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微型电视机后盖注塑模具设计说明书.doc

微型电视机后盖注塑模具设计【三维UG】【全套CAD图纸和论文】【原创注塑资料】

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微型 电视机 注塑 模具设计 三维 ug 全套 cad 图纸 以及 论文 原创 资料
资源描述：

 摘  要

本设计详细地阐述了微型电视机后盖注射工艺分析的参数化设计过程，给出了注射模具设计的一般步骤。在对产品进行结构分析和工艺分析的过程中，分析注射机选择的主要依据，并对主要参数进行了校核。在模具的结构设计的过程中，举出了各部分设计时应参照的原则，并结合本课题进行了具体的分析。在分型面的选择问题上，本设计通过分析比较，选择了一种最佳方案。重点分析设计了调温系统，说明了调温系统对产品成型的重要性，详细计算了进、出模具的热量，最终确定散热面积、冷却水道直径、冷却水道长度等工艺参数。在设计完结构后，对模具的安装进行了大致的说明，对模具的开合动作做了必要的分析，对试模过程中可能出现的问题做了详细的分析，并提出了相应的解决方法。使用NX UG进行三维造型贯穿整个设计过程，使设计变得很轻松，也可以及时地发现模具中的干涉等问题。


  关键词：注射模；NX UG；成型机的选择；微型电视机后盖 


Abstract

This paper has elaborated the injection mould parametric design of the Round Box, and mentioned the general steABS of injection mould design. During plastic part analysis and structure analysis, MPA is used to simulate the filling process, analysis the parameters’ change during molding and forecast the filling quality. How to choose machine and check the main parameters is involved in this paper. During the structure design of the mold, the principle of each part is been listed out and analysised combining this title. The issue of designing parting plane, there list three programs and choose the best one at last. The determination of side core’s parameters is referenced to the method of oblique guide. The design points of the side core is listed out. The temperature adjusting system’s design and analysis is the focus in this paper. Here elaborated the importance of the temperature adjusting system, and detailed calculated the heat that enter and out the mold, then determined the parameters of cooling system. After the design of structure, this paper simply explains the assemble order, analyses the course of mold opening and closing. It analyses the problem that would appear during testing the mold and gives some blue print to solve those problem. NX UG is being used to built of three-dimensional model. It makes the design a easy work, and some problems like intervene has been found out in time. 


Keywords: Injection Molding；NX UG； Plastic Molding Analysis；Round Box



目  录


摘  要 I

ABStract II

1  绪   论 1

  1.1 注射成型模具的地位及发展趋势 1

1.1.1 注塑成型模具的地位 1

1.1.2 注塑成型模具的发展趋势 1

  1.2 毕业设计选题的背景、设计方法、目的和意义 2

1.2.1 设计选题的背景和设计方法 2

1.2.2 设计的目的和意义 2

2  塑件工艺性及成型工艺条件 3

2.1 微型电视机后盖制品图 3

2.3数值模拟分析前处理........................................................................................................4

   2.3.1 塑件模型导入..........................................................................................................4

   2.3.2 塑件模型网格划分........................................................................................... .... .4

   2.3.3 塑件模型网格缺陷修改........................................................................................ .5

2.4 数值模拟分析............................................................................................................... . .6

   2.4.1 浇口位置分析....................................................................................................... . 7

   2.4.2 浇口的确定……………………………………………………………………... . 9

2.2 塑件结构工艺性分析 3

2.3 塑件成型工艺条件分析 4

3.1 成型设备的选择 9

3.2 注射机基本参数的校核 9

3.2.1 注射量的校核 9

3.2.2 锁模力的校核 10

3.2.3 最大注射压力的校核 10

3.2.4 注射机安装模具部分的尺寸校核 10

3.2.5 开模行程的校核 11

4.1 型腔数目的确定和排列方式 12

4.2 分型面的选择 12

4.3 浇注系统的设计 14

4.3.1 主流道的设计 14

4.3.2 浇口的设计 15

4.4 成型零部件的设计 16

4.4.1 成型零部件工作尺寸的计算 16

4.4.2 成型型腔壁厚的计算 19

4.5 脱模机构 20

4.5.1 脱模力的计算 20

4.5.2 推出零件尺寸的确定 21

4.7 调温系统 25

4.7.1 调温系统的重要性 25

4.7.2 调温系统设计 25

通过自然冷却所散发的热量 25

4.8 导向机构 32

4.8.1 成型部分的导向 33

4.8.2 推出机构的导向 33

4.9 排气系统 34

5.1 模具的安装 35

5.1.1 模具总装图 35

5.1.2 模具的装配 36

5.2 模具的开合动作分析 39

5.3 试模 40

5.3.1 试模时可能出现的问题和解决办法 40

5.3.1 试模时应注意的事项 41

结  论 52

致  谢 53

参考文献 54

附  录 1  公式出处对照表 55


                      


1  绪   论

1.1 注射成型模具的地位及发展趋势

塑料是当今极具活力的一门产业。塑料是现代主要的工业结构材料之一，广泛应用于汽车、宇航、电子通信、仪器仪表、文体用品、化工、纺织、医药卫生、建筑五金等各个领域。至2004年，我国塑料制件的年产量已突破2500[1]万吨。展望21世纪，高分子合成材料将进入质的飞跃发展时期。

1.1.1 注塑成型模具的地位

从2003年我国模具进口的海关统计资料可知，塑料模具占了模具进口量的57%，而注射成型模具在整个塑料模具中占据了很大的比例。注射成型模具设计得好坏，决定着注塑成型制件的质量优劣及成品率高低，也就是说，是否能加工出优质价廉的塑料制件，在很大程度上要靠注塑成型模具设计的合理性和先进性来保证。 

现代塑料制件的生产中，合理的注塑成型工艺、先进的注塑成型模具及高精度、高效率的注塑设备是当代塑料成型加工中必不可少的三个重要因素。尤其是注塑模具对完成塑料加工工艺要求、塑料制件使用要求和造型设计起着重要作用。高效的、全自动的设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其效能，产品的生产和更新都是以模具制造和创新为前提的。

