毕业设计（论文）-电脑显示器底座注射模具设计及分析设计（全套图纸）.doc

毕业设计说明书全套图纸加153893706电脑显示器底座注射模具设计及分析Computer monitors worldwide injection mold design and analysis摘要随着生活水平的提高，人们对塑料产品的需求量日益增多，从而使得塑料注射模具变得非常重要。塑料是一种新型工程材料，发展速度迅猛，塑料的加工和成型工艺也越来越得到重视，其中注射成型是最常用的塑料零件的成型方法。生活用品的塑料模具占了很大比例，在市场竞争白热化的今天，电器外观零件的设计成为产品质量的重要一环，电脑显示器底座注射模成为目前注射模制造行业最为重视的模具之一。因此，研究电脑显示器底座注射模具的设计制造，具有较高的生产实用价值。本论文结合生产实际，设计开发了电脑显示器底座的注塑模模具。根据电脑显示器底座尺寸设计出零件三维模型和模具的装配模型，通过分型面的设计最终完成模具的各个成型零件。利用Pro/E分析软件Plastic Adviser进行了模具注塑时的流动仿真，根据分析结果确定出浇注点，设计出注塑模的浇注系统。为了检验电脑显示器底座模具成型零件设计的合理性，进行了填充分析和冷却分析，分析结果表明制件可以成型且质量合格。关键词：注塑模具；模具设计制造；电脑显示器底座成型；分析；仿真ABSTRACTWith the improvement of living standards , demand for plastic products is increasing, which makes plastic injection mold becomes very important .Plastic is a new engineering materials, the rapid pace of development , plastic processing and molding process has been more attention , including injection molding is the most common type of plastic parts molding .Accounted for a large proportion of daily use of plastic mold , intense competition in the market today , the electrical design of the exterior parts become an important part of product quality , the computer monitor base injection mold Injection mold manufacturing industry, the most important mold .Therefore, the computer monitor base injection mold design and manufacturing , has a high production of practical value .This paper combines the actual production , injection mold mold design and development of the computer monitor base .According to the computer display base design parts size 3 d model and the mold assembly model,Through the final design type points of the die each molding parts.Using Pro/E analysis software the injection mold Plastic Adviser flow simulation, according to the results of analysis to determine pouring point, design the injection mold pouring system.In order to test the computer monitor base molding parts rationality of the design , carry out the filling and cooling analysis, and analysis showed that the parts can be molded and quality standards .Key Words: Injection mold, Mold design and manufacture, Computer monitors