常用小五金零件手柄套的三维参数化建模及模具设计.doc

机械毕业设计需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 机械毕业设计 机械毕业设计 需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 定做毕业设计 常用小五金零件手柄套的三维参数化建模及模具设计常用小五金零件手柄套的三维参数化建模及模具设计 摘摘 要要 手柄是一种机械配件，有了它能够方便工人师傅对机器等进行操作，在实 际应用中也十分广泛。手柄通过安装手柄套不但可使操作更方便、效率也更高 而且美观大方。 但由于传统的生产加工模具的设计存在很多不足，例如设计周期长、成本 高、人工反复开展、效率低等缺点。.这些缺点已经严重妨碍了模具工业的发展， 而 PRO/ENGINEER 是一套由设计到生产的机械自动化软件，新一代的产品造 型系统，一个参数化、基于特征的实体造型系统，一套使用 3D 实体模型的设 计工具，其最基本的实体功能就是构建零件的 3D 实体模型，其他功能都以此 为基础。运用 PRO/ENGINEER 系统完成手柄套三维参数化建模和模具设计， 不仅可以快速设计完成对应的凹、凸模零件设计，而且可以直观、方便的看到 产品设计的整个过程，从而缩短了设计周期，降低了生产成本，提高了设计人 员的效率，且改善了产品的质量。 关键词关键词：参数化；三维参数化建模；模具设计； 机械毕业设计需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 机械毕业设计 机械毕业设计 需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 定做毕业设计 Common Hardware Parts Handle Sets 3D Parametric Modeling And Mold Design Abstract The handle is a mechanical accessories, it can easily worker on the machine operation, such as in practical application are also very extensive. Handle by installing handle set is not only can make the operation more convenient, more productive and beautiful and easy. But the traditional production processing mould designing exist, such as design many deficiencies in the long life cycle, the high cost and low efficiency of artificial development, repeatedly shortcomings. These weaknesses have been serious hinders the development of die and mould industry, and PRO/ENGINEER is set by the design to production machinery automation software, a new generation of product modeling system, a feature-based parametric, solid modeling system, a set of using 3D entity model design tools, its most basic entity function is constructing the 3D entity model, parts of other functions are base on this. Using PRO/ENGINEER system to accomplish the handle set of 3D of parameterized modeling and mold design, not only can fast design completed the corresponding concave and convex mould parts design, not only can be intuitive and convenient to see the whole process of product design, so as to shorten the design cycle, lower production cost and improve the efficiency of design personnel, and improve the quality of the products. Key Words：Parametric；3D Parameterized Modeling；Mold Design； 机械毕业设计需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 机械毕业设计 机械毕业设计 需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 