǎo)熱系數(shù)和較短的注射時間 (圖15)。這兩個因素是快速成型注塑模具成功的關(guān)鍵, 可大多情況下都被忽略了。
圖15：注射期間壓力與溫度相關(guān)分布圖
工作的結(jié)果可歸納如下:
?使用環(huán)氧樹脂過以生產(chǎn)超500個零件，并且使用外間空氣冷卻型腔到451攝氏度。
?在注射過程中工具的失效歸因于塑料溫度。
?在注射過程中在工具韌性不好,或在工具溫度過高時可能會出現(xiàn)失敗。
?經(jīng)驗(yàn)和理論計算確認(rèn),在注射過程中大多是由于抗彎曲應(yīng)力失效而失敗。減少了長寬比的特征會降低工具抗彎曲失敗的現(xiàn)象。
?在注射過程中很少可能由于彎曲破壞而導(dǎo)致剪切應(yīng)力失效，由于快速成形工具要求特定條件，溫度超過401攝氏度才能注射。
參考文獻(xiàn)
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5. Y. Li, M. Keefe, E.P. Gargiulo,研究直接加工快速成型模具工具，第六快速成形制造方法歐洲會議，諾丁漢,英國,1997年7月,ISBN:0-9519759-7-8，頁數(shù)：253-266。
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10. S. Rahmati, P.M. Dickens,注塑模具的失效分析,第八年度固體成形技術(shù),德克薩斯州,1997年,頁數(shù)295-305。
目 錄
目 錄 1
前 言 2
第一章 動模座板工作零件結(jié)構(gòu)工藝性分析 5
第一節(jié) 熟悉和分析動模座板制定工藝規(guī)程的主要依據(jù) 5
第二節(jié) 動模座板零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 7
第二章 設(shè)備與工藝裝備的選擇 10
第一節(jié) 設(shè)備的確定 10
第二節(jié) 機(jī)床的選用 13
第三章 確定毛坯的類型及其制造加工方法 14
第四章 擬定動模座板工藝路線 16
第五章 確定動模座板工序的加工余量 20
第一節(jié) 確定動模座板加工余量的方法 20
第二節(jié) 確定主要工序的技術(shù)要求及檢驗(yàn)方法 21
第三節(jié) 檢驗(yàn) 22
第六章 確定動模座板工序的切削用量和時間定額 22
第七章 動模座板加工的技術(shù)文件 23
第八章 參考文獻(xiàn) 25
前 言
本工藝規(guī)程主要將學(xué)生學(xué)到的理論與實(shí)際相結(jié)合，突出模具設(shè)計基礎(chǔ)的結(jié)合運(yùn)用，以提供更準(zhǔn)確，實(shí)用，方便的計算方法，正確掌握并運(yùn)用塑模工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀和尺寸的綜合應(yīng)用，提高自我的模具設(shè)計與制造能力的綜合應(yīng)用。
在以后的生產(chǎn)生活中，研究和推廣新工藝，新技術(shù)提高模具在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，并進(jìn)一步提高模具技術(shù)水平。
塑料制件之所以能夠在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，是由于它們本身具有的一系列特殊優(yōu)點(diǎn)所決定的。塑料謎底小，質(zhì)量輕。這就是“以塑代鋼”的明顯優(yōu)點(diǎn)所在。塑料的比強(qiáng)度高，絕緣性能好，介電損耗低，所以塑料是現(xiàn)代電工行業(yè)和電器行業(yè)中不可缺少的原材料。塑料的化學(xué)穩(wěn)定性最高，減磨耐磨性能好。此外，塑料的減振和隔音性能也很好。許多塑料還具有透光性能和絕熱性能以及防水，防透氣和防輻射等特殊性能。因此，塑料已成為各行各業(yè)中不可缺少的一種重要材料。需求量的日益增加，這些產(chǎn)品的更新?lián)Q代的周期愈來愈短。因此對塑料的品種，產(chǎn)量和質(zhì)量都提出了越來越高的要求。
因此，本工藝規(guī)程課程設(shè)計說明書具有以下的優(yōu)點(diǎn)：
