冷水壶盖注塑模具设计【含CAD图纸、UG三维模型、说明书】
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含CAD图纸、UG三维模型、说明书
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注射模设计的三维模型发展如今，为了使注塑工艺变得更简单，很多嵌入式软件都在高级3D 注塑平台的基础上开发出来的，诸如有限元分析，计算机辅助制造，注射模设计，模拟以及形象化设计。这些软件都是很有利的。然而，它关非没有缺点。事实上，这些嵌入式软件也可以通过低级的3D更灵活和更轻便性开发出来。这篇文章查阅了各种各样基于3D应用发展的期刊和方法，主要是关于软件方面。首先，提出了一种基于3D的应用发展的方法，这种观点通过使用Parasolid模型的注射模实现的。基于在已建立的模具设计中的模具设计概念，文中说明了一种被叫做IMOLD的模件。在一个Windows NT 平台上，面向对象的编程语言被用来开发这种软件。关键字： 3D 模型； 计算机辅助设计; 注射模设计； 1. 介绍三维计算机辅助设计系统已经越来越被用来加速产品的实现过程。涉及产品自动化设计过程的第一步是3D建模应用中的组件部件的建立，在建模过程中，这种3D 模型的建立称为数字化建模，这种数字化建模得到的3D的关键一步是生产过程自动化。组件部件的3D数字化建模仅仅是第一步。还有许多的其他辅助任务必须在零件被生产之前完成。这些任务包括有限元分析、夹具和固定装置的设计、注射模设计、计算机辅助制造、模拟和形象化设计。当今很多在高级3D建模平台上发展起来的嵌入式软件来促进这些辅助任务。这种3D建模站台提供了一个具有编程的用户界面和风格的嵌入式软件。结果，这种嵌入式软件的开发时间大幅度地减少。这种方法在很多方面都是有利的，但是，它也有它的缺点，特别是从长远的角度考虑。为了为现有的软件开发另外一种嵌入式软件，那些开发者必须兼顾很多现有的限制条件，必需与源软件的风格一致。那些开发者必须利用系统所提供的各种库函数来实现各种功能性操作， 大多数的终端用户需要源软件和嵌入式软件。不过，在很多情况，他们可能对使用只有嵌入式的软件更感兴趣。 在注射模设计过程中就有这种情况的例子，不过，这些用户必须购买包括很多他们不需要的特征和功能的整个软件包， 这么大的程序通常是硬件上所必需的，同时这也意味着会费用更高。这嵌入式软件也很大程度上依赖源软件的发展。一旦源软件版本被更新，那些嵌入式软件的开发者必须采取相应的行动， 如果这些应用在一个低级的平台上发展，这些缺点可能会不存在。事实上，这些嵌入式软件可以使用低级的3D 模型更灵活和更轻便性发展。在很多情况下，这样的操作既可行又有利。传统上，注射模设计可以直接在计算机辅助设计系统执行，整个注射模，可能由数百个组件部件组成，在计算机辅助设计系统(例如 AutoCAD，PRO/工程师和Unigraphics)上建模和装配，因为注射 模设计过程是反复的，所以重新建模和装配是相当费时，在这个方面，像这些基于特征的PRO/工程师以及Unigraphics那样的3D. 计算机辅助设计系统比像AutoCAD那样的2D 计算机辅助设计系统的更有优势， 为加速注射模设计工艺的发展，这种嵌入式软件在3D系统上自动发展一些注射工艺 ，这种附加应用的例子包括在国立新加坡大学发展，基于Unigraphics上发展的IMOLD(智能模型设计和装配系统)、专家模具设计者(基于CADKEY)及模型制作者(基于EUCLID) . 因为以上每一个都基于特定的计算机辅助设计系统，所以都没有嵌入兼容性。在1994年，Mok和张 1基于Unigraphics的注射模设计应用上做了研究。在1997年，Shah 2 在几何建模之间的联系标准化之间提出了互访结构模型，他的目标是在基于Parasolid的3D 应用以及ACIS之间获得嵌入兼容性，只不过它包括三维建模 。 在这篇文章里，作者试图直接发展一种质量轻的使用低级的3D模型注射模设计应用，并把重点放在软件开发的灵活性和速度上。设计概念和程序来自IMOLD 4,5 、模具设计和3D 装配中应用。尽管这些讨论仅仅局限于注射模设计，这种方法学能很容易地被应用在其他基于3D的应用中，并且有相似的作用，开发者工具的结合就是为了这个目的而选择的。在方法学被讨论之前，对于其中的一些先提出的工具作一个简短的介绍，他们分别是IMOLD、Parasolid 10.1 版本、VC6.0 版本和微软公司基础种类。2.IMOLD 用作模具设计应用IMOLD(智能模型设计和装配) 是在基于3D的应用致力发展的注射模设计。它在一个叫做Unigraphics的高级计算机辅助设计系统之上发展起来的。该发展正在通过使用系统所提供的编程接口(API)来实现。该软件通过提供常用的设计工具促使模具设计者能够迅速进行设计。在设计中所需的常用的标准组件部件，可以在软件里预先创建并且可能被容易被设计者调用。这很大程度上降低了设计时间。模具设计过程可分成几个阶段，以一种固定的方式给设计者们提供模具设计方法。它们便是：1. 数据准备。2. 填充系统设计。3. 模具基础设计。4. 插件与零件设计。5. 冷却系统设计。6. 滑板和提升设计。7. 注射系统设计。8. 标准零件库。每个阶段都可以被认为是一个独立的模件设计过程。基于3D的每个模件的要求变化甚微。成功地建立模型基础模件意味着在发展其它模件过程中也是可行的。3用作3D模型设计的ParasolidParasolid被用设计为基于3D 模型数据系统的核心。实体建模有必要被用作。1建造并且操作实体。2. 计算质量和惯性矩，并且进行干涉检测。3. 以多种方式输出实体。4. 在特定的数据库或者档案内储存实体并且可以稍后提取出来。在计算机辅助设计中，Parasolid是最先进的3D 模型设计软件。它是Unigraphics和Solid- Works的3D核心。它独特的公差模拟运作功能使得它能以其它格式接收和存储数据。因此Parasolid模型文件是十分方便的而且它也是独立应用发展的高级平台。基于3D的应用与Parasolid之间通过它的3个界面中的一个相连接。这些被称这之为Parasolid 核心界面、模型界面以及底端界面。PK界面和模型界面位于建模系统的顶部，通过这些方法来建模和对实体进行操作以及控制建模的功能。底端界面位于建模窗口的底部。当需要执行集中数据或系统类型操作时建模者便需要它。它由3个部分组成：函数、图形输出和外形几何 ，以下分别对其作出简短的介绍。3.1 KI 和PK界面KI 和PK是供程序员进入Parasolid模型里进行建模的接口他们是建模功能的标准库。程序员在他们的程序里称之为建模功能。因为KI不久将被淘汰，所以我们选择使用PK界面。3.2 函数函数是一必须由应用程序员编写的功能，当数据必须被存储或者提取时需要使用该功能。当使用Parasolid时，应用程序员必须首先决定怎样管理数据的存储，通过该功能Parasolid输出该数据。通过该功能转存数据通常与写入文件或导出文件有关。文件的形式和及存储位置在写该功能时被确定。3.3图形的输出对图形输出功能是由应用程序员所编写的另一种功能。对需要PK给予功能的设计者来说，图形数据是由GO界面输出的，然后3D数据被传给3D图像包。OpenGL，是图形卡片的一个软件接口可以为我们提供我们所需的数据包。3.4 外形几何外形几何学可以为用户几何类型的发展(例如机构内部及表面的曲线)提供功能操作。它通常与在Parasolid内的建模标准几何类型一起使用。4. 使用VC以及微软公司基金类型的面向对象的程序设计面向对象的程序设计(OOP)已无可争议地成为软件开发者的选择。它是在目前所存在的软件中最高级的开发软件。微软公司Visual Studio就是这样的一个软件包。它刻划了许多基于因特网和基于Windows编程用的开发工具。在这些工具中包含有VC以及微软公司基金种类(MFC)。VC是面向对象的程序设计的强有力的开发工具，而MFC是一种基于Windows编程的框架。它以强大的开发特性和功能性，例如自动编码基于wizard操作，为应用程序员提供开发工具。这大大改进了生产效率。我们使用的程序的整个用户界面是使用VC以及MFC开发出来的。5. 系统设计基于3D的使用3D模型的附加应用的直接发展的问题正待解决。