mp4外盖的注塑工艺及模具设计 上海工程大学毕业论文

目录摘要1ABSTRACT21绪论411注塑模模具设计及步骤512注塑成型原理及其工艺过程613现代注塑模具设计的技术8131计算机辅助技术8132CAE技术9133模流分析10134热流道技术1014注塑模研究现状1115注塑模未来的发展1416课题研究意义152塑件分析以及塑件造型1621塑件的几何形状与尺寸1622塑件材料的性能与特点1723塑件材料主要技术参数1724塑件体积及重量计算1825塑件结构分析183成型方案确定以及注塑模设计2031注塑机的选择20311注射压力校核20312开模行程校核21313模具厚度校核22314锁模力的校核2232成型方案确定23321分型面位置23322脱模方式23323浇注系统与排气形式24324冷却系统与加热系统24325确定成型零部件的结构形式24326确定模具总体结构2433浇注系统设计25331流道布置方式确定25332流道尺寸设计2534成型零件的工作尺寸计算2635模架的选取2936导向机构的设计30361导柱导套的设计31362推板导柱导套设计3237脱模机构设计34371顶杆设计34372复位杆设计3538冷却系统的设计原则36381冷却时间计算37382冷却管道尺寸选择3839模架主要零件设计38310模具其余零件设计444模具的三维造型以及模具动作过程4541模具的三维造型4542模具动作过程465注塑工艺分析4751工艺卡片4752模流分析496结论54致谢55参考文献56译文58原文说明81摘要塑料具有优良的特性,使之在现代模具行业中成为主要的加工材料，塑料模也因此成为被广泛使用的一类模具。注塑模就是把热固性或热塑性的塑料材料制作成所需的零件的制造过程。原料通过被加热的料筒加入，混合并且通过压力注入模具，然后在模具中冷却硬化并填满模腔。在工业设计师或工程师把制品设计完成后，模具制造师或工艺师就会通过精密加工把钢或者铝原料加工成所需的零件，并以此来完成模具制造。如今注塑模被广泛地运用于各类零件产品的制造过程中。本文是设计MP4外盖注塑模的过程。基于UG三维的设计，CAD二维的出图修改，包括塑件分析；塑件的三维造型；整套模具的设计以及绘制整套模具的图纸。其中，较为复杂的工作是塑件的三维造型和绘制模具图纸。包括注塑机的选择；成型方案的确定；浇注系统的设计；成型零部件的计算；模架的选取；导向机构的设计；脱模机构的设计；冷却系统的设计；模具主要零件以及各种零部件的设计。关键词塑料，注塑模，模具设计，MP4外盖，UG，CADRESEARCHONMOULDDESIGNANDINJECTIONPROCESSOFBACKCOVEROFMP4ABSTRACTPLASTICWITHEXCELLENTFEATURESTHATMAKEITINTHEMODERNMOLDINDUSTRYTOBECOMEAMAJORPROCESSINGMATERIAL,PLASTICMOLDHASTHUSBECOMEAWIDELYUSEDCLASSOFMOLDINJECTIONMOLDINGMOULDINGISAMANUFACTURINGPROCESSFORPRODUCINGPARTSFROMBOTHTHERMOPLASTICANDTHERMOSETTINGPLASTICMATERIALSMATERIALISFEDINTOAHEATEDBARREL,MIXED,ANDFORCEDINTOAMOLDCAVITYWHEREITCOOLSANDHARDENSTOTHECONFIGURATIONOFTHEMOLDCAVITYAFTERAPRODUCTISDESIGNED,USUALLYBYANINDUSTRIALDESIGNERORANENGINEER,MOLDSAREMADEBYAMOLDMAKERORTOOLMAKERFROMMETAL,USUALLYEITHERSTEELORALUMINIUM,ANDPRECISIONMACHINEDTOFORMTHEFEATURESOFTHEDESIREDPARTNOW，INJECTIONMOLDINGISWIDELYUSEDFORMANUFACTURINGAVARIETYOFPARTSTHISPAPERDESCRIBESTHEDESIGNOFAINJECTIONMOLDPROCESSOFBACKCOVEROFMP4ITINCLUDESTHEANALYSISOFPLASTICPARTS,THEPLASTICPARTSOFTHE3DMODELING,THEENTIREMOLDDESIGNANDTHEMAPPINGOFTHEENTIREMOLDDRAWINGSAMONGALLTHESEPARTS,THESETOFMOLDDESIGNISVERYIMPORTANTINCLUDINGTHECHOICEOFTHEINJECTIONMOLDINGMACHINEFORMINGPROGRAMGATINGSYSTEMDESIGNFORMINGPARTSOFTHECALCULATIONTHESELECTIONOFTHEMOLDTHEDESIGNOFTHEGUIDEMECHANISMTHEDESIGNOFMOLDRELEASECOOLINGSYSTEMDESIGNMAINPARTSOFTHEMOLDANDAVARIETYOFCOMPONENTSDESIGNKEYWORDSPLASTIC,INJECTIONMOLD,MOLDDESIGN,BACKCOVEROFMP4，UGMP4外盖的注塑工艺及模具设计何健铭0531092311绪论塑料由于具有密度小、质量轻而强度高、刚度大、绝缘性着色性好、成型方便等优点，成为20世纪发展最快的行业之一，各色各样、形状颜色各异的塑料零件出现在我们的生产生活当中，以塑代钢、以塑代木已成为一种趋势。