一、本工藝規(guī)程課程設(shè)計說明書本課程設(shè)計計算說明書結(jié)合了塑料模具圖冊的若干圖列，并突出性和實(shí)用性的對每一幅模具進(jìn)行詳細(xì)的對比分析與學(xué)習(xí)，然后再結(jié)合相應(yīng)的實(shí)踐知識進(jìn)行的設(shè)計計算。
二、本工藝規(guī)程設(shè)計說明書本課程設(shè)計計算說明書主要闡述了塑料注射模具注射成形的整個設(shè)計計算過程，以及每一個組成部的設(shè)計計算，同時較為嚴(yán)密合理的進(jìn)行相應(yīng)的校核與驗(yàn)證。
三、本工藝規(guī)程課程設(shè)計說明書本課程設(shè)計計算說明書同時也結(jié)合了模具設(shè)計與制造專業(yè)所學(xué)的所有知識，比如塑料模具設(shè)計與制造、機(jī)械制圖，公差與測量技術(shù)、模具工藝與工裝等專業(yè)課的知識。所有的這知識儲備均體現(xiàn)了本課程設(shè)計計算說明書依據(jù)與合理性。
隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展需要塑料制品在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、以及日常生活等各個領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣，質(zhì)量要求也越來越高。在塑料制品的生產(chǎn)中高質(zhì)量的模具設(shè)計、先進(jìn)的模具制造設(shè)備、合理的加工工藝、優(yōu)質(zhì)的模具材料和現(xiàn)代化成形設(shè)備等都已成為成形優(yōu)質(zhì)塑件的重前提條件。
因此，本工藝規(guī)程課程設(shè)計說明書本課程設(shè)計計算說明說書具有以下的不足之處：
一、由于初步接觸塑料模具設(shè)計與制造知識以及共進(jìn)入機(jī)械行業(yè)，因此對塑料模成型以及成型工藝了得比較浮淺，設(shè)計時困難比較大，設(shè)計也夠準(zhǔn)確。為此本課程設(shè)計計算說明說書也有待進(jìn)一步改進(jìn)。
二、社會實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)缺乏，在設(shè)計時有這方面原因從而忽略了很多因素，為此設(shè)計計算中也有許多不嚴(yán)密之處。
本課程設(shè)計主要將學(xué)生學(xué)到的理論與實(shí)際醒結(jié)合，突出模具設(shè)計基礎(chǔ)的結(jié)合運(yùn)用，以提供更準(zhǔn)確，實(shí)用，方便的計算方法，正確掌握并運(yùn)用沖壓工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀和尺寸的綜合應(yīng)用，提高自我的模具設(shè)計與制造能力的綜合應(yīng)用。
在以后的生產(chǎn)生活中，研究和推廣新工藝，新技術(shù)提高模具在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，并進(jìn)一步提高模具技術(shù)水平。
實(shí)踐證明，理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)習(xí)才是最有效的學(xué)習(xí)方法。因此本設(shè)計計算說明書結(jié)合了塑料模具圖冊、塑料模具設(shè)計與制造、機(jī)械制圖，公差與測量技術(shù)、機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)等專業(yè)課知識，再結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)而設(shè)計的。從而充分體現(xiàn)了所學(xué)的專業(yè)知識實(shí)際生產(chǎn)的應(yīng)用。
第一章 動模座板工作零件結(jié)構(gòu)工藝性分析
第一節(jié) 熟悉和分析動模座板制定工藝規(guī)程的主要依據(jù)
一 、熟悉和分析動模座板制定工藝規(guī)程的主要依據(jù)，確定零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型，進(jìn)行零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析。
