毕业设计（论文）-基于CAD CAM的DVD外壳面板注塑模具设计（全套图纸三维）.pdf

密级：密级： 学号：学号： 本 科 生 毕 业 论 文 （ 设 计 ）本 科 生 毕 业 论 文 （ 设 计 ） 基于基于 CAD/CAM 的的 DVD 外壳面板注塑模具设计外壳面板注塑模具设计 学学 院：院： 专专 业：业： 班班 级：级： 学生姓名：学生姓名： 指导老师：指导老师： 完成日期：完成日期： 学士学位论文原创性申明学士学位论文原创性申明 本人郑重申明：所呈交的论文（设计）是本人在指导老师的指导下独立进行 研究， 所取得的研究成果。 除了文中特别加以标注引用的内容外， 本论文 （设计） 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。 对本文的研究做出重要 贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律 后果由本人承担。 学位论文作者签名（手写）： 签字日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借 阅。 本人授权江西科技学院江西科技学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 保 密 ， 在 年解密后适用本授权书。 不保密 。 （请在以上相应方框内打“” ） 学位论文作者签名（手写）： 指导老师签名（手写）： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 江西科技学院本科生毕业论文（设计） I 摘要 在人们的日常生活中，塑料产品的应用随处可见，大到我们家用的冰箱，洗衣 机，小到家庭用筷子和碗。都有塑料模具的影子。本论文以 DVD 外壳面板为原型进 行塑料模具的设计，包括其材料成型工艺的分析，分型面的选择，浇筑系统的设计， 以及最后的注塑机的校核计算和注射量的计算等等，本文采用自上而下的模具设计 方法，通过理论联系实际的工作方法，设计出合理的 DVD 外壳面板注塑模具。 本文设计的内容就是 DVD 外壳面板注塑模具，材料为 ABS，根据其结构形状特点 以及通过对 DVD 外壳面板成型工艺的正确分析，同时本文对注塑模具进行简要介绍， 对注塑模具中的主要零件进行设计计算，在设计过程中着重考虑其生产实际中的经 济性和合理性。 关键词：塑料模具，注射成型，分型面 全套图纸，加 153893706 江西科技学院本科生毕业论文（设计） II 江西科技学院本科生毕业论文（设计） II Abstract Plastic molding products are plastic as the main structural material. The proces sing of products.Referred to as the plastic parts.plastic molding products are widely used.Especially in the electronic instrument electrical equipment ,communication to ols ,etc to obtain a large number of applications . such as all kinds of stress are s hell stents structure decoration.Based process equipment as the main production of plastic products of plastic mold .occupies an important position in national econom y mould technology has also become to plastic molding is an important method .it is mainly suitable for thermoplastic molding .and can be a complicated shape of precision plastic forming parts is the adsl surface shell as a design model .This pa per will be injection mold related knowledge as the basis.the overall design process of plastic injection mould are expounded. Design the content of this article is shell of plastic injection mould ,materials for ABS .According to the shape of the structure characteristics and through the an alysis of the right across the shell molding process,determine the overall distributio n of cavity choose the parting surface determine the demoulding way .The design of gating system,etc. Keywords：Plastic mold；injection molding；the parting surface 江西科技学院本科生毕业论文（设计） III 目目 录录 摘要 . I Abstract . II 1 绪论 . 1 1.1 我国模具行业的发展方向和前景 . 1 1.2 注塑模具设计与制造技术 . 2 2 塑件 3D 建模及注射成型工艺分析 . 1 2.1 塑件的 3D 模型 . 11 2.2 塑件的注射成型工艺性分析 . 13 2.3 注塑机 . 5 3 模具结构设计 . 7 3.1 型腔数目的确定 . 7 3.2 分型面的确定 . 7 3.3 浇口的确定 . 7 3.4 模具材料的确定 . 7 3.5 浇注系统的设计 . 7 3.6 成型零件结构设计 . 9 3.7 抽芯结构设计 . 11 3.8 模架的选用 . 13 3.9 导向机构的设计 . 14 3.10 顶出机构的设计 . 14 3.11 排气设计 . 15 3.12 温度调节系统设计 . 15 4 注射机的校核 . 16 4.1 最大注塑量的校核 . 16 4.2 锁模力的校核 . 16 4.3 模具外形尺寸校核 . 17 4.4 模具厚度校核 . 17 总 结 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 致 谢 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 参考文献 . 28 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 1 1 绪论绪论 1.1 我国模具行业的发展方向和前景我国模具行业的发展方向和前景 经过 1990 年代的高速发展，中国的模具产业已经达到一定的水平，生产 能力也有了相当大的提高，模具市场的规模也正在逐步扩大。过去十年，中 国模具工业（主要集中在汽车、电子信息以及电器）以每年 15%左右的增长速 度快速发展。 与 2004 年相比，2005 年中国的模具生产值增加了 125%，以 610 亿人民币 居世界第三位。其中，出口比前一年增加了 150%。 1.2 注塑模具设计与制造技术注塑模具设计与制造技术 1.2.1 注塑模具的可视化设计 模具三维设计能对模具的可制造性加以评价，大大减少了设计失误。通 过可视化模具设计，可以很清楚地知道塑料在模具内部的流动情况，通过模流 分析，有可以很清楚地知道模具的型腔型芯能不能用，设计的结构合理与否。 2 塑件塑件 3D 建模及注射成型工艺分析建模及注射成型工艺分析 2.1 塑件的塑件的 3D 模型模型 运用 UG 绘图软件绘制塑件的 3D 图，如图 3.1 所示下： 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 2 图 3.1 DVD 外壳面板 2.2 塑件的注射成型工艺性分析塑件的注射成型工艺性分析 2.2.1 初步分析 通过 UG 对 3D 模型质量属性分析 分析结果：单件体积= 19875 3 单件投影面积=28553 2 密度=1.05g/cm3 单件质量=15.6g 2.2.2 塑件注射成型工艺性 CAE 分析 利用 Moldflow 对塑件进行最佳浇口分析，塑料流动性分析，冷却质量分 析，缩痕分析等。 初始条件：ABS 在 Moldflow 中搜索到此材料，可以查看材料的一些具 体信息。以这些信息作为分析的初始条件。其中模具温度为 C 。 38 ，熔化温度 为 C 。 240 ， 材 料 融 化 温 度 范 围 ： CC 。 280200 ， 模 具 温 度 范 围 ： CC 。 5720 ，塑料固体密度为 1.05 3，融化密度为 1.03 3，最大剪切应 力为 0.26MPa。 第一步：导入模型； 第二步：划分网格，如图 3.4 所示； 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 3 图 3.4 划分网格 第三步： 网格统计， 如图 3.5 所示； 图 3.5 网格统计 第四步：网格修复； 第五步：最佳浇口分析，如图 3.6 所示； 分析结果：图 3.6 中，蓝色为浇口的最佳区域，红色为最差区域。