毕业设计（论文）-转向机零件清洗器设计.doc

西华大学毕业设计说明书 目 录摘要11绪论21.1中国模具工业的现状21.2中国模具发展方向31.3塑料模具的介绍42 注塑模设计概述62.1注塑原理62.2 注塑模向导（MOLDWIZARD）的概述72.3基于UG 4.0注塑模设计方法及流程83零件工艺性及材料的选择113.1零件的工艺分析113.2材料的选择123.2.1塑件注射工艺参数的确定123.2.2热塑性塑料（ABS）的主要性能指标134注塑机的选择164.1 注射量的计算164.2 注射机型号的选择165模具结构设计原则185.1确定型腔数目及配置185.2选择分型面185.3浇注系统185.4型芯、型腔的结构及固定185.5顶出机构195.6导向机构196 用MOLDWIZARD对塑件进行模具设计206.1零件的导入206.2模具坐标的设置206.3模仁设计216.4型腔排布236.5分型246.6 标准部件设计256.7流道及浇口的设计276.8冷却系统的设计286.9镶件的设计286.10 顶出机构的设计296.11 其它标件的添加和模具的修剪307 校核计算337.1 型腔数量校核337.2注射机有关工艺参数校核347.3安装尺寸的校核367.4开模行程和顶出机构的校核378模具主要零件图与装配图的绘制388.1模具主要零件图的绘制388.1模具装配图的绘制389模具成型阶段产生的问题与解决方法3910模具的保养40总结与体会41致谢词42参考文献43摘 要本设计是参照隐形眼镜清洗器外壳使用UG4.0建模模块进行实体建模。通过UG4.0的MOLDWIZARD注塑模设计模块来完成隐形眼镜清洗器外壳模具的设计。本次设计的重点放在MOLDWIZARD注塑模上。在注塑模设计过程中要完成模具的分型、型腔布局、模架的选取、浇注系统的设计、冷却系统的设计和脱模机构设计等。在用MOLDWIZARD设计阶段合理的选取标准件，正确的对各部分进行修剪，使整套模具达到设计要求。【关键词】隐形眼镜清洗器、注塑模设计、MOLDWIZARDAbstractThis design is used with reference to contact lens cleaner case modeling UG4.0 modeling module. Through the injection mold design UG4.0 of the MOLDWIZARD contact lens cleaning module to complete the shell mold design. The design will focus on the injection mold MOLDWIZARD. In the process of contact lens cleaner will complete the parting, cavity layout, the selection of mold, pouring system design, cooling system design and Stripping institutions design. In the design phase with MOLDWIZARD reasonable selection of standard parts, the right part of the trim, make the whole mold to meet the design requirements.【Key words】contact lens cleaner；contact lens cleaner；MOLDWIZARD1绪论1.1中国模具工业的现状80年代以来，中国模具工业发展十分迅速。每年以15左右的增长速度快速发展。目前，中国约有 17000多个模具生产厂点，从业人数约50多万。1999年中国模具工业总产值已达245亿元人民币。工业总产值中企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50，塑料模具约占33，压铸模具约占6，其他各类模具约占 11。 改革开放以来，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为国内知名的模具之乡和最具发展活力的地区之一。在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，例如科龙、美的、康佳和威力等集团都建立了自己的模具制造中心。中外合资和外国独资的模具企业，例如江苏无锡的微研有限公司为一日本独资企业，员工有200余人，拥有精密数控模具加工设备60余台，1998年其模具产值已超过2亿元。 中国模具工业的技术水平近年来也取得了长足的进步。目前，国内已能生产精度达2微米的精密多工位级进模，工位数最多已达 160个，寿命达到12亿次。