Canon3D镜头防护盒注塑模具设计[三维UG]【CAD图纸全套】
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毕业设计（论文）任务书系 部：机械工程系专 业：机械工程及自动化学 生 姓 名： 学 号： 设计(论文)题目：Canon镜头防护盒注射模具设计起 迄 日 期:设计(论文)地点:指 导 教 师:专业负责人:发任务书日期: 2015年2月26日任务书填写要求1毕业设计（论文）任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写，经学生所在专业的负责人审查、系部领导签字后生效。此任务书应在第七学期结束前填好并发给学生；2任务书内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，不得随便涂改或潦草书写，禁止打印在其它纸上后剪贴；3任务书内填写的内容，必须和学生毕业设计（论文）完成的情况相一致，若有变更，应当经过所在专业及系部主管领导审批后方可重新填写；4任务书内有关“系部”、“专业”等名称的填写，应写中文全称，不能写数字代码。学生的“学号”要写全号；5任务书内“主要参考文献”的填写，应按照国标GB 77142005文后参考文献著录规则的要求书写，不能有随意性；6有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 74082005数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2008年3月15日”或“2008-03-15”。毕 业 设 计（论 文）任 务 书1本毕业设计（论文）课题应达到的目的：塑料件在各行业及日常生活广泛使用，塑料模具的设计制造的社会需求也日益增长，而且要求越来越高。通过对Canon镜头防护盒注射模具设计，培养学生检索资料，综合应用所学知识，并根据工程实际的要求解决工程实际问题的方法与能力，训练学生模具设计制造的基本技能和模具CAD设计能力，提高独立工作的能力，适应社会需求。2本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：本课题的任务内容是要求设计一副带哈夫分型机构、斜导柱驱动滑块的注射模，以此为基础，完成模具制造的工艺设计。课题工作量较大，难度适中。具体内容包括：（1）调查研究、查阅及翻译文献资料，撰写开题报告；（2）根据模具结构要求进行塑件设计；（3）模具总体方案论证（至少设计3个方案）；（4）模具装配图及全部零件图；（5）模具制造工艺；（6）文档整理、撰写毕业设计说明书及使用说明书。对模具的要求：（1）顺序开模（2）动力利用开模动作（3）自动脱凝料（4）一模一件毕 业 设 计（论 文）任 务 书3对本毕业设计（论文）课题成果的要求包括毕业设计论文、图表、实物样品等：（1）开题报告、文献综述、资料翻译；（2）模具总体方案图（至少3个）；（3）模具装配图及全部零件图；（4）模具制造工艺文件；（5）毕业设计说明书。 4主要参考文献：1 成都科技大学等.塑料成型模具M.北京：中国轻工业出版社，1982. 2 西德H.盖斯特罗编著,王文展译.注射模设计102例M. 北京：国防工业出版社，1990. 3 日叶屋臣一等,许鹤峰等译.注射模具设计和应用M. 北京：轻工业出版社，1989. 4 成都科技大学.塑料成型工艺学M. 北京：轻工业出版社，1989. 5塑料模具设计手册编写组. 塑料模具设计手册S. 北京：机械工业出版社,1982. 6机械设计手册联合编写组. 机械设计手册S. 第2版，北京：机械工业出版社,1987. 7 成都科技大学，北京化工学院，天津轻工业学院合编.塑料成型模具M.北京：中国轻工业出版社，1982. 8 胡石玉.模具制造技术M.南京：东南大学出版社，1997. 9 骆志斌.模具工手册M.南京：江苏科学技术出版社，2000. 10 林清安.Pro/ENGINEER零件设计（基础篇上、下）M.北京：北京大学出版社，2000.毕 业 设 计（论 文）任 务 书5本毕业设计（论文）课题工作进度计划：起 迄 日 期工 作 内 容2015年3月09日 3 月30 日3月31日 4 月07 日4月08日 4 月15 日4月16日 4 月23 日4月24日 5 月15日5月16日 5月23日5月24日 6 月07日6月07日 6 月10日6月11日 6月14日接受毕业设计任务，熟悉毕业设计要求。查阅资料，完成外文资料翻译工作撰写开题报告及文献综述按照模具结构要求进行塑件设计，进行模具初步方案考虑。模具总体方案论证：画出模具总体方案图（至少3个），优选一种（应有文字说明）。同时熟悉CAD软件。模具装配图和全部零件图制定模具制造工艺文件文档整理、撰写毕业设计说明书。提交毕业设计成果准备论文答辩所在专业审查意见：负责人： 年 月 日学院（系）意见：院（系）领导： 年 月 日 毕业设计(论文)开题报告学 生 姓 名： 学 号： 专 业：机械工程及自动化 设计(论文)题目：Canon镜头防护盒注射模具设计指 导 教 师: 2009 年 3月 22日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇科技论文的信息量，一般一本参考书最多相当于三篇科技论文的信息量（不包括辞典、手册）；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述摘要 塑料工业近20年来发展十分迅速，早在7年前塑料的年产量按体积计算已经超过钢铁和有色金属年产量的总和，塑料制品在汽车、机电、仪表、航天航空等国家支柱产业及与人民日常生活相关的各个领域中得到了广泛的应用。塑料制品成形的方法虽然很多，但最主要的方法是注塑成形，世界塑料成形模具产量中约半数以上是注塑模具。随着现代塑料制品的形状越来越复杂，塑料模具的设计也越来越复杂。在现代模具设计制造过程中都运用了 CAD/CAE/CAM、先进设备、手工加工、检测手段、反向工程、快速成型的方法1。关键词 塑料工业 注射模具 CAD/CAE/CAM 1 我国塑料模具背景 随着科学技术的快速发展，全球一体化的进程不断加快，人们对生活的质量也提出了更新、更高的要求。汽车、家电、办公用品、工业电器、建筑材料、电子通信等行业的塑料制品需求量正在逐年增大，其内容也在不停的变化中，从而促使模具制造业快速地发展，而模具工业是制造业中的一项基础产业，也是将技术成果转化基础之所在，同时模具工业又是高新技术产业的重要领域2。模具是工业生产中的重要的工艺装备，它被用来成型具有一定形状和尺寸的各种制品。一个国家模具生产能力的强弱、水平的高低、直接影响着许多工业部门的新产品和老产品的根新换代，影响着产品质量和经济效益的提高。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。对塑料模具的主要是：压塑成型模具，注塑成型模具，传递成型模具，中空制品吹塑成型模具，和热成型模具六种3。这六种加工方法都广泛应用于我们的塑料制品加工中。塑料制品加工行业的显著特点之一是高效率、大批量的生产、这种生产方式要求尽量缩短模具的生产周期，提高模具的制造质量。注塑模具的设计要考虑到塑料熔体流体行为、冷却行为等加工方面的问题，又要考虑模具制造装配等结构方面的问题4。我们对塑料模具的全面要求是：能高效的生产出外观和性能均符合使用要求的制品。模具使用时要求高效率，自动化，操作方便等。模具的制造要求模具零件的加工工艺性能好，选材合理，制造容易，成本低廉。而且在我国的塑料模具使用上，以注塑模具的使用量最大，也最为普遍4。2 我国塑料注射模具的发展现状对于传统的注塑模具设计我们普遍采用纯人工的方法，从计算到制图等涉及完全由人靠人工完成。而随着计算机技术的发展，以及大型的计算机辅助软件的日趋成熟，我们更多地采用计算机辅助技术。二十世纪50年代的出现到80年代的实用化，计算机辅助技术给人类的工作大大减少了工作量，并增加了设计的准确性。对于塑料制件的设计，整个的过程包括造型设计，力学分析以及图形的绘制。这些都可以通过计算机辅助设计（CAD）进行。通过人机交互操作的方式，可以在计算机上直观地、形象地、建立之间的三维几何模型，并能从不同的角度观察设计的效果。同时又可通过计算机快速准确地进行理论塑件的分析计算。利用数据库和图形库进行机构设计，最后完成详细设计，编织技术文件，和绘制全部图纸5。对于塑料注塑模具的设计，同样可以通过计算机辅助完成，我们对不同的模具设计可以使用不同的软件，在设计完成后还可以通过CAE软件进行对熔体在模热流动过程的模拟，冷却分析软件可以通过计算机模拟熔体冷却凝固的过程和模内的温度变化，如制品缺陷，翘曲，变形，内应力等的设计优化。随着计算机技术的迅速发展，产品的设计和生产方法都在发生着显著的变化。计算机辅助技术已经逐渐成为了我们在日常工程中不可缺少的一种工具。它主要是计算机辅助设计（CAD），计算机辅助工程(CAE)，计算机辅助制造(CAM) 等技术的有机结合。它具有高智力，知识密集，综合型强，效益高等优点。2.1 现代塑料注射模具的设计对一般的产品而言，生产过程可以分为初步设计，详细设计，生产准备和生产制造四个阶段。在初步设计阶段，可以用计算机进行文献的检索，以及使用相关的软件进行几何建模，性能预测，机构分析，强度分析，等数值模拟分析计算。在详细设计阶段，利用计算机进行详细的几何建模，性能预测，机构分析，强度分析，等数值模拟分析计算，然后通过对存储在数据库中的设计标准，规范等数据进行检索，然后进行细致的几何形状和结构修改，建立几何模型2。在市场竞争日益激烈的今天，企业要想在市场竞争中占有一席之地，就必须在各方面提高自己。比如，提高生产率，降低产品的生产周期，降低产品在开发中的成本等，而这些都可以通过采用计算机辅助技术达到。利用现代的CAD、CAE、CAM、CAPP、CAGP等技术可以使产品的设计水平和制造水平大大的提高。将计算机技术与工程中领域中的专业技术结合起来，实现产品的创新设计、制造，已成为新一代发展技术的核心。而且，现在，计算机工程上使用的软件在飞速的发展。有很多大公司的软件已经十分成熟，如美国EDS公司的UG 、美国PTC公司的 Pro/Engineer、美国SDRC的IDEAS，法国MATRA公司的Eucld,以及数据库管理Oracle 等大型的软件6。以及在一些公司和高校中经常使用的如Pro/Engineer、Solidworks、MasterCAM等中端的软件，还有一些大家经常使用如AUTOCAD等低端软件。这些软件都已经为我们的工程带来的很大的方便。