在塑料产品中，小型复杂零件占有相当的比例，其外形尺寸较小、形状较复杂、精度要求较高、模具设计制造困难，如果模具设计不合理注塑时成品率较低，其模具的设计开发在生产实际中占有重要的地位。塑料材料因为性能优异，加工容易，在塑料、橡胶和合成纤维三大合成材料中，是产量最大、应用最广的高分子材料。目前，塑料材料的应用领域仍在进一步扩大，已经涉及国民经济及人们生活的各个方面。高分子材料是通过制造成各种制品来实现其使用价值的，因此从应用角度来讲，以对高分子材料赋予形状为主要目的的成型加工技术有着重要的意义。高分子材料的主要成型方法有挤出成型、注射成型、吹塑成型、压延成型等，其中注射成型因可以生产和制造较为复杂的制品，在高分子材料的成型中一直占有极其重要的位置1。随着计算机技术的迅速发展，计算机辅助设计和制造在模具生产中已经得到普遍的应用，给模具带来了深刻变革。随之近年来塑料制品的应用越来越广泛，塑料模具行业得到了快速发展，注塑模的需求量越来越大，要求也越来越高，复杂的塑料制品在汽车工业，日常用品领域，电子产品的使用也越来越广。本文旨在分析MP4播放器外盖的注塑工艺及其模具设计2。11注塑模模具设计及步骤模具是以特定的结构形式通过一定方式使材料成型的一种工业产品，同时也是能成批生产出具有一定形状和尺寸要求的工业产品零部件的一种生产工具。大到飞机、汽车，小到茶杯、钉子，几乎所有的工业产品都必须依靠模具成型。用模具生产制件所具备的高精度、高一致性、高生产率是任何其它加工方法所不能比拟的。模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品开发能力。所以模具又有“工业之母”的荣誉称号。设计步骤（1）对所设计模具之产品进行可行性分析，首先将各组件产品图纸利用设计软件进行组立分析，即我们工作中所说的套图，确保在模具设计之前各产品图纸的正确性，以确定重点尺寸。（2）在产品分析之后所要进行的工作，对产品进行分析采用什么样的模具结构，并对产品进行排工序，确定各工序冲工内容，对每一工程所注塑的内容确定好后，包括在成型模中，产品材料厚度的内外线保留，以确定凸凹模尺寸时使用。（3）依产品展开图进行备料，在图纸中确定模板尺寸，包括各固定板、卸料板、凸凹模、镶件等。（4）在备料完成后即可全面进入模具图的绘制，在备料图纸中再制一份出来，进行各组件的绘制，如加入螺丝孔，导柱孔，定位孔等孔位，并且在冲孔模中各种孔需线切割的穿丝孔。（5）在以上图纸完成之后，还需对模具图纸进行校对，将所有配件组立，对每一块不同的模具板制作不同的图层，并以同一基准如导柱孔等到进行模具组立分析，并将各工序产品展开图套入组立图中，确保各模板孔位一致以及折弯位置的上下模间隙配合是否正确。12注塑成型原理及其工艺过程塑料注射成型的基本原理就是利用塑料的可挤压性和可模塑性，首先将松散的粒状或粒状成型物料从注射机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流态熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过机筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具总，经过一段时间的冷却定型后，开启模具可从模腔中脱出具有一定形状尺寸的塑料制件3。塑件的注塑成型工艺过程主要包括填充保压冷却脱模等4个阶段，这4个阶段直接决定着制品的成型质量，而且这4个阶段是一个完整的连续过程。（1）填充阶段填充是整个注塑循环过程中的第一步，时间从模具闭合开始注塑算起，到模具型腔填充到大约95为止。理论上，填充时间越短，成型效率越高，但是实际中，成型时间或者注塑速度要受到很多条件的制约。（2）保压阶段保压阶段的作用是持续施加压力，压实熔体，增加塑料密度（增密），以补偿塑料的收缩行为。在保压过程中，由于模腔中已经填满塑料，背压较高。在保压压实过程中，注塑机螺杆仅能慢慢地向前作微小移动，塑料的流动速度也较为缓慢，这时的流动称作保压流动。由于在保压阶段，塑料受模壁冷却固化加快，熔体粘度增加也很快，因此模具型腔内的阻力很大。在保压的后期，材料密度持续增大，塑件也逐渐成型，保压阶段要一直持续到浇口固化封口为止，此时保压阶段的模腔压力达到最高值。（3）冷却阶段在注塑成型模具中，冷却系统的设计非常重要。这是因为成型塑料制品只有冷却固化到一定刚性，脱模后才能避免塑料制品因受到外力而产生变形。由于冷却时间占整个成型周期约7080，因此设计良好的冷却系统可以大幅缩短成型时间，提高注塑生产率，降低成本。设计不当的冷却系统会使成型时间拉长，增加成本；冷却不均匀更会进一步造成塑料制品的翘曲变形。