690 遥控器面板注塑模具设计【全套12张CAD图+开题报告+文献翻译+说明书】
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12
十二
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摘 要
模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。塑料工业的飞速发展，对注塑模具的设计与生产提出了质量好、制造精度高、研发周期短等越来越高的要求，能否适应这种需求已成为模具生产企业发展的关键因素。模具技术是融合机械工程、计算机应用、自动控制、数控技术等学科为一体的综合性学科。
随着家电市场竞争的白热化，家电外壳设计成为了衡量家电外壳色彩、手感、精度的重要一环，进而对设计提出了新的需求。本毕业设计正是从实际使用出发，进行遥控器面盖注塑成型模具的设计。
本设计是对遥控器面盖进行的注塑模型设计，利用Pro/E软件对塑件进行了实体造型，并对塑件结构进行了工艺剖析。首先对遥控器的结构工艺性进行分析，清楚了解塑件；由生产批量初步选定注射机型号；然后对本次模具设计的各个方案进行论证分析，从选定方案中对浇注系统、成型工作零件的计算及校核，从中确定模架，推出与抽芯机构的计算及校核，冷却系统的计算及其水道布置设计，在最后对排气和导向与定位结构的设计。
其次利用注塑模具设计原理对各个具体系统零件进行详细的计算和校核，使设计出的结构可确保模具可靠运行，在此基础上完成了本毕业论文的写作。最后绘制整套模具的装配图和零件图。
通过对本课题遥控器模型设计，我重温了注塑成型与模具设计知识，使书本知识和理论与实际生产相结合，加强了对注塑模具设计知识的理解，使自己能运用书本知识设计出基本符合生产要求的模具。在论文中我充分地运用了大学期间所学到的知识。进行了研究，巩固和深化，达到了预期的设计意图。
关键字：注射模具 浇注系统 脱模机构 冷却系统
- 内容简介：
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本科毕业设计（论文）开题报告 题目名称 遥控器面板注塑模具设计 学生姓名 专业班级 学号 一、 选题的目的和意义： 模具是工业生产中使用极为广泛的基础工艺装备。在汽车、电机、仪表、电子、通信、家电和轻工业等行业中， 60% 80%的零件都要依据模具成形，并且随着近年来这些行业的迅速发展，对模具的要求越来越迫切，精度要求越来越高结构要求也越来越复杂。模具已广泛应用于电机电器产品、电子和计算机产品、仪表、家用电器、汽车、军械、通用机械等产品的生产中。 本课题要求设计遥控器面盖的注塑模具，注塑成型是现代塑料工业 中的一种重要的加工方法 注塑模具由于其 专用性和独一性，在设计时主要考虑到工厂现有的设备情况、产品的生产批量及模具的寿命。这遥控器面盖为批量生产，但由于该塑料制件尺寸比较小，模具的结构相对比较简单，模具制造成本比较底，在生产时主要考虑到模具寿命尽量要高，所以对模具材料提出了较高的要求。遥控面盖是一个外形件，尺寸精度要求不高，但对外层的表面粗糙度要求比较高，因此在设计时在能顺利成型出塑料制品的情况下，对模具型腔的表面抛光工艺要求比较高。 从总体结构上来看，该制件是一个尺寸较小，壁厚较薄，整体结构比较简单的塑料件 。由于壁厚较薄，脱模时如果受力不均则易会产生变形从而出现制品缺陷，因此对脱模机构及冷却系统的设计要求较高。 按照现今注塑模具设计的总体趋势，注塑模具的设计已很少使用手工绘图或完全由二维软件来进行设计，且模具标准件已在注塑模具设计中大量采用。 因此本课题将采取使用模具二维软件 三维软件 综合使用来进行模具的结构设计，且在模具设计的过程中综合考虑模具制造工艺及注塑成型工艺 。 2 二、 国内外研究综述： 塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑 料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。工业发展水平的不断提高，工业产品更新速度加快，对模具的要求越来越高，尽管改革开放以来，模具工业有了较大发展，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要， 目前满足率只能达到 70%左右。造成产需矛盾突出的原因，一是专业化、标准化程度低，除少量标准件外购外，大部分工作量均需模具厂去完成。加工企业管理的体制上的约束，造成 模具制造周期长，不能适应市场要求。二是设计和工艺技术落后，如模具 术采用不普遍，加工设备数控化率低等，亦造成模具生产效率不高、周期长。总 之，是拖了机电、 轻工等行业发展的后腿。 模具按国家标准分为十大类，其中冲压模、塑料模占模具用量的主要部分。按产值统计，我国目前冲压占 50%塑料模占 25外先进国家对发展塑料模很重视，塑料 模比例一般占 30%国内模具中，大型、精密、复杂、长寿命模具比较低，约占 20%左右，国外为 50%以上。我国模具生产企业结构不合理，主要生产模具能力集中在各主机厂的 模具分厂 (或车间 )内，模具商品化率低，模具自产自用比例高达 70%以上。国外， 70%以上 是商品化的。 