1、動模座板制訂工藝規(guī)程的主要依據(jù)（既原始資料）。
1〉產(chǎn)品的裝配圖樣和零件圖樣（見圖附頁）
2〉產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)
3〉產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)
現(xiàn)有的生產(chǎn)條件和資料，它包括毛坯的生產(chǎn)條件或協(xié)作關(guān)系，工藝裝備及專用設(shè)備的制造能力，有關(guān)機(jī)械加工車間的設(shè)備和工藝裝備的條件，技術(shù)工人的水平以及各 種工藝資料和標(biāo)準(zhǔn)等。
4〉外國內(nèi)產(chǎn)品的有關(guān)工藝資料等。
2原始資料
1）零件圖樣
如設(shè)計任務(wù)書所示的零件圖及尺寸。（見下圖）
零件圖
2）生產(chǎn)綱領(lǐng)
生產(chǎn)綱領(lǐng)是企業(yè)在計劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量和進(jìn)度計劃，計劃期常定為一年，所以生產(chǎn)綱領(lǐng)也稱年產(chǎn)量。該零件是組成滑輪注塑摸的一個結(jié)構(gòu)零件，一副模具只需要一個此零件即可，所以初步擬訂其生產(chǎn)綱領(lǐng)為100件。
3）生產(chǎn)類型
生產(chǎn)類型是企業(yè)（或車間，工段，班組，工作地）生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類，一般分為大量生產(chǎn)，成批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)三
種類型。
根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)和產(chǎn)品及零件的特征或工作地每月?lián)?fù)的工序數(shù)，查文獻(xiàn)[1]表1—3生產(chǎn)類型和生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系，確定該零件的生產(chǎn)類型為單件小批量生產(chǎn)。
4）生產(chǎn)組織形式
生產(chǎn)類型不同，零件和產(chǎn)品的生產(chǎn)組織形式，采用的技術(shù)措施和達(dá)到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果也會不同，因?yàn)樵摿慵菃渭∨可a(chǎn)，所以其生產(chǎn)組織形式查文獻(xiàn)[1]表1-5的各種生產(chǎn)類型的
二、動模座板的工藝特征有其生產(chǎn)組織形式
1零件的互換性：有修配法，鉗工修配，缺乏互換性。
毛坯的制造方法與加工余量，木模手工造型或自由鍛造毛坯精度低，加工余量大。
2機(jī)床設(shè)備及其布置形式：通用機(jī)床，按機(jī)類別采用機(jī)群式布置。
3工藝裝備：大多采用通用夾具，標(biāo)準(zhǔn)附件，通用刀具和萬能量具，標(biāo)準(zhǔn)附件，通用刀具和萬能量具，靠劃線和試切法達(dá)到精度要求。
4對工人的技術(shù)要求：需技術(shù)水平較高的工人。
5工藝文件：有工藝路線卡和關(guān)鏈工序工序卡。
6成本：較高。
結(jié)合上述分析對現(xiàn)有條件作出合理的調(diào)整使得該零件的加工更能體現(xiàn)“質(zhì)優(yōu)價廉”。
第二節(jié) 動模座板零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析
一、動模座板零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析
熟悉動模座板零件圖，了解零件的性能，用途，工作條件及其所在模具中的作用。
1）動模座板零件的性能：具有較高的強(qiáng)度，硬度和韌性，適用于小型復(fù)雜的塑料模具。
2）動模座板零件的用途：固定模具零件，并與它發(fā)生直接聯(lián)系用的零件，在模具打開時帶動成型零部件向下移動，確保塑件與成型機(jī)構(gòu)的分離，保證模具的順利打開和合模。
