基于PROE的家庭型手称外壳上盖注射模具设计毕业论文.doc

毕业设计(论文)正文基于基于 PRO/EPRO/E 的家庭型手称外壳上盖注射模具设计的家庭型手称外壳上盖注射模具设计摘摘 要要：PRO/E3.0 是当今世界上最先进、最流行的工业设计软件之一。本文运用其专业注塑模模块 EMX4.1 完完整整地设计出了一套手称外壳上盖模具。本文结合大学所学知识，运用先进软件，将模具设计的过程贯穿全文，包括材料和塑件的分析、注射机的选择、分型面的创建、成形零件的设计、模架的添加、浇口的设计以及顶出装置的设计等等。在整套模具设计完成之后，作者对模具工作的整个过程进行了文字性的描述。关键词：关键词：PRO/E；手称外壳上盖；注塑模；分型面；EMX4.1Based on PRO / E said the family hand-shell moldinjection site designAbstract：The PRO/E3.0 is one of the most advanced and the most popular industrial design of in the world in the nowadays software .This text having designed out a set of Hand said shell shelters mold completely by its specialized Produce plastic articles by injection moulding model module which called EMX4.1. The text combines the knowledge studied of the university and use the advanced software to run through the design course of the mould the full text. Including analysis Material and moulding, choice the injecting machine, create parting surface, design forming part, add mould shelf, design gate and the device of carry out and so on. After all design of the mold, the author gives a written description for the entire process of the mold.Keywords: PRO/E； Hand said shell shelters；Injection Mold；Sub-surface；EMX4.1.手称外壳上盖的模架爆炸图手称外壳上盖的模架爆炸图目录目录1 1 绪论绪论 .1 1 1.1 塑胶模具设计发展趋势 .1 1.2 注射成型简介 .2 1.3 本模具设计的要领 .3 1.4 本章小结 .32 2 工艺性分析工艺性分析 .4 42.1 家庭型手称上盖的使用材料及工艺特性分析 .42.2 家庭型手称上盖外壳结构工艺性分析 .4 2.3 本章小结 .53 3 模具结构设计模具结构设计 .6 6 3.1 家庭型手称上盖分型面的设计 .63.1.1 分型面的选择原则 .63.1.2 分型面的确定 .63.2 家庭型手称上盖的型腔数量确定 .73.3 成形零件的设计 .73.3.1 成形零件应具备的性能 .73.3.2 成形零件的结构选择 .83.3.3 模具型腔侧壁和底板厚度的计算 .83.4 推出机构的设计 .103.4.1 推出机构的设计原则 .103.4.2 脱模力和强度计算 .103.4.3 顶杆的设计 .123.5 模架的设计 .123.6 注射机的选择及相关参数的校核 .123.6.1 注射机的选择 .123.6.2 注射机有关参数的校核 .133.7 浇注系统的设计 .143.7.1 浇注系统的形式选择 .143.7.2 浇注系统设计 .153.8 温度调节系统的设计 .163.8.1 温度调节系统的要求 .163.8.2 温度调节系统对塑件质量的影响 .173.8.3 模具冷却系统的设计原则 .173.8.4 冷却系统的计算 .183.9 模具排气系统的设计 .193.10 本章小结 .204 4 基于基于 PRO/EPRO/E 软件的模具三维实体设计软件的模具三维实体设计 .21214.1 手称上盖零件的设计 .214.2 手称上盖模仁的设计.214.2.1 零件的定位.214.2.2 收缩率的设置 .224.2.3 增加毛坯工件 .224.2.4 分型面的创建 .234.2.5 分割体积块 .244.2.6 创建浇注系统 .244.3 模架的创建 .254.3.1 选择模架 .254.3.2 创建冷却系统 .264.3.3 创建顶杆 .274.3.4 装配模架元件 .274.4 创建模架工程图 .284.5 本章小结 .285 5 本文总结本文总结 .2929参考文献参考文献.3030附附 录录.3131致致 谢谢.32321 1 绪论绪论1.11.1 塑胶模具设计发展趋势塑胶模具设计发展趋势 模具生产技术水平的高低不仅是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，而且在很大程度上决定着这个国家的产品质量、效益及新产品开发能力。