Mp3充电器外壳的塑料模具设计

欢迎下载本文档参考使用 如果有疑问或者需要 CAD 图纸的请联系 q1484406321 陕西科技大学毕业设计说明书 目 录 摘要 ABSTRACT 序言 1 1 MP3 充电器外壳三维造型的分析充电器外壳三维造型的分析 4 2 MP3 充电器外壳的模具设计充电器外壳的模具设计 7 2 1 塑件材料的选择与成型特性 7 2 1 1 ABS 的特性 7 2 2 塑件体积 7 2 3 注射机选择 8 2 4 确定模具结构方案 8 2 4 1 确定型腔数 8 2 4 2 模具的布置方式 9 2 4 3 脱模方式 9 2 4 4 浇注系统形式 10 2 5 模具设计 10 2 5 1 总论 10 2 5 2 分型面 10 2 5 3 浇注系统 10 2 5 4 公模仁和母模仁设计 12 2 5 5 侧向抽芯 斜顶杆机构的设计 15 2 5 6 结构零件 17 2 5 7 模具材料的选用 17 2 6 成型设备的校核 18 2 6 1 注射压力校核 18 2 6 2 锁模力校核 18 2 6 3 装模部分相关尺寸校核 19 2 6 4 开模行程校核 20 2 6 5 模架强度校核 21 3 MP3 充电器外壳在充电器外壳在 PRO MOLDDISIGN 的设计的设计 22 3 1 基于 PRO E 注塑模具设计的基本流程 22 3 2 应用 PRO E 设计模具 22 3 2 1 建立新模具设计文件 23 陕西科技大学毕业设计说明书 3 2 2 分型面的设计 26 3 2 3 体积块的设计 26 3 2 4 元件的抽取 28 3 2 5 开模仿真 29 3 3 运用 EMX 设计模架 30 3 3 1 创建新项目 30 3 3 2 定制模架 31 3 3 3 顶杆的定义 39 结论结论 41 致致 谢谢 42 参参 考考 文文 献献 43 基于 Pro E 的 Mp3 充电器外壳的塑料模具设计1 序 言 最近几年 中国塑料制品工业年均增长速度达到 10 以上 塑料制品年产量位居世 界第二 塑料制品在农业 塑料包装 塑料管材和异型材 汽车 家电 电子 交通 等领域发展迅猛 掀起了一股投资热潮 模具当之无愧的被称为工业产品之母 塑料制品产业的高速发展离不开模具工业 的不断进步 中国塑料模具巿场规模巨大 随着国内模具工业高速发展 技术也获得 了较大的飞跃 但是 仍然面对高档模具以进口为主的尴尬局面 提升技术实力 乃 是中国模具工业发展的前途所在 行业分析 塑料模具在高技术驱动和支柱产业应用需求的推动下 形成了一个巨大的产业链 条 从上游的材料工业和加工 检测设备到下游的机械 汽车 摩托车 家电 电子 通信 建筑建材等几大应用产业 塑料模具发展方兴未艾 建筑 建材工业 建筑业是国民经济的支柱产业 今后 5 10 年中国建筑业会有更大的发展 将成为 中国巿场新的消费热点和经济增长点 并带动化学建材业的发展 由于国家已禁止使 用铸铁管道 代之以塑料管材 预计 2013 年全国新建住宅室内排水管的 80 及城巿供 水管的 50 将采用塑料管 同时国家正在大力发展塑料门窗 预计 2013 年塑料门窗的 普及率将达到 30 50 20 世纪 80 年代以来 中国塑料门窗及给排水管件 在引进设备和技术的基础上 经过技术消化与开发迅速发展起来 十五 期间 塑料管道 塑料门窗 新型防水材 料更成为化学建材产业的发展重点 塑料建材不仅能大量替代钢 木和传统建材 而且具有节能 节材 保护生态 改善居住环境 提高建筑功能与质量 降低建筑自重 施工便捷等优点 将在今后得 到越来越多的应用 预测 2013 年建筑用塑料制品将达到约 400 万吨 化学建材挤出模具是用于生产新型化学建材的关键工艺装备 主要包括塑料异型 材挤出模具 塑料管件模具 低发泡成型挤出模具等 其技术性能的高低直接影响着 新型化学建材的质量与产量 塑料异型材挤出模具主要用于生产塑料门窗型材 据资 料介绍 塑料门窗在德国门窗巿场的份额高达 80 其它西欧国家巿场份额也达到 30 40 中国目前正在大力推广塑料门窗 管件模具是加工难度较大的注塑模 用于 生产城巿建筑中塑料给排水管件 预期塑料建材模具需求量将有较快增长 各种异型 材挤出模具 塑料管材管件模具将成为模具巿场新的经济增长点 陕西科技大学毕业设计说明书2 汽车 摩托车工业 汽车 摩托车工业是国民经济五大支柱产业之一 2004 年中国汽车产销量均已超 过 500 万辆 业界人士甚至用 井喷 来形容 从产业经济发展规律看 中国的人均 GDP 水平正处于 1000 美元 3000 美元阶段 经济学家称之为 经济起飞期 这种内 在强劲的经济内需使汽车模具潜在巿场巨大 据估计 汽车 摩托车行业每年需要 100 多亿元的模具 而中国大型精密模具的制造能力不足 目前中高档轿车的覆盖件模具 几乎全部为进口产品 大中型内外饰件塑料模具也是需求的重点 发展科技含量高的 大型精密汽车覆盖件模具和大中型内外饰件塑料模具是今后的重要工作 随着中国汽车时代的到来以及中国摩托车出口的快速增长 以塑料替代木材和金 属 会使塑料模具在汽车 摩托车工业中的需求量大增 尤其是新材料及新成型技术 的出现 使得塑料制品在汽车工业中的消费量日益增加 在一定意义上说 汽车塑料 制品的用量能反映一个国家汽车工业的发展水平 德国每辆汽车平均使用塑料制品已 