在塑料注射模具的设计过程中，我们有大量的软件可以使用，如Pro/E是融线框模型、曲面造型和实体造型为一体，是参数化和特征化的系统7。Pro/E中的Moldesign模块提供了方便、实用的三维模具设计与分析的各种工具，可辅助设计人员由产品的三维模型建立模具、装配模型，设计分型面、浇注系统和冷却系统成型（即凹模和凸模）部分的设计；并利用EMX提供的标准件库和标准模架库，完成顶出机构与模具总体装配设计。另外可以在Pro/E中进行塑料模具设计。它能让模具设计人员创建、修改和分析模具构件，并在模具设计变化时，快速将其更新。利用Pro/E进行模具设计，可以实现以下功能：（1）评估零件：使用“拔模检测”和“厚度检测”功能，分析产品零件是否符合开模条件。（2）创建模具成型零件：装配模具模型对零件进行收缩率设置创建分型面（包括滑块、嵌件的分型面）分割工件以创建模具体积块抽取模具体积块来产生模具成型零件（模具零件的实体模型与产品模型相关，可用于数控加工）。（3）组装模具标准件：组装注模具型腔的放置和陈列顶杆及其他模具标准件的组建流道的自动创建冷却水路的自动创建（包括3D冷却水路干涉检测）定义开模动作，进行开模模拟及干涉检查。（4）创建模具工程图：生成二维模具工程图，以指导模具生产。采用Pro/E提供CAD/CAM和Moldesign模块进行注塑模具的设计和加工，不仅缩短了模具的生产周期，而且还为模具和新产品开发提供了一种新的手段，从而大大地降低了产品和模具的生产成本，增加了社会效益和经济效益。对于制件及模具的分析我们也经常使用MOLDFLOW软件8。对于一些中小型的企业，或者是一些基本的工程上的设计，Pro/E完全可以满足使用的要求，并不需要太高的成本，并且更加容易入手。在一定的范围内还是值得推广的，它是目前广泛应用的完全基于WINDOWS的CAD/CAE/CAM软件，具有强大的基于特征的参数化实体建模功能，可以完成复杂的产品设计大型产品的装配过程。对于塑料模具的设计现在也有了很多新的技术应用其中，例如气体辅助注塑成型。气体辅助注塑成型是为了克服传统注塑成型的局限性而发展起来的一种新型注塑成型工艺，自20世纪90年代以来受到了普遍的关注。它的工艺过程是先在模具型腔内注入部分或全部的熔融树脂，然后立即注入高压的惰性气体，利用气体推动熔体完成充模过程或填补因树脂收缩后留下的空隙，在塑件固化后在将气体排出，再脱出中空的塑件。气辅注塑成型工艺大致分为：树脂注射、延时、气体注射、气体保压并冷却、排气、脱模几个阶段。气辅技术有很多优点：(1)消除厚壁塑件的表面缺陷；(2)气体保压压力梯度很小，保压效果好，可降低制品内应力，同时减少翘曲变形；(3)塑件尺寸和形位精度高；(4)节约原料，最高可达50%;(5)减少冷却时间，使生产周期缩短；(6)采用短射技术使注塑压力降低，同时所需锁模力也大幅下降。气辅注塑压力约725MP，而普通注塑为4080MP或更高。 通过利用计算机辅助的设计，是设计的工作量大大的减少，同时也可以通过软件的分析，使其结构更加得简单、合理，可以减少我们以往对模具进行的各种修改，在计算机上进行的结构优化能更节省所需的人力物力，同时使结构更加合理9。利用Moldflow软件对注塑模具进行结构设计是十分主流的软件，我们可以用MPI分析注射成型工艺，确定浇口数量。MPI是专业模流软件，可以模拟热塑性塑料注射成型过程中的填充，和冷却过程，并能输出量化的过程参数、曲线和图表。作为分析产品结构是否合理、怎样选择合适的注射材料、怎样确定合理的浇口位置、预测熔接痕的位置、最终制品质量如何等的依据，通过模流分析可以获得合理的模具结构10。在注塑成型工艺以及模具的设计过程中，浇口位置是一个很重要的设计变量，它与塑料性能、塑件形状和尺寸、模具结构及注射工艺等很多因素有关。不合理的浇口将会使塑件产生缺料，翘曲，熔体破碎，熔接痕、缩孔、白斑、烧焦等一系列的质量缺陷，甚至直接产生废品，因此正确选择浇口位置是提高塑件质量的重要环节11。对于模具浇口位置的确定，也有了很多好的方法，如：经验搜索法优化浇口位置最简单的是穷尽法，随机搜索法和决策法也是经常用的。经验搜索法是在搜索法和决策法的基础上，融入设计者的经验提出的。既由设计者凭经验和浇口设计的使用准则给出可行方案，以这些方案为起点搜索出局部最优；然后比较个局部最优值得到全局最优值12。还有基于注射成型模拟技术的塑料件浇口位置的优化。运用成型软件MPI可以合理的确定出浇口的位置,运用MPI中的最佳浇口分析模块初步找到一个最佳浇口位置,然后对不同浇口位置和不同过程参数设置环境下的塑料成型过程进行模拟,比较其填充效果,综合预测缺陷和工艺条件,从而达到制件浇口位置的优化设计13.2.2 现代塑料注射模具的制造现代经济的飞速发展，推动了我国模具工业的前进。CAD/CAE/CAM 技术的日臻完善和在模具制造上的应用，使其在现代塑料模具的制造中发挥越来越重要的作用，C AD / C AE /CA M 技术已成为现代塑料模具的制造必然趋势。CAD/CAE/CAM 一体化集成技术是现代塑料模具制造中最先进最合理的生产方式。使用计算机辅助设计、辅助工程与制造系统，按设计好的模具零件分别编制该零件的数控加工程序是从设计到制造的一个必然过程。具有现代塑料模具设计制造能力的工厂，该过程都是从CAD/CAE/CAM 系统内进行的，其加工程序直接由联机电缆输入加工机台，在编制程序时可利用系统中的加工模拟功能进行细致的模拟，将零件刀具、刀柄、夹具，平台及刀具移动速度、路径等显示出来，以便观察整个模具零件的切削过程和前后的形状，以检查程序编制的正确性，这对于复杂的多曲面的模具零件尤为重要14。现代塑料模具制造的必然趋势，就是机械加工尽可能地取代人工加工，这就确定了先进设备在现代制造中的作用，尤其现在加工中心、数控高速成型铣床、数控铣床、数控车床、多轴联动机床、数控模具雕刻机、电火花加工机床、数控精密磨床、三坐标测量机、扫描仪等现代化设备在工厂中的广泛使用，而且这些设备大部分所用的程序基本上都是应用 C A D /CAE/CAM 系统产生的，机台与计算机联机，加工程序是通过联机电缆输入机台的，操作人员按照规定的程序装夹工件，配备刀具和操作，机台就能自动地完成该机台上应该完成的加工任务，并将理想的模具零件制造出来或为下一加工工序完成规定的部分。操作人员的熟练程度和情绪变化不太影响加工质量和加工效益，这也是现代模具加工优于传统机械加工的一个方面。3 我国塑料模具的发展趋势目前，全世界模具的年产值约为650亿美元，我国模具工业的产值在国际上排名位居第三位，仅次于日本和美国。虽然近几年来，我国模具工业的技术水平已取得了很大的进步，但总体上与工业发达的国家相比仍有较大的差距。目前，我国模具工业的当务之急是加快技术进步，调整产品结构，增加高档模具的比重，通过求品质来求效益，提高模具的国产化程度，减少对进口模具的依赖15。未来我国模具工业和技术的主要发展方向将是：（1）大力普及、广泛应用C A D /CAE/CAM技术，逐步走向集成化。现代模具设计制造不仅应强调信息的集成，更应该强调技术、人和管理的集成；（2）提高大型、精密、复杂与长寿命模具的设计与制造技术，逐步减少模具的进口量，增加模具的出口量；（3）在塑料注射成型模具中，积极应用热流道，推广气辅或水辅注射成型，以及高压注射成型技术，满足产品的成型需要；（4）提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。模具标准件是模具基础，其大量应用可缩短模具设计制造周期，同时也会显著提高模具的制造精度和使用性能，大大地提高模具质量。我国模具商品化、标准化率均低于30%，而先进国家均高于70% ，每年我们要从国外进口相当数量的模具标准件，其费用约占年模具进口额的3%8%；（5）发展快速制造成型和快速制造模具，即快速成型制造技术，以便迅速制造出产品的原型与模具，降低成本；（6）积极研究与开发模具的抛光技术、设备与材料，满足特殊产品的需要；（7）推广应用高速铣削、超精度加工和复杂加工技术与工艺，满足模具制造的需要；（8）开发优质模具材料和先进的表面处理技术，提高模具的可靠性；（9）研究和应用模具的高速测量技术、逆向工程与并行工程，最大限度地提高模具的开发效率与成功率；（10）开发新的成型工艺与模具，以满足未来的多学科、多功能综合产品开发设计技术。参 考 文 献1 李学锋.模具设计与制造实训教程.北京：化学工业出版社，2004.72 浙江精诚模具机械有限公司.浅谈模具产业的发展J.塑料工业，2006，34(10):68-69.3 申开智.塑料成型模具（第二版）M.北京：中国轻工业出版社，2002，9.4 廖正品.中国塑料工业“十五”回顾与“十一五”发展思路.塑料工业，2006，34:1-8.5 王定标，郭茶秀，向飒. CAD/CAE/CAM技术与应用M.化学工业出版社，2005，6.6 宁汝新，赵汝嘉，欧宗瑛.CAD/CAM技术M.机械工业出版社，1999，11.7 王江涛.基于Pro/E塑料注射模具设计的研究与开发D.中南林学院，2004 8 张小浦.基于Pro/E的注射模CAD集成系统的开发D.兰州理工大学，2005 9 周永泰.中国塑料模具发展现状与出口前景.中美塑料高峰论坛（三），2008，810 金涤尘.现代模具制造技术.北京：机械工程出版社，200111 李茹娟，李萌盛.基于CAE注射模浇口与保压的优化设计J.塑料工业，2006,34(10):32-35.12 黄晓燕.注塑模浇口位置新方法经验搜索法J.塑料工业，2006，34(5):28-33.13 钟佩思,赵国强,武迎迎.基于注射成型模拟技术的塑料件浇口位置的优化J.塑料工业,2006,34(7):29-31.14 李光耀.浅谈现代模具的设计与制造.橡塑技术与装备j,2005,32:2515 周永泰.我国塑料模具现状与发展趋势.塑料，2000，6 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：本设计要求使用Pro/E大型CAD软件对所给Canon镜头防护盒实物进行三维造型，并进行测绘零件图纸，设计成型注射模具。Canon镜头防护盒是主要以回转体的结构为主的零件，对于注塑模的设计比较简单，使用常规的设计方法就能够设计出合理简单有效的模具。Canon镜头防护盒的材料：ABS对于模具的设计，首先对要制造的Canon镜头防护盒进行测绘，然后对尺寸进行合理的圆整，然后利用Pro/E对塑料Canon镜头防护盒进行三维造型设计。根据要求模具的基本方案是：一、对于注塑机的选择，由于机构的结构和产量以及所给的各项要求，进行综合的考虑，采用卧式注塑机；二、模具结构设计 1. 