过去在我过工业中，模具长期未受重视。改革开放以来，塑料成形、家用电器、仪表、摩托车、汽车等行业进入大批量生产，模具有一定的发展，但仍很落后，每年进口模具数量很大。除模具本身以外，使用模具的设备如高效多工位模压设备，现代化的锻压设备，大型塑料成型设备以及供应高效冲压用的卷料设备仍落后于需要。由于历史原因遗留下来的工厂大而全，专业化程度落后，对这类企业内部结构不合理的现象仍需做很大的调整。80 年代以来,在国家产业政策和与之配套的一系列国家经济政策的支持和引导下,我国模具工业发展迅速,年均增速均为 13%,1999 年我国模具工业产值为 245 亿,至 2000 年我国模具总产值预计为 260-270 亿元,其中塑料模约占30%左右。在未来的模具市场中,塑料模在模具总量中的比例还将逐步提高。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。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。 现在我国正处在快速发展的步伐中，各个方面的发展都很快，人民生活需求也日益增加，特别是家庭生活用品、家用电器、摩托车、汽车等行业的发展很快，对塑料模具的要求也日益增加，特别是沿海一带，模具工业已有一定的发展，但仍然满足不了要求，需要模具方面的人才 ，因此对模具的研究有很广阔的前景。在制造技术方面,CAD/CAM/CAE 技术的应用水平上了一个新台阶,以生产家用电器的企业为代表,陆续引进了相当数量的 CAD/CAM 系统,如美国 Parametric Technology 公司的Pro/Engineer、以色列公司的 Cimatron 及澳大利亚 Moldflow 公司的 MPA 塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进,虽花费了大量资金,但在我国模具行业中实现了CAD/CAM 的集成,并能支持 CAE 技术对成型过程,如充模和冷却等进行计算机模拟,取得了一定的技术经济效益,促进和推动了我国模具 CAD/CAM 技术的发展。近年来,我国自主开发的塑料模 CAD/CAM 系统有了很大发展,主要有北航华正软件工程研究所开发的 CAXA 系统、华中理工大学开发的注塑模 HSC5.0 系统及 CAE 软件等,这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格较低等特点,为进一步普及模具CAD/CAM 技术创造了良好条件。 经过近几年的发展，塑料模具的开发、创新和企业管理等方面已显示出一些新的发展趋势：在模具的质量、交货周期、价格、服务四要素中，已有越来越多的用户将交货周期放在首位；大力提高开发能力，将开发工作尽量往前推，直至介入到模具用户的产品开发中去，甚至在尚无明确用户对象之前进行开发，变被动为主动；随着模具企业设计和加工水平的提高，模具的制造正在从过去主要依靠钳工的技艺转变为主要依靠技术；模具企业及其模具生产正在向信息化迅速发展。在信息社会中，作为一个高水平的现代模具企业，单单只是 CAD/CAM 的应用已远远不够；随着人类社会的不断进步，模具必然会向更广泛的领域和更高水平发展。1.21.2 注射成型简介注射成型简介注射成型技术是根据压铸原理而发展起来的，是目前塑料加工中最普遍采用的方法之一，是塑料成型的一种重要的方法。注射成型是间歇操作，成型周期短，而且可成型带有他种材料的嵌件制品，其工艺原理是将颗粒状的塑料至于塑料注射成型机的料筒内加热使之塑化、熔融成流动状态后，通过注射机的柱塞或螺杆施压，使粘流态塑料以很高的压力和较快的速度，从料筒末端的喷嘴注射到所需制品形状的闭合模具的型腔内，经一定时间的定型后而取出制品。注射成型是依靠注射机和注射模具来完成的。一般注射机由四部分组成：注射部分、合模部分、传动部分、控制部分。注射部分是注射机最重要的组成部分，它的作用是使塑料塑化，并达到理想的流动状态，而后以高压快速注射入成型模具。合模部分是为了保证注射模具可靠的闭合和实现模具的启闭取出制品的部件。其他部件也是为了保证注射操作顺利进行的部件。注塑成型的原理：利用塑胶的热可塑性，先将塑胶原料经螺杆旋转摩擦生热和料管电热之辅助而溶解，使之成流体状态，再经注射压力注入到设计好的模型穴内，经冷却后取出而成各种形状之成型品。注射成型工艺过程：注射成型是一个循环过程，其周期包括：定量加料加热塑化施压注射充模保压定型启模取件等过程。实质上最重要的是塑化、注射与模塑成型等三个工艺。注射成型工艺条件：首先是温度，注射成型过程需要控制的温度有料筒温度、模具温度、喷嘴温度。料筒和喷嘴的温度决定熔体温度。其次是压力，注射过程的压力包括塑料塑化压力和注射压力它们关系到塑料的塑化和模具成型的质量。塑化压力即背压，其大小是随螺杆的设计、注射机的种类及塑料的特征的不同而异；注射压力即熔体注射入模的压力，其所起的作用是克服塑料熔体从料筒向模具型腔的流动阻力，排除塑料中的气体并使之压实，给熔体充模以一定的速度。还有就是时间，即完成一次注射成型过程所需时间又称为成型周期。1.31.3 本模具设计的要领本模具设计的要领本次模具设计的题目是基于 PRO/E 的家庭型手称外壳上盖注射模具设计。