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典型 塑料 外壳 注塑 模具设计 注射 UG 三维 12 CAD 独家

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典型塑料罩盖外壳的注塑模具设计-注射模摘 要通过对某塑件罩盖外壳的结构及相关参数特征分析，设计出该塑件的模具。在整个模具设计过程中，涉及到了塑件的结构设计、对塑件进行注塑机和模架的选择及注塑机的一些重要工艺参数的校核，并详细叙述了模具设计中的分型面设计、浇注系统设计、成型零件设计、斜顶机构设计和冷却系统设计，最后还对成型零件制订加工工艺方案。在模具设计过程中，采用了UG/NX、AutoCAD等著名的设计分析软件，采用这些软件进行设计分析，优化了设计的参数和缩短了设计时间，提高了设计效率。通过整个模具设计，本人已经能够熟练地使用当前常用的设计分析软件，学会了根据计算或者依据经验选择一些参数, 增加了对精密注塑模具的了解。关键词：罩盖外壳;注塑机;分型面;浇注系统;注塑模AbstractThe mold of the plastic part is designed by analyzing the structure and related parameters of the shell of a plastic part. During the whole mold design process, the structure design of the plastic parts, the selection of the injection molding machine and the mold frame for the plastic parts and some important process parameters of the injection molding machine are checked. The design of the mould, the design of the gating system, the design of the parts of the molding, the design of the inclined top mechanism and the design of the cooling system are described in detail. Finally, the processing plan is made for forming parts.In the process of mould design, the famous design analysis software such as UG/NX and AutoCAD is adopted. The software is used for design and analysis. The parameters of the design are optimized and the design time is shortened, and the efficiency of the design is improved.Through the entire mold design, I have been able to skillfully use the current commonly used design analysis software, and learn to choose some parameters according to the calculation or experience, and to increase the understanding of the precision injection mold.Key words: cover shell; injection molding machine; parting surface; gating system; injection mold目 录摘 要IAbstractII1 绪 论11.1 模具行业及产品发展现状11.2 选题的意义31.3 设计任务32 塑件设计前分析52.1 塑件模型建立52.2塑件参数设计63注塑设备和模架选择113.1注塑设备选择113.2注塑机重要参数校核123.3模架选择144浇注系统设计154.1主流道设计154.2分流到设计164.3浇口设计175成型零件设计185.1型腔的设计185.2型芯设计185.3斜顶件的设计196冷却系统设计216.1冷却管道的工艺设计216.2冷却水道的结构设计227模具装配和零件图247.1模具3D图形绘制247.2模具2D图绘制268设计存在的问题和解决思想27结 论28致 谢29参考文献30301 绪 论1.1 模具行业及产品发展现状在现代机械制造业中，模具工业已成为国民经济中一个非常重要的行业，已被我国正式确定为基础产业，并在“十五”中列为重点扶持产业，许多新产品的开发和生产，在很大程度上依赖于模具制造技术。