在最高的水平上它由3个主要阶段组成。首先，必要特征和嵌入式应用软件功能的识别：第二，应用框架的设计与开发；最后，具有合适的开发工具的框架中个别模件的设计与开发。5.1 必要软件的识别Parasolid作为一种3D建模方法，只提供许多库函数以及3D应用开发的基本框架。因此，那些开发者有必要识别和开发3D计算机辅助设计系统中其他的必要设施。为了识别所需的设施，理解两者之间的差异是很重要。表格1 总结了3D模型和3D计算机辅助设计系统所提供的主要设备的差别。其中的一些设备，例如特征和参数建模，在耗时与技术上都要求有发展。因为大多数的嵌入式软件不使用源程序中的所有设备，只通过开发这些使用低级3D模型所需要的嵌入式软件生产单独的版本是很有可能的。表格1从第7条到第9是使用基于3D的应用发展Parasolid的必要条件。通过研究嵌入式的应用的必要条件，其他必要的设备的要求也可以被鉴定。然后提出了该应用程序的一个框架，该框架是基于由Parasolid建模所提供的设备。5.2 基于3D应用的框架对于由开发的工具和.应用的要求所提供的设备，开发了一种框架。它专门被设计以使单个编程模件之间的差异最小化。这将导致编程代码发生小程度的变化。事实上，程序代码使用起来更加的轻便各更有助于维修，而且将来的发展前景也是相当好的。这个框架的概述在图2里得以说明，各种各样的模件的详细情况被在以后的章节里讨论。5.2.1个基于Windows的用户界面(A)Parasolid不为程序员提供用户界面。因此，在每一个阶段基于3D应用的发展将涉及到从头开始设计用户界面。相关的必要开发内容包含：1. 基于3D的应用的环境设置和显示。2. 交互式图表的接口和全部应用功能操作的执行程序。5.2.2 3D 开发者(B)图层的设置因为不同的基于3D的应用在不同程度上需要不同的3D设备，该框架必须为用户提供这些变量的设置。一个3D开发者图层的设置(参阅图2)被概念化来解决这些变化。这是基于Parasolid模型已经开发出来的对象的库函数或者类别。开发的程度取决于建模的要求情况。图表一由3D模型和计算机辅助设计系统所提供的设施的摘要3D模型和3D计算机辅助设计系统设施：1. 基本3D低级建模和通用功能以及高级功能和特殊功能；2. 由整个系统提供的装配多种库函数；3. 基于特征的建模；4. 不经常被提供的参数建模；5. 系统常提供的低级建模功能；6. 系统提供的不完全草图；7. 系统不常提供的交互式用户界面；8. 系统所提供的三维物体基本概念框架功能和库函数的可视化；9. 系统所提供文件管理系统的基本概念和多个信息库功能的完全发展。除了要满足应用条件中的变量要求外，3D开发者设置层也要为非Parasolid开发者提供一个编程接口。这样的一个接口能也其他基于3D的应用的开发者重新使用。3D开发者设置层基本上由3 个主要部分组成。他们可分别被用于3D建模和装配，3D可视化以及3D 数据管理。I . 3D建模和装配 3D建模和装配模件是所有这3个部分中最重要和最精心制作的部分。它与由大多数计算机辅助设计系统提供应用编程接口(API)相似。该模件由一基于3D对象或类别的库函数组成，它可用于核心应用模件的发展。大多数3D应用所需要的3D基本的功能的操作性能必须被首先开发出来。基于单个基于3D的应用所需的条件，其他更多的高级特性后来也被增加进来了。II. 3D的可视化。 在三维物体的显示窗口用户范围需要一个团体软件图表接口。图表的输出以及所选择的图表的接口经常被在基于3D的应用里以及视图对象管理和转变之中。为这个目的而开发了一个类别库函数。III. 3D 数据管理。 3D数据管理模件是在函数之上被开发出来的。函数是存在于使存档以及3D零件文件的进入变得容易的Parasolid的模件之中。为此开发了一种使用函数来处理的类型选择器。1. 3D目标文件形式；2. 诸如打开和保存3D目标文件这样的文件管理操作。5.2.3 应用模块(C)这些是位于3D开发者设置层和应用用户界面之间存在的基于3D的应用模块。这些模块的设计的主要取决于应用的属性并且相互之间的差别很大。在这个领域已经正在进行很多有研发工作主要发展的工作的大部分被进行。然而，研发的难易主要取决于3D开发者设置层的能力。5.2.4个其他软件模块(D)通常，基于3D的应用可能需要来自于其他已存软件模块或应用模块的功能性操作。因此，诸如此类的连接是可能存在的。在这篇文章的应用部分就为这样的一个例子加以说明了。53 单个模块的发展 在进行一个合适设计之前，对每个模块都得进行研究和分析，它的开发难易很大程度上取决于所选的框架和开发者设置层。下一部分说明了注射模设计的3D模型开发的实施情况。 6. 实施情况应用系统设计，开发了基于3D的注射模设计。这被通过使用前面章节所述的开发者工具获得的。因为模型基础需要更大范围的3D功能性操作，包括装配的生成，所以选用它来加以说明。6.1每个模块的要求应用框架和所需要的条件对于识别开发工作，专门设定了了一个应用框架。发展的工作鉴定。图3说明了基于Windows用户的模型基础模块的详细情况。在每个模件里的详细要求在讨论如下：6.1.1 Windows NT的用户界面(A)模型基础设计是一个反复的过程。模型设计者首先从目录中选择了一个标准模型，然后对模型的尺寸进行修改直到所有的条件都得以满足。因此，为了这个目的有必要考虑使用交互式用户界面。使用VC和MFC来开发基于Windows的界面，它包括：1. 菜单条栏目、菜单项和工具条按钮的创建、显示和管理，以便更方便地进行应用的功能性操作。2. 引导用户或获得用户输入的对话框的创建、显示和管理3. 显示区域内各种视角的创建、显示和管理。4. 拖动的鼠标的作用。5.对每个功能的顺序操作设计。应用之后的结果如图4中所示，它是一个典型的其于Windows应用的用户界面。 6.1.2 3D 开发者(B)设置层对基于3D模型基础设计的要求进行分析，然后识别一下即将开发的模块。 基于3D模型基础设计的要求如下： 1. 创建初始模型(例如矩形，圆柱，圆锥)；2. 创建圆角和倒角；3. 进行布尔运算：并集和差集；4. 变换操作：变换和旋转；5. 对象属性的管理，诸如名字和颜色；6. 创建引用特征；7. 创建总装配和子装配；因为以上这些应用不是那么的广泛，所以可以开了一个基础建模集。有了单个模块的详细开发情况，就可以给开发者设置层添加更多的功能。每个模块的全部要求条件将在以后的章节加以说明。I . 3D建模和装配 一个模型基础基本上是许多组件部件的集合，诸如键和螺丝。为了使模型基础设计变得容易，设计者必须提供一个事先已经准备好的模型基础库。通过选择特别的尺寸，可以生成一个标准的模型基础件。为了使这些变得容易，识别和开发了基于3D的功能库，该功能与前面6.1.2所提及到的要求条件相对应。正因为该编码是面向对象的，在需要的时候，它们很容易被延伸以适应其他模型设计模块。II. 3D视图的可视化 使用图表的输出和作为图表界面的OpenGL所提供的功能共同作用来为3D的实体操作开发投影和视图变换等诸多功能。它们包括：1.用所选择的颜色给3D堆零部件着色；2. 用所选择的颜色给3D装配体着色(图7和图8分别用阴影和线框的模式给3D装配体加以显示)；3. 用所选择的颜色在屏幕上给其他3D实体着色；4. 在模型基础装配中用不同的颜色分别给单个组件着色；5. 交互式视图变换(诸如旋转，变换和缩放)；6. 装配树显示和操作。III. 3D 数据管理。开发独立应用程序的好处之一就是它的轻便性，所以采用最大的轻便性打开的形式是很重要的。因此以原先的Parasolid文件形式(.xmtFtxt)来替代新的文件形式。一个模型基础件的数据管理要求包括如下内容：1. 打开，保存，另存为和关闭Parasolid零件文件。2. 打开，保存，另存为和关闭Parasolid装配文件。3. 输入和输出零件文件。6.1.3个模型基础模件(C)为了促进标准模型基础组件的自动生成，系统必须提供一个模型基础零部件库, 其尺寸大小取决于目录中的标准值。为使设计容易进行，需对这些尺寸进行顺序修改，这个模件详细情况将在第6.2部分进行讨论。6.1.4 数据库支持(D)一个标准模型基础件需要用将近100个参数来对单个组件的尺寸和位置进行完全描述。这些参数的大部分都是相互联系的并且可以从其它数据库中获得。