3） 動模座板工作條件：安裝在滑輪注塑模的動模座板上，與其他零部件結(jié)合使用，適合滑輪注塑模的工作條件。
4）動模座板零件在模具中的作用：該零件在模具中與導(dǎo)滑板，凹模劃塊和彎銷等配合成滑輪的注塑成型機(jī)構(gòu)，起固定和定位作用。
二、了解動模座板零件的材料及其力學(xué)性能
1動模座板材料
該零件材料為45鋼，它是碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有較高的強(qiáng)度和硬度，耐磨性好且熱處理變形小，制品一般用于淬，適用于制品批量生產(chǎn)的熱塑性塑料的成型模具零件。
1材料的力學(xué)性能
查文獻(xiàn)[3]表7-5優(yōu)質(zhì)碳素鋼牌號，成分及性能（GB699—88）可知45鋼的力學(xué)性能為：
бb/MPa
бs/MPa
δs×100
Ψ×100
Ak/J
≥600
≥355
≥16
≥40
≥39
推薦的熱處理溫度
正火：830℃
淬火： 840℃
回火： 600℃
硬度： 未處理：229HBS
退火鋼：197HBS
分析：45鋼在退火，正火及調(diào)質(zhì)狀態(tài)下的力學(xué)性能為：
狀態(tài)
бb /MPa
б5×100
AK/J
HBS
退火
650～700
15～20
32～48
～180
正火
700～800
15～20
40～64
163～220
調(diào)質(zhì)
750～850
20～25
64～96
210～250
正火后鋼的強(qiáng)度，硬度，硬度，韌性都比退火后的高，且塑件也好，操作方便，生產(chǎn)周期短，能量耗費(fèi)少，則在條件允許下，應(yīng)優(yōu)先考慮，采用正火處理，可作為零件的預(yù)先熱處理。
調(diào)質(zhì)處理后鋼的強(qiáng)度較高，而且塑件與韌性更顯著高于正火狀態(tài)，其硬度較低，便于切削加工，并能獲得較低的表面粗造度值，故也可作為表面淬火和化學(xué)熱處理前改善鋼件原始組織狀態(tài)的預(yù)先熱處理。
三、分析選擇該動模座板的熱處理為調(diào)質(zhì)。
1動模座板結(jié)構(gòu)形狀分析
該零件從形體上分析其總體結(jié)構(gòu)為六面體，上表面有2-Φ15的型芯孔，并且側(cè)面有4-M30螺釘孔，2-Φ21導(dǎo)柱孔擴(kuò)孔為Φ30。因此其結(jié)構(gòu)形狀較為簡單，屬于加工成形。
故其結(jié)構(gòu)形狀工藝性合理。
2動模座板尺寸
該零件的外形尺寸為246mm×207mm×21mm，且一部分孔的加工可在與其配合的零件加工時保證，因而該零件的加工尺寸較小，減化了加工工序，降低了加工難度，可保證加工質(zhì)量。
故其尺寸工藝性較為合理。
3動模座板精度
為了滿足塑件尺寸精度和表面粗造度的要求，根據(jù)塑件精度等級（精度等級為IT4～I(xiàn)T5級）確定模具制造精度為IT6～I(xiàn)T7級。
4動模座板熱處理
為了消除毛坯在加工后的缺陷，改善其工藝性能，且為后續(xù)工序作出組織準(zhǔn)備和提高工件的使用性能及使用壽命采用
調(diào)質(zhì)方式進(jìn)行熱處理。
綜合上述分析可知該零件的加工較容易，可采用先進(jìn)的，高效率的工藝方法進(jìn)行加工制造，但使其加工成本較高，為了降低其加工成本，可適當(dāng)調(diào)整加工設(shè)備采用一般工藝方法進(jìn)行加工
第二章 設(shè)備與工藝裝備的選擇
第一節(jié) 設(shè)備的確定
一、設(shè)備確定
因?yàn)樵摿慵捎媒M織集中工序，所以選擇通用設(shè)備，即：C41—250型空氣錘，加熱爐，銑床，刨床，磨床，鉆床，鉸床，坐標(biāo)磨床等。
二、工藝裝備的選擇
1夾具的選擇
單件小批量生產(chǎn)首先采用各種通用夾具，也可采用組合夾具，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)條件可知該零件選擇四爪卡盤，虎鉗，畫線平臺，平行夾頭，火鉗和組合夾具等。
2刀具的選擇
一般優(yōu)先采用標(biāo)準(zhǔn)刀具根據(jù)該零件的工藝性及實(shí)際條件確定其刀具為：剪板機(jī)，平面刨刀，圓柱銑刀；端面銑刀，平行砂輪，劃針，樣沖，立銑刀，鉆頭，絲錐，擴(kuò)刀，砂輪等。
3 量具的選擇