worldwide to shape, Analysis, The simulation目录第一章 绪论11.1塑料成型概述11.2注塑模具的发展21.2.1模具工业的重要性31.2.2注塑模具的前景31.2.3现代模具制造技术的发展31.3我国的模具工业41.3.1发展现状41.3.2主要差距51.4 本课题的目的意义61.5本课题所用软件概述71.5.1 Pro/Engineer软件简介71.5.2 AUTOCAD软件简介7第二章 电脑显示器底座三维模型的设计、建模和分析92.1电脑显示器底座三维模型的设计92.1.1电脑显示器底座的工艺性92.1.2电脑显示器底座的结构102.2电脑显示器底座三维模型的实体建模102.3电脑显示器底座三维模型的分析202.3.1电脑显示器底座三维模型的质量属性分析202.3.2电脑显示器底座三维模型的拔模检测21第三章 注塑模具设计233.1塑件成型工艺性分析233.1.1塑件的分析233.1.2 ABS的性能分析243.1.3 ABS的注射成型过程及工艺参数243.2拟定模具的结构形式253.2.1分型面位置的确定253.2.2型腔数目和排列方式的确定253.2.3注塑机型号的确定253.3模流分析浇注系统的设计273.3.1Pro/Engineer环境下电脑显示器底座的浇口位置分析273.3.2浇注系统的设计293.4成型零件的结构设计及计算303.4.1成型零件的结构设计303.4.2成型零件钢材的选用303.4.3成型零件工作尺寸的计算313.4.4成型零件尺寸及动模板厚度的计算373.5模架的确定383.5.1各模板尺寸的确定383.5.2模架各尺寸的校核383.6排气槽的设计393.7脱模推出机构的设计393.7.1推出方式的確定393.7.2脱模力的计算393.7.3校核推出机构作用在塑件上的单位压应力393.8冷却系统的设计403.8.1冷却介质403.8.2冷却系统的简单计算403.9导向与定位结构的设计41第四章 基于Plastic Adviser的注塑模具质量分析424.1 填充分析（Fill)424.2 冷却分析（Cool）45第五章 结论47致谢48参考文献49Injecting Design Into the Molding Process50Parting Lines52Gating52Ejection52Avoid Mold Design Pitfalls53成型工艺下的注射设计54分型面55浇注位置和方式55顶出方式56避免模具设计陷阱56第一章 绪论1.1塑料成型概述塑料工业是由树脂合成业、塑料加工业和塑料制品开发应用三个领域组成的。塑料加工业起着承前启后的作用，是连接原料与制品的纽带。塑料制品的成型加工方法很多，包括注塑成型、压缩成型、挤出成型、压注成型、吹塑成型等等。由于注塑成型工艺的成型周期短;能一次成型外形复杂、尺寸比较精确或带有金属嵌件的塑料制品;生产效率高，易于实现全自动化生产。并且早期的注塑成型方法主要用于加工热塑性塑料制品，但是随着塑料工业的迅速发展以及塑料制品应用范围的不断扩大，注塑成型方法己经推广应用到热固性塑料制品和一些塑料复合材料制品的生产中。目前，除了少数几种塑料外，注塑成型已经成为塑料制品主要的成型加工方法。工程塑料制品中，有80%以上的塑料制品是采用注塑加工成型。注塑成型的原理是将松散的粒状或粉状塑料，从注塑机的料斗送入加热的料筒内熔融、塑化，使之成为粘流熔体，在柱塞或螺杆的推动下，以合理的流速通过料筒前端的喷嘴注入温度较低的闭合模具中，经冷却保压后，开模分型，得到具有一定形状和尺寸的塑料制品。图1-1为注塑成型原理图，完整的注塑成型过程包括融料、注射充模、保压补料和冷却定型。注射充模是指合模后，熔融流体从注塑机的注塑部位注入较凉的模腔过程。整个阶段从柱塞或螺杆向前移动将己被塑化的塑料熔体注入模具型腔开始，到模腔被塑料熔体充满为止。熔体在模腔中的流动状态一般为稳态层流(即熔体流动时受到的惯性力与粘滞力相比很小)，从浇口到模腔终端逐渐扩展。熔体在模腔内流动时会受到一系列的流动阻力，这些阻力一部分来源于注塑机筒、喷嘴、浇注系统和模腔表壁对熔体的外摩擦，另一部分则来源于熔体自身内部产生的粘性内摩擦。为了克服流动阻力，注塑机必须通过螺杆或柱塞向熔体施加很大的注射压力。充模阶段对聚合物大分子的取向有很大影响，该阶段进行得不好有可能引发短射、过保压等缺陷，对制品质量有很大影响。保压补料是指熔体充满模腔那一刻起到浇口固化为止的一段时间。充模结束时模腔被充满，熔体的快速流动也停止，喷嘴处的压力达到最大值(即注射压力)，但模腔内的压力还未达到最大值，由于熔体的可压缩性，在喷嘴压力的作用下，熔体继续进入模腔，使模腔内压力迅速升高，并使充模结束时的非均匀压力场迅速均匀。当浇口凝固时，由于没有物料进入模腔，模腔内的压力迅速降低。图1-1 注射成型原理图冷却定型是注塑成型过程的最后一个阶段，从浇口固化后开始到制品达到脱模温度从模腔中顶出为止。冷却定型结束时的模腔压力和模腔温度对制品质量非常重要。