因此，一个数据库文件需要被用来存储基于目录的标准模型基础件的参数。Microsoft Access 数据库形式被使用在MFC里进行直接存储数据库文件。在MFC里使用数据存取对象(DAO)，一套被用作抽取和管理数据库城相关参数的功能。6.2模型基础设计的发展模型基础模件由3个主要部分组成，即，模型基础组件生成、模型基础装配生成、模型基础类选择和自定义模件。第4个部分被称作为模型基础参数管理，也是被用来开发为应用提供数据支持。这些已经图表中5中说明了。注注射模设计的开发部分的细节内容讨论如下：I . 零部件库的生成 有了3D开发者设置层的支持，为模型基础的标准组件部件被创建和存储在组件库中。通过规定合适的尺寸，这些组件部件可以被生成而且可以被模型基础装配生成器所使用。II.装配生成器 使用3D 图层设置并将组件库生成器各标准模型基础集中并存储在装配库中。当提供从数据库中提取特定参数集时，由于它得到了特别的参数支持，所以特定的标准模具基础装配可以自动地III. 参数管理者 参数管理者将模型基础应用模件和数据库支持连接起来。当一个特定的标准模型基础被选择后，它的为模型基础装配的相应参数已经从数据库中提取出来并且发送到组件库生成器和装配生成器中。除此以外，参数管理者也允许用户为了设计的目的而对参数进行修改。IV. 模型基础设计者。 模型基础设计者为两个主要目的服务。首先，允许用户选择来自装配生成器的标准模型基础。其次，通过允许模型基础设计者修改所选择的模型基础的尺寸来使模型基础设计变得容易。该样品代码给那些模型基础来生成功能。从图9中我们可以注意到使用了许多代表模型基础的参数的变量的功能， 这是用于装入那些零部件生成各种各样的模型基础零部件的创造。装配生成器然后使用那些零部件和那些参数集来确定模型装配基础的创建，正如在3D开发者层设置外一样，在样本程序中没有直接被叫作 Parasolid功能的当今的模型基础设计应用能意识到在工厂要求设计的注射模基础设计的全部功能性设计情况。因为模型基础是IMOLD模件中的最广泛应用的3D模型，所以它的成功开发意味着开发了一完全基于3D注射模设计和装配应用的可行性。7. 结论高级编程语言的发展已经允许程序员用参数来重新使用编程代码，该编程代码存在于象微软公司基金类型那样的对象里。这些强大的特征已经使程序员从更多的编程标准函数的程序和建立用户界面中分离出来了。他们现在能够把精力集中在软件的核心组成部分，从而增加生产效率。这导致发展独立版本的软件诸如CAE、计算机辅助设计和计算机辅助制造可行性提高。不过目前，这种方法是既耗时的而且技术要求高。尽管如此，它还是可行的而且前景是非常好的。通过把几种高级的开发者工具结合起来，我们已经设法增加了这些工具开发注射模设计的应用能力。迄今为止，只有模具设计工艺的前三个阶段得以编码。这给随后的模型设计模件的开发奠定了基础。该方法也可以很容易地在包含标准组件设计的其他软件中实施。这些包括夹具和固定设备设计、冷铸、和生产产品自动化。 毕业设计（论文）开题报告设计（论文）名称冷水壶盖注塑模具设计设计（论文）类型B-应用研究指导教师 学生姓名 学号 系、专业、班级 一、选题依据：（简述研究现状或生产需求情况，说明该设计（论文）目的意义。）研究现状：我国塑料模工业从起步到现在，历经半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5Kg 大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模具方面，已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。注塑模型腔制造精度可达0.02mm0.05mm，表面粗糙度Ra0.2m，模具质量、寿命明显提高了，非淬火钢模寿命可达1030万次，淬火钢模达50100万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%80%的零部件都要依靠模具成形。用模具生产制件所具备的高精度、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、上百倍。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。设计目的：通过本次设计让我掌握自动卸螺纹机构的设计，对CAD，CAE等一系列软件的应用熟练，让我们能更快适应生产工作。培养自己综合运用所学基础和专业基本理论、基本方法分析和解决测量与控制及其它相关工程实际问题的能力，在独立思考、独立工作能力方面获得培养和提高。 设计意义：随着塑料制品在机械、电子、交通、国防、建筑、农业、等各个行业广泛应用，对塑料模具的需求日益增加，塑料模在国民经济中的重要性也日益突出。模具作为一种高附加值和技术密集型产品，其技术水平的高低已经 一个国家制造业水平的重要标志之一。二、设计（论文研究）思路及工作方法1. 接受任务书及收集资料，阅读文献；2. 书写开题报告；3. 工艺方案设计分析；4. 成型设备的选用及参数校核；5. 浇注系统设计；6. 成型零件系统设计；7. 脱模机构设计；8. 模温调节与冷却系统设计；9. 总体结构设计及总装图绘制；10. 重要零部件图纸设计；11. 编写毕业设计说明书。三、设计（论文研究）任务完成的阶段内容及时间安排。第一阶段 3月 5 日至3月25日，资料收集，阅读文献，完成开题报告 第二阶段 3月26日至4月26日，工艺方案确定、注塑工艺CAE分析、模具结构设计和计算第三阶段 4月26日至5月26日，完成所有图纸的绘制第四阶段 5月26日至6月5日，完成设计说明书的撰写第五阶段 6月5日至6月24日，完成图纸和说明书的修改，答辩的准备和毕业答辩四.课题参考文献资料： （1）塑料模具设计手册，塑料模具设计手册编委会，机械工业出版社，2001。 （2）塑料模具技术手册，塑料模具技术手册编委会，机械工业出版社，2001。 （3）实用塑料注射模具设计与制造，陈万林等编著，机械工业出版社，2001。 （4）冲压与塑料成型设备，范有成主编，高等教育出版社，2000。 （5）塑料模具设计，高济主编，机械工业出版社，2003。（6）机械设计手册软件版，机械设计手册编委会，机械工业出版社，2005。指导教师意见 指导教师签字： 年 月 日教研室毕业设计（论文）工作组审核意见难度分量综合训练程度 教研室主任： 年 月 日设计（论文）类型：A理论研究；B应用研究；C软件设计；D-其它等。文献综述： 冷水壶盖注塑模具设计1 绪 论 模具产品是工业产品制造的基础，模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。随着科学技术的不断发展和社会的高速发展，产品更新换代越来越快，注塑模具设计也随着科技发展明显缩短生产周期，用一系列软件对注塑模具进行分析设计，大大缩短了生产周期。本设计在注塑模具成型工艺飞速发展的时代条件下，用UG4.0软件进行建模，用CAD软件进行工程图的绘制，多种软件交替进行，为注塑模具设计带来了极大方便，同时使设计更为合理精确，更是大大缩短了注塑模具的设计周期，同时节约了成本。本说明书为机械塑料注射模具设计说明书，是根据塑料模具手册上的设计过程及相关工艺编写的。本说明书的内容包括：目录、设计指导书、设计说明书、参考文献等。 编写本说明书时，力求符合设计步骤，详细说明了塑料注射模具设计方法，以及各种参数的具体计算方法，如塑件的成型工艺、塑料脱模机构的设计。 大学几年的学习即将结束，设计是其中最后一个环节，是对以前所学的知识及所掌握的技能的综合运用和检验。随着我国经济的迅速发展，采用模具的生产技术得到愈来愈广泛的应用。在完成大学四年的课程学习和课程、生产实习，我熟练地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识，对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解，达到了学习的目的。1.1 选题的意义本设计的目的是通过对实践已生产的塑料制品冷水壶盖产品进行二次模具设计，设计过程力求达到对所学课程的进行全面实践和巩固消化，做到理论联系实际，培养独立分析和设计的能力。设计中能借助设计参考资料，掌握注塑模具的设计步骤，以及对在实践过程中所学到的实践经验知识进行消化与细化。