定做毕业设计 目目 录录 1 绪论绪论1 1.1 选题背景及意义2 1.2 塑料模具的种类和应用2 1.2.1 塑料模具的种类2 1.2.2 塑料模具的应用3 1.3 塑料注射模具的结构组成和作用3 1.4 本次毕业设计的主要工作内容4 2 手柄套的三维建模手柄套的三维建模5 2.1 小五金件手柄套类型划分5 2.2 手柄套的结构特征分析和建模5 2.2.1 手柄套的结构特征5 2.2.2 手柄套的建模步骤5 2.2.3 手柄套的三维建模结果.8 3 A 型手柄套的模具设计型手柄套的模具设计9 3.1 A 型手柄套的工艺分析.9 3.1.1A 型手柄套的结构和特点.9 3.1.2 分析 A 型手柄套使用材料的种类及工艺特征.10 3.2 注射机的选择13 3.2.1 注塑机简介13 3.2.2 初选注塑机.13 3.3 计算塑体体积和质量13 3.3.1 A 型手柄套体积和质量的计算13 3.3.2 初选定型腔数目.14 3.3.3 计算浇注系统的体积和质量14 3.4 模具结构设计14 3.4.1 确定模具类型14 3.4.3 设计浇注系统17 3.4.4 浇口的设计19 3.5 确定主要零件结构尺寸和成型零部件的设计20 3.5.1 分型面的设计20 机械毕业设计需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 机械毕业设计 机械毕业设计 需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 定做毕业设计 3.5.2 侧抽机构设计21 3.5.3 斜导柱分型抽芯机构的设计21 3.5.4 成型零件的结构设计23 3.6 模具的凹凸模设计23 3.6.1 凹模的种类23 3.6.2 凹模尺寸的计算24 3.6.3 凸模尺寸的计算25 3.6.4 型芯型腔的结构分析及三维建模26 3.7 导向机构的设计28 3.7.1 导柱的设计29 3.7.2 导套的结构设计30 3.7.3 推出机构的设计30 3.8 冷却系统的简易设计32 3.9 排气槽的设计33 3.10 模具部分相关尺寸校核33 3.10.1 最大注射压力的校核33 3.10.2 最大注塑量的校核33 3.10.3 锁模力校核34 3.10.4 模具与注塑机安装部分相关尺寸校核34 3.10.5 开模行程校核34 4 模具的装配总图与开模过程模具的装配总图与开模过程.35 4.1 模具的装配总图35 4.2 模具的开模过程35 5 结论结论37 参考文献参考文献.38 致致 谢谢39 毕业设计（论文）知识产权声明毕业设计（论文）知识产权声明40 毕业设计（论文）独创性声明毕业设计（论文）独创性声明.41 主要符号表主要符号表 R 半径 S 抽芯距 机械毕业设计需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 机械毕业设计 机械毕业设计 需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 定做毕业设计 Scp 收缩率 塑料对钢的摩擦系数 z 制造公差 K 安全系数 T 注塑机的额定锁紧力 塑件公差值 1 绪论绪论 1.1 选题背景及意义选题背景及意义 手柄是一种机械配件，有了它能够方便工人师傅对机器等进行操作，在实 际应用中也十分广泛。手柄通过安装手柄套不但可使操作更方便、效率也更高 而且美观大方。 但由于传统的生产加工模具的设计存在很多不足，例如设计周期长、成本 高、人工反复开展、效率低等缺点。这些缺点已经严重妨碍了模具工业的发展， 而 PRO/ENGINEER 是一套由设计到生产的机械自动化软件，新一代的产品造 型系统，一个参数化、基于特征的实体造型系统，一套使用 3D 实体模型的设 计工具，其最基本的实体功能就是构建零件的 3D 实体模型，其他功能都以此 为基础。运用 PRO/ENGINEER 系统完成手柄套三维参数化建模和模具设计， 机械毕业设计需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 机械毕业设计 机械毕业设计 需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 定做毕业设计 不仅可以快速设计完成对应的凹、凸模零件设计，而且可以直观、方便的看到 产品设计的整个过程，从而缩短了设计周期，降低了生产成本，提高了设计人 员的效率，且改善了产品的质量。 Pro/E 是美国 PTC 公司旗下的产品 PRO/ENGINEER 软件的简称。它是一款 集 CAD/CAM/CAE 功能一体化的综合性三维软件，在目前的三维造型软件领域 中占有着重要地位，并作为当今世界机械 CAD/CAE/CAM 领域的新标准而得到 业界的认可和推广，是现今最成功的 CAD/CAM 软件之一。PTC 的系列软件包 括了在工业设计和机械设计等方面的多项功能，还包括对大型装配体的管理、 功能仿真、制造、 产品数据管理 等等。PRO/ENGINEER 还提供了全面、集 成紧密的产品开发环境。是一套由设计至生产的机械自动化软件，是新一代 的产品造型系统，是一个参数化、基于特征的 实体造型系统，并且具有单 一数据库功能的综合性 MCAD 软件。 经过 20 多年不断的创新和完善， PRO/ENGINEER 现在已经是三维建 模软件领域的领头羊之一，它具有如下特点和优势： a. 参参数数化化设设计计和和特特征征功功能能。 