2017毕业论文-收音机外壳注射成型工艺与注射模具设计.doc

南 京 工 程 学 院 毕业设计说明书(论文) 作 者： 学 号： 205040122205040122 学院（系、部）： 材料工程学院材料工程学院 专 业： 材料成型及控制工程材料成型及控制工程 题 目： 收音机外壳注射成型工艺与注射模具设计收音机外壳注射成型工艺与注射模具设计 指导者： 评阅者： 2008 年 6 月 南 京 第 I 页 毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文）中中文文摘摘要要 本设计介绍了注射成型的基本原理，特别是侧向分型与抽芯机构的结构与工 作原理，并对注塑产品提出了基本的设计原则。详细介绍了注射模具的材料及工 艺分析，浇注系统、主要零部件、侧向分型与抽芯机构、推出机构、温度调节系 统和排气系统的设计过程，并对模具各参数选取和校核做相应说明。本设计利用 Auto CAD 和三维 CAD/CAM 软件 UG 及 UG 的 Moldwizard 模块，对导柱、导套及各 标准件和标准模架进行了参数化设计。 关键词：塑料模具；参数化；镶件；分型面；成型；ABS 第 II 页 毕毕业业设设计计说说明明书书（论论文文）外外文文摘摘要要 TitleTitle Design for radio outer covering plastic mold AbstractAbstract This design introduced the injection takes shape the basic principle, specially single is divided the profile to inject the mold the structure and the principle of work, to cast the product to propose the basic principle of design; Introduced in detail the cold flow channel injection evil spirit mold pours the system, the temperature control system and goes against the system the design process, and has given the explanation to the mold intensity request; Finally introduced Auto CAD and UG Moldwizard, and led the wrap to the guide pillar to carry on the parametrization design. KeyKey wordword ： The plastic mold；the parametrization;；inlays；divides the profile；Model；ABS 第 III 页 目 录 前言 .1 第一章 绪 论 .2 1.1 模具介绍2 1.2 模具在加工工业中的地位2 1.3 模具的发展趋势2 1.4 设计在学习模具专业中的作用4 第二章 产品三维造型及 MOLDFLOW 分析 5 2.1 产品三维造型 5 2.2 CAE 介绍 6 2.3 CAE 分析 8 第 3 章 塑件材料及工艺性 14 3.1 材料分析.14 3.2 工艺分析.14 3.3 制件的成型方法及参数.15 3.4 确定型腔数目.15 第 4 章 浇注系统的设计 16 4.1 制件在模具中的位置.16 4.2 确定浇口形式及位置.17 4.3 主流道的设计.17 4.4 分流道设计.18 4.5 冷料穴设计.20 第 5 章 成型零部件的设计 21 5.1 成型零部件的结构设计21 5.2 成型零部件工作尺寸计算22 5.3 成型零部件的强度与刚度计算23 第 6 章 结构零部件的设计 24 6.1 选用标准注射模架24 6.2 定模板与动模板的设计26 6.3 合模导向机构的设计27 第 IV 页 第七章 推出及抽芯机构的设计 .28 7.1 推出机构设计28 7.2 外侧抽芯机构设计29 7.3 内侧抽芯机构设计30 第八章 模具的工作原理 32 结 论 .35 致 谢 .36 参考文献 37 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 1 页 前言 模具制造业是重要的基础装备，在国家发展中占有重要地位。塑料制品占模具 中的 80%以上，所以对塑料模具进行设计具有重大的意义。设计模具能够综合运用 所学的基础理论、基本知识和基本技能，亦检验出自己对模具设计的水平。也为今 后工作中设计各种模具奠定良好的基础。 本课题来自日常生活中常见的塑料制品。所选课题是高灵敏度收音机的外壳。 包含了模具的基本结构，并有侧向分型和抽芯机构，属于中等难度的塑料模具。本 设计介绍了注射成型的基本原理，特别是侧向分型与抽芯机构的结构与工作原理， 对注塑产品提出了基本的设计原则。还分别介绍了塑料模具的一般设计方法、设计 步骤、材料的选取、材料性能、结构和用途的分析等。详细介绍了注射模具的材料 及工艺分析，浇注系统、主要零部件、侧向分型与抽芯机构、推出机构、温度调节 系统和排气系统的设计过程，并对模具强度要求做了说明，以及模具的各种工艺参 数的确定与校核等。亦介绍了模架选取的方法和校核注射机的各种工艺参数等。在 模具制造中运用了现代先进的线切割、电火花成型加工和数控加工等加工技术。综 合利用三维 UG 和二维 Auto CAD 进行设计并绘制各种非标准零件图纸。在设计中附 有大量的模具结构图和各种说明图片。