本模具结构较为简单，形状也不复杂，没有抽芯机构，但是因为壁薄，为了分模时受力均匀，不破坏零件，顶杆应设计的较多，同时浇口位置的选择也应该比较谨慎，这些在后面的论文中会做详细的讲解。1.41.4 本章小结本章小结本章主要介绍了模具的发展现状和趋势，尤其是中国在模具方面发展的现状；介绍了注射成型工艺的基本流程和原理以及本模具设计的要领。2 2 工艺性分析工艺性分析2.12.1 家庭型手称上盖的使用材料及工艺特性分析家庭型手称上盖的使用材料及工艺特性分析此手称外壳上盖所用材料为ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物） 。ABS无毒、无味，呈微黄色，成形的塑件有较好的光泽。密度为1.021.05g/cm ,属于热塑性材3料，具有良好的耐化学腐蚀性及表面硬度，成型性能好（收缩率为0.4%0.6%） ，流动性中等，流动性随着温度的升高而增大，适合注射成型。ABS在升温时粘度增高，成形压力较高；易吸水，成形加工前应进行干燥处理；易产生熔接痕，应注意尽量减小浇注系统对料流的阻力。冲击韧度，力学强度较高，尺寸稳定性，耐化学性，电性能良好，易于成形和机械加工。经过调色可配成任何颜色。其缺点是耐热性不高，连续工作温度为70左右，热变形温度约为93左右。耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆，所以保存应避免阳光直射。1、ABS材料的成形特点（1） 吸湿性强，含水量应小于0.3%,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。（2） 流动性中等，溢边料0.04mm左右。（3） 注射成形时宜采用高料温，模温对物理性能的影响较大，料温过高易分解。分解温度是250，对要求精度较高的塑件，模温宜取5060，要求光泽及耐热型料宜取6080。（4） 模具设计时，要注意选择浇注系统进料口位置、形式。顶出力过大或机械加工时塑件表面呈现“白色”痕迹，此时将塑件加热即可消除。脱模斜度宜取2以上。2、ABS材料的成形工艺ABS材料的吸水率为0.2%0.4%；物料要经过48h的预热干燥，干燥温度为8085；注射机料筒的加热温度分别为后段150170，中段165180，前段180200，喷嘴温度为170180。成型时的注射压力为60100 MP ；注射时a间在2090s，高压时间5s左右，冷却时间20120s；螺杆转速在30r/min。2.22.2 家庭型手称上盖外壳结构工艺性分析家庭型手称上盖外壳结构工艺性分析此外壳用于手称的上盖。其尺寸不大，其模具属于小型模具。因为手称的上盖要与下盖有配合，所以此上盖尺寸精度要求高，并且外表不能有任何缺陷。结合以上特点，该模具采用一模两腔的形式。该手称外壳上盖外形对称，壁厚圴匀，结构较为简单。其中有两个通孔，在做分型面的时候要填充。如图 1。 图图 1 1 手称外壳上盖手称外壳上盖2.32.3 本章小结本章小结本章主要介绍手称外壳上盖的材料 ABS 的成形特点和成形工艺；介绍了盖零件的特点和其结构的工艺性分析。3 3 模具结构设计模具结构设计3.13.1 家庭型手称上盖分型面的设计家庭型手称上盖分型面的设计模具上用以取出塑件和凝料的可分离的接触表面称为分型面。分型面的设计合理与否直接影响到塑件的质量；模具的整体结构；工艺操作的难易程度及模具的制造成本。.1 分型面的选择原则分型面的选择原则1）分型面应选择在塑件外型的最大轮廓处，只有这样才能使塑件从模具中顺利地脱模。2）分型面的选择应考虑有利于塑件的脱模，一般模具的脱模机构通常设置在动模一侧，模具开模后塑件应该停留在动模一边，以便塑件顺利脱模。3）分型面的选择要保证塑件的精度要求，塑件光滑的表面不应设计成分型面，以避免影响外观质量；塑件中要求同轴度的部分要放到分型面的同一侧，以保证塑件同轴度的要求。4）分型面的选择还应考虑模具的侧向抽拔距，选择分型面时应将抽芯或分型距离长的方向置于开合模的方向，将小抽拔距作为侧向分型或抽芯。5）分型面作为主要的排气渠道，应将分型面设计在熔融塑料的流动末端，以利于模具型腔内气体的排出。6）选择分型面时应使模具零件易于加工，减小机加工的难度，要使模具加工工艺最简单。.2 分型面的确定分型面的确定此手称上盖的后端面是整个零件的最大轮廓处。后端面没有倒圆角且为一个平面，选择此面座位分型面能有利于脱模和保证塑件的精度，保证型腔内气体的排出。所以选择手称上盖的后端面作为分型面。如图 2 所示：图图 2 2 手称上盖分型面的确定手称上盖分型面的确定3.23.2 家庭型手称上盖的型腔数量确定家庭型手称上盖的型腔数量确定此外壳用于手称的上盖。其尺寸不大，其模具属于小型模具。因为手称的上盖要与下盖有配合，所以此上盖尺寸精度要求高，并且外表不能有任何缺陷。结合以上特点，该模具采用一模两腔的形式。如图 3 所示：图图 3 3 型腔放置方式型腔放置方式3.33.3 成形零件的设计成形零件的设计.1 成形零件应具备的性能成形零件应具备的性能由于成形零件的质量直接影响到塑件的质量，且要承受一定的拉力，所以必须具备以下性能： 1）具有足够的强度和刚度，以承受塑料熔体的高温和高压。2）具有足够的硬度和耐磨性，以承受料流的磨擦和磨损。3）具有良好的抛光性能和耐腐蚀性能。