基于SOLIDWORKS的闹钟后壳注塑模设计.doc

目录1绪论.11.1模具在加工工业中的地位.11.2注塑模的发展现状.11.3Solidworks软件在注塑模具设计中的应用.2塑件的工艺分析.22.1塑件成型工艺分析.22.2闹钟后盖原料（ABS）的成型特性与工艺参数.3注塑设备的选择.43.1估算塑件体积.43.2选择注射机.43.3模架的选定.53.4注射机参数校核.53.4.1最大注射压力的校核.53.4.2最大注塑量的校核.53.4.3锁模力校核.63.4.4模具与注塑机安装部分相关尺寸校核.63.4.5开模行程校核.6塑料件的工艺尺寸的计算.64.1型腔的径向尺寸.74.2型芯的计算.74.3模具型腔壁厚的计算.8浇注系统的设计.85.1主流道设计.95.2冷料井设计.95.3分流道设计.95.4浇口选择.116分型面的选择.127合模导向机构的设计.138脱模机构的设计.149温度调节系统的设计.149.1模具冷却系统的设计.159.2模具加热系统的设计.1610模具的装配.1610.1模具的装配顺序.1610.2开模过程分析.1711结论.18致谢.18参考文献.191绪论1.1模具在加工工业中的地位模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。对模具的全面要求是：能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的制品。以模具使用的角度，要求高效率、自动化操作简便；从模具制造的角度，要求结构合理、制造容易、成本低廉。模具影响着制品的质量。首先，模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次，在加工过程中，模具结构对操作难以程度影响很大。在大批量生产塑料制品时，应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动，为此，常采用自动开合模自动顶出机构，在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。另外模具对制品的成本也有影响。当批量不大时，模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大，这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具，以降低成本。现代生产中，合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素，尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用，产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很大，对模具也提出了越来越高的要求。因此促进模具的不断向前发展。1.2注塑模的发展现状注射成型技术作为塑料加工成型方法中重要的方法之一，已经得到相当广泛的应用。据统计，注塑制品约占整个塑料制品的2030，而在工程塑料中有80以上的制品是采用注塑成型加工的。但随着塑料制品应用的日益广泛，不同的领域对塑料制品的开头精度、功能成本等方面提出了很多更高的要求，因此在传统注塑成型技术的基础上，又发展了许多特殊的新兴注塑成型技术，如低压注射成型、熔芯射击成型、装配注射成型、磁场定向注射成型、单色多模注射成型、气体辅助注射成型、薄壳注射成型技术等。因此必须改变注塑模具的设计和制造体系，才能够满足成型要求。另外，随着微机电系统产业的进展，微细型注塑模具设计与制造技术的研究近年来得到了人们的重视，随着MEMs产业化的进程，微注塑成型技术有着巨大的潜力和发展空间。微型注塑成型通常用于医疗、电信、计算机、电气等领域，医疗和电子器械越来越小型化，因此对人们希望制件可以做得越来越小。微型注塑成型有许多优点，如工模具的成本可以更低，而且原料的成本也大大的降低，研究适合微型注塑模具和微型注塑机的成型理论和制造方法，寻找和研制适合微型塑料制件生产的塑料原料，以及开发相应的检测仪器设备，已经成为目前国内外的研究热点在当前先进制造技术对注塑模具制造产生了重大的影响，反过来，注塑成型新技术的产生与发展也对制造技术不断提出了新的要求。将信息技术与现代管理技术应用于制造全过程，未来注塑模制造将是以计算机辅助技术为主导技术，以信息流畅作为首要备件的有极强应变能力与竞争力的技术15。1.3Solidworks软件在注塑模具设计中的应用通过对Solidworks软件及其插件的运用可以把工作人员从重复的劳动中解脱出来，更好的投入到设计中去，从而充分发挥计算机和设计人员各自的优势。IMOLD是应用于Solidworks中的一个第三方插件，专门用于对注塑模的三维设计工作。它完全集成于Solidworks的界面中，成为一个造型设计的整体，模具设计者通过它可以在一个装配方案中进行包括设计方案管理，模具设计过程，加工和模具装配的整个处理过程。它无缝集成的特点使得用户在工作时不需要离开Solidworks软件或使用其他软件。IMOLD提供的一整套功能对模具设计者来说是不可缺少的。