说明书已详细地阐述设计的全过程。 此次设计除文字叙述外，其计算公式及相关设计原则等资料均来自教材和图书 馆丛书中查取，并采用国家标准。 由于水平有限，本设计难免有不当和错误之处，恳请各位老师批评指正！ 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 2 页 第一章 绪 论 1.1 模具介绍 模具的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。 用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于 制造业中。模具主要类型有：冲模、锻摸、塑料模、压铸模、粉末冶金模、玻璃模、 橡胶模、陶瓷模等。除部分冲模以外的上述各种模具都属于腔型模，因为它们一般 都是依靠三维的模具型腔是材料成型。其中塑料模约占模具总数的 35，分额最大 而且有继续上升的趋势。塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出 成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。 塑料模具是随着塑料工业的发展而发展的。近年来, 人们对各种设备和用品轻 量化要求越来越高, 这就为塑料制品提供了更为广阔的市场。塑料制品要发展, 必 然要求塑料模具随之发展。汽车、家电、办公用品、工业电器、建筑材料、电子通 信等塑料制品主要用户行业近年来都高位运行, 发展迅速, 塑料模具也快速发展。 1.2 模具在加工工业中的地位 模具是工业生产中的重要工艺装备，模具工业是国民经济各部门发展的重要基 础之一，是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品 制造水平高低的重要标志。它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开 发能力。模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要 领域。模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成 为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中 6090的产品的零件， 组件和部件的生产加工。振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。 1.3 模具的发展趋势 20 世纪 80 年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并 发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。改革开放以来，我国的 模具工业发展也十分迅速。近年来，每年都以 15的增长速度快速发展。许多模具 企业十分重视技术发展。加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发 展的重要动力。此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 3 页 模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。今后，我国要发 展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。 中国塑料模具无论是在数量上,还是在质量、技术和能力等方面都有了很大进 步, 但与国民经济发展的需求和世界先进水平相比, 差距仍很大。一些大型、精密、 复杂、长寿命的中高档塑料模具每年仍需大量进口。在总量供不应求的同时, 一些 低档塑料模具却供过于求, 市场竞争激烈, 还有一些技术含量不太高的中档塑料模 具也有供过于求的趋势。 我国塑料模具行业和国外先进水平相比, 主要存在的问题: (1) 发展不平衡, 产品总体水平较低。虽然个别企业的产品已达到或接近国际 先进水平, 但总体来看, 模具的精度、型腔表面的粗糙度、生产周期、寿命等指标 与国外先进水平相比尚有较大差距。包括生产方式和企业管理在内的总体水平与国 外工业发达国家相比尚有 10 年以上的差距。 (2) 工艺装备落后, 组织协调能力差。虽然部分企业经过近几年的技术改造, 工艺装备水平已经比较先进, 有些三资企业的装备水平也并不落后于国外, 但大部 分企业的工艺装备仍比较落后。更主要的是我们的企业组织协调能力差, 难以整合 或调动社会资源为我所用, 从而就难以承接比较大的项目。 (3) 大多数企业开发能力弱, 创新能力明显不足。一方面是技术人员比例低、 水平不够高, 另一方面是科研开发投入少, 更重要的是观念落后, 对创新和开发不 够重视。模具企业不但要重视模具的开发, 同时也要重视产品的创新。 (4) 供需矛盾一时还难以解决。近几年, 国产塑料模具国内市场满足率一直不 足 74%, 其中大型、精密、长寿命模具满足率还要低, 估计不足 60%。同时, 工业 发达国家的模具正在加速向我国转移, 国际采购越来越多, 国际市场前景看好。市 场需求旺盛, 生产发展一时还难以跟上, 供不应求的局面还将持续一段时间。 (5) 体制和人才问题的解决尚待时日。在社会主义市场经济中, 竞争性行业, 特别是像模具这样依赖于特殊用户, 需单件生产的行业,国有和集体所有制原来的 体制和经营机制已显得越来越不适应。人才的数量和素质也跟不上行业的快速发展。 虽然各地都在努力解决这两个问题, 但要得到较好解决尚待时日。 (6) 近几年, 原材料、能源、人工等成本持续上升, 而模具价格却持续下降, 因此模具企业的总体利润率不断下滑。为了发展, 模具企业必须在改善管理、提高 生产效率, 特别是在创新上下功夫才行。从以前的经验型和模仿型设计向自主创新 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 4 页 设计方向发展, 以及积极采用高新技术已然成为一种趋势。 尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是 数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口 10 多亿美元的各类大型， 精密，复杂模具。与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。今 后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的 距离。 （1）注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展， 成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。 （2）加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低 模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。 （3）推广 CAD/CAM/CAE 技术；模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具技术发展的一个重 要里程碑。实践证明，模具 CAD/CAM/CAE 技术是模具设计制造的发展方向，可显著 地提高模具设计制造水平。 （4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出 现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加 工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。 1.4 设计在学习模具专业中的作用 通过对模具专业的学习，掌握了常用材料在成型过程中对模具的工艺要求，掌 握模具的结构特点及设计计算的方法，以达到能够独立设计一般模具的要求。在模 具制造方面，掌握一般机械加工的知识，金属材料的选择和热处理，结合模具结构 的特点，根据不同情况选用模具加工新工艺。 毕业设计能够对以上各方面的要求加以灵活运用，综合检验大学期间所学的知 识。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 5 页 第二章 产品三维造型及 MOLDFLOW 分析 2.1 产品三维造型 如图 2-1 所示塑料制件,材料为 ABS,收缩率 0.3%0.8。大批量生产。收音 机外壳作为模具毕业设计产品，目的是通过本产品综合锻炼模具设计与制造的能力。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 6 页 图图 2.12.1 塑件三维图塑件三维图 2.2 CAE 介绍 CAE(Computer Aided Execution) 技术即计算机辅助工程技术,它是计算机辅 助设计/ 计算机辅助制造(CAD/ CAM) 技术向纵深方向发展的要求。注塑成型 CAE 技术是根据高分子流变学、弹性力学、计算机技术,采用有限元计算方法来模拟整 个注塑过程及这一过程对注塑成型产品质量的影响,它可以模拟塑料制品在注塑成 型过程中的流动,保压和冷却过程以及预测制品中的应力分布、分子取向、收缩和 翘曲变形等,帮助设计人员及早发现问题,及时修改模具设计,提高一次试模成功率, 帮助企业缩短产品上市周期,增强市场竞争能力。美国上市公司 Mudflow 公司是专 业从事注塑成型 CAE 软件和咨询公司,Mudflow 公司是塑料成型分析软件的创造者, 自 1976 年发行了世界上第一套流动分析软件以来,一直主导着塑料成型 CAE 软件市 场。近几年,在汽车、家电、电子通讯、化工、日用品等领域得到了广泛应用。 现代注塑成型 CAE 技术的作用在于: (1) 优化塑料制品设计 塑件的壁厚、浇口数量、位置及流道系统设计等对于塑料制品的成败和质量关 系重大。以往全凭制品设计人员的经验来设计,往往费力、费时,设计出的制品也不 尽合理。利用 Mudflow 软件,可以快速地设计出最优的塑料制品。 (2) 优化塑料模设计 由于塑料制品的多样性、复杂性和设计人员经验的局限性,传统的模具设计往 往要经过反复试模、修模才能成功。利用 mudflow 软件,可以对型腔尺寸、浇口位 置及尺寸、流道尺寸、冷却系统等进行优化设计,在计算机上进行试模、修模,可大 大提高模具质量,减少试模次数。 (3) 优化注塑工艺参数 由于经验的局限性,工程技术人员很难精确地设置制品最合理的加工参数,选择 合适的塑料材料和确定最优的工艺方案。Modflow 软件可以帮助程技术人员确定最 佳的注射压力、锁模力、模具温度、熔体温度、注射时间、保压压力和保压时间、 冷却时间等,以注塑出最佳的塑料制品来近年来,CAE 技术在注塑成型领域中的重要 性日益增大,采用 CAE 技术可以全面解决注塑成型过程中出现的问题,由于计算机化 的流动分析方法的出现使得更多的产品可以选择注塑成型作为生产的手段,计算机 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 7 页 软件技术的进步也不断更新和提高流动分析的模型及其精确程度。 