同时了解当今注塑模具的先进技术，为走上工作岗位打好基础。1.2 研究的主要内容，拟解决的主要问题（阐述的主要观点）通过分析制品特点，确定制品材料，并根据制品材料了解成型工艺，然后根据工艺要求进行模具结构设计。设计方法和手段是运用PRO/E、UG、AutoCAD等软件进行3D的置顶向下设计并完成对应的工程图设计。内容如下：1）塑件成型位置及分型面选择； 2）模具型腔数的确定，型腔的排布，流道布局以及浇口位置设置； 3）模具工作零件的结构设计； 4）模架结构件的选择 ；5）顶出机构设计； 6）排气方式设计；7）冷却水路设计；8）其它配件的设计；9）2D装配图及零件图；10）零件的工艺设计；11）模具设计说明。1.3 研究（工作）步骤、方法及措施（思路）步骤：1.模具的3D结构设计；2.2D的装配图纸和零件图纸；3.零件的加工工艺路线设计；4.设计说明书。基本内容：1.塑件设计，利用软件UG4.0进行塑件的立体建模，再在软件AutoCAD中完成塑件尺寸及公差等技术要求的标注，并输出工程图。2.注塑设备选择，确定塑件的型腔数，并计算塑件的投影面积，通过注射量的校核、注射力的校核、锁模力的校核、安装部分的尺寸校核、开模行程的校核、顶出装置的校核，结合注塑设备的资料确定注塑设备的型号。3.确定收缩率和分型面，首先由塑件性能的要求等，确定塑件的塑料，通过查资料确定塑件的收缩率。根据线圈骨架的工艺及结构特点，确定具体的分型面，大致应为线圈骨架的中心面。4.模架，通过塑件的大小及型腔数、浇注系统、导向部件、推出机构、调温系统等的初步估算，确定使用模架的型号。5.浇注系统设计，本塑件使用的是冷流道浇注系统，在浇注系统设计中，包括流道的设计、喷嘴的选择、主流道衬套的选择等，还必须研究一模一腔浇注系统的平衡性设计。6.成型零件，确定型腔数和分型面。对模腔和模芯进行结构设计。计算成型部件的工作尺寸。7.顶出机构的设计，根据冷水壶盖的结构特点，设计顶出机构。8.冷却系统的设计。9.零部件加工工艺制定，结合现代加工手段，利用数控CNC，电火花，线切割等方法，制定最符合经济效益的加工工艺。10.完成整套模具的二维工程图的绘制。参考文献1 刘朝儒，彭福荫，高政.机械制图.北京：高等教育出版社，20012 孙波.机械专业毕业设计宝典.西安：西安电子科技大学出版社，2008 3 孙玲.塑料成型工艺与模具设计.北京：清华大学出版社，20084 葛正浩.UG4.0注塑模具设计实例教程.北京；化学工业出版社，20075 吴生绪.塑料成型模具设计手册.北京：机械工业出版社，20086 李力，崔江红，肖庆和，胡纪云.塑料成型模具设计与制造.北京：国防工业出版社，20077 齐卫东.简明塑料模具设计手册.北京：北京理工大学出版社，20048 钱萍，朱红建，朱理.CAE技术在柜机风栅注塑模具设计中的应用.机械制造，2010（4）：17-199 甘永立.几何量公差与检测.上海：上海科学技术出版社，200810 李奇，朱江峰.模具设计与制造.北京；人民邮电出版社，200611 邓明.实用模具设计简明手册.北京：机械工业出版社，2006 12 Yang Junyi,Li Yuanyuan,Effect of cooling Sysyterm Desipn and Process parameters on cyclic variation of Mold Temperature-Simulation by DRBEM Plastics Rubber and Composistes Processing and Applications,1995,23(4),221-25113 宋满仓.注塑模具设计.北京：电子工业出版社，201014 杨占尧，白柳.塑料模具典型结构.北京：化学工业出版社，200815 叶伟昌.机械工程及自动化简明设计手册（上册）.北京：机械工业出版社，200716於星主编6 CAD 情景教程 大连理工大学出版社 2010年；17李海梅主编注塑成型及模具设计实用技术 化学工业出版社 2002年；18隋明阳主编 机械设计基础 机械工业出版社2008年；19甄瑞麟主编模具制造工艺学 清华大学出版社2008年；20张维和主编注塑模具设计实用教程 化学工业出版社 2007年；21屈华昌主编塑料成型工艺与模具设计 机械工业出版社 1995年。 设 计 说 明 书目 录摘要1Abstract1第1章 前言2第2章 塑件材料与工艺分析42.1 塑件材料的特性42.2 成型特性42.3 工艺参数42.4 塑料塑件的结构工艺性52.41尺寸及精度62.42表面粗糙度62.43形状62.24斜度62.45壁厚72.46圆角7第3章 拟定成型工艺83.1塑件成型方法83.2塑件的成型参数83.3确定型腔数目83.31计算制品的体积和重量83.32 确定型腔数93.4塑件在模具中的位置93.41型腔的布置93.42分型面的选择10第4章 浇注系统的设计114.1 确定浇口形式及位置114.3 流道、浇口套、定位圈的设计124.4 冷料穴设计12第5章 成型零部件的设计145.1成型零部件的结构设计145.11 型腔结构设计145.12 型芯结构设计145.2 成型零部件工作尺寸计算155.21 成型零部件性能155.22 型腔、型芯工作部位尺寸计算165.3 成型零部件的强度与刚度计算165.31 强度、刚度计算175.32 型腔的侧壁和底板厚度的计算17第6章 结构零部件的设计186.1 选用标准注射模架186.2 定模板与动模板的设计206.3 合模导向机构的设计20第7章 推出机构的设计22第8章 抽芯机构设计23第9章 温度调节系统设计25第10章 排气系统设计27第11章 注塑机参数校核2811.1 最大注射量、锁模力、注射压力、模具厚度的校核2811.2 开模行程的校核2811.3 模具与注射机安装相关部分尺寸校核28第12章 绘制图纸并编写技术文件2912.1绘制各非标准零件图纸2912.2编写加工工艺和装配技术3112.21 加工要求3112.22 模具成型件的加工工艺31设计总结33致 谢34参考文献352 设 计 说 明 书摘要塑料工业是当今世界上增长最快的工业门类之一，而注塑模具是其中发展较快的种类。因此研究注塑模具对了解塑料产品的生产过程和提高产品质量有很大意义。本设计介绍了注射成型的基本原理，特别是侧向分型与抽芯机构的结构与工作原理，并对注塑产品提出了基本的设计原则。详细介绍了注射模具的材料及工艺分析，浇注系统、主要零部件、侧向分型与抽芯机构、推出机构、温度调节系统和排气系统的设计过程，并对模具各参数选取和校核做相应说明。本设计利用UG、Auto CAD对导柱、导套及各标准件和标准模架进行了参数化设计。关键词：塑料模具；参数化；镶件；分型面；成型。Abstract Plastic industry is in the world grows now one of quickest industry classes, but casts the mold is development quick type, therefore, the research casts the mold to understand the plastic product the production process and improves the product quality to have the very big significance. This design introduced the injection takes shape the basic principle, specially single is divided the profile to inject the mold the structure and the principle of work, to cast the product to propose the basic principle of design; Introduced in detail the cold flow channel injection evil spirit mold pours the system, the temperature control system and goes against the system the design process, and has given the explanation to the mold intensity request; Finally introduced UG Auto CAD , and led the wrap to the guide pillar to carry on the parametrization design.Key word: The plastic mold；the parametrization;；inlays；divides the profile；Model.