他们将帮助经验丰富的设计者减少产品从设计到完成的时间，从而大幅度提高生产率。它的界面具有直观，友好并且具有互动性，这使的软件的学习和使用成为一件愉快的事，减少了学习和使用过程中的弯路。同时它的设计过程和方法所包含的设计理论对模具初学者也具有极强的指导意义14。塑件的工艺分析2.1塑件成型工艺分析闹钟后盖的形状较复杂（如图2.1所示），带有很多不同形状的孔，保证孔间距和孔的形状给模具的加工带了很大的难度。闹钟后盖的注塑材料首先选用ABS，闹钟的后盖绝大部分决定了闹钟的重心的位置的所在。所以我们必须很好的处理后盖壁厚的均匀，譬如在注塑成型过程中因为壁厚的不均匀造成了收缩率的不一致，这样就只能通图2.1闹钟后盖过有效的控制模具温度来调节收缩率。由于闹钟后盖的主体作用是起固定作用，它的内部结构就相应的给注塑带来了一定的难度。由于螺钉孔的壁厚相对后盖壁厚有一定的差距，势必会在注塑的时候到来很大的牛顿减力，造成塑件填充不满的缺陷，可以考虑采用双浇口，但可能会给闹钟后盖的表面带来更多的熔接痕和气孔。也可以利用模具的可靠的精度来定位，但是这样的话成本太高，而且易造成模具损坏。因为考虑到凹凸模形状的复杂，用整体形式是不利于损坏后的维修，适当的使用嵌件就可以解决这些问题，但不能利用过多的嵌件，不然的话就会造成型腔的强度与刚度不够13。2.2闹钟后盖原料（ABS）的成型特性与工艺参数ABS树脂微黄色或白色不透明，是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。丙烯腈使聚合物耐油，耐热，耐化学腐蚀，丁二烯使聚合物具有优越的柔性，韧性；苯乙烯赋予聚合物良好的刚性和加工流动性。因此ABS树脂具有突出的力学性能和良好的综合性能。同时具有吸湿性强，但原料要干燥，它的塑件尺寸稳定性好，塑件尽可能偏大的脱模斜度。性能指标如表2.1：表2.1ABS塑料主要的性能指标密度(Kg.dm-3)1.131.14收缩率（%）0.3-0.8熔点()130-160热变形温度(45N/cm)65-98弯曲强度(Mpa)80拉伸强度(Mpa)35-49拉伸弹性模量(Gpa)1.8弯曲弹性模量(Gpa)1.4压缩强度(Mpa)18-39缺口冲击强度(kJ/)11-29硬度(HR)R62-86体积电阻系数(cm)1013击穿电压(Kv.mm-1)15介电常数60Hz确定制订各种塑料的注射成型工艺条件，即使选定性能良好的注射机，合理的温度（包括料筒，喷嘴，和模具的温度），注射压力和成型时间等，以保证塑件的成型精度和质量。ABS的注射成型工艺参数如表2.2所示1：表2.2ABS的注射成型工艺参数注塑机类型螺杆式喷嘴形式通用式料筒一区150170料筒二区180190料筒三区200210喷嘴温度180190模具温度5070注塑压60100Mpa保压4060Mpa注塑时间25h保压时间510h冷却时间515h周期1530h后处理红外线烘箱温度70注塑设备的选择3.1估算塑件体积估算塑件体积和质量：该产品材料为ABS，其密度为1.13-1.14g/cm3，计算其平均密度为1.135g/cm3，平均收缩率为0.55。通过估算零件的体积为7cm3。另预置浇道凝料为2cm3，因此估算塑件体积为9cm3。3.2选择注射机根据塑料制品的体积或质量，可选定注塑机型号为SZ-40/25（查模具结构形式与应用手册），注塑机的参数如表3.1所示：3.1注射机的主要参数注塑机最大注塑量40cm3注塑压力200/Mpa注塑速率50(g/s)塑化能力20(Kg/h)锁模力2500KN注塑机拉行间距250250mm顶出行程55mm最小模厚130mm最大模厚220mm模板行程230mm注塑机定位孔直径55mm喷嘴球半径SR103.3模架的选定根据塑件选定模架为：S2030BI353570。见图3.1：图3.1塑件的模架3.4注射机参数校核3.4.1最大注射压力的校核闹钟后盖所需注射为60-100MPa，而所选注射机压力为200MPa，所以注射压力符合要求。3.4.2最大注塑量的校核注塑机的最大注塑量应大于制品的质量或体积（包括流道及浇口凝料和飞边），通常注塑机的实际注塑量最好是注塑机的最大注塑量的80%。所以选用的注塑机最大注塑量应满足：浇塑机VVV8.0(3-1)式中：V机注塑机的最大注塑量，40cm3，V塑塑件的体积，该产品V塑18cm3，V浇浇注系统体积，该产品V浇2cm3，故V机（18+4）cm3。3.4.3锁模力校核注射机的额定锁模力应大于塑件成形所需的压力，其关系按下式校核:pAF锁(3-2)式中：p熔融型料在型腔内的压力，F锁注塑机的额定锁模力。故F锁pA=200Mpa4641mm3，选定的注塑机的压力为2500KN，满足要求。3.4.4模具与注塑机安装部分相关尺寸校核A模具闭合高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸和拉杆间距相适合模具长模具宽拉杆面积B模具闭合高度校核：Hmin注塑机允许最小模厚=130mm，Hmax注塑机允许最大模厚=220mm，H模具闭合高度=180mm，故满足HmaxHHmin。3.4.5开模行程校核注塑机的最大行程与模具厚度有关（如全液压合模机构的注塑机），故注塑机的开模行程应满足下式：min12-(-)(510)S