4）成形部位须有足够的位置精度和尺寸精度。.2 成形零件的结构选择成形零件的结构选择型腔结构有：整体式、整体嵌入式、镶嵌式、四壁拼合式、拼块式。型芯结构有：整体式、镶嵌式和组合式。由于采用一模两腔，为了节省材料和维修方便，保证良好的形状和尺寸精度，型腔和型芯都使用整体嵌入式。.3 模具型腔侧壁和底板厚度的计算模具型腔侧壁和底板厚度的计算塑料模具是在一定温度和一定压力下工作的，模具型腔受到塑料熔体压力的作用，必须具有足够的刚度和强度。如果型腔侧壁和底板厚度过小，就可能因强度不够而产生塑性变形甚至破坏，也可能因刚度不够产生挠曲变形，导致溢料和出现飞边，降低塑料件尺寸精度并影响顺利脱模。因此，应该通过强度和刚度计算确定型腔的壁厚和底板的厚度。它的计算方法很多，这里以塑料的收缩率为基准的计算方法。ABS 的收缩率范围为 0.4%0.6%。我们计算取 0.5%。模具型腔尺寸计算的基本公式： 3-1(1)ABSA室温下模具成形零件的工作尺寸（mm）B室温下塑件的直线尺寸（mm）S塑件收缩率所以 A=1.005B。通过测量，可以得到计算结果：型腔长边尺寸：A1=124mm1.005=124.62mm型腔短边尺寸：A2=73mm1.005=73.365mm型腔侧壁高度: A3=8.2mm1.005=8.241mm型腔侧壁所受的压力应以型腔内所受最大压力为准，由于该手称外壳上盖的壁薄，有可能会由于刚度不足而弯曲变形，应按刚度计算。并且型腔的横截面大致形状为矩形，所以用整体式矩形型腔计算公式计算。 S= 3-2 143Ca pE 13Ca paE式中 S 为型腔侧壁厚度（mm） ；a 为型腔侧壁受压高度（mm） ；p 为型腔压力（MP ） ；aE 为模具材料的弹性模量（MP ） ；为任一自由边中点的允许变形量（mm） ；C 为a 常数，由 L/a 的数值确定，可由以下近似公式计算。 C= 3-3443( / )2( / )96L aL a 式中 L 为型腔长边长度（mm） ；a 为型腔侧壁受压高度（mm） 。型腔侧壁厚度计算：型腔长边长度 L=124.62mm，型腔侧壁受压高度 a=8.241mm；经过计算得C=1.498；型腔压力 P=35MP ；弹性模量 E 取 2.110 MP ；=25i,而a5a i=0.35W +0.001W=0.35124.62 +0.001124.62=1.0427m(W 为型腔最长边)，所1515以=251.0427m =26.0681m=0.026mm 所以型腔侧壁厚度 S=8.241=3.56mm1351.498 8.241 352.1 100.026 整体式矩形型腔底板厚度计算公式为 h= 3-4 1143300C pbC pbbEE式中 h 为整体式矩形型腔底板厚度（mm） ；p 为型腔压力（MP ） ；b 为矩形板受力短a边长度（mm） ；L 为矩形板受力长边长度（mm） ；E 为模具材料的弹性模量（MP ） ；a为允许变形量，由塑件高度公差决定；C 由 L/b 决定的常数，可由近似公式计算 0 C = 3-5044/32/1L bL b型腔底板厚度计算：长边长度 L=124.62mm，短边长度 b=73.365mm,所以 C =1.704/321.704+10=0.0279；E 为 2.06；型腔压力 p 为 35 MP ；510aMPa所以型腔底板厚度为 h=73.365=17.42mm1350.0279 35 73.3652.1 100.026 因为选用一模两腔的布局，要考虑到零件间距，即分流道的长度。两零件间距暂定 20mm，型腔侧壁厚度取 15mm，底板高度取 14mm。镶嵌体长边尺寸L=273.365mm+20mm+15mm+15mm=196.7mm，短边尺寸d=124.62mm+12mm+12mm=148.62mm，高度尺寸 h=8.241mm+3.56mm+14mm=25.801mm。为了便于加工，将这些尺寸圆整为整数，取长边尺寸 L=200mm，短边尺寸 d=150mm。为使整个镶嵌体的侧壁保持对称，将高度调整为 h=36mm。这样，型腔嵌件最终尺寸得到确定。3.43.4 推出机构的设计推出机构的设计.1 推出机构的设计原则推出机构的设计原则每次注射模在注射机上合模注射结束后，都必须将模具打开，然后把成型后的塑料制件及浇注系统的凝料从模具中脱出，完成推出脱模的机构称为推出机构或脱模机构。推出机构的动作通常是由安装在注射机上的顶杆或液压缸来完成的。 推出机构设计的合理性与可靠性直接影响到塑料制件的质量，因此，推出机构的设计是注射模设计的一个十分重要的环节。它由一系列推出零部件和辅助零部件组成，可以具有不同的推出动作。其作用是将冷却固化后的成形制品从模具中取出，最理想的情况是模具开启后，制品由自身重力作用而从型腔上脱落。事实上，由于制品表面的微观凸凹、附着力和内应力的存在，必须用特殊的方法才能将其脱模。推出脱模机构一般在动摸上，通过注射机的开模动作启动而将制品推出。在设计推出脱模机构时，必须根据制品的形状、复杂程度和注射机推出机构的结构形式，采用不同类型的推出脱模机构，其选用原则如下：使制品脱模后不致变形，推力分布均匀，推力面尽可能大，并靠近型芯；制品在推出时不能造成碎裂，推力应设在制品能承受较大力的地方，如筋部、凸缘等处；尽量不刮伤制品的外观；推出机构应动作可靠、运动灵活、制造方便和配换容易。.2 脱模力和强度计算脱模力和强度计算经过注射机的高压注射塑料在模具内冷却定型，此时塑料收缩将型芯包紧，这一包紧力是开模后塑件脱出时所必须克服的，此外还有不通孔带来的大气压力，塑料及型芯的粘附力，摩擦力及机构本身运行时所产生的摩擦阻力。