（4）脱模阶段脱模是一个注塑成型循环中的最后一个环节。虽然制品已经冷固成型，但脱模还是对制品的质量有很重要的影响，脱模方式不当，可能会导致产品在脱模时受力不均，顶出时引起产品变形等缺陷。脱模的方式主要有两种顶杆脱模和脱料板脱模。设计模具时要根据产品的结构特点选择合适的脱模方式，以保证产品质量3。图11注塑成型工艺过程图313现代注塑模具设计的技术131计算机辅助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。现代的模具设计已不再像以前那样，只是通过单一的二维工程图纸来抽象的描述整副模具的装配情况和各个零部件的结构。CADCAECAM等先进技术也逐渐进入了模具行业并受到了广泛的应用。塑料制品在现代生活与生产中的应用越来越广泛注塑成型由于生产效率高、产品质量稳定及成本低的特点已成为塑料制品的主要成型手段。塑料注塑模具设计制造的特点是1小批量、多品种2设计具有关联性；3标准化程度高；4经验性强。这些特点使得计算机辅助设计CAD、辅助工程CAE和辅助制造CAM技术已成为模具制造与使用企业必不可少的工具2。目前模具行业常用的三维CAD造型软件如PRO/E，UG和CATIA等都带有专门的注塑模具设计模块，这些软件由于价格昂贵每套软件商业价达到了几十万元人民币,仅仅大型的模具厂家才使用，而大的中小型企业要么采用二维设计，要么使用盗版软件。随着中国加入WTO，这两种作法都将使企业失去国际竞争能力。二维CAD软件设计效率非常低,二维视图的设计方法与后续三维曲面数控加工方法格格不入，而且不能为CAE分析提供初始数据。目前，国内注塑模具三维CAD的研究主要集中在塑料制品造型、成型零件的自动生成等方面，真正基于商品化三维CAD软件的系统还没有报道2。132CAE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。将CAD技术和CAE技术交互着使用，可以减轻设计者对经验的依赖程度，提高一次试模的提高一次试模的成功率，大大缩减模具设计的时间，降低成本，提高生产效率。塑料注射模CAE技术的发展也十分迅速，从上世纪60年代的一维流动和冷却分析到70年代的二维流动和冷却分析再到90年代的准三维流动和冷却分析，其应用范围已扩展到保压分析、纤维分子取向和翘曲预测等领域并且成效卓著4。133模流分析智能化高科技的便携式消费电子产品更新换代周期的缩短,使注塑模具开发设计时间不断压缩,因而必须利用成熟的模流分析软件对模具设计进行前期的模拟分析，以得到最优的设计方案，进而指导模具的加工制造。MOLDEX3D是一款具有强大功能的专业注射成型模流分析软件，目前被广泛应用于注射成型领域的模具设计中。MOLDEX3DSHELL能模拟塑料在注射成型过程中的充填与保压、成型冷却、纤维配向及塑料件翘曲分析。可另外搭配特殊模块，如仿真气辅注射成型（GAIM）、多材质注射成型（MCM）及反应注射成型（RIM）。此外,I2接口模块可链接模型充填和结构分析数据，进一步评估塑料件结构和可制造性的交互作用。使用MOLDEX3DSHELL可快速预测结果6。134热流道技术在欧美国家，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。热流道技术以无可比拟的优越性解决了冷流道中无法解决的问题，主要体现在生产成本，产品质量，生产工艺等方面。（1）冷流道中有冷凝料，会造成材料的浪费。而热流道中不需要冷凝口，可以节约预料3050，降低成本30。并且不需要后期加工，可全自动化生产，提高了生产效率2030。（2）型腔内物料温度及压力均匀，塑件应力小，密度一致，提高产品的表面质量和力学性能，有效地改变大而薄的塑件的变形。（3）热流道系统的温度与喷嘴的温度相等，避免塑料在流道内表面冷凝现象，压力损耗小，对于深腔大制品型腔充模起到了很好的作用。且可实现多区温度控制，精确控制注塑工艺。14注塑模研究现状注塑模具是生产各种工业产品的重要工艺装备，随着塑胶模具设计工业的迅速发展以及塑胶制品在航空、航太、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用，产品对模具的要求越来越高，传统的塑胶模具设计方法已无法适应产品更新换代和提高质量的要求。电脑辅助工程（CAE）技术已成为塑胶产品开发、模具设计及产品加工中这些薄弱环节的最有效的途经。模具CAD/CAE/CAM是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工程。它以计算机软件的形式，为企业提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员借助于计算机对产品性能、模具结构、成形工艺、数控加工及生产管理进行设计和优化。模具CAD/CAE/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本和提高产品质量已成为模具界的共识7。塑料制品在日常社会中得到广泛利用，模具技术己成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。