经达到了近 300 公斤 占汽车总消费材料的 22 左右 是世界上采用汽车塑料零部件 最多的国家 日本每辆汽车平均使用塑料 100 公斤 约占汽车材料消费总量的 7 5 如日本一家公司开发销售的新型汽车 除座椅外 车顶 装潢材料 仪表盘等内饰件 全部采用塑料制造 当前 汽车塑料制品的应用趋势已由普通装饰件发展到结构件 功能件 塑料原料的使用也由普通塑料 多用于汽车内饰件 扩展到强度更高 耐冲 击性更好的复合材料或塑料合金 可以说 随着塑料材质及其成型技术与工艺的提高 塑料搭上飞驰的汽车 必然引来汽车塑料模具的大发展 家电与电子通信产品 十二五 期间 预计中国家电业所需的模具量的年增长率约为 10 一台电冰 箱约需 350 副模具 价值 400 万元 一台全自动洗衣机约需 200 副模具 价值 3000 万 元 单从塑料模具来看 一台空调器需要 20 副塑料模具 价值 150 万元 一台彩电约 需 10 套塑料模具 价值 120 万元 十五 期间中国仅彩电的年生产量就将超过 4000 万台 按 10 万台需要一整套塑料模具 价格约 120 万元计 则仅彩电用塑料模具每年 就有约 4 8 亿元的巿场 目前市场对家电 电子消费品外壳的色彩 手感 精度 壁厚等都提出了新要求 外壳设计成为重要的一环 业内人士普遍认为 大型 精密 设计合理 主要针对薄 壁制品 的注塑模具将在今后得到巿场的欢迎 在集成电路制造中 集成电路塑封模 具是半导体集成电路产品生产中必备的关键工艺装备 电子封装直接影响着半导体器 件和集成电路的电性能 热性能 光学性能 美观性能和机械性能 还影响其可靠性 和成本 同时对系统小型化起到关键作用 而塑料封装就占集成电路封装巿场的 95 以上 作为集成电路的消费大国 中国目前年需半导体器件和集成电路塑封模具 380 基于 Pro E 的 Mp3 充电器外壳的塑料模具设计3 万副左右 但现有生产能力不足 150 万副 预计今后 10 年中国半导体集成电路巿场需 求将以每年 15 20 的速度持续增长 模具巿场的需求也呈线性增长趋势 到 2005 年 需求量将达到 840 万副左右 产业化发展需求极其迫切 加速发展高技术模具 海关统计资料显示 2003 年中国共进口模具 13 693 亿美元 比上年增长 7 65 其中塑料橡胶模具进口金额高达 7 79 亿美元 占总进口额的 56 6 2003 年出口模具 3 368 亿美元 比上年增长 33 65 其中塑料橡胶模具出口金额 2 25 亿美元 占总出 口额的 66 8 可见 中国模具市场正处在高速增长期 尤其是塑料橡胶模具 更是 有了长足的发展 从进出口对比可以看出 进口塑料模具金额比出口金额高出 246 要改善中国塑料模具的进出口状况 必须加速国产塑料模具的发展 为此 要尽快突 破制约模具产业发展的两大瓶颈 一是模具标准化率不足 这必然导致交货期延长 同时造成用户更换零部件的困难 模具标准化程度低也直接制约着模具的专业化分工 协作和商品化流通 也限制了模具的出口 2006 年中国模具标准化程度和商品化程度 在 45 左右 与发达国家商品化程度 70 80 相比 还有较大的差距 制约模具发展的另一个主要原因是国内制造高精模具的能力较低 随着塑料工业 的不断发展 精密 大型 复杂 长寿命塑料模具的发展将高于总量发展速度 同时 由于近年来进口模具中 精密 大型 复杂 长寿命模具占多数 所以 从减少进口 提高国产化率角度出发 这类国产高档模具在巿场上的份额也将逐步增大 随着发达国家模具产业和技术的对外转移以及中国产业结构的调整 与轿车 家 电和电子业相关的精密模具的需求不断增加 从速度 品质 成本及服务等多方面加 速了模具产业的竞争步伐 从而不断提升国内模具标准化和精密化等方面的技术水准 经过多年努力 塑料模标准模架 标准推杆和弹簧等在中国越来越广泛地得到应用 并且出现了一些国产的商品化的热流道系统组件 针对巿场关键零部件 微孔 精细 结构组件的加工要求 追求精密模具的开发以提高产品附加值 已成为一些中小企业 发展之道 专家预言 未来模具将向大型化 高精密度 多功能复合型等方向发展 热流道 模具在塑料模具中的比重将逐渐提高 并且随着塑料成型工艺的不断改进与发展 气 辅模具及适应高压注射成型等工艺的模具也将随之发展 同时 由于近年来中国每年 用 10 亿美元左右进口模具 其中精密 大型 复杂 长寿命模具占多数 从减少进口 的角度出发 中国也应加快高档塑料模具的开发 陕西科技大学毕业设计说明书4 1 MP3 充电器外壳三维造型的充电器外壳三维造型的分析分析 手机对于现在的家庭来说是一个不可缺少的消耗品 随着人们生活水平的提高 对手机要造型漂亮 符合人体工学设计 手感好 在长时间的使用中不会产生疲惫感 并且经久耐用 从成型的角度考虑 成型性能应该良好 由于产量比较大 要求生产 周期短 综合考虑各方面的因素 我们选择 PE 作为材料 该零件的表面比较复杂 壁 厚相差不一 左右对称性 尺寸中等 内表面有卡钩 产品表面有自由曲面组成 脱 模时需要使用斜顶杆 该零件个 2 个侧抽 图 1 1 Mp3 上盖内面 基于 Pro E 的 Mp3 充电器外壳的塑料模具设计5 图 1 2 Mp3 充电器正面 Mp3 充电器外壳设计思路 造型 修补破面 生成实体 结构设计 这种设计 思路称之为 自顶向下设计 