注射模类型选择本课题宜采用哈夫分型注射模2浇注系统设计所给设计要求是一模一腔，因此将型腔对称放置，使用圆锥型主流道，将分流道对称设置，分流道截面采用梯形截面，浇口采用直接浇口，利用分型面或配合间隙排气；3成型零件结构设计由于结构的上下结构特征，在下模板设计了型芯；4脱模机构设计使用顶杆进行脱模，可使用四处顶杆，同时在Canon镜头防护盒的下侧使用一推板，使用一推板可防止在推模时对塑件造成破坏；5.注塑模温调节系统对型芯使用喷流式冷却回路，凹模使用多层水道。三、零件图的绘制在对模具的结构进行了基本的设计后，首先要对Canon镜头防护盒进行三维图以及零件图的绘制，以为后一部的加工提供必要的尺寸及一些数据参数。四、对模具进行模具的CAD设计在对模具进行基本设计之后，就要进行相关的设计计算，在得到正确的数据后，利用Pro/E进行相关的设计，通过进行人机交互，即可得到简单又优良的设计。在对模具进行设计完成之后，我们得到了模具的三维图。通过Pro/E可以生成模具的装配图，同时生成我们所需要的所有零件的图纸。完成以上的工作之后，还要进行注射模具的制造工艺设计,在完成所有的设计之后进行设计说明书的撰写。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告指导教师意见：1对“文献综述”的评语：通过对文献资料的查询与总结，从对国内塑料模具工业的发展现状进行了综述,介绍了模具设计与制造方面的新技术、新工艺,并就今后模具工业和技术的主要发展方向进行了展望。文献综述基本反映了我国模具制造业尤其是塑料模具制造的情况，通过分析完成了模具的初步设计方案，为课题的研究作了先期准备。2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：课题主要根据给定Canon镜头防护盒零件进行测绘，按塑件成型完成模具设计与制造工艺，结合课题学习和运用模具制造中流行的CAD软件，并完成一定的设计任务。 课题具有较强的工程训练性，塑件外形、结构不太复杂，因此成型注射模具也不太复杂，需要采用哈夫结构。设计要涉及模具设计、制造工艺及CAD等方面，涉及面较广，难度适中，工作量适中，根据该学生的现有基础，通过设计期间的努力可以较好地完成课题设计任务。 指导教师： 年 月 日所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日摘 要本设计说明书简要说明了Canon镜头防护盒注射模具的设计过程。首先从该塑件所选用的材料聚碳酸酯PC、塑件的精度要求、生产批量等几个角度进行分析，确定模具的成型方案。具体内容包括注塑机的选择、型腔数目的确定、塑件的排位、分型面的确定、模具强度、成型零件的设计、常用的结构件的设计、侧向分型抽芯机构的设计、脱模机构、浇注系统、模具温度及冷却系统的设计等，并对在设计中选用的一些常用的标准件进行了说明。其中主要针对模具的型芯、型腔的设计进行了认真的分析和说明，为提高模具的设计水平提供了有力的理论依据。型芯的计算按制品的平均收缩率计算，同时还对一些特殊的部位的尺寸进行必要的工艺分析，还有一部分尺寸则根据实际生产过程中得到的一些经验的数据确定。关键词：PC；脱模机构；冷却系统；浇注系统；模具设计；注塑模AbstractThe design specification, a brief description of the design process of Canon lens protective box injection mold. First carries on the analysis from the plastic parts of the selected material polycarbonate PC, the precision of the plastic parts, several aspects of mass production requirements, determine the forming scheme of the mould. The concrete content includes the choice of injection molding machine, the number of cavity, the determination of plastic parts in qualifying, type determination, strength of die, molding parts design, commonly used structural parts design, side parting and core pulling mechanism design, demoulding mechanism, gating system, the mold temperature and the cooling system design, and some commonly used criteria used in the design of parts are described. The design for the core, the mold cavity is analyzed and illustrated serious, provides strong theoretical basis for improving the design level of the mold. The calculation of core is calculated by average shrinkage products rate, but also for some special parts of the size necessary analysis technology, and part size is according to some experience obtained in actual production process data to determine.Keywords: PC; demoulding mechanism; cooling system; pouring system; mold design; mold目 录摘 要I目 录I1 绪论11.1塑料成型与注塑模具11.2国内外相关发展状况21.2.1国内发展状况21.2.2国外发展状况31.2.3中国与国外先进技术的差距31.3塑料模具发展走势32 塑件材料分析与方案论证52.1塑件的工艺分析52.1.1塑件的材料52.1.2聚碳酸酯的基本特性52.1.3聚碳酸酯的成型特点52.1.4聚碳酸酯的主要用途52.1.5 聚碳酸酯的注射成型工艺参数52.2塑件的成型工艺62.2.1注射成型的原理62.2.2注射成型的工艺过程72.2.3注射成型工艺参数82.2注塑模的机构组成92.3方案论证93 注射成型机的选择113.1估算塑件体积113.2估算塑件质量113.3注塑机的注射容量113.4锁模力113.5选择注塑机及注塑机的主要参数123.5.1注射机的选择123.5.2 XS-ZY-100型注塑机的主要参数123.6注塑机的校核124 浇注系统设计144.1浇注系统的功能144.1.1浇注系统的组成144.1.2浇注系统设计原则144.1.3浇注系统布置154.2流道系统设计164.2.1主流道设计164.2.2冷料井设计174.2.3分流道设计174.2.4浇口设计185 成型零件设计205.1分型面的设计205.2成型零件应具备的性能215.3成型零件的结构设计215.3.1凹模（型腔）结构设计215.3.2型芯的结构设计225.4成型零件工作尺寸计算235.4.1影响塑件尺寸和精度的因素235.4.2成型零件工作尺寸的计算245.4.3模具型腔侧壁和底板厚度的计算246 导向机构的设计266.1导向机构的作用266.2导柱导向机构266.2.1导向机构的总体设计266.2.2导柱的设计276.2.3导套的设计276.3推板导套导柱的结构设计287 脱模机构的设计297.1脱模机构的结构组成297.1.1脱模机构的设计原则297.1.2脱模机构的结构297.1.3脱模机构的分类297.2脱模力的计算307.3简单脱模机构307.3.1顶杆脱模机构的设计要点307.3.2顶杆的形状317.3.3顶杆强度的计算317.4复位装置328 侧向分型与抽芯机构设计338.1侧向分型与抽芯机构的分类339 温度调节系统的设计359.1温度调节系统的作用359.1.1温度调节系统的要求359.1.2温度调节系统对塑件质量的影响359.2冷却系统的机构369.2.1模具冷却系统的设计原则369.2.2模具冷却系统的结构37设计总结38致谢39参考文献40设计说明书摘 要本设计说明书简要说明了Canon镜头防护盒注射模具的设计过程。首先从该塑件所选用的材料聚碳酸酯PC、塑件的精度要求、生产批量等几个角度进行分析，确定模具的成型方案。具体内容包括注塑机的选择、型腔数目的确定、塑件的排位、分型面的确定、模具强度、成型零件的设计、常用的结构件的设计、侧向分型抽芯机构的设计、脱模机构、浇注系统、模具温度及冷却系统的设计等，并对在设计中选用的一些常用的标准件进行了说明。其中主要针对模具的型芯、型腔的设计进行了认真的分析和说明，为提高模具的设计水平提供了有力的理论依据。型芯的计算按制品的平均收缩率计算，同时还对一些特殊的部位的尺寸进行必要的工艺分析，还有一部分尺寸则根据实际生产过程中得到的一些经验的数据确定。