若脱模温度太高，制品在脱模后不仅会产生较大的收缩，而且容易发生热变形。若脱模时模腔内压力太高，容易使制品在脱模后产生较大的残余应力，导致制品在以后使用中发生形状、尺寸的变化或产生其它缺陷，而且脱模会非常困难;若脱模时模腔内压力太低，滑动器注塑模具的设计与分析则制品表面容易有陷痕或内部有真空泡。只有模腔压力和外界压力相差不大时，脱模才比较顺利，并能获得满意的制品。1.2注塑模具的发展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。1.2.1模具工业的重要性模具是工业生产的基础工艺装备，在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯等产品中，60%80%的零部件都依靠模具成形。因此，模具被称之为“百业之母”、“工业之父”。模具的质量和先进程度，直接影响产品的质量、产量、成本，影响新产品投产周期、企业产品结构调整速度与市场竞争力。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍以上。目前，模具生产的工艺水平及科技含量的高低，己成为衡量一个国家科技与产品制造水平的重要标志之一，决定着一个国家制造业的国际竞争力。1.2.2注塑模具的前景在过去的20年中，我国模具工业得到了长足的进步。但是，我国的模具工业与模具发达国家相比，其差距表现在:模具的设计水平；模具的制造水平；模具的标准化水平。长期以来，我国高聚物成型加工过程工艺参数的设定和模具设计与制造主要依赖于工艺人员和模具设计人员的经验和技巧，设计的合理性只能通过试模来判断，制造的缺陷也主要靠修模来纠正，导致模具及制品的设计与制造周期长、成本高、档次低。我国模具技术水平大约落后于国外20年，模具生产只能满足需要的60%左右，每年进口的精密复杂模具高达数亿美元。所以，今后模具工业的发展趋势是现代设计方法与工艺设计相结合，模具工业向着集团化、规模化方向发展，完善模具设计的CAD/CAM/CAE一体化技术。在模具的开发和制造过程中，采用数控精密高效加工设备、采用逆向工程、并行工程、敏捷制造、虚拟技术等先进制造技术。1.2.3现代模具制造技术的发展1、模具的标准化加快模具的标准化、商品化发展，适应大规模成批生产的需要，可以提高模具的制造质量、缩短模具的制造周期。2、新材料、新技术、新工艺的研究和应用研究开发模具新材料，进一步提高模具钢材的耐磨、耐蚀、综合机械性能、加工性能和抛光性能，是提高模具质量的稳定性和使用寿命的主要途径和发展趋向。3、现代生产制造方式在完全实现模具标准件、通用件的生产专业化，供应商品化的基础上，利用现代IT技术，组成局域通信网络，将计算机设计完成的各成型面、配合面数字化，并编成代码直接输入数控机床或CNC加工中心进行自动编程，继而完成自动加工。加工过程中能够完成自动检测和结果的自动显示，从而实现产品设计、模具设计以及模具制造的自动化和智能化并以此提高设计和制造的速度和质量，减少人为的多层次失误造成的缺陷，从而缩短模具生产周期，提高模具质量以及使用的可靠性和寿命。4、塑料制件的精密化、微型化、超大型化为了满足各种产品越来越高的使用要求，塑料模具和塑料成型技术正朝着精密化、微型化和超大型化方向发展。1.3我国的模具工业1.3.1发展现状自二十世纪以来，我国模具工业已经走过了半个多世纪。改革开放后，我国模具工业发展迅猛，截至2006年底已拥有3万家模具生产企业。“十五”期间，我国模具工业以年均20%的速度持续快速增长。2001年全国模具工业总产值达300亿元人民币，我国模具年产值位居世界第四。至2005年，我国模具销售额达610亿元，同比增长25%，已跃居世界第三，仅次于日本和美国。2006年，我国模具销售额720亿元，直接带动实现工业产值2.4万亿元。当前，中国模具市场容量已达800亿元人民币左右，“十一五”期间中国模具业市场份额将达1200亿元。在区域分布上，广东、重庆、浙江形成了国内模具行业的“三足鼎立”，广东是当前我国最主要的模具市场，中国最大的模具出口与进口省。目前，深圳周边及珠江三角洲地区已经成为我国模具工业最为发达、科技含量最高的区域。与全国塑料加工业区域分布相类似，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%。我国的模具出口也开始大幅增长，表明国内模具水平和竞争力的迅速提高。据海关统计，2005年模具出口7.4亿美元，同比增长50%以上；模具产品结构更趋高档，复杂、精密、长寿命模具份额提高到30%。2007年l6月，我国模具进出口总量为7.42亿美元，其中进口总量为9.47亿美元，出口总量为5.95亿美元，与2006年16月相比，进出口总量同比增长4.83%，出口总量同比增长25.79%，而进口总量同比减少5.11%。从模具种类来看，进出口量最高的是塑料橡胶模具，分别占了进、出口额的53.34%和71.33%。