开始脱模时的瞬时阻力最大，称为初始脱模力。脱模力的计算一般总是计算初始脱模力。1）脱模力的计算 Q= 3-6210(1)(1)r E S L fBmkf 式中 Q-脱模力（N）t-塑件的平均厚度,t=0.5cmE-塑件的弹性模量 E=2.110(5N/cm2)S-塑件的平均收缩率,S=0.152minmaxSS21 . 02 . 0L-包容凸模长度,L=8.4cmf-塑件与钢的摩擦系数,f=0.2m-塑件的泊松比,m=0.3r-圆柱形半径,r=4.2cmk=7.93rttr 22222 . 45 . 05 . 05 . 02 . 42 . 42Q=+B10=1107.90N)1)(1 (2fkmfLSEr)2 . 01)(93. 93 . 01 (2 .40. 8015. 02100002 . 422)推杆强度的计算d= 3-7Enl3226441式中 d-为圆柱形推杆直径（cm） -为推杆长度系数，=0.7 l-为推杆长度（cm） ，l=18 cm n-为推杆数目，n=6 E-为推杆材料的弹性模量，E=2.1105(N/cm2)Q-脱模力（N） ，Q=1107.90Nd=0.4Enll3644153101 . 2618718. 07 . 0643）推杆强度校核 =s 3-824dnQ式中 -推杆的许用应力（N/cm2）s-推杆钢材屈服极限强度（N/cm2） ，s=4200N/cm2=1530 N/cm2s24dnQ24 . 0490.11074经过上面的计算验证，该推杆能够满足设计要求。.3 顶杆的设计顶杆的设计由于推杆的自由度较大，而且推杆截面大部分为圆形，制造，修配方便，容易达到推杆与模板或型芯上推杆孔的配合精度，推杆推出时运动阻力小，推出动作灵活可靠，推杆损坏后也方便更换，因此，推杆推出机构是推出机构中最简单，动作最可靠，最常见的结构形式。常见的推杆的形状有三种：1 直通式推杆，通常在直径大于 3mm 时采用；2 阶梯式推杆，由于工作不分比较细，直径一般在 2.5mm 到 3mm 时使用；3 顶盘式推杆，它的推出面积比较大，适合于深筒形塑件的推出。因为手称上盖外壳壁薄，要避免顶杆推出时使塑件变形，所以需要使用多根顶杆并且要分布均匀，使受力平均。选取推杆为直通式推杆，个数为 16。其强度的计算和校核见 3.4.2 节。3.53.5 模架的设计模架的设计模架是注射模的骨架和基体。通过它将模具的各个部分有机地联系称为一个整体。标准模架一般由定模座板、定模板、动模板、动模支撑板、垫块、动模座板、推杆固定板、推板、导柱、导套及复位杆等组成。我国塑料注射模架的国家标准有两个，分为基本型组合和派生型组合，后者是在前者的基础上派生而来的。全球较为出名的有三大模架标准，英制以美国的“DME”为代表，欧洲的以“HASCO”为代表，亚洲的以日本的“FUTABA”为代表。本次设计的模架选用日本的“FUTABA”标准模架。基本型组合是以直接浇口为主，其代号分别是 A1,A2,A3,A4 四种。本手称外壳上盖结构简单，没有抽芯机构，属于一般模具设计，所以选用 A1 型模架。 3.63.6 注射机的选择及相关参数的校核注射机的选择及相关参数的校核.1 注射机的选择注射机的选择注射机是注射成型的设备，注射模是安装在注射机上生产的。注射机选用得是否合理，直接影响模具结构的设计，因此，在进行模具设计时，必须对所选用活动注射机的相关技术参数有全面的了解。通过 pro/e 软件对手称外壳上盖模型的分析可得，塑件体积 V1=5.73cm3，因为型腔为两个，所以需要的注射量的体积 V0=1.62V1=1.625.73=18.336cm3，拟选用 XS-Z-125 型卧式注射机，其主要参数参照表 2-1。表表 3-13-1 XS-ZY-125XS-ZY-125 型卧式注射机主要技术参数型卧式注射机主要技术参数额定注射量 cm3125模具最大厚度300柱塞直径 42模具最小厚度200注射压力 MPa120动、定模固定板尺寸250280注射行程 115合 模 方 式液压-机械注射时间 s0.7拉 杆 空 间260290注射方式螺杆式电 动 机 功 率kW11锁模力 kN900最大开合模行程300最大成形面积 cm2320液压泵压力 MPa6.5开合模行程180机器外形尺寸33407501550.2 注射机有关参数的校核注射机有关参数的校核注射量的校核注射生产中，注射机每个成型周期向模内注入的熔体或质量称为制品的注射量，其中包括模内浇注系统和飞边所用的熔体量。根据生产经验，制品注射量一般不能超过注射机的最大注射量的 80%，按以下公式校核： 3-9maxikVVnVV浇其中 Vmax注射机的最大注射量，单位为 cm3，Vi一个制品的体积，单位为 cm3，n型腔数目k注射机的最大使用系数，取 k=0.8.V浇浇浇注系统飞边体积，单位为 cm3 , V浇浇30MPa，故锁模力满足要求。 锁模力的校核注射时塑料熔体进入型腔内仍然存在较大压力。为了平衡塑料熔体的压力，锁紧模具保证塑件的质量，注射机必须提供足够的锁模力。它同注射量一样，也反映了注射机的加工能力，是一个重要的参数。为使注射时不发生溢料和涨模现象，及满足下式： 3-10nF1J（nA+nA）p其中 A1单个塑件在模具分型面上的投影面积，mm2。