注塑成型是现代塑料工业中的一种 重要的加工方法 ,模具是现代化工业生产的重要工艺装备，被称为 “工业之母 ”。而塑料模具又是在整个模具工业中的一枝独秀，发展极为迅速。世界上注塑模的产量约占塑料成型模具总产量的 50 %以上 ,尤其是家电盒型注塑产品需求量不断增加，注塑成型能一次成型形状复杂、尺寸精确的制品 ,适合高效率、大批量的生产方式 ,以发展成为热塑性塑料和部分热固性塑料最主要的成型加工方法 ，注塑模具的设计与制造主要依赖于设计者的经验和技师的制造技艺 ,一般需要经过反复调试和修模才能正式投入生产 ,这种传统 的生产方式不仅使产品的生产周期 延长 ,生产成本增加 ,而且难以保证产品的质量，要解决这些问题 ,必须以科学分析的方法 ,研究各个成型过程的关键技术，塑料注塑成型是一个复杂的加工与物理过程 ,为实现注塑产品的更新换代 ,提高企业的竞争能力 ,必须进行注塑模具设计与制造及成型过程分析的 成技术的研究国外注塑模 术研究的成果有关统计数据表明 :采用注塑模 术能使设计时间缩短 50 %,制造时间缩短 30 %,成本下降 10 %,塑 料节省 7 % 注 3 塑模计算机模拟技术正朝着与 缝整体集成化方向发展 ,注塑 构造的几何模型为实现注塑模 术提供了基本的几何拓扑信息和特征信息 ,注塑模 目标是通过对塑料材料性能的研究和注射成型工艺过程的模拟和分析 ,为塑料制品的设计、材料选择、模具设计、注射成型工艺的制定及注射成型工艺过程的控制提供科学依据 。 现时国际上占主流地位的注射模 件有 、 G、 ；结构分析软件有 ；注射过程数值分析 软件有；数控加工软件有 少工序间的衔接环节，减少多次装夹定位造成的误差，减少经手人员的数量，质量和周期由计算机数据处理人员控制，尽可能避免人为失误，使得生产周期和成本估算的精确性大大提高，生产质量也得到保证。 目前注塑模设计方法比较多，但是最常用的设计步骤如下： （ 1）了解设计任务 （ 2）塑件的结构工艺性分析 （ 3）分型面及浇注系统的设计 （ 4）模具设计方案论证 （ 5）主要零部件的设计计算 （ 6）成型设备的校核计算 （ 7）绘制模具装配图 （ 8）绘制零件图 （ 9）编写设计计算说明书 三、 毕业设计（论文）所用的主要技术与方法： 塑件注塑成型工艺分析：做出零件的三维造型，对塑件进行结构工艺性分析，分析塑件塑料的成型工艺性及确定注塑成型工艺参数。 注射机型号的选择：初选注射机并确定注射成型的工艺参数，注射机相关计算的校核和成型设备。 模具结构设计方案论证：分型面的选择、浇注系统的设计方案选择、成型部分及其零件设计、排溢系统设计、脱模机构的设计、冷却系统的设计，模体与支撑连接零件的结构。 4 遥控器面盖模具相关结构设计的计算，主要包括浇注系统的计算、成型零件的结构设计和计算、脱模方面的计算以及冷却系统的相关设计计算，模架的确定和标准件的选用和成型设备的校核计算。 究手段） 主要采用模具 软件来进行模具的设计，在模具设计过程中要综合考虑到模具制造工艺以及注塑成型工艺，主要包括： （ 1）根据遥控面盖技术要求进行相关的计算、分型面的设计、确定型腔和型芯、模具结构的详细设计、塑料充填过程分析等几个方面。 （ 2）利用 或者 定分型面，生成上下模腔和模芯 ，进行侧抽芯机构的设计，再进行流道、浇口以及冷却水管的布置。 （ 3）利用 的 自动生成模板、标准模架及模具标准零件，并将 生成总装图转换 展名的图，再用 辑出正确清晰的 2D 总装图。 四、 主要参考文献与资料获得情况： 1 武良臣 ,吕宝占 互换性与技术测量 北京邮电出版社 2009 2 莫亚林，侯守明工程图学中国电力出版社 2007 3彭建生，模具设计与加工速查手册机械工业出版社 2005 4 塑料模设计手册编写组 塑料模设计手册 第 二版 北京 ： 机械工业出版社 ，1994 5 彭建生，秦晓刚模具技术问答机械工业出版社 2000 6 鄂大辛 ，成型工艺与模具设计北京理工大学出版社 2007 7 马金骏 ， 塑料模具设计 北京：中国科学出版社， 1985 5 五、 毕业设计（论文）进度安排（按周说明） 第一周，收集资料 第二周，进行部分数据计算并撰写论文大纲 第三周，撰写毕业设计论文 第四周，运用 计部分零件图与装配图 六、 指导教师审批意见： 指导教师： （签名） 年 月 日 1 附录： 外文资料与中文翻译 外文资料： of 953, a 958 60 of 0th a of 00 of of of K el o n, M id e a, K on ka to of to a s an of At in or in 2 is In I to of is a of of of so is of to of is to is to of is so in in in a of no it is in . of to to to as a (1) to is of BE of in as to of to (2) of in to a In be so in It (3) or in to of of of in of be in NC of a NC BD in (4) of to of of is of 0%. is 0%. (5) of to of it is a of of is of In to of as (6) of of so a of