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矩形开关外壳注塑模具设计【包含10张图纸】[含CAD图纸和文档全套资料打包]

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矩形开关外壳注塑模具设计【包含10张图纸】[含CAD图纸和文档全套资料打包].zip

动模板.dwg

型芯（凸模）.dwg

塑件.dwg

定模型腔.dwg

导套.dwg

推杆.dwg

斜导柱.dwg

浇口套.dwg

滑块.dwg

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矩形开关外壳注塑模具设计

【摘要】

本文以矩形罩壳为对象，详细介绍其注射模设计过程。设计中主要运用PRO/ENGINEER软件，根据制件的零件图进行零件的三维造型，并在对该模型进行成型性分析的基础上，进行了必要的计算和结构设计。采用模具专家系统EMX，提高了设计效率。通过Autocad完成工程图的制作，根据注塑的额定注塑量我们可以确定模具的型腔为一模2腔，排列方式为直线对称排列，制件有侧孔，无法直接脱模，所以我们需要设计侧抽芯机构，利用斜导柱带动滑块来完成侧孔的横向抽芯，最后当主流道余料全部被拉出后，再利用推杆推出机构完成塑件的推出。由于塑件比较大，所以需要设计冷却系统对制件进行局部冷却，防止制件发生翘曲变形设计中综合考虑了各方面的因素并通过调研对模具进行了估价。

关键词：矩形罩壳；三维造型；注塑模；设计。

ABSTRACT

The graduation design topic is: rectangular casing of the plastic parts injection mould. Based on rectangular casing for object, detailed introduces the injection mould design process. The main design using PRO/e software, according to the product's part drawing for components of the three-dimensional modelling, and on the model based on the analysis of the formability, the necessary calculation and structural design. According to the rated the injection quantity and injection we can determine the mold cavity as a mold 2 cavity, the arrangement of linear symmetrical arrangement, parts with side holes, can not be directly release, so we need to design of side core pulling mechanism, lateral core pulling the slanted guide pillar drives the sliding block to complete the side hole, when more than the mainstream the material is pulled out, the rod with the agency to complete the introduction of plastic parts. Because the plastic is relatively large, so it is necessary to design the cooling system to prevent the local cooling parts, parts warpage.EMX adopted mould expert system and improve the design efficiency. Finally through the Autocad complete engineering drawing production, design of the comprehensive consideration of various factors and through the investigation to the mold for the valuation.

Keywords: Three dimensional modelling; Proe; EMX; Rectangular casing

前言 1

1.塑料制品工艺分析 4

2. 塑料的成型特性及工艺参数 6

3. 注塑设备的选择 8

3.1 计算塑件的体积和重量 8

3.2 确定型腔数选择注塑机 8

3.3注塑机基本参数 9

4. 塑料件的工艺尺寸的计算 11

5. 浇注系统 14

5.1 分型面的选择 14

5.2 浇口套的选用 15

5.3 分流道的布置 15

5.4 浇口的设计 16

6. 抽芯机构的设计与合模导向结构设计 17

6.1脱模结构设计 17

6.2合模导向机构的设计 17

6.3侧抽芯机构的设计 18

6.3.1抽拔距的计算 19

6.3.2斜导柱的尺寸与安装形式 19

7. 温度系统与排气系统的设计 21

7.1 排气系统的设计 21

7.2 温度控制系统的设计 21

8. 注射机有关工艺参数的校核 24

8.1注射量及锁模力的校核 24

8.2注射机安装模具部分的尺寸校核 25

9. 零件材料的定制及模具的安装试模 26

结论 31

致谢 32

参考文献 33

附录 34

前言

本次设计主要运用PRO / ENGINEER软件进行模具的设计、分析, 包括初期零件的三维造型以及以此模型为基础进行的厚度、质量和投影面积的分析。其次根据三维模型进行模具分型面的设计、确定型腔和型芯、模具结构的详细设计、塑件充填过程分析、采用模具专家系统EMX进行的模架设计等几个方面。

需要分析的问题是：塑料在型腔内的注射过程中流动情况，温度压力变化情况、注塑件残余应力等, 根据分析检查模具结构、流动状态、产品质量等问题。如是否存在浇注系统不合理, 流道和浇口位置尺寸是否不当, 型腔平衡以及产品的翘曲变形等。设计完成后，最后通过Autocad完成工程图的制作。模具是工业生产的重要装备，是国民经济的基础设备，是衡量一个国家和地区工业水平的重要标志。模具在电子、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯产品制造中具有不可替代的作用，是工业发展的基石，被人称为“工业之母”和“磁力工业”。