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，6080%的零部件，都要依靠模具成形。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具制造能力的强弱和模具制造水平的高低，已经成为衡量一个国家机械制造技术水平的重要标志之一，直接影响着国民经济中许多部门的发展。近几年市场需求的强大拉动，模具工业高速发展，市场广阔，产销两旺。19962002年间，中国大陆模具制造业的产值年平均增长14左右，2003年则增长25左右。其中，广东、江苏、浙江和山东等模具发达地区的增长率都在25以上1。近两年，模具技术也有了很大的提高，生产的模具有些己接近或达到国际水准。在大型塑料模方面，已能生产三十四英寸大屏幕彩电塑壳模具，六千克大容量洗衣机全套塑料模具及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具。在精密塑料模具方面，已能生产多型腔小模数齿轮模具和600型腔塑料模具，还能生产厚度仅为0.08mm的1模2腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等。同时随着电子行业的飞速发展，相应的电子精密模具发展迅速。塑料电子零部件大都采用注射成型，由于这些塑料件本身具有较高的设计精度，使用特殊的工程塑料加工，对这些塑料件不能采用常规的注射成型，而必须采用精密注射成型工艺技术。为了保证这些精密塑料件的性能、质量与可靠性及长期使用的稳定性，注射成型出质量较高、符合产品设计要求的塑料制品，必须对塑料材料、注塑设备与模具设计及注塑工艺以及注塑现场管理进行完善。我们通常说的精密注塑成型是指注塑制品的外型精度应满足严格的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度。要进行精密注塑必须有许多相关的条件，而最本质的是塑料材料、注塑模具、注塑工艺和注塑设备这四项基本因素。设计塑料制品时，应首先选定工程塑料材料，而能进行精密注塑的工程塑料又必须选用那些力学性能高、尺寸稳定、抗蠕变性能好、耐环境应力开裂的材料。其次应根据所选择的塑料材料、成品尺寸精度、件重、质量要求以及预想的模具结构选用适用的注塑机。在加工过程中，影响精密注塑制品的因素主要来自模具的温度、注塑工艺控制，以及生产现场的环境温度和湿度变化幅度及后天产品退火处理等方面。就精密注塑而言，模具是用以取得符合质量要求的精密塑料制品的关键之一，精密注塑用的模具应切实符合制品尺寸、精度及形状的要求，模具材料应严格选取。但即使模具的精度、尺寸一致，其模塑的塑料制品之实际尺寸也会因收缩量差异而不一致。因此，有效地控制塑料制品的收缩率在精密注塑技术中就显得十分重要。在精度方面，塑料模具型腔制造精度可达0.020.05mm（国外可达0.0050.01mm），分型面接触间隙为0.02mm，模板的弹性变形为0.05mm，型面的表面粗糙度值为Ra0.20.25mm，塑料模寿命已达100万次（国外可达300万次），模具制造周期仍比国外长24倍。成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注塑模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新方面也取得较大进展。热流道模具开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道模具2。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。这些系统和软件的引进，实现了CAD/CAM的集成，并能支持CAE技术对成型过程，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3。