进口模具主要来自日本、韩国和我国台湾，其次是德国、美国、香港、新加坡、加拿大、法国和瑞士。我国出口模具的市场主要是香港特别行政区、日本、美国，其次是我国台湾，以及德国、泰国、印度、马来西亚、法国和韩国。出口模具主要来自广东、浙江和上海，其次为江苏、山东、福建、辽宁、天津、北京、安徽和吉林。从上述数字可以看出，我国模具外贸虽然仍存在进出口逆差，但与去年同期比，逆差同比减少32.95%，再次实现逆差的缩减。这不但说明模具出口前景很好，而且也表明我国模具进、出口的结构渐趋合理。如果按模具大类比例来看，塑料橡胶模具的进出口与去年同期相比，进口比例增加了3.6%，出口比例增加了3.41%。这说明塑料橡胶模具在我国模具进出口中的比例在上升，不但市场在发展，而且发展速度要快于模具行业总体水平。目前，世界模具市场产品供不应求，近几年世界模具市场总量一直保持在600亿650亿美元，美国、日本、法国、瑞士等国一年出口的模具约占本国模具总产值的1/3，模具己成为不少行业的发展瓶颈。要想成为世界制造业大国，没有先进的模具工业是不行的。我国的加工成本相对较低，模具加工行业日趋成熟，技术水平不断提高，人员素质大幅提高，国内投资环境越来越好，各种有利因素使越来越多的国外企业选择我国作为模具加工基地。近年来，外资对我国模具行业投入量增大，工业发达国家将模具向我国转移的趋势进一步明朗化，国际模具制造巨头在中国投资设厂的新一轮扩张，这代表着我国模具行业迎来新一轮的发展机遇，也代表着面临国外先进技术和高品质制品的挑战，模具行业在“十一五”期间将面临再次腾飞的契机。当今世界正进行着新一轮的产业调整，一些模具制造逐渐向发展中国家转移，中国正成为世界模具大国。德国海拉吉林落户；日本丰田模具天津设厂：芬兰贝尔罗斯公司投资兴建深圳模具制造厂，专为电信、保健、电子、汽车等行业提供高档模具产品。目前，我国模具业规模仅次于日本和美国，但大多集中在中低档领域，总体技术水平和附加值偏低。我国制造业急需的精密、复杂冲压模具和塑料模具，轿车覆盖件模具、电子接插件等电子产品模具等，还大量依靠进口，模具产品仍然存在进出口逆差。1.3.2主要差距由于我国的模具行业起步较晚，与国外相比仍存在不小的差距，我国现在的模具开发制造水平比国际先进水平至少落后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。我国的塑料模具中，汽车和家电的大型注塑模具，集成电路的精密塑料模具，电子信息产业和机械及包装的多层、多腔、多材质、多色精密注塑模，新型建材及节水农业的塑料异型材挤出模及管路和喷头模具等，虽然已有相当技术基础并正在快速发展，但技术水平与国外仍有较大差距。1、行业创新能力薄弱整体效率低我国模具行业产需矛盾突出，无论是数量还是质量都无法满足国内市场的需要，只达到70%左右。模具行业是技术密集、资金密集的产业，随着时代的进步和技术的发展，能掌握和运用新技术的人才异常短缺。我国模具企业技术人员比例较低，水平也较低。由于不重视产品开发，在市场中常处于被动地位。我国每个职工平均每年创造模具产值约合1万美元左右，而模具工业发达国家大多是1520万美元，有的甚至达到2530万美元。我国模具企业经济效益差，大都微利，国有企业总体亏损，缺乏后劲。高级模具钳工及企业管理人才非常紧缺，高素质的模具技术人才缺乏，产品的综合开发能力还急需加强。由于模具企业效益欠佳及对科研开发和技术攻关不够重视，因而模具行业在科研开发和技术攻关方面投入太少。中国塑料模具企业不仅要加快产业集群化，发挥规模效应，还要注重模具产业链的前端研发、人才建设、产业链后端的检测以及信息服务，尽快缩短技术、管理、工装水平与国际水准的差距。这是塑料模具企业在发展中必须解决的重要问题。2、企业组织结构、产品结构、技术结构不合理我国模具生产许多是在各主机厂的模具分厂或车间内，其中一半以上是自产自用，模具的商品化程度低，而国外70%以上都是专业模具厂，且走的是“小而精”的道路。国内模具总量中，属大型、精密、复杂、长寿命模具的比例只有30%左右，国外在50%以上。欧、美等国家的模具企业，大部分也是3050人的小企业，但CAD/CAE/CAM的应用水平高，数控加工设备多，模具零部件的精度靠先进的加工设备保证，工人严格按工艺操作，每个模具零件的加工都很到位，最后钳工的装修工作量很小，一个50人左右的模具厂，装配钳工一般只有23人。3、产品水平和生产工艺水平低产品水平和生产工艺水平总体上比国际先进水平低，而模具生产周期却要比国际先进水平长。产品水平低主要表现在尺寸精度、型腔表面粗糙度、寿命及模具的复杂程度上，这几项指标与国外先进水平相比差距十分明显。工艺水平低主要表现在设计、加工、工艺装备等方面，模具工业的整体装备水平相对落后、利用率低。虽然国内许多企业采用了先进的加工设备，但总的装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等方面原因，引进设备不配套，设备与附、配件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好的解决。