我国注塑模具产品水平自2004年以来也取得了长足的进步。在大型注塑模具方面，可以生产1219mm电视机的塑料外壳模具、6.5kg大容量洗衣机洗衣桶的模具以及汽车保险杠、整体仪表板等塑料模具；在精密注塑模具方面，已能生产照相机塑料模具、多型腔中模数齿轮模具等。这也显示了目前我国注塑模技术已达到了较高水平，并在国民经济中将发挥越来越重要的作用。

现在考察某个国家的科学与生产技术水平，塑料的生产与应用情况是重要标志之一。塑料的加工与应用和塑料工业发展的快慢，对国家科技与生产，以及国民经济的发展的巨大影响是不言而喻的。随着现代化技术的迅速发展，人们生存在“塑料世界”[1] 洪慎章．实用注塑成型及模具设计［Ｍ］．北京：机械工业出版社，注塑模在国民经济发展过程中将处于十分重要的地位。

  1.1.2 注塑成型模具的发展趋势

我国塑料模具工业起步晚，底子薄，与工业发达国家相比存在很大的差距。但在国家产业政策和与之相配套的一系列国家经济政策的支持和改革开放方针引导下，我国注塑模得到迅速发展，高效率、自动化、大型、微型、精密、无流道、气体辅助、高寿命模具在整个模具产量中所占的比例越来越大。总体上来看注塑模具发展趋势，注塑成型模具正加深理论研究，加速推进标准化进程，扩大研究各种特殊结构注塑模具，全面推广CAD/CAE/CAM，进一步加强快速原型制造技术。