模具使用材料方面，国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如：P20，3Gr2Mo、PMS、SMI、SMII等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大影响，但总体使用量仍较少。塑料模具标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。国外先进工业国家在链条与模具生产中均采用了可靠性设计以及CADCAM技术，开发新品速度快、精度高，质量较有保证。大多数新产品具有高耐磨、高疲劳、高精度的特点，结构形式上有微型链以及多种输送链、缆链等，在材料上则使用了耐磨、耐热、塑料、含油粉末冶金等材料，进一步提高了链条的性能。 在加工方面，一般规格链条链板多采用高速多颗冲裁工艺，滚子制造采用五工位冷挤压机加工，套筒采用高速精密且具有自动检测功能的卷管机加工；喷丸、挤孔、表面硬化处理等新工艺应用很普遍；零件热处理一般采用热处理自动生产线，热处理质量由在线检测设备检测与控制；热处理工艺有趋于向温度、炉压、炉气组分以及淬火介质等多参数综合控制，零件质量稳定可靠，技术性能较高；在装配工艺上则普遍采用组装、铆头、检测、预拉，拆节多功能自动装配线。在材料使用方面，国外则采用专用模具材料DINI、2316等，其综合机械性能，耐磨、耐腐蚀性能及抛光亮度都比较优异。在塑料件方面，有数据显示，今后5年，中国小家电市场的年增长幅度将在8%到14%之间，需求总额将超过3500亿元4。随着人们生活水平提高，小家电产品的加速普及与换代升级必将产生惊人的市场推动力，小家电的市场发展前景非常广阔。2006年，中国小家电消费市场份额将进一步扩大，针对部分小家电质量标准不一的状况，国家将会出台更严格的小家电产品质量标准，促进了小家电品牌的优胜劣汰，强势品牌的小家电厂家成为真正的赢家。小家电的发展状况主要表现为：市场需要多样化，越来越多的厂商认识到，为了与同类产品实现差异化，自己的产品必须能进一步满足消费者对质量、性能、感观、时尚性的要求5。比如时常出差的消费者与主要在浴室内使用的消费者，对电剃须刀就会有不同的要求；功能多样化，为了满足市场的需要，制造商在设计生产小家电产品的时候，都要考虑到产品功能的多样化；效益高，在设计上小家电能够根据市场的需要更快速地开发出具有消费群体所要求功能的新产品，还有小家电的生产厂家一旦发现市场销路不畅，厂商可以迅速进行调整，由于投入的成本很低，因此其可能导致的损失也大大小于研发大型电器产品。1.2 选题的意义由于新技术、新材料、新工艺的不断发展，促使模具技术不断进步，对模具技术的要求越来越高，尤其是精密模具方向发展迅速，对人才的知识、能力、素质的要求也在不断提高。通过各种渠道培养更多的模具人才，搞好技术创新，则可以不断提高我国模具设计和制造以及维修水平6。精密注塑技术是塑料零部件的主要和关键生产技术，而精密注塑模具的设计是这项生产技术的主要部分，合理地设计精密注塑模具是获得精密制品的基础和必要前提。通过合理地确定模具的尺寸与公差、采取防止注塑制品产生收缩率误差、注塑变形、脱模变形、溢边等，以及确保模具精度等技术措施，并采用正确的精密注塑工艺、适用的工程塑料材料和精密的注塑设备，使之达到最佳的匹配！本毕业设计通过对一款MP3其外壳模具（精密注塑模具）的设计，提高了对产品进行模具设计前的产品分析能力以及对产品结构的认识。锻炼了成型工艺的选择能力；塑料制品成型模具的设计能力、塑料制品的质量分析及工艺改进能力、塑料模具结构改进设计能力，同时对精密注塑模具的基本设计理念有了更深一步的认识，对模具设计中常用的UG/AUTOCAD等2D、3D软件已能够熟练掌握和使用。1.3 设计任务1.塑件产品分模前的相关分析，产品的使用材料，并能熟悉该材料的缩水率等相关特性；2.产品工艺性分析：分析外壳的结构，看外壳采用的塑料是否能顺利完成注射、冷却、脱模，成型强度、刚度以及使用寿命是否满足使用的要求，找出不足之处，对前后外壳做出结构上的修正，直到满足这些条件为止；分析产品的最佳浇注方式以及最佳浇口位置，流动是否平衡；3.注塑设备选择：根据现有的设备，从中选择合适的注塑设备；4.确定分型面：根据外壳塑料件的几何形状，尺寸精度要求，兼顾脱模方式等选择合适的分型面；5.选择模架：根据客户对模具的使用要求，生产方式及批量等选择合适的模架，一般首选标准模架，特殊情况下对标准模架进行改动，以便减少生产成本；6.浇道系统设计：包括浇道的形状和位置的确定；7.