从图 中可以看出，浇口最佳位置点在塑件的中部区域的第二个圆柱面上。图中出 现红色区域，说明该处浇口最差点。显然在塑件中部设置浇口会使模具结构 边得很复杂。 图 3.6 最佳浇口分析 第七步：充填时间分析，如图 3.8 所示； 图 3.8 充填时间分析 第八步：温度分析，如图 3.9 所示； 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 4 图 3.9 温度分析 第九步：熔接痕分析，如图 3.10 所示； 图 3.10 熔接痕分析 第十步：气穴分析，如图 3.11 所示； 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 5 图 3.11 气穴分析 第十一步：锁模力分析，如图 3.12 所示； 图 3.12 锁模力分析 2.3 注塑机注塑机 2.3.1 注塑成型工艺参数 查模具设计手册可知 ABS 料注射成型的主要工艺参数如下表 3-1 表 3-1ABS 料注射成型的主要工艺参数 工艺参数 规格 工艺参数 规格 预热和干燥 温度 t/: 8095 成型时间 /s 注射时间 05 时间/h: 45 保压时间 1530 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 6 料筒温度 t/ 后段 150170 冷却时间 1530 中段 165180 总周期 4070 前段 180200 螺杆转速 n/() 3060 喷嘴温度 t/ 170180 后处理 方法 红外线灯烘箱 模具温度 t/ 5080 温度 t/ 70 注射压力 p/Mpa 60100 时间/h 24 2.3.2 注塑机的选择 由公称注射量选定注射机 由 3.2.1 分析已得出单个塑件体积 V=15144 3 ，流道凝料 V=4545 3 实际注射量为:V 实=151442+4545=34.833cm 3； 根据实际注射量应小于 0.8 倍公称注射量原则, 即： 0.8V公 V实 V公= V实/0.8 =34.8330.8 =43.541cm 3； 由上计算初步确定注塑机为 SZ-60/60，查模具设计手册注塑机主要技术参数如 下表 3-2。 表3-2 国产注射机SZ-60/60技术参数表 特性 内容 特性 内容 结构类型 卧 拉杆内间距(mm) 320520 理论注射容积（cm 3） 60 移模行程(mm) 300 螺杆直径(mm) 40 最大模具厚度(mm) 350 注射压(MPa) 145 最小模具厚度(mm) 170 注射速率(g/s) 100 锁模形式(mm) 液压 塑化能力(g/s) 11.7 模具定位孔直径(mm) 125 螺杆转速(r/min) 20200 喷嘴球半径(mm) 35 锁模力(KN) 600 喷嘴口直径（mm） 4 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 7 3 模具结构设计模具结构设计 3.1 型腔数目的确定型腔数目的确定 注塑模的型腔数目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔数目的确 定时主要考虑以下几个有关因素： （1）塑件的尺寸精度； （2）模具制造成本； （3）注塑成型的生产效益； （4）模具制造难度。 考虑到该塑件是一般日用品，根据生产批量和经济因素，初步确定该模 具为一模两腔。 3.2 分型面的确定分型面的确定 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、塑件结构 工艺性及尺寸精度、嵌件的位置、塑件的推出、排气等多种因素的影响。 除了以上这些基本原则以外，分型面的选择还要考虑到型腔在分型面上 的投影面积的大小。为了保证侧向型芯的位置的放置及抽芯机构的动作顺 利，应以浅的侧向凹孔或短的侧向凸台作为抽芯方向，而将较深的凹孔或较 高的凸台放置在开合模方向。 3.3 浇口的确定浇口的确定 ABS 料的流动性好,可适用于各种浇口,为了不影响外观,确定使用潜伏浇 口。浇口位置已经在 3.2.2 分析中确定。 3.4 模具材料的确定模具材料的确定 现有模具模架已经标准化,所以在模具材料的选择时主要是根据制品的特 性和使用要求选择合理的型腔和型芯材料.如何合理的选择模具钢,是关系到 模具质量的前提条件,如果选材不当，则所有的精密加工所投入的工时,设备 费用将浪费。 3.5 浇注系统的设计浇注系统的设计 注塑模的浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔入口为止的塑料 熔体的流动通道，它由主流道，分流道，冷料穴和浇口组成。