　　　模具是制造业的重要基础装备，是工业化国家实现产品批量生产和新产品研发所不可缺少的工具。用模具生产制品所表现出来的高效率、低消耗、高一致性、高精度和高复杂程度是其他任何制造方法所不及的。换句话说，没有高水平的模具就不会有高水平的工业产品。模具业是否强盛也反映出一个国家工业的强弱。

(1)塑料制品和注射成形在模具业的重要地位

　　　塑料制品具有原料来源丰富,价格低廉,性能优良等特点。它在电脑、手机、汽车、电子、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯产品制造中具有不可替代的作用，应用极其广泛。

　　　注射成形是成形热塑件的主要方法，因此应用范围很广。注射成形是把塑料原料放入料筒中经过加热熔化，使之成为高黏度的流体，用柱塞或螺杆作为加压工具，使熔体通过喷嘴以较高压力注入模具的型腔中，经过冷却、凝固阶段，而后从模具中脱出，成为塑料制品。

　　　塑料注射成形工艺的最大特点是复制，能够复制出所需任意数量的可直接使用或稍作处理即可使用的制品，是一种适宜大批量生产的工艺。虽然在设备上投入较大，但是可以生产制品的数量非常大，实属一种经济快捷的生产方式，因此得到广泛的应用和快速的发展。

(2)模具在我国的发展历程

　　　过去在我国工业中，模具长期未受到重视。改革开放以来，塑料成形、家用电器、仪表、汽车等行业进入大批量生产，模具工业有了一定的发展。随着现代工业发展的需要，塑料制品在工业、农业和日常生活等各个领域的应用越来越广泛，质量要求也越来越高。当今社会的进步和发展，使原有的商品已经不能满足人们对物质的需求，然而有些商品的制造必须依靠模具才能够生产加工出来，因此，模具的发展与人们的生活关系越来越紧密，如我们使用的电脑、手机、汽车等产品都要依靠模具。在塑料制品的生产中，高质量的模具设计、先进的模具制造设备、合理的加工工艺、优质的模具材料和现代化的成形设备等都是成形优质塑件的重要条件。

　　　我国模具工业虽然有了长足的发展，取得了巨大进步，但是我们也要清醒地看到，我国模具工业总体水平比工业发达国家要落后很多，这与我国制造业发展的要求相比差距还很大；我们的企业技术装备还比较落后，劳动生产率也较低；模具生产专业化、商品化、标准化程度也不够高；模具产品主要还是以中低档为主，技术含量较低，高中档模具多数要依靠进口，产品结构调整的任务很重；人才紧缺，管理滞后的状况依然突出，等等。可见，我国模具工业的发展任重而道远。

(3)前景展望

　　　我国进入实施国民经济和社会发展的第十一个五年规划期，模具工业的发展也将进入一个关键时期。在这一时期，模具行业的主要任务是，在党中央关于把我国建设成为创新型国家的战略思想指引下，进一步推进改革，调整结构，开拓市场，苦练内功，提升水平，使我国模具工业在整体上再上一个新台阶。不断提升模具制造水平，振兴我国装备制造业，为实现把我国建设成为制造业强国的宏伟目标而奋斗。

　　　我国进入实施国民经济和社会发展的第十三个五年规划期，模具工业的发展也将进入一个关键时期。在这一时期，模具行业的主要任务是，在党中央关于把我国建设成为创新型国家的战略思想指引下，进一步推进改革，调整结构，开拓市场，苦练内功，提升水平，使我国模具工业在整体上再上一个新台阶。不断提升模具制造水平，振兴我国装备制造业，为实现把我国建设成为制造业强国的宏伟目标而奋斗。