of in to of is (7) of is be 5 or a NC a NC a Of as to if . is of is to to in of be To a of is on At of At of of m of 6 ,AM is of of to to C of to is an is be in of of be to In of in to of of a 2. in of is to NC in of of to of in of a of be to or 3. to of in of 5% of 0% 0%, of of to of it is SR to be as of of to is an of of a to D by of to 8 V, is of of to AD in in in is to of it be to it NC NC a I e r, I n g q i, . of is in be in to to an of 9 中文翻译： 现代模具制造 一、 冲压模具发展历史和技术水平状况 1953 年，长春第一汽车制造厂在中国首次建立了冲模车间，该汽车厂于 1958 年开始制造汽车覆盖件模具。我国于 20 世纪 60 年代开始生产精冲模具。走过漫长的发展道路，目前我国已形成约 300 多亿元（未包括港、澳、台的统计数字。）各类冲压模具的生产能力。形成了如浙江宁波和黄岩地区的 “ 模具之乡 ” ；广东一些大集团公司和乡镇企业迅速崛起，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，模具的生产和设计已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定企业的生存空间。目前我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国民经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大。在国际竞争的局势下，我过的模具工业得到飞速的发展，很多的专门模具研究中心不断的建立起来，模具结构和钢材的研究取得了显著的成就，但还是存在很大的差距。 一是进口模具大部分是技术含量高的大型精密模具，而 出口模具大部分是技术含量较低的中低档模具，因此技术含量高的中高档模具市场满足率低于冲压模具总体满足率，这些模具的发展已滞后于冲压件生产，而技术含量低的中低档模具市场满足率要高于冲压模具市场总体满足率； 二是由于我国的模具价格要比国际市场价格低许多，具有一定的竞争力，因此其在国际市场的前景看好； 三10 是近年来港资、台资、外资企业在我国发展迅速，这些企业中大量的自产自用的冲压模具无确切的统计资料，因此未能计入上述数字之中。 二现代模具制造技术的发展方向 现代模具技术的发展应该为适应模具产品 “ 交货期短 ” 、 “ 精度高 ” 、 “ 质量好 ” 、 “ 价格低 ” 的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项 (1)全面推广普及 术 模具 术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及 术的条件已基本成熟，各企业将加大术培训和技术服务的力度；进一步扩大 术的应用范围。计算机和网络的发展正使 术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。 (2)高速铣削加工 国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。 (3)模具扫描及数字化系统 高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据11 采集、自动生成各种 不同数控系统的加工程序、不同格式的 据，用于模具制造业的 “ 逆向工程 ” 。 (4)提高模具标准化程度 我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到 30%左右。国外发达国家一般为 80%左右。 (5)优质材料及先进表面处理技术 选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的激光表面处理等技术。 (6)模具研磨抛光 将 自动化、智能化模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。 ( 7)模具自动加工系统的发展 这是我国模具工业长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。作为用户当然要选合适的设备，如果选型不当，不但不能赚钱反而令陷入为机器打工的苦涩局面。 三现代模具制造技术的发展趋势 模具技术未来发展趋势主要是朝信息化、高速化生产与高精度化发展。因此从设计技术来说，发展重点在于大力推广 术的12 应用，并持续提高效率，特别是板材成型过程的计算机模拟分析技术。模具 术应向宣人化、集成化、智能化和网络化方向发展，并提高模具 统专用化程度。为了提高 术的应用水平，建立完整的模具资料库及开发专家系统和提高软件的实用性十分重要。 