它向型腔中的 传质，传热，传压情况决定着塑件的内、外表质量，它的布置和安排影响着 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 8 成型的难易程度和模具设计及加工的复杂程度，所以浇注系统是模具设计中 的重点内容之一。 3.5.1 主流道设计 主流道是一端与注塑机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有有 锥度的流动通道。根据注塑机型号设计主流道尺寸，具体尺寸详见图纸。 由于主流道要与高温的塑料熔体和喷嘴反复接触和碰撞，所以主流道部 分常设计成可拆卸的主流道浇口套，以便选用优质的钢材单独加工和热处 理。浇口套结构设计如图 4.1 所示采用两颗 M520L 螺钉固定。由注塑机确定 定位圈的尺寸，定位圈采用两颗 M620L 螺钉固定，如图 4.2 所示。 图 4.1 浇口套 图 4-2 定位圈 3.5.2 分流道设计 分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转 向作用，分流道的长度取决于模具型腔的总体布置和浇口位置，分流道的设 计应尽可能短，以减少压力损失，热量损失和流道凝料。分流道的断面形状 有圆形，矩形，梯形，U 形和六角形。浇道的截面积越大，压力的损失就越 大；浇道的表面积越小，热量的损失就越少。用浇道的截面积和表面积的比 值来表示浇道的效率，效率越高，浇道的设计越合理。考虑热量损失和浇道 加工性能等因素，查6P151 表 4-3，选择圆形截面的分浇道。具体详见图 4.3 所示。 3.5.3 冷料井 冷料井一般位于主流道对面的动模板上，或处于分流道末端，其作用是 存放料流前端的冷料，防止冷料进入型腔而形成冷接缝，此外，开模时又能 将主流道凝料从定模板中拉出，冷料井的尺寸，宜稍大于主流道大端的直 径，长度约为主流道大端直径。该模具的冷料井设计锥形的冷料井。冷料井 如图 4.3 所示： 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 9 3.5.4 浇口 浇口是连接分流道与型腔的一段细短的通道，它是浇注系统的关键部 分，浇口的形状，数量，尺寸和位置对塑件的质量影响很大，浇口的主要作 用有两个，一是塑料熔体流经的通道，二是浇口的适时凝固可控制保压时 间。浇口的类型有很多，有点浇口，侧浇口，直接浇口，潜伏式浇口等，各 浇口的应用和尺寸按塑件的形状和尺寸而定。该模具采用潜伏式浇口，已在 4.3 中得到确定。其有以下特性: 形状简单，去除浇口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保证； 试模时如发现不当，容易及时修改； 能相对独立地控制填充速度及封闭时间； 对于壳体形塑件，流动充填效果较佳。 浇口的截面形状和分流道的一样都采用圆形截面，与分流道的连接方式 见图 4.3 所示。 图 4.3 主流道、分流道、浇口的连接情况 3.6 成型零件结构设计成型零件结构设计 所谓成型零件是模具中决定塑件几何形状和尺寸的零件，它包括凹模、 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 10 型芯、镶块、成型杆和成型环等。成型零件工作时，直接与塑料接触，承受 塑料熔体的高压、料流的冲刷，脱模时与塑件间还发生磨擦。因此，成型零 件要求有正确的几何形状，较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，此外，成 型零件还要求结构合理，有较高的强度、刚度及较好的耐磨性能。 设计成型零件时，应根据塑料的特性和塑件的结构及使用要求，确定型 腔的总体结构，然后根据成型零件的加工、热处理、装配等要求进行成型零 件结构设计，计算成型零件的工作尺寸，对关键的成型零件进行强度和刚度 校核。以下是成型零件的结构设计。 根据产品特征，为了便于加工制造，型腔采用整体镶嵌式，型腔靠用 8 颗 M840L 螺钉固定于型腔板，如图 4.4 所示；型芯也采用整体镶嵌式，型芯 用 8 颗 M830L 螺钉固定，如图 4.5 所示； 图 4.4 型腔 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 11 图 4.5 型芯 3.7 抽芯结构设计抽芯结构设计 内侧分型与抽芯机构用来成型具有内侧凹槽和孔的塑件；成型壳体制品 的局部凸起、凹槽和肓孔。因为抽芯机构的注射模，其可动零件多，动作复 杂。因此，侧抽机构的设计应尽量可靠、灵活和高效。本产品图需要抽芯位 置如图 4.6 所示平面所示： 图 4.6 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 12 本设计采用斜顶结构来成型内侧抽芯 a.