AJ浇注系统在模具分型面上的投影面积，。mm2。n型腔数目p塑料熔体对型腔的成型压力，其大小一般是注射压力的 80%.Fn注射机的额定锁模力由 pro/e 分析得 A13727.03 mm2，p=0.8119=95.2MPa。取分流道长度=20mm，则分流道截面最大面积 b=6mm，锁模力 F=（nA1+AJ）p=（23727.03+206）95.2=721050.512NFn=900000N 本模具设计所选择的注射机为 XS-ZY-125。3.73.7 浇注系统的设计浇注系统的设计.1 浇注系统的形式选择浇注系统的形式选择浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。普通浇注系统一般由主流道，分流道，浇口和冷料穴等四部分组成。浇口的类型有直浇口、侧浇口、平缝式浇口、扇形浇口、点浇口、环形浇口、轮辐式浇口、潜伏式浇口和护耳浇口等。浇注系统的设计是模具设计的一个重要环节，设计合理与否对塑件的性能、尺寸、内在质量、外在质量及模具的机构、塑料的利用率等又较大的影响。对浇注系统设计时，一般应遵循以下基本原则： 浇口应开设在塑件较厚的部位，以利于熔体流动，型腔的排气和塑料的补塑，避免塑件产生缩孔或表面凹陷；浇口的设置应避免塑件表面产生熔接痕，影响塑件的外观；浇口应设置在能使型腔的各个角落同时充满的位置；浇口应设置在有利于排除型腔中的气体的位置；浇口应设计在能避免塑件表面产生熔接痕的部位；模具的型芯细小时，浇口设计应注意不能使熔融塑料直接冲击型芯，以免型芯被冲击变形；浇口不要设置在塑料使用中的承受弯曲载荷和冲击载荷的部位。手称外壳上盖的模具设计是采用一模两腔的布局，结合上面的设计原则，浇注系统采用侧浇口，浇口设置在分型面上。.2 浇注系统设计浇注系统设计 1 主流道设计 主流道是指从注射机喷嘴与模具接触起到分流倒为止的塑料流动通道，负责将塑料熔体从喷嘴引入模具。 1）主流道。在卧式注射机上使用的模具中，主流道垂直于分型面，为了使凝料能从主流道中顺利拔出，将主流道设计成圆锥形。锥角 月约为 20-40，内壁表面粗糙度 Ra小于 0.63-1025m。通常主流道进口端尺寸直径为 4-8cm。设计主流道截面直径时，应该注意喷嘴和主流道对中。为了补偿对中误差并解决凝料的脱模问题，主流道的进口直径比喷嘴直径大 0.5-1mm。在保证制品成形的条件下，主流道的长度应尽可能短，以减小压力损失，取主流道的长度为 60mm。主流道进口端与喷嘴头部接触的表面是弧面。其方法是在主流道衬套上连出一浅的球形定位槽，将喷嘴的球形头压在主流道衬套凹内。如图所示主流道形状和尺寸以及注射机喷嘴与主流道衬套球面接触。 2）主流道衬套。由于注射成形时，注射机对模具施加的压力很大，主要作用于主流道衬套上，且主流道与高温塑料熔体和注射机喷嘴反复接触和碰撞，所以一般不将主流道直接开在定模上，而是单独将它开在一个主流道衬套中，通常在淬火后嵌入模具中，这样在损坏时便于更换和修磨。 3）定位环。为了将主流道与喷嘴和料筒对中，除了将定位环与主流道衬套设计成整体结构外，单位定位环的结构如图所示。定位环与注射机定模固定板中心定位孔相配合的精度为 H11/h11，定位环与定位孔的配合长度取 15mm。 2 分流道设计 分流道是主流道与交口之间的料流通道，是塑料熔体由主流道流入型腔的过度段，负责将熔体的流向进行平稳转换，在多型腔模具中起着将熔体向各个型腔分配的作用。 手称上盖模具的分流道截面形状采用半圆形截面。 3 浇口的设计与选择 浇口是分流道与型腔之间长度非常短，截面又很狭窄的一段料流通道。 浇口的尺寸一般根据经验确定，取其下限，然后在试模过程中加以修正，浇口断面积与分流道断面积之比为 0.03-0.09，断面积为圆形。1）浇口截面高度 h。通常浇口高度 h 可取制品厚度的 1/3-1/4。手称上盖模具浇口高 h 为 0.2mm。2）浇口截面宽度 b。在流速和壁厚均为正常的情况下，浇口截面宽度通常要比分流道窄一些，手称上盖模具浇口截面宽度 b 为 6mm。3）浇口长度 L。浇口的长度应尽量短，对减小塑料熔体流动阻力和增大流速均有利，手称上盖模具的浇口长度 L 为 0.7mm。 浇口的位置对制品的质量有直接影响，在确定浇口位置时应考虑以下几个问题： 1）浇口应设在塑料制件断面较厚的部位，使熔体由厚断面流入薄断面。 2）浇口的位置应设在有利于排出型腔空气的地方。 3）浇口位置应选择在能避免制品表面产生熔合纹的地方。 4）带有细长型心的浇口，会使型心受到熔体的冲击而产生变形，此时应尽量避免塑料正面冲击型心，来确定浇口的位置。 5）浇口的位置应避免引起熔体断裂的现象。 6）在确定一种制品的浇口数量和位置时，须校核流动比，以保证熔体能充满型腔。 4 冷料穴的设计 冷料穴一般设在主流道末端，当分流道较长时，其末端也可设冷料穴冷料穴的作用是收集每次注射成形时流动熔体前端的冷料头，避免这些冷料进入型腔影响制品成形质量，或防止这些冷料堵塞浇口造成制品缺料。如果需要防止型腔内不同流向的熔体汇合时因冷料头而影响熔接痕强度，也可将冷料穴就近开设在熔体汇合处的型腔外，并与型腔连通。3.83.8 温度调节系统的设计温度调节系统的设计塑料注射模温度调节能力的好坏，直接影响到塑件的质量，而且也决定着生产效率的高低，塑件在型腔内的冷却力求做到均匀、快速，以减小塑件的内应力，使塑件的生产做到优质高效率。.1 温度调节系统的要求温度调节系统的要求质量优良的塑件应满足以下六方面的要求，即收缩率小，变形小，尺寸稳定，冲击强度高，耐应力开裂性好和表面粗糙度低。