from TOP to DOWN 自顶向下设计是一种新颖的概念 一种高效率的设计方法论 主要用来处理组件 的设计工作 自顶向下设计是在产品的设计条件限制 规格等要务明确定义清楚后 将这些设计规范传送到每一个子组件与零件中 以保持产品结构的一致性 自顶向下 设计有许多的优点 它可以管理大型组件 又能有效地掌握设计意图 使组织结构明 确 更能在设计团队间迅速传递设计信息 达到信息共享的目的 自顶向下设计共分为六大程序 a 程序一 定义设计意图 在设计初期规划阶段 常遇到一些问题 产品的目的 功能是什么 应该如何满 足这些功能 子系统如何妥善导入到主系统中 设计进行中 有那些预期性的设计发 生改动 是改良型设计 还是全新研发 产品的主要规范是什么 如大小 材质 重 量 成本 寿命等等 产品与使用环境的关联性是什么 在 PRO E 设计系统中提供 了以下几个工具来表达设计意图 规格 限制等需求 2DLAYOUT 二维布局 PDM 产品数据管理 SKELETON MODEL 骨架模型 陕西科技大学毕业设计说明书6 b 程序二 定义产品结构 定义产品结构有以下几项优点 一一列举如下 能有效组织 管理组件的设计 能清楚分类工作的性质 正确分配给不同的设计团队 能专心投入于每一个子组件的 设计 不需要担心其他结构问题 许多重要的设计参数 如产品的描述 零件数目等 能尽早公布且传达到每一个子系统 c 程序三 导入骨架模型 模型主要是用来表现空间需求 零组件结合位置 机构运动情况等 在不同子组 件间 分享设计信息 控制彼此间的参照或互动的角色 其特性说明如下 永远摆在 组件的第一位置一个组件或子组件可有多个骨架模型 骨架模型不会涉及组件质量特 性的计算 d 程序四 传达设计意图到整个组件结构中 设计信息在骨架模型中完整定义后 分别一一传送到子组件 甚至最基层的零件 通过骨架模型作为桥梁 设计团队有相同的参考依据 设计进度都能反映至最上层的 组件中 所以 当绝大部分的参照中在容易控制的骨架模型时 不但设计意图较容易 实现 更能降低外部参照所引发的头痛问题 程序五 继续拓展设计意图到所有零组件 现存的零组件可装配到组件中 利用关系式的编写来连接 合并特征等方式 e 程序六 管理零组件间的相互从属参照 在 PRO E 系统中 有数种方法来辅助使用者控制参照的分布 如参照控制 全局 参照查看器 外部参考 参数化设计系统的最大优点是 可以通过零件间的彼此的约束 使得设计变更能 够反映至所有相关的零件或组件 但是 若是无法完善的管理 控制所有的外部参照 可能会控制整个系统的失控 瘫痪等 所以 必须明白了解外部参照的分布情况 综合以上考虑 该手机外壳的模型主要使通过利用 PRO E WILDFIRE5 0 造型 这 里主要讨论利用 PRO E 如何设计模具 实体的建模就不在此赘述 基于 Pro E 的 Mp3 充电器外壳的塑料模具设计7 2 Mp3 充电器外壳的模具设计充电器外壳的模具设计 2 12 1 塑件材料的选择与成型特性 因为此零件要求有较高的强度 因此选择 ABS 作为其原料 2 1 1ABS 的特性的特性 2 ABS 的特性及用途 1 丙烯腈可使 ABS 具有较高的强度 硬度 耐热性及耐化学腐蚀性 2 丁二烯可使 ABS 具有强性和较高的冲击强度 3 苯乙烯则使 ABS 具有优良的介电性能及成型加工性 因此在机械性能方面 ABS 具有 质硬 坚韧 刚性等特点 3 ABS 的一些相关参数 1 密度 1 05g cm 3 2 成型温度 200 240 3 收缩率 0 4 0 6 4 干澡条件 80 90 2 小时 5 单价 大约 11800 9400 元 吨 4 ABS 塑料的成型条件 工艺参数取值范围工艺参数取值范围 流动比 注射压力 Mpa60 100 力学性能 收缩率 0 3 0 7 压力参数 模内压力 Mpa 20 90 后部180 200 注射时间 s20 90 中部 165 180 保压时间 s 0 5 料筒温度 前部 150 180 注射时间 冷却时间 s20 120 喷嘴温度 170 180温度 80 85 模具温度 50 80 预热 时间 h2 3 螺杆转速 r min30 2 22 2 塑件体积 流动塑件的体积计算 应用 Pro E 分析制件参数如下 经计算该零件的体积 4 31 3 cm 密度 1 05g 3 cm 质量 4 53g 陕西科技大学毕业设计说明书8 2 2 确定模具结构方案 2 3 1 确定型腔数确定型腔数 由塑件的形状结构特点和成型结构及设计要求初定为一模四腔 2 3 2 模具的布置方式模具的布置方式 为了方便加工 由于手机充电器外壳的模具属一般精度模具 为了保证一定的精 度 保证产品的外观质量 保证型腔沿分型面分开的两半在合模时的对中性 高精度 性 我们把凸凹模设计成整体嵌入的方式 在装配中采用过盈配合和螺钉固定的形式 在某些结构复杂以及有特殊要求的地方 采用镶块 入子 的设计 由于模架的标准 化 模架我们可以直接购买 我们只要加工模具型腔以及成型部分 模仁 及顶出机 构 斜销和各种异形顶针 这样可以大大的缩短生产周期 降低生产成本 提高竞争 力 2 3 3 脱模机构的设计脱模机构的设计 对脱模机构的要求有 塑件流于动模 塑件不变形损坏 良好的塑件外 观 结构可靠 1 结构设计 本模具采用推杆脱模结构 