在大型塑料模具方面，现在已能生产48英寸电视的塑壳模具、6.5大容量洗衣机的塑料模具，以及汽车保险杠、整体仪表板等塑料模具。在精密塑料模具方面，国内已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具等。在大型精密复杂压铸模方面，国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模及汽车后桥齿轮箱压铸模。在汽车模具方面，现已能制造新型轿车的部分覆盖件模具。其他类型的模具，例如子午线轮胎活络模具、铝合金和塑料门窗异型材挤出模等，也都达到了较高的水平，并可替代进口模具。 虽然中国模具工业在过去的十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重还比较低，CADCAECAM技术的普及率不高，许多先进的模具技术应用还不够广泛等等。特别在大型、精密、复杂和长寿命模具技术上存在明显差距，这些类型模具的生产能力也不能满足国内需求，因而需要大量从国外进口。1.2中国模具发展方向目前，我国经济仍处于高速发展阶段，国际上经济全球化发展趋势日趋明显，这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面，国内模具市场将继续高速发展，另一方面，模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显。因此，放眼未来，国际、国内的模具市场总体发展趋势前景看好，预计中国模具将在良好的市场环境下得到高速发展，我国不但会成为模具大国，而且一定逐步向模具制造强国的行列迈进。“十一五”期间，中国模具工业水平不仅在量和质的方面有很大提高，而且行业结构、产品水平、开发创新能力、企业的体制与机制以及技术进步的方面也会取得较大发展。 模具技术它集合了机械、电子、化学、光学、材料、计算机、精密监测和信息网络等诸多学科，是一个综合性多学科的系统工程。模具技术的发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济的方向发展，模具产品的技术含量不断提高，模具制造周期不断缩短，模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展，模具企业向着技术集成化、设备精良化、产批品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展。在中国，人们已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位，认识到模具技术水平的高低，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着产品质量、效益和新产品的开发能力。 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资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。目前，从事模具技术研究的机构和院校已达30余家，从事模具技术教育的培训的院校已超过50余家。冲模技术以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。在设计制造方法和技术手段方面不断改善，在轿车模具国产化方面迈出了可喜的步伐。多工位级进模和多功能模具是我国重点发展的精密模具品种。目前，国内已可制造具有自动冲切、叠压、铆合、计数、分组、转子铁芯扭斜和安全保护等功能的铁芯精密自动叠片多功能模具。生产的电机定转子双回转叠片硬质合金级进模的步距精度可达20m，寿命达到1亿次以上。其他的多工位级进模，如用于集成电路引线框架的2030工位的级进模，用于电子枪零件的硬质合金级进模和空调器散热片的级进模，也已达到较高的水平。1.3塑料模具的介绍近年来，我国塑料模具发展迅速。目前，塑料模具在整个模具行业中所占比重约为30%，在模具进出口中的比重高达5070%。随着中国机械、汽车、家电、电子信息和建筑建材等国民经济支柱产业的快速发展，这一比例还将持续提高。 据了解，制造一款普通轿车约需200多件内饰件模具，而制造保险杠、仪表盘、油箱、方向盘等所需的大中型塑料模具仅约50%能够满足。而塑料建材大量替代传统材料也成为所趋，预计2010年全国塑料门窗和塑管普及率将达到30%50%，塑料排水管市场占有率将超过50%，这些都会大大增加对模具的需求。从市场情况来看，塑料模具生产企业应重点发展那些技术含量高的大型、精密、复杂、长寿命模具，并大力开发国际市场，发展出口模具。随着中国塑料工业，特别是工程塑料的高速发展，可以预见，中国塑料模具的发展速度仍将继续高于模具工业的整体发展速度，未来几年年增长率仍将保持20%左右的水平。