从加工技术来说，发展重点在于高速加工和高精度加工。高度加工目前主要是发展高速铣削、高速研抛和 高速电 加工及快速制模技术。高精度加工目前主要是发展模具零件精度 1m 以下和表面粗糙度各种精密加工。 四 、现代模具的制造 算机辅助设计、模拟、制造一体化 体化集成技术是现代模具制造中最先进最合理的生产方式。使用计算机辅助设计、辅助工程与制造系统，按设计好的模具零件分别编制该零件的数控加工程序是从设计到制造的一个必然过程，该过程都是从 统内进行的，其加工程序直接由联机电缆输入加工机台，在编制程 序时可利用系统中的加工模拟功能，将零件刀具、刀柄、夹具，平台及刀具移动速度、路径等显示出来，以检查程序编制的正确性。总之在 统内编制和模拟加工程序可以充分了解发现的问题，从而在加工之前，将整套加工程序作好完善修改工作，这对于高效、准确的加工模具零件有着相当重要的意义。 13 现代模具制造的必然趋势 ,就是机械加工尽可能地取代人工加工，尤其现在数控车床、多轴联动机床、数控模具雕刻机、电火花加工机床、数控精密磨床、三坐标测量机、扫描仪等现代设 备在工厂中的广泛使用，而且这些设备大部分所用的程序基本上都是应用 统产生的，操作人员工作按照规定的程序装夹工件 ,配备刀具和操作，机台就能自动地完成加工任务 ,并将理想的模具零件制造出来或为下一加工工序完成规定的部分。 因选材和用材不当，致使模具过早失效，大约占失效模具的 45%以上。在整个模具价格构成中，材料所占比重不大 ,一般在 20% 30%,因此，选用优质钢材和应用表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。对于模具钢来说 ,要采用电渣重熔工 艺，如采用粉末冶金工艺制造的粉末高速钢等。模具钢品种规格多样化、产品精细化、制品化，尽量缩短供货时间亦是重要发展趋势。 模具热处理的主要趋势是：由渗入单一元素向多元素共渗、复合渗（如 ）发展；由一般扩散向 子渗入、离子注入等方向发展；另外，目前对激光强化、辉光离子氮化技术及电镀（刷镀）防腐强化等技术也日益受到重视。 五 、逆向工程 逆向工程即先对制件（所加工的产品）进行扫描生成多种格式的 在另外的 件中进行改型设计 ，该技术是现代模具制造中最流行的模具制造技术。英国雷尼绍公司专门为模具制造开发14 生产的扫描系统，就可以成功地应用于模具制造的逆向工程中，它不仅可以改善数控机床的性能，扩大数控机床的功能，而且还能提高数控机床的效率。雷尼绍公司的 R e t r o s c 速扫描机已被青岛海尔、济南轻骑、国家模具中心等单位开始使用。 六 、总结与展望 随着计算机软件的发展和进步， 术也日臻成熟，其现代模具中的应用将越来越广泛。可以预料不久 的将来，模具制造业将从机械制造业中分离出来，而独立成为国民经济中不可缺少的支柱产业，与此同时，也进一步促进了模具制造技术向集成化、智能化、益人化、高效化方向发展。 本 科 毕 业 设 计（论文） 题目 遥控器面板注塑模具设计 I 摘 要 模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。 塑料工业的飞速发展，对注塑模具的设计与生产提出了质量好、制造精度高、研发周期短等越来越高的要求，能否适应这种需求已成为模具生产企业发展的关键因素。 模具技术是融合机械工程、计算机应用、自动控制、数控技术等学科为一体的综合性学科。 随着家电市场竞争 的白热化 ，家电 外壳设计成为 了衡量 家电外壳色彩、手感、精度 的 重要 一环，进而对设计提出了新的需求。本毕业设计正是从实际使用出发，进行遥控器面盖注塑成型模具的设计。 本设计 是对遥控器面盖 进行的注塑模 型 设计，利用 软件对塑件进行了实体造型， 并 对塑件结构进行了工艺剖析。 首先对遥控器的结构工艺性进行分析，清楚了解塑件；由生产批量初步选定注射机型号；然后对本次模具设计的各个方案进行论证分析，从选定方案中对浇注系统、成型工作零件的计算及校核，从中确定模架，推出与抽芯机构的计算及校核，冷却系统的计算及其水道布置设计， 在最后对排气和导向与定位结构的设计。 其次利用注塑模具设计原理 对各个具体 系统零件 进行详细 的计算 和校核 ，使 设计出的结构可确保模具 可靠运行，在此基础上完成了本毕业论文的写作。最后绘制整套模具的装配图和零件图。 通过对本课题 遥控器模型设计，我 重温了注塑成型与模具设计知识，使书本知识和理论与实际生产相结合，加强了对注塑模具设计知识的理解，使自己能运用书本知识设计出基本符合生产要求的模具 。在论文中我充分地运用了大学期间所学到的知识 。进行了研究 ， 巩固和深化，达到了预期的设计意图。 关键字： 注射模具 浇注系统 脱模机 构 冷却系统 he of an to of a as &D so on of to an of is a so As in an of on to is of E of of to a of by of of of we of to in so At of on I to of I of me of me to to a In I of to of 目 录 前 言 . 1 1 绪 论 . 2 题研究的目的及意义 . 2 内外研究状况 . 3 题研究基本设计思路和研究手段 . 