斜顶及其组件的性能要求 斜顶有相对于其他零件的运动而且行位还是产品成型结构部分，因此行 位及与其想配合的零件不仅满足一定的耐磨性要求还必须具有一定成型零件 的性能。 斜顶及其组件的具体性能必须满足以下几点： （1）高表面硬度：表面淬火或者渗碳或渗氮处理到 HRC50。 （2）各相配合的零件不可为相同材料以防粘着磨损。 （3）配合要求：与固定在 B 板上的耐磨片采用 H7/f7 间隙配合；与 B 板 避空即可；与下模镶件采用 H7/f7 配合。详细的配合情况见模具总装的配合 要求。 b. 斜顶的尺寸计算 （1）斜顶的抽芯距离 斜顶的抽芯距离为 0.72，所以 S1.5mm （2）斜顶的顶出行程 由 HS/tan 解得：H15mm； 式中： -为斜顶的倾斜角度；为 5。 斜顶的具体结构如图 4.7 所示，其性能要求以及详细尺寸见斜顶零件 图。 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 13 图 4.7 抽芯结构图 3.8 模架的选用模架的选用 注射模标准模架共有两个国家标准：一是使用于模板尺寸 BL560mm 900mm 的中小型模架（GB/T12556.11990）；二是使用于模板尺寸 BL 为 630mm630mm1250mm2000mm 的大型模架（GB/T12555.11990）。 塑料模具型腔在成型过程中承受着塑料熔体的高压，如果侧壁或底板的 强度不足，则可能产生开裂，如果强度不足，则可能产生过大的变形，造成 溢料，使脱模困难，型腔侧壁和底板厚度的计算方法有强度计算和刚度计算 两种，一般情况下，大尺寸型腔刚度不足是主要问题，应按刚度条件计算， 小尺寸型腔强度不足是主要问题，应按强度条件计算。 根据制件的尺寸分析，本制件的成型型腔属于较大尺寸，所以应按刚度 来计算，而型腔采用的是整体嵌入式，根据型腔的材料和经验，型腔的壁厚 为 1719mm，模套壁厚 4550mm。 由 此 按 经 验 参 考 标 准 模 架 ， 选 取 标 准 模 架 为I-150200 GB/T 12556.1-1990 表 4-1 模架参数表 名称 材料 尺 寸（mm） 定模座板 45 钢 250 450 25 定模板 45 钢 200 45090 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 14 动模板 45 钢 250 450 50 垫块 45 钢 38 45070 动模座板 45 钢 250 450 50 推板 45 钢 120 45015 推板固定板 45 钢 120 450 20 3.9 导向机构的设计导向机构的设计 注射模的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。导柱导向机构 用于动、定模之间的开合模导向和脱模机构的运动导向。锥面定位机构用于 动、定模之间的精密对中定位。 合模导向机构的设计 导柱：由模架已经确定基本尺寸为20mm，总长 L=135mm，详细资料看 零件图纸； 导套：由导柱基本尺寸确定，长度 L=90mm，详细资料看零件图纸。 3.10 顶出机构的设计顶出机构的设计 注射成型每一循环中，塑件必须准确无误地从模具的凹模或型芯上脱 出，完成脱出塑件的装置称为脱模机构，也称顶出机构。 本设计使用简单的推杆脱模机构和利用斜顶设计推出机构的类型为一次 推出机构。因为该塑件的分型面简单，结构也不复杂，采用推简单的脱模机 构可以简化模具结构，给制造和维护带来方便。顶出机构如图 4.8 所示。 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 15 图 4.8 推出结构 3.11 排气设计排气设计 在塑料熔体填充注射模腔过程中，模腔内除了原有的空气外，还有塑料 含有的水分在注射温度下蒸发而形成的水蒸汽，塑料局部分解产生的低分子 挥发气体，塑料助剂挥发（或化学反应）所产生的气体以及热固性塑料交联硬 化释放的气体等；这些气体如果不能被熔融塑料顺利地排出模腔，将在制件 上形成气孔，接缝，表面轮廓不清，不能完全充满型腔，同时，还会因为气 体被压缩而产生的高温灼伤制件，使之产生焦痕，色泽不佳等缺陷。模具的 排气可以利用排气槽排气，分型面排气，利用型芯，推杆，镶件等的间隙排 气。 3.12 温度调节系统设计温度调节系统设计 在注塑成型过程中，模具的温度直接影响到塑件成型的质量和生产效 率。由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，模具的温度要求也不同。流 动性差的塑料如 PC，POM 等，要求模具温度高，温度过低会影响塑料的流 动，增大流动剪切力，使塑件内应力增大，出现冷流痕，银丝，注不满等缺 陷。普通的模具通入常温的水进行冷却，通过调节水的流量就可以调节模具 江西科技学院本科生毕业论文（设计） 16 的温度，为了缩短成型周期