国内注塑模在质与量上都有了较快的发展。但是与国外的先进技术相比，我国还有大部分企业仍然处于需要技术改造、技术创新、提高产品质量、加强现代化管理以及体制转轨的关键时期。关于全国塑料加工业区域分布，珠三角、长三角的塑料制品加工业位居前列，浙江、江苏和广东塑料模具产值在全国模具总产值中的比例也占到70。现在，这3个省份的不少企业已意识到塑模业的无限商机，正积极组织模具产品的开发制造。塑料制品在汽车、机电、仪表、航天航空等国家支柱产业及与人民日常生活相关的各个领域中得到了广泛的应用。塑料制品成形的方法虽然很多，但最主要的方法是注塑成形，世界塑料模具市场中塑料成形模具产量中约半数是注塑模具。目前，我国模具生产厂点约有3万多家，从业人数80多万人。2005年模具出口74亿美元，比2004年的49亿美元增长约50，均居世界前列。2006年，我国塑料模具总产值约300多亿元人民币，其中出口额约58亿元人民币。除自产自用外，市场销售方面，2006年中国塑料模具总需求约为313亿元人民币，国产模具总供给约为230亿元人民币，市场满足率为735。在我国，广东、上海、浙江、江苏、安徽是主要生产中心。广东占我国模具总产量的四成，注塑模具比例进一步上升，热流道模具和气辅模具水平进一步提高。中国塑料模具行业和国外先进水平相比，主要存在以下问题（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。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，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。模具生产技术水平的高低不仅是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，而且在很大程度上决定着这个国家的产品质量、效益及新产品开发能力。我国目前的模具开发制造水平比国际先进水平至少相差10年，特别是大型、精密、复杂、长寿命模具的产需矛盾十分突出，已成为严重制约我国制造业发展的瓶颈。因此，近十余年来，我国对塑料注射成型CAE技术也开展了系统而深入的研究。华中科技大学、上海交通大学、郑州大学和南昌大学等都相继取得了可喜的成果。经历了从二维分析到三维分析，从实用化到商品化，从局部试点到大面积推广应用的进程，已成为塑料制品设计、模具结构优化和工程师培训的有力工具，HSCAE仿真系统目前已在国内80多家工厂和学校推广应用8。15注塑模未来的发展未来几年，随着电子电源产品的迅猛发展和塑料材料技术水平的提高，会有更多的塑料用于电子零部件的制造从而实现电子产品的全塑料化。因此，了解塑料在MP4的应用及其模具设计对电子企业而言无疑具有重要意义9。注塑工艺及模具设计也在汽车工业，航天工业中扮演着越来越重要的角色。当前，我国工业生产的特点是产品的品种多、更新快和市场竞争激烈，在这种情况下，用户对模具制造的要求是交货期短、精度高、质理好、价格低，因此，模具工业的发展趋势是非常明显的。塑料模中由于采用热流道技术，可以提高模具制造的生产效率和质量，并能大幅度节省制作的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模的一大变革，国外模具已有一半用上了热流道技术，有的企业甚至已达80以上，效果十分明显。国内热流道模具也已经生产，有一些企业已达30左右，但是从总上来看，比例还是很低，亟待发展。塑料模具行业中压铸模的比例将不断提高。随着车辆和电机等产品向轻量化方向发展，对压铸模的数量、寿命和复杂程度将提出越来越高的要求。随着以塑料代钢、以塑代木的发展和产品零件的精度和复杂程度的不断提高，塑料模具的比例将不断提高，其精度和复杂程度也将随着相应提高。我国的塑料模具行业要进一步发展多功能复合模具，一套多功能模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务。多色和多材质塑料成形模具也将有较快发展。这种塑料模具缩短了产品的生产周期，今后将在不同领域得到发展和应用。在将来的CAD/CAM技术的发展趋势中，逐渐向集成化、智能化、自动化、标准化、网络化、最优化的方向发展，为工业设计铺上一条平坦的道路。16课题研究意义随着全球经济化的发展，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14。随着人们生活的水平提高，传统的守在电视机，电脑旁边观看影片已经不能满足了，现在最求的是在移动中享受快乐，随着旅游业服务业的发展，掌上影厅逐渐走进人们的生活。从开始的数字步读机，到MP3的出现，再到MP4。它能够直接播放高品质视频、音频，也可以浏览图片以及作为移动硬盘、数字银行使用；更有产品还具备一些十分新颖、实用的功能，MP4播放器的最大优势在于体积小巧，携带方便，能够随时、随身播放视频。播放器外壳是保护MP4内部不被损坏的零件之一，从实用角度出发，播放器外壳具有足够的强度刚度，能承受一定的抗压力、音响设备以及电池工作散热引起的高温；从外观角度出发，播放器需要长时间的不变形、不褪色、不影响MP4的外观；主要原料与辅助材料均不得含有对人体有害的物质。