因制件侧面有多处抽芯 所以采用推杆脱模结构 脱模机构应使塑件留于动模 使之不变形损坏且有良好的外观 另外机构应机构可 靠 2 脱模力的计算 塑件在模具中冷却定型时 由于体积收缩 其尺寸逐渐缩小 而将型芯或凸模 包紧 在塑件脱模时必须克服这一包紧力 此制件不带通孔 即脱模时还要克服大 气压力 此外 此制件的平均壁厚为 mm 脱模力 Q 可用下式计算 式中 cossin0 55cos1 sin1 0 96 1sincos 0 55 1 0 55sin1 cos1 c cc f K ff 为制品与型心之间的静摩擦系数 ABS 取为 c f0 4 0 7 为塑料的脱模斜度 0 E 为塑料的弹性模量 ABS 为 2 2X MPa 3 10 L 为制品对型心的包容长度 为塑料的线膨胀系数 5 7 0 10 0 10 1 C 为塑料的软化温度 对于 ABS 取为 f T100 C 为塑料的脱模温度 对于 ABS 取为 j T60 c t 为制品的壁厚 mm h 为型芯脱模方向的高度 mm 基于 Pro E 的 Mp3 充电器外壳的塑料模具设计9 由于事先已经选好了推杆的直径为 6mm 单个塑件取六只 因此 推杆顶部总接触 面积为 22 466678 6 4 mm 接触压力为 948 1 4 678 6 e Q Mpa 而 推杆脱模的塑件的许用应力为 11 7 16 7 p Mpa 因此 本模具的推杆设计可行 2 4 4 浇注系统形式浇注系统形式 在浇口位置的选择时 本设计遵循一般经验和设计原则 选用潜伏式浇口 2 52 5 模具设计 2 5 1 总论总论 模具设计要点 1 熔体的流动情况 流动阴力 速度 引程 重新融合 排气 2 熔体冷却收缩与补缩 3 模具的冷却与加热 4 模具的相关尺寸与注射机关系 5 模具的总体结构与零部件的结构 考虑模具安装与加工强度 精度 2 5 2 分型面分型面 分开模具能取出塑件的面 称作分型面 分型面的方向尽量采用与注塑机开模是 垂直方向 形状有平面 斜面 曲面 选择分型面的位置时 应考虑以下因素 1 分型面一般不取在装饰外表面或带圆弧的转角处 2 使塑件留在动模一边 利于脱模 3 将同心度要求高的同心部分放于分型面的同一侧 以保征同心度 4 轴芯机构要考虑轴芯距离 5 当利用分型面作为主要排气面时 分型面设于料流的末端 综合以上因素 故将分型面选在制件最大投影面处 2 5 3 浇注系统浇注系统 浇注系统的设计 1 对浇注系统的要求 浇注系统是塑料熔体由注射机喷嘴流向模具型腔的流动通道 因此它应能够顺 利引导熔体迅速有序的充满型腔 获得外观清晰 质量优良的塑件 这就使得浇注系 陕西科技大学毕业设计说明书10 统必须具备以下要求 a 对型腔迅速有序的填充 b 能同时充满整个型腔 c 应尽可能的消耗较少的原料 d 对热量和压力的损失少 e 能够使型腔顺利的排气 f 浇道凝料容易与塑件分离或切除 g 浇口痕迹对塑件的外观的影响较小 h 冷料不会进入型腔 2 主流道设计 a 主流道呈圆锥形 一般在 2 4 的锥角 此设计取 3 主流道带锥度 是为了使凝料从主流道中拔出 b 径向尺寸 主流道径向尺寸的小端直径应大于喷嘴口径 0 5 1 0mm 所以主流 道小端的径向尺寸取 4 0mm 这样 当主流道与喷嘴同轴度有偏差时 可以防止 主流道凝料不易从定模一侧拉出 c 凹模球面半径 R 应比喷嘴球径 R 大 1 2mm 可保证在注射过程中 喷嘴与模 1 具紧密接触 防止两球面间产生间隙使熔体充入间隙中而妨碍主流道凝料顺利 从定模拉出 此设计取凹模球面半径 13mm d 流道内壁有 Ra1 6 以上的光洁度 e 主流道应专门设在主流道衬套中 其结构如图所示 图 2 1 3 分流道设计 a 塑料沿分流道流动时 要求通过它尽快的充满型腔 流动中温度降低尽可 基于 Pro E 的 Mp3 充电器外壳的塑料模具设计11 能小 阻力尽可能低 同时 应能将塑料熔体均衡的分配到各个型腔 b 分流道的长度取决于模具型腔的总体布置方案和浇口位置 从减少浇注系 统的回料量 压力损失和热量的要求出发 应力求短 但不能过粗 过粗的分流道 冷却缓慢 还会增长模塑周期 C 分流道的断面面积应尽可能保证型腔充满并补充因型腔内塑料收缩所需的 熔体后方可冷却凝固 因此 分流道断面直径或厚度应大于塑件壁厚 d 断面形状 实际设计中所采用的分流道断面形状有圆形 半圆形 矩形 梯形和 U 形等 从使用观点来看 常用梯形分流道和圆形分流道 此设计选用圆形 分流道 4 浇口的设计 浇口是浇注系统的关键部分 浇口的形状和尺寸对塑件质量影响很大 浇口在 多数情况下 系整个流道中断面尺寸最小的部分 浇口的断面积与分流道断面积之 比约为 0 03 0 09 选用潜伏式浇口 图 2 2 5 冷却井的设计 冷料井在主流道正对面的动模上 直径宜稍大于主流道大端直径 以利于冷料 流入 冷料井底部常做成曲折的钩形或下陷的凹槽 使冷料井兼有分模时将主流道 凝料从流道中拉出附在动模边的作用 6 成型零件 是直接构成塑料件形状及尺寸的各种零件 由型芯 成型塑件内部形状 型腔 成型塑料外部形状 成型杆 镶块等构成 成型零件设计时应注意 陕西科技大学毕业设计说明书12 a 当型腔全被充满的瞬间 内压力达极大值 b 大尺寸型腔 刚度不足是主要问题 以刚度较核为主 c 小尺寸型腔以强度不足为主要矛盾 