PRO/ENGINEER 是采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统， 工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型。 b. 单单一一数数据据库库。 PRO/ENGINEER 是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用 户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。 c. 全全相相关关性性。 PRO/ENGINEER 所有模块都是全相关的，这就意味着在 产品开发过程 中某一处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文 档。 d. 基基于于特特征征的的参参数数化化造造型型。 PRO/ENGINEER 使用用户熟悉的特征作为产品几何模型的构造要素。 这些特征是一些普通的机械对象，并且可以按预先设置很容易的进行修改。 e. 数数据据管管理理。 数据管理模块的开发研制，专门用于管理并行工程中同时进行的各项工 作。 f. 装装配配管管理理。 PRO/ENGINEER 的基本结构能够使您利用一些直观的命令，例如啮合、 插入、对齐等很容易的把零件装配起来，同时保持设计意图。高级的功能支 持大型复杂装配体的构造和管理，这些装配体中零件的数量不受限制。 机械毕业设计需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 机械毕业设计 机械毕业设计 需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 定做毕业设计 g. 易易于于使使用用。 菜单以直观的方式联级出现，提供了逻辑选项和预先选取的最普通选项， 同时还提供了简短的菜单描述和完整的在线帮助，这种形式使得容易学习和 使用。 1.2 塑料模具的种类和应用塑料模具的种类和应用 1.2.1 塑料模具的种类塑料模具的种类 根据塑料成型加工方法可将塑料模具分为以下几类。 a. 压制成型模具压制成型模具(简称压膜简称压膜) 塑料装于加热的模具型腔或加料室里，模具闭合后加压，型腔内的塑料在 加热、加热的条件下，开始熔化并充满模具型腔各处，同时由于化学和物理变 化使塑料固化定型，获得所需形状和尺寸的塑料制品的成型方法称压制成型法， 所用模具称压制成型模具，简称压膜。压膜多用于成型热固性塑料，也有用来 成型热塑型塑料的。另外，还有不加热的冷压成型模具称冷压膜。 b. 铸压模具铸压模具(又称剂胶模具又称剂胶模具) 塑料装如独立于已闭合的模具外又与模具外又与模具相连的加料室内，在 加热和通过压注加压的情况下，开始塑化成半熔化状态，并经模具浇注系统充 满型腔各处，达一定固化时间后塑料固化成型的方法称为铸压成型，所用模具 称铸压模或挤胶膜。铸压模具多用于成型热固性塑料制品。 c. 注射模具。注射模具。 这种模具主要用于热塑性塑料制品的成型，模具本身没有加料室，塑料是 加在注射机有规定温度的加热料筒内。塑料受热转变成可流动的熔体，经注射 机的螺杆或活塞以一定的压力与速度的推动，通过注射机喷嘴和模具的浇注系 统被注入已闭合的模具型腔各处，经一定时间冷却、硬化定型得到所需形状的 塑料制品。这种成型方法称为塑料注射成型，所用模具称注射模具。随着塑料 工业的发展，注射成型已用于热固性塑料成型，但所用模具有其特点。 d. 挤出成型模具挤出成型模具(又称挤出机头又称挤出机头) 挤出成型模具是用在挤出机上的模具。挤出机内的塑料原料在一定温度和 压力条件下熔塑化，并在挤出机螺杆的推动下连续通过具有特定断面形状的口 模，并经冷却定型设备冷却硬化定型得到所需断面形状的连续型材的成型方法 称挤出成型法，用于挤出成型的模具称挤出成型模具。挤出法几乎能加工所有 的热塑性塑料和部分热固性塑料。 e. 中空制品吹塑成型模具中空制品吹塑成型模具 中空制品吹塑成型是由挤出机挤出的熔融状态的塑料型坯置于模具内，然 机械毕业设计需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 机械毕业设计 机械毕业设计 需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 定做毕业设计 后闭合模具，塑料型坯借压缩空气吹胀而贴与模腔壁，冷却后得到一定形状中 空制品的一种加工方法，所用模具称吹塑模具。 f. 真空成型模具真空成型模具 用辐射加热器加热固定在模具上的热塑性塑料板、片至软化温度，而后用 真空泵把板材和模具之间的真空抽掉，借大气的压力使板材紧贴在模具上成型， 冷却后塑性收缩，借助压缩空气使塑件从模具中脱出的成型方法称为真空成型 法，所用模具称真空成型模具。 1.2.2 塑料模具的应用塑料模具的应用 近年来，随着塑料工业的飞速发展和通用与工程塑料在强度和精度等方面 的不断提高，塑料模具的应用范围也在不断扩大，如：家用电器、仪器仪表， 建筑器材，汽车工业、日用五金等众多领域，塑料模具所占的比例正迅猛增加。 一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统金属件。工业产品和日用产品塑料 化的趋势不断上升。 1.3 塑料注射模具的结构组成和作用塑料注射模具的结构组成和作用 凡是注射模，均可分为动模和定模两大部件。注射充模时动模和定模闭合， 构成型腔和浇注系统；开模时定模和动模分离，取出制件。