内容简介：
开题报告_系 _专业设计（论文）题目 _微型电视机后盖注塑模具设计学生姓名 _ 学号 _报告提交日期 _设计地点 _ _指导教师 _年 月 日 毕业设计（论文）开题报告1.文献综述1.1 选题背景目前，电视机等电器已经成为人们生活中不可缺少的一部分。本课题以实际产品电视机壳体为研究本体，通过应用消费者的习惯与学好结合 UG 、PRO/E、AUTOCAD 等软件，研发一款微型电视机壳体， ，本课题主要讲述微型电视机后盖的设计建模并设计一套能够生产所给塑件的塑料模具。液晶显示器作为近几年才突然新兴起的新产品，已经全面取代笨重的 CRT 显示器成为主流的显示设备。21 世纪大部分消费者都追求完美，轻便的电器和消费品等， ，设计一款新型微小的电视机是必然的需求.必须抛弃上世纪电视机的设计旧思想，开拓创新的思维结合现代消费的观念与方向。等等一系列，此款电视机性能和防电、防雷，防着火、防摔耐用等等.都有了很大的提升，当然，我们以轻便为重点深入研究，都要求微形电视机后盖在材料的选择，生产方法及成型工艺上精益求精。塑料外壳的制造都是通过模具完成，目前最普遍使用的是注塑成型。最后对设计好的注塑模具的成型零件的成型工艺进行研究，并设计重要零件的工程图。通过这一系列的工作，复习、总结课本上所学的知识，并学会利用课外相关的书籍，理论联系实际，让学生熟练掌握注塑模具相关的知识，培养学生独立进行设计、绘图，编制工艺的能力，从而让学生能够更加接近实际工作内容此液晶微形电视机后盖属于显示器的重要保护部分，所使用的材料为 ABS（丙烯腈-丁二烯 -苯乙烯共聚物） 。 ABS 无味，无毒呈微黄色，成形的塑件有较好的光泽。密度为 1.021.05g/cm3 ，属于热塑性材料，具有良好的表面硬度及耐化学腐蚀性，成型性能好（收缩率为 0.4%0.6%） ，流动性中等，流动性随着温度的升高而增大，适合注塑成型。生产此外壳使用的注塑成型工艺技术具有以下优点：1. 注射成型又称为注射模塑或注塑成型，是热塑性塑料制品成型的一种重要方法。除极少数几种热塑性外，几乎所有热塑性塑料均可用此法成型塑件。注塑成型可成型各种形状、满足众多要求的塑件。2. 注塑成型的生产周期短，生产率高，采用注塑成型可以生产形状复杂，尺寸要求高及带有各种嵌件的塑件，这是其他塑料成型方法都难以达到的；其次，注塑成型在生产过程实现自动化，如注射、脱模、切除浇口等操作过程都可实现自动化，因而注塑成型得到了广泛的应用。3. 液晶微形电视机后盖材料是 ABS 塑料。塑料 ABS 也可以说是聚苯乙烯的改性，比HIPS 有较高的抗冲击强度和更好的机械强度，是一种加工性能优良的热塑性塑料，可用通用的加工方法加工。综合考虑，选用注塑成型工艺制造产品。1.2 课题意义本次设计主要内容为微型电视机后盖的注射工艺分析及塑料注射模具设计。利用模具及注塑装置注射成型所需制品，获得理想的塑件。塑料模具是成型塑料制件的重要工艺途径。通过塑料模具设计能实现塑件的精度尺寸、物理性能、力学性能等方面的要求。根据塑料成型工艺方法的不同，塑料模具可分为注射模具,压缩模具，传递模具，挤出模具，中空吹塑模具，热成型模具等。生产符合制造工艺的塑件需要合理的加工工艺，高效的设备和先进的模具这三大重要因素。因为塑料模具对实现塑料成型工艺要求，保证塑料制件质量，降低生产成本起着重要的作用，所以一副质量优良的塑料模具可成型几十万次，甚至上百万次，在模具设计、选材、制造和使用维护中起至关重要的作用。1.3 注塑成型工艺国内外现状模具是机械制造业中技术先进、影响深远的重要工艺装备,因其较高的生产率、较高的材料利用率、较好的质量和较好的工艺适应性被广泛应用于汽车、机械、航天、航空、轻工、电子、电器、仪表等行业。我国模具行业近年来发展很快，据不完全统计，目前模具生产厂点共有 2 万多家，从业人员约 50 万人，全年模具产值约 360 亿元，出口约 2 亿美元，进口约 10 亿美元。当前，我国模具行业的发展具有下特征：发展大型、精密、复杂、长寿命的中高档模具的速度普遍快于行业总体发展水平；塑料模和压铸模成比例增长；专业模具厂家数量及其生产能力增加较快；外商投资企业及私营企业发展迅速等。发展到目前为止，已仅次于日本、美国而位列世界第三，但是总量供不应求，难以满足国内需要，总体说来，我们的塑料模具制造水平与世界先进水平的差距还是很大的 1。1.4 我国注塑模具工业概况：1） 注塑成型工艺方面，多材质塑料成型模、高效多色注射模、镶件互换结构和抽芯脱模机构的创新设计方面也取得较大进展。气体辅助注射成型技术的使用更趋成熟，如青岛海信模具有限公司、天津通信广播公司模具厂等厂家成功地在 2934 英寸电视机外壳以及一些厚壁零件的模具上运用气辅技术，一些厂家还使用了 C2MOLD 气辅软件，取得较好的效果。如上海新普雷斯等公司就能为用户提供气辅成型设备及技术。现在，热流道模具已逐渐开始推广，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，以及具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置，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。但总体上热流道的采用率达不到 10 % ，与国外的 50 %80 %相比，差距较大 2。2） 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。如天津津荣天和机电有限公司和烟台北极星.K 模具有限公司制造多腔 VCD 和 DVD 齿轮模具，所生产的这类齿轮塑件的尺寸精度、同轴度、跳动等要求都达到了国外同类产品的水平，而且还采用最新的齿轮设计软件，纠正了由于成型收缩造成齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为 0.08mm 的一模两腔的航空杯模具和难度较高的塑料门窗挤出模等等。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 501000 万次，交货期较以前缩短，但和国外相比仍有较大差距。3） 我在制造技术方面，CAD/CAM/CAE 技术的应用水平上了一个新台阶，以生产家用电器的企业为代表，陆续引进了相当数量的 CAD/CAM 系统，如美国 EDS 的 UG、美国 Parametric Technology 公司的 Pro/Emgineer、美国 CV 公司的 CADS5、英国 Deltacam 公司的 DOCT5、日本HZS 公司的 CRADE、以色列公司的 Cimatron、美国 AC-Tech 公司的 C-Mold 及澳大利亚 Moldflow公司的 MPA 塑模分析软件等等。这些系统和软件的引进，虽花费了大量资金，但在我国模具行业中，实现了 CAD/CAM 的集成，并能支持 CAE 技术对成型过程，如充模和冷却等进行计算机模拟，取得了一定的技术经济效益，促进和推动了我国模具 CAD/CAM 技术的发展。近年来，我国自主开发的塑料模 CAD/CAM 系统有了很大发展，主要有北航华正软件工程研究所开发的 CAXA 系统、华中理工大学开发的注塑模 HSC5.0 系统及 CAE 软件等，这些软件具有适应国内模具的具体情况、能在微机上应用且价格低等特点。