成型件设计：设计合理的成型零件，确定模腔的数量及其排列方式, 此产品因结构较复杂，需要用到斜顶内抽芯机构以及斜导柱外抽芯机构。故还应设计斜滑杆件以及行位相关机构；8.冷却系统设计与计算：冷却水孔的位置与数量与冷却效果有密切关系，在确定时，应尽可能地靠近型腔和尽可能地多，但不要发生干涉。9.斜顶机构设计：此套模具采用斜顶抽芯；10,行位设计：采用斜导柱进行外部抽芯动作；11.在模具模拟开模时对模具的动态碰撞进行模拟检查；12.把整个模具3D模型图设计完毕，完成一个完整的模具3D图；13.绘制2D模具图纸，包括模具的装配图纸和成型件图纸。2 塑件设计前分析2.1 塑件模型建立毕业设计的塑料件原型来源于市场上某塑件外壳,通过对本产品实物的参照和对比，使用 UG3D软件设计出用于进行模具设计实体。2.1.1 模型3D图模型设计建模采用工业中比较常用的3D设计软件UG,最终绘制出来的3D结构如图2-1所示。 (a) (b)图2-1 塑件模型3D图2.1.2塑件2D图技术条件本模型2D图由UG 3D图转换而来,并在软件AutoCAD进行整理绘制出来的2D图如图2-1所示，如果需要更加详细的塑件尺寸，请参照附件中的塑件的2D图7。1塑件精度等级及尺寸公差塑件采用的精度等级为5级精度，部分尺寸的公差标注如图2-2所示，由于该塑件的结构有些复杂，在这里只是标注一些重要的尺寸。2塑件的表面质量该塑件要求外形美观，色泽鲜艳，外表面没有斑点及熔接痕，粗糙度可取Ra0.4m。而塑件内部没有较高的表面粗糙度要求。(a)(b)图2-2 塑件2D图2.2塑件参数设计2.2.1材料的选择此款产品为一般电子消费产品零部件,属于壳体类,有较高的抗冲击强度和小的变形量，防止内部电子零件损坏,根据以上的依据,选择材料ABS+PC为塑料件的材料。+ABS+PC材料说明:中文名称: 聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和混合物性能: PC是一种非晶体工程材料，具有特别好的抗冲击强度、热稳定性、光泽度、抑制细菌特性、阻燃特性以及抗污染性。PC的缺口伊估德冲击强度（otched Izod impact stregth）非常高，并且收缩率很低，一般为0.1%0.2%。PC有很好的机械特性，但流动特性较差，因此这种材料的注塑过程较困难。在选用何种品质的 PC材料时，要以产品的最终期望为基准。如果塑件要求有较高的抗冲击性，那么就使用低流动率的PC材料；反之，可以使用高流动率的PC材料，这样可以优化注塑过程。ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看，ABS是非结晶性材料。三中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场上百种不同品质的ABS材料。这些不同品质的材料提供了不同的特性，例如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。ABS材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。PC/ABS具有PC和ABS两者的综合特性。例如ABS的易加工特性和PC的优良机械特性和热稳定性。二者的比率将影响PC/ABS材料的热稳定性。PC/ABS这种混合材料还显示了优异的流动特性。密度为：1.054g/cm。注塑模工艺条件:干燥处理：加工前的干燥处理是必须的。湿度应小于0.04%，建议干燥条件为90110，24小时。熔化温度： 230300。模具温度：50100。注射压力：取决于塑件。注射速度：尽可能地高。用途: 计算机和商业机器的壳体、电器设备、草坪和园艺机器、汽车零件（仪表板、内部装修以及车轮盖）。2.2.2塑件的收缩率根据以上选用的材料为ABS+PC，查相关资料可知，ABS+PC的收缩率为0.0030.008，这里选择偏中值，为0.005。2.2.3塑件的壁厚一般说来，塑件的厚度越厚就越能满足产品的强度和刚度的性能要求，但是从塑件的成型过程看来，塑件的壁厚越厚，冷却的时间就越长，整个塑件的成型周期就要延长，提高了生产的成本，降低了生产的效率，同时，塑件的壁厚越厚，收缩率就增大，这样使的得产品的尺寸不稳定性增加，降低了产品的质量。因此产品的厚度必须得适中，根据材料的的特性，查阅相关的资料，查得ABS+PC制品的壁厚通常为：最小壁厚0.75mm、小型制品1.25mm、中型制品1.60mm、大型制品3.25.4mm10。