关键词：PC；脱模机构；冷却系统；浇注系统；模具设计；注塑模AbstractThe design specification, a brief description of the design process of Canon lens protective box injection mold. First carries on the analysis from the plastic parts of the selected material polycarbonate PC, the precision of the plastic parts, several aspects of mass production requirements, determine the forming scheme of the mould. The concrete content includes the choice of injection molding machine, the number of cavity, the determination of plastic parts in qualifying, type determination, strength of die, molding parts design, commonly used structural parts design, side parting and core pulling mechanism design, demoulding mechanism, gating system, the mold temperature and the cooling system design, and some commonly used criteria used in the design of parts are described. The design for the core, the mold cavity is analyzed and illustrated serious, provides strong theoretical basis for improving the design level of the mold. The calculation of core is calculated by average shrinkage products rate, but also for some special parts of the size necessary analysis technology, and part size is according to some experience obtained in actual production process data to determine.Keywords: PC; demoulding mechanism; cooling system; pouring system; mold design; mold目 录摘 要I目 录I1 绪论11.1塑料成型与注塑模具11.2国内外相关发展状况21.2.1国内发展状况21.2.2国外发展状况31.2.3中国与国外先进技术的差距31.3塑料模具发展走势32 塑件材料分析与方案论证52.1塑件的工艺分析52.1.1塑件的材料52.1.2聚碳酸酯的基本特性52.1.3聚碳酸酯的成型特点52.1.4聚碳酸酯的主要用途52.1.5 聚碳酸酯的注射成型工艺参数52.2塑件的成型工艺62.2.1注射成型的原理62.2.2注射成型的工艺过程72.2.3注射成型工艺参数82.2注塑模的机构组成92.3方案论证93 注射成型机的选择113.1估算塑件体积113.2估算塑件质量113.3注塑机的注射容量113.4锁模力113.5选择注塑机及注塑机的主要参数123.5.1注射机的选择123.5.2 XS-ZY-100型注塑机的主要参数123.6注塑机的校核124 浇注系统设计144.1浇注系统的功能144.1.1浇注系统的组成144.1.2浇注系统设计原则144.1.3浇注系统布置154.2流道系统设计164.2.1主流道设计164.2.2冷料井设计174.2.3分流道设计174.2.4浇口设计185 成型零件设计205.1分型面的设计205.2成型零件应具备的性能215.3成型零件的结构设计215.3.1凹模（型腔）结构设计215.3.2型芯的结构设计225.4成型零件工作尺寸计算235.4.1影响塑件尺寸和精度的因素235.4.2成型零件工作尺寸的计算245.4.3模具型腔侧壁和底板厚度的计算246 导向机构的设计266.1导向机构的作用266.2导柱导向机构266.2.1导向机构的总体设计266.2.2导柱的设计276.2.3导套的设计276.3推板导套导柱的结构设计287 脱模机构的设计297.1脱模机构的结构组成297.1.1脱模机构的设计原则297.1.2脱模机构的结构297.1.3脱模机构的分类297.2脱模力的计算307.3简单脱模机构307.3.1顶杆脱模机构的设计要点307.3.2顶杆的形状317.3.3顶杆强度的计算317.4复位装置328 侧向分型与抽芯机构设计338.1侧向分型与抽芯机构的分类339 温度调节系统的设计359.1温度调节系统的作用359.1.1温度调节系统的要求359.1.2温度调节系统对塑件质量的影响359.2冷却系统的机构369.2.1模具冷却系统的设计原则369.2.2模具冷却系统的结构37设计总结38致谢39参考文献40V1绪论1 绪论1.1塑料成型与注塑模具塑料工业是由塑料原料和塑料制品生产两大系统组成，二者相辅相成，缺一不可，而塑料制品生产是实现塑料原料自身价值的唯一手段。塑料制品生产的目的就是根据各种塑料的性能，利用各种工艺方法，使其成为具有一定形状而又有使用价值的物品或定型材料。塑料制品生产主要由成型、机械加工、表面装饰、装配等环节组成，其重要一环就是塑料成型。塑料成型就是将各种形态的塑料原料（粉料、粒料、溶液或分散体）制成所需形状的制品或胚件的过程。塑料成型的方法很多，如注塑、吹塑、挤出等等。而注塑成型以其能成型高尺寸精度、高复杂性的制品和高效率占有重要一席。塑料注塑成型过程是，塑料原料从注塑机的料斗进入加热筒，经塑化后由柱塞或螺杆的推动，在一定压力下通过喷嘴进入模具型腔，经冷却固化后而开模获得制品（塑件）。除少数几种塑件外，几乎所有的塑件都可以注塑成型。据有关资料统计，注塑制品占所有模塑件总产量的三分之一；注塑模具占塑料成型模具数量的二分之一以上。注塑成型制品的应用已十分广泛，并随着塑料原料的不断改进，已逐步代替传统的金属和非金属材料的制品，发展注塑模具大有可为。塑料模具的现代设计与制造和现代塑料工业的发展有极其密切的关联，世界各国对塑料模的现代设计与制造技朮都极为关注。近年来，国外对塑料模的热流道系统温度控制系统应用数控机床加工及减少热处理变形等方面都做了许多探索，并取得了一定成果。国外许多企业在塑模的设计与制造方面，已采用了CAD/CAM系统。这对提高塑件制品质量，缩短塑模制造周期，降低塑件生产成本方面取得较好经济效益。塑模设计的传统方法，是依靠设计人员的经验技巧和现有的设计数据，从对塑件的工艺计算到塑模的设计制图，全靠手工劳动。对塑模的制造就更需要专业人员付出大量的繁杂劳动。所以塑件的质量和数量都远不能满足生产发展的需要。随着计算器技朮的广泛应用，塑模设计和制造采用了CAD/CAM系统，从而大大提高了模具设计制造的效率。塑模CAD/CAM的应用可以提高塑模的设计制造质量和速度。据日本有关数据报道，仅用CAD系统即可缩短设计时间（40-70)%。另据文献介绍，日本在151个模具制造厂中调查有11%采用了CAD系统，7%采用了NC自动编程系统，在64个注塑造厂中有22%采用了CAD系统，有16%采用CAD/CAM系统，10%采用了NC自动编程系统。采用NC机床可以提高制造精度，节省能耗和扩大制造功能。国内CAD/CAM的开发起步较晚，虽然在这方面已进行了大量研究开发工作，但仍较落后，有待进一步改进和完善。塑料模具材料直接影响塑模的使用寿命加工成本及产品的成型质量，因此设计时要正确地选择模具材料。用于塑料模具材料的品种很多，其中主要是以钢合金工具钢冷热模具钢，不锈钢等，此外，有色金属中有锌合金铝合金铍铜或某些新材料等。随着材料科学不断发展，在模具新材料的应用上，国内外都已经对模具的工作条件，失效形式和提高撒哈拉沙模具的使用寿命的途径方面进行了大量的研究工作，并开发出许多不仅具有良好的使用性能，而且还有加工好，热处理变形小的新型塑料模具钢，如预硬钢时效硬钢析出硬化钢耐腐蚀钢等，并在生产中得到广泛应用。选择塑模材料的主要依据是塑模工作条件，对工作精度要求较低，工作条件比较好的塑模，可选择价格较低廉的普通材料制造，而对一些工作精度要求较高，工作条件恶劣的塑模，则需要选择价格较贵使用性能好的材料制造。必要时还应寻加工好的模具零件进行特殊的强化处理，以使塑模具有较长的使用寿命。1.2国内外相关发展状况1.2.1国内发展状况模具工业是国民经济发展的重要基础工业，也是一个国家加工工业发展的重要标志。近年来，我国模具工业的技术水平取得了长足的发展。当前，国内已经能生产精度达2微米的的精密多工位级进模，工位数最多已达160个，使用寿命12亿次，大型模具、精密塑料模具和部分汽车覆盖模具都已经达到了很高的水平。现在，我国模具生产厂点约有3万多家，从业人数80多万人。“十五”期间，模具年平均增长速度达到20左右，2005年模具销售额达650亿元，同比增长25；模具出口7.4亿美元，比2004年的4.9亿美元增长约50，均居世界前列。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50，塑料模具约占33，压铸模具约占6，其它各类模具约占11。但是，由于创新能力弱，行业关键技术难以突破，使得我国模具行业长期以来面临着“低端竞争、高端进口”的尴尬局面。为了适应市场对模具制造的短交货期、高精度、低成本的迫切要求，模具越来越向着大型化、高精度化、多功能复合模具化等方向发展。热流道模具、气辅模具等先进的模具加工技术也将在塑料模具中得到更广泛的应用。标准件的广泛应用，将极大的影响模具制造周期，提高模具的质量，并降低模具的制造成本。模具技术含量的不断提高，将使中高档模具比例不断增大，产品的机构调整将引发模具市场走势不断变化。1.2.2国外发展状况高新技术在欧美模具企业得到广泛应用，欧美许多模具企业的生产技术水平，在国际上是一流的。将高新技术应用于模具的设计与制造，已成为快速制造优质模具的有力保证。(1) CAD/CAE/CAM的广泛应用，显示了用信息技术带动和提升模具工业的优越性。在欧美，CAD/CAE/CAM已成为模具企业普通应用的技术。(2) 为了缩短制模周期、提高市场竞争力，普遍采用高速切削加工技术。(3) 快速成型技术与快速制模技术获得普遍应用。目前，国外注射成型技术的发展迅速，精密注射成型、注射成型中的计算机技术的广泛应用，以及全电动注射剂、两板式注射机、无拉杆注射机、电磁动态化注射机、低压注射成型、高速注射成型、复合注射成型、超级小精密注射成型等技术的研发及应用，都大大提高了国外模具的生产和制造水平。1.2.3中国与国外先进技术的差距中国模具生产总量虽然已位居世界第三，但设计制造水平在总体上要比德、美、日、法、意等工业发达国家落后许多，也比英国、加拿大、西班牙、葡萄牙、韩国、新加坡等国落后、其差距主要表现在下列几方面。国内自配率不足80，其中中低档模具供过于求，中高档模具自配率不足60。模具是制造业的重要工艺基础，在我国，模具制造属于专用设备制造业。中国虽然很早就开始制造模具和使用模具，但长期未形成产业。企业组织结构、产品结构、技术结构和进出口结构都不够合理。中国模具生产厂中多数是自产自配的工模具车间（分厂），专业模具厂也大多数是“大而全”、“小而全”的组织形式。