依據(jù)量具的精度必須與加工精度相適應(yīng)，則該零件應(yīng)優(yōu)先采用通用量具，即：鋼尺、游標(biāo)卡尺、直角尺、內(nèi)卡鉗、百分表。
三、擬訂工藝路線
綜合上述分析最終擬訂兩條工藝路線如下：
工藝路線一：
工序號
工序名稱
0
備料
5
鍛造
10
退火
15
銑（刨）平面
20
磨平面
25
鉗工劃線
30
銑工
35
熱處理
30
鉗工精修
45
磨削
50
檢 驗(yàn)
55
入 庫
工藝路線二：
工序號
工序名稱
0
備料
5
鍛造
10
退火
15
銑（刨）六方
20
磨平面加工精基準(zhǔn)面
25
鉗工劃線
30
銑工
35
熱處理
40
鉗工精修
45
磨削
50
檢驗(yàn)
四、工藝路線方案的比較與分析
以上兩種工藝路線方案想比較，第二種方案有以下幾個優(yōu)點(diǎn)：
1. 工序內(nèi)容簡單，工序連接緊密，有利于組織流水生產(chǎn)。第一種方案中工序之間相互脫節(jié)，造成加工困難，另一面，這樣增加時間，生產(chǎn)率降低，不夠經(jīng)濟(jì)。
2. 定位基準(zhǔn)的選擇
定位基準(zhǔn)的選擇將直接影響加工精度的高低，同樣作為定位基準(zhǔn)的部位加工質(zhì)量的好壞也影響的定位的準(zhǔn)確性和加工質(zhì)量，使安裝誤差和定位誤差增大，從而對加工精度有很大影響，零件上的各個表面間的位置精度，是通過一系列工序加工后獲得的，這些工序的順序和原始尺寸的大小，標(biāo)注方式和零件圖上的要求直接有關(guān)，第一種方案中，工序45不找正直接加工，易使工件偏斜，位置精度不準(zhǔn)確，給下面的工序的位置精度，定位基準(zhǔn)帶來一定困難。第二方案中工序之間的采用互為基準(zhǔn)原則的，其作用是加工時的余量均勻，并使加工后的表面位置度較高，能順利加工。
第二節(jié) 機(jī)床的選用
一、機(jī)床的選用
機(jī)床的選用，主要考慮零件加工的經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)該充分運(yùn)用現(xiàn)有設(shè)備，不增加零件的成本。第一套方案中，較多的使用了專用機(jī)床，第二套方案中可使用普通機(jī)床。降低了加工成本，但是精度不能滿足。另外在機(jī)床的選擇上，也必須考慮以下因素：
①機(jī)床的工作精度和工序的加工精度相適應(yīng)
②機(jī)床的工作尺寸應(yīng)和工件的輪廓尺寸或夾具的尺寸相適應(yīng)
③機(jī)床的功率與剛度的性質(zhì)相適應(yīng)，另外，機(jī)床的加工用量范圍應(yīng)和工件要求的合理切削用量相適應(yīng)
④刀具的選擇
刀具的耐用度問題也的批量生產(chǎn)中的重要問題，刀具耐用度的提高，不僅可以節(jié)約輔助工作時間，又可降低刀具的費(fèi)用。合理選擇刀具的提高刀具耐用度的關(guān)鍵。第二套方案中，工序30鉆，擴(kuò)φ20孔深19±0.2采用兩把車刀，分別采用合適的幾何角度和材料來完成粗，精加工，這樣大大減少了刀具的磨損。
二、工藝路線方案確定
經(jīng)過多方面的分析，第二套工藝路線方案從安排工序依據(jù)的原則，定位基準(zhǔn)的選擇，加工經(jīng)濟(jì)性和刀具的耐用度等方面均比第一套合理，因此用第二套工藝路線作為加工方案。
第三章 確定毛坯的類型及其制造加工方法
一、動模座板毛坯的形狀和特征
毛坯的形狀和特征，在很大程度上決定著模具制造過程中工序的多少，機(jī)械加工的難易程度，材料的大小及模具的質(zhì)量與壽命。
毛坯類型有鑄，鍛，壓制，沖壓，焊接，型材和板材等。
二、動模座板毛坯的形狀和特征分析
鍛造后，工件的力學(xué)性能比鑄件好，使零件材料內(nèi)部組織細(xì)密，碳化物分布和流線分布合理，從而提高模具的質(zhì)量和使用壽命，鑄造能夠生產(chǎn)形狀復(fù)雜的毛坯，適應(yīng)性廣，能節(jié)省金屬材料和機(jī)械加工的工作量且成本較低，但鑄造生產(chǎn)存在著工序復(fù)雜，鑄件的力學(xué)性能低于鍛件，勞動條件較差；沖壓的生產(chǎn)效率高，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械與自動化生產(chǎn)，制品的尺寸精確，互換性好，節(jié)約金屬，操作方便，但是模具制造復(fù)雜成本較高，適用于大量生產(chǎn)，焊接可節(jié)省材料與工時，減輕結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，焊接接頭的致密性好，可以制造密封容器，以及雙金屬結(jié)構(gòu)件，生產(chǎn)效率高，便于機(jī)械化，自動化生產(chǎn)，但由于焊接的過程是局部加熱與冷卻的過程，容易產(chǎn)生焊接應(yīng)力，變形及焊接缺陷，有些金屬的焊接要求比較復(fù)雜的工藝措施才能保證焊接質(zhì)量。