装备水平低，带来我国模具企业钳工比例过高等问题。模具标准化水平和模具标准件使用覆盖率低，也对模具质量、成本有较大影响，特别是对模具制造周期有很大影响。国内模具标准件使用覆盖率只有35%左右，而国外先进国家模具标准化程度为70%80%。如能广泛应用模具标准件，将会缩短模具设计制造周期25%40%，并可大大减少由于自制模具零件而造成的工时浪费。4、模具材料技术落后模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比还有较大差距。塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。1.4 本课题的目的意义我国塑料模具业发展相当快，目前，塑料模具在整个模具行业中约占 80%左右，而在整个塑料模具市场中以注塑模具需求量最大。模具作为一种高附加值和技术密集型产品，其制造技术水平的高低，已经是衡量一个国家制造业水平高低的重要标志之一。随着消费类塑料制品进入千家万户，日常生活用具的塑料模具已经占了很大比例。家电市场竞争的白热化，使电器外壳设计成为产品质量的重要一环，市场要求家电外壳的色彩、手感、精度、壁厚等都能够时尚化，其中最为突出和典型的就是电脑。电脑在科技发达的今天作为家庭必不可少的产品，自然对外观的要求很高。底座作为电脑显示器的组成部分，在显示器追求更小巧的今天，显示器底座的外观结构自然成为研究对象。而本题的设计将涉及一些二维软件及三维软件的应用，如 AUTOCAD、PRO/E等，以及相关软件的应用。电脑显示器底座注塑模具的 CAD 设计、分析, 包括根据产品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、塑料充填过程分析等几个方面。利用先进的特征造型软件PRO/E很容易地确定分型面, 生成上下模腔和模芯, 再进行流道、浇口以及冷却水管的布置等。通过对本课题的设计，能够提高理论分析能力与计算能力，同时提高分析问题和解决问题的能力，对我所学知识的巩固及灵活运用来解决实际问题有着深远的意义。1.5本课题所用软件概述1.5.1 Pro/Engineer软件简介Pro/ENGINEER软件是美国参数技术公司的全方位CAX应用软件。PTC公司在该软件开发当中，提出单一数据库、参数化、基于特征、全相关等新概念，彻底打破机械CAD/CAM/CAE的传统观念。利用Pro/ENGINEER软件这种全新的设计理念，能将产品的设计至生产过程集成到一起，让工程师们便捷、高效的完成同一产品从设计到制造的所有工作。全相关性：Pro/ENGINEER的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，包括装配体、设计图纸，以及制造数据。全相关性鼓励在开发周期的任一点进行修改，却没有任何损失，并使并行工程成为可能，所以能够使开发后期的一些功能提前发挥其作用。基于特征的参数化造型：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。例如：设计特征有弧、圆角、倒角等等，它们对工程人员来说是很熟悉的，因而易于使用。 装配、加工、制造以及其它学科都使用这些领域独特的特征。通过给这些特征设置参数（不但包括几何尺寸，还包括非几何属性），然后修改参数很容易的进行多次设计叠代，实现产品开发。 数据管理：加速投放市场，需要在较短的时间内开发更多的产品。为了实现这种效率，必须允许多个学科的工程师同时对同一产品进行开发。数据管理模块的开发研制，正是专门用于管理并行工程中同时进行的各项工作，由于使用了Pro/ENGINEER独特的全相关性功能，因而使之成为可能。装配管理：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。易于使用：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。1.5.2 AUTOCAD软件简介AUTOCAD是由美国AUTOCAD欧特克公司于二十世纪八十年代初为微机上应用CAD技术而开发的绘图程CAD2010序软件包，经过不断的完善，现已经成为国际上广为流行的绘图工具。 AUTOCAD具有良好的用户界面，通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作。它的多文档设计环境，让非计算机专业人员也能很快地学会使用。在不断实践的过程中更好地掌握它的各种应用和开发技巧，从而不断提高工作效率。AUTOCAD具有广泛的适应性，它可以在各种操作系统支持的微型计算机和工作站上运行，并支持分辨率由320200到20481024的各种图形显示设备40多种，以及数字仪和鼠标器30多种，绘图仪和打印机数十种，这就为AUTOCAD的普及创造了条件。AUTOCAD软件具有如下特点：(1) 具有完善的图形绘制功能。(2)有强大的图形编辑功能。