本次设计中，塑件的壁厚为0.8mm-3.0mm。在设计完产品之后，为了确保产品的壁厚在确定的范围之内，需要对塑件进行检测，而在产品3D设计的软件Pro/ENGINEER Wildfire中，就有用于检测产品厚度的功能，检测的结果如下：图2-3 塑件壁厚纵向检如图2-3所示为纵向的截面厚度检查，从图中可以看出，红色线条显示的为壁厚超过3mm，而图中仅仅在一部分中出现，而且是在允许的地方出现（该地方的壁厚应为横向检查）。蓝色的线条出现的地方为壁厚小于0.7mm的部位，图中可以看出，只是在塑件的倒钩部位出现一部分的蓝色线条。如图2-4所示，与图2-3相比，除了允许出现的壁厚出现了红色线条之外，同样是在塑件的倒钩部位出现一部分的蓝色线条。塑件的横向截面壁厚亦符合设计的要求。总体上看，塑件基本上满足塑件的壁厚为0.7mm-3.0mm的设计要求。综上所述，该塑件的纵向壁厚满足设计的要求。2.2.4塑件的拔模斜度拔模斜度是为了便于脱模，防止塑件表面在脱模是划伤，擦毛，在设计塑件表面沿脱模方向应具有合理的脱模斜度。塑件的脱模斜度大小跟塑件的性质、收缩率、摩擦因素、塑件的壁厚和几何形状有关。在设计时，可以参考一些资料来确定塑件的脱模斜度，一般以塑件的材料为选择依据，而ABS+PC的脱模斜度为0.5020 ，本设计选择的拔模斜度为1.5。在设计完成之后，为了检测塑件的拔模斜度是否符合要求，需要对塑件进行拔模检测，PTC公司的产品Pro/ENGINEER Wildfire提供的完善的拔模检测方法10，塑件检测完成后的结果如图2-4所示。图2-4中，粉红色的表示拔模斜度为正的1.50，青色的表示拔模斜度为负1.50，正跟负是相对而言的。从图中可以看出，塑件的外表明都呈粉红色，而基准平面DTM1以下呈现青色，表明有负拔模特征，此为产品设计理念，不属设计缺陷，进行模具设计是此处采用斜导柱进行外部抽芯即可。内表面都呈青色，同时还有部分黄色出现此亦为设计理念范围，因产品使用上有特殊要求。显然，外表面和内表面看来，塑件的设计完全符合开始设定的拔模斜度要求。图2-4 塑件拔模斜度检测正反面2.2.5分型面的设计选择这样的分型面是因为便于塑件的脱模和简化模具结构。分型面确定之后就在软件中绘制出来，为了能够实现下来的分型能够顺利进行，有对塑件的分型面进行检测的必要，如图为对分型面的自交检测结果为没有发现自交截。如果发现有相交的分型面，应该对分型面作修整，否则在软件中无法分型。分型面设计如图2-5所示。图2-5 塑件分型面及其检测2.2.6确定型腔数量以及排列方式由于塑件是一种电子消费品，对外观的质量有一定的要求，也就是制件的上表面不能有浇口的痕迹,同时分析制件的3D模型可知到，该制件的内腔需要斜顶机构抽心和顶出，再就是模具设计要求为能够实现自动化大批量生产，为提高生产效率，本套模具采用点浇注式二板模，采用的是一模一腔。型腔的分布如图2-6所示。图2-6 型腔数量及其排列方式3 注塑设备和模架选择3.1注塑设备选择选取宁波海天国际集团股份有限公司（/）生产的HTF60W1-I注塑机。如图3-1所示为注塑机的图片。图3-1 注塑机的外形图如图3-2所示为注塑机的模板尺寸。图3-2 注塑机的模板尺寸其具体参数如表3.1所列表3.1 注塑机的一些参数理论容量Shot Size (Theoretical)cm338注塑重量 Injection Weight (PS)g30注塑速率Injection Rateg/s41塑化能力Plasticizing Capacityg/s4.6注塑压力Injection PressureMpa119合模力Clamp TonnageKN250移模行程Toggle Strokemm160最大模厚Max。 Mold Heightmm180最小模厚Min。 Mold Heightmm60顶出行程Ejector Strokemm70顶出力Ejector TonnageKN223.2注塑机重要参数校核3.2.1注塑机容量校核国产标准注塑机的标准规定，以注塑聚苯乙烯时在对空注塑的条件下，注塑机螺旋杆或柱塞做一次最大行程时所能达到的最大容量()。注塑容量是选择注塑机的重要参数。它在一定的程度上反映了注塑机的注塑能力，标志着注塑机能成型最大体积的注塑制品6。以容量计算时，必须使得在一个注塑成型周期内所需的注塑塑料熔体的容量在注塑机额定注塑量的80%内，也就是 （3-1）式中V注为注塑机最大注塑容量，单位为cm3；V塑为成型塑件与浇注系统体积的总和，单位为cm3；0.8为最大注塑容量的利用系数。