国外模具企业大多是“小而专”、“小而精”。模具产品水平和生产工艺水平总体上比国际先进水平低许多，而模具生产周期却要比国际先进水平长许多。模具标准化水平和模具标准件使用覆盖率低。与国际先进水平相比，模具企业的管理落后更甚于技术。1.3塑料模具发展走势(1)提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平及比例。这是由于塑料模成型的制品日渐大型化、复杂化和高精度要求以及因高生产率要求而发展的一模多腔所致。(2)在塑料模设计制造中全面推广应用CAD/CAM/CAE技术。CAD/CAM技术已发展成为一项比较成熟的共性技术，近年来模具CAD/CAM技术的硬件与软件价格已降低到中小企业普遍可以接受的程度，为其进一步普及创造了良好的条件；基于网络的CAD/CAM/CAE一体化系统结构初见端倪，其将解决传统混合型CAD/CAM系统无法满足实际生产过程分工协作要求的问题；CAD/CAM软件的智能化程度将逐步提高；塑料制件及模具的3D设计与成型过程的3D分析将在我国塑料模具工业中发挥越来越重要的作用。(3)推广应用热流道技术、气辅注射成型技术和高压注射成型技术。采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节省塑料制件的原材料和节约能源，所以广泛应用这项技术是塑料模具的一大变革。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，是发展热流道模具的关键。气体辅助注射成型可在保证产品质量的前提下，大幅度降低成本。气体辅助注射成型比传统的普通注射工艺有更多的工艺参数需要确定和控制，而且其常用于较复杂的大型制品，模具设计和控制的难度较大，因此，开发气体辅助成型流动分析软件，显得十分重要。另一方面为了确保塑料件精度，继续研究发展高压注射成型工艺与模具以及注射压缩成型工艺与模具也非常重要。(4)新的塑料成型工艺和快速经济模具。以适应多品种、少批量的生产方式。 (5)提高塑料模标准化水平和标准件的使用率。为提高模具质量和降低模具制造成本，模具标准件的应用要大力推广。为此，首先要制订统一的国家标准，并严格按标准生产；其次要逐步形成规模生产、提高商品化程度、提高标准件质量、降低成本；再次是要进一步增加标准件规格品种。(6)应用优质模具材料和先进的表面处理技术对于提高模具寿命和质量显得十分必要。(7)研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程。采用三坐标测量仪或三坐标扫描仪实现逆向工程是塑料模CAD/CAM的关键技术之一。研究和应用多样、调整、廉价的检测设备是实现逆向工程的必要前提。本次毕业设计中主要应用了先进的CAD软件和UG软件。其中UG主要用于模具成型零件的3D设计，并向2D设计人员提供制品的其它有关参数，如投影面积，体积等，以优化模具设计，使模具结构更加合理。我这次的毕业设计的主要内容是模具结构，在论文中，对于由CAD软件和UG软件完成的内容将直接说明，不作具体说明。472零件材料分析及方案论证2 塑件材料分析与方案论证2.1塑件的工艺分析2.1.1塑件的材料此塑件的材料为聚碳酸酯(PC)。2.1.2聚碳酸酯的基本特性聚碳酸酯是一种性能优良的热塑性工程塑料，密度为1.20，本色微黄，而加点蓝色后得到无色透明塑件，可见光的透光率接近90。它韧而刚，抗冲击性能在热塑性材料中名列前茅。成型零件可达到很好的尺寸精度并在很宽的温度范围内保持其尺寸的稳定性。成型收缩率恒为0.50.8%。抗蠕变、耐磨、耐热、耐寒。脆化温度在100一下，长期工作温度达120。聚碳酸酯吸水率较低，能在较宽的温度范围内保持较好的电性能。耐室温下的水、稀酸、氧化剂、还原剂、盐、油、脂肪烃，但不耐碱、胺、酮、脂、芳香烃，并有良好的耐气候性。其最大的缺点是塑件易开裂，耐疲劳强度较差。用玻璃纤维增强聚碳酸酯，克服了上述缺点，使聚碳酸酯具有更好的力学性能，更好的尺寸稳定性，更小的成型收缩率，并提高了耐热性和耐药性，降低了成本。2.1.3聚碳酸酯的成型特点聚碳酸酯虽然吸水性小，但高温时对水分比较敏感，所以加工前必须干燥处理，负责会出现银丝、气泡及强度下降现象；聚碳酸酯熔融温度，熔体粘度大，流动性差，所以成型时要求较高的温度和压力，且熔体粘度对温度比较敏感，一般用提高温度的方法来增加熔融塑料的流动性。2.1.4聚碳酸酯的主要用途在机械上主要用作各种齿轮、涡轮、蜗杆、齿条、凸轮、心轴、轴承、滑轮、铰链、螺母、垫圈、泵叶轮、灯罩、节流阀、润滑油输油管、各种外壳、盖板、容器、冷冻和冷却装置零件等。在电气方面，用作电机零件、电话交换器零件、信号用继电器、风扇部件、拨号盘、仪表壳、接线板等。还可制作照明灯、高温透镜、视孔镜、防护玻璃等光学零件。2.1.5 聚碳酸酯的注射成型工艺参数密度（g/ cm3）：1.20；吸水率(%)(24h)：0.15 23 50%；收缩率（%）：0.50.7；热变性温度/：1.85Mpa，134；拉伸强度(MPa)：72；弯曲强度(MPa)：113；弹性模量(MPa)：；冲击强度：无缺口，不断；适用注塑机类型：螺杆式、柱塞式均可。2.2塑件的成型工艺塑料的种类很多，其成型的方法也很多，有注射成型、压缩成型、压注成型、挤出成型、气动与液压成型、泡沫塑料的成型等。其中前四种方法最为常用。本塑件的成型采用注射成型。注射成型又称为注射模塑，是热塑性塑料制件的一种主要成型方法，除个别热塑性塑料外，几乎所有热塑性塑料都可用此方法成型。近年来，注射成型已成功的用来成型某些热固性塑件。注射成型可成型各种形状的塑料制件。它的特点是成型周期短，能一次成型外观复杂、尺寸精密、带有嵌件的塑料制件，且生产率高，易于实现自动化生产，所有广泛用于塑料制件的生产中，但注射成型的设备及模具的制造费用较高，不适合单件及批量较小的塑料制件生产。注射成型所用的设备是注塑机。目前注塑机的种类很多，但普遍采用的是柱塞式注塑机和螺杆式注塑机。2.2.1注射成型的原理注射成型是原理是将颗粒状态或粉状塑料从注塑机的料斗送进加热的料筒中，经过加热熔融塑化成为粘流态熔体，在注射剂柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过喷嘴注入模具型腔，经一定时间的保压冷却定型后可保持模具型腔所赋予的形状，然后开模分型获得成型塑件，这样就完成了一次工作循环。如图2.1所示。图2.1 注射成型工作循环2.2.2注射成型的工艺过程注射成型工业过程包括：成型前的准备、注射成型过程以及塑件的后处理三个阶段。(1)成型前的准备为确保注射过程顺利进行和保证质量，应对所用设备和塑料进行一下准备工作：成型前对原料的预处理 根据各种塑料的特性及供料状况，一般在成型前对原料进行外观（指色泽、粒度大小及均匀性等）和工艺性能（熔融指数、流动性、收缩率等）检验。如果来料为粉料，则有时还需进行捏合、塑炼、造料等操作。此外对所用料粒有时还需要进行干燥。料筒的清洗 在注射成型前，如果料筒内残余塑料与将要使用的塑料不一致以及需要调换颜色或发现塑料中有分解现象时，都需要对料筒进行清洗或更换。柱塞式注射机料筒内的存料量较多且料筒中间有分流梭，因此清洗较困难，必须拆卸清洗或者采用专用料筒。螺杆式注射机通常是直接换料清洗。为节省时间和原料，换料清洗应根据塑料的热稳定性成型温度范围及各种塑料之间的相容性的因素采用正确的清洗步骤。当新料的成型温度高预料筒内存料的成型温度时，先将料筒温度升至新料的最低成型温度，然后加入新料，并连续“对空注射”，直至全部存料清洗完毕，在调整料筒温度进行正常生产。当新料成型温度比存料成型温度低，则先将料筒温度升高到存料最好的流动温度后切断电源，用新料在降温下进行清洗。当新料与存料成型温度相近时，则不必变更温度，直接清洗即可。脱模剂的使用 脱模剂是使塑件容易从模具中脱出而敷在模具表面上的一种助剂。常用的脱模剂有硬脂酸锌液体石蜡和硅油等。除了硬脂酸锌不能用于聚酰胺之外，上述三种脱模剂对于一般塑料均可使用，其中尤以硅油脱模效果最好，只要对模具施用一次，即可长效脱模，但价格很贵。硬脂酸锌多用于高温模具，而液体石蜡多用于中低温模具。使用脱模剂时，要求涂层适量和均匀，否则会影响塑料的外观及性能。(2)注射成型过程注射过程是塑料转变为塑件的主要阶段。它包括加料、塑化、加压、注射、保压、冷却定型和脱模等步骤。加料 由注射剂料斗落入一定量的塑料，以保证操作稳定、塑料塑化均匀，最终获得良好的塑件。通常其加料量由注射机装置来控制。塑化 塑化是指塑料在料筒内经加热达到熔融流动状态，并具有良好的塑性的全过程。就生产的工艺而论，对这一过程的总要求是：在规定时间内提供足够数量的熔融塑料，塑料熔体在进入型腔之前要充分塑化，既要达到规定的成型温度，又要使塑化料各处的温度尽量均匀一致，还要使热分解物的含量达最小值。这些要求与塑料的特性、工艺条件的控制及注射机塑化装置的结构等密切相关。加压注射 注射机用柱塞或螺杆推动具有流动性和温度均匀的塑料熔体，从料筒中经过喷嘴、浇注系统直至注入模腔。保压 保压是自注射结束到柱塞或螺杆开始后移的这段过程，即压实工序。保压的目的一方面是防止注射压力解除后，如果浇口尚未冻结，发生型腔中熔料通过浇口流向浇注系统，导致熔体倒流；另一方面则是当型腔内熔体冷却收缩时，继续保持施压状态的柱塞或螺杆可迫使浇口附近的熔料不断补充进模具中，使型腔中塑料能成型出形状完整而致密的塑件。冷却定型 当浇注系统的塑料已经冷却凝固，继续保压已不再需要，此时可退回柱塞或螺杆，同时通入冷却水或空气等冷却介质，对模具进一步冷却，这一阶段称冷却定型。实际上冷却定型过程从塑料注入型腔起就开始，它包括从注射完成、保压到脱模前这一段时间。脱模 塑件冷却到一定温度即可开模，在推出机构的作用下将塑件推出模外。(3)塑料的后处理塑件经注射成型后，除去浇口凝料，修饰浇口处余料及飞边毛刺外，常需要进行适当的后处理，借以改善和提高塑件的性能，塑件的后处理主要指退火和调湿处理。退火处理 退火处理是使塑件在定温的加热液体介质（如热水甘油和液体石蜡）或热空气循环烘箱中静置一段时间，然后缓慢冷却的过程。其目的在于减少由于塑件在料筒塑化不均匀或在型腔内冷却速度不一致，而形成内应力，这在生产厚壁或带有金属镶件得塑件时尤为重要。一般退火温度控制在塑件使用温度以上1015，或低于塑料的热变形温度1020。退火处理的时间取决于塑件品种、加热介质、温度、塑件的形状和成型条件。退火时间到达后，塑件缓慢冷却至室温，冷却太快，有可能重新产生内应力。调湿处理 将刚脱模的塑件放在热水中进行处理，以隔绝空气，防止塑件氧化而变色，同时，加快达到吸湿平衡的一种处理方法。