第1章 前言在工业产品中，一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统金属结构件，加上利用工程塑料特有的性质，可以一次成型非常复杂的形状，并且还能设计成卡装结构，所带来的效果是明显的，因此，近年来工业产品塑料化的趋势不断上升。注塑成型是塑料加工中最普遍采用的方法，其中最主要之一的注塑模具已经很广泛的采用。它在质量、精度、制造周期以及注塑成型过程中的生产效率等方面水平的高低，直接影响产品的质量、产量、成本及产品的更新换代，同时也决定着企业在市场竞争中的反应能力和速度。注塑模具与其它机械行业想比，有以下三个特点：第一，模具不能像其它机械那样可作为基本定型的商品随时都可以在机电市场上买到。模具制造不可能形成批量生产，即模具是单件生产的，其寿命越长，重复加工的可能性越小。因此，模具的制造成本较高。第二，因为注塑模具是为产品中的塑料制品而订制的，作为产品，除质量、价格等因素之外，很重要的一点就是需要尽快地投放市场，所以对于为塑料制品而特殊定订制的模具来说，其制造周期一定要短。第三，模具制造是一项技术性很强的工作，其加工过程集中了机械制造中先进技术的部分精华与钳工技术的手工技巧，因此要求模具工人具有较高的文化技术水平，特别是对企业来说要求培养“全能工人”，使其适应多工种的要求，这种技术工人对模具单件生产方式组织均衡生产是非常重要的。综上所述，模具制造 存在成本高，要求制造周期短，技术性强等特点，目前，随着科学技术的不断发展和计算机的应用，这些问题得到了很大的改善。注塑模具的特点：a)塑料的加热、塑化是在高温料筒内进行，而不是在模具内进行，因而模具不设加料腔，而设浇注系统，熔体通过浇注系统充满型腔。浇注系统对注塑模来说至关重要。b)塑料熔体进入型腔之前，模具已经闭合。在注塑过程中需根据塑料特性，在模具中设加热或冷却系统。c)注塑模生产适应性强，既可注塑小型制品，也可注塑大型制品；既可注塑简单制品，也可注塑复杂制品，生产率高，容易实现自动化。d)注塑模一般是机动的，结构一般较复杂，因而制造周期较长，成本较高。注塑模具的应用在当今的时代会越来越广的，它的特点使得它的用处越来越宽，涉及的范围也大了。模具表面的光整加工是模具加工中未能很好解决的难题之一。模具表面的质量对模具使用寿命、塑件外观质量等方面均有较大的影响，我国目前仍以手工研磨抛光为主(约占整个模具周期的l/3)，不仅效率低，且工人劳动强度大，质量不稳定，制约了我国模具加工向更高层次发展。因此，研究抛光自动化、智能化是重要的发展趋势。日本已研制了数控研磨机，可实现三维曲面模具的自动化研磨抛光。国外在模具生产中，计算机辅助设计与辅助制造(CAD/CAM)技术已得到十分成功的应用。三维造型和型腔的数控加工都是由计算机辅助软件完成的，它大幅度的缩短了模具的生产周期，提高工作效率。德、美、日、法、意等工业发达国家在模具设计制造领域仍处于国际领先水平，他们的一些先进的模具方面的技术被许多发展中国家，甚至是其它发达国家学习采用。亚洲以日本和韩国模具技术水平最高，其它国家与之还有较大的差距，不过他们也正在以惊人的速度发展着，国家之间的交流会使之发展更快。本课题是关于冷水壶盖的注塑模具设计。要求运用所学知识,能很好的对注塑模具进行设计.达到熟练的掌握注塑模具的设计知识,并能对注塑模具设计有更高层次的认识的目的。该课题的设计要求通过基于现代CAD技术的注塑模设计,在设计过程中掌握模具设计的一般规律,对于运用现代CAD技术进行模具设计进行研究和应用,完成塑料齿轮注塑模具设计. 所设计塑料齿轮模具要能满足模具工作状态的质量要求,使用时安全可靠,便于维修,在注塑成型时要有较短的成型周期,成型后有较长的使用寿命,具有合理的模具制造工艺性.选择注塑模型腔进行加工分析,用数控加工进行编程加工。本课题要解决的主要问题是冷水壶盖注塑模具工艺方案的拟定和塑料齿轮注塑模具的设计。注塑模具设计总体思路如图1-1所示 本课题要达到的预期效果：a.外观及尺寸均符合要求，未出现溢边、缩坑等缺陷；b.结构合理；c.结构简单，加工简便；d.顶出动作平稳、可靠。第2章 塑件材料与工艺分析本章着重介绍塑料成型的工艺特点以及塑件的工艺要求，塑件结构设计方面的知识。为后面几章的模具设计奠定了基础。对零件的分析得塑件材料取ABS（丙烯腈-丁二-苯乙烯共聚物）。2.1 塑件材料的特性ABS是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯共聚而成的。这三种组分的各自特性使ABS具有良好的性能。ABS无毒、无味，呈微黄色，成型的塑件有较好的光泽。密度为1.021.05g/cm. ABS有极好的抗冲击强度，且再低温下也不迅速下降。有良好的机械强度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化学稳定性和电器性能。 ABS在机械工业上用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、电机外壳、仪表壳、仪器盘、水箱外壳等。ABS还用来制作水表壳、纺织器材、电器零件、文教用品、玩具、电子琴及收录机壳体、食品包装容器、农药喷雾器及家具等。2.2 成型特性ABS在升温是粘度增高，所以成型压力较高，塑料上的脱模斜度宜稍大；ABS易吸水，成型加工前应进行干燥处理；易产生熔接痕，模具设计是应注意尽量减小浇注系统对料流的阻力；在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度及收缩率影响极小。要求塑件精度高时，模具温度可控制在5060，要求塑件光泽和耐热时，应控制在6080。2.3 工艺参数ABS注射参数注射类型：螺杆式螺杆转速：3060r/min喷嘴类型：形式直通式；温度180190料筒温度：前段200210；中段210230；后段180200模具温度：5070 注射压力：7090 MPa保压力：5070 MPa注射时间：35 S保压时间：1530 S冷却时间：1530 S成型周期：4070 S塑料性能ABS（苯乙烯共聚）塑料性能ABS（苯乙烯共聚）屈服强度 /Mpa50玻璃化温度 /拉伸强度 /Mpa38熔点（粘流温度） /130160断裂伸长率 /%35热变形温度/45 N/cm108 N/cm90108拉伸弹性模量 /Gpa1.883103弯曲强度 /Mpa80线膨胀系数/（105/）7.0弯曲弹性模量 /Gpa1.4比热容/J/(kgK)1470简支架冲击强度/（kJ/m） 无缺口缺口261热导率/W/(mK)0.26311燃烧性/(cm/min)慢布氏硬度HBS9.7 R121体积电阻/cm6.910密度/（g/cm）1.021.16击穿电压/(Kv/mm)比体积/(cm/g)1.021.16成型收缩率/%0.30.8吸水性 /% （24h） 长时间0.20.4拉伸模量E/101.911.98泊松比0.38透明度或透光率不透明与钢的摩擦因子f0.200.252.4 塑料塑件的结构工艺性 该塑件为冷水壶盖如图2-1所示，塑件要求有良好的尺寸精度和机械性能，对表面的质量要求较高，无熔接痕，表面平整光滑，尽可能避免冷疤、云纹、缩孔、凹痕等缺陷。 图2-1 产品图正面图2-1 产品图背面2.41尺寸及精度影响塑件尺寸精度的因素： A、模具制造的精度，约为1/3。 B、成型时工艺条件的变化，约为1/3。 C、模具磨损及收缩率的波动。具体来说，对于小尺寸制品，模具制造误差对尺寸精度影响最大；而大尺寸制品则收缩波动为主要。该塑件尺寸不大，一般精度等级。