整体来看，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、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.整体来看，中塑料模具无论在数量上，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、世界先进水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、复杂、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。加入WTO，给塑料模具产业带来了巨大的挑战，同时带来更多的机会。由于中国塑料模具以中低档产品为主，产品价格优势明显，有些甚至只有国外产品价格的1/51/3，加入WTO后，国外同类产品对国内冲击不大，而中国中低档模具的出口量则加大；在高精模具方面，加入WTO前本来就主要依靠进口，加入WTO后，不仅为高精尖产品的进口带来了更多的便利，同时还促使更多外资来中国建厂，带来国外先进的模具技术和管理经验，对培养中国的专业模具才起到了推动作用。2006年，中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。根据海关统计资料，2006年中国共进口塑料模具约10亿美元，约合83亿元人民币。由此可以得出，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73.5%。进口的塑料模具中，最多的是为汽车配套的各种装饰件模具、为家电配套的各种塑壳模具、为通信及办公设备配套的各种注塑模具、为建材配套的挤塑模具以及为电子工业配套的各种塑封模具等。出口的塑料模具以中低档产品居多。由于中国塑料模具价格较低，在国际市场中有较强的竞争力，所以进一步扩大出口的前景很好，近几年出口年均增长50%以上就是一个很好的证明。虽然近几年模具出口增幅大于进口增幅，但所增加的绝对量仍是进口大于出口，致使模具外贸逆差逐年增大。一状况在2006年已得到改善，逆差略有减少。模具外贸逆差增大主要有两方面原因：一是国民经济持续高速发展，特别是汽车产业的高速发展带来了对模具旺盛需求，有些高档模具国内的确生产不了，只好进口；但也确实有一些模具国内可以生产，也在进口。这与中国现行的关税政策及项目审批制度有关。二是对模具出口鼓励不够。现在模具与其它机电产品一样，出口退税率只有13%，而未达17%。从市场情况来看，塑料模具生产企业应重点发展那些技术含量高的大型、精密、复杂、长寿命模具，并大力开发国际市场，发展出口模具。随着中国塑料工业，特别是工程塑料的高速发展，可以预见，中国塑料模具的发展速度仍将继续高于模具工业的整体发展速度，未来几年年增长率仍将保持20%左右的水平。2 注塑模设计概述注塑成型是高分子材料成型加工中的一种只要的方法。它的特点是成型周期短、生产效率高，能一次成型外形复杂、尺寸精确的制品，成型适应性强，制品种类繁多，而且容易实现生产自动化，因此应用十分广泛，几乎所有的热塑性塑料及多种热固性塑料都可以用此法成型，也可以成型塑胶制品。塑料的注塑成型又称注射模塑，或简称注塑。除极少数几种热塑性塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可以用此法成型。随着石油工业的发展，塑料的注塑成型技术有了很大的发展，尤其是塑料作为工程结构材料的出现，注塑制品的用途已扩大到国民经济各个领域。目前注塑制品约占塑料制品总量的30%。塑料的注塑成型是将粒状或粉状塑料从注塑机的料斗送入机筒内加热熔融塑化后，在注塑机的柱塞或移动螺杆的快速而又连续的压力下被压缩并向移动，通过机筒前端的喷嘴，以很高的压力和很快的速度注入温度较低的闭合模具内，充满模腔的熔体在受到压力的情况下，经冷却（热塑性塑料）或加热（热固性塑料）固化后，开模得到与模具型腔相应的制品。注塑成型是间歇式的生产过程，除很大的管、棒、板等型材不能用此法生产外，其它各种形状、尺寸的塑料制品都可以用这种方法生产。它不但常用于树脂的直接注射，也可用于复合材料、增强塑料及泡沫塑料的成型，也可用其它工艺结合起来，如与吹胀相互配合而组成注塑-吹塑成型。注塑成型用于橡胶加工通常叫注压，其所用的设备和工艺原理同塑料的注塑有相似之处。但橡胶的注压是以条状或块粒状的混炼胶加入注压机。注压入模后需停留在加热的模具中的一段时间，发生硫化反应后才能得到最终的制品。橡胶的注压类似于橡胶制品的模型硫化，只是压力传递方式不一样，注压时压力大、速度快，比模压生产能力大、劳动强度低、易自动化，是橡胶加工的方向。2.1注塑原理注塑成型的原理如图1-1所示，首先从注塑机的料斗将颗粒状或粉状塑料送入加热的料筒中，经过加热熔化呈流动状态；然后通过柱塞或螺杆压缩并推动塑料熔体向前移动，通过料筒前端的喷嘴一很快的速度注入温度较低的模具闭合型腔中；充满型腔的熔体经过一段时间保压冷却固化，保持模具型腔所赋予的形状；最后开模分型获得一定形状和尺寸的型腔制品。