5 文结论和成果形式 . 6 2 方案分析 . 7 设计任务 . 7 产品分析 . 7 塑件所用塑料名称、性能及工艺参数 . 8 塑件结构要素 . 11 塑件脱模斜度： . 11 塑件精度等级的选用 . 11 圆角设计 . 11 注射机的选择 . 11 注射机相关参数计算与校核 . 11 注射压力： . 13 锁模力的校核： . 13 开模行程校核 ： . 14 螺杆转速： . 14 3 成型部分及其零部件设计 . 16 分型面的设计 . 16 考虑塑件质量 . 16 确保塑件表面质量 . 16 考虑模具结构 . 16 型腔数的确定 . 17 根据所用注射机的最大注塑量确定型腔数目 . 17 根据注射机最大锁模力确定型腔数 . 18 根据塑件的精度确定型腔数目 . 18 根据经济性确定型腔数目 . 18 凹模结构设计 . 19 凹模型腔的大小尺寸计算 . 20 型腔的深度尺寸计算 . 21 凸 模结构尺寸 . 21 凸模 /型芯的外形尺寸计算 . 22 凸模 /型芯的高度尺寸计算 . 23 型腔壁厚的计算 . 24 型腔的强度及刚度要求 . 24 型腔壁厚计算 . 25 4 浇注系统的设计 . 28 浇注系统的组成及设计原则 . 28 浇注系统的组成 . 28 浇注系统的设计原则： . 28 主流道的设计 . 29 主流道分析 . 29 主流道的结构设计 . 29 主流道浇口套设计 . 31 流道的设计 . 32 分流道的形状和尺寸 . 32 分流道的分布设计 . 34 浇口的设计 . 34 浇口位置的选取原则 . 34 浇口形式 的设计 . 35 冷料穴的设计 . 35 冷料穴的结构 . 35 拉料方式 . 36 5 排溢系统设 计 . 37 6 脱模机构设计 . 38 脱模机构的构成与功能 . 38 取出机构的方式 . 38 脱出机构 设计原则 . 38 脱出机构设计基本考虑 . 38 脱出机构的结构 . 39 所需顶出行程、开模行程计算 . 39 顶出力、抽拔力，开模力计算 . 40 塑件的脱出机构设计 . 42 顶杆的长度计算 . 42 顶杆直径 . 43 顶杆应力校核 . 43 顶杆在塑件上的布局 . 44 顶杆固定及配合 . 45 顶出机构中附属零部件 . 45 7 冷却系统的设计 . 46 冷却装置设计分析 . 46 传热面积计算 . 47 注射周期的确定 . 47 冷却水计算 . 48 计算单位时间内所释放的热量 . 49 冷却水的导热总面积 . 49 确定冷却水路的直径 d . 50 冷却水孔的总长度 . 50 冷却水管数量的确定 . 51 系统的其它零件 . 51 8 模体与支撑连接零件 . 52 参考文献 . 56 附录： . 56 外文资料与中文翻译 . 错误 !未定义书签。 1 前 言 模具技术，既是先进制造技术的 重要组成部分，又是先进制造技术的重要应用领域。模具对于一般产品来说属于工具范畴，精度高，结构复杂，并有较高的材质要求，是典型的高附加值，高风险产品。随着社会经济的发展，对于工业产品品种，数量，质量及其款式等提出了越来越多的要求，因此，也促进了模具工业的快速发展。 模具成为工业生产中使用极为广泛的主要工艺装备，是发展工业生产的基础。采用模具生产零件，具有高效，节材，成本低，保证质量等一系列优点，是当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。许多现代工业的发展和技术水平的提高，在很大程度上取决于模具工业的发展水平。 工业发展水平的不断提高，工业产品更新速度加快，对模具的要求越来越高，尽管改革开放以来，模具工业有了较大发展，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要， 目前满足率只能达到 70%左右。造成产需矛盾突出的原因，一是专业化、标准化程度低，除少量标准件外购外，大部分工作量均需模具厂去完成。加工企业管理的体制上的约束，造成 模具制造周期长，不能适应市场要求。二是设计和工艺技术落后，如模具 术采用不普遍，加工设备数控化率低等，亦造成模具生产效率不高、周期长。总之，是拖了机电、 轻工等行业发展的后腿 。 模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。 塑料工业的飞速发展，对注塑模具的设计与生产提出了质量好、制造精度高、研发周期短等越来越高的要求，能否适应这种需求已成为模具生产企业发展的关键因素。 模具技术是融合机械工程、计算机应用、自动控制、数控技术等学科为一体的综合性学科。 2 1 绪 论 题研究的目的及意义 模具是工业生产中使用极为广泛的基础工艺装备。在汽车、电机、仪表、电子、通信、家电和轻工业等行业中， 60% 80%的零件都要依据模具成形，并且随着近年来这些行业的迅速 发展，对模具的要求越来越迫切，精度要求越来越高结构要求也越来越复杂。模具已广泛应用于电机电器产品、电子和计算机产品、仪表、家用电器、汽车、军械、通用机械等产品的生产中。 本课题要求设计遥控器面盖的注塑模具，注塑成型是现代塑料工业中的一种重要的加工方法 注塑模具由于其 专用性和独一性，在设计时主要考虑到工厂现有的设备情况、产品的生产批量及模具的寿命。