CAE 分析技术能成功地应用于三组不同的生产过程:制品设计、模具设计、注塑 成型。 (1)制品设计,制品设计者能用流动分析解决下列问题: 1）制品能全部注满吗?这一古老的问题仍为许多制品设计人员所注目,尤其是 大型制件如盖子、容器、家具等的设计者。 2）制件实际最小壁厚是多少? 如能使用薄壁制件,就能大大降低制件的材料成 本。减小壁厚还可大大降低制件的循环时间,从而提高生产效率,降低塑件成本。 3）浇口位置合适吗? 采用 CAE 分析可使产品设计者在设计时具有充分的选择 浇口位置的余地,确保设计的审美特性。 (2) 模具设计和制造,CAE 分析可在以下诸方面辅助设计者和制造者,以期得到良 好的模具设计。 1）良好的充填形式对于任何的注塑成型来说,最重要的是控制充填的方式,以 使塑件的成型可靠、经济。单向充填是一种好的注塑方式,它可以提高塑件内部分 子单向和稳定的取向性。这种填充形式有助于避免因不同的分子取向所导致的翘曲 变形。 2）最佳浇口位置与浇口数量为了对充填方式进行控制,模具设计者必须选择能 够实现这种控制的浇口位置和数量,CAE 分析可使设计者有多种浇口位置的选择方案 并对其影响做出评价。 3）流道系统的优化设计实际的模具设计往往要反复权衡各种因素,尽量使设计 方案尽善尽美。通过流动分析,可以帮助设计者设计出压力平衡、温度平衡或者压 力、温度均平衡的流道系统,还可对流道内剪切速率和摩擦热进行评估,如此,便可 避免材料的降解和型腔内过高的熔体温度。 4）冷却系统的优化设计通过分析冷却系统对流动过程的影响,优化冷却管路的 布局和工作条件,从而产生均匀的冷却,并由此缩短成型周期,减少产品成型后的内 应力。 5）减小返修成本提高模具一次试模成功的可能性是 CAE 分析的一大优点。反 复地试模、修模要耗损大量的时间和金钱,此外,未经反复修模的模具,其寿命也较 长。 (3) 注塑成型,注塑者可望在制件成本、质量和可加工性方面得到 CAE 技术的帮 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 8 页 助。 1）更加宽广更加稳定的加工”裕度”流动分析对熔体温度、模具温度和注射 速度等主要注塑加工参数提出一个目标趋势,通过流动分析,注塑者便可估定各个加 工参数的正确值,并确定其变动范围。会同模具设计者一起,他们可以结合使用更经 济的加工设备,设定最佳的模具方案。 2）减小塑件应力和翘曲,选择最好的加工参数使塑件残余应力最小。通常残余 应力会使塑件在成型后出现翘曲变形,甚至发生失效。 3）省料和减少过量充模,流道和型腔的设计采用平衡流动,有助于减少材料的 使用和消除因局部过量注射所造成的翘曲变形。 4）最小的流道尺寸和回用料成本流动分析有助于选定最佳的流道尺寸。对于 注塑者来说,这就意味着减少浇道部分塑料的冷却时间,就能缩短整个注射成型的时 间,以及减少浇道部分塑料的体积。 2.3 CAE 分析 （1）最佳浇口位置分析 本文分析的制品为收音机外壳，首先在 UG 中创建实体模型，保存为 IGS 格式, 再导入到 MPI(Moldflow Plastics Insight) 中。先用 Moldflow 软件能根据几何模 型自动地生成网格。只需输入模型划分网格的平均边长，系统就能自动地划分。该 产品采用 fusion 格式进行网格划分 ,输入平均边长为 5mm。 网格划分结果如图 2.2 所示。 选择 ABS 材料后单击分析，电脑会对塑件的浇口位置进行分析。图2.3 就是生成报告里面的最佳浇口位置的图片。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 9 页 图图 2.22.2 网格划分网格划分 图图 2 2. .3 3 最最佳佳浇浇口口分分析析 由图片可以看出适合本塑件模具的最佳浇口应该在蓝色的部位，即中间地带。 （2）模拟充填分析 1） 充填时间 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 10 页 它主要通过不同的颜色显示了熔体流动时的形状变化以及充模过程，查看该结 果可以知道型腔是否充满，充填过程是否平衡等。 图 2.4/2.5 分别表示单浇口和双浇口充填时间的分析结果。 图图 2.42.4 单浇口充填分析单浇口充填分析 图图 2.52.5 双浇口充填分析双浇口充填分析 分别比较单浇口和双浇口的充填时间可以发现单浇口的时间是 1.130 秒，双浇口的充填时 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 11 页 间为 1.275 秒。单浇口的时间稍微少了一点。 2)平均速度 单浇口和双浇口的平均速度分别如图 2.6 和 2.7 图图 2.62.6 单浇口平均速度分析单浇口平均速度分析 图图 2.72.7 双浇口平均速度分析双浇口平均速度分析 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 12 页 通过比较单浇口和双浇口的平均流动速度可以看到单浇口的速度快。但是 ABS 材 料的流动并不均匀，容易导致充填不均匀使塑件达不到成型的效果。 3）速度压力切换时的压力 单浇口和双浇口的速度压力切换时的压力图分别如图 2.8 和 2.9 图图 2.82.8 单浇口速度压力切换时的压单浇口速度压力切换时的压 图图 2.92.9 双浇口速度压力切换时的压力分析双浇口速度压力切换时的压力分析 从分析的到得结论以及综合考虑来看采用双浇口的方式更适合此塑件的成型。