本次设计基于UG基础之上，UG是UGS公司开发的全球最具知名度的高端CAD/CAE/CAM软件之一。它被广泛地应用到模具设计与制造域,UG/MOLDWIZARD模块实现了塑料模具的智能化设计,集成了大量实用的模具设计功能,又有丰富的模具标准数据库作为支撑,同时采用基于知识工程等技术。灵活地运用UG软件提供的各项功能,采用合理的模具三维设计方法将极大提高模具设计的效率和质量在UG平台下之所以能够高效、高质量地进行智能化模具三维设计,除了UG提供了强大的功能和先进的模具设计方法之外,还得益于UG系统中大量的工程知识库,如标准模架库、标准件库、典型模具机构库、塑料材质库、成型设备数据库、模具制造知识库等等,在这些知识库中大量融入了设计师的设计经验,这些经验对保证模具的设计质量是必不可少的10。2塑件分析以及塑件造型21塑件的几何形状与尺寸MP4后盖塑件造型实体尺寸最长为58MM，最宽为282MM，最高为65MM。具体特征可参考三维实体造型文件。经过材料的选择与对比，MP4后盖塑件适合用塑料POM，即聚甲醛，属热塑性塑料具有优异的耐热，综合性能良好，强度刚度高，减摩耐磨性好，吸水小，尺寸稳定性好，但热稳定性差，易燃烧，在大气中暴晒易老化。塑件从结构分析来看，由于塑件较大，根据浇口分析出选用潜伏式浇口，为了考虑加工方便和成本，因此采用一模两腔，潜伏式浇口，顶杆脱模的模具结构，不仅可以保证塑件质量，也满足普通的生产效率要求。塑件有较多的圆角和倒角，未出现侧孔，避免了侧抽芯机构，所以采用两板式模具是最佳选择。22塑件材料的性能与特点聚甲醛（POM）热塑性塑料，一种表面光滑，有光泽的硬而致密的材料，淡黄或白色，可在40100C温度范围内长期使用。它的耐磨性和自润滑性也比绝大多数工程塑料优越，又有良好的耐油，耐过氧化物性能。很不耐酸，不耐强碱和不耐月光紫外线的辐射聚甲醛的拉伸强度达70MPA，吸水性小，尺寸稳定，有光泽，这些性能都比尼龙好，聚甲醛为高度结晶的树脂，在热塑性树脂中是最坚韧的。具抗热强度，弯曲强度，耐疲劳性强度均高，耐磨性和电性能优良。具有如下优点具高机械强度和刚性；最高的疲劳强度；环境抵抗性、耐有机溶剂性佳；耐反覆冲击性强；广泛的使用温度范围40120；良好的电气性质；复原性良好；具自已润滑性、耐磨性良好；尺寸安定性优。用途电子电器洗衣机，果汁机定时器等组件。根据聚甲醛具有良好的机械性能、耐磨性、耐有机溶剂性等突出优点，聚甲醛可部分替代铜、锌、铝、钢等金属广泛用于汽车、机械制造、精密仪器、办公家用电器、军工等行业。聚甲醛具有硬度大、耐磨、耐疲劳；中击强度高、尺寸稳定性好、有自润滑特点。因此选择POM作为本次MP4外壳的材料。23塑件材料主要技术参数查阅文献3热塑性塑料主要技术指标得POM技术指标如表21所示表21POM主要技术指标类别单位数值密度G/CM3141吸水性24H012015收缩率1530类别单位数值热变形温度158174熔点180200抗拉强度MPA69抗弯强度MPA104弹性模量MPA25X10324塑件体积及重量计算根据热塑性塑料成型条件，POM的密度为141G/CM3。塑件从结构分析来看，由于塑件较大，根据浇口分析出选用潜伏式浇口，为了考虑加工方便和成本，因此采用一模两腔，所以只需对塑件体积估算即可。数据如下塑件的体积V184CM3；塑件的质量M259G；已知单个零件V184CM3，一模两腔成型。V件V2（12/3）245CM3根据选择原则V注15V件818CM3注塑大约所需质量M1505G；25塑件结构分析尺寸工件长58MM，宽282MM，高65MM，可采用注塑工艺进行成型。精度根据生产要求，外盖采用一般精度，一般精度下聚甲醛精度等级为MT4。脱模斜度查简明设计手册，聚甲醛脱模斜度如下表22POM主要技术指标材料名称型腔型芯POM35130301其最终的MP4外盖外侧三维造型如图21显示，其内侧三维造型如图22显示图21MP4外壳外侧三维造型图图22MP4外壳内侧三维造型3成型方案确定以及注塑模设计31注塑机的选择由于塑件的注塑形式采用的是一模两腔，所以注塑所需质量为1505G，体积大约有245CM3以上的注塑机，在参考文献3热塑性塑料注射机型号及主要技术规格的资料之后，以及结合实际情况考虑，初步选择XSZY250注塑机。XSZY250注塑机相关参数见表31表31XSZY500注射机参数3参数名称数值螺杆直径（MM）50注射容量（CM3）250注射压力（MPA）130锁模力（KN）最大注射面积（CM2）180500模具最大厚度（MM）350模具最小厚度（MM）250模板行程（MM）350311注射压力校核第一项任务是校核所选注射机的公称压力P能否满足塑件所成型时需要的注射压力。0P根据文献3得注射压力按公式（31）校核（31）0额查阅热塑性塑料成型条件，得POM的注射压力为0P80120MPA。根据所选注塑机型号的参数，注射机的注射压力为额130MPA。所以130MPA80120MPA；故注塑机注射压力符合所需注射压力。312开模行程校核开模行程的校核对于带有液压机械式合模系统的注塑机，它们的开模行程均由连杆机构的冲程或其他机构的冲程确定，其最大值仅与冲程的调节量有关，不受模具厚度影响。