本次模具设计中，计算如下: （3-2）式中，为成型塑件的体积，乘以2是因为本次的模具是一模两穴；为浇注系统的体积和，包括主流道，分流道，浇口，冷料穴的体积和。所以， （3-3）而注塑机的注塑容量为38cm3，所以注塑机的注塑容量符合要求。3.2.2注塑压力校核注塑压力的校核是校验注塑机的最大注塑压力能否满足制品成型的需要。只有在注塑机额定的注塑压力内才能调整出某一制件所需的要的注塑压力，因此注塑机的最大压力要大于该制件所要求的注塑压力。制件成型时所需的注塑压力，与塑料的品种，注塑机的类型，喷嘴形式，制件的复杂程度以及浇注系统等因素有关。在本次模具设计中，参考了制件的材料ABS的一些参数以及Mold flow分析的结果，确定制品所需的注塑压力为100MPa。而注塑机的注塑压力可以达到266MPa，也就是注塑机的注塑压力符合要求。3.2.3锁模力校核当高压的塑料熔体充满型腔时，会产生一个沿注塑机轴向的很大的推力T推，其大小等于制件与浇注系统在份型面上的垂直投影之和乘与型腔内塑料熔体的平均压力。该推力应该小于注塑机额定的锁模力T合，否则在注塑成型时会因锁模不紧而发生溢边跑料现象。型腔内塑料熔体的推力(N)可按下式计算 （3-4）式中T推型腔内塑料熔体沿注塑机轴向的推力，N；A塑料与浇注系统在份型面上的投影面积，；型腔内塑料熔体的平均压力， ；P 型腔内塑料熔体的压力，; 注塑压力；K 压力损耗系数，随塑料品种，注塑机形式，喷嘴阻力，流到阻力等因素变化，可在0.20.4的范围选取。计算如下: （3-5）也就是型腔内的塑料熔体沿注塑机轴向的推力为16KN，而注塑机的锁模力为250KN，所以，注塑机的锁模力符合要求。3.2.4开模行程校核模具开模后为了能取出塑胶件，要求有足够的开模距离，本次模具使用的注塑机的开模行程是给定的，不受模具厚度的影响，当模具的厚度变化时，可由其调模装置调整。只要使得注塑机最大开模行程大于模具所需的开模距离就符合注塑的要求。即: （3-6）式中为注塑机最大开模距离，mm；为模具所需的开模距离； S=25+100+14+15=154 （3-7）也就是 。3.3模架选择根据模具使用要求以及生产方式以及初步确定的壁厚，选择龙记简大水口模架，型号为CI-3040-A130-B70-C105，A板壁厚为130mm，B板厚度为70mm、C板厚度为105mm。其结构以及一些重要尺寸如图3-3、3-4所示。图3-3 模架尺寸1 图3-4 模架尺寸24浇注系统设计4.1主流道设计4.1.1浇口套设计为了便于浇注凝料从主流道取出,主流道采用17的圆锥孔；浇口套与注塑机喷嘴嘴头的接触球面必须吻合。注塑机的喷嘴是球面,其半径SR是固定的,为了浇口套端面的凹球面与注塑机的端凸球面接触良好,一般取半径。 （4-1）在此次设计中SR=19mm,所以Sr=20mm；而浇口套的圆锥孔的小端直径d应该大于喷嘴内孔直径,即,由注塑机的参数可以看到,所以mm,浇口套的端面凹球深度。浇口套的尺寸如图4-1所示图4-1 浇口套的尺寸4.1.2浇口套固定形式本次设计中,浇口套的端部设一个与注塑机定位孔相配的定位坏,注塑机的定位孔是给定的,这里为直径140mm。4.2分流到设计4.2.1分流道的形状因本套模具采用二板模，浇口方式采用点浇注形式。设计结构如图4-2所示。此浇注方式的优点是能够实现自动断胶，自动脱料，全自动化生产，制件表面质量高，无明显浇口痕迹，比较适合精密电子部件生产制造。此分流道的制造加工方式为电火花电打，即采用电极进行加工,南方叫电极为铜公。采用电极进行加工的零件，表面粗糙度较小，质量较高，而后对此流道进行抛光处理，使其流道表面粗糙度达到R0.4，或者更小。从而使熔融塑料更容易进入模具型腔，达到较好的充型效果。但是表面粗糙度太小的话，也会是塑料制件的质量下降，原因为表面太光滑的话，塑胶进入时散热不良，热量进入型腔，造成制件质量下降。4.2.2分流道的布局本次模具设计为一模一腔,分流道的布局对塑料件的成型影响也较大的,由于前面已经将型腔的布局确定,设计分流道的布局既要跟型腔的布局协调,同时还应该注意一些分流道布局的设计要点:分流道和型腔的分布原则是排列紧凑,间距合理,应该采用轴对称或者中心对称,使其平衡,尽量缩小成型区域的总面积。最好使型腔和分流道在分型面上的总投影面积的几何中心和锁紧力的中心重合；在可能的情况下,分流道的长度尽可能的缩短,以减少压力损失,避免模体压力过大的影响成本。在多型腔模具中,各型腔的分流道长度应该尽量相等,以达到注塑时压力传递的平衡。分流道的布局如图4-3,分流道长度短,对称分布。