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 13 页 4）锁模力 如图 2.10/2.11 所示 图图 2.102.10 单浇口锁模力单浇口锁模力 图图 2.112.11 双浇口锁模力双浇口锁模力 采用注射模 CAE 技术,在模具制造前对塑件的填充和冷却过程进行模拟,并进行 翘曲分析,以便及时改进设计方案和工艺方案,从而有效提高了模具的设计效率和质 量, 降低了试模修模的费用和生产成本。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 14 页 第 3 章 塑件材料及工艺性 3.1 材料分析 该产品的成型材料是ABS。基本特性：ABS 是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯 共聚而成的。这三种组分的各自特性，使 ABS 具有良好的综合力学性能。丙烯腈使 ABS 有良好的耐化学腐蚀性及表面硬度，丁二烯使 ABS 坚韧，苯乙烯使它有良好的 加工性和染色性能。ABS 无毒、无味，呈微黄色，成形的塑料件有较好的光泽。密 度为 1.021.05g/cm。 ABS 有极好的抗冲压强度，且在低温下也不迅速下降。有良好的机械强度和一 定的耐磨性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电气性能。ABS 有一定的硬度和尺寸 稳定性，易于成型加工。经过调色可配成任何颜色。其缺点是耐热性不高，连续工 作温度为 70C 左右，热变形温度为 93C 左右。耐气候性差，在紫外线作用下变 硬变脆；主要用途：ABS 广泛用于水表壳、纺织器材、电器零件、文教体育用品、 玩具等；成型特点：ABS 在升温时粘度增高，所以成型压力比较高，塑料上的脱模 斜度宜稍大，ABS 易吸水，成型加工前应进行干燥处理；易产生熔接痕，模具设计 时应注意尽量减少浇口对流道的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收 缩率影响极小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在 5060C，要求塑件光泽 和耐用时，应控制在 6080C。 3.2 工艺分析 （1）该塑件尺寸不大，一般精度等级。属于中等难度的塑料模具。包括了模具 的基本结构，其中有一处外侧抽芯，内侧抽芯五处（五处内侧抽芯基本尺寸及结构 均一致） 。 （2）为满足制品表面质量要求与提高成型效率采用侧浇口。 （3）为了节约成本和方便加工与热处理，型腔和型芯均采用整体镶嵌式结构。 （4）ABS 在升温时粘度增高，所以成型压力较高，故塑件上的脱模斜度宜稍大， 要有足够的脱模斜度防止顶角；ABS 易吸水，成型加工前应进行干燥处理；5 。 ABS 易产生熔接痕，模具设计时应注意尽量减少浇注系统对料流的阻力，要注意浇 口位置防止和减少熔接痕；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响极 小。模具温度应控制在 6080。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 15 页 3.3 制件的成型方法及参数 热塑性塑料指定采用注射成型，本设计选用热塑性塑料ABS，可用注 射成型。 根据制品结构特点及选定的原料ABS，可拟定如下工艺参数） 。 塑料名称： ABS 密度（ g/cm）： 1.021.05 计算收缩率（ %）： 0.5 模具温度（ ）： 5060 注射压力（ MPa）： 60100 成型时间（ s）： 注射时间 1560；加压时间 03； 冷却时间 2090；总周期 50160 适应注射机类型：螺杆式 3.4 确定型腔数目 （1）计算制品的体积和重量 通过三维制图 UG 软件测量得: 单件塑件面积 S=277652 ;单件 塑件体积 V=188373 查有关资料可知 ABS 的密度为 1.021.05g/cm3 则单件塑件重量约 m=20g 。 （2）型腔数目的确定主要参考以下几点来确定 1）根据经济性确定型腔数目和总成型加工费用最小的原则,并略准 备时间试生产原材料费用,仅考虑模具加工费和塑件成型加工费。 2）根据注射机的额定锁模力确定型腔数目。 3）根据注射机的最大注射量确定型腔数目,根据经验 ,每加一个型腔 制品尺寸精度要降低4%,对于高精度制品 ,由于多型腔模具难以保证各 型腔的成型条件一致,故推荐型腔数目不超过 4 个。 （3）根据本产品的生产批量及尺寸精度要求采用一腔一模 由于单型腔模具具有塑料制件的形状和尺寸一致性好，成型工艺条件容易控制， 模具结构简单紧凑、制造周期短等特点，并结收音机外壳，所以采用单型腔模具。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 16 页 第 4 章 浇注系统的设计 4.1 制件在模具中的位置 （1）型腔的布置 主要考虑制件在分型后能保留在动模上以便脱模，并结合制件的结构特征应将 型腔设置在定模侧，型芯设置在动模侧。 （2）分型面的选择 由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统的设计、塑件结构工艺性 及尺寸精度、嵌件的位置、塑件的推出、排气等多种因素的影响，因此在选择分型 面时应综合分析，应遵循以下几项的设计则： 1）分型面应选择在塑件外形最大轮廓处 2）分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模 3）分型面的选择应保证塑件的精度要求 4）分型面的选择应满足塑件的外观质量要求 5）分型面的选择要便于模具的加工制造 6）分型面的选择应有利于排气 除了以上这些基本原则以外，分型面的选择还要考虑到型腔在分型面上的投影 面积的大小。