通过处理，使塑件的颜色性能和尺寸达到稳定。通常聚酰胺类塑件需进行调湿处理，处理的时间随塑料的品种形状厚度及结晶度大小而异。2.2.3注射成型工艺参数对于一定的塑件，当选择了适当的塑料品种、成型方法及设备，设计了合理的成型工艺过程及模具结构之后，在生产中，工艺条件（参数）的选择及控制就是保证成型顺利进行和塑件质量的关键。注射成型最主要的工艺参数是塑化流动和冷却的温度、压力，以及相应的各个作用时间。(1)温度 注射成型过程需控制的温度有料筒温度、喷嘴温度、模具温度等。前两种温度主要影响塑料的塑化和流动；而后一种温度主要影响塑料的充模和冷却定型。(2)压力 注塑成型过程中的压力包括塑化压力和注射压力。它们关系到塑化和成型的质量。(3)时间(成型周期) 完成一次注射成型所需要的时间，称为成型周期。它是决定注射成型生产率及塑件质量是一项重要因素。2.2注塑模的机构组成注射模具包括动模和定模两部分，动模安装在注射机的移动模板上，定模安装在注射机的固定模板上。注射时动模与定模闭合，构成型腔和浇注系统，开模时动模与定模分离，以便取出塑料制品。根据模具中各个部件所起的作用，可将模具分为以下几个基本组成部分：成型零部件 主要用来决定制品的几何形状和尺寸，如凸模决定制品的内形，而凹模决定制品的外形。合模导向机构 主要用来保证动模和定模两大部份或模具中其它零部件（如凸模合凹模）之间的准确对和，以保证制品形状和尺寸的精确度，并避免模具中各种零件发生碰撞和干涉。浇注系统 是将注射机射出的塑料熔体引向闭合模腔的通道，对熔体充模时的流动特性以及注射成型质量都具有重要影响。由主浇道、分流道、浇口及冷料穴等组成。推出机构 在开模过程中，需要有推出机构将塑料制品及其在流道内的凝料推出或拉出。调温系统 为了满足注射工艺对模具温度的要求，需要有调温系统对模具的温度进行调节。模具的冷却一般依靠模具内开设的冷却水道中的冷却水，模具的加热则依靠在模具内部或周围安装的电加热元件。排气结构 注射模中设置排气结构是为了在塑料熔体充模过程中排除模腔中的空气和塑料本身挥发出的各种气体，以避免他们造成缺陷。排气结构即可以是排气槽，也可以是模腔附近的一些配合间隙。支承零部件 这类零部件在注射模中用来安装固定或支承成型零部件等上述七种功能结构，将支承零部件组装在一起，可以构成模具的基本骨架。2.3方案论证此次设计的塑料模具的塑件图如图2.2所示。 图2.2 Canon镜头防护盒方案一：一模一腔，采用强制脱模，采用直接浇口，这种浇口流动阻力小，进料快。方案二：一模四腔，采用斜顶抽芯，浇口采用潜伏式浇口，这种浇口尺寸小，冷凝快，成型周期快。方案一：虽然模具设计结构比较简单，但是塑件容易产生变形或者破坏。同时采用直接浇口，影响外观质量。方案二：模具结构相对方案一复杂些，但结构更加合理。潜伏式浇口给设计增加困难，但成型的产品质量明显优于方案一。经过以上两种方案综合比较，决定采用第二种方案，其模具结构草图如图2.3所示。图2.3 Canon镜头防护盒的模具结构草图3注塑机的选择3 注射成型机的选择3.1估算塑件体积(1)用UG软件计算单件塑件体积为：10.695(2)估算浇注系统的体积：9.545 (3)估算总体积: =3.2估算塑件质量此塑件材料为聚碳酸酯（PC），经查表的其密度。则，其质量为： 3.3注塑机的注射容量确定了单个塑件的体积和模腔数量就可以大体计算出多模塑件的总体积，再加上教主系统中主流到、分流到、浇口、冷料井的体积，即是一模的塑料的总体积， ，在选择注射机的注射容量 时可用下式计算。 式中 注射机最大注射容量，； 成型塑件与浇注系统体积总和，； 0.8 最大注射容量的利用系数。计算得， 3.4锁模力型腔总的投影面积为：A=32564=13024mm2；计算其所需锁模力F为：F=1.2PA=703.296KN，式中：型腔单位面积的注射压力(MPa)，查模具设计得=45MP。3.5选择注塑机及注塑机的主要参数3.5.1注射机的选择综合以上的分析，联系实际情况，现初选XS-ZY-100型注射出成型机。3.5.2 XS-ZY-100型注塑机的主要参数 理论注射量： 100 螺杆直径： 42 注射压力： 119MPa 最大注射面积： 320 锁模力： 1000KN 模板最大行程： 300模具最大厚度： 500 模具最小厚度： 200 拉杆空间（长宽）： 590560mm 定位孔直径： 100mm 喷嘴球半径： 12mm 喷嘴孔径： 4mm注射方式： 螺杆式 螺杆转速： 16，28，48r/min3.6注塑机的校核(1)最大注射量校核 最大注射量是指注射机一次注射塑料的最大容量，设计时应保证成型塑件所需的注射量小于所选注射机的最大注射量。XS-ZY-100型注射出成型机的理论注射量为100，因此满足要求。(2)锁模力校核当高压的塑料熔体充满模具型腔时，会产生一个沿注射机抽向的很大的推力，此推力的大小等于塑件加上浇注系统在分型面上的垂直投影面积之和（即注射面积）乘以型腔内的塑料压力。此力可使模具沿分列面涨开。为了保持动、定模闭合紧密，保密塑件的尺寸精度并尽量减小溢边厚度，同时也为了保障操作人员的人身安全，需要机床提供足够大的锁模力。因此，欲使模具从分型面涨开的必须小于注射机规定的锁模力。即KN即该注塑机的锁模力符合要求。(3)模具厚度校核模具厚度必须满足下式： （式3-3）式中 模具闭合厚度，mm； 注塑机所允许的最小模具厚度，500mm； 注塑机所允许的最大模具厚度，300mm；根据结构草图可知，初选的模具厚度为381mm。 则，满足要求。(4)开模行程校核开模取出塑件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程。对于单形面的注塑模具，其开模行程按下式效核+（510）(mm) 式中 S注塑机的最大行程，mm； 推板推出距离，此模具中为60mm； 包括流道在内的塑件高度，此模具中为105mm；所以上式满足300175，即该注塑机的开模行程符合要求。由以上对各参数的效核可知该XS-ZY-100型注塑机符合要求。5成型零件设计4 浇注系统设计浇注系统是引导塑料熔体从注塑机喷嘴到模具型腔为止的一种完整的输送管道。它具有传质、传压和传热的功能，对塑件质量具有决定性影响。4.1浇注系统的功能浇注系统的作用，是将塑料熔体顺利地充满到型腔深处，以获得外形轮廓清晰，内在质量优良的塑料制件。因此要求充模过程快而有序，压力损失小热量散失少，排气条件好，浇注系统凝料易于与制品分离或切除。4.1.1浇注系统的组成浇注系统一般由四部分组成。(1)主流道 指由注射机喷嘴出口起到分流道入口止的一段流道。它是塑料熔体首先经过的通道，且与注塑机喷嘴在同一轴线。(2)分流道 指主流道末端至浇口的整个通道。分流道的功能是使熔体过渡和转向。单型腔模具中分流道是为了缩短流程。多型腔注射模中分流道中为了分配物料，通常由一级分流道和二级分流道，甚至多级分流道组成。(3)浇口 指分流道末端与模腔入口之间狭窄且短小的一段通道。它的功能是使塑料熔体加快流速注入模腔内，并有序的填满型腔，且对补缩具有控制作用。(4)冷料井 通常设置在主流道和分流道转弯处的末端。其功用为“捕捉”和贮存熔料前锋的冷料。冷料井也经常起拉勾凝料的作用。4.1.2浇注系统设计原则(1)浇注系统与塑件一起在分型面上，应有压降、流量和温度分布的均衡布置；(2)尽量缩短流程，以降低压力损失，缩短充模时间；(3)浇口位置的选择，应避免产生湍流和涡流，及喷射和蛇形流动，并有利排气和补缩；(4)避免高压熔体对型芯很让和嵌件产生冲击，防止变形和位移；(5)浇注系统凝料脱出方便可靠，易与塑件分离或切除整修容易，且外观无损伤；(6)熔合缝位置需合理安排，必要时配置冷料井或溢料槽；(7)尽量减少浇注系统的用料量；(8)浇注系统应达到所需精度和粗糙度，其中浇口须有IT8以上精度。4.1.3浇注系统布置在多模腔中，分流道的布置有平衡式和非平衡式两类，一般以平衡式为宜。 (1)平衡式布置 从主流道末端到各型腔的分流，其长度、端面形状和尺寸都对应相等。这种布置可使塑料熔体均衡地充满各个型腔。一起出模的各塑件质量和尺寸精度的一致性好。但分流道较长，对熔体阻力大，浇注系统凝料多。如图4.1所示，圆周均不，较适宜均衡充模，但流道较长。而H形排列，适宜于矩形塑件。4.1 浇注系统平衡式布置(a)、(b)圆形排列；(c)(d)H形排列。(2)非平衡式布置 见图4.2，由于从主流道末端到各个型腔的分流道长度各不相等。为达到均衡充模，需将浇口尺寸按距主流道远近，进行修正。此种布置，流程虽短但制件质量一致性很难保证。图4.2 浇注系统非平衡式布置浇注系统无论是平衡或非平衡布置，型腔均应与模板中心对称。使型腔和流道的投影中心与注射机锁模力中心重合，避免注射时产生附加的倾侧力矩。4.2流道系统设计流道系统包括主流道、分流道和冷料井以及结构设计。4.2.1主流道设计主流道通常位于模具的中心，是塑料熔体的入口，其形状为圆锥形，便于熔融塑料的顺利进入，开模时又能使主流道的凝料顺利拔出。热塑性塑料的主流道一般由浇口套构成。主流道入口直径d，应大于注塑机喷嘴直径1mm左右。这样便于两者能同轴对准，也使得主流道凝料能顺利脱出。主流道入口的凹坑球面半径R，应该大于注塑机喷嘴头半径约23mm。反之，两者不能很好粘合，会让塑料熔体反喷，出现溢边导致脱模困难。锥孔粗糙度。主流道的锥角a=24。过大的锥角会产生湍流或涡流，卷入空气。过小锥角使凝料脱模困难；还会使充模时流动阻力大，比表面增大，热量损耗大。如图4.3所示，为主流道机构。图4.3 主流道的设计图中，d=喷嘴孔径+1mm；R=喷嘴球面半径+23mm；a=24； r=D/8；H=（1/32/5）R主流道直径的经验公式为 式中 主流道大头直径，mm； 流经主流道的熔体体积（包括各个型腔、各级分流道、主流道以及冷料穴的容积），mm； 因熔体材料而异的常数，查模具设计手册得PC的K=1.5。则取D=7mm。喷嘴孔径为4mm，喷嘴球面半径为12mm则，d=3.5mm，R=11mm。4.2.2冷料井设计冷料井的位置在正对主浇道的动模上，一般处于分流道的末端，它的作用是将物料前端的“冷料”收集起来，防止“冷料”进入型腔而影响塑件的质量。开模时冷料井能起到将主流道的冷凝料拉出的作用，冷料井的直径比应比主流道的大端直径稍微大一些。冷料井的形式有带Z形拉料勾的冷料井；带球头形拉料的冷料井；倒锥形冷料井等。本方案采用的是带Z形拉料勾的冷料井。4.2.3分流道设计主流道与浇口之间的通道称为分流道。直浇道模具可以省去分浇道，但在多型腔模具中分浇道是必不可少的。(1)分流道的设计要点分流道要求熔体的流动阻力尽可能小。在保证足够的注塑压力使塑料熔体顺利充满型腔的前提下，分流道的截面积与长度尽量取小值，尤其对于小型塑件更为重要。