(3)可以采用多种方式进行二次开发或用户定制。(4)可以进行多种图形格式的转换，具有较强的数据交换能力。(5)支持多种硬件设备。(6)支持多种操作平台(7)具有通用性、易用性，适用于各类用户此外，从AutoCAD2000开始，该系统又增添了许多强大的功能，如AUTOCAD设计中心（ADC）、多文档设计环境（MDE）、Internet驱动、新的对象捕捉功能、增强的标注功能以及局部打开和局部加载的功能，从而使AUTOCAD系统更加完善。49第二章 电脑显示器底座三维模型的设计、建模和分析第二章 电脑显示器底座三维模型的设计、建模和分析2.1电脑显示器底座三维模型的设计2.1.1电脑显示器底座的工艺性塑料制品的设计不仅要满足使用要求，而且要符合塑料的成型工艺特点，同时还要尽量使模具结构简单化。在进行制品结构工艺性设计时，必须在保证制品的使用性能、物理性能与力学性能、电气性能、耐蚀性能和耐热性能的前提下，尽量选用价廉且成型性能好的塑料。同时，还应该力求制品结构简单、壁厚均匀且成型方便。另外，同时考虑模具的总体结构合理，使模具型腔易于制造，模具的抽芯和推出机构简单。塑件制品形状应有利于模具的分型、排气、补缩和冷却。1、材料的选择塑件的选材主要注意以下几个方面：（1） 塑料的力学性能：如强度、刚性、韧性、弹性、弯曲性能、冲击性能以及对应力的敏感性。（2） 塑料的物理性能：如对使用环境温度变化的适应性、光学特性、绝热或电气绝缘的程度、精加工和外观的完美程度等。（3） 塑料的化学性能：如对接触物的耐腐蚀性、卫生程度以及使用上的安全性等。（4） 必要的精度：如收缩率的大小及各向收缩率的差异。（5） 成型工艺性：如塑料的流动性、结晶性、热敏性等。因本制品工作在常温下，不与水接触，所以初步选择成型的材料为ABS，ABS的结构特点是线性结构非结晶型，使用温度为70C以下，化学稳定性较好，机械强度较好，有一定的耐磨性，成型性能很好，成型前原料要干燥，但耐热性较差，吸水性较大，广泛应用于电器外壳、汽车仪表盘、日用品中。2、塑件的尺寸和精度（1） 塑件的尺寸：塑件总体尺寸收到塑料流动性的限制。在一定的设备和工艺条件下，流动性好的塑料可以成型较大尺寸的塑件；反之成型出的塑件尺寸较小。通常，只要能满足塑件的使用要求，应将塑件设计紧凑一些，尺寸小一些，以节约能源和模具制造成本。通过对现有电脑显示器底座的认知，初选设计件的最大外形尺寸为。（2） 塑件的精度：影响塑件精度的因素很多，如模具制造精度及其使用后的磨损程度，塑件收缩率的波动，成型工艺条件的变化，塑件的形状，脱模斜度及成型后的尺寸变化等。在一般生产过程中，为了降低模具的加工难度和模具的生产成本，在满足塑料使用要求的前提下将尽可能地把塑件尺寸精度设计得低一些。根据选择的材料ABS，制品的精度按照一般精度MT3级制造。2.1.2电脑显示器底座的结构1、壁厚塑件的壁厚首先取决于塑件的使用要求，如强度结构、重量、电气性能、尺寸稳定性以及装配等各项要求，此外，还应该尽量使各处壁厚均匀。塑件的壁厚一般在1-6之间，常用23。根据制件的最大外形尺寸，属于中等制件，初选壁厚值为2。2、脱模斜度由于塑件成型时冷却过程中产生收缩。使其紧箍在凸模或型芯上。为了便于脱模，防止因脱模力过大而拉坏或使其表面受损，与脱模方向平行的塑件内、外表面都应具有合理的斜度。根据材料ABS的特性，选择制件内、外表面的脱模斜度为。3、加强筋塑料的强度并不随其壁厚的增大而增大。反而会因壁厚的增大而导致收缩时产生能应力，降低其强度。塑料制件应该采取薄壁的网络结合结构，在薄壁部位设置加强筋，以提高截面的惯性矩。加强筋的厚度为制件厚度的0.50.7倍。初定加强筋的厚度为1。4、圆角塑件设置圆角，不但能使其成型时熔体流动性能好，成型顺利，而且能减少应力集中。因为当制件带有尖角时，往往会在尖角处产生应力集中，在受力或受冲击时发生断裂。圆角半径与壁厚的关系：内圆角半径=0.5壁厚=1，外圆角半径=1.5壁厚=3。2.2电脑显示器底座三维模型的实体建模1、 打开Pro/ENGINEER软件。2、 在菜单栏中选择【文件】-【新建】，选择【零件】-在【名称】中输入DIZUO-去掉【使用缺省模板】的勾-【确定】-弹出【新文件选项】对话框，选择mmns_part_solid-【确定】。3、 选择【拉伸】点击鼠标右键-选择【定义内部草绘】。4、 选择FRONT作为草绘平面，结果如图2-1所示。图2-1 草绘平面及参照5、 选择【草绘】-进行如图2-2所示的草绘。图2-2 草绘参数6、 选择【完成】-在深度值输入框中输入25-【完成】，结果如图2-3所示。图2-3 拉伸结果7、 选择【拉伸】点击鼠标右键-选择【定义内部草绘】。8、 选择图2-4所指平面作为草绘平面，结果如图2-5所示。图2-4 草绘平面图2-5 草绘参照9、 选择【草绘】-进行如图2-6所示的草绘。图2-6 草绘参数10、 选择【完成】-在深度值输入框中输入30-【完成】，结果如图2-7所示。图2-7 拉伸结果11、 选择【拉伸】点击鼠标右键-选择【定义内部草绘】。