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内容简介：: 注塑模具之模具设计与制造模具是制造业的重要工艺基础，在我国，模具制造属于专用设备制造业。中国虽然很早就开始制造模具和使用模具，但长期未形成产业。直到20世纪80年代后期，中国模具工业才驶入发展的快车道。近年，不仅国有模具企业有了很大发展，三资企业、乡镇（个体）模具企业的发展也相当迅速。虽然中国模具工业发展迅速，但与需求相比，显然供不应求，其主要缺口集中于精密、大型、复杂、长寿命模具领域。由于在模具精度、寿命、制造周期及生产能力等方面，中国与国际平均水平和发达国家仍有较大差距，因此，每年需要大量进口模具。中国模具产业除了要继续提高生产能力，今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高。结构调整方面，主要是企业结构向专业化调整，产品结构向着中高档模具发展，向进出口结构的改进，中高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进、多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术、信息化方向发展。近年，模具行业结构调整和体制改革步伐加大，主要表现在，大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品；塑料模和压铸模比例增大；专业模具厂数量及其生产能力增加；“三资”及私营企业发展迅速；股份制改造步伐加快等。从地区分布来看，以珠江三角洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江，江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。虽然我国模具总量目前已达到相当规模，模具水平也有很大提高，但设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等工业发达国家许多。当前存在的问题和差距主要表现在以下几方面：（1）总量供不应求国内模具自配率只有70%左右。其中低档模具供过于求，中高档模具自配率只有50%左右。（2）企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构均不合理我国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间（分厂），自产自配比例高达60%左右，而国外模具超过70%属商品模具。专业模具厂大多是“大而全”、“小而全”的组织形式，而国外大多是“小而专”、“小而精”。国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足30%，而国外在50%以上。2004年，模具进出口之比为3.7:1，进出口相抵后的净进口额达13.2亿美元，为世界模具净进口量最大的国家。（3）模具产品水平大大低于国际水平，生产周期却高于国际水平产品水平低主要表现在模具的精度、型腔表面粗糙度、寿命及结构等方面。（4）开发能力较差，经济效益欠佳我国模具企业技术人员比例低，水平较低，且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值约合1万美元，国外模具工业发达国家大多是1520万美元，有的高达2530万美元，与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理，真正实现现代化企业管理的企业较少。随着全球经济的发展，新的技术革命不断取得新的进展和突破，技术的飞跃和发展已经成为推动世界经济增长的重要因素。市场经济的不断发展，促使工业产品越来越向多品种、小批量、高质量、低成本的方向发展，为了保持和加强产品在市场上的竞争力，产品的开发周期、生产周期越来越短，于是对制造各种产品的关键工艺装备模具的要求越来越苛刻。一方面企业为追求规模效益，使得模具向着高速、精密、长寿命方向发展；另一方面企业为了满足多品种、小批量、产品更新换代快、赢得市场的需要，要求模具向着制造周期短、成本低的快速经济的方向发展。计算机、激光、电子、新材料、新技术的发展，使得快速经济制模技术如虎添翼，应用范围不断扩大，类型不断增多，创造的经济效益和社会效益越来越显著。快速经济制模技术与传统的机械加工相比，具有制模周期短、成本低、精度与寿命又能满足生产上的使用要求，是综合经济效益比较显著的一类制造模具的技术，概括起来，有以下几种类别快速凝固加工技术表面成型制模技术浇铸成型制模技术挤压成型技术快速凝固加工工艺现在应永最多的是快速凝固加工工艺。快速凝固加工工艺（RSP），是一种适合生产注塑模具和冲压模具的喷射成形技术。这种方法把快速凝固加工和网状材料加工结合在一个单步执行。从CAD软件到高精度工具钢所使用的一个合适的快速原型（RP）技术解释了一般概念上所涉及模具设计转换，如立体平板印刷。