分流道转折处应以圆弧过度；分流道与浇口的连接处应加工成斜面，并用圆弧过度，利于塑料熔体的流动及充模。各型腔要保持均衡进料。表面粗糙度要求以Ra0.8为佳。分流道较长时，在分流道的末端应开设冷料井。分流道位置可单独开设咋定模板或动模板上，也可同时开在动、定模上，合模后形成分流道截面形状，这主要取决于模具结构、塑料特性及塑件脱出方法。通常分流道多开设在模具的一侧，利于开模时将流道凝料脱出。(2)分流道截面形状 常用的分流道截面形状有圆形、正方形、梯形、U形、半圆形和正六角等。浇道的截面积越大，压力的损失越小；浇道的表面积越小，热量的损失越小。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。表4.1所示为不同截面的分流道的效率。表4.1 分流道截面形状与效率各类截面中圆形、正方形的效率最高（即比表面积最小），但正方形流道的凝料脱模困难。实际使用的是具有510斜度的梯形流道。U字形是梯形流道的变异。六角形截面科士威两个梯形的组合。浅矩形及半圆形截面流道，由于其效率低（比表面大），通常不采用。当分型面为平面时，可采用圆形或六角形截面的分流道；当分型面不是平面时，长采用梯形或半圆形截面的流道。塑料熔体在流道中流动时，表层冷凝冻结，起绝缘作用，熔体仅在流道中心部分流动，因此分流道的理想状态应是其中心与浇口中心一致，圆形截面流道可实现这一点，而梯形截面流道就难以实现。经过综合考虑，本模具采用圆形截面分流道。(3)分流道的截面尺寸 应根据塑件的体积、形状、壁厚、所用塑料的工艺性能、注射速率以及浇道的长度等因素来确定。对于壁厚小于3mm，质量在200g一下的塑件可用一下经验公式确定分流道的直径。 式中 D分流道的直径，mm； W流经分流道的塑料量，g； L分流道长度，mm。 经计算得，本模具分流道直径D6mm。(4)分流道的布置 分流道的布置形式有平衡式和非平衡式两种。本模具采用平衡式布置形式。4.2.4浇口设计 浇口是连接分流道和型腔的一段细短浇道，它的形状、数量、尺寸和位置对塑件的质量影响很大。(1)浇口的尺寸及类型 浇口的截面积一般取分流道截面积的3%6%，浇口的长度约11.5mm，在设计时应取最小值，试模时逐步修正。浇口的形状有矩形（厚度和宽度比为1：3）、圆形、梯形和U形。浇口的类型有直接口、侧浇口、平缝式浇口、扇形浇口、点浇口、环形浇口、轮辐式浇口、爪形浇口、潜伏式浇口和护耳浇口等。本模具采用的潜伏式浇口，是典型的限制型浇口。具有如下优点：可大大提高塑料熔体剪切速率，表现粘度江都明显，致使充模容易。熔体经过点浇口时因高速摩擦生热，熔体温度升高，黏度再次下降，致使流动性再次提高。能正确控制补料时间，无倒流之虑；有效降低塑件特别是浇口附件的残余应力，提高了制品质量。能缩短成型周期，提高生产效率。有利浇口与制品的自动分离，便于实现塑件生产过程的自动化。浇口痕迹小，容易修整。在多型腔模中，容易实现各型腔均衡进料，改善了塑件质量。能较自由地选择浇口位置。潜伏式浇口的缺点有：加工困难；不适合高粘度和对剪切速率不敏感的塑料熔体；不适合厚壁塑料成型；要求采用较高的注射压力。潜伏式浇口的结构如图4.5所示。图4.5 潜伏式浇口的机构形式(2)浇口的位置 浇口的位置对塑件的质量有极大的影响，浇口的位置选择时应遵循如下原则：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出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。浇口不要设置在塑件使用中的承受弯曲载荷和冲击载荷的部位。5 成型零件设计注射模具闭合时，成型零件构成了成型塑料制品的型腔，成型零件主要包括凹模、凸模、型芯、镶拼件，各种成型杆与成型环。成型零件承受高温高压塑料熔体的冲击和摩擦。在冷却固化中形成了塑件的形体、尺寸、和表面。在开模和脱模时需克服与塑件的粘着力。在上万次、甚至几十万次的注射周期，成型零件的形状和尺寸精度、表面质量及其稳定性，决定了塑料制品的相对质量。成型零件在充模保压阶段承受很高的型腔压力，作为高雅容器，它的强度和刚度必须在容许值之内。成型零件的结构，材料和热处理的选择及加工工艺性，是影响模具工作寿命的主要因素。5.1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成为分型面。分型面的设计在注射模的设计中占有相当重要的位置，分型面的设计合理与否直接影响到塑件的质量；模具的整体机构；工艺操作的困难程度及模具的制造成本。常见的取出区间的主分型面，与开模方向垂直。也有采用与开模方向一致的侧向主分型面。分型面大都是平面，也有秦泄密案、曲面或台阶面。分型面的选择原则：分型面应选择在塑件外形的最大轮廓处，只有这样才能使塑件从模具中顺利地脱模，这是最根本的一条原则。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，模具开模后塑件应停留在动模一边，以便塑件顺利脱模。分型面的选择要保证塑件的进度要求，塑件光画的表面不应设计分型面，以避免影响外观质量；塑件中要求同轴度的部分要放在分型面的同一侧，以保证塑件同轴度的要求。分型面的选择还应考虑模具的侧向抽拔距，由于模具侧向分型是由机械分型机构来完成的，所以抽拔距都比较小，选择分型面时应将抽芯和分型距离长的方向置于开模的方向，将小抽拔距作为侧向分型或抽芯。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，以便于模具型腔内气体的排出。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。鉴于以上要求，本模具的分型面设在Canon镜头防护盒的底部，此处为塑件截面尺寸最大的部位，是该塑件分型面的一个好的选择。5.2成型零件应具备的性能由于成型零件的质量直接影响到塑件的质量，且与高温高压的塑料熔体接触，所以必须具备一下性能：具有足够的强度和刚度，以承受塑料熔体的高温和高压。具有足够的硬度和耐磨性，以承受流料的摩擦和磨损。具有良好的抛光性能和耐腐蚀性能。零件的加工性能好，可淬性良好，热处理变形小。成型部位须有足够的位置精度和尺寸精度。5.3成型零件的结构设计5.3.1凹模（型腔）结构设计凹模也称为型腔，是成型塑件表面形状的模具零部件。按结构不同可分为五种：(1)整体式凹模 它是由整块材料加工制成。整体式凹模的强度高，成型的塑表面光滑无痕迹，但模具加工困难，热处理变形大，材料浪费严重，适用于中小型简单模具。(2)整体嵌入式凹模 经常应用于多型腔模具，凹模常加工成带台阶的镶块，从凹模固定板下部嵌入，或者凹模与凸模固定板采用过盈配合，用螺钉连接在固定板上，凹模如果是回转体，还需要销钉或平键定位止转。整体嵌入式凹模加工和安装容易，热处理变形小，便于凹模损坏时的更换和维修，成型后的塑件如有毛刺扥缺陷时，有利于脱模和后处理。(3)镶嵌式凹模 有的模具采用局部镶嵌式凹模，对于大型模具或形状复杂的模具，为了便于机械加工或热处理，而采用大面积镶嵌式凹模。局部镶嵌的凹模一般都是凹模的易损部分或难于加工成型的部分，凹模镶嵌的配合表面要磨平、抛光，以减少塑件成型时的表面毛刺，保证塑件表面质量。(4)四壁拼合式凹模 弱国矩形凹模巨大且复杂，可将底部和四壁分别加工，经研磨后嵌入模套，侧壁之间采用扣锁连接，以保证连接的准确性。(5)拼块式凹模 对于有侧凹的圆形塑件要采用侧向分型机构，以便塑件顺利从凹模取出，凹模可有两块或多块拼合而成。考虑到本塑件结构较简单，外观质量要求高，故采用整体嵌入式型腔设计。型腔的形状为矩形，型腔镶件利用挂台定位于型芯上，采用4颗M1055L内六角螺钉紧固在定模板上其中结构如图5.1所示。图 5.2 型腔5.3.2型芯的结构设计型芯是成型塑件内表面的模具零件，根据成型情况不同，型芯可分为一下结构形式：(1)整体型芯 整体型芯是在型芯固定板或型腔上直接加工出型芯，这种型芯结构牢固，成型的塑件质量好，但模具的加工难度大，适用于内形简单、深度不大的型芯设计。(2)镶嵌式型芯 在多型腔模具中常常将型芯加工成带台阶的型芯，镶嵌到型芯固定板上，如型芯为回转体且有不对称凹槽或凸起，需要加销钉定位止转。当型芯细小时，可采用过盈配合，铆接或树脂粘结的方法将型芯与固定板连接起来。(3)组合式型芯 对于形状较为复杂的型芯通常用两个或多个型芯共同组合而成，这种方法可以讲复杂型芯简单化，使加工难度降低，也有利于型芯的抛光。它需求各型芯配合面要平整，与型芯固定板的配合要紧密，不要是用销钉或螺钉固定连接。考虑到本塑件结构较简单，外观质量要求高，故采用组合嵌入式型芯设计。型芯的形状为矩形，采用4颗M1065L内六角螺钉紧固在动模板上，其中结构如图5-2所示。图5.2 型芯5.4成型零件工作尺寸计算注塑模成型零件工作尺寸，是指成型零件上直接成型塑件的型腔尺寸。由于塑件在高压和熔融温度下充模成型，并在模具温度下冷却固化，最终在室温下进行尺寸检测和使用。因此，塑料制品的形状和尺寸精度的获得，必须考虑物料的成型收缩率等众多因素的影响。成型零件的工作尺寸主要有型腔和型芯的径向尺寸（包括矩形和异形的长度和宽度尺寸）、型腔的深度和型芯的高度尺寸、型腔（型芯）与型腔（型芯）的位置尺寸等。在模具设计中，应根据塑件的尺寸、精度来确定模具成型零件的工作尺寸和精度。5.4.1影响塑件尺寸和精度的因素(1)成型收缩率 塑料成型后的收缩率与塑料的材料、塑件的结构、模具的结构以及成型的工艺条件等因素有关，因此，在实际工作中，成型收缩率的波动很大，从而引起塑料尺寸的误差很大，塑件尺寸的变化值为： 式中 塑料收缩波动而引起的塑件尺寸误差，mm； 塑料的最大收缩率，%； 塑料的最小收缩率，%； 塑件尺寸，mm。一般情况，由成型收缩率波动而引起的塑件尺寸误差要求控制在塑件尺寸公差的1/3以内。 (2)模具成型零件的制造误差 模具成型零件的制造精度是影响塑件尺寸精度的重要因素之一，模具成型零件的制造误差越小，塑件的尺寸精度越高，但是模具零件的加工困难，制造成本和加工周期也会加大加长。实践证明，如果模具成型零件的制造误差在IT7IT8级之间，成型零件的制造公差占塑件尺寸公差的1/3。 (3)模具成型零件的磨损 模具在使用过程中，由于塑料熔体流动的冲刷、脱模时与塑件的摩擦、成型过程中可能产生的腐蚀性气体的锈蚀以及由于上述原因造成的模具成型零件表面粗糙度提高而要求重新抛光等，均可造成模具成型零件尺寸的变化，凹模或型腔尺寸变大，凸模或型芯尺寸变小。这种由于磨损造成的模具成型零件尺寸的变化值与塑件的产量、塑料原料及模具都有关系，当塑件产量较大时，模具表面耐磨性要好（如采用高硬度材料，模具表面镀硬金属层，表面渗氮处理等）。