图4-3 流道布局图4-2 流道布局4.2.3分流道的长度根据分流道的布局,大概的可以测量出分流道的长度总长L=59.03+1.52=60.55MM。分流道的直径见图4-3。图4-3 点浇注式浇口及流道设计注意事项：1.此为典型细水口入水。2.内模与模胚连接处的流道应做0.3mm台阶，以免装模时发生偏差导致水口拔不出。3.浇口处胶位应做凹位，以缓冲注塑压力，同时不在浇口处产生应力集中而影响成品品质4.3浇口设计本次设计采用的浇口为点浇口,其优点有:1.点浇口浇口距离短,可以缩短浇口的注塑时间,从而缩短成型周期；2.因浇口断痕之后一个点，对制件的表面质量影响很小，制件有较好外观；3.可根据塑胶件的形状特点灵活地设置浇口的位置；4.适用一模多腔的模具,提高注塑效率。4.3.1点浇口的尺寸详见上图4-3。 5 成型零件设计5.1 型腔的设计采用组合式型腔，整个型腔由镶件及各个侧抽芯滑块组成。组合式型腔的优点是，便于维修拆卸和更换，减少制造维修成本，各个零部件加工制造方便，同时型腔的排气问题能够得到较好的解决。缺点是强度和刚度相对较低，塑件的上表面会产生拼模缝的痕迹。型腔的3D图如图5-1所示。型腔依靠四个面和上表面分别和凹模及定模座板相配合，而跟定模座板的固定采用四个对称的螺钉固定，螺钉的直径为8mm。型腔的外形尺寸为：110*140*36mm。图5-1 型腔示意图5.2型芯设计3D结构如图5-2所示，型芯的尺寸为110*140*58mm。图5-2 型芯示意图型芯的固定也是由四个对称分布的螺钉固定，螺钉的大小同样为直径8mm。5.3斜顶件的设计5.3.1型芯镶件1该镶件件的位置如图5-3（a）所示，镶件的尺寸如图5-3（b）所示。(a)（b）图5-3 型芯镶件15.3.2型芯斜顶件2该镶件的位置如图4-4（a）所示，镶件的尺寸如图4-4（b）所示。(a)（b）图5-4 型芯镶件26冷却系统设计模具的冷却是将注塑成型过程中产生的、并传导给模具的热量尽可能迅速、并最大程度地导出，以使塑件以较快的速度冷却固化。因此，冷却的效果直接决定着塑件的质量和注塑效果。调节模具温度的主要目的是：缩短成型周期；提高塑件质量。模具的冷却主要采用的是循环水冷却方式，而此次设计中采用的冷却方式就是采用的循环水冷却方式。6.1冷却管道的工艺设计已知条件：塑件材料为ABS+PC；塑件的成型周期为19.97s；成型周期内塑件的质量为w120.34；水的密度为；6.1.1冷却管道的直径设计1求塑件在固化时每小时释放的热量Q塑件的产量为： （6-1）查表得ABS的单位热流量 。所以 （6-2）2求冷却水的体积流量 （6-3）3求冷却水在管道直径d，查表，为了使冷却水处于湍流状态，取d= 8 mm。6.1.2求冷却水管道的孔数1求冷却水在管道内的流速。 （6-4）2求冷却管道孔壁与冷却介质之间的传热系数h。查表，取（水温为25时），再由式（6-5）得 （6-5）3求冷却管道的中传热面积A。由式（6-6）得 （6-6）4求模具上应开设的冷却管道的孔数。由式（6-7）得 （6-7）所以模具上开设的管道孔数为2。6.2冷却水道的结构设计6.2.1冷却形成冷却系统的水道形式大概分为沟道式冷却、管道式冷却、导热杆式冷却。本次设计采用的式较普通的沟道式冷却，就是直接在模具或者模板上钻孔或者铣槽，通人冷却介质。特点是冷却介质直接接触模体，导传热量，结构简单，冷却效果好。6.2.2定模水道结构设计图6-1 定模水道冷却水道在使用的时候对管壁产生一定的压力，如果管壁的厚度太薄，会使管道变形严重的话会使管道破裂，为了检测管道的壁厚，在设计冷水管道的结构之后，需要对管道的壁厚进行检测，通过为型腔的水道分析，分析表明，除了在管道的转折点或者在塞头附近进壁厚少于6mm外（属于正常），其余的全部壁厚均大于6mm，而实际的壁厚只需要大于3mm即可，说明次冷却水道能正常使用。6.2.3动模冷却水道的结构设计动模的水道结构如图6-2所示。图6-2 动模水道通过为型芯的冷却水道壁厚分析，分析表明由于型芯存在较多的斜顶件，型芯水道的壁厚要小于型腔的壁厚，为5mm，但是还是远大于安全的3mm，所以型芯的水道仍然能正常使用。7模具装配和零件图7.1模具3D图形绘制本次设计中的模具装配图的3D模型采用UG软件绘制。绘制图形时，先绘制整个模型的核心部分，也就是型腔、型芯和工作部分。绘制过程及方法如下：分模，型芯部分拆镶件做斜顶做行位在UG的插件中设置模架的参数参数设计完成之后自动生成的模架3D图模架装配图中把核心零部件装上，将模架中重合的部分切除，合理更改参数，添加冷却系统和顶出系统，最终完成整个模具的3D模型7.2模具2D图绘制图7-2 模具配套图2D图的绘制并非传统的画法，而是直接采用UG直接从三维图形直接转化成为AutoCAD图形，这个大大缩短了绘图的时间，提高了效率，只是在转化生成的2D图效果并不是那么好，需要人为的修整。