定模安装在注射机 的固定板上，动模则安装在注射机的移动模板上。根据模具上各个零件的不同 功能，可由以下几个系统或机构组成。 a. 成型零件成型零件 指构成型腔，直接与熔体相接触并成型塑料制件的零件。通常有凸模、型 芯、成型杆、凹模、成型环、镶件等零件。在动模和动模闭合后，成型零件确 定了塑件的内部和外部轮廓尺寸。 b. 浇注系统浇注系统 将塑料熔体由注射机喷嘴引向型腔的流道称为浇注系统，由主流道、分流 道、浇口和冷料井组成。 c. 导向与定位机构导向与定位机构 为确保动模与定模闭合时，能准确导向和定位对中，通常分别在动模和定 模上设置导柱和导套。深腔注射模还须在主分型面上设置锥面定位，有时为保 证脱模机构的准确运动和复位，也设置导向零件。 d. 脱模机构脱模机构 脱模机构是在模具开模过程的后期，将塑件从模具中脱出的机构。 e. 侧向分型抽芯机构侧向分型抽芯机构 带有侧凹或侧孔的塑件，在被脱出模具之间，必须先进行侧向分型或拔出 机械毕业设计需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 机械毕业设计 机械毕业设计 需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 定做毕业设计 侧向凸模或抽出侧型芯。 f . 温度调节系统温度调节系统 为了满足注射工艺对模具温度的要求，模具设有冷却或加热额的温度调节 系统。模具冷却，一般在模板内开设冷却水道，加热则在模具内或周边安装点 加热元件，有的注射模须配备模温自动调节装置。 g. 排气系统排气系统 为了在注射充模过程中将型腔内原有气体排出，常在分型面处开设排气槽。 小型腔的排气量不大，可直接利用分型面排气，也可利用模具的顶杆或型芯与 配合孔之间间隙排气。大型注射模须预先设置专用排气槽。 1.4 本次毕业设计的主要工作内容本次毕业设计的主要工作内容 a. 任务一任务一 以新版机械设计手册为依据进行小五金零件手柄套的类型划分及特征结构 分析。 b. 任务二任务二 基于 PRO/ENGINEER 系统完成各类手柄套的参数化建模实现模型的参数 化驱动。 c. 任务三任务三 运用 PRO/ENGINEER 完成 A 型手柄套凸、凹模模具零件的设计,并运用 AUTOCAD 设计完成 A 型手柄套模具的装配图。2 手柄套的三维建模手柄套的三维建模 2.1 小五金件手柄套类型划分小五金件手柄套类型划分 根据机械设计手册可以将手柄套分为四类，他们分别是椭圆手柄套、手柄 球、手柄套、长手柄套。它们的外形如表 2.1 所示。 表 2.1 手柄套的类型 名称手柄套椭圆手柄套手柄球长手柄套 外形 机械毕业设计需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 机械毕业设计 机械毕业设计 需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 定做毕业设计 2.2 手柄套的结构特征分析和建模手柄套的结构特征分析和建模 2.2.1 手柄套的结构特征手柄套的结构特征 从实物图可以看出，手柄套是一个回转体，若从轴线剖开，是个梯形结构， 从建模的角度考虑，应选用旋转，可以得到一个回转体。再从截面出发，可以 通过不规则的梯形对手柄套进行建模。 2.2.2 手柄套的建模步骤手柄套的建模步骤 a. 新建新建 进入 PRO/ENGINEER 软件，点击新建选择零件，给零件起一个名字，在 使用缺省模板上去掉对号，点击确定选择 mmns_part_solid,这样就选择了以毫米 为计量单位作图。 b. 旋转旋转 点击旋转，点击位置，选择两个基准面，绘制如草绘图 2.1 图 2.1 草绘图 然后点击，生成如三维图 2.2 机械毕业设计需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 机械毕业设计 机械毕业设计 需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 定做毕业设计 图 2.2 三维图 c. 拉伸拉伸 点击拉伸，点击位置选择两个基准面，绘制如三维图 2.3 图 2.3 三维图 选择切除深度，点击。 d. 旋转扫描旋转扫描 点击插入，选择旋转扫描，选择伸出项，选择常数、穿过轴、右手定则， 点击完成，选择一个平面，选择正向，选择缺省，绘制如三维图 2.4 所示的直 线 图 2.4 三维图 输入螺距，点击，绘制螺纹的牙型，点击，生成了如图 2.5 所示的螺纹 机械毕业设计需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 机械毕业设计 机械毕业设计 需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 定做毕业设计 图 2.5 三维图 e. 