对于中小塑件，模具的成型零件最大磨损可取塑件公差的1/6，而大型塑件，模具的成型零件最大磨损应取塑件公差的1/6一下。 (4)模具安装配合的误差 模具的成型零件由于配合间隙的变化，会引起塑件的尺寸变化。模具的配合间隙误差应不影响模具成形零件的尺寸精度和位置精度。5.4.2成型零件工作尺寸的计算型腔、型芯组成的模腔工作尺寸计算方法有平均收缩法和公差带法两种。本文按照平均收缩法进行计算。5.4.3模具型腔侧壁和底板厚度的计算塑料模在注塑成型过程中，由于注射成型压力很高、型腔内部承受熔融塑料的巨大压力，这就要求型腔要有一定的强度和刚度，如果模具型腔的强度和刚度不足，则会造成模具的变形和断裂。型腔侧壁所受的压力应以型腔内所受最大压力为准，对于大型模具的型腔，由于型腔尺寸较大，常常由于刚度不足而弯曲变形，应按刚度计算；对于小型模具的型腔，型腔常常在弯曲变形之前，其内应力已超过许用应力，应按强度计算。(1)型腔侧壁厚度的计算 整体式圆形型腔的壁厚适宜组合式圆形型腔壁厚计算的基础进行计算的。由于它在侧壁变形时收到腔底的约束，在一定高度范围内，半径的变形量较小，越接近腔底愈小。在侧壁和腔底的交界处，其变形量趋于零。而端部受其约束较小，其受力情况与组合式圆形性强相似，所以在通常情况下，整体式圆形性强按强度条件计算壁厚，计算公式如下。 式中 型腔的侧壁厚度，mm； 型腔内单位平均压力，mm； 型腔高度，mm； 型腔材料的弹性模量，MPa； 型腔许用变形量，mm。型腔材料取淬硬到HRC5358的钢材，其塑件材料为PC的型腔许用变形量0.060.08此处取则： (2)型腔腔底厚度的计算 按刚度条件计算 计算公式如下： 式中 型腔腔底厚度，mm； 型腔内半径，mm。则 按强度条件计算 计算公式如下： （式5-7） 式中 型腔材料的需用压力，MPa。 型腔材料去淬硬到HRC5358的钢材，取=137.2156.8MPa。则有计算结果可以看出，此次所设计的模具满足强度刚度要求。6导向机构的设计6 导向机构的设计注射模的导向机构主要有导柱导套导向和锥面定位两种类型。导柱导套导向机构用于动模和定模的开合模导向以及脱模机构的运动导向。6.1导向机构的作用在注射模中，指引动模与定模之间按一定的方向闭合和定位的装置，称之为合模导向机构。因此，导向机构的功能有：(1)定位作用 为避免模具在装配时，因方向搞错而损坏成型零件，并在模具闭合后，使型腔在工作过程中能保持正确形状和位置；确保塑件壁厚的均匀性。(2)导向作用 在动模向定模闭合行进中，导向机构应首先接触，引导动、定模沿准确方向和位置闭合，避免凸模首先进入型腔而发生损伤事故。为此，导柱必须比凸模端面高出68mm。(3)承受一定侧压力 高压塑料熔体注入型腔时，会产生单向侧压力。或由于型腔侧面不对称；或由于模具的中心与分型面上成型的几何中心不一致，会产生较大的侧压力，均须由合模导向机构来承担。但当单向侧压力过大时，需增设锥面定位机构来承担。(4)支撑定模型腔板或动模推件板 对于双分型面注射模，导柱还需支撑定模型腔板的重力，也对此板导向和定位。对于脱模机构中设置的导柱，也有此种功能。6.2导柱导向机构导柱导向机构，包括导柱和导套两个主要零件，分别安装在动、定模两边。6.2.1导向机构的总体设计(1)导柱的设计要点：导柱的直径是模具大小而定，但必须具有足够的抗弯强度，且表面要耐磨，芯部要坚韧，因此导柱的材料多半采用低碳钢（20）渗碳淬火处理，硬度为5055HRC。也可直接采用T8A碳素工具钢，再经淬火处理。(2)导柱的长度通常应高出凸模端面68mm，以免在导柱未导正时凸模先进入型腔与其碰撞而损坏。(3)导柱的端部常设计成锥形或半球形，便于导柱顺利地进入导向孔。(4)导柱的配合精度。导柱与导向孔通常采用间隙配合H7/f6或H8/f8，而安装孔则采用过渡配合H7/m6或H7/k6，配合部分表面粗糙度为Ra=0.8。(5)导柱直径尺寸按模具模板外形尺寸而定，模具尺寸越大，导柱间中心距应越大，所选导柱直径也越大，所选导套直径也越大。6.2.2导柱的设计导柱的基本结构形式有两种。一种是除安装部分的凸肩外，长度的其余部分直径相同，成为带头导柱GB4169.4-84。另一种是除安装部分的凸肩外，使安装的配合部分直径比外伸的工作部分直径大，成为有肩导套GB4169.5-84。带头导柱用于生产批量不大的模具，可以不用导套。有肩导套用于采用导套的大批量生产并高精度导向的模具。为了减小导柱导套的摩擦，有的导柱开设油槽。小型模具常采用带头导柱，大型模具常采用有肩导柱。本模具采用不加油槽的带头导柱，根据GB4169.4-84选用直径为35mm长度为186mm的导柱。其示意图6.1如下：图6.1 导柱6.2.3导套的设计(1)导套形状 为了使导柱进入导套比较顺利，在导套的前段倒一圆角R。导柱孔最好打通，否则导柱进入未打通的导柱孔（不通孔）时，孔内空气无法逸出，而产生发反压力，给导柱的进入造成阻力。当结构需要开不通孔时，就要在不通孔的侧面增加通气孔或在导柱的侧壁磨出排气槽。(2)导套材料 可用淬火钢或铜等耐磨材料制造，但其硬度应低于导柱硬度，这样可以改善摩擦，以防止导柱或导套拉毛。本模具根据GB4169.3-84选用直径为20mm的导套。其示意图6.2：图6.2 导套6.3推板导套导柱的结构设计 对于含有数量较多并且顶杆较细小的顶杆顶出机构，以及大面积的推板顶出机构来讲，防止顶出机构的歪斜和扭曲是非常重要的，不然会造成细小顶杆的变形甚至折断，推板与型芯间的磨损研伤，为了避免以上现象的发生，要求在脱模机构中加设导向装置，有的导柱在给脱模机构导向的同时还起到支撑中间垫板的作用，防止中间垫板的弯曲。对于生产批量小、顶出杆数小的模具，顶出导向系统可不用导向套。本模具采用推板导柱导套结构形式如下图6.4和图6.5所示。图6.4 推板导柱图6.5 推板导套设计说明书7 脱模机构的设计在注射成型的每一循环中，塑件必须从模具的型腔及型芯中被脱出，这一完成塑件脱出的机构成为脱模机构。7.1脱模机构的结构组成7.1.1脱模机构的设计原则(1)塑件滞留于动模，模具开启后应以使塑件及浇口凝料滞留于带有脱模装置的动模上，以便模具脱模装置在注射机顶杆的驱动下完成脱模动作。(2)保证塑件不变形损坏，这是脱模机构应达到的基本要求。首先要正确分析塑件对型腔或型芯的附着力的大小以及所在的部位，有针对性地选择何时的脱模方法和脱模位置，使顶出中心和脱模阻力中心相重合。型芯由于塑件收缩时对其包紧力最大，因此顶出的作用应该竟可能地靠近型芯，顶出力应该作用于塑件刚度、强度最大的部位，作用面尽可能大一些。影响脱模力大小的因素很多，当材料的收缩率大，塑件壁厚大，模具的型芯形状复杂，脱模斜度小以及型腔（型芯）粗糙度高时，脱模阻力就会增大，反之则小。(3)力求良好的塑件外观，顶出塑件的位置应该尽量设在塑件内部或对外观影响不大的部位，在采用顶杆脱模时尤其要注意这个问题。7.1.2脱模机构的结构脱模机构由以下几个零件组成，顶杆直接作用于塑料，将塑料从型腔或型芯上脱出，顶杆需要固定，因此设在固定板上，通过顶出板与固定板联接，将顶杆平稳固定，注射机的液压顶出或机械顶出杆作用于顶出板上，使顶杆完成顶出动作。当顶杆细小或顶出距离过长时要使顶出过程平稳，就要在顶出系统中增加导柱和导套，顶出后顶杆应先于型腔或型芯复位，通过复位杆时下。在顶出系统中有一拉料杆，其作用是将浇注系统的冷料拉至动模上并在卸料过程中随塑件同时被顶出。挡销的作用是在顶出板与动模板之间留有间隙，防止肥料及杂物落入，影响了顶出系统回程，同时可调节顶杆的位置及顶出距离。7.1.3脱模机构的分类脱模机构的分类通常有以下两种分类方式：(1)根据脱模机构的驱动力来源分类手动脱模：就是注射成型模具分开后，人工操纵脱模机构或是用专门夹具将塑件从模具中脱出，一般用于塑件留于定模而且模具定模没有脱模机构的模具。机动脱模：一般指应用注射机的液压顶出装置或机械顶出机构，在模具开模后或开模过程中，通过模具中的顶出机构将塑件从模具中脱出。液压脱模：应用注射剂上的液压顶出装置直接将塑件从模腔中顶出或者在模具中设置专用的顶出油缸，当开模到一定的距离后，活塞运动实现脱模。气动脱模：在模具上设置专用的顶出气道，利用压缩空气将塑件由型腔中吹出，一般应用于大型深腔薄壁的脱模。(2)根据模具结构分类 分为简单脱模机构、双向脱模机构、顺序脱模机构、二级脱模机构、浇注系统脱模机构以及带螺纹塑件的脱模机构等。7.2脱模力的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动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。塑件的脱模力计算公式如下所示。 式中 脱模力，N； 单位面积塑件对型芯的正力，Pa，一般取=（4.4811.76）MPa； 塑件包紧型芯的侧面积，； 塑件与模体刚才的摩擦系数，一般去=0.10.3； 脱模斜度，(1) 7.3简单脱模机构在所有模具的脱模机构中，简单唾沫机构是最常用的一种形式，即在动模一边施加一次顶出力，就可将塑件从模具中脱出的机构，通常包括顶杆脱模机构，顶管脱模机构，推板脱模机构，活动镶件或凹模脱模机构，多元件联合脱模机构和气动脱模机构等。本模具方案采用顶杆脱模机构。7.3.1顶杆脱模机构的设计要点(1)顶出的顶出位置应该设在脱模阻力大的部位。盖、箱类塑件阻力最大的地方是侧面，在端面均匀设置顶杆是最理想的。(2)顶杆不设置在塑件薄壁处，一面塑件变形破损，当结构特殊需要时，应该增大顶出面积使塑件受力得以改善，可采用顶出盘顶出。(3)顶杆直径不宜过小，有足够的刚度，而且应以尽可能大的面积与塑件接触，当直径小于3时应该采用阶梯顶杆，以加大顶杆的刚度。(4)顶杆与型芯或型腔板顶杆孔的配合一般为H8/h7或H7/h7，配合间隙可参考塑料不溢料间隙值，配合长度一般为顶杆直径的（1.52）倍，但至少不小于15mm。(5)若塑件上不允许有顶出痕迹，可在模具型腔外增设辅助顶出用顶出耳顶出。(6)顶杆材料多用45钢或T8、T10等碳素工具钢制造，采用头部局部淬火，淬火硬度在50HRC以上，局部淬火长度为1.5倍推出行程与配合长度之和，表面粗糙度在。(7)在一般情况下顶杆已基本作为模具标准出现，但是在特殊情况下，需要对顶杆作出进一步的加工。7.3.2顶杆的形状顶杆的形状多种多样，最常见的是截面为圆形的圆形顶杆。其尺寸可参照GB4169.1-1984。本模具采用顶杆为截面为圆形的顶杆，并且有四根在顶部开有进胶口。其结构形式如下图7.1所示。图7.1进胶口后的顶杆7.3.3顶杆强度的计算圆形顶杆直径d的计算公式如下。 式中 圆形顶杆直径，cm； 顶杆长度系数0
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