2.设计内容2.1 制件分析、1）UG 三维造型，画出液晶微形电视机后盖三维立体图。利用 UG 测量功能测出零件体积，计算出其质量，选择注塑机。分析尺寸精度和表面质量（1）微型电视机后盖内部（1） 微形电视机后盖外部2）零件结构分析此外壳尺寸 180mm*160mm，中间挖空长方形尺寸 114mm*90mm， V（制件）=38502.00 mm3。制件薄，主体厚度 2.8mm，内表面各有 3 组柱子孔位，每组四个不同高度的凸台。外表面光滑且没有任何缺陷，设计模具时应重点考虑。结合以上特点，生产该零件的模具应采用一模一腔。该微形电视机后盖形状对称，壁厚不均。如图（1）（2） 。在内表面上，四周对称分布有高 6mm 圆柱孔，外圆 4mm 内圆 2mm。图（3） 。图（3） 图（4）1) 零件成型材料（ABS）分析. ABS 的吸湿性较强，含水量高的原料制得的塑件光泽度不强，内在质量也不好，因此应进行干燥处理，使含水量不大于 0.3%。 . ABS 熔体有较明显的非牛顿性，提高成型压力可以使熔体粘度明显减小， 粘度随温度升高也会明显下降。. ABS 具有较小的成型收缩率，收缩率变化的范围为 0.3%0.8%，因此塑件精度较高. ABS 的成型加工性能良好，对注塑机并无特殊要求，通用的螺杆式和柱塞式注塑机均可使用，但多用螺杆式注塑机，产品质量较好。. ABS 熔料的粘度中等，比 PC、PVC 好，但比 PS 要差，以采用直通式喷嘴较好。. ABS 模具的主流道以圆锥形为好，主流道应以短为宜，一般为 50mm 左右，最长也不要超过 100mm。. ABS 的顶出机构的顶出力不宜过大，否则塑件表面易产生白化现象。虽然 ABS 的成型收缩率较小，但它易产生内应力，因此塑件一般要进行热处理，可将塑件置于70的热空气中处理 24h。2) 设计模具. 考虑零件的形状、外观、精度等，选择分型面在零件外形最大轮廓处。. 根据零件结构和经济性考虑，确定型腔数量，采用一模一件。. 设计模具的浇注系统，尽可能保证高温塑料平稳的进入型腔，使之充满型腔各个角落。. 设计成型零件，根据成型材料的特性和零件结构特征及使用要求，选择脱模方式及脱模斜度，设计排气系统、模架等，确定型腔型芯的整体结构。. 设计和选择其他零部件：导柱、导套、紧固螺钉、销钉、密封圈等。. 完成模具装配图及零件图，提出相关的技术要求。. 撰写毕业设计论文。本次设计要求综合运用所学的基础理论、基本技术和专业知识，独立完成一套微型电视机后盖零部件注射工艺的分析及模具的设计工作，并形成设计文件。毕业设计任务应目标明确，重点突出，具体工作内容及要求如下：根据零件样本进行自由曲面建模，通过观察发现在完成该零件三维图的过程，其内表面不算复杂，比较易建模。零件的尺寸厚度小投影面积大，结构复杂有较多的小孔需成型。在设计浇注系统及脱模机构有很大的难度，加工难度大不易脱模。对注塑工艺及注塑机精度要求高。这些技术难点具体包括：1) 微形电视机后盖结构较复杂，零件进行建模时曲面难以构造。2) 该外壳零件薄厚不统一，尺寸在 23mm 左右。且分布有较多的通孔，在设计浇注系统时，难度大。3) 该外壳零件有较多的通孔与盲孔，对型芯产生较大的包紧力。镶针顶出设计困难。4) 零件为微形电视机后盖，表面光滑不允许出现脱模痕迹，壁厚小。脱模难，容易产生白热化，气纹、水纹等问题。2.3 技术难点解决方案根据以上的技术难点，拟定的解决方法如下所示：1) 针对微形电视机后盖的实物仔细观察，考虑在建模时先从大平面结构开始构造，再向两边造型。进而构造圆柱四周。新建多个基准面绘图，获得零件外轮廓。2) 根据零件的设计要求，零件表面需光滑没有成型痕迹，兼顾经济性的要求。分流道断面结构设计为圆形横截面，效率最高，即具有最小的压力降和热损失。将浇口设计在背部，采用侧浇口进浇，侧浇口截面比较小，产品表面质量好。3) 对成型孔以及脱模问题，在设计脱模机构时，选用多根顶杆脱模。重点在通孔及肓孔附近设计顶杆，保证脱模的完成。2.4 注射工艺条件ABS 的主要注塑成型条件. 料筒温度。ABS 属无定形塑料，无明显熔点，熔融流动温度不太高，160以上即有充分的流动性，但温度过高并不会使流动性增加。ABS 的品种较多，不同品种的料筒温度有所不同，通用 ABS 的料筒温度为 180230;耐热 ABS 为 190240；阻燃 ABS 为 170220。喷嘴温度较料筒温度前部温度低 2030 。 . 模具温度。模温的高低对塑件质量影响甚大，在成型加工时应将模温控制在允许的范围内，一般模温控制在 50-70。. 注射压力。注射压力的大小主要取决于塑件的结构及壁厚。通常，通用 ABS 的注射压力为 50-70MPa;耐热 ABS 的注射压力为 6085MPa;阻燃 ABS 的注射压力为 60-100MPa。如充模时的流动阻力大，则选用较高的注射压力；反之，选用较低的注射压力。2.5 预期结果1) 熟悉注塑模具设计的流程，掌握注塑模具设计的基本原理和设计方法，分析成型零件的合理性；2) 使用 UG 软件完成微形电视机后盖的三维模型的建模，完成三维图。3) 合理分析 ABS 塑料成型工艺，进行显示器外壳的注塑模具结构设计，并且应用AutoCAD 画出二维的装配图与成型零件图。4) 了解国内外显示器外壳注塑模具行业现状，阅读注塑模最新研究资料并翻译一篇英文资料。5) 结合显示器外壳注塑模具设计的设计过程，完成一篇毕业论文。3.进度安排起 迄 日 期 工 作 内 容 备 注2014.02.282014.03.15 完成开题报告2014.03.162014.04.22 完成塑件产品的工艺分析及模具结构方案的确定以及二维图及三维图的绘制2014.04.232014.05.5 对所确定的工艺进行分析，检查是否合理2014.05.62014.05.13 画出模具装配图草图2014.05.142014.05.31 完成模具装配图及零件图2014.06.12014.06.10 撰写毕业设计论文2014.06.112014.06.15 准备毕业设计答辩4. 参考文献1 叶久新.塑料成型工艺及模具设计 M .北京：机械工业出版社.2012.8 2俞芙芳. 塑料成型工艺与模具设计M，华中科技大学出版社，2007.9 3 刘琼.塑料注射 Moldflow 实用教程M，机械工业出版社，2008.104甄瑞麟. 模具制造技术 ，机械工业出版社，2005.65李志刚. 中国模具设计大典M，机械工业出版社，2000.56田光辉,林红旗 .模具设计与制造北京大学出版社，2009.97 王刚.Moldflow 模具分析应用实例 ，清华大学出版社，2004.88陈志刚.塑料模具设计 M. 北京：机械工业出版社，2002.9 于华.注射模具设计技术及实例机械工业出版社，1999.510大卫 G.乌尔曼 .机械设计过程 ，机械工业出版社 ,2006.911王树勋,苏树珊 .