完成手柄套完成手柄套 如图 2.6 所示 图 2.6 三维图 2.2.3 手柄套的三维建模结果手柄套的三维建模结果 三维建模的手柄套的结果表 2.2 表 2.2 手柄套三维建模 名称A 型B 型 机械毕业设计需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 机械毕业设计 机械毕业设计 需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 定做毕业设计 长手柄套 JB/T7271.5-94 (GB4141.14-84 JB1342-73) 椭圆手柄套 JB/T7271.4-94 (GB4141.13-84 Z16-4) 手柄套 JB/T7271.3-94 (GB4141.12-84 JB1341-73) 手柄球 JB/T7271.1-94 (GB4141.11-84 JB1340-73) 3 A 型手柄套的模具设计型手柄套的模具设计 3.1 A 型手柄套的工艺分析型手柄套的工艺分析 3.1.1 A 型手柄套的结构和特点型手柄套的结构和特点 机械毕业设计需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 机械毕业设计 机械毕业设计 需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 定做毕业设计 A 型手柄套的三维图和平面图如图 3.1 和 3.2 所示： 图 3.1 手柄套三维图 图 3.2 手柄套平面图 从手柄套的整体形状来看，大体是一个圆柱状的，且一头大一头小，小头这边 中间有一个螺纹孔，对于注塑模具来说，这个螺纹孔是一个难点，要充分考虑 螺纹孔的抽芯，考虑到此零件是内螺纹，内螺纹有三种脱螺纹方式，分别是强 脱、旋脱和散公芯法，对于此零件由于螺纹长度较长，所以选择旋脱比较方便。 再一个是为了达到国际标准的要求，要充分的考虑控制模具温度来调节收缩率。 还要合理的考虑零件的分型面，使设计的模具能够合理的分型，保证零件的规 格符合要求。 3.1.2 分析分析 A 型手柄套使用材料的种类及工艺特征型手柄套使用材料的种类及工艺特征 注塑模生产具有生产成本低、生产率高等特点。所以首先是选材。由于塑 料具有比重中小、化学稳定性好、电绝缘性能高、强度大等优异性能，所以应 机械毕业设计需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 机械毕业设计 机械毕业设计 需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 定做毕业设计 用范围很广。表 3.1 选择了两种塑料进行比较，从中看出其优缺点，选择出适 合注塑的材料。 表 3.1 聚甲醛的原材料分析 塑料 品种 结构 特点 使用 温度 化学 稳定性 性能 特点 成型 特点 聚甲醛 （POM） 聚甲醛 表面硬 而滑， 呈淡黄 色，薄 壁部分 呈半透 明状 热分解温 度 220240 成型温度 195220 聚甲醛常温下 一般不溶于有 机溶剂，能耐 醛、酯、醚、 烃及弱酸、弱 碱，但不耐强 酸。耐汽油及 润滑油性能也 很好。有较高 的电气绝缘性 能 聚甲醛有较高 的机械强度及 抗压、抗压性 能和突出的耐 疲劳强度，特 别适合于作长 时间反复承受 外力的齿轮材 料。甲醛尺寸 稳定、吸水性 小，具有优良 的减摩、耐磨 性能。聚甲醛 能耐扭变，有 突出的回弹能 力，可用于制 造塑料弹簧制 品。 聚甲醛成型收缩率 大，熔点明显 （153160） 。聚 甲醛溶体粘度低， 粘度随温度变化不 大。在熔点附近聚 甲醛的熔融或凝固 十分迅速，所以， 注射速度要快，注 射压力不宜过高。 表 3.2 ABS 的原材料分析 塑料 品种 结构 特点 使用 温度 化学 稳定性 性能 特点 成型 特点 ABS（AABS 外分解温度ABS 不受水、ABS 不受水、无定形料,流动性 机械毕业设计需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 机械毕业设计 机械毕业设计 需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 定做毕业设计 代表丙烯 腈，B 代 表丁二烯， S 代表苯 乙烯）英 文名称 Acrylonitr ile Butadiene Styrene 观为不 透明呈 象牙色 粒料， 其制品 可着成 五颜六 色，并 具有高 光泽度。 ABS 同 其他材 料的结 合性好， 易于表 面印刷、 涂层和 镀层处 理。 为270 度、融化 温度 210- 280、 成型温度 200- 240、 模具温度： 25-70、 注射压力： 500- 1000bar 。 无机盐、碱及 多种酸的影响， 但可溶于酮类、 醛类及氯代烃 中，受冰乙酸、 植物油等侵蚀 会产生应力开 裂。 无机盐、碱及 多种酸的影响， 但可溶于酮类、 醛类及氯代烃 中，受冰乙酸、 植物油等侵蚀 会产生应力开 裂。 中等,吸湿大,必须 充分干燥,表面要 求光泽的塑件须长 时间预热干燥 80- 90 度,3 小时，宜 取高料温,高模温, 但料温过高易分解 (分解温度为270 度).对精度较高的 塑件,模温宜取 50- 60 度,对高光泽.耐 热塑件,模温宜取 60-80 度。 从以上两种材料的比较选择 ABS。因为它是结合了几种化学成分的聚合物。 且具有耐油、耐热和耐化学腐蚀等化学特性，还具有较好的柔性、韧性和良好 的刚性和加工流动性等物理性能。同时具有稀释性强，但原材料要干燥，它的 塑件尺寸稳定性好，塑件尽可能偏大的脱模斜度。 ABS 塑料主要的性能指标如表 3.3 所示，ABS 的注塑成型工艺参数如表 3.4 所示。 