然后不断地重复该周期的生产过程。图2.1-1 注塑成型原理热塑性塑料的注塑过程包括加料、塑化、注射冲模、冷却固化和脱模等几个工序，其中关键是塑化、流动和冷却。2.2 注塑模向导（MOLDWIZARD）的概述注塑模向导应用于塑胶注射模具设计及其它类型模具设计。注塑模向导的高级建模工具可以创建型腔，型芯，滑块，斜顶以及镶件，而且非常容易使用。注塑模向导可以提供快速的，全相关的，3D实体的解决方案。 注塑模向导借助了UG NX的全部功能，并用到了UG/WAVE及主模型技术。注塑模向导不断地发展并从模具设计和加工业者那里吸取意见反馈。这确保注塑模向导最能符合模具制造者的要求，迎接真实世界设计的挑战。 注塑模向导提供设计工具和程序来自动进行高难度的、复杂的模具设计任务。它能够帮助你节省设计的时间，同时能提供完整的3D模型用来加工。如果产品设计发生变更，也不会再浪费多余的时间，因为产品模型的变更是同模具设计完全相关的。 分型是基于一个塑胶零件模型的生成型腔型芯的过程。分型过程是塑胶模具设计的一个重要部分，特别是对于复杂外形的零件来说。通过关键的自动工具，分型模块让这个过程非常自动化。此外，分型操作与原始塑胶模型是完全相关的。模架及组件库包含在多个目录里。自定义组件包括滑块和抽芯，镶件和电极，也都在标准件模块里有提供。标准件模块可以用来放置组件，并生成合适大小的腔体，而且能够保持相关性。 注塑模向导提供一种友好的方式来管理不同种类的标准件。可以使用库里面的标准件，也可以按要求自定义标准件库。注塑模向导最先向模具行业用户推出的基于知识驱动自动化理念的应用系统，它摈弃了传统的CAD软件重功能轻过程的开发三维方式，跳过了特征或功能的狭隘空间。MOLDWIZARDA在注塑模具设计自动化方面取得了极显著的效果。UG MOLDWIZARDA它的用户界面融合了业界最好的经验，指导用户结构模具的全过程，它内嵌以前仅仅存在与高级模具设计师头脑中的知识。初级用户可以利用向导菜单所提供的设计步骤，只管一步一步的进行，并完成模具设计的全过程，而又经验的模具设计者能够利用软件所提供的各种计算功能快速、有效进行模具优化设计，达到更加熟练的程度。注塑模向导运用知识的基本理念，按照注塑模具设计的一般顺序来模拟模具设计的整个过程。在此过程中，MOLDWIZARDA只需要根据一个产品的三维实体造型，从而建立一套产品造型参数相关的三维实体模具，还能结合运用UG软件的其他应用模块来拓展MOLDWIZARDA的功能，设计出复杂程度较高的模具。2.3基于UG 4.0注塑模设计方法及流程结合实际情况和本次设计的一些要求，拟定隐形眼镜清洗器外壳注塑模具设计下图2.3-1所示。隐形眼镜清洗器外壳工艺分析隐形眼镜清洗器外壳建模隐形眼镜清洗器外壳注塑模设计工艺分析用MOLDWIZRA对隐形眼镜清洗器外壳注塑设计隐形眼镜清洗器外壳模具图2.3-1 隐形眼镜清洗器外壳注塑模流程图在进行隐形眼镜清洗器外壳注塑模具设计过程中，考虑到MOLDWIZARDA模块在模具设计、分析、制造中的优势，现使用MOLDWIZARDA模块对隐形眼镜清洗器外壳注塑模具进行设计，基于隐形眼镜清洗器外壳注塑模具设计的主要步骤为：利用UG4.0的建模模块对隐形眼镜清洗器外壳进行建模设计，确定隐形眼镜清洗器造型。在完成隐形眼镜清洗器外壳设计的基础上，以此塑件为参考零件，导入注塑模向导，开始对模具型腔进行设计。在型腔坯料中对导入的隐形眼镜清洗器外壳进行材料的选取，以模拟隐形眼镜清洗器塑件冷却的真实情况。型腔布局，根据塑件的几何结构特点、尺寸精度要求、批量大小、模具制造难易、模具成本等确定型腔数量及排列方式。确定分型面，分型面的位置要有利于模具加工、排气、脱模及成型操作，以及塑料件的表面质量。确定浇注系统和顶出方式。模具的冷却系统的大小、位置的确定。利用设置好的各个部分，对其进行正确的修剪，以达到合理的结构。3零件工艺性及材料的选择3.1零件的工艺分析（1）塑件通过UG对隐形眼镜清洗器建模。隐形眼镜清洗器上盖的模型如图3.1-1、隐形眼镜清洗器下盖模型如图3.1-2、完整的隐形眼镜清洗器外壳如图3.1-3所示。 图3.1-1 隐形眼镜清洗器上盖图3.1-2 隐形眼镜清洗器下盖图3.1-3 隐形眼镜清洗器完整外壳（2）塑件结构分析塑件为隐形眼镜清洗器外壳，所以应有一定的结构强度。隐形眼镜清洗器外壳在手感上没有特殊要求，因此对表面粗糙度要求不高。塑件的尺寸不是很大，结构不复杂，一般采用精度5级。（3）成型工艺分析塑件结构简单，内外表面的形状有利益与成型。塑件壁厚基本均匀，成型时有良好的流动状态，不易产生气泡及塑件变形，容易保证质量。（4）生产纲领小批量生产3.2材料的选择根据塑件的特征，综合考虑，选择材料为ABS（丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物）。