經(jīng)分析并結(jié)合該零件工藝分析可確定其毛坯為鍛件（即鍛坯）。
毛坯圖
第四章 擬定動模座板工藝路線
一確定工藝路線原則
1.制定工藝路線的依據(jù)
應(yīng)使零件的各尺寸精度，位置精度，表面粗糙度和各向技術(shù)要求能得到保證，在一定生產(chǎn)條件下以最快的速度，最少的工作量和最低的成本，安全可靠的加工出符合零件的工作擬定工藝路線一般應(yīng)遵循工藝過程劃分加工階段的原則。當(dāng)加工質(zhì)量要求不高，工件的剛性足夠，毛坯質(zhì)量高，加工余量小時可以不劃分加工階段。在數(shù)控機(jī)床上加工零件以及某些運(yùn)輸，裝夾困難的重型零件，也不劃分加工階段，而在一次裝夾下完成全部表面的粗，精加工，對重型零件可在粗加工之后將夾具松開以消除加緊變形，然后再用較小的夾緊力重新夾緊，進(jìn)行精加工，以利于保證重型零件的加工質(zhì)量，對于精度要求高的重型零件，仍需劃分加工階段，并適時進(jìn)行時效處理消除內(nèi)應(yīng)力。該零件的表面質(zhì)量要求較高，且需多次裝夾，所以其工藝路線需劃分加工階段完成。
2制定動模座板工藝規(guī)程時應(yīng)注意的問題
1)技術(shù)的先進(jìn)性
2)經(jīng)濟(jì)上的合理性
3)使用上的安全性由于該零件生產(chǎn)綱領(lǐng)確定了成批生產(chǎn)，因此采用工序集中原則使，用普通
3動模座板加工順序由以下原則確定
機(jī)床配以專用夾具，可降低生產(chǎn)成本，以獲得好的經(jīng)濟(jì)效益加工順序由以下原則確定：
先粗加工，后精加工，先加工基準(zhǔn)面，后加工其他面，先加工主要面，后加工次要面，后加工孔，并且應(yīng)遵基準(zhǔn)重合原則，基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，自為基準(zhǔn)原則，互為基準(zhǔn)原則。
1)擬定工藝路線一般應(yīng)遵循工藝過程劃分加工階段的原則
當(dāng)加工質(zhì)量要求不高，工件的剛性足夠，毛坯質(zhì)量高，加工余量小時可以不劃分加工階段。在數(shù)控機(jī)床上加工零件以及某些運(yùn)輸，裝夾困難的重型零件，也不劃分加工階段，而在一次裝夾下完成全部表面的粗，精加工，對重型零件可在粗加工之后將夾具松開以消除加緊變形，然后再用較小的夾緊力重新夾緊，進(jìn)行精加工，以利于保證重型零件的加工質(zhì)量，對于精度要求高的重型零件，仍需劃分加工階段，并適時進(jìn)行時效處理消除內(nèi)應(yīng)力。該零件的表面質(zhì)量要求較高，且需多次裝夾，所以其工藝路線需劃分加工階段完成。
2) 動模座板面加工方法的選擇
當(dāng)模具零件的表面加工精度要求較高時，可根據(jù)不同工藝方法所能達(dá)到的加工經(jīng)濟(jì)精度和表面粗糙度等因素。首先確定被加工表面的最終加工方法，然后再選定最終加工方法，然后再選定最終加工方法之前的一系列準(zhǔn)備工序的加工方法和順序，以便通過逐次加工達(dá)到設(shè)計要求。
二、動模座板平面加工方法確定各表面的加工方法
選擇加工方法時常常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或查表法來確定，在根據(jù)實(shí)際情況或通過工藝是試驗(yàn)進(jìn)行修改。依據(jù)各表面加工要求和各加工
要求和各個加工方法能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度查文獻(xiàn)[1]表1—11孔的加工方法和表1-12平面加工方法確定各表面的加工方法如下要求和各個加工方法能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度查文獻(xiàn)[1]表1—11孔的加工方法和表1-12平面加工方法確定各表面的加工方法如下：