这遥控器面盖为批量生产，但由于该塑料制件尺寸比较小，模具的结构相对比较简单，模具制造成本比较底，在生产时主要考虑到模具寿命尽量要高，所以对模具材料提出了较高的要求。 遥控面盖是一个外形件，尺寸精度要求不高，但对外层的表面粗糙度要求比较高，因此在设计时在能顺利成型出塑料制品的情况下，对模具型腔的表面抛光工艺要求比较高。 从总体结构上来看，该制件是一个尺寸较小，壁厚较薄，整体结构比较简单的塑料件。由于壁厚较薄，脱模时如果受力不均则易会产生变形从而出现制品缺陷，因此对脱模机构及冷却系统的设计要求较高。 按照现今注塑模具设计的总体趋势，注塑模具的设计已很少使用手工绘图或完全由二维软件来进行设计，且模具标准件已在注塑模具设计中大量采用。 因此本课题将采取使用模具二维软件 三 维软件 综合使用来进行模具的结构设计，且在模具设计的过程中综合考虑模具制造工 3 艺及注塑成型工艺 。 内外研究状况 塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类，因此，研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。 工业发展水平的不断提高，工业产品更新速度加快，对模具的要求越来越高，尽管改革开放以来，模具工业有了较大发展，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要， 目前满足率只能达到 70%左右。造成产需矛盾突出的原因，一是专业化、标准化程度低，除少 量标准件外购外，大部分工作量均需模具厂去完成。加工企业管理的体制上的约束，造成 模具制造周期长，不能适应市场要求。二是设计和工艺技术落后，如模具 术采用不普遍，加工设备数控化率低等，亦造成模具生产效率不高、周期长。总之，是拖了机电、 轻工等行业发展的后腿。 模具按国家标准分为十大类，其中冲压模、塑料模占模具用量的主要部分。按产值统计，我国目前冲压占 50%塑料模占 25外先进国家对发展塑料模很重视，塑料 模比例一般占 30%国内模具中，大型、精密、复杂、长寿命模具比较低 ，约占 20%左右，国外为 50%以上。我国模具生产企业结构不合理，主要生产模具能力集中在各主机厂的 模具分厂 (或车间 )内，模具商品化率低，模具自产自用比例高达 70%以上。国外， 70%以上 是商品化的。 注塑成型是现代塑料工业中的一种重要的加工方法 ,模具是现代化工业生产的重要工艺装备，被称为 “工业之母 ”。而塑料模具又是在整个模具工业中的一枝独秀，发展极为迅速。世界上注塑模的产量约占塑料成型模具总产量的 50 %以上 ,尤其是家电盒型注塑产品需求量不断增加，注塑成型能一次成型形状复杂、尺寸精确的制品 ,适合高效 率、大 4 批量的生产方式 ,以发展成为热塑性塑料和部分热固性塑料最主要的成型加工方法 ，注塑模具的设计与制造主要依赖于设计者的经验和技师的制造技艺 ,一般需要经过反复调试和修模才能正式投入生产 ,这种传统的生产方式不仅使产品的生产周期延长 ,生产成本增加 ,而且难以保证产品的质量，要解决这些问题 ,必须以科学分析的方法 ,研究各个成型过程的关键技术，塑料注塑成型是一个复杂的加工与物理过程 ,为实现注塑产品的更新换代 ,提高企业的竞争能力 ,必须进行注塑模具设计与制造及成型过程分析的 成技术的研究国外注塑模 术研究的成果有关统计数据表明 :采用注塑模 术能使设计时间缩短 50 %,制造时间缩短 30 %,成本下降 10 %,塑 料节省 7 % 注塑模计算机模拟技术正朝着与 ,注塑 构造的几何模型为实现注塑模 ,注塑模 目标是通过对塑料材料性能的研究和注射成型工艺过程的模拟和分析 ,为塑料制品的设计、材料选择、模具设计、注射成型工艺的 制定及注射成型工艺过程的控制提供科学依据 。 现时国际上占主流地位的注射模 件有 、 ；结构分析软件有 射过程数值分析 软件有 控加工软件有 现代模具生产中采用集特种加工设备为一体的数控加工中心加工型腔零件，减少工序间的衔接环节，减少多次装夹定位造成的误差，减少经手人员的数量，质量和周期由计算机数据处理人员控制，尽可能避免人为失误，使得生产周期和成本估算的精确性大大提高， 生产质量也得到保证。 目前注塑模设计方法比较多，但是最常用的设计步骤如下： （ 1）了解设计任务 （ 2）塑件的结构工艺性分析 5 （ 3）分型面及浇注系统的设计 （ 4）模具设计方案论证 （ 5）主要零部件的设计计算 （ 6）成型设备的校核计算 （ 7）绘制模具装配图 （ 8）绘制零件图 （ 9）编写设计计算说明书 现代模具生产以数据处理为龙头，随著模具设计和工艺分析计算机专家系统的不断成熟和普及，新技术和新工艺的推广应用非常迅速，使得模具生产的质量、效率和可靠性可以主要由数据处理的环节把握。 我国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 ， 通过这种多功能的模具生产出来的不再是成批零件，而是成批的组件，如触头与支座的组件、各种微小电机、电器及仪表的铁芯组件等。多色和多材质塑料成形模具也将有较快发展。这种模具缩短了产品的生产周期，今后在不同领域将得到发展和应用。 题研究基本设计思路和研究手段 塑件注塑成型工艺分析：做出零件的三维造型，对塑件进行结构工艺性分析，分析塑件塑料的成型工艺性及确定注塑成型工艺参数。 