3.2.1塑件注射工艺参数的确定（1）注射机：螺杆式（2）螺杆转速（r/min）：40（3）预热和干燥：温度（C）：85 时间 (h)：2（4）密度（g/ cm）: 1.05（5）材料收缩率（）：0.6（6）料筒温度（C）：后段150 中段170 前段200（7）喷嘴温度（C）：180（8）模具温度（C）：70（9）注射压力（Mpa）：70（10）成形时间（S）：注射时间 8 保压时间 12 冷却时间 30 总周期 50（11）适应注射机类型：螺杆、柱塞均可（12）后处理：方法 红外线灯、烘箱 温度（C） 70 时间（h）33.2.2热塑性塑料（ABS）的主要性能指标ABS树脂是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，它将PS，SAN，BS的各种性能有机地统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。(1)一般性能ABS外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相对密度为1.05左右，吸水率低。ABS同其他材料的结合性好，易于表面印刷、涂层和镀层处理。ABS的氧指数为1820，属易燃聚合物，火焰呈黄色，有黑烟，并发出特殊的臭味。 其热物理性能如下表3.2.2-1所示。表3.2.2-1 热物理性能密度( g/cm)1.02105比热容（）12551674导热系数()13.831.2线膨胀系（）5.88.6滞流温度(C)130(2)力学性能ABS有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用；ABS的耐磨性优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性，可用于中等载荷和转速下的轴承。ABS的耐蠕变性比PSF及PC大，但比PA及POM小。ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。ABS的力学性能受温度的影响较大。其力学性能如表3.2.2-2所示。表3.2.2-2 力学性能屈服强度（MPa）50抗拉强度(MPa)38断裂伸长率()35拉伸弹性模量(GPa)1.8抗弯强度(MPa)80弯曲弹性模量(GPa)1.4抗压强度(MPa)53抗剪强度(MPa)24冲击韧度(简支梁式)无缺口261布氏硬度9.7R121缺 口11(3)热学性能ABS的热变形温度为93118，制品经退火处理后还可提高10左右。ABS在-40时仍能表现出一定的韧性，可在-40100的温度范围内使用。 (4)电学性能ABS的电绝缘性较好，并且几乎不受温度、湿度和频率的影响，可在大多数环境下使用。其电气性能如表3.2.2-3所示表3.2.2-2 电气性能表面电阻率（）1.210体积电阻率（m）6.910击穿电压（KV/mm）介电常数（106Hz）3.04介电损耗角正切（106Hz）0.007耐电弧性(s)5085(5)环境性能ABS不受水、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。ABS的耐候性差，在紫外光的作用下易产生降解；于户外半年后，冲击强度下降一半。 (6)ABS塑料的加工性能ABS同PS一样是一种加工性能优良的热塑性塑料，可用通用的加工方法加工。 ABS的熔体流动性比PVC和PC好，但比PE、PA及PS差，与POM和HIPS类似；ABS的流动特性属非牛顿流体；其熔体粘度与加工温度和剪切速率都有关系，但对剪切速率更为敏感。 ABS的热稳定性好，不易出现降解现象。ABS的吸水率较高，加工前应进行干燥处理。一般制品的干燥条件为温度8085，时间24h；对特殊要求的制品(如电镀)的干燥条件为温度7080，时间1818h。ABS制品在加工中易产生内应力，内应力的大小可通过浸入冰乙酸中检验；如应力太大和制品对应力开裂绝对禁止，应进行退火处理，具体条件为放于7080的热风循环干燥箱内24h，再冷却至室温即可。4注塑机的选择注塑机规格的确定主要根据制品大小及生产批量，在选择注塑机时，主要考虑其塑化量、锁模力、注射量、安装模具的有效面积、容模量，顶出机构形式及顶出长度。注塑机选定后，必须结合模具相关数据对注塑机相关参数进行校核。4.1 注射量的计算（1）塑件的质量、体积的计算：本次设计是选用隐形眼镜清洗器外壳的下盖作为注塑模具设计，故只做下盖体积和质量的计算。塑件上盖的质量：m=v （4-1）根据UG建模后利用菜单栏的分析功能下的质量特性分析可以得出体积v=21.84cm。塑件采用的是ABS，故其密度1.031.07g/cm，在这里取密度=1.05 g/cm。