表 3.3 ABS 的性能指标 名 称 单 位 参 数 密 度 （Kg.dm-3） 1.131.14 机械毕业设计需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 机械毕业设计 机械毕业设计 需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 定做毕业设计 收 缩 率 % 0.30.8 熔 点 130160 热变形温度 45N/cm 6598 弯 曲 强 度 Mpa 80 拉 伸 强 度 MPa 3549 拉伸弹性模量 GPa 1.8 弯曲弹性模量 GPa 1.4 压 缩 强 度 MPa 1839 缺口冲击强度 Kj/m2 1120 硬 度 HR R6286 体积电阻系数 cm 1013 击 穿 电 压 Kv.mm-1 15 介 电 常 数 Hz 60 表 3.4 ABS 注射成型工艺参数 名称参数 注射机类型： 喷嘴形式： 料筒一区 料筒二区 料筒三区 喷嘴温度 模具温度 注 射 压 保 压 注塑时间 保压时间 冷却时间 周 期 后 处 理 温 度 时 间 螺杆式 通用式 150170 180190 200210 180190 5070 60100Mpa 4060 25 510 515 1530 红外线烘箱 （70） （0.31） 3.2 注射机的选择注射机的选择 3.2.1 注塑机简介注塑机简介 机械毕业设计需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 机械毕业设计 机械毕业设计 需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 定做毕业设计 注塑模是安装在注塑机上使用的，在生产塑件时模具与机床是一个不可分 割的整体。因此在设计模具时，除了应当了解注射成型的工艺过程外，还应对 所选用的注射机的有关技术规范和性能参数有全面的了解。只有这样，才能使 设计出的模具便于在机床上安装和使用。且在设计模具前还应对有关的参数进 行校核。注塑机有以下几个部分组成。注射装置、合模装置、液压传动和电器 控制。所以注塑机的选择关系模具的很多重要参数。 3.2.2 初选注塑机初选注塑机 根据 ABS 的注射成型工艺参数，查书可选定注塑机型号为 SZ-10/16 注塑机的参数如表 3.5 所示： 表 3.5 注塑机参数 名称 参数 注塑机最大注塑量 10cm2 结 构 形 式 立式 注 塑 压 力 150/Mpa 螺 杆 直 径 15mm 锁 模 力 160KN 注 机 拉 行 间 距 180mm 顶 出 行 程 5mm 最 小 模 厚 60mm 最 大 模 厚 150mm 模 板 行 程 130mm 注塑机定位孔直径 10mm 喷 嘴 球 半 径 SR10 3.3 计算塑体体积和质量计算塑体体积和质量 3.3.1 A 型手柄套体积和质量的计算型手柄套体积和质量的计算 由 3.1.2 中的 ABS 的性能指标知其密度为 1.131.14g/cm3，收缩率为 0.4%0.7%，计算其平均密度为 =1.135g/cm3,平均收缩率为 0.55%。 使用 PRO/ENGINEER 软件画出三维实体图，软件能自动计算出所化图形 的体积，所注塑的模具手柄套的体积是 V塑=1.725cm3。 M塑=v （3.1） 解得: M塑=1.958g 。 机械毕业设计需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 机械毕业设计 机械毕业设计 需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 定做毕业设计 根据机械设计手册 ，手柄套的质量约是 2g，满足要求。 3.3.2 初选定型腔数目初选定型腔数目 型腔数目的确定受诸多因素的约束，合理的型腔数量是保证塑件质量、降 低生产成本、充分发挥设备身缠潜力的前提条件。凝料一般为塑件的 1.6 倍， 则估算 V凝 =1.6V塑=1.61.725=2.760cm3。根据塑料模具设计有下式（2） 。 （3.2） V机注射机允许的最大注射量，cm3或 g。 V凝浇注系统凝料量，cm3或 g。 V塑单个塑件的容积或质量，cm3或 g。 解得： 为了对称，初选定一模两腔。 3.3.3 计算浇注系统的体积和质量计算浇注系统的体积和质量 由于选择的模具是一模两腔，所以 n=2。则由塑料模具设计书中公 式 M总=nM塑+M浇 （3.3） V总=nV塑+V浇， （3.4） M总是塑件成型时所需要的注射量(g)。 解得： V总=21.725cm3+2.760cm3=6.210cm3 M总=6.210cm31.135g/cm3=7.048g 3.4 模具结构设计模具结构设计 3.4.1 确定模具类型确定模具类型 从模具的类型可以把模具分成两种板式，分别是两板模和三板模，它们各 自有优缺点，两板模的优缺点如表 3.6 所示，三板式优缺点如表 3.7 所示。 表 3.6 两板模的优缺点 1 n -.80 塑 凝机 V VV 3 25.71 60.72-10.80-.80 n1 ）（）（ 塑 凝机 V VV 机械毕业设计需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 机械毕业设计 机械毕业设计 需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 定做毕业设计 两模板优点两模板缺点 较少的废料，无需回收 较不明显的浇口痕迹 可以不要切除浇口 缩短成型周期 可较大程度上控制模穴充填和胶体流动 较高的成本 难于改变材料的颜色 易于出故障，特别是加热控制系统 对热敏性材料不合适 表 3.7 三板式的优缺点 三模板优点三模板缺点 比热流道易于制造 不一出故障 对热敏性材料不会有劣化作用 因顶出系统的原因，循环周期较长 材料浪费较大 需要较大的注射压力 根据以上的对比，选择三模板更有优势，因为三板式对于 A 型手柄套能更 好的实现自动脱模。 