在注塑机上使用单分型面注塑模，可用下面的方法校核模具所需的开模距离是否与注塑机的最大开模行程互相适应，开模行程有关参数和选取的注射机有关，每个注塑机都有额定的开模行程大小，开模行程校核示意图如图31所示图31开模行程校核示意图对于单分型面注射模，查阅文献3根据公式（42）进行开模行程的校核SMAXH1H2（510）MM（32）式中H1制品所用的脱模距离；H2制品高度（包括与制品相连的浇注系统凝料）。S注射机移动板最大行程，MM；H所需要开模行程，MM；通过对于模具结构的分析和公示的计算可以得出H461655167612MM；所以350MMSH7612MM；故注塑机开模行程符合所需开模行程。313模具厚度校核根据选取的模架高度由，定模座板、定模、动模、动模座板、动模垫板、推板、推板固定板、动模垫板组成，通过闭合高度计算得出模具闭合高度为281MM，又因为选取的注射机的模厚要求为250350MM。则综上所述，注射机选择符合要求，且模具厚度在可取范围之内。314锁模力的校核当高压的塑料熔体充满型腔时，会产生一个沿注射机轴向的很大推力T推，该推力应小于额定锁模力T合，否则会发生溢边跑料现象，既有T合T推（33）式中T合注射机的额定锁模力，N；T推型腔内塑料熔体沿注射机轴向的推力，N；T推AKP0式中A塑料与浇注系统在分型面上的投影面积，MM2K压力损耗系数，可在0204范围内选取P0注射压力，MPA。根据塑件材料，面积可得出PO120MPAA937CM2所以T推224880NT合1800KN故锁模力符合要求。32成型方案确定321分型面位置模具上用于取出塑件和浇注系统凝料的可分离的接触表面通称为分型面。出于便于塑件脱模和简化模具结构的考虑，遵循分型面尽可能使塑件开模时流在动模的原则，这样便于利用注射机锁模结构中的顶出装置带动塑件脱模机构工作，分型面取在塑件的最底部，同时也是塑件最大面积处，因此为制品下表面处。分型面形式选取示意图如图32所示图32分型面形式选取示意图322脱模方式本设计方案采用多根顶杆顶出塑件，确保塑件不会因为包紧力过大，各部分顶出力不均匀而产生翘曲。塑件总体来说依然是一件薄壁件，所以可以采用常规的脱模方式，即用多根顶杆顶出的方式。323浇注系统与排气形式模具采用一模两腔形式，潜伏式浇口在零件内侧进料，型腔气体的排除，除了利用顶出元件的配合间隙外，主要靠分型面，排气槽也都设在分型面上。对于组合式的型腔或型芯可利用其拼合的缝隙排气。324冷却系统与加热系统为了满足注射工艺对模具温度的要求，需要有调温系统对模具的温度进行调节，对于热塑性塑料的注塑模，就是设计冷却系统使模具冷却，本次设计模具采用常用的设计方法，在模具内开设冷却水通道，利用循环系统的冷却水带走模具的热量，另外模具的加热系统则是利用冷却系统的冷却水通道，调节水温达到模具加热的目的。325确定成型零部件的结构形式主要成型零件常用的结构有以下几种整体式，整体嵌入式以及镶拼组合式。整体式的优点是极少的累积组装误差导致的高精度；镶拼组合式的优点在于加工要求低，便于更换损坏的零件。为了模具的制造与修模方便，本设计采取凹模嵌入定模版，凸模嵌入动模板的安装形式，并且主要成型零件采用整体嵌入式结构。326确定模具总体结构MP4外壳塑件总体来说依然是一件薄壁件，所以所设计的模具结构为单分型面的两板式模具，并且动模与定模采用的是整体嵌入式的结构。具体结构详见装配图的图纸页。33浇注系统设计331流道布置方式确定由于塑件外形较为复杂，为了提高塑件质量，也考虑到塑件的结构特点，要使模具的结构简单化，型腔数越多时，精度也相对地降低。由于本MP4后盖精度要求一般，故采用一模两腔的排布形式，采用潜伏式浇口。通过浇口分析，确定潜伏浇口位置如图43所示图33浇口分析332流道尺寸设计（1）主流道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，带有一定的锥度，其主要设计点为主流道圆锥角26，对流动性差的塑件可取36，以便于凝料从主流到中拔出，内壁粗糙度为RA063M。主流道大端呈圆角，半径R13MM，以减小料流转向过渡时的阻力。在模具结构允许的情况下，主流道应尽可能短，过长则会影响熔体的顺利充型。对小型模具可将主流道衬套与定位圈设计成整体式。但在大多数情况下是将主流道衬套与定位圈设计成两个零件，然后配合固定在模板上。主流道衬套与定模座板采用H7/M6过渡配合，与定位圈的配合采用H9/H9间隙配合。定位圈与主流道衬套尺寸详见图纸。（2）分流道设计由于直接采用一模两腔的设计，根据资料3，POM分流道直径为32MM95MM所以选择4MM。（3）浇口计算此次注塑模设计，根据塑件为薄壁件，且塑件形状较为复杂，塑件外观要求较高，所以采用潜伏式浇口的进浇方式。为了制造以及维护方便，统一使用直径为1的点浇口。（4）型腔壁厚计算由于采用一模两腔的设计，所以不需计算型腔壁厚。34成型零件的工作尺寸计算该塑件无尺寸精度特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，按MT4查取公差。