以强度较核为主 d 凹模强度较核公式 2 5 4 型芯和型腔设计型芯和型腔设计 1 型腔的设计 为了节约成本 缩短加工周期 我们模具采用整体嵌入模架的形式 在模架的 A 板上 加工出凹槽 然后模仁用螺钉固定 这样可以保证加工精度 模仁可以用铣床 和电火花机床加工 2 型腔的设计 由于布置顶针和排布冷却水道等原因 考虑到干涉的原因 给加工带来了难度 采 用整体嵌入式 在模架的 B 板上加工出凹槽 然后把模仁用螺钉固定 模仁四周设置 直束块 保证在开合模是 公母模仁的配合 保证了加工精度 成型面可以用电火花 放电加工 通孔可以用线切割加工 3 型腔 型芯工作部位尺寸的确定 查 中国模具设计大典 表 可知 ABS 的收缩率是 0 4 0 6 平均收缩率 S 0 4 0 6 2 0 005 型腔长度和宽度按平均收缩率法计算 平均收缩率为 0 5 a 型腔尺寸 由公式 长度方向按平均收缩率 1 型腔长度尺寸 2 2 121 0 1 m mcp DSdx 其中 根据模具制造公差在制品公差中所占比例 取 修正系数取 0 61 4 查表制造偏差为 m 0 115mm 121 0 1 m mcp DSdx 0 115 0 0 5 1 660 6 0 46 100 0 115 0 66 05 基于 Pro E 的 Mp3 充电器外壳的塑料模具设计13 由公式 宽度方向按平均收缩率 2 型腔宽度尺寸 222 0 1 m mcp DSDX 取其制造偏差为 m 0 096mm 222 0 1 m mcp DSDX 0 096 0 0 5 1 40 0 65 0 36 100 0 096 0 39 96 b 型腔深度按平均收缩率算 2 3 13 0 1 m mcp HShx 取其制造偏差为 m 0 2 其中 根据模具制造公差在制品公差中所占比例 取 修正系数取 0 61 3 13 0 1 m mcp HShx 0 2 0 9 88 c 凸模径向尺寸按平均收缩率算 长度方向按平均收缩率 1 2 4 0 1 1 m mcp dSdx 取其制造偏差为 m 0 15 其中 根据模具制造公差在制品公差中所占比例 取 修正系数取 0 581 4 0 1 1 m mcp dSdx 陕西科技大学毕业设计说明书14 0 0 15 0 5 1 64 0 58 0 6 100 0 0 15 64 67 宽度方向按平均收缩率 2 0 1 1 m mcp dSdx 取其制造偏差为 m 0 1 0 1 1 m mcp dSdx 0 0 1 0 5 1 37 0 65 0 47 100 0 0 1 37 44 c 两型孔之间的尺寸按平均收缩率算 2 5 1 2 m mcp LSL 0 50 04 1 10 1002 10 05 0 02 取其制造偏差为 m 0 04 其中 根据模具制造公差在制品公差中所占比例 取 1 4 d 两型孔的镶件的尺寸按平均收缩率算 2 6 0 1 cpm mSDx d 取其制造偏差为 0 04 m 其中 根据模具制造公差在制品公差中所占比例 取 1 4 基于 Pro E 的 Mp3 充电器外壳的塑料模具设计15 0 1 1 m mcp dSdx 0 0 05 0 5 1 3 0 75 0 2 100 0 0 05 3 17 e 一个自攻螺纹的尺寸按平均收缩率算 2 6 0 1 cpm mSD x d 取其制造偏差为 0 03 m 其中 根据模具制造公差在制品公差中所占比例 取 修正系数取 0 751 4 0 1 1 m mcp dSdx 0 0 03 0 5 1 2 0 75 0 12 100 0 0 03 2 1 f 小孔深度的尺寸按平均收缩率算 2 7 0 1 m mcp hSHx 取其制造偏差为 0 06 m 0 1 m mcp hSHx 0 0 06 0 5 100 1 4 0 6 0 24 陕西科技大学毕业设计说明书16 0 0 06 4 16 其中 根据模具制造公差在制品公差中所占比例 取 修正系数取 0 61 4 g 自攻螺纹外柱的尺寸按平均收缩率算 2 7 121 0 1 m mcp DSdx 取其制造偏差为 0 06 m 121 0 1 m mcp DSdx 0 06 0 0 5 1 40 7 0 24 100 0 06 0 3 85 其中 根据模具制造公差在制品公差中所占比例 取 修正系数取 0 71 4 型腔壁厚及垫板厚度计算 1 型腔壁厚的计算 型腔应有足够的壁厚以承受塑料熔体的高压 如壁厚不够 可表现为刚度不足 即 产生过大的弹性变形 也可表现为强度不足 即型腔发生塑变甚至破坏 此设计的制件的形状简单 即模具的型腔可选用整体式 其特点是牢固 不易变形 型腔的计算比较繁琐 在实际中 一般按经验数值去选取即可 本塑件的基本尺寸为 66 40 10 mm 根据张维合的 注射模具设计实用手册 的 101 页 成型零件的 外形尺寸设计 中的 内模镶件和模具的模架尺寸计算表 可得 当塑件的投影面积 为 14400 25600时 取为 32 36mm 2 mm 2 5 5 侧向抽芯 斜销滑块机构的设计侧向抽芯 斜销滑块机构的设计 1 斜销的设计要点 a 斜销的角度一般 角度越小越好 易于顶出 12 b 斜销底部要做对刀面 便于加工及修模 c 斜销上面要做耐磨油槽 其长度以在顶出时 不会弄脏成品为宜 基于 Pro E 的 Mp3 