模具实用技术设计综合手册 ，华南理工大学出版社，2003.612 申开智，叶淑静著：塑料成型模具M，轻工业出版社， 198213 张承琦著： 塑料成型工艺学M，轻工业出版社，198314 曹宏深，赵仲治著：塑料成型工艺与模具设计M，机械工业出版社，199315 王鹏驹主编： 塑料模具技术手册M，机械工业出版社，199716 李海梅，申长雨主编：注塑成型及模具设计实用技术 ，M化工业出版社，200217I.Catic,Izmjenatoplineukalupimazainjekcijskopresanjeplastomera,Drustvoplasticaraigumaraca,Zagreb,1985.18I.Catic,F.Johannaber,Injekcijskopresanjepolimeraiostalihmateriala,Drustvozaplastikuigumu,Bibliotekapolimerstvo,Zagreb,2004.19TECOS,SlovenianToolandDieDevelopmentCentre,MoldowSimulationProjects19962006指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见和对毕业设计（论文）结果的预测）：指导教师_年 月 日系意见：分管领导： 年 月 日说明：开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，此报告应在导师指导下，由学生填写，经导师签署意见及系审查后生效。 说明书 微型电视机后盖注塑模具设计 学 院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 提交日期 I摘 要本设计详细地阐述了微型电视机后盖注射工艺分析的参数化设计过程，给出了注射模具设计的一般步骤。在对产品进行结构分析和工艺分析的过程中，分析注射机选择的主要依据，并对主要参数进行了校核。在模具的结构设计的过程中，举出了各部分设计时应参照的原则，并结合本课题进行了具体的分析。在分型面的选择问题上，本设计通过分析比较，选择了一种最佳方案。重点分析设计了调温系统，说明了调温系统对产品成型的重要性，详细计算了进、出模具的热量，最终确定散热面积、冷却水道直径、冷却水道长度等工艺参数。在设计完结构后，对模具的安装进行了大致的说明，对模具的开合动作做了必要的分析，对试模过程中可能出现的问题做了详细的分析，并提出了相应的解决方法。使用 NX UG 进行三维造型贯穿整个设计过程，使设计变得很轻松，也可以及时地发现模具中的干涉等问题。关键词：注射模；NX UG；成型机的选择；微型电视机后盖 IIAbstractThis paper has elaborated the injection mould parametric design of the Round Box, and mentioned the general steABS of injection mould design. During plastic part analysis and structure analysis, MPA is used to simulate the filling process, analysis the parameters change during molding and forecast the filling quality. How to choose machine and check the main parameters is involved in this paper. During the structure design of the mold, the principle of each part is been listed out and analysised combining this title. The issue of designing parting plane, there list three programs and choose the best one at last. The determination of side cores parameters is referenced to the method of oblique guide. The design points of the side core is listed out. The temperature adjusting systems design and analysis is the focus in this paper. Here elaborated the importance of the temperature adjusting system, and detailed calculated the heat that enter and out the mold, then determined the parameters of cooling system. After the design of structure, this paper simply explains the assemble order, analyses the course of mold opening and closing. It analyses the problem that would appear during testing the mold and gives some blue print to solve those problem. NX UG is being used to built of three-dimensional model. It makes the design a easy work, and some problems like intervene has been found out in time. Keywords: Injection Molding；NX UG； Plastic Molding Analysis；Round Box目 录摘 要 .IABStract.II1 绪 论 .11.1 注射成型模具的地位及发展趋势 .11.1.1 注塑成型模具的地位 .11.1.2 注塑成型模具的发展趋势 .11.2 毕业设计选题的背景、设计方法、目的和意义 .21.2.1 设计选题的背景和设计方法 .21.2.2 设计的目的和意义 .22 塑件工艺性及成型工艺条件 .32.1 微型电视机后盖制品图 .32.3 数值模拟分析前处理.42.3.1 塑件模型导入.42.3.2 塑件模型网格划分. . .42.3.3 塑件模型网格缺陷修改. .52.4 数值模拟分析. . .62.4.1 浇口位置分析. . 72.4.2 浇口的确定. . 