塑件尺寸的精度取决于塑料的流动性。在注射成型华中，薄壁塑件的尺寸不能设计的过大。塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程度，及所获得塑件尺寸的准确度。2.42表面粗糙度塑件的外观要求越高，表面粗糙度应越低。一般模具表面粗糙度,要比塑件的要求低12级。一般，型腔表面粗糙度要求达Ra 0.40.2m；透明制品型腔和型芯粗糙度一致；非透明制品的隐蔽面可取较大粗糙度，即型芯表面相对型腔表面略为粗糙。塑件的表面粗糙度一般为Ra 0.80.2m。2.43形状塑件的内外表面形状应尽可能保证有利于成型。2.24斜度当塑件成型后因塑料收缩而包紧型芯，若塑件外形较复杂时，塑件的多个面与型芯紧贴，从而脱模阻力较大。为防止脱模时塑件的表面被檫伤和推顶变形，需设脱模斜度。脱模斜度的选择原则：热塑性塑料件脱模斜度取0.53.0。热固性酚醛压塑件取0.51.0。 塑件内孔的脱模斜度以小端为准，符合图样要求，斜度由扩大方向得到；外形以大端为准，符合图样要求，斜度由缩小方向得到。 塑料收缩率大，塑件壁厚大则脱模斜度取大些。对塑件高度或深度较大的尺寸，应取较小的脱模斜度。2.45壁厚就设计原则来说要求同一塑件各处的壁厚均匀一致，否则制品成型收缩不均，易产生内应力，导致制品开裂、变形。塑件的壁厚对塑件的质量有很大的影响，塑件壁厚尽可能均匀。塑件的最小壁厚应满足的条件： （1）保证塑件的使用时的强度和刚度。 （2）使塑料熔体充满整个型腔。 塑件壁厚过小，则塑料充模流动的阻力很大，对于形状复杂或大型塑件成型较困难。塑件壁厚过大，则不但浪费塑料原料，而且还给成型带来困难，尤其降低了塑件的生产率，还给塑件带来内部气孔、外部凹陷等缺陷。 所以正确设计塑件的壁厚非常重要。壁厚取值应当合理。本次设计的壁厚比较均匀。平均壁厚为1.3mm，最大壁厚为2.6mm。塑件尽量保证两侧均匀，且满足塑件的最小壁厚。2.46圆角塑件除了必须要保留的尖角外，凡转角处应采用圆弧过渡。一般即使取0.5也可以增加塑件的强度。塑件设计成圆角的作用： 避免产生应力集中。 提高了塑件强度。 利于塑料的充模流动。 塑件对应模具型腔部位设计成圆角，可以使模具在淬火和使用时不致因应力集中而开裂，提高模具的坚固性。38第3章 拟定成型工艺3.1塑件成型方法热塑性塑料指定采用注射成型，本设计选用热塑性塑料ABS，可用注射成型。3.2塑件的成型参数 根据制品结构特点及选定的原料ABS，可拟定如下工艺参数塑料名称： ABS密度（g/cm）：1.021.05 计算收缩率（%）：0.5 模具温度（）： 5060 注射压力（MPa）：60100 适应注射机类型：柱塞式表3. 1 主要技术指标和工艺参数料筒温度喷嘴温度 /模具温度 /注射压力 /MPa注射机类型后/中/前/18019050707090螺杆式150170180190200210成 型 时 间螺杆转数（r/min）注射时间/s保压时间/s冷却时间/s成型周期/s3551551515403060后 处 理备 注方 法温度/时间/ h 红外线烤箱700.31原材料应干燥0.5h以上3.3确定型腔数目 3.31计算制品的体积和重量 通过三维制图UG软件测量得: 单件塑件投影面积 S=132242； 单件塑件体积V=846663； 查有关资料可知ABS的密度为1.021.05g/cm3 则单件塑件重量m=88.899g 3.32 确定型腔数型腔数目的确定主要参考以下几点来确定1）根据经济性确定型腔数目和总成型加工费用最小的原则,并略准备时间试生产原材料费用,仅考虑模具加工费和塑件成型加工费2）根据注射机的额定锁模力确定型腔数目,当成型大型平板塑件时常用这种方法3）根据注射机的最大注射量确定型腔数目,根据经验,每加一个型腔制品尺寸精度要降低4%,对于高精度制品,由于多型腔模具难以保证各型腔的成型条件一致,故推荐型腔数目不超过4个。根据本产品的生产批量及产品复杂程度等综合可虑采用一模两腔由于一模两腔模具具有塑料塑件的形状和尺寸一致性比较好，成型工艺条件容易控制，模具结构简单紧凑、模具制造成本低、制造周期短等特点，并结冷水壶盖的产量要求，所以采用一模两腔模具。3.4塑件在模具中的位置3.41型腔的布置由于型腔的布置与浇注系统布置密切相关,因而型腔的排布在多型腔模具设计中应加以综合考虑。型腔的排布应使每个型腔浇口处有足够压力,以保证塑料熔体同时均匀地充满型腔，使各型腔的塑件内在质量均一稳定,这就要求型腔与主浇道之间的距离尽可能最短,同时采用平衡的浇道和合理的浇口尺寸以及均匀的冷却等。合理的排布可以避免塑件尺寸的差异、应力形成和脱模困难等问题。主要考虑塑件在分型后能保留在动模上以便脱模，并结合塑件的结构特征应将型腔设置在定模侧，型芯设置在动模侧。本设计是一模两腔，为合理的设计浇注系统和容易脱模，型腔的布局如图3-1所示：图3-13.42分型面的选择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，因此在选择分型面时应综合分析，应遵循以下几项的设计原则：1）分型面应选择在塑件外形最大轮廓处2）分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模3）分型面的选择应保证塑件的精度要求4）分型面的选择应满足塑件的外观质量要求5）分型面的选择要便于模具的加工制造6）分型面的选择应有利于排气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。 综合考虑以上的设计原则并结合该塑件的结构特点和质量要求，应采用塑件外形最大轮廓处作为分形面。如图3-2红实线所示。图3-2分型线第4章 浇注系统的设计浇注系统的作用就是将熔融状态的塑料均匀、迅速地输入型腔，使型腔内体及时排出；并且将注射压力传递到型腔的各个部位，从而得到组织紧密的制品。浇注系统通常由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成。4.1 确定浇口形式及位置 浇口是浇道与型腔之间最短的一段距离，能够增加和控制塑料进入型腔的流速并封闭装填在型腔内的塑料。浇口位置的选择对制品的质量显得尤为重要，浇口选择的遵循原则是：a.塑件能量的损失最小;b.浇口的位置应使进入行腔的塑料能顺利的排出模腔内的空气，进入型腔的塑料不要立即封闭排气系;c.浇口的位置要避免造成收缩变形和塑件的熔接痕;d.拼镶结构的模具，浇口的位置不能使流动的塑料冲击镶件，但也不能离浇口太远，否则塑料流到镶件附近时变冷熔接不好;e.浇口的位置及大小要考虑对型芯的影响。避免塑料直接正面冲击型芯;f.外观要求高的塑件则浇口不允许设置在分型面上，同时要考虑清理简便，不损坏塑件。根据本设计的具体情况，采用侧浇口浇注系统。侧浇口设计参数如图4-1所示。本模具流道布置采用平衡式分流道，即从主流道到各个型腔的分流道的长度相等形状及截面尺寸都相同。采用这种形式，是为了减小进料口附近的收缩对齿轮精度的影响。进料口均匀在塑件端面，不会影响外观。图4-1 4.3 流道、浇口套、定位圈的设计主流道是注射机喷嘴与主流道的一段通道，通常和注塑机的喷嘴在同一轴线上，断面为圆形，带有一定的锥度。A. d=注射机喷嘴孔直径+（0.51） 取d=3.5mmB. 主流道斜度=24 取=2C. 分流道直径D 取D=4mmD. 浇口套弧面R=注射机喷嘴球面半径+（12）mm 取R=11mmE . 分流道应尽量缩短，L值按具体情况确定，不宜过长或过短，要8mm。本设计L长初定24mm。浇口套材料常用T10A制造，热处理后硬度为5055HRC。浇口套与定模板采用H7/m6的过渡配合，浇口套与定位圈采用的H9/f9间隙配合。由于受型腔或分流道的反压力作用，浇口套会产生轴向移动，所以浇口套的轴向定位要可靠。定位圈采用两颗M520螺钉固定于定模板。根据上述经验和计算本设计的浇口套及定位圈形式如图4-2、图4-3所示：图4-2 浇口套 图4-3 定位圈4.4 冷料穴设计喷嘴与低温的模具相接触，使喷嘴前端有一小段冷料；当分流道较长时，前锋塑料长时间的在低温的模具中流动，温度较低。这些冷料如果进入型腔，在制作上形成冷接缝（熔接痕），严重的造成充填困难。也可能在进入浇口时就将浇口堵塞。所以必须设置冷料穴。