代入数据得：m22.93g（2）浇注系统凝料体积的初步估算可按塑件体积的0.6倍计算,由于该模具采用的是一模两腔,所以浇注系统凝料体积为 v =2 v0.6=221.840.6=26.21cm（3）该模具一次注射所需塑料ABS体积v = 2 v+ v=69.89 cm质量m=73.38 g4.2 注射机型号的选择根据教教材塑料成型工艺与模具设计，参照P45表3-1，SZ系列注射机的主要技术参数，选择SZ-100/80作为隐形眼镜清洗器的下外壳来进行注射。其主要技术参数参见表4.2-1。表4.2-1 SZ-100/80注射机主要参数螺杆直径/mm 35定位孔深度/mm 100 螺杆转速/mm 0200定位孔直径/mm 10理论注射容量/ cm 100喷嘴伸出量/mm 20注射压力/MPa 170喷嘴球半径/mm 10注射速度/(gs) 95定出行程/mm 80塑化能力/(kgh) 40顶出力/kN 15锁模力/kN 80油泵电动机功率/kW 11拉杆间距/(mmmm) 320320加热功率/kW 6模板行程/mm 380机器重量/t3.5模具最小厚度/mm 170外形尺寸/（mmm） 4.21.51.7定位孔直径/mm 3005模具结构设计原则5.1确定型腔数目及配置本次设计的塑件主要从经济性确定。小批量生产时，宜取单型腔或少型腔，大批量生产时采用多型腔。此次设计的塑件是小批量生产，因此采用一模两腔，即一次注射成型两个塑料制件。当所有型腔不在同一时间充满时，是得不到尺寸正确和物理性能良好的塑件的。为此，必须对浇注系统进行平衡。用平衡的浇注系统的特点是：从分流道到浇口及型腔，其形状、长度尺寸、圆角、模避的冷却条件都完全相同。5.2选择分型面模具闭合是型腔与型面称之为分型面。为芯相接触的表了便于脱模，分型面的位置应设置在塑件断面尺寸最大的地方，还要不影响制品的外观。根据该塑件的结构特征，选定水平分型面。5.3浇注系统浇注系统一般由主流道、分流道、浇口、冷料井四部分组成。在设计时应考虑到成型材料的工艺特。浇口的位置、数量的设计要有利于与熔体的流动。应尽量缩短熔体到型腔的流程，以减少压力损失。避免高压熔体对型芯和嵌件的冲击，以防止型芯的变形或嵌件的位移。尽量减少浇注系统的冷凝料的产生，减少原料的损耗。浇口的设置要便于冷凝料的去除，不影响塑件的外观。注射机喷嘴的塑料熔体，稳定而顺利地流入并充满全部型腔，同时在充模过程中将注射压力传递到型腔的各个部分，以保证塑件的完整成型。5.4型芯、型腔的结构及固定（1）型芯、型腔的结构设计为了便于热处理和节约优质模具钢，型芯、型腔多采用整体镶块式结构。如果结构复杂，为了便于制造，除采用镶块式外，局部还采用镶拼结构。（2）型芯和型腔都可以通过套板台阶方式固定，型芯或型腔中的小镶件用台阶或铆接固定。5.5顶出机构顶出机构因塑件的脱模要求的不同而有所变化，但对顶出机构所应达到的基本要求是不一致的：使塑件在定出过程中不会损坏变形；保证塑件在开模的过程中留在设置有顶出机构的动模内；若塑件留在定模内，则要在定模上设置顶出机构。其中，一次顶出机构是最常用的顶出机构，此机构只需要一次动作就能使塑件脱模。脱模机构的动力一般来自于注射机的推出机构，故脱模机构一般设置在注射模的动模内。脱模机构应尽量简单可靠，有合理的推出距离。5.6导向机构导向机构一般采用导柱导套机构。导柱应合理均匀布置在模具放下面的四周，导柱中心至模具外缘应有足够的距离，以保证模具强度。为了保证动模和定模只能按一个方向合模，导柱的布置方式应采用等直径导柱的不对称布置或不等直径的对称布置。导柱一般设在有型芯的一边，可以保护型芯不受损坏；导柱设在定模一边，变于塑件脱模。对于脱模机构为推板推出的模具，有推板的一边一定要设有导柱。对于点浇口的三板模、斜导柱和滑块均在定模的模具，导柱一般要设在定模一边。为使导柱能顺利进入导套，导柱端部应做成锥形或半球形，导柱的前端也应倒角。6 用MOLDWIZARD对塑件进行模具设计6.1零件的导入在进行塑件模具设计时，必须先将产品导入到模块中。在【注塑模向导】工具条中单击【项目初始化】按钮，选择所需要分型的塑件文件，然后弹出【项目初始化】对话框，如图6.1-1所示。图6-1 【项目初始化】对话框在【项目初始化】对话框中，设置部件材料为ABS,其收缩率会跟着变成所选材料的收缩率。6.2模具坐标的设置在UG的模具块中，默认了+Z方向为开模方向，在产品设计时，为了设计的需要，应使产品的坐标与UG系统的模具坐标一致。因此在调入产品后，通过移动【WCS】按钮来调整塑件体的WCS坐标位置。然后再单击【注塑模向导】工具条中的【模具坐标】按钮，弹出【模具坐标】对话框，如图6-2所示，然后即可锁定模具坐标。图6-2 【模具坐标】对话框塑件锁定模具坐标后，如图6-3所示。模具坐标在分析面上，且与开模方向相同。图6-3 塑件锁定模具坐标6.3模仁设计在对塑件进行分模前，必须先定义模仁的尺寸，才可以在模仁内创建型芯和型腔。