92.2 塑件结构工艺性分析 .32.3 塑件成型工艺条件分析 .43.1 成型设备的选择 .93.2 注射机基本参数的校核 .93.2.1 注射量的校核 .93.2.2 锁模力的校核 .103.2.3 最大注射压力的校核 .103.2.4 注射机安装模具部分的尺寸校核 .103.2.5 开模行程的校核 .114.1 型腔数目的确定和排列方式 .124.2 分型面的选择 .124.3 浇注系统的设计 .144.3.1 主流道的设计 .144.3.2 浇口的设计 .154.4 成型零部件的设计 .164.4.1 成型零部件工作尺寸的计算 .164.4.2 成型型腔壁厚的计算 .194.5 脱模机构 .204.5.1 脱模力的计算 .204.5.2 推出零件尺寸的确定 .214.7 调温系统 .254.7.1 调温系统的重要性 .254.7.2 调温系统设计 .254.7.2.2 通过自然冷却所散发的热量 .254.8 导向机构 .324.8.1 成型部分的导向 .334.8.2 推出机构的导向 .334.9 排气系统 .345.1 模具的安装 .355.1.1 模具总装图 .355.1.2 模具的装配 .365.2 模具的开合动作分析 .395.3 试模 .405.3.1 试模时可能出现的问题和解决办法 .405.3.1 试模时应注意的事项 .41结 论 .52致 谢 .53参考文献 .54附 录 1 公式出处对照表 .5501 绪 论1.1 注射成型模具的地位及发展趋势塑料是当今极具活力的一门产业。塑料是现代主要的工业结构材料之一，广泛应用于汽车、宇航、电子通信、仪器仪表、文体用品、化工、纺织、医药卫生、建筑五金等各个领域。至 2004 年，我国塑料制件的年产量已突破 25001万吨。展望 21 世纪，高分子合成材料将进入质的飞跃发展时期。1.1.1 注塑成型模具的地位从 2003 年我国模具进口的海关统计资料可知，塑料模具占了模具进口量的 57%，而注射成型模具在整个塑料模具中占据了很大的比例。注射成型模具设计得好坏，决定着注塑成型制件的质量优劣及成品率高低，也就是说，是否能加工出优质价廉的塑料制件，在很大程度上要靠注塑成型模具设计的合理性和先进性来保证。 现代塑料制件的生产中，合理的注塑成型工艺、先进的注塑成型模具及高精度、高效率的注塑设备是当代塑料成型加工中必不可少的三个重要因素。尤其是注塑模具对完成塑料加工工艺要求、塑料制件使用要求和造型设计起着重要作用。高效的、全自动的设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其效能，产品的生产和更新都是以模具制造和创新为前提的。我国注塑模具产品水平自 2004 年以来也取得了长足的进步。在大型注塑模具方面，可以生产 1219mm 电视机的塑料外壳模具、6.5kg 大容量洗衣机洗衣桶的模具以及汽车保险杠、整体仪表板等塑料模具；在精密注塑模具方面，已能生产照相机塑料模具、多型腔中模数齿轮模具等。这也显示了目前我国注塑模技术已达到了较高水平，并在国民经济中将发挥越来越重要的作用。现在考察某个国家的科学与生产技术水平，塑料的生产与应用情况是重要标志之一。塑料的加工与应用和塑料工业发展的快慢，对国家科技与生产，以及国民经济的发展的巨大影响是不言而喻的。随着现代化技术的迅速发展，人们生存在“塑料世界”1 洪慎章实用注塑成型及模具设计 北京：机械工业出版社，注塑模在国民经济发展过程中将处于十分重要的地位。1.1.2 注塑成型模具的发展趋势我国塑料模具工业起步晚，底子薄，与工业发达国家相比存在很大的差距。但在国家产业政策和与之相配套的一系列国家经济政策的支持和改革开放方针引导下，我国注塑模得到迅速发展，高效率、自动化、大型、微型、精密、无流道、气体辅助、高寿命模具在整个模具产量中所占的比例越来越大。总体上来看注塑模具发展趋势，注塑成型模具正加深理论研究，加速推进标准化进程，扩大研究各种特殊结构注塑模1具，全面推广 CAD/CAE/CAM，进一步加强快速原型制造技术。1.2 毕业设计选题的背景、设计方法、目的和意义1.2.1 设计选题的背景和设计方法本次设计的微型电视机后盖是一商品，在医学和生活中它有很多的应用。由于它的生产批量大，精度要求高，且材料为塑料 ABS，适合在塑料模具行业进行生产。本设计中使用注射模具来生产该产品，其原理是将粒状塑料连续输入到成型机的料筒中加热熔融，然后由注射杆推进，由喷嘴和模具的浇注系统导入模具中，然后保压冷却，使之固化成型。为了合理而快速的设计出模具，采用参数化设计，保证模具的各种数据上有紧密的量的联系。整个设计过程包括工艺条件的分析、最佳方案的确定、模具结构设计、模具二维和三维图的绘制。使用 MPA 分析制件的成型工艺，使用 NX UG 进行三维建模并进行参数化分析，通过 CAD 绘制各种零件图，最后整理设计说明书，完成整个设计。1.2.2 设计的目的和意义通过这次毕业设计，预期达到以下目的：1）加深对塑料的组成及性能的了解。2）了解塑料成型的基本原理，学会正确分析成型工艺对模具的要求。3）掌握一类成型模具的结构特点及设计方法。4）具有初步分析、解决模具现场技术问题的能力。注塑成型是一门实践性很强的学问，若想对它融会贯通，还需要长期的生产实践经验。在毕业设计中，需要对大学四年以来学过的知识进行综合应用，即可以加深对已学知识的理解，又可以从中发现不足同时，也可以加强创新以及动手能力的培养，加强独立分析和解决问题的能力，因此，本次微型电视机后盖的设计有非常重要的现实意义。22 塑件工艺性及成型工艺条件2.1 微型电视机后盖制品图图 2.1.1 微型电视机后盖制品图2.2 塑件结构工艺性分析了解制件的用途，分析塑料制件的工艺性，包括结构分析、尺寸精度和表面质量等。例如塑料制件在外表形状、颜色透明度、使用性能方面的要求是什么，塑件的几何结构、斜度、嵌件等情况是否合理，熔接痕、缩孔等成型缺陷的允许程度，有无涂装、电镀、胶接、钻孔等后加工。选择塑料制件尺寸精度最高的尺寸进行分析，看看估计成型公差是否低于塑料制件的公差，能否成型出合乎要求的塑料制件来。此外，还要了解塑料的塑化及成型工艺参数。本塑件为圆形桶状薄壁商品，壁厚均匀，有利于各部分同时冷却，减缓内应力。将零件开口朝上放置，其底部有一个圆形凸起，上部有一个凸台，并开有小窗，需要采用侧抽芯结构，桶比较深，要求较大的开模行程，但有足够的斜度，可以顺利脱模，经模流分析，气孔和熔结痕较少，且不在关键部位，充型质量很高，可以保证表面质3量，塑件体积为 2.5cm3。塑件不允许有裂纹、变形缺陷，精度等级为高精度。综上，可以成型合格的塑料制件来。2.3 数值模拟分析前处理2.3.1 塑件模型导入把塑件模型在 Proe 中的 prt 格式转换为 stl 格式，本制件有小圆角，网格划分是会出现很大的纵横比，从而使网格修复工作量增大。所以在转换为 stl 格式之前把小圆角去掉，这样对分析结果影响不大。导入 Moldflow 软件中，选择网格划分（Fusion）和产品设计尺寸单位（Millimeters） ，如图 3 所示。图 3.模型导入对话框2.3.2 塑件模型网格划分被分析模型的网格划分和修改是 MPI 分析前处理中最为重要，同时也是最为复杂、烦琐的环节，需耐心仔细地进行处理。网格划分的是否合理，将直接影响到产品的最终分析结果。网格越小分析精度会越高，然而修改的复杂程度和系统的计算量都将大大提高。网格的边长一般是产品最小壁厚的 1.52 倍，这样能够基本保证分析的精度。根据塑件壁厚取网格大小为 2mm，如图 3 所示。接着系统会根据设置自动完成网格划分，网格划分结果如图 4 所示。4图 4 生成网格图 5 网格划分2.3.3 塑件模型网格缺陷修改在 MPI 中，系统自动生成的网格可能存在着或多或少的缺陷，网格缺陷不仅可能对计算结果的正确性和准确性产生影响，而且在一些网格缺陷比较严重的情况下，会导致计算结果根本无法进行。