3.4.2 模架的选择模架的选择 模架是模具的骨架，用模架将模具的各部分连接在一起的。它是注塑模的 基础部分，每一套模具均有一副模架。为了缩短设计时间，提高设计效率和模 具质量，需要将模架进行标准化，这些模架事先将其编排成系列，在设计之前 将这些标准模架及标准模具零件均应存放在模具数据库中，供模具设计人员调 用。首先要确定出标准模架的形式，规格及标准代号。模架尺寸确定之后，对 模具有关零件要进行必要的强度或刚度计算，以校核所选模架是否适当，尤其 对大型模具，这一点尤为重要。 模具专用标准件如定位圈、浇口套、推杆、推管、导柱、导套、模具专用 弹簧、冷却及加热元件，顺序分型机构及精密定位用标准组件等。模架上要有 统一的基准，所有零件的基准应从这个基准推出，并在模具上打出相应的基准 标记。一般定模座板与定模固定板要用销钉定位；动、定模固定板之间通过导 向零件定位；脱出固定板通过导向零件与动模或定模固定板定位；模具通过浇 注套定位圈与注射机的中心定位孔定位；动模垫板与动模固定板不需要销钉精 确定位；垫块不需要与动模固定板用小钉精确定位；顶出垫板不需与顶出固定 板用销钉精确定位。模具上所有的螺钉尽量采用内六角螺钉；模具外表面尽量 不要有突出部分；模具外表面应光洁，架涂防锈油。 由前面的型腔的布局以及相互的位置尺寸，采用三板式，如图 3.3 所示为 三板式模架。 机械毕业设计需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 机械毕业设计 机械毕业设计 需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 定做毕业设计 1动模座 2螺钉 3垫块 4螺钉 5导柱 6导套 7定模座 8定模 垫板 9定模板 10顶杆 11动模板 12内六角螺钉 13垫板 14推杆固定板 15推板 图 3.3 三板式模架 a. 动模座动模座 用于固定型芯（凸模） 、导套。为了保证凸模或其它零件固定稳定，固定板 应有一定的厚度，并有足够的强度，一般用 45 钢或 Q235A 制成，最好调质 230270HB。 b. 螺钉螺钉 用于固定垫块和动模座，通常选用标准件。 c. 垫块垫块 用于支撑模架，为顶出机构留一定的空间，从而使顶出机构能够达到要求 的目的。 d. 螺钉螺钉 用于固定推半固定板和推板，通常选用标准件。 e. 导柱导柱 用于动模的合模运动导向作用，以保证模具正确、顺利合模，避免损坏模 具。 f. 导套导套 使导柱在导套上灵活的运动。 g. 定模座板定模座板 主流道衬套固定孔与其为 H7/m6 过渡配合； 通过 2 个 10 的内六角螺钉与定模垫板连接； 定模固定板通常就是模具与注射机连接处得定模板。 h. 定模垫板定模垫板 垫板是盖在固定板上面或垫在固定下面的平板，它的作用是防止型腔、型 芯导柱或顶杆等脱出固定板，并承受型腔、型芯或顶杆等的压力，因此它要具 机械毕业设计需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 机械毕业设计 机械毕业设计 需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 定做毕业设计 有较高的平行度和硬度。一般采用 45 钢，经热处理 235HB 或 50 钢、 40Cr、40MnB 等调质 235HB，或结构钢 Q235Q275。还起到了支承板的作用， 其要承受成型压力导致的模板弯曲应力。 i. 定模板定模板 上面的型腔为分离式； 有四个型芯固定孔； 其导柱固定孔与导柱为 H7/m6 过渡配合。 导套孔与导套为 H7/k6 配合； j. 顶杆顶杆 用于使塑件从模具上脱落。 k. 动模板动模板 其上的推板导柱孔与导柱采用 H7/k6 配合； l. 内六角螺钉内六角螺钉 用于固定动模板和垫板，通常选用标准件。 m. 动模垫板（又称支承板）动模垫板（又称支承板） 同定模垫板。 n. 推杆固定板推杆固定板 固定推板。 o. 推板推板 推板和顶杆一起组成顶出机构，使塑件脱落。 3.4.3 设计浇注系统设计浇注系统 a. 主流道的设计主流道的设计 主流道的形状和尺寸最先影响着塑料熔体的流动速度机填充时间，必须是 熔体的温度降低和压力降最小，且不损害其把塑料熔体输送到最“远”位置的能 力。 在卧式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面，为使凝料能从其中 顺利拔出，需设计成圆锥形，锥角为 26。 （1） 主流道的尺寸主流道的尺寸 查塑料模具设计手册和塑料模具设计 ，浇口套的尺寸可确定。 1） 主流道小端直径主流道小端直径 主流道小端直径 d=注射机喷嘴直径+1 2（mm）=34（mm） 。 2） 主流道的球半径主流道的球半径 主流道的球半径 SR=9+1=10（mm） 。 机械毕业设计需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 机械毕业设计 机械毕业设计 需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 定做毕业设计 3） 球面配合高度球面配合高度 球面配合高度为 35（mm） 。选择 4mm。 4） 主流道长度主流道长度 主流道长度 L,应尽量小于 60 mm。 