注射机型号的选择：初选注射机并确 定注射成型的工艺参数，注射机相关计算的校核和成型设备。 模具结构设计方案论证：分型面的选择、浇注系统的设计方案选择、成型部分及其零件设计、排溢系统设计、脱模机构的设计、冷却系统的设计，模体与支撑连接零件的结构。 6 遥控器面盖模具相关结构设计的计算，主要包括浇注系统的计算、成型零件的结构设计和计算、脱模方面的计算以及冷却系统的相关设计计算，模架的确定和标准件的选用和成型设备的校核计算。 究手段） 主要采用模具 软件来进行模具的设计，在模具设计过程中要综合考虑到模具制造工 艺以及注塑成型工艺，主要包括： （ 1）根据遥控面盖技术要求进行相关的计算、分型面的设计、确定型腔和型芯、模具结构的详细设计、塑料充填过程分析等几个方面。 （ 2）利用 或者 定分型面，生成上下模腔和模芯，进行侧抽芯机构的设计，再进行流道、浇口以及冷却水管的布置。 （ 3）利用 的 自动生成模板、标准模架及模具标准零件，并将 生成总装图转换 展名的图，再用 辑出正确清晰的 2D 总装图。 文结论和成果形式 1、打印文档：设计说明书一份； 2、给定 文献的外文翻译； 3、设计图纸：模具装配图一张，零件图图纸五张； 4、电子文档： 1）总装图和零件图的二维 ； 2）设计说明书和指定外文翻译的电子文档。 7 2 方案分析 设计任务 设计题目：遥控器 面板 注 塑 模具设计 产品分析 本设计为面板类壳体模具，壳体的尺寸为 17077厚为 有 11 半径为 4孔 ， 6 个 10长方形孔，在底部有一个电池盒，壁厚为 效果如图 22示： 图 2控器内部示意图 8 图 2控器面板示意图 塑件所用塑料名称、性能及工艺参数 该塑件尺寸未标注公差按 取，查塑料成型工艺及模具设计书表 2 该塑件要求外观光滑平整，不允许有成型斑点，云纹，冷疤和熔接痕，而内表面无特殊要求。 （ 1） 从图看，该塑件的尺寸相对比较小，塑件的结构也相对比较简单，壁厚均匀，符合最小壁厚要求。 （ 2）该塑件有形状不同的通孔，如 8的圆孔和 10 2的长方形孔。 综上所述，该塑件可采用注射成型加工。 本设计采用聚苯乙烯（ 料 ,非结晶性热塑性塑料。化学 9 稳定性较好，透明性好，电性能好，抗拉，抗弯强度高；但耐磨性差，抗冲击强度差。适用于装饰制品，仪表壳，灯罩，绝缘零件，日用品等。 （ 1）无定形料，吸湿性小，不易分解，但质脆易裂，热膨胀系数大，易产生内应力。 （ 2）流动性较好（溢边值为 右），可用螺杆式或柱塞式注射机成型。喷嘴用直通式或自锁式，但应防止飞边。 （ 3）宜采用高料温、高 模温、低注射压力，延长注射时间有利于降低内应力，防止缩孔、变形（尤其对厚壁塑件）。料温过高易出现“银丝”，料温过低或脱模剂过多，则透明性差。 （ 4）可采用各种形式的浇口，浇口与塑件应圆弧连接，防止去除浇口时损坏塑件。 （ 5）塑件壁厚均匀，最好不带嵌件（如有嵌件应预热）。各面应圆弧连接，不宜有缺口、尖角。 其性能指标如表 1 密度 / 3屈服强度 /63 比体积 / 13 拉伸强度 /60 吸水率 (%) 拉伸弹性模量 /熔点 / C 165131 抗弯强度 /9861 计算收缩率 (%) 抗压强度 /95 比热容 / 1)( 950 弯曲弹性模量 /75 10 参数 （ 1）注射成型过程 1）成型前的准备。对 色泽、粒度和均匀度等进行检验，由于型前不必加热干燥。但预备干燥较为安全，在热风循环干燥箱里采用 60 70的热风干燥为宜。 2）注射过程。塑件在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔成型，其过程是充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。 3）塑件的后处理。为了消除内部应力，加以退火为宜（处理温度为80，处理时间为 2 4 （ 2） 注射工艺参数 1）注射机螺杆式。 2）料筒温度（）后段 140段 160段 170）喷嘴温度（） 160）模具温度（） 40）注射压力（ 60） 保压压力（ 30）成型时间（ S） 注塑 1 3；保压 15 40；冷却 15 30 8）成型周期（ S） 40 90 4. （ 1）缺陷：注射成型时容易溢料，制品易产生内应力，易开裂，料温过高易出现“银丝”。 （ 2）消除措施：控制好料温，进行退火处理。 11 塑件结构要素 塑件脱模斜度： 对 料而言 4 ： 型芯： 30 1（取 45） 型腔： 35 130（取 35） 塑件精度等级的选用 经查表本塑件选用一般等级，精度等级为 圆角设计 为了避免应为集中，提高塑件的强度，便于塑件熔体的流动和塑件脱模，在塑件的内外表面的各连接处均应设计过渡圆弧。 注射机的选择 注射机 相关参数 计算与校 核 （ 1）计算塑件体积和重量 通过三维软件建模设计分析可得塑件体积为 =V 塑 =中 M塑件的质量（ g） 塑件的密度（ 3/ （ 2）根据塑件本身的几何形状及生产批量确定型腔数目 12 由于该塑件尺寸相对较小且结构也相对较简单，加上塑件尺寸和表面质量均无特殊要求，所以考虑采用一模两腔，型腔 布置平衡，以方便侧抽实现、浇口排列和模具结构的平衡。 （ 3）浇注系统凝料体积的初步估算 浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确的数值，但本塑件是流动性好的普通精度塑件，可以根据按照塑件体积的 15% 20%来估算。