在【注塑模向导】工具条中单击【工件】按钮，弹出【工件尺寸】对话框，如图6-4所示。图6-4 【工件尺寸】按系统默认的数据，不对工件尺寸进行修改。点击确定后，塑件模型如6-5所示。 图6-5 塑件模型图6.4型腔排布参照5.1确定型腔数目及配置的原则，此次设计采用一模两腔进行型腔排布。进行模具设计时，在【注塑模向导】工具条中单击【型腔布局】按钮，弹出【型腔布局】对话框，如图6-6所示。图6-6 【型腔布局】对话框型腔数目设置为2，点击开始布局，完成后在点击自动对准中心。完成模具型腔的布局。6.5分型在模具中创建出型腔和型芯，需要在【注塑模向导】工具条中单击【分型】按钮，弹出【分型管理器】对话框，来实现塑件的分型，如图6-7所示。图6-7 【分型管理器】对话框通过对【分型管理器】对话框中的选项组一步一步的设置，完成型芯、型腔的创建。隐形眼镜清洗器外壳的分型面如图6-8所示。通过分型面来修剪型腔和型芯，将工件体分割成所需要的型腔和型芯。分割出来的型腔和型芯分别如图6-9和图6-10所示。图6-8 分型面 图6-9 型腔 图6-10 型芯6.6 标准部件设计（1）模架的设计经过思考后，此次设计将采用点浇口的方式进行浇注。结合到塑件的结构，为了方便塑件和冷凝料的取出，采用双分型面注塑模，即三板式注射模具。在【注塑模向导】工具条中单击【模架】，弹出【模架管理器】对话框，如图6-11所示。图6-11 【模架管理器】对话框 经思考后选用FUTABA-H模架，再根据模具大小对【模架管理器】对话框的相应位置进行设置，使模具和模架相适应。（2）主流道的设计上端直径等于注射机喷嘴直径加0.5毫米。主流道的球半径等于喷嘴球半径加1毫米，主流道的长度一般控制在60mm范围内。设置相应的参数：主流道直径设置为3.5mm；主流道的球半径设置为11mm；主流道的长度设置为40mm，其他的参数不改变。其完成的主流道设计如图6-12所示。图6-12 主流道 （3）定位圈的设计 选择直径为100mm的定位圈，底部直径大小为36mm，如图6-13所示。图6-13 定位圈6.7流道及浇口的设计在【注塑模向导】工具条中单击【流道】按钮，弹出【流道管理器】对话框。在对话框中可用图样为2腔，尺寸A设置为128mm。很截面积为抛物线，流道位置设在型芯，注塑冷料位置设在两端，完成流道的设计。同时单击【浇口】按钮，弹出【浇口管理器】对话框。位置设在型芯，类型采用点浇口的方式浇注，设置相应的参数完成浇口的设计。完成的设计如图6-14所示. 图6-14 流道和浇口6.8冷却系统的设计根据经验，一般冷却管道中心线与型腔壁的距离应为冷却管道直径的12倍，尽可能使冷却管道孔分别到各处型腔表面的距离相等。参照模具结构以及塑件体积小等缘故，为了使塑件在生产时有效均匀冷却，模具结构中的冷却系统设计如图6-15所示，冷却孔直径为8mm。图6-15 冷却系统6.9镶件的设计型芯处有很小一个柱子，如果采用整体加工，不能保证尺寸和精度要求。所以要加一个镶件，以满足结构的要求。在【注塑模向导】工具条中单击【镶块】，弹出【镶块管理器】对话框。参数设计后的塑件镶块如图6-16所示。 图6-16 镶块图6.10 顶出机构的设计参见上一章的5.5“顶出机构的设计原则”，对模具进行顶出机构的设计。在【注塑模向导】工具条中单击【标准件】对话框，进行如图6-17的设置。图6-17 顶杆的设置 完成设置后选择合适的位置添加顶杆，完成添加后的顶出机构如图6-18所示。 图6-18 顶出机构6.11 其它标件的添加和模具的修剪（1）浇口冷料穴的拉料杆的设计，如图6-19所示。图6-19 冷料穴拉料杆（2）型腔和型芯的固定如图6-20和图6-21所示。图6-20 型腔的固定图6-21 型芯的固定（3）限位销定的设计如图6-22所示 图6-22 限位销定（3）模具的修剪在【注塑模向导】工具条中单击【型腔设计】，弹出【型腔管理】对话框，如图6-23所示。图6-23 【型腔管理】对话框可以通过这种方式完成模具各个部分的修剪。7 校核计算7.1 型腔数量校核注塑件生产成本的经济核算，实质上是最经济型腔数量的确定。但在注塑模设计初始方案决定阶段，由于浇注系统等的技术参数尚未确定，故型腔数量的确定是一种估算的预测方法，一些参数要凭经验来假定。在模具设计完成后，可根据这个方法再细化，进行生产总成本和每个塑料制品成本的核算。模具型腔数量的确定主要是根据制品的投影面积、几何形状、制品精度、批量以及经济效益来确定。这些条件互相制约的，在确定设计方案时，须进行协调，以保证满足其主要条件。在本次设计中，参照以下因素来设计型腔数量。制品重量与注射机的注射量；制品的投影面积与注射机的锁模力；模具外形尺寸与注射机安装模具的有效面积即注射机拉杆的内间距；制品有无侧抽芯及其处理方法等。