冷料穴的作用是储存冷料；保证开模后主流道和分流道能留在动模板上，以便从模具中推出。冷料穴位于主流道正对面的动模板上，或处于分流道末端。其作用是容纳浇注系统流道中料流的前锋的“冷料”，以避免这些冷料注入型腔而影响塑件质量；还有便于在流道处设置主流道拉料杆的功能。开模时又可以将主流道的冷凝料拉出，冷料穴直径宜稍大于主流道大端直径，长度约为主流道大端直径。分流道冷料穴当分流道较长时，可将分流道的尽头沿料流前进方向延长作为分流道冷料穴，以贮存前锋冷料，其长度为分流道直径的1.52倍。 本模具采用Z形拉料杆，具体设计的图4-4所示。 图4-4本模具浇注系统如图4-5所示：图4-5浇注系统第5章 成型零部件的设计构成塑料模具模腔的零件统称成型零部件。成型零件工作时，直接与塑料熔体接触，承受熔体料流的高压冲刷、脱模摩擦等，因此，成型零件不仅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，而且还要求有合理的结构，较高强度、刚度及较好的耐磨性。设计塑模的成型零件时，应根据塑件的塑料性能、使用要求、几何结构，并结合分型面和浇口位置的选择、脱模方式和排气位置的考虑来确定型腔的总体结构。也就是说，根据塑件的尺寸，汁算成型零件型腔的尺寸，确定型腔的组合方式，确定成型零件的机加工、热处理、装配等要求，还要对关键的部位进行强度和刚度校核。5.1成型零部件的结构设计 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、型芯、镶块、成型杆和成型环等。按结构不同可分为整体式和组合式两种结构形式。整体式凹模结构它是在整块金属模板上加工而成的，其特点是牢固、不易变形，不会使塑件产生拼接线痕迹。但是由于整体式型腔加工困难，热处理不方便，所以其常用于形状简单的中、小型模具上。组合式凹模结构是指型腔是由两个以上的零部件组合而成的。按组合方式不同，组合式凹模结模可分为整体嵌入式、局部镶嵌式、底部镶拼式、侧壁镶拼式和四壁拼合式等形式。整体嵌入式凹模最常用的形式。小型塑件在采用多型腔模具成型时，各单个型腔采用机械加工、冷挤压、电加工等方法加工制成，然后压入模板中。这种结构加工效率高，装拆方便，可以保证各个型腔的形状尺寸致。5.11 型腔结构设计型腔是成型塑件外表面的成型零件。分析产品，其外部结构简单，考虑各方面因素，采用整体嵌入式型腔，它能节约优质模具钢，嵌入模板后有足够的强度与刚度，使用可靠且置换方便。型腔采用4个M8螺钉固定于定模板，如图5-1所示：5.12 型芯结构设计型芯是用来成型塑料制品的内表面的成型零件。对于塑料壳体来说，它们的结构有所不同，因此其型芯结构也不同。型芯用4个M8螺钉固定于动模板，如图5-2所示：图5-1 型腔图5-2 型芯5.2 成型零部件工作尺寸计算5.21 成型零部件性能成型由于成型零件直接与高温高压的塑料熔体接触，它必须有以一些性能:1） 必须具有足够的强度、刚度，以承受塑料熔体的高压；2） 有足够的硬度和耐磨性，以承受料流的摩擦和磨损；3） 通常进行热处理，使其硬度达到HRC45以上；4） 对于成型会产生腐浊性气体的塑料还应选择耐腐浊的合金钢理；5） 材料的抛光性能好，表面应该光滑美观。表面粗造度应在Ra0.4以下；6） 切削加工性能好，热处理变形小，可淬性良好；7） 熔焊性能要好,以便修理；8） 成型部位应须有足够的尺寸精度。孔类零件为H8H10，轴类零件为 h7h10。5.22 型腔、型芯工作部位尺寸计算经查有关资料可知ABS塑料的收缩率是0.3%0.8%平均收缩率为: S=（0.3%+0.8%）/2=0.55% 型腔工作部位的尺寸： 型腔径向尺寸 型腔深度尺寸 型芯径向尺寸 型芯高度尺寸 中心距尺寸 式中 L塑件外型径向基本尺寸的最大尺寸（mm）l塑件内型径向基本尺寸的最小尺寸（mm）H塑件外型高度基本尺寸的最大尺寸（mm）h塑件内型径向基本尺寸的最小尺寸（mm）C塑件中心距基本尺寸的平均尺寸（mm）x修正系数，取0.50.75塑件公差（mm） 模具制造公差，取（1/31/4）。各工作部位尺寸计算结果详见相应零件图纸所标明通常，制品中1mm和小于1mm并带有大于0.05mm公差的部位以及2mm和小于2mm并带有大于0.1mm公差的部位不需要进行收缩率计算。5.3 成型零部件的强度与刚度计算为了方便加工和热处理，其型芯整体镶嵌式，型腔为整体镶嵌式。因此，型腔的强度和刚度按型腔整体式计算。由于型腔壁厚计算比较麻烦，也可参考经验推荐数据。5.31 强度、刚度计算 进行成型零部件强度、刚度计算时考虑的要素：塑料模具型腔在成型过程中受到熔体的高压作用，应具有足够的强度和刚度，如果型腔侧壁和底版厚度过小，可能因强度不足而产生塑料变性甚至破坏，也可能因为刚度不足而产生挠曲变形，导致溢料和出现飞边，降低塑件尺寸精度并影响顺利脱模。（1） 塑件成型过程中不产生溢料粘度特性塑料品种允许变形值 中粘度塑料ABS0.05（2） 保证塑件的尺寸精度塑件尺寸经验公式1050i/3(1+i)50200i/5(1+i)（3） 保证塑件顺利脱模tS=1.40.8%=0.0112式中 保证塑件顺利脱模的型腔允许弹性变形量； t 塑件壁厚，mm;S塑件的收缩率。5.32 型腔的侧壁和底板厚度的计算（1） 组合式矩形型腔侧壁厚度的计算对于小尺寸的模具型腔，在发生大的弹性变形前，其内应力往往超过了模具材料的许多应力，因此，强度不够是主要矛盾，设计型腔侧壁厚应以强度为准。max= pHl4/32Ehs3 s=12.7mm设允许最大变形量为max，其壁厚按刚度条件的计算式为：s= s=25mm（2）组合式矩形型腔底板厚度的计算按强度条件，型腔底板厚度计算式为： h= 式中：h矩形底板的厚度 （mm）B底板总宽度 （mm）L双支脚间距 （mm）P型腔内塑料熔体压力 （MPa） 模具材料的许用应力 （MPa） h25 mm 第6章 结构零部件的设计6.1 选用标准注射模架6.11初选注射机1）注射量：该塑料塑件单件重量m=88.899g 浇注系统重量的计算可以根据浇注系统尺寸先计算浇注系统的体积 V= 3.396粗略计算浇注系统重量为 3.3961.053.5658g总体积 V塑件=（88.8992+3.5658）=181.364总重量 M=181.3641.05=190.432g聚苯乙烯的密度为1.054g/cm3 ，ABS的密度为1.021.05g/满足注射量 V机V塑件/0.80式中 V机额定注射量（） V塑件塑件与浇注系统凝料体积和（）= 226.705满足注射量M机M塑件式中 M机额定注射量（g） M塑件塑件与浇注系统凝料的重量和（g） 聚苯乙烯的密度（g/cm3） 塑件采用塑料的密度（g/cm3） g2）注射压力： P注P成型经查有关资料可知ABS塑料成型时的注射压力P成型=7090MPa3）锁模力： P锁模力pF式中p塑料成型时型腔的压力，ABS塑料的型腔压力p=30MPa F浇注系统和塑件在分型面上的投影面积和（）各型腔及浇注系统及各型腔在分型面上的投影面积 F=132242=26448 PF=3026448=793.440KN根据以上的分析、计算，查相关资料初选注射机型号为：XS-Z-250,其有关技术参数如下： 理论注射容量（cm） 250 螺杆直径（mm） 48 注射压力（MPa） 319 注射行程（） 330 注射方式 注塞式 锁模力（KN） 650 拉杆内向距（mm） 550 移模行程（mm） 200 最大模具厚度（mm） 480 最小模具厚度（mm） 160 喷嘴圆弧半径（mm） 12 喷嘴孔直径（mm） 3.5 最大开合模行程（mm） 160 动、定模板尺寸（） 630580 拉杆空间（） 4356.12选标准模架根据以上分析、计算以及型腔尺寸及位置可确定模架的结构形式和规格。通过调用Auto CAD的燕秀工具箱模架选用，如图6-1所示图6-1 模架参数定模板厚度：A=100 动模板厚度：B=100 垫块厚度： C=100 模具厚度：H模=371模具外形尺寸：350500 371 6.2 定模板与动模板的设计本模具的模架是Auto CAD的燕秀工具箱调出拉，已经设计好动定各模板的相关参数。具体看图6-1 模架参数6.3 合模导向机构的设计导向零件用来确定动、定模(或上、下模)的相对位置,并保证模具运动的方向精度.