一般是用氧化铝或熔融石英把一个模板转变为一个浇注陶瓷。紧接着是用喷射成形喷一层厚厚的工具钢（或其它合金）沉积物在模板上的方式获得所需的形状、表面纹理和细节。由此合成的金属块冷却到室温与模具分离。通常，沉积物的外表面被加工成方形，在一个控股块中能够被用来作为插入物，如MUD结构5。在一个机器工作的情况下，加工总周转时间大约是3天。注塑模具和冲压模具的这种生产方式已被用于塑料注塑和冲压模具的原型和生产运行。快速凝固加工工艺一个很大的好处是，它让制造注塑模具和冲压模具的过程成为设计周期前期的一部分。真正的原型零件用相同的生产加工计划可以被制成预定形状、尺寸和性能。若零件是合格的，它能像普通零件一样被用于生产加工。使用数字化资料库和RP技术可以很容易的修改设计上的内容。实验步骤氧化铝基陶瓷（Cotronics7806）是浆体通过硅橡胶模具或格式机冷冻模具铸造的。完成后，陶瓷模型脱离模具，在干燥室烘干并冷却到室温。H13工具钢是由在内部设计和建造的温度约100C、压力由有工作台刻度的收敛/发散喷雾嘴控制的氮气保护层中诱导融化的。喷雾装置在惰性气体中能最大限度地减少漂浮状态的氧化液滴，因为它们存放的加工模式比率大约是200公斤/小时。气体到金属的质量流量比大约是0.5。对于延伸性和硬度的要求，喷射成形材料用电火花加工来去除表面0.05毫米厚的热影响区。在没有氮气的火炉中对样品进行热处理。为防止脱碳，每个涂有氧化硼的样品都放置在一个密封的金属箔包内。把样品放在400至700C的温度范围内人工老化，随后空冷。常规热处理H13钢的是在1010C的温度持续30分钟使它奥氏体化，随后空冷，再在538C的温度两次回火。在室温下，微硬度测量使用的是平均每10微刻度读数的M型维氏硬度测试仪。工具钢被腐蚀（3硝酸浸蚀液）的微细结构的光学评估使用奥林巴斯的PME-3金相显微照片和安瑞1830年电子扫描显微镜。相成分通过能量分散光学（EDS）分析。超范围喷涂粉末的分析由麦奇克系列微粒分析器在来筛去200微米的粉末样品覆盖的粗糙表面。样品密度由利用阿基米德原理工作的梅特勒天平（型号AE100）的排水量来测试。用INEEL（国家工程与环境实验室）开发的一维计算机章程用来评价多相流在自由射流喷嘴的表现。该章程的基本数值技术解决了稳态气流场通过合适网格，全气动和强力耦合之间的水滴和运输气体的保守变量的方法和采用液滴相的拉格朗日公式。液态金属喷射系统耦合的气体力学，包括热传递和摩擦在内。该章程还包括一个允许液滴冷却和升温的非平衡凝固模型。该章程用于描述用射流喷嘴喷出的气体和雾化液滴的温度和速度变化情况。粒子和气体的状态图1给出了喷射H13工具钢的粒子聚集频率和累积频率分布图。中央块状直径被确定的56微米为插补尺寸的50的累积频率。这些面积平均直径和体积平均直径是分别被计算出的53微米和139微米。几何标准偏差是1.8，sd=(d84/d16)1/2 ，d84和d16是粒子直径相应的84和16的累积量。图1 喷射H13工具钢的粒子聚集频率和累积频率分布图2给出了在射流喷嘴里多相流场速度的计算结果（图2a），和H13工具钢的凝固体分数线（图2b）。气体速度增长至激震前沿位置时会急剧下降，最终在喷嘴外成倍衰退。小水滴很容易被速度场干扰，在喷嘴内加速喷嘴外减速。在达到其终级速度后，较大的水滴（150微米）因为其较大的动力受流场干扰较小。众所周知，目前的喷射成形高速粒子在喷嘴（103-106开/秒）和大部分沉积物（1-100开/分）的冷却速度7。大多数粒子在喷射中经历了复辉而造成的凝固体分数大约是0.75。计算出的从喷嘴喷出的或小（30微米）或大（150微米）的凝固体分数。图2 气体和微粒在射流喷嘴里多相流场。(a)速度分布图 (b)凝固体分数线喷射成形沉积这种高温提取率模式降低了因腐蚀而影响工具表面质量。这是相对灵活的，浇注陶瓷材料的模式将取代难以令人满意的常规金属铸造过程。通过合适的加工条件，喷射成形模具模式可以制造出优质的表面质量。表面粗糙度因成型表面的质量而定。商业浆体生产的适合许多成型应用的铸造陶瓷的表面粗糙度大约是1微米。沉积工具钢在钢化玻璃上产生的定向反射面抛光粗糙度大约是0.076微米。在初电流阶段，一个普通的机床来重复性空间喷射成形模具大约是0.2。化学性质H13工具钢的化学性质要求是使材料承受温度、压力、磨损和热循环等要求苛刻的应用，如冲压模具。这是最流行的冲压模具合金也是全球第二受欢迎的塑料注塑工具钢。这种钢以低含碳量（0.4）来提高韧性，以中等含铬量（5）来提供良好的抗高温软化性，以1的硅含量来改善抗高温氧化性，以少量钼和钒（约1）形成稳定的碳化物来提高耐磨性8。喷射成形前后对H13工具钢的成分分析，说明在合金补充后没有显著的变化。商业用的锻造铁素体工具钢因为钢铁厂的铸块慢慢冷却形成粗糙碳化物而不能被沉淀硬化。与此相反，快速凝固的H13工具钢因为合金增加的原因在很大程度上解决了这个问题，并更均匀地分布于模型9-11。其性能

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