模温对以上各点的影响分述如下：（1）采用较低的模温可以减小塑件的成型收缩率。（2）对于结晶型塑料，为好使塑件尺寸稳定，应该提高模温，使结晶在模具内尽可能的达到平衡，否则塑件在存放和使用过程中由于后结晶会造成尺寸和力学性能的变化，但模温过高对制品性能也会产生不好的影响。（3）结晶型塑料的结晶度还影响塑件在溶剂中的耐应力开裂能力，结晶度越高该能力越低，故降低模温是有利的。.2 温度调节系统对塑件质量的影响温度调节系统对塑件质量的影响不同的塑料品种，需要模腔维持在某一适当的温度。模温对塑件质量的影响主要表现在如下六个方面。（1）改善成形性 若模温过低，会降低塑料熔体流动性，使塑件轮廓不清，甚至充模不满；模温过高，会使塑件脱模时和脱模后发生变形，使其形状和尺寸精度降低。（2）成形收缩率 利用模温调节系统保持模温恒定，能有效减少塑料成形收缩的波动，提高塑件的合格率。（3）塑件变形 模具型芯和型腔温差过大会造成塑件收缩不均匀，导致塑件翘曲变形。需采用合适的冷却回路，确保模温均匀，削除塑件翘曲变形。（4）尺寸稳定性 对于结晶性塑料，使用高模温有利于结晶过程的进行，避免在存放和使用过程中尺寸发生变化；对于柔性塑料采用低模温有利于塑件尺寸稳定。（5）力学性能 适当的模温，可使塑件力学性能大为改善。（6）外观质量 适当提高模具温度能有效地改善塑件外观质量。过低的模温会使轮阔不清，产生明显的银丝、云纹等缺陷，表面无光泽或粗糙度增加等。.3 模具冷却系统的设计原则模具冷却系统的设计原则1）冷却水孔数量尽可能多，尺寸尽可能大。2）冷却水孔至型腔表面为等距离，一般水孔边离型腔的距离大于 10mm，常用1215mm。3）浇口处加强冷却。4）降低入水与出水的温度差。5）冷却水孔的排列方式，对于收缩率大的非金属材料，应沿其收缩方向设置冷却水道；对于薄壁或扁平塑件，水道应在制品的上下两侧，等距离，等数量开放，一定要使塑件冷却均匀；对于中等深度的壳形塑件，在型腔上开设水道，在型芯上开设冷却水槽。6）深型腔塑件的冷却，对于深型腔塑件，其型腔的冷却可采用在型腔板上开设水道的方法，定模采用自浇口附近入水，在周围回转，由外侧的钻孔把水导出的方式。7）狭小、超薄制品的冷却，在型芯中打一不通孔，在不通孔中插入一中心带孔的冷却型芯，有些型芯细小到不能开设不通孔，这时应采用导热性好的材料做型芯。8）水道的开设应便于加工和清理，冷却水通道要易于机械加工，便于清理。一般孔径设计为 812mm。.4 冷却系统的计算冷却系统的计算(1)冷却面积的计算 为了设计冷却回路，求得恰当的冷却管道的直径与长度，满足冷却要求，必须计算出一个较为精准的冷却面积，如果将模具的对流散热，辐射热，注射机接触时散失的热量，以及模具板之间的传导热都忽略不计，假设塑件释放出的热量全部传给模具并由冷却水带走，则模具冷却进所需冷却水的体积流量可按下式计算： 3-11 1260()iGVCttA式中 V冷却水的体积流量（） ；3/minm G单位时间内注入模具的塑料质量（kg/h） ； C冷却水的比热容（J/kgK） ； 冷却水的出口温度（） ；1t 冷却水的进口温度（） ；2t冷却水的密度（kg/） ；3m塑料成型时在模内释放的热量（J/kg） 。iA塑料传给模具的总热量： 3-12iQnG式中 n每小时的注射次数（次/h） ；G每次的注射量（kg/次） ；塑料的热含量之差（J/kg） 。i水管的导热面积： 3-13 2()QAma TA式中 模具和冷却介质平均温差（） ；TA a冷却介质对管壁的传热系数。(2)冷却时间的计算 塑料在模具中冷却时间，是指从塑料熔体注入型腔起直到塑件脱离模具被取出的这一段时间。塑件在这段时间内已充分固化，并且已达到要求的刚度和强度。塑件截面内平均温度达到规定的热变形温度以下，所需冷却时间的简化计算公式为： 3-1422228()ln()mwswTTtkTT式中 塑件脱模时截面内平均温度（） ；sT塑件所需冷却时间（s） ；2t塑件厚度（mm） ；k塑件的热扩散率（） ；2/ms塑料熔体温度（） ；mT模具温度（） 。wT由于此部分涉及到注塑工艺，很多相关数据难以得到，有一些数据要通过试验得到，并且还要取决于生产坏境，所以在这部分计算时有很大困难。这里只写出了计算方法，具体计算将无法详细说明。3.93.9 模具排气系统的设计模具排气系统的设计塑件模具的注射过程是熔融塑料将型腔中的空气置换出来的过程，当塑料将型腔填充时，必须顺利地排放出型腔及浇注系统中的空气及塑料受热而产生的热空气，如果气体不能被顺利排出，塑件会由于填充不足而产生接缝或表面轮廓不完整等缺陷。模具的分型面、推扞与模板之间及活动型芯与模板之间都有一定的配合间隙，小型模具可以利用配合间隙或者分型面排气，但是对于大型模具需要在分型面上开设排气槽，本次设计的模具属于大型模具，需要开设排气槽。排气槽一般开设在分型面上凹模一边，位置位于塑料流动的末端，排气槽的尺寸以气体能顺利排出而物料不溢出为原则；排气槽宽度 b=35mm,长度 l=0.71.0mm,可加深到 0.81.5mm，深度小于 0.05mm。本模具的排气系统要在模具制造过程中由钳工来完成，通过试模的方式，排气槽先浅后深，直到达到最佳。