导向零件包括导柱、导套、导板等。导柱与导套的功能是为动模与定模（包括顶出板与动模板）在相对运动时导向。导向零件应尽量布置在靠近模具模板的边缘出,以便于较宽松和较方便的安置模具成型零件和温度调节系统根据具体模具结构，导柱的固定位置可以根据不同的需要设置在不同的模板上。一般的模具设计时尽量的将导柱的固定设置在定模板上。导向机构是保证动定模或上下模合模时，正确定位和导向的零件。在此次设计中我采用了导柱导向定位。它有如下功能： 定位作用：模具闭合后，保证动定模或上下模位正确，保证型腔的形状和尺寸精确；导向机构在模具装配过程中也起了定位作用，便于装配和调整。 导向作用：合模时，首先是导向零件接触，引导动定模或上下模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏。 承受一定的侧向压力：塑料熔体在充型过程中可能产生单向侧压力，或者由于成型设备精度低的影响，使导柱承受了一定的侧向压力，以保证模具的正常工作。在设计中，导柱导向部分的长度应比凸模端面的高度高出812，在此次设计中取10，以避免出现导柱未导正方向而型芯先进入型腔。导柱的前端做成锥台形，以使导柱顺利地进入导向孔。所选的导柱导套材料为SUJ2钢，硬度为5961。导柱中心到模具边缘距离通常为导柱直径的11.5倍，在此次设计中取1倍。其它一些参数值如图6-2和图6-4所示。导柱固定端与模板之间采用76的过渡配合；导柱的导向部分采用77配合。其详细情况可参看模架结构图。图6-3导柱 图6-4导套第7章 推出机构的设计注射成型后的塑料塑件及浇注系统的凝料从模具中脱出的机构称为推出机构。推出机构的动作通常是由安装在注射机上的顶针或液压缸完成的。推出机构一般由推出、复位、导向三大部件组成。推出机构的设计要求： (1)设计推出机构时应尽量使塑件留于动模一侧 由于推出机构的动作是通过注射机的动模一侧的顶杆或液压缸来驱动的，所以，在一般情况下，模具的推出机构设在动模一侧。正是由于这种原因，在考虑塑件在模具中的位置和分型面的选择时，应尽量能使模具分型后塑件留在动模一侧，这就要求动模部分所设置的型芯被塑件包络的侧面积之和要比定模部分的多。 (2)塑件在推出过程中不发生变形和损坏 为了使塑件在推出过程中不发生变形和损坏，设计模具时应仔细进行塑件对模具包紧力和粘附力大小的分析与计算，合理地选择推出的方式、推出的位置、推出零件的数量和推出面积等。 (3)不损坏塑件的外观质量 对于外观质量要求较高的塑件，塑件的外部表面尽量不选作推出位置，即推出塑件的位置尽量设在塑件内部。对于塑件内外表面均不允许存在推出痕迹时，应改变推出机构的形式或设置专为推出使用的工艺塑料块，在推出后再将工艺塑料块与塑件分离。 (4)合模时应使推出机构正确复位 设计推出机构时，应考虑合模时推出机构的复位，在斜导杆和斜导柱侧向抽芯及其他特殊的情况下，还应考虑推出机构的先复位问题等。 (5)推出机构应动作可靠 推出机构在推出与复位的过程中，结构应尽量简单，动作可靠、灵活，制造容易。根据以上设计原则并结合塑件的形状，本模具采用顶针和斜顶顶出，利用中托司导向。顶出方式及位置如图7-1所示： 图7-1 顶出机构第8章 抽芯机构设计将型芯从成型位置抽至不妨碍塑件脱模的位置，型芯或滑块所移动的距离称为抽芯距。一般来说，抽芯距等于脱模行程加1.5mm5mm的安全距离。测得脱模行程最大为6.86mm。可取抽芯距为8.5mm。斜顶内抽芯机构：使用场合：常用于内侧凹凸结构的抽芯。能用斜定不用内行。工作原理：将顶出运动分解为侧向抽芯运动。 设计时注意事项：（1）要保证复位可靠；（2）斜顶上端面应比后模镶件底0.050.1MM；（3）斜顶的斜角一般为315,常用510 ；（4）侧向移动时不能与胶件内的结构发生干涉；（5）当斜顶上端面的一部分为碰穿位时,推出时不应碰到另一侧胶位；（6）斜顶的固定方式见图。内侧抽芯机构由斜顶顶出。斜顶角度计算由Auto CAD的燕秀工具箱斜顶角度计算器计算，如下图8-1所示，抽芯机构如8-2所示。抽芯斜顶具体尺寸详见零件图。图8-1 图8-2斜顶结构第9章 温度调节系统设计冷却系统在模具设计中是很重要的一部分，冷却水道的布置对成品的质量尤为重要，下表是模具温度对成品的影响。 表9-1不正常模温对塑件质量的影响模具温度塑件质量情况现象 过高 缩孔在壁厚部分，易冷却地方先硬化，未冷却的地方先收缩，而产生缩坑。模具温度过高易产生缩孔溢料因为模具具有间隙，当温度过高，型腔内塑料粘度低，流动大，易从缝隙溢料不均匀变形各部位冷却不均，造成收缩不一致，产生变形 过低填充不良温度过低，型腔内塑料粘度高难流动，填充不均熔接焊两股料流汇合时，由于模温低，产生不能完全熔合而出现类似毛发状的细纹线表面不光泽出现表面不十分有光泽的情况温度调整不的当 机械性能不良当模温过高或过低时，对部分塑料，结晶不良造成机械性能不良由上表可以知道冷却水道的位置取决于制品的形状和不同的壁厚。原则上冷却水道应设置在塑料向模具热传导困难的地方,根据冷却系统的设计原则,冷却水道应围绕模具所成型的制品,且尽量排列均匀一致。设计冷却水道需考虑如下因素：a.模具的结构形式，对冷却系统设计直接有关；b.模具的大小和冷却面积；c. 塑件熔接痕位置；d. 水孔边离型腔的距离一般保持在1025mm，距离太近则冷却不易均匀，太远则效率降低。水孔以直径一般在6mm上，根据模具大小决定；e.水孔管路应畅通无阻；f.水管接头的位置应放在尽可能不影响操作的一侧；g.冷却水孔管路最好不开在型腔塑料溶接的地方，以免影响塑件强度。冷水壶盖注射成型模具的冷却分为两部分，一部分是定模侧的冷却，另一部分是动模侧的冷却。a. 定模侧冷却水道结构。定模侧的冷却是六条6mm的冷却水道完成的，如图9-1所示。2动模侧冷却水道结构。 型芯冷却由型芯板上两条U形6mm的冷却水道完成，型芯的冷却如图9-2所示。图9-1 定模冷却图9-2 动模冷却第10章 排气系统设计 适当地开设排气槽；可以大大降低注射压力、注射时间。保压时间以及锁模压力，使塑件成型由困难变为容易，从而提高生产效率，降低生产成本，降低机器的能量消耗。10.1排气的作用 排气的作用主要有两点。一是在注射熔融物料时，排除模腔内的空气；二是排除物料在加热过程中产生的各种气体。越是薄壁制品，越是远离浇口的部位，排气槽的开设就显得尤为重要。另外对于小型件或精密零件也要重视排气槽的开设，因为它除了能避免制品表面灼伤和注射量不足外，还可以消除制品的各种缺陷，减少模具污染等。那么，模腔的排气怎样才算充分呢？一般来说，若以最高的注射速率注射熔料，在制品上却未留下焦斑，就可以认为模腔内的排气是充分的。10.2排气方式 模腔排气的方法很多，但每一种方法均须保证：排气槽在排气的同时，其尺寸设计应能防止物料溢进槽内；其次还要防止堵塞。因此从模腔内表面向模腔体外缘方向测量，长612mm以上的排气槽部分，槽高度要放大约0.250.4mm。另外,排气槽数量太多是有害的。因为如果作用在模腔分型面未开排气槽部分的锁模压力很大，容易引起模腔材料冷流或裂开，这是很危险的。除了在分型面上对模腔排气外，还可以通过在浇注系统的料流末端位置设排气槽，以及沿顶出杆四周留出间隙的方式达到排气的目的。因为排气槽开的深度、宽度以及位置的选择；如果不适当，产生的飞边毛刺，将影响制品的美观和精度。因此上述间隙的大小以防止顶出杆四周出现飞边为限。这里应特别注意的是：齿轮这样的塑件在排气时，可能连最微小的飞边也是不希望有的。这一类塑件最好采用以下方式排气：彻底清除流道内气体；用粒度为200的碳化硅磨料对分型面配合表面进行喷丸处理。另外，在浇注系统料流末端开设排气槽主要是指分流道末端位置的排气槽，其宽度应等于分流道的宽度，高度视材料而异。10.3排气设计方法 对于复杂几何形状的产品模具，排气槽的开设；最好在几次试模后再去断定。而模具结构设计中的整体结构形式，其最大缺点就是排气不良。对整体模腔模芯有以下几种排气方法：利用型腔的槽或嵌件被人部位；利用侧面的嵌件接缝；局部制成螺旋形状；在纵向位置上装上带槽的板条心开工艺孔；当排气极困难时采用镶拼结构等、如果有些模具的死角不易开排气槽，首先应在不影响产品外观及精度的情况下适当把模具改为镶拼加工，这样不仅有利于加工排气清
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