为了保证侧向型芯的位置的放置及抽芯机构的动作顺利，应以浅的侧 向凹孔或短的侧向凸台作为抽芯方向，而将较深的凹孔或较高的凸台放置在开合模 方向。 综合考虑以上的设计原则并结合该塑件的结构特点和质量要求，应采用阶梯 分型面。如图 4.1 粗实线所示。 图图 4.14.1 分型面分型面 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 17 页 4.2 确定浇口形式及位置 对浇注系统进行设计时，一般应遵循如下基本原则： （1）了解塑料的成型性能 （2）尽量避免或减少熔接痕 （3）有利于型腔中气体排出 （4）防止型芯的变形和嵌件的位移 （5）尽量采用较短的流程充满型腔 （6）流动距离比和流动面积比的校核 为了提高成型效率和综合考虑以上的基本设计原则并结合制件质量要求，本 模具应采用侧浇口，由两处浇口进料。浇口位置如图 4-2 所示 浇口直径可以根据经验公式计算 d=（0.140.20） (4-1) 24 A 式中 d浇口直径（mm） 塑件在浇口处的壁厚（mm） A型腔的表面积2 d=（0.140.20）134911mm 24 1.5 (浇口直径也可根据经验值取 d=1mm) 浇口锥角取 0 15 浇口倾斜角取 0 15 4.3 主流道的设计 主流道是连接注射机喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同 一轴线上，断面为圆形，带有一定锥度。 1）主流道设计成圆锥型，其锥角为 26，内壁粗糙度 Ra 取 0.4um 分流道截面设计成圆型截面，加工容易，且热量损失与压力损失均不大为常用形式。 圆形截面分流道的直径可以根据塑料的流动性等因素确定，该塑料件采用 ABS 塑料， 流动性为中等，所以选圆形截面。根具经验分流道的直径可以取 d=56mm。根据型 腔在分型面上的排布情况设置分流道。 2）主流道大端成圆角，半径r=13mm，以减小料转向过度时的阻力。 3）在模具结构允许的情况下，主流道尽可能短，一般小于60mm，过 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 18 页 长则会影响流体的顺利充型。 4）对于小型模具可将浇口套与定位圈设计成整体式，但在大多数情况下将 浇口套与定位圈设计成两个零件，浇口套与定模板采用H7/m6 过度 配合与定位圈的配合采用H9/f9 间隙配合。 5）浇口套一般选用T10A 制造，热处理强度为5054HRC。根据 “常用 塑料直浇口尺寸 ”表，选主流道始端尺寸d=3.5mm,大端尺寸 D=4mm， 浇口套是标准件 (基本尺寸为 20mm,)始端半径 R= 机床喷嘴小经d +（0.51）=10+(0.51)=11mm（标准件是 15） ，锥角 a=3。其长度 尺寸根据要求来定。主流道内壁抛光时要沿轴向进行。 浇口套与定位圈采用H9/f9 的配合。定位圈在模具安装调试时应插入 注射机定模板的定位孔内，用于模具与注射机的安装定位。定位圈外径比注 射机定模板上的定位孔径小0.2mm 以下。浇口套与模板的配合为 H7/m6。 图图 4.24.2 主流道主流道 4.4 分流道设计 分流道设计时应注意尽量减少流动过程中的热量损失与压力损失。 1）分流道的形状与尺寸 分流道的截面尺寸视塑料的品种、塑件是尺 寸、成型工艺条件以及流道长短等因素来确定。通常圆形截面分流道直径为 210。本制件采用的是ABS，由于 ABS 的流动性能较好且分流道长度教 短时，因此分流道采用圆形截面。初选直径为3，具体尺寸由修模时修 正。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 19 页 2）分流道的长度 具体尺寸根据型腔的太小而定 3）分流道的表面粗糙度 由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却,只有内部的熔体比较 理想，因此分流道的表面粗糙糙不能太低，一般Ra 取 1.6um 这可增 加对外层塑料熔体的流动阻力，使外层塑料冷却皮固定,形成绝热层。 4）分流道在分型面的布置形式 如图 4.3 图图 4 4- -3 3 分分流流道道 根据以上设计参数校核流动比 (4-2)/ ii L t 式中 流动比距离 Li模具中各段料流通道及各段型腔的长度（mm） 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 20 页 ti模具中各段料流通道及各段型腔的截面厚度（mm） =60/3.5+37/5+4.5/5+2/2+140/2=98mm3 因为影响流动比的因素主要是塑料的流动性，ABS 塑料的流动性为中等，经查 有关资料可知 ABS 允许的流动比=210110，所以 4.5 冷料穴设计 冷料穴位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端。其作用是容 纳浇注系统流道中料流的前锋的“冷料 ” ，以避免这些冷料注入型腔而影 响塑件质量；还有便于在流道处设置主流道拉料杆的功能。开模时又可以将 主流道的冷凝料拉出，冷料穴直径宜稍大于主流道大端直径，长度约为主流 道大端直径。分流道冷料穴当分流道较长时，可将分流道的尽头沿料流前进 方向延长作为分流道冷料穴，以贮存前锋冷料，其长度为分流道直径的 1.52 倍。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 21 页 第 5 章 成型零部件的设计 5.1 成型零部件的结构设计 由于制件抽芯机构多且复杂，为了便于加工制造，型芯型腔均采用整体镶 嵌式，只有型腔有两处镶嵌小型芯。 （1）本制件有 300 个1的小浅通孔和260 个1深 1孔。由于 现代制造技术的先进，那560 个孔可以做成电极利用电火花来加工，没有 必要分别制造560 个小型芯镶件。 （2）图 5.1 所示外侧通槽和一个凹面均采用斜导柱侧向分型与抽芯机构， 把凹槽连大的凹面一起做成滑块成型。 图图 5 5. .1 1 外外抽抽芯芯 （3）图 5.2 所示，五个内侧凹槽，采用常用的内侧抽芯，利用斜顶顶 出机构。 图图 5 5. .2 2 内内抽抽芯芯 （4）图 5.3 所示，两个小通槽，分别做成两个小型芯。 图图 5 5. .3 3 小小型型芯芯槽槽 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 22 页 5.2 成型零部件工作尺寸计算 （1）由于成型零件直接与高温高压的塑料熔体接触，它必须有以 一些性能 : 1）必须具有足够的强度、刚度，以承受塑料熔体的高压； 2）有足够的硬度和耐磨性，以承受料流的摩擦和磨损。通常进行热处理， 使其硬度达到HRC40 以上； 3）对于会产生腐浊性气体的塑料还应选择耐腐浊的合金钢理； 4）材料的抛光性能好，表面应该光滑美观； 5）切削加工性能好，热处理变形小，可淬性良好； 6）熔焊性能要好 ,以便修理； 7）成型部位应须有足够的尺寸精度。孔类零件为H8H10，轴类零件为 h7h10。 （2） 型腔、型芯工作部位尺寸的确定 经查有关资料可知 ABS 塑料的收缩率是 0.3%0.8% 平均收缩率为: S=（0.3%+0.8%）/2=0.55% 型腔工作部位的尺寸： 型腔径向尺寸 (5-1) 0 0 1 z z ms LS L 型腔深度尺寸 (5-2) 0 0 1 z z ms HS H 型芯径向尺寸 (5-3) 0 0 1 z z ms lS l 型芯高度尺寸 (5-4) 0 0 1 z z ms hS h 中心距尺寸 (5-5)/2(1)/2 mzsz CS C 式中 L塑件外型径向基本尺寸的最大尺寸（mm） l塑件内型径向基本尺寸的最小尺寸（mm） H塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm） h塑件内型径向基本尺寸的最小尺寸（mm） C塑件中心距基本尺寸的平均尺寸（mm） x修正系数，取 0.50.75 塑件公差（mm） 模具制造公差，取（1/31/4）。 各工作部位尺寸计算结果详见相应零件图纸所标明 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 23 页 通常，制品中 1mm 和小于 1mm 并带有大于 0.05mm 公差的部位以及 2mm 和小于 2mm 并带有大于 0.1mm 公差的部位不需要进行收缩率计算。 5.3 成型零部件的强度与刚度计算 为了方便加工和热处理，其型芯整体镶嵌式，型腔为整体形式。因此，型腔的 强度和刚度按型腔整体式计算。由于型腔壁厚计算比较烦，也可参考经验推荐数据。 经查有关资料可知型腔侧壁厚 S=25mm。支承板厚度计算可以经过 Auto CAD 的燕秀 工具箱承板厚度计算器来计算。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 24 页 第第 6 6 章章 结构零部件的设计结构零部件的设计 6.1 选用标准注射模架 （1）初选注射机 1）注射量：该塑料制件单件重量 m=148g 浇注系统重量的计算可以根据浇注系统尺寸先计算浇注系统的体积 V= 3.601 3 cm 粗略计算浇注系统重量为 3.6011.053.5g (6-1) jj mV 总体积 V 塑件=（18.836+3.601）=22.437 (6-2) 3 cm 总重量 M=22.4371.05=24g (6-3) 聚苯乙烯的密度为 1.054g/cm3 ，ABS 的密度为 1.021.05g/ 3 cm 满足注射量 V 机V 塑件/0.80 式中 V 机额定注射量（） 3 cm V 塑件塑件与浇注系统凝料体积和（） 3 cm = 28.05 (6-4) 22.437 0.800.8 V 塑件3 cm 或满足注射量 M 机M 塑件 12 /(0.8) 式中 M 机额定注射量（g） M 塑件塑件与浇注系统凝料的重量和（g） 聚苯乙烯的密度（g/cm3） 1 塑件采用塑料的密度（g/cm3） 2 g (6-5) 2 1 24 1.05 29.886 0.81.054 0.8 M 塑件 2）注射压力： P 注P 成型 经查有关资料可知 ABS 塑料成型时的注射压力 P 成型=7090MPa 3）锁模力： P 锁模力pF 式中 p塑料成型时型腔的压力，ABS 塑料的型腔压力 p=30MPa 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 25 页 F浇注系统和塑件在分型面上的投影面积和（） 2 mm 各型腔及浇注系统及各型腔在分型面上的投影面积 F=8187.5 2 mm PF=308187.5=245.625KN 根据以上的分析、计算，查教材第 79 页表 5.1 初选注射机型号为：XS-ZY-125,其 有关技术参数如下： 额定注射容量（cm） 104 106 125 螺杆直径（mm） 30 45 42 注射压力（MPa） 150 注射行程（） 160 注射方式 螺杆式 合模力（KN） 9105 拉杆空间（mm） 260360 注射行程（mm） 160 最大模板厚度（mm） 300 最小模具厚度（mm） 200 喷嘴圆弧半径（mm） 12 喷嘴孔直径（mm） 4 最大开合模行程（mm） 300 动、定模板尺寸（mm） 250280 定位圈尺寸（mm） 100 （2）选标准模架 根据以上分析、计算以及型腔尺寸及位置可确定模架的结构形式和规格。