所以，就要对网格缺陷进行修改。在网格修改之前，首先要对网格状态进行统计，在根据统计结果对现有网格缺陷进行修改。对于 Fusion 模型，网格信息必须满足以下原则 【7】 ：6. 联通域的个数应该为1；6. 自由边和非交叠边个数应该为0；6. 未定向的单元应该为0；56. 交叉单元格式应该为0；6. 完全重叠单元个数应该为0；6. 单元纵横比最大数值控制在10-25之间； 网格匹配率应大于 85%通过网格统计状态，发现除最大纵横比较大外其他各原则都满足。一般情况下，要求三角形单元的纵横比要小于 6，这样才能保证分析结果的精确性。但是有些情况下不不能满足所有的网格单元的纵横比都达到这个要求，因子要在保证网格平均纵横比小于 6 的前提下，尽量降低网格的最大纵横比。通过网格诊断工具的网格纵横比工具对纵横比进行修复，修复完后再进行网格状态统计通过自动修复最大纵横比还是没有满足要求，因此还需对网格进行修复。具体如下：网格诊断在最小中输入 20（并点击把结果放入诊断层）显示点New Trianges网格网格工具合并节点。合并完节点后在进行网格统计。2.4 数值模拟分析2.4.1 浇口位置分析浇口是连接分流道和型腔之间的一段细短流道（除直接浇口外） ，是塑料熔体进入型腔的入口。除直接浇口外，他是浇注系统中截面尺寸最小的部分，但却是最关键的部分，浇口的位置、形状、尺寸、数量，直接影响到产品的尺寸精度、外观、内在和外在性能和成型效率。在设计产品浇口位置时候，应该遵循以下原则：1） 浇口相对居中，保证型腔内均衡的流动长度；2） 浇口位置对称，避免翘曲现象；3） 浇口尽量设置在产品厚壁的位置；4） 对于细长形的产品，浇口位置在产品的端部；5） 避免将浇口设置在产品的承重部位；6） 将浇口设置在非外观面；7） 浇口的位置要利于排气；8） 设置浇口位置要考虑熔接痕的情况；在模具设计中，浇口位置设计较困难。Moldflow 软件中 MPI/Gate Location浇口位置分析模块可以自动分析出最佳浇口位置。如果模型需要设置多个浇口时，可以6对模型进行多次浇口位置分析。当模型已经存在一个或多个浇口时，可以进行浇口位置分析，系统会自动分析出附加浇口的最佳位置。步骤：选择分析序列Gate Location-选择材料CMOLD Generic Estimates 公司的 ABS-成型条件设置为默认-立即分析最佳浇口位置分析结果以图象的形式给出最佳浇口位置所在的区域，如图 6 所示。图 6 浇口位置结果显示中，蓝色的区域为最佳浇口位置区域，浇口设在该区域可保证注塑过程的熔体平衡性。2.4.2 浇口位置确定由上图可知蓝色区域为最佳浇口位置，但这只是个参考，在实际中考虑到模具结构与制造，若选择如图所示的蓝色区域会给模具制造带来较大的困难。同时考虑到浇口类型选用时采用潜伏式浇口，浇口像隧道一样潜入到分型面的上面的定模板上，使融体沿斜面注入型腔。浇口在模具开模时自动切断，不需进行浇口处理。因此在本次课题设计时把浇口位置放在如图 6 所示的 A 位置。接着进行填充分析，然后根据，分析结果判断制件的填充行为是否合理，填充是否平衡，能否完成对制件的完全填充，避免出现短射以及流动不平衡等成型问题，确定浇口位置设定是否合理，为后序分析做准备。7使用系统缺省的成型条件，然后选定分析序列为 Fill，立即分析，如下图 7 所示。图 7 充填时间从上图可以看出制件在 4.029s 的时间内完成熔体的充填。通过充填动态显示，可以清晰地看到熔体在型腔内的流动无充不满现象。如下图8所示，图中黑色线条代表熔接痕。从结果可以看出熔接痕主要分塑件的内表面。在注塑过程中, 要完全消除熔接痕几乎不可能, 但可以通过各种措施, 将其对注塑件外观和性能的影响降至最低。通过以下几点可以降低熔接痕的损害 9：1) 在分解温度以下合理提高熔体与模具温度,但增加熔体温度与模具温度会引起成型周期延长； 2)适当提高注射压力和保压压力； 3) 适当增加充模速度或减小注射时间； 4) 对于有些制品, 成型后进行适当的热处理, 可以消除成型过程中的残留应力, 也有利于改善熔接痕的外观质量与强度。8图 8 熔接痕如图 9 所示，气穴位置多数分布在产品的底部边缘和塑件的顶部，底部边缘在模具设计中处在分型面位置；而塑件的顶部刚好用型芯镶件成型可以通过间隙来排气，因此气体很容易排出，不会影响到产品的外观质量。图 9 气穴位置通过以上分析表明此浇口位置设定可行。92.3 塑件成型工艺条件分析ABS 是由丙烯、丁二烯、苯乙烯三种单体共聚而成的。这三种组分的各自特性，使 ABS 具有良好的综合理学性能。丙烯腈使 ABS 有良好的耐腐蚀性、耐热性及表面硬度，丁二烯使 ABS 坚韧，苯乙烯使 ABS 有良好的加工性和染色性能。ABS 价格便宜原料易得，是目前产量最大、应用范围最广的工程塑料之一。是一种良好的热塑性塑料。ABS 无毒，无气味，呈微黄色，成型的塑料有较好的光泽， 、不透明，密度为1.02-1.05 。既有较好的抗冲击强度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水3cmg性，化学稳定性和电气性能。水、无机盐、碱、酸类对 ABS 几乎没有影响， ABS 不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀，在酮，醛，酯，氯代烃中会溶解或形成乳浊液。ABS 表面受冰醋酸，植物油等化学药品的侵蚀时会引起应力开裂， ABS 有一定的硬度，他的热变形温度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等高，尺寸稳定性较好，易于成型加工，经过调色配成任何颜色。其缺点是耐热性不高，连续工作温度为 70 左右，热变形温度约为 93 耐气候性差，在紫外线作用下 ABS 易C C变硬发脆。ABS 的性能指标： 密度 1.021.05（ ） ，收缩率 ，熔点 ，弯曲3dmKg%8.03C1603强度 80Mpa，拉伸强度 35 49Mpa，拉伸弹性模量 1.8Gpa，弯曲弹性模量 1.4Gpa，压缩强度 18 39Mpa，缺口冲击强度 11 20 ，硬度 62 86HRR，体积电阻系数2kJ，收缩率 范围内。A BS 的 热 变 形 温 度 为 93 118 ， 制 品 经cm130008.4.退 火 处 理 后 还 可 提 高 10 左 右 。 ABS 在 -40 时 仍 能 表 现 出 一 定 的 韧 性 ， 可 在 -40 100 的 温 度 范 围 内 使 用 。22 塑件材料成型性能ABS 易 吸 水 ， 使 成 型 塑 件 表 面 出 现 斑 痕 、 云 纹 等 缺 陷 。 因 此 ， 成 型 加 工 前 应 进 行 干燥 处 理 ； ABS 在 升 温 时 黏 度 增 高 ， 黏 度 对 剪 切 速 率 的 依 赖 性 很 强 ， 因 此 模 具 设 计中 大 都 采 用 侧 浇 口 形 式 ， 成 型 压 力 较 高 ， 塑 件 上 的 脱 模 斜 度 宜 稍 大 ； 易 产 生 熔 接痕 ， 模 具 设 计 时 应 该 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 对 收 缩 率 影 响 及 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 ， 模 具 温 度 应 控 制 在 60 80 。 