5） 主流道锥度主流道锥度 主流道锥角一般应在 26选择 4，流道锥度为 /2=2。 6） 主流道大端直径主流道大端直径 主流道大端直径 D=d+2Ltan（/2） （mm）=13（mm） 7） 主流道大端倒圆角主流道大端倒圆角 倒角 D/8(mm)=1.6（mm） b. 分流道设计分流道设计 在一模成型多件制品的多腔模和生产大型制品的多点进浇单腔模中，为把 来自直流道的物料分配到各个浇口，须设置从主流道到浇口的物料通道，就叫 分流道。分浇道是多浇口模具浇注系统的重要组成部分，对冲模保压过程影响 很大。普通浇注系统的分流道一般都开设在分型面上，一边开模时脱出浇道凝 料。 (1) 分流道断面尺寸分流道断面尺寸 流道端面尺寸直接影响充模难易（制品大小、形状、壁厚、熔体流动性） 以及注射速率、允许压降等制品成型及充模流动要求决定。 根据经验，常用塑料成型中小型制品时，其模具分流道当量直径 w 取 510mm。过细流动阻力大，充模速度慢；过粗好料多，且固化慢、成型周期长。 由于选择了 ABS，推荐的直径是 4.89.5mm，选择平均值为 w=7.15mm。 (2) 分流道断面形状分流道断面形状 分流道断面形状有圆形、正六边形、梯形、U 字形、半圆形、矩形。如图 3.4 所示。 图 3.4 分流道形状 根据经验，常用的分流道断面是梯形、U 形、半圆形。因为这三种断面形 机械毕业设计需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 机械毕业设计 机械毕业设计 需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 定做毕业设计 状的分流道比表面积虽然比圆形分流道稍大。但只加工在一块；模块上，加工 费用低，流道凝料脱模方便，流道截面形状不受开合模影响。比较适合需经常 开合模脱出凝料的普通浇注系统模具。 在此模具中选择梯形，推荐尺寸比例 h=0.66w （3.5） x=0.75w （3.6） 解得： h=0.66w=0.667.15=4.719mm x=0.75w=0.757.15=5.362mm （3) 分流道布局分流道布局 多腔模分流道布局形式很多，按其特点可归为两类，即平衡式和非平衡式。 由于分型面选择在最大轴向投影面和垂直分型面，要用到对合滑块，且选 择了一模两腔，所以分流道设计成如下图 3.5 所示。 图 3.5 分流道布局 3.4.4 浇口的设计浇口的设计 浇口是连接分流道与型腔之间的一段细流道，它是浇注系统的关键部分。 浇口的形状、数量、尺寸和位置对塑件质量影响很大。 a. 浇口的主要作用是：浇口的主要作用是： 型腔充满后，熔体在交口处首先凝结，防止其倒流；易于切除浇口凝料； 对于多型腔的模具，用于平衡进料。 浇口的面积通常为分流道面积的 0.030.09。浇口的尺寸一般根据经验公式 确定，取其下限值，然后在试模时逐步修正。 b. 浇口的形式及特点浇口的形式及特点 综合点浇口和侧浇口两种浇口形式的优缺点，采用点浇口。因为点浇口的 熔痕较小，强度较低易于自主折断，较易用于具有两个分型面的三板是模具， 机械毕业设计需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 机械毕业设计 机械毕业设计 需 CAD 图纸加 QQ：2215891151 定做毕业设计 且可用于热浇道。 c. 浇口尺寸的确定浇口尺寸的确定 根据中国模具设计大典之轻工模具设计 ，点浇口分浇道是主浇道 的 2/3,一般为 1525mm，在圆柱孔长 L=0.50.75mm。使用平均值为 0.6。直径 d 常为 0.51.8mm，选用平均值为 1.15mm，点浇口与制品表面连接处有 90 120锥度，高 0.5 mm 的倒锥， d. 浇口位置的选择浇口位置的选择 浇口位置的选择对塑件质量的影响极大。选择浇口位置时应遵循如下原则： 避免塑件上产生缺陷；浇口应开设在塑件截面最后处；有利于塑料熔体的 流动；有利于型腔的排气；考虑塑件受力情况；增加熔接痕牢度；流动定向方 位对塑件性能的影响；浇口位置和数目对塑件变形的影响；校核流动比；防止 型芯或嵌件挤压位移或变形。 此外，在选择浇口位置和形式时，还应考虑到浇口容易切除，痕迹不明显， 不影响塑件外观质量，流动凝料少等因素。此模具的浇口位置选择在轴线上。 3.5 确定主要零件结构尺寸和成型零部件的设计确定主要零件结构尺寸和成型零部件的设计 3.5.1 分型面的设计分型面的设计 分型面是决定侧抽芯机构的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造 工艺有密切关系，并且直接影响着塑件熔体的流动特性机塑料的脱模。 a. 分型面的形式分型面的形式 该塑件的模具有两个分型面，延最大轴向投影面和垂直分型面。 b. 分线面的设计原则分线面的设计原则 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、塑件的结构 工艺性及精度、形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素 的影响，因此在选择分型面时应综合分析。 选择分型面时一般应遵循以下几项基本原则： 分型面应选在塑件外形最大轮廓处；确定有力的留模方式，便于塑件顺利 脱模保证塑件的精度；满足塑件的外形质量要求；便于模具制造加工；注意对 在型面积的影响；对排气效果的影响；对侧抽芯的影响。 在实际设计中。不可能全部满足上述原则，一般应抓住主要矛盾，在此前 提下确定合理的分型面。本设计可采用两