通過零件分析可分為以下幾部分。
①：2個φ21和2個φ30的階梯孔。銑——半精銑——精銑；
②：4個M30的螺紋孔，銑——半精銑——精銑；
③：2個φ9和2個φ15的階梯孔。銑——半精銑——精銑；
三、零件的外輪廓表面
零件的外輪廓表面： 粗銑——半精銑——磨削。
1動模座板工藝階段的劃分
工藝路線按工序性質(zhì)一般分為粗加工階段，半精加工階段和精加工階段。對于那些加工精度和表面質(zhì)量要求特別高的表面在工藝過程中還應(yīng)安排光整加工階段。
具體的工藝階段劃分祥見該零件的工藝規(guī)程卡片中各工序的介紹。
2動模座板工序的劃分
根據(jù)所選定的表面加工方法和各加工階段中表面的加工要求，可以將同一階段中各表面的加工組合成不同的工序，在劃分工序時可以采用工序集中或分散的原則。
由于模具加工精度要求高，且多屬于單件或小批量生產(chǎn)，為了簡化生產(chǎn)組織工作，則多采用組織集中劃分工序
3加工順序的安排
四、動模座板加工工序的安排
1動模座板切削加工的安排
模具零件的被加工表面切削加工應(yīng)遵循
① 先粗后精；
② 先基準(zhǔn)后其他
③ 先主要后次要
④ 先平面后內(nèi)孔
⑤內(nèi)外交叉，具體祥見加工工藝規(guī)程路線表卡片。
2動模座板熱處理工序的安排
熱處理工序在工藝路線中的安排，主要取決于零件熱處理的目的為了改善金屬組織和便于加工則必須使該零件在粗加工前安排調(diào)質(zhì)熱處理。
為了提高零件硬度和耐磨性，則必須在該零件光整的工序前安排淬火熱處理。
3動模座板輔助工序的安排
為了保證該零件質(zhì)量和及時去除廢品，防止工時浪費(fèi)，并使責(zé)任分明，則必須在該零件重要工序加工前后和零件加工結(jié)束安排檢驗(yàn)工序。
綜合上述分析：該零件機(jī)械加工的順序是：加工精基準(zhǔn)面——粗加工主要面——精加工主要面——光整加工主要面。
第五章 確定動模座板工序的加工余量
第一節(jié) 確定動模座板加工余量的方法
一、常用加工余量的方法
確定加工余量的方法有三種：查表法、分析計算法、經(jīng)驗(yàn)估計法。
1查表法是根據(jù)個工廠的生產(chǎn)實(shí)踐和試驗(yàn)研究積累的數(shù)據(jù)，先制成各種表格，再匯集成手冊確定加工余量是查閱這些手冊，再結(jié)合工廠的實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)修改后確定。經(jīng)驗(yàn)估計法是根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定加工余量。一般情況下，為防止因余量過小而產(chǎn)生廢品，經(jīng)驗(yàn)估計的數(shù)值總是偏大。因此其法常用于單件小批量生產(chǎn)。
2分析計算法是根據(jù)確定加工余量的相關(guān)公式和一定的試驗(yàn)資料，對影響加工余量的各項因素進(jìn)行分析，并計算確定加工余量。這種方法比較合理，但必須有比較全面和可靠的試驗(yàn)資料。因此當(dāng)前只在材料十分貴重以及軍工生產(chǎn)或少數(shù)大量生產(chǎn)的工廠中采用。
3模具加工中常用經(jīng)驗(yàn)估計法確定加工余量。則該零件的加工余量確定，由查表法和經(jīng)驗(yàn)估計法結(jié)合確定。其相關(guān)加工余量查文獻(xiàn)［6］表8－27有平面第一次粗加工余量為：1.5mm～2.5mm; 表8－28有平面粗刨后精銑加工余量為：0.7mm～0.9 mm; 表8－29有銑平面的加工余量為；1.2mm;表8－30有磨平面的加工余量為0.3mm;表8－31有銑及磨平面的厚度公差為：粗銑（IT12～I(xiàn)T13），－0.21mm～0.33mm；半精銑－0.13mm（IT11），精磨（IT8～I(xiàn)T9），－0.033 mm～－0.062mm；表8－33有凹模的加工余量及公差為：寬度余量①粗銑后半精銑4.0mm；②半精銑后磨1.0mm；寬度公差①粗銑（IT12～I(xiàn)T13）+0.35mm～+0.54mm , ②半精銑（IT11）+0.22mm；表8－34研磨平面的加工余量為：0.024mm ～0.030mm;表8－35磨孔和鉸孔的加工余量為：磨孔時，粗：0.2mm,精0.1mm, 熱處理（粗）0.5mm ,熱處理（半精）0.4 mm；鉸孔時0.15mm.