由于本次采用的是平衡式流道较简单，且采用一模两腔，因此浇注系统的凝料按塑件体积的 来估算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为 V 总 =V 塑 (1+ 2=1,2 2=）选择注射机 根据计算得出一次注入模具型腔的塑料总质量 V 总 =结合 塑料成型工艺及模具设计书式 4有 V 公 = 1）注射量校核 1）注射量校核。 注射量以容积表示，最大注射容积为 =120 06中 模具型腔和流道的最大容积； V 选定注射机的注射量容积，该机为 375 注射系数，取 定型塑料可取为 倘若实际注射量过小，注射机的塑化能力得不到发挥，塑料在料筒中停留时间就会过长，所以最小注射容积 125=每次 13 注射的实际注射容积 1V 应满足 ，而 公 =合要求。 2） 查塑料成型工艺及模具设计书表 40里取 00 ，该注射机的公称注射压力0公 ，注射压力安全系数 k ，这里取 k ，则公 1 0 所以，注射机注射压力合格。 注射压力： 查表知 注射压力为 60 150 锁模力的校核： 1）塑件在分型面上的投影面积 塑A ，则 A 塑 =170 67 4 4 11 10 4=）浇注系统在分型面上的投影面积 浇A ，即流道凝料在分型面上的投影面积 浇A 数值，可以按照多型腔模的统计分析来确定。 浇A 是每个塑件在分型面上的投影面积 塑A 的 据本流道设计方案，可以取 塑浇 3）塑件和浇注系统在分型面上总的投影面积 总A ，则 n(A 塑 +A 浇 )=14 4）模具型腔内的胀型力 胀F 则 A 总 N 式中 模P 型腔的平均计算压力值。 模P 是模具型腔内的压力，通常取注射压力的为 20% 40%致范围 中等粘度塑料及有精度要求的塑件， 取 模P =35 查塑料模具设计指导书表 13得该注射机的公称锁模力 800 模力安全系数为 k ，这里取 k ，则 800 所以，注射机锁模力校核合格。 开模行程校核： S （ 2 S=17+18+8=43中 凸模凸出部分高度 (取出塑件间隙 (顶杆顶出富裕量 (510 (取 8螺杆转速： 经查表，聚 苯 乙烯转速为 32 r 综上所述，选取 00 卧式注塑机，其主要参数为 6 ： 螺杆 直径 / 42 注塑压力 / 110104 15 最大注射面积 320 锁模力 / 900 模具厚度 / 300 200 移模行程 / 300 模板最大开距 / 600 模板行程 / ： 300 喷嘴孔径 / ： 4 注射机喷嘴半径 /： 17 16 3 成型部分及其零部件设计 分型面的设计 分型面是为了将塑件浇注系统凝料等从密闭的模具内取出，以及为了安放嵌件，将模具适当地分成两个或若干个主要部分，这些可以分离部分的接触表面，通称为分型面。分型面位于模具动模和定模的结合处，在塑 件最大外形处。 考虑塑件质量 对于有轴度要求的塑件要使其全部动模或定模中成型，防止由于模具合模不准确造成塑件尺寸的误差。对于外观无严格要求的塑件，可将分型面选在塑件中部，这样可以用较小的脱模斜度有利于脱模。 确保塑件表面质量 分型面尽可能选择在不影响外观的部位以及分型面处产生的飞边容易加工修整部位。 考虑模具结构 （ 1） 尽量简化脱模部件。为便于塑件脱模，应使塑件在开模时尽可能留于动模部分。 （ 2） 尽量方便浇注系统布置。 （ 3） 便于排溢。为了有利于气体的排出，分 型面尽可能与料流的末端重合。 17 （ 4） 模具总体结构简化，尽量减少分型面的数目，尽量采用平直分型面。 综合以上考虑，可选择分型面结构如下图 3 图 3分型面注射模的分型面 型腔数的确定 在确定型腔数时，常用的有四种方法： 根据所用注射机的最大注塑量确定型腔数目 根据公式 n件废公利 G 7 （ 3 式中 n型腔数 利K注射机公称注射量的利用系数 处取 公G注射机的质量公称注射量（ g） 18 废G浇注系统及飞边等的塑料质量（ g） 件G单个型腔中塑件质量（ g） 根据注射机最大锁模力确定型腔数 根据公式 件废锁 fA （ 3 式中 锁F注射机的额定锁模力（ N） 废A模具上浇注系统及飞边在分型面上的投影 面积（ 件A塑件在分型面上的投影面积（ f单位投影面积所需的锁模力（ N/ 根据塑件的精度确定型腔数目 根据经验，每增加一个型腔，塑件尺寸精度要降低 4%，设塑件的基本尺寸为 L(塑件尺寸公差为 %（ ，则 n ( 1)1004100()100( 2500 243 式中 L 基本尺寸 尺寸偏差百分数 X塑件尺寸偏差 根据经济性确定型腔数目 设型腔数目为 n,塑件总件数为 N，模具费用（ ， 9 为每一型腔所用费用， 模具费用中与型腔数目无关的部分，单位小时加工费用为 Y（元 /小时），成型周期为 t（ 若忽略准备时间和试模时间原材料费用，则总的成型加工费用为： x )60( n （ 3 式中 x总费用 N总件数 Y单位小时加工费用 t成型周期 n型腔数 每一型腔需费用 模具费用中与型腔数无关的部分 根据本设计任务书的要求，采用双型腔模具成型。 凹模结构设计 凹模是成型塑件外形的主部件，其结构随塑件的形状和模具的加工方法而变
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