8设计存在的问题和解决思想本次模具设计中，存在了不少的问题，而这些问题由于时间或者是能力的不足，并不能在短时间内解决，但是却不能够忽略，主要问题体现在如下几个方面：问题：从UG转换成AutoCAD的二维平面图时，转化的效果相当差。如应该为圆的地方在AutoCAD中一开始显示的是八方形，显示效果差，虽然能通过一些设置重新生成质量稍好的，但是仍然不尽人意。原因：软件之间的数据转换问题。解决设想：一是尽量的使用单一软件，这个可能不存在转换质量的问题；但是由于软件各有所长，UG擅长于三维，而AutoCAD二维功能强大，只能等待软件的升级，或者可以对他们进行二次开发，专门针对这个问题开发出解决此问题的平台。结 论本次毕业设计时间不长，真正的设计时间为两个月，但并不意味着本次毕业设计任务是式的设计，最大的特点就是整个过程都离不开计算机，是名副其实的计算机辅助设计。创新与特色主要体现在如下几个方面：1在塑料件的设计阶段，采用了软件对塑料件的厚度以及拔模斜度进行检测。这样做可以在模具设计的初始阶段就能确保塑件设计的合理性，避免了在注塑成型的时候塑件由于厚度不均或者是拔模斜度不合理而导致的塑件质量的下降。2它可以设计浇注系统并进行浇注系统平衡、可以计算注塑周期、锁模力和注塑体积等等。这些参数对后面的设计计算如注塑机的选择及其校核、浇注系统的设计和冷却系统的设计提供了很大的帮助。3整个模具结构设计核心部分都在计算机上完成。采用计算机辅助设计可以大大减轻人的工作量，而在计算机绘图时基本由单个软件UG绘制，单个软件绘图的效率和质量很明显要优越于在各个绘图软件中转换。在使用软件绘图中，很多标准零件都是直接从软件中提取出来，并不是要单个零件慢慢的绘制，特别是模架方面，直接可以调用一些厂商的模架，大大缩短整个模具设计时间。4计算机辅助和课本理论相结合。绘图和分析基本上在计算机上完成，而一些计算仍然需要参考课本上的知识进行人工的核算，如设计中的注塑机校核和浇注系统的计算等等，这样使得以前学习到的知识能够得到了很好的应用。致 谢本论文是在导师XXX老师悉心指导下完成的。导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本论文从选题到完成，每一步都是在老师的指导下完成的，倾注了老师大量的心血。在此，再次谨向老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！其次，感谢XXX老师为设计者提供的良好学习条件。最后，衷心的感谢XXX指导老师及其他指导、帮助过设计者的老师和同学！参考文献1 中国注塑网：塑料模具工业现状及发展方向，/info/detail/4-429.html2 钱泉森：塑料成型工艺及模具设计，高等教育出版社，2004年3 杜志俊：现代模具技术综述， 机械工程师, 1999年第6期4 黄标：业界人士谈2006家电产品发展趋势，中山日报，2006年2月5 杨静雅：小家电产品的发展两个大趋势，厦门晚报，2006第176期6 王文广：田宝善 田雁辰 塑料注塑模具设计技巧与设计，化学工业出版社，2004年7 黄虹：塑料成型加工与模具，化学工业出版社，20038 李奇：朱江峰 江莹主编 模具构造与制造，清华大学出版社， 2004年9 钱泉森：塑料成型工艺及模具设计，山东科学技术出版社，200410 Miguel Sanchez-Soto： Optimizing the gas-injection molding of an automobile plastic overusing experimental design procedure，Journal of Materials Processing Technology， 2006年178期，第25-29页11 Peter Dickin： Moving Mold Design From 1-D to 2-D，http：/articles/100504.html任 务 书1本毕业设计（论文）课题的目的和要求： 注塑是利用注塑机和模具将热塑性塑料或固性塑料加工成产品的方法之一，具有成型工艺简单、制造精密和成本低的特点，尤其对构造复杂及大批量的产品，注塑成型后无须过多的后加工工序就可以直接投入到实际应用中。鉴于做本设计的学生属机电工程系，所学的专业是机械设计