12、 选择图2-8所指平面作为草绘平面，结果如图2-9所示。图2-8 拉伸平面图2-9 拉伸参照13、 选择【草绘】-进行如图2-10所示的草绘。图2-10 拉伸参数14、 选择【完成】-在深度值输入框中输入23-选择拉伸方向-选择移除材料-【完成】，结果如图2-11所示。图2-11 拉伸结果15、 选择【拉伸】点击鼠标右键-选择【定义内部草绘】。16、 选择图2-12所指平面作为草绘平面，结果如图2-13所示。图2-12 拉伸平面图2-13 拉伸参照17、 选择【草绘】-进行如图2-14所示的草绘。图2-14 草绘参数18、 选择【完成】-在深度值输入框中输入60-【完成】，结果如图2-15所示。图2-15 拉伸结果19、 选择【拔模】-选择如图2-16所示的【参照】，拔模曲面选择步骤14拉伸切除材料后的2个侧面，拔模枢轴选择图2-12所示平面，角度选择向外1。图2-16 拔模参照20、 选择【拔模】-选择如图2-16所示的【参照】，拔模曲面选择步骤18拉伸后的2个侧面，拔模枢轴选择图2-12所示平面，角度选择向内1。21、 选择【壳】-厚度改为2-鼠标左键选择如图2-17所示平面-【完成】，结果如图2-18所示。图2-17 抽壳平面图2-18 抽壳结果22、 选择【拉伸】点击鼠标右键-选择【定义内部草绘】。23、 选择图2-19所指平面作为草绘平面，结果如图2-20所示。图2-19 草绘平面图2-20 草绘参照24、 选择【草绘】-点击鼠标右键-【参照】，选择如图2-21所示的边作为参照-【确定】-【关闭】-草绘如图2-22所示图形-【完成】-在深度值输入框中输入23-【完成】，结果如图2-23所示。图2-21 草绘基准图2-22 草绘参数图2-23 拉伸结果25、 选择【拉伸】点击鼠标右键-选择【定义内部草绘】。26、 选择图2-24所指平面作为草绘平面，结果如图2-25所示。图2-24 草绘平面图2-25 草绘参照27、 选择【草绘】-点击鼠标右键-【参照】，选择如图2-26所示的边作为参照-【确定】-【关闭】-草绘如图2-27所示图形-【完成】-在深度值输入框中输入13-【完成】，结果如图2-28所示。图2-26 草绘基准图2-27 草绘参数图2-28 拉伸结果28、 选择【拔模】-选择如图2-16所示的【参照】，拔模曲面选择步骤24和步骤27拉伸后的8个侧面，拔模枢轴选择图2-17所示平面，角度选择向外1。29、 选择【圆角】-圆角半径值改为1-选择制件所有的内尖角边。30、 选择【圆角】-圆角半径值改为3-选择制件所有的外尖角边，制件如图2-29、2-30所示。图2-29 倒角结果图2-30 倒角结果2.3电脑显示器底座三维模型的分析2.3.1电脑显示器底座三维模型的质量属性分析Pro/ENGINEER软件除了具备CAD功能外，还具有一定的CAE功能，有一定的分析、计算性能。在Pro/ENGINEER中，点选菜单栏中的【分析】-【测量】-【面积】，测量结果:在FRONT平面(垂直于Z轴的平面)上的投影面积为。点选【分析】-【模型】-【质量属性】命令，在弹出的“质量属性”对话框中输入材料密度，分析结果见图2-31。图2-31 质量属性分析结果2.3.2电脑显示器底座三维模型的拔模检测在Pro/ENGINEER中，利用系统提供的功能可以对模型进行拔模检测。依次点选下拉式菜单中的【分析】-【模具分析】-【拔模斜度】，检测结果见图2-32和图2-33。图2-32 外表面拔模检测图2-33 内表面拔模检测结合图2-32和图2-33分析，电脑显示器底座的实体模型是合理的，零件是可塑的，电脑显示器底座在注塑过程中，塑件能顺利的和模具脱离。第三章 注塑模具设计第三章 注塑模具设计本设计为电脑显示器底座塑料件，如图3-1所示。塑件的质量要求是不允许有裂纹和变形缺陷；脱模斜度1；塑件材料ABS，生产批量50万件/年，塑件公差按模具设计要求进行转换。图3-1 制件3.1塑件成型工艺性分析3.1.1塑件的分析（1） 外形尺寸 该塑件壁厚为2，塑件外形尺寸不大，塑件熔体流程不太长，适合于注射成型。（2） 精度等级 塑件尺寸的公差不一样，按实际公差进行计算。（3） 脱模斜度 ABS属于无定型塑料成型收缩率较小，选择该塑件上型芯和凹模的统一脱模斜度为1。3.1.2 ABS的性能分析（1) 使用性能 综合性能好、冲击强度、力学强度较高，尺寸稳定，耐化学性，电气性能良好；易于成型和机械加工，其表面可镀铬，适合制作一般机械零件、减摩零件、传动零件和结构零件。（2) 成型性能1） 无定型塑件。其品种很多，各品种的机电性能及成型特性 也各有差异，应按品种来确定成型方法及成型条件。2） 吸湿性强。含水量应小于3%，必须充分干燥，要求表面光泽的塑件应要求长时间预热干燥。3） 流动性中等。溢边料0.04左右。4） 模具设计时要注意浇注系统，选择好的进料口位置、形式。推出力过大或者机械加工时塑件表面呈现白色痕迹。（3） ABS的主要性能指标 其性能指标见表3-1。