充电器外壳的塑料模具设计17 d 斜销在设计时应该避免与母模仁靠破 以免插伤模仁成型面 e 注意斜销与其他机构 顶针 顶出块 干涉 2 侧抽零部件尺寸的设计 本设计采用斜推杆抽芯机构 a 抽芯距 抽芯距应保证型芯从成型位置抽拔到不妨碍塑件的取出 抽芯距即型芯 斜推杆 移动的距离 应等于侧面型孔或凸凹深度加 2 3mm 但是 由于本塑件的内侧上方有突 出 因此 将对斜推杆的抽芯距离的空间有很大的影响 将斜推杆设计好后 发现斜 推杆的运动空间只有约 1 5mm 并且 塑件的倒扣是单方向的所以 必须在塑件脱离主 型芯之前就将侧向抽芯完成 因此 竖直方向的抽芯距离为塑件的深度 因此 有表 达式为 2 4 1 5 tan 9 s h 9 式中 s 抽芯距为倒扣深度加 1mm 因此 为 1 5mm h 主型芯与分型面的距离 为 9mm 斜推杆的倾斜角度 2 5 6 结构零件结构零件 构成零件结构的各种零件 在模具中起安装 导向 机构动作及调温等作用 导向零件 导柱 导套 装配零件 定位隙 定模底板 定模板 动模板 动模底板 动模垫板 模脚 冷却加热系统等 合模导向机构对于塑料模具是必不可少的部件 它主要有三个方面的作用 a 定位作用 为避免模具装配时方位搞错而损坏模具 并且在模具闭合后使型腔 陕西科技大学毕业设计说明书18 保持正确的形状 不至因为位置的偏移而引起塑件壁厚不均 b 导向作用 动定模合模时 首先导向机构接触 引导动定模正确闭合避 免凸 模或型芯先进入型腔 以保证不损坏成型零件 c 承受一定侧压力 塑料注入型腔过程中会产生单向侧压力 或由于注射机精度 的限制 使导柱在工作中承受了一定的侧压力 2 5 7 模具材料的选用模具材料的选用 模具材料的选用 1 选择模具的材料应按其用途而定 对成型材料的零件应考虑以下几点要求 a 要承受在高温高压下长期工作 因此 要有足够的机械强度 耐疲劳性和 耐热性 b 用于大批量生产的模具应具有足够的耐磨性 并具有良好的热处理性能 对形状复杂的零件及易变形的零件要求热处理变形小 c 对于成型零件尺寸精度要求较高的 应考虑用尺寸稳定性好的材料 d 模具钢要便于加工 易抛光 2 根据上述要求选择模具各个成型部分的材料 a 型芯 型腔 材料 P20 预硬化钢 无需热处理 HRC26 30 加工工艺过程 购方料 下料 机加工 磨削 抛光 b 滑块和斜推杆 材料 滑块 S55C 淬火 即淬火后加低温回火 HRC50 52 斜推杆 738H HRC35 41 加工工艺过程 下料 粗加工 调质 精加工 表面淬火 低温回火 精磨 c 小型芯 材料 T8A 淬火加低温回火 HRC26 30 加工工艺过程 下料 锻造 球化退火 粗精加工 淬火加低温回火 精磨 注意 球化退火 加热至 760 780 保温后冷却至 700 在保温 3h 以上 就可缓冷至 500 以下出炉 淬火加低温回火 淬火温度为 780 低温回火温度为 180 200 回 火后组织为回火马氏体加渗碳体 硬度 HRC 62 2 62 6 成型设备的校核 基于 Pro E 的 Mp3 充电器外壳的塑料模具设计19 2 6 1 注射压力校核注射压力校核 查 模具设计指导 表 6 5 ABS 塑料成型时的注射压力 选 60100MPap注射压力 择注塑机时 应使注塑机的额定注塑压力大于塑件成型时所需的注射压力 即 2 6 pp 注成型 式中 注塑机的额定注塑压力 MPa p注 塑件成型时所需的注射压力 MPa p成型 12080pMPaMPa 注 2 6 2 锁模力校核锁模力校核 锁模力的校核 高压塑料熔体充满型腔时 会产生很大的 使模具沿分型面涨开 该压力等于制 品与浇注系统在分型面上的投影面积之和乘以型腔内熔体的压力 PM PM常取 20 40MPa 即为作用在这个面积上的总力 FL 该力称为工艺锁模力 它必须小于注射机 的额定锁模力 F 否则在注射成型过程中会因锁模不紧出现涨模溢料现象 为了保证注射成型时模腔能够可靠的锁闭 FL 0 8 0 9 F 制品在分型面上的投影面积为 40 66 4 10560mm2 FL 10560 34 3 362 208KN 36 2t 注射机锁模力为 90t FL 0 8 0 9 F 故注射机的锁模力校核合格 2 6 3 装模部分相关尺寸校核装模部分相关尺寸校核 1 喷嘴尺寸 注射机的喷嘴尺寸应与模具上与之接触部位的尺寸相吻合 模具主流道小端直径 为 4mm 稍大于喷嘴孔径 d mm 满足要求主流道的凝料能顺利脱出 3 模具主流道始端的球面半径 大于喷嘴球面半径 满足模具与注射机的 14Rmm 配合要求 2 定位孔尺寸 为保证模具主流道中心线与注射机喷嘴轴线相重合 注射机固定摸板上设有定位 孔 模具定模座板上设计有突出的与主流道同心的定位圈 定位孔与定位圈之间应呈 较松的间隙配合 一般按 H7 f6 配合 定位圈的高度取 10mm 3 拉杆间距 陕西科技大学毕业设计说明书20 模具的外形尺寸为 H 25 70 80 1 90 25 291mm 小于注射机的拉杆间距 360 360mm 能够保证模具穿过拉杆间的空间安装固定到注射机模板上 4 最大模具厚度和最小厚度 各种规格的注射机可安装模具的最大厚度和最小厚度均有限制 所设计的模具闭 合厚度应在注射机的最大厚度和最小厚度之间 即应满足下列关系 2 7 minmaxm