其主要尺寸公差要求如下表所示表32外形尺寸塑件标注尺寸塑件尺寸公差（按MT4级精度）5555550762828058R28R28036656504413130481010048125125048147147050外形尺寸143143050表33内形尺寸成型零件尺寸计算平均收缩率，模具公差取IT10级250351SCP（1）型腔尺寸计算S0CPSM43L）（555076120120856743255M28058084882L650440580583264356M28036040928L130480707312483513M1004805805920L125048077644351M77044塑件标注尺寸塑件尺寸公差（按MT4级精度）1414048252505866040R6R6040内形尺寸R15R150361111048孔间距9904414705007076145432714ML14305007072537044058058364257ML（2）型芯尺寸计算0SCPSM43SLL）（140480707351484325125058084084M92L6040048048363256LR6040048048MLR150360404136251L20054084084M202L2105408408471531L孔间距尺寸计算2SCCPSMZ）（11020035210751M904498937906202205CM35模架的选取模架的具体尺寸详见模架图图纸页。模架的大致结构见图34图34模架结构示意图36导向机构的设计合模导向机构主要用于保证动模和定模两大部分或模内其他零部件之间的准确配合，起到定位和定向的作用，是塑料模具必不可少的组成部分。合模机构的三个作用（1）导向作用引导动、定模正确合拢，避免型芯或凸模先行进入凹模型腔内，以保证不损坏成型零件。一般导柱的长度至少长于型芯68MM。（2）定位作用定位是指保证动、定模按照正确的位置闭合以形成所要求的型腔。合模方向要求唯一性，即便型腔形状对称也按特定方向合模，因为制造模具不考虑互换性。导柱与导套的配合间隙值影响合模对中精度。（3）承受侧压力导柱应有足够的强度和刚度，能承受一定的侧压力。高压熔体对型腔侧壁的作用力有可能使型腔扩张变形；导柱为悬臂梁，移动模板的重量可能造成导柱弯曲变形。考虑到装配的实际操作性，本设计有意将四根导柱中的一根偏移了2MM，将推板导柱四根中的一根偏移了11MM，便于安装模板时的方向控制，避免完全对称的模板多次装配后产生紧固件的松动。具体尺寸可参考动模板和定模版以及推板和推出固定板上相对应导柱的孔位置。导柱定位如图35所示图35导柱定位示意图正常位置361导柱导套的设计根据导套国标GB/T46792003,设计的模具导柱导套如图36和图37，尺寸如表34和35所示图36模具导柱表34导柱尺寸D1DLL1R基本尺寸20MM25MM126MM6MM2MM极限偏差0241/01/图37模具导套表35导套尺寸D12DLL1R基本尺寸20MM32MM30M60MM82MM极限偏差210/2108/05/362推板导柱导套设计根据导套国标GB/T46792003,设计的推板导柱导套如图38和39，尺寸如表36和37所示图38推板导柱表36推板导柱尺寸D1DLL1R基本尺寸20MM25MM110MM35MM2MM极限偏差0624/0728/图39推板导套示意图表37推板导套尺寸D1D2LL1L2基本尺寸20MM35MM30M30MM1MM2MM极限偏差210/2108/05/37脱模机构设计371顶杆设计在注射成型的每一循环中，都必须使塑件从模具型腔中或型芯上脱出，模具中这种出塑件的机构称为脱模机构。脱模机构的分类很多，塑件虽然复杂，但是塑件本身设计就避免了侧孔，所以采用推杆一次脱模机构就可以满足塑件脱模的需要，所谓一次脱模就是指在脱模过程中，推杆只需要进行一次动作，就能完成塑件脱模的机构。设计脱模机构时，应该遵循以下原则（1）结构可靠机械的运动准确、可靠、灵活，并有足够的刚度和强度。（2）保证塑件不变形、不损坏。（3）保证塑件外观良好。（4）尽量使塑件留在动模一边，以便借助于开模力驱动脱模装置，完成脱模动作。因制品的几何形状及型腔结构等的不同，所用推杆的截面形状也不尽相同，常用推杆的截面形状为圆形。推杆又可分为普通推杆与成型推杆两种，采用普通推杆。其固定方式如图310所示图310推杆固定方式本塑件与顶杆的接触中有是塑件平面处，如图311所示为本塑件顶杆形状图311顶杆示意图372复位杆设计为了每次合模时，顶杆和推板都必须要恢复到原来的位置，也为了不让推杆顶到凹模型腔而破坏凹模型腔表面的精度。因此，在成型零件四周，设计4根复位杆。复位杆如图312所示，其尺寸如表36所示图312复位杆示意图表38复位杆尺寸DDLL112MM14MM146MM4MM基本尺寸极限偏差/0325顶杆38冷却系统的设计原则塑料在注塑成型过程中，模具温度会直接影响到塑料的充模、定型、成型周期和塑件质量。所以，我们在模具上需要设置温度调节系统以到达理想的温度要求。一般注射模内的塑料熔体温度为200左右，而塑件从模具型腔中取出时其温度在60以下。所以热塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，以便使塑件可靠冷却定型并迅速脱模，提高塑件定型质量和生产效率。