二、確定動模座板加工余量
綜上分析本模具采用經(jīng)驗(yàn)估計法確定加工余量。
第二節(jié) 確定主要工序的技術(shù)要求及檢驗(yàn)方法
1零件圖中未注公差尺寸的極限偏差按GB／T1804－2000《公差與配合 未注公差尺寸的極限偏差》。
2零件圖中未注形為公差按GB／T1184－1996《形狀和位置公差 未注公差的規(guī)定》，其中直線度、平面度、同軸度的公差等級均按C級。
3板類零件的棱邊均須倒鈍。
4零件圖中螺紋的基本尺寸按GB196－1981《普通螺紋基本尺寸（直徑1～600mm）》的規(guī)定，其偏差按GB197－1981《普通螺紋公差與配合》（直徑1～355mm）的3級。
5零件圖中砂輪越程槽的尺寸按JB／T3－1959《砂輪越程槽》的規(guī)定。
6零件材料允許代用，但代用材料的機(jī)械性能不得低于規(guī)定材料的要求。
7零件表面經(jīng)目測不允許有銹斑裂紋，夾雜物、凹坑氧化斑點(diǎn)和影響使用的劃痕等缺陷。
8零件的材料和熱處理硬度按GB／T699－1999《模具設(shè)計指導(dǎo) 模具成型零件材料及硬度》的規(guī)定選取。
9模具零件的幾何形狀、尺寸精度、表面粗糙度等應(yīng)符合圖樣要求。
10如對零件有其他技術(shù)要求，可依據(jù)實(shí)際條件協(xié)調(diào)決定。
第三節(jié) 檢驗(yàn)
一、 檢驗(yàn)方法：
1利用卡鉗和鋼尺配合使用測量零件孔的具體數(shù)據(jù)，保證零件表面質(zhì)量。
2利用游標(biāo)卡尺直接測量工件的內(nèi)表面、外表面和深度，確保其個表面精度。
3利用分厘卡尺測量孔外徑、內(nèi)徑、深度、螺紋孔的尺寸精度。
4利用百分表檢驗(yàn)工件的形狀誤差、位置誤差和安裝工件與刀具時的精密找正，其測量精度為0.01 mm。
第六章 確定動模座板工序的切削用量和時間定額
因?yàn)樵摿慵閱渭∨可a(chǎn)，所以在工藝文件上一般不規(guī)定切削用量，而由工作者根據(jù)實(shí)際情況自行決定。
一、時間定額
時間定額是在一定的生產(chǎn)條件下，規(guī)定生產(chǎn)一件產(chǎn)品或完成一道工序所需消耗的時間合理的時間定額能調(diào)動生產(chǎn)者的積極性，促進(jìn)生產(chǎn)者技術(shù)水平的提高。制定時間定額應(yīng)注意調(diào)查研究，有效利用生產(chǎn)設(shè)備和工具，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
二、時間定額計算
時間定額計算公式為：
T c=Ta+Tb+Ts+Tr+Te／n在大量生產(chǎn)中，由于n的數(shù)值很大，
即Te／n=0,可忽略不計。
式中： Tc：該零件的時間定額。
T b ：基本時間 。
Ta : 輔助時間。
Ts: 布置工作地時間。
Tr： 休息與生理需要時間。
Te: 準(zhǔn)備與終結(jié)時間。
N： 生產(chǎn)批量（個）。
具體數(shù)值可查閱相關(guān)資料代入上式計算即可確定出確切時間定額時間。
第七章 動模座板加工的技術(shù)文件
一、進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，選擇最佳方案。
因?yàn)樵摿慵賳渭∨可a(chǎn)，所以對其可不進(jìn)行技術(shù)分析。依據(jù)現(xiàn)有條件及工人工作經(jīng)驗(yàn)做適當(dāng)調(diào)整即可。
二、填寫工藝文件。
因?yàn)樵摿慵賳渭∨可a(chǎn)，所以一般只填寫機(jī)械加工工藝過程卡片。根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求該零件還需填寫機(jī)械加工工序卡片。
機(jī)械加工工藝過程卡片以工序?yàn)閱挝缓喴f明產(chǎn)品活 或零件、部件加工（裝配）過程，它以工序?yàn)閱挝涣谐隽肆慵庸さ墓に嚶肪€，（包括毛坯，機(jī)械加工和熱處理等）。
機(jī)械加工工序卡片具有工藝簡圖，和該工序的每個工步的加工（或裝配）內(nèi)容，工藝參數(shù)，操作要求以及所用設(shè)備和工藝裝備等具體見該零件的工藝文件。
三、動模座板加工工藝規(guī)程
見下工藝卡片
第八章 參考文獻(xiàn)
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