HHH 式中 模具的闭合厚度 mm m H 注射机的最小厚度 mm min H 注射机的最大厚度 mm max H 所选的注射机 满足上述要求 minmax H150 360H 2 6 4 开模行程校核开模行程校核 开模行程也叫合模行程 指模具开合过程中动模固定板的移动距离 用符号 S 表示 取出制件的开模距离必须小于注射机的最大开模距离 对于带有液压 机械联合作用的锁模机构 开模行程由连杆机构的冲程或其它机 构的冲程所确定 其最大值与冲程的调节量有关 不受模具厚度影响 对于单分型面注射模 Smax H1 H2 a 5 10 2 8 式中 H 制品所需的脱模距离 顶出距离 mm 1 H2 制品高度 mm a 取出浇注系统凝料必须的长度 mm 所以 S 10 9 90 5 10 114 119 S Smax 320mm 所选注射机合格 3 模具安装尺寸校核 为了注射模能顺利安装在注射机上 并生产出合格的塑料制品 设计模具时 必须校验注射机上与模具安装有关的尺寸 因为不同型号和尺寸的注射机 其安 装模具部位的形状和尺寸各不相同 下面分别对喷嘴尺寸 定位圈尺寸 模具 厚度以及模板上的螺孔尺寸等进行校核 1 喷嘴尺寸 注射机喷嘴头的球面半径 R1与模具主流道始端的球面半径 R2必须吻 合 以放止高压塑料熔体从缝隙中溢出 一般 R2应比喷嘴头半径 R1大 1 2 否则 主流道内的凝料无法脱出 直角式注射机喷嘴头多为平面 模具主流道始端与其相 接触处也应做成平面 2 定位圈尺寸 为了使模具主流道的中心线与注射机喷嘴的中心线配合 注射机固 基于 Pro E 的 Mp3 充电器外壳的塑料模具设计21 定模板上设有定位孔 模具定模板上设计有凸出的与主流道同心的定位圈 定位孔 与定位圈之间成较松动的间隙配合 定位圈高度取 10mm 3 螺孔尺寸 动模和定模固定板上的螺孔尺寸应分别与注射机动模板和定模板上的 螺孔尺寸相适合 模具常用的安装方法有螺钉直接固定和压板固定两种 螺钉或压 板数目常为 2 4 个 当用螺钉直接固定时 模具固定板与注射机上的螺孔应完全 吻合 而用压板固定时 只要在模具固定板附近有螺孔就可以了 因此 压板固定有较 大的灵活性 4 模具厚度 注射模的动 定模闭合后 沿闭合方向的长度叫做模具厚度或称模具 闭合高度 由于注射机的动模和定模固定板之间的距离都具有一定的调节量 h 因此 对安装使用的模具厚度有一定的限制 一般情况下 实际模具厚度 Hm 必须在 注射机允许安装的最大厚度 Hmax 及最小厚度 Hmin 之间 即 Hmin Hm Hmax 其中 Hmax Hmin h 若 Hm Hmin 并无其它合用的注射机时 可用加设垫板的方法增大厚度 设 垫板厚度为 H 使 H Hm Hmin 以达到合模要求 若 H Hmax 就只能重新设计模具 厚度或更换注射机 以满足合模要求 2 6 5 模架强度校核模架强度校核 注射模具的工作状态是长时间的承受交变负荷 同时也伴有冷热的交替 现代的 注射模使用寿命至少几十万次 多则几百万次 因此 模具必须具有足够的强度和刚 度 工作状态下所发生的弹性变形 对塑件的质量有很大的影响 尤其是对于尺寸精 度高的制件 模具的刚度是很重要的 1 凹模型腔的强度 由于所选择的标准模架型号为B L 300mm 350mm 属于中小型模架 要作成 220mm 175mm 40mm 的凹模 模具的有效使用面积不大于其长度和宽度的 60 深 度也不超过其长度的 故可不必通过计算便得知满足强度要求 10 2 支撑板的强度 常规结构的凹模做在定模板上 型芯固定在动模板上 支撑板与垫块构成桥形 承受型芯投影面上注射压力 因此 支撑板的弹性变形量必须控制在允许的范围内 支撑板厚度 H 的计算式为 2 9 3 23 3 84 32 pabL Srr EB 式中 支撑板在垫块之间的跨度 cm L 型腔内压力 MPa P a 凹模型腔长度 cm b 凹模型腔宽度 cm 陕西科技大学毕业设计说明书22 支撑板在 方向上的长度 cm B 1 l 钢材的弹性模量 一般中碳钢 E 2 1 105 E 支撑板允许的最大弯曲变形 cm y 0 005cm 代入数据得 33 23 3 5 34 3 181 104 1090 84 0 220 22 32 2 1 10350 0 005 S 32 78mm 故所选择的标准模架 B 板除去框厚度的那一部分厚度满足强度要求 2 6 6 冷却系统的设计冷却系统的设计 1 冷却回路所需的总表面积 1 该塑件为 ABS 材料 其成型周期为 40 70S 若取其平均值 则为 55S 那么 一 次注入模具中的塑料量为 V mV 浇注模具 1 054 1 4 31 4 22 g 则 平均一秒内注入的塑料量为 22 0 4 55 g 那么 一小时注入的塑料为 3600 0 4g 1440g h 1 4kg h 2 单位质量的树脂在模具中所释放的热量 查表得 对于 ABS 为 q 5 3 4 10 J kg 3 冷却水的表面传热系数可用下式计算 2 10 0 830 8 3 0 23 0 2 1 0 101 66 7 5 8 10 8 10 v 2 7422 Wm k 算式中 与冷却水温度有关的物理系数 为平均水温 水密度 3 kg m V 水的流速 m s d 水孔径 m 4 冷却回路所需的总表面积为 2 11 