对于熔融黏度低、流动性比较好的塑料，如聚丙烯、有机玻璃等等，当塑件是小型薄壁时，则模具可简单进行冷却或者可利用自然冷却不设冷却系统；当塑件是大型的制品时，则需要对模具进行人工冷却。本设计塑件是一件薄壁件，所以依靠冷却水路就能完成冷却，不需要进行人工冷却。由于成型型腔在上模仁，因此水路设置在上模仁上，冷却水道尽量靠近胶位。冷却系统首先要保证冷却均匀,一般水孔直径为6、8、10MM。冷却水孔与顶针、镶针或者镶件间的距离应有5MM以上，如果无法满足5MM，则至少要满足在3MM以上。水孔到制品的距离保持10MM较为合适，特殊制品如聚乙烯PE时，水孔不宜顺着收缩方向设置，以防制品有较大的变形13。本设计根据塑件的结构特点，定模部分设计了一条环形流道，动模部分不需要设计。其定模部分靠近内侧流道流到为主要冷流道。流道示意图如图313所示图313冷却水道示意图381冷却时间计算在注射过程中，塑件的冷却时间，通常是指塑料熔体从充满模具型腔起到可以开模取出塑件时止的这一段时间。这一时间标准常以制品已充分固化定型而且具有一定的强度和刚度为准，这段冷却时间一般约占整个注射生产周期的80。因为我们所需要的塑件比较薄，故查阅文献3按公式（33）进行计算（344LN2TMESST）塑料热扩散系数，MM2/S；POM的热扩散系数为0050MM2/S；制品壁厚，MM；S根据塑件尺寸，取平均壁厚为10MM；塑料注射温度，；ST入水孔水道POM材料的注射温度定位为180；TE塑料的热变形温度，；根据先去查出的POM材料的性能表得热变形温度为174TM模具温度，；根据POM材料的特性，模具温度定位100。计算过程（34）4LN2TMESST聚甲醛冷却时间可简化为（板类）8157X236TSSTS52382冷却管道尺寸选择塑件的内部形状比较复杂，但仍属薄壁塑件，总体是一个包紧型芯侧的塑件。综合上述因素，为了能使塑件实现良好的冷却效果，流道的直径设计为8MM，入水孔或出水孔均为直径15MM的标准流道口设计。39模架主要零件设计（1）定模座板定模座板的最大尺寸为250MM200MM25MM，详细的结构尺寸详见模架图的图纸页。其大致形状见图314图314定模座板（2）定模板定模板的最大尺寸为200MM200MM60MM，详细的结构尺寸详见模架图的图纸页。其大致形状见图315图315定模板（3）型腔主嵌件型腔主嵌件的最大尺寸为130MM100MM31MM，详细的结构尺寸详见模架图的图纸页。其大致形状见图316图316型腔主嵌件4动模板动模板的最大尺寸为200MM200MM70MM，详细的结构尺寸详见模架图的图纸页。其大致形状见图317图317动模板（5）型芯主嵌件型芯主嵌件的最大尺寸为130MM100MM20MM，详细的结构尺寸详见模架图的图纸页。其大致形状见图318图318型芯主嵌件（6）推板固定板推板固定板的最大尺寸为200MM120MM20MM，详细的结构尺寸详见模架图的图纸页。其大致形状见图319图319推板固定板（7）推板推板的最大尺寸为200MM120MM15MM，详细的结构尺寸详见模架图的图纸页。其大致形状见图320图320推板（8）动模垫板动模垫板的最大尺寸为200MM200MM30MM，详细的结构尺寸详见模架图的图纸页。其大致形状见图321图321动模垫板（9）动模座板动模座板的最大尺寸为200MM250MM25MM，设有相对应的两块，详细的结构尺寸详见模架图的图纸页。其大致形状见图322图322动模座板310模具其余零件设计（1）定位圈定位圈是用于模具浇注系统中定位浇口套的金属环，图323为定位圈图323定位圈（2）主流道衬套主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，属易受损件，对材料的要求较为严格，因而模具主流道部分经常设计成可以拆卸更换的主流道衬套形式，以便有效的选用优质刚材单独进行加工和热处理。图324为主流道衬套图324主流道衬套4模具的三维造型以及模具动作过程模具二维图纸设计以及绘制完成之后，为了生产模具，必须建立模具的三维造型，然后通过CAE技术安排合适的工序，将三维图传输到加工机床处，钳工以及技工以二维图作为参考，以三维图作为准则，进行模具零部件的加工。41模具的三维造型运用三维软件UG，对所设计的注塑模进行三维建模，模具设计如图41所示；产品如图42所示图41模具设计示意图图42成型产品示意图42模具动作过程如图43所示为模具动作过程图43模具动作过程整副模具工作时的动作过程如下首先注塑机驱动动模部分，完成合模，然后注塑机加热，将颗粒状原料熔化，完成熔化之后将塑料熔体打入模具，当塑料熔体完成充填过程并冷却后，开模，此时利用开模力将浇口与塑件自动分离，然后顶出机构开始运作，推板将往上运动，同时带动顶杆、推管以及推块将塑件从型芯上顶出并取出塑件。最后合模，外接油缸驱动推板复位，复位杆的作用是保护模具，使模具不容易损坏，复位完成后准备下一次注塑。5注塑工艺分析51工艺卡片本次注塑产品的工艺卡片如下图51和图52所示图51产品参数图52注塑工艺参数52模流分析利用MOLDFLOW软件的分析性能，通过划分网格，从而选定制件的塑料品类，浇口位置，锁模力，残余应力，充填信息等对塑件的综合性能分析，如下图所示图53充填时间图54流动前沿处温度图55注塑位置处的压力图56顶出时的体积收缩率图57