表3-1 ABS的性能指标密度/1.021.08屈服强度/50比体积/0.860.98拉伸强度/38吸水率/(%)0.20.4拉伸弹性模量/1400熔点/130160抗弯强度/80计算收缩率/(%)0.30.8抗压强度/53比热容/1470弯曲弹性模量/14003.1.3 ABS的注射成型过程及工艺参数（1）注射成型过程1）注射前的准备 对ABS的色泽、粒度和均匀度等进行检验，由于ABS的吸水性较大，成型前应进行充分的干燥。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，其过程可分为充模、压实、保压、倒流和冷却五个阶段。3）塑件的后处理。处理的介质为空气和水，处理温度为6070C，处理时间为1620s 。（2）注射工艺参数1）注射机 螺杆式，螺杆转数为45r/min 。2）料筒温度（） 后段150170；中段165180；前段180200 。3）喷嘴温度（） 170180 。4）模具温度（） 6080 。5）注射压力（） 7090 。6）成型时间（s） 25（注射时间5，冷却时间9.3，辅助时间10.7）。3.2拟定模具的结构形式3.2.1分型面位置的确定通过对塑件结构形式的分析，分型面应该选在电脑显示器底座截面积最大且利于开模取出塑件的底平面上，其位置如图3-2所示。图3-2 分型面3.2.2型腔数目和排列方式的确定（1） 型腔数目的确定 塑件的产量为50万件/年，塑件预计的成型周期为20s ，设一年工作时间10个月，每个月工作22天，每天工作时间16小时。则产量件/年，所以模具的型腔数为一模一腔即可。（2） 模具结构形式的确定 从上面的分析可知，本模具设置为一模一腔，根据塑件的结构形状，推出机构拟采用脱模板推出的推出形式。浇注系统设计时，流道采用垂直式流道交口套形式的直接浇口。由上所述分析可确定选用带脱模板的单分型面注塑模。3.2.3注塑机型号的确定（1） 注射量的计算 通过Pro/ENGINEER软件建模分析结果（图2-31）得：塑件体积：塑件质量：（2） 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，但是可以根据经验按照塑件体积的0.2-1倍估算。由于本次采用流道简单并且较短，因此浇注系统的凝料按照塑件的0.2倍估算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为：（3） 选择注射机 根据经验注塑机的一次最大注射量不宜超过公称注射量的80% ，所以注塑机的最少注射量为：根据以上计算，初步选定公称注射量为，注射机型号为FM125式注射机，其主要技术参数见表3-2。表3-2 注塑机参数理论注射容量/200移模行程/350螺杆柱塞直径/45最大模具厚度/425注射压力/MPa175最小模具厚度/175注射速率/117塑化能力/22模具定位孔直径/125螺杆转速/200喷嘴球半径/15锁模力/kN1250喷嘴口孔径/3拉杆内间距/375410(4) 注射机的相关参数的校核1） 注射压力校核 ABS所需注射压力为100130，这里取=115，该注塑机的公称注射压力=175，注射安全系数=1.251.4，这里取=1.3，则，所以，注射机注射压力合格。2） 锁模力校核1 塑件和浇注系统在分型面上的投影面积，因为浇注系统为直接浇口，故即为塑件在分型面上的投影面积，由Pro/ENGINEER软件分析得塑件在分型面上的投影面积为。2 模具型腔内的涨型力，则：式中，是型腔的平均计算压力值。由表3-2可得注射机的公称锁模力，锁模力安全系数=1.11.2，这里取=1.2，则： 所以，注射机锁模力合格。对于其他安装尺寸的校核等到模架选定，结果尺寸确定后方可进行。3.3模流分析浇注系统的设计3.3.1Pro/Engineer环境下电脑显示器底座的浇口位置分析电脑显示器底座在注塑过程中，熔融的塑料经过浇注系统进入型腔，它在型腔中的流动状态会影响到塑件的质量，而模具成型零件的形状和尺寸是影响塑料流动的重要因素。如果模具设计不合理，塑料流动不均匀，开模后取出的塑件产生变形和应力，甚至塑件的形状和尺寸达不到要求。因此，在模具设计完成后，通过一套模拟软件来模拟塑料在模具中的流动，发现和分析零件和模具在设计中的不足，从而在模具制造之前加以改进和完善，降低模具的废品率。注射成型充模流动过程是一个相当复杂的物理过程，高温塑料熔体在压力的驱动下通过流道、浇口向型腔内充填，将型腔内的气体排出，这需要确定排气的位置，多股流料在某处汇合会形成熔接痕，这需要确定熔接痕的位置，在传统的模具设计中，这些问题需要经过多次试模之后才能够得到圆满解决，增加了生产成本，延长了模具生产周期。通过计算机辅助工程（CAE)，在计算机上进行塑料熔体的液态流动性模拟分析，确定浇口的位置、排气的位置、熔接痕的位置、以及可能产生充模不满的位置，这样在模具设计时就可以采取有效段来避免这些问题的产生。Plastic Adviser(塑料顾问)是Pro/Engin