3.103.10 本章小结本章小结本章是模具结构设计，首先是分型面和型腔数量的选择，然后是成形零件的选择，包括型腔侧壁和底板厚度的计算；推出机构的选择和计算；顶杆的设计；模架和其零件的选择；注射机的选择和校核；浇注系统的设计；温度调节系统的设计。4 4 基于基于 PRO/EPRO/E 软件的模具三维实体设计软件的模具三维实体设计PRO/E 是当今世界上最先进、最流行的工业设计软件之一。PRO/E 具有强大的建模工具、分析模块和其他相应的多种应用模块。EMX 是 PRO/E 系列软件中一个独立的应用模块，也是运用于注塑模具自动设计的专业应用模块。它运用知识嵌入的基本理念，按照注塑模具设计过程的一般顺序来实现模具设计的整个过程。在此过程中，它只需根据一个产品的三维实体造型，建立一套与产品造型参数相关的三维实体模具即可。4.14.1 手称上盖零件的设计手称上盖零件的设计在整个模具设计之前，先用 PRO/E 软件设计绘制出手称上盖的零件图（因为零件的设计不是本次设计的重点，所以其详细的步骤省略，只给出零件图） ，如图 4： 图图 4 4 零件图零件图4.24.2 手称上盖模仁的设计手称上盖模仁的设计2.1 零件的定位零件的定位 打开 PRO/E3.0，新建模具设计的模板，类型选取制造，子类型选择模具型腔，不使用缺省模板，名字改为 slqmoren。如图 5：图图 5 5 新建模板新建模板 在菜单管理器里选取模具模型下面的定位参照零件，然后打开 slqlingjian.prt的文件。在布局的对话框里，输入参数，将零件布局如图 6 放置： 图图 6 6 零件的定位零件的定位.2 收缩率的设置收缩率的设置单击菜单管理器里的收缩选项，选取按尺寸，弹出按尺寸收缩的对话框，选公式 1/(1+S)，收缩率设置为 0.005，如图 7：图图 7 收缩率的设置收缩率的设置.3 3 增加毛坯工件增加毛坯工件选取模具模型下的创建菜单，工件实体加材料，然后开始毛坯工件的草绘，如图 8，拉伸出来的体积块尺寸为 20015036，如图 9： 图图 8 8 毛坯草绘毛坯草绘 图图 9 9 毛坯工件的建立毛坯工件的建立.4 分型面的创建分型面的创建分型面的创建在整个 PRO/E 的设计过程中是个重点，它直接影响到后面的分离体积块的是否正确，又因为零件的表面曲面较多，它也是个难点。先隐藏先前创建的体积块，然后依次选取零件的上表面，拨盘和指示表的两个通孔要填充成曲面，如图 10，将上表面的各个小曲面和填充的曲面复制粘贴为一个曲面 A。如图 11： 图图 1010 填充孔填充孔 图图 1111 曲面曲面 A A以零件的后端面为基准面，绘制 200150 的长方形，与先前建立的体积块的长边和宽边重合，然后填充成曲面 B。将曲面 A 和 B 合并为一个曲面，作为主分型面，如图 12： 图图 1212 主分型面主分型面 图图 1313 次分型面次分型面在分模的设计中，除了要设计主分型面外，结合手称上盖有六个螺纹孔的特点，还要创建螺纹孔的次分型面，如图 13（红色部分）：.5 分割体积块分割体积块单击分割体积块的按钮，分别选取两个体积块和所有工件，单击完成。选取主分型面和次分型面，创建出三个体积块，分别是型芯，型腔和螺纹孔，然后点确定退出。单击模具元件下面的抽取，在弹出的对话框中，选取全部，点确定退出，如图 14。将整个模仁图分解，如图 15：图图 1414 创建模具元件创建模具元件图图 1515 模仁爆炸图模仁爆炸图.6 创建浇注系统创建浇注系统首先是创建主流道。点击模具型腔的创建菜单，实体旋转。以 FRONT 为草绘平面，绘制如 16 的草图，点击确定退出，得到模具的主流道。然后创建分流道，点击模具型腔特征型腔组件流道，流道直径选择 5mm，再以主分型面为草绘平面，绘制如 17 的草图，点击确定退出。最后是浇口的绘制，如图 18。到此模仁的浇注系统生成，铸模得出如图 19 的铸件。 图图 1616 主流道草图主流道草图 图图 1717 分流道草图分流道草图 图图 18 浇口草图浇口草图 图图 19 铸模件图铸模件图4.34.3 模架的创建模架的创建.1 选择模架选择模架单击 EMX4.1 下面的项目新建，弹出定义新项目的对话框，将项目名称改为mojia。单击模具机体组件定义，弹出模具组件定义框，载入 futaba 的 SC-TYPE模架，如图 20，然后依照前面模具设计部分的尺寸，更改其零件参数。单击确定完成，生成模架。然后将模仁装配至型腔切口。图图 2020 模具组件定义模具组件定义.2 创建冷却系统创建冷却系统选择模架之后，开始冷却系统的创建。首先偏移 MAIN_PARTING_PLN 平面向上 14mm，创建基准面 ADTM4 平面。然后在 ADTM4 平面上草绘如 21 的草图。点击 EMX4.1 菜单下的水线创建冷却孔，选择刚才绘制的草图，弹出如图 22 的对话框，分别对盲孔和喷嘴进行选择，最终生成冷却系统。 图图 2121 冷却系统草绘图冷却系统草绘图 图图 2222 冷却系统参数的选择图冷却系统参数的选择图.3 创建顶杆创建顶杆点击 EMX4.1 菜单下的顶杆定义在通过鼠标拾取定义的点上，在型芯的表面创建 16 个基准点，如图 23 布局，然后弹出对话框如图 24，选择顶杆的参数，最终生成模架的顶杆。 图图 2323 创建基准点创建基准点 图图 2424 顶杆参数的选择顶杆参数的选择.4 装配模架元件装配模架元件最后利用 EMX4.1 生成模架的装配元件，如