通 过调用 Auto CAD 的燕秀工具箱模架选用，如图 6.1 所示 定模板厚度：A=45 动模板厚度：B=50 垫块厚度： C=80 模具厚度：H 模=245 模具外形尺寸：300250 250 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 26 页 图图 6.16.1 标准模架标准模架 6.2 定模板与动模板的设计 本模具的模架是燕秀工具箱调出拉，已经设计好动定各模板的相关参数。如图 6.2 所示。 图图 6-26-2 图图 6.26.2 动定模板的选取动定模板的选取 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 27 页 6.3 合模导向机构的设计 1.为了使导柱能顺利地进入导套，导柱端部应做成锥形或半球形，导套的 前端也应倒角。 2.导柱设在动模一侧可以保护型芯不受损伤，而设在定模一侧则便于顺利 脱模取出塑件，因此可根据需要而决定装配方式。 3.一般导柱滑动部分的配合形式按H8/f8，导柱和导套固定部分配合按 H7/k6，导套外径的配合按H7/k6。 4.除了动模、定模之间设导柱、导套外，一般还在动模座板与推板之间设 置导柱和导套，以保证推出机构的正常运动。 5.导柱的直径应根据模具大小而定，可参考标准模架数据选取。一次分型 导向机构设计：导柱固定在固定模板上，与固定模板为H7/m6 的过渡配 合。导柱直径参考标准，取D=12mm，导柱头部做成半圆形。导柱长度与主 流导长度点浇口长度以及塑件长度等有关。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 28 页 第七章 推出及抽芯机构的设计 7.1 推出机构设计 注射成型每一循环中，塑件必须准确无误的从模具的凹模中或型芯上脱出，完 成模具脱模。 脱模机构设计应遵循下述原则： 1）塑件滞留于动模边，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作，致使 模具结构简单。 2）防止塑件结构变形或损坏，正确分析塑件对模腔的粘附力的大小及所部位， 有针对性的选择合适的脱模装置，使推出重心与脱模阻力中心相重合。由于塑件收 缩时包紧型芯，因此推出力作用点应尽量靠近型芯，同时推出力应施于塑件刚性和 强度最大部位，作用面积也尽可能大一些，以防塑件变形或损坏。 3）由于塑件收缩时包紧型芯，因此推出力作用点应尽量靠近型芯，同时推出力 应施于塑件刚性和强度最大部位，作用面积也尽可能大一些，以防塑件变形或损坏。 4）力求良好的塑件外观，在选择顶相互位置时，应尽量设在塑件内部或对塑件 影响不大的部位。在采用推杆脱模时，尤其要注意这个问题。 结构合理可靠，脱模结构应工作可靠，运动灵活，制造方便，更换容易，且有足够 的强度和刚度。 根据制件的形状，本模具可才用顶杆顶出。 复位杆长度尺寸： L4=L 顶杆固定板+L 支撑板+L 型芯板+100 (7-1) =15+35+40+40=130mm 复位杆径向尺寸参考标准见尺寸，取 d=15mm。 推出结构的设计 （1）.推件力的计算 推件力 (7-2) 1 cossin t FApqA 式中 A塑件包络型芯的面积（） 2 mm 塑件对型芯单位面积上的包紧力，p 取 0.81071.2107Pa p 脱模斜度 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 29 页 大气压力 0.09MPaq 塑件对钢的檫系数，约为 0.10.3； 制件垂直于脱模方向的投影面积（） 1 A 2 mm 查教材第 70 页可知道 ABS 的脱模斜度= 40， A 103.5 2 mm =103.51.0(0.2cos -sin)/+0.091715 t F 7 1040，40， 6 10 =11.6kN （2）确定顶出方式及顶杆位置 根据制品的结构特点，确定在制品的四角上设置六根普通的圆顶杆。普通的圆 形顶杆按 GB4169.1984 选用，均可满足顶杆刚度要求。 经查相关资料，选用 3155.5型号的圆型顶杆 7 根。由于塑件不大，推出装 置可不设导向装置。 7.2 外侧抽芯机构设计 外侧抽芯机构设计采用斜导柱侧向分型与抽芯机构，把两个凹槽连大的凹 面一起做成成型滑块。 （1）计算斜导柱倾斜角 斜导柱倾斜角是决定斜导柱抽芯机构中工作效果的重要参数， 大小对斜导 柱的有效工作长度、抽芯距、受力状况等有直接影响。最常用的是。本1222 。 模具采用中间值，则楔紧块的楔紧角。15 。 2 ，。 3。 （2）计算斜导柱直径 D 由于计算比较复杂，为了方便，用查表的方法来确定斜导柱的直径。先按已 经求得的抽拨力和选定的斜导柱倾斜角在教材第 206 页表 9.1 查出最大的弯曲 C F 力，然后根据和以及斜导柱倾斜角在表 9.2 中查出斜导柱直径 D=16。 W F W F W H （3）计算斜导柱长度 由燕秀工具箱计算斜导柱参数，如图 7.1 所示，具体尺寸详见零件图。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 30 页 图图 7.17.1 斜导柱斜导柱 7.3 内侧抽芯机构设计 内侧抽芯机构由斜顶顶出。如图 7.2 所示，抽芯滑块具体尺寸详见零件图。 图图 7.27.2 内抽芯机构内抽芯机构 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 31 页 图图 7.37.3 模具设计标准模具设计标准 南