（1） 按注射机的最大注射量校核型腔数量（塑件的下盖）n (7-1) 式中 K注射机最大注射量的利用率系数，结晶型塑料一般取0.8； V注射机允许的最大注射量，V=100cm； V浇注系统所需要的塑件体积，V=26.21cm； V单个塑件的重量或体积，V=21.84cm； 上式中 左边=2，右边=2.46 左边小于右边，所以所选的型腔数符合要求，合格。（2）按注塑机料筒塑化速率校核型腔数量 n (7-2) 式中 K注射机最大注射量的利用率系数，结晶型塑料一般取0.8； M注射机的额定塑化量，M=11.11g/s； t成型周期，t=50s； m单个塑件的质量，m=22.93g； m浇注系统所需要塑件质量，m=0.62m。 上式中 左边=2，右边=18.18 左边小于右边，所以所选的型腔数符合要求，合格。（3）按注射机的额定锁模力校核型腔数量 n （7-3） 式中 F注射机的额定锁模力，F=80000N A单个塑件在模具分型面上的投影面积,mm； A浇注系统在模具分型面上的投影面积, mm； p塑料熔体对型腔的成型压力，一般是注射压力的80%。经计算塑件下壳在模具分型面上的投影面积为4701.78 mm，浇注系统在模具分型面上的投影面积为1177.34 mm。上式中，左边=2，右边=16.81左边小于右边，所以所选的型腔数符合要求，合格。7.2注射机有关工艺参数校核注射模具是安装在注塑机上的。在设计模具时，必须了解注射机的技术规格(基本参数)，正确处理好注射模与注射机的关系，才能设计出符合要求的模具。因此要对注射机进行校核，以满足注塑模相适应。（1）注射量的校核为了保证注射成型的正常进行，塑料制品连同浇道凝料及飞边在内的质量一般不应超过注射机最大注射量的80%。注射机额定的最大注射量通常是用聚苯乙烯了标定的（其在常温下的密度为1.06g/cm），由于各种塑料的密度不同，在成型其它塑料时，按下列公式对注射机的最大注射量进行换算。 (7-4)式中 是注射机对成型塑料的额定最大注塑量（g）； 是注射机额定注塑量（g）； 是所成型塑料在常温下的密度（g/cm）； 是聚苯乙烯在常温下的密度（g/cm）。注射机额定注塑量为105g，成型塑料在常温下的密度为1.05g/cm，聚苯乙烯在常温下的密度1.06g/cm。代入数据得，=104.01g通过UG计算出塑料制品连同浇道凝料在内的质量为55.95g。注射机最大注射量为104.0180%，即为83.21g。塑料制品连同浇道凝料在内的质量小于注射机最大注射量的80%，满足要求，所以合格。(2)注射压力的校核注射压力的校核是额定注射机的最大注射压力能否满足塑件成型的需要，塑件成型所需要的压力是由注射机的类型、喷嘴形式、塑料流动性和模具结构等因素决定的。注射机的额定注射压力即为它的最高压力，应该大于注射机成型所需要调用的注射压力，即 （7-5）式中 K安全系数，可在范围1.251.4中取，此处取1.3； 注射机的额定注射压力，=170Mpa； 塑件在实际生产时所需要的注射压力，其范围在70100Mpa，此处取80Mpa。上式中 左边=170，右边=1.380=104左边大于右边，所以所选的压力机注射压力满足要求，合格。（3）锁模力校核当高压塑料熔体充满模具型腔时，会产生很大的压力，使模具沿分型面涨开。该压力等于制品与浇注系统在垂直于锁模方向的分型面上的投影面积之和乘以型腔内熔体的压力。作用在这个面积上的总力，应小于注射机的额定锁模力，否则在注射成型时会因锁模不紧而发生溢边跑料现象。所以要对注射机的锁模力进行校核。锁模力的校核可按下式计算：FKpA (7-6)式中 F注射机的额定锁模力，N； K压力损耗系数，一般取1.11.2； p模内熔融体的平均压力Mpa； A塑件与浇注系统在分型面上的总投影面积，mm；所选的注射机的额定锁模力为80000N。压力损耗系数K取1.2。由于制品为ABS，属于中等粘度塑料和有精度要求的制品，一般在范围29.634.4 Mpa选取，此处取p=30 Mpa。塑料与浇注系统在分型面上的总投影面积，经计算A=5878 mm。上式，左边=80000N,右边=1.2305878=246876N。左边大于右边，所以所选的压力机锁模力满足要求，合格。7.3安装尺寸的校核不同型号的注射机安装模具部分的形状和尺寸各有不同，为了使模具能顺利地安装到注塑机上并产出合格的塑料制品，在设计模具时必须校核注射机上与模具安装有关的尺寸。需校核的主要内容有喷嘴尺寸、定位圈尺寸、模具厚度和安装螺孔尺寸。（1） 喷嘴尺寸 注射机的喷嘴一般为球面，其球面半径应与相接触的模具主流道始端凹下的球面半径相适应。为保证主流道与注射机喷嘴的紧密接触，防止漏料，一般主流道与喷嘴对接处做成球面凹坑，其半径mm，其中小端直径mm。是注射机上喷嘴球半径，其值见表表4.2-1，为10mm。是本次设计中喷嘴的球半径，大小为11mm。设计满足mm ，符合要求。喷嘴小端直径3.5mm，注射机喷嘴的直径3mm，设计也满足mm，符合要求。（2）定位圈尺寸为了是模具主流道的中心线与注塑机喷嘴的中心线重合，模具定模板上凸出的定位圈必须与注射机定模板上的定位孔