5 2 1 4 4 10 0 00070 3600 3600 7422 6030 mw Mq Am 基于 Pro E 的 Mp3 充电器外壳的塑料模具设计23 式中 M 为单位时间内注入模具中的塑料量 q 为单位质量的树脂在模具中所释放的热量 J kg 为冷却水的表面传热系数 2 Wm k 模具成型表面的温度 m 40 80 C60 C 取为 冷却水的平均温度 取为 w 30 C 因此 冷却回路的总长度为 3 0 00070 0 028 8 10 A Lm d 5 冷却水体积流量的计算 5 3 3 12 1 4 4 10 0 07 min 60 60 4 2 10 3330 v Mq qm c 陕西科技大学毕业设计说明书24 3 MP3 充电器外壳在充电器外壳在 PRO MOLDDISIGN 的设计的设计 3 13 1 基于Pro E注塑模具设计的基本流程 可简要地用图 3 1 所示 图 3 1 模具设计的基本流程 3 23 2 应用Pro E设计模具 应用 Pro E 设计模具时的主要步骤为 a 模具装配模型 b 设置收缩率 c 厚度检测与拔模检测 d 设计分型面 e 设计浇注系统 f 设计冷却系统 g 拆模 生成模具成形零件 基于 Pro E 的 Mp3 充电器外壳的塑料模具设计25 h 开模仿真图 3 2 1 建立新模具设计文件建立新模具设计文件 点选文件 新建 弹出 新增 对话框 如图 3 2 所示 在类型栏选择制造 子 类型栏选择模具型腔 取消选择使用缺省模板 按下 然后出现 新文件选项 对话框 如图 3 3 所示 选择 mmns mfg mold 按下 即进入模具设计环境 如 图 3 4 所示 图 3 2 模具设计文件 陕西科技大学毕业设计说明书26 图 3 3 文件选项 对话框 图 3 4 模具设计界面 导入参考零件 点选 Pro MOLDESIGN 工具栏中的 在 布局 对话框中选择 按下 基于 Pro E 的 Mp3 充电器外壳的塑料模具设计27 在弹出的 菜单管理器 按下 动态 图 3 5 件放置 对话框 在 布局 对话框中点击 在矩形栏中输入 X2 80 Y2 70 预 览 完成装配后的图形如图所示 陕西科技大学毕业设计说明书28 图 3 6 装配后的参考零件 2 创建并装配模具工件 依次点选菜单项模具模型模具模型 创建创建 工件工件 手动 在元件创建中选择 单击确定 伸出项 完成 在草绘界面中 绘制 矩形 长度为 220mm 宽度为 175 拉伸高度为 75mm 模具工件创建完成 完成后的模 具 图形如图 3 7 所示 图 3 7 手动创建工件 结果 保存文件 点选文件文件 保存保存 将设计文件保存下来 这时 在工作目录下可以找到下列四个新 文件 模具设计流程文件 参考模型文件 模具工件文件 3 2 2 分型面的设计 a 点选工具栏中 点击 选择 MOLD Right 面和 A 2 轴作 为参照 从而完成草绘平面的创建 在草绘模式下草绘的结果如图 3 8 所示 基于 Pro E 的 Mp3 充电器外壳的塑料模具设计29 图 3 8 草绘的旋转截面 接下来点击 再点击 从而完成小型芯的创建 如图 3 9 所示 图 3 9 小型芯的分型面 然后对小型芯进行镜像 结果如图 3 10 所示 陕西科技大学毕业设计说明书30 图 3 10 小型芯的镜像分型面 同样的方法创建另一小圆型芯的分型面如图 3 11 所示 图 3 11 小圆型芯的镜像分型面 b 点选工具栏中 选择参照模型的任意表面 依次点选 将这个参照模 型的所有外表面复制 然后点击 将所有的孔填充起来 然后 点击 完成一个参照模型外表面的复制工作 在接下选择复制曲面的一个边 然 后点击编辑 延伸 参照 细节 来来加选参照模型的一边 然后点击 再选择参 照模型所对应的工件的一个面即可完成延伸参照模型的曲面的一边 同理完成所有边 的延伸 其次 使用镜像镜像这个命令完成主分型面的创建 c 进行主分型面的合并动作 选取前面镜像 复制的两个平面与延拓好的平面进行合 并 合并好的主分型面如下图所示 基于 Pro E 的 Mp3 充电器外壳的塑料模具设计31 图 3 12 合并完成的曲面 3 2 3 体积块的创建 a 点击 选择 GONGJIAN A PP 4 5 为参照曲面 平移距 离为 42 45mm 将此曲面命名为 DTM1 然后在此曲面上绘制拉伸截面 如图 3 13 所示 陕西科技大学毕业设计说明书32 图 3 13 拉伸的截面 设置拉伸深度为 5mm 点击 结果如图 3 14 所示 图 3 14 完成的体积快 同样的道理 对体积快进行镜像 结果如图 3 15 所示 图 3 15 完成的镜像体积块 基于 Pro E 的 Mp3 充电器外壳的塑料模具设计33 3 2 4 体积块的体积块的分割分割 注塑模具的成型零件主要有两部分 即动模部分和定模部分 此外还有型芯 滑 块 成型环 成型杆等 本章我们主要讨论模具成形零件的三维实体模型的建立 基 于 Pro ENGINEER 进行注塑模具设计的过程中 分型面设计完成后 就可以分割工件 进行模具体积块的建立 并最终生成模具成形零件的三维实体模型 这里将以分割的方法建立模具体积块 点选 两个体积块两个体积块 所有工件所有工件 完成完成选取分型面 如图 3 17 所示 图 3 16 选择分型面 陕西科技大学毕业设计