ABS 比 热 容 低 ，C C塑 化 效 率 高 ， 凝 固 也 快 ， 故 成 型 周 期 短 。 。，一般为1.82.5%。并且收缩率的方向均匀性比 PE-HD 等材料要好得多。加入30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到0.7%。 均聚物型和共聚物型的 PP 材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。然而，它对芳香烃（如苯）溶剂、氯化烃（四氯化碳）溶剂等没有抵抗力。 注塑模工艺条件 干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。 熔化温度：220275C，注意不要超过275C。 模具温度：4080C，建议使用50C。结晶程度主要由模具温度决定。 注射压力：可大到 1800bar。 10注射速度：通常，使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。如果制品表面出现了缺陷，那么应使用较高温度下的低速注塑。 流道和浇口:对于冷流道，典型的流道直径范围是47mm。建议使用通体为圆形的注入口和流道。所有类型的浇口都可以使用。典型的浇口直径范围是11.5mm，但也可以使用小到0.7mm 的浇口。对于边缘浇口，最小的浇口深度应为壁厚的一半；最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍。PP 材料完全可以使用热流道系统。典型用途ABS 在机械工业上用来制造复印机、泵业轮、轴承、把手、管道、管连接件、蓄电池槽、冷藏库和冰箱衬里等，汽车工业上用 ABS 制造汽车挡泥板、扶手、热空气调节导管等，还可用ABS 夹层板制小轿车车身。ABS 还可用来制造水表壳，纺织器材，电子电器外壳，电器零件、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。 3成型设备3.1 成型设备的选择选注射机考虑注塑容量、最大成型面积、闭合高度、模具体的截面尺寸、模具的顶出、定位环、浇品套以及成型工艺，现初步确定注塑型号为 XS-ZY-360X2A，根据型腔尺寸选定模架型号为 A2-3335-A80-B90-C90 GB/T12556-1990，表 3.1.1 注 射 机 基 本 参 数HTF 海天注塑机技术参数 型号参数 单位 3602A螺杆直径 mm 65理论注射容量 cm3 1068注射重量 PS g 972注射压力 Mpa 208注射行程 mm 322螺杆转速 r/min 0180料筒加热功率 KW 19.65锁模力 KN 3600拉杆内间距(水平垂直) mm 710710允许最大模具厚度 mm 710允许最小模具厚度 mm 250移模行程 mm 660移模开距(最大) mm 137011液压顶出行程 mm 160液压顶出力 KN 110液压顶出杆数量 ABS 13油泵电动机功率 KW 37油箱容积 l 922机器尺寸(长宽高) m 7.62.12.53.2 注射机基本参数的校核3.2.1 注射量的校核根据生产经验，注射机的最大注射量是其额定注射量的 80%，按体积表示法，必须（3.1）gjzVn8.0式中 单个塑件容量，用 NX.UG 测得 38.52 ；zV 3cm浇注系统凝料和飞边所需的塑料容量， 2.5 ；j型腔数目，在型腔的数目和排列方式中确定为 1；n注射机额定注射量，1068 。gV3cm则 ，故注射量符合要求。1068.5691.250.833.2.2 锁模力的校核为防止模具分型面被胀模力顶开，必须对模具施加足够的锁模力，否则在分型面处将产生溢料现象。本设计中必须（ 3.2）zmAPF式中 注射机额定锁模力（N） ；F塑料熔体在型腔内的平均压力，根据文献4第 138 页表 4-1，取mP25 ；Ma制品在分型面上的垂直投影面积，经计算得 2276.4 。zA 2cm12则 ，故锁模力符合要求。158.2976.4303.2.3 最大注射压力的校核本设计中成型时的注射压力为 60100MPa，注射机额定注射压力为 208MPa，故注射压力符合成型要求。3.2.4 注射机安装模具部分的尺寸校核定位环尺寸：定位环必须与定位孔呈间隙配合，便于模具安装并使注流道中心线与注射机喷嘴中心线重合，定位环的高度小型模具取 810mm，大型模具取1015mm，定位孔深度应大于定位环的高度。模具厚度：确定型腔尺寸后选定标准模架，查资料 6 得模架的闭合厚度为330mm，在注射机允许的最大 710mm、最小闭合厚度 250mm 之间。模具的长度与宽度：查资料 6 得模板长度为 650mm，宽度为 550mm，故可以安装在注射机上。3.2.5 开模行程的校核开模行程应小于或等于注射机的模板行程，按下式校核（3.3）)105(21SHSmaz式中 注射机最大开模行程，660 ；x m模具所需开模距离， ；塑件脱模距离，40 ；1H包括浇注系统凝料在内的塑件高度，95 。2 mmS1405940可见，开模行程满足设计要求。134模具的结构设计4.1 型腔数目的确定和排列方式确定型腔的数目有四种方法：按注射机的最大注射量、注射机的额定锁模力、制品的精度要求以及加工的经济性。现在根据注射机的最大注射量来确定型腔数目 n（4.1）njgv8.0式中 注射机最大注射量，cmg浇注系统凝料量，cmjv单个塑件的体积，cmn查表 2.1.1， =124cm，设定 =2.5cmgvjv上面已算出 =5 cmn则： =1.48（个）6.1482.0所以，取 n=2，即采用一模二腔形式。若为多型腔模具，则应使各型腔的排列尽量紧凑和对称，且尽量使用平衡进料方式。本模具为一模二腔，布置在上下既可。144.2 分型面的选择模具上用于取出塑件和（或）浇注系统凝料的可分离的接触面通称为分型面。通常按分型面的形状，将分型面分为平面型、曲面型和阶梯形三种。常把动定模分开的面称为主分型面。选择分型面的基本原则：便于脱模和简化模具结构；不影响外观；保证尺寸精度；有利于排气；便于模具零件加工；考虑注射机的技术规格；侧向分型应与主分型面协调。本设计中分型面可以有以下几种方案：方案一：如图 4.2.1，分形面选在凸台的下沿。经模流分析，产生的气孔和熔结痕主要集中在图 4.2.1 所示 A-A 面上，且该面为料流未端，利于利用分型面排气，且比较容易达到表面质量，但是增加了侧型芯的制造难度。图 4.2.1 方案一分型面示意图综上，全面考虑到制品的成型质量和模具的制造工艺性，选择方案一为本设计最终的设计方案。4.3 浇注系统的设计普通浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料穴四部分组成，其作用是使熔体顺利而平衡的充模、压实和保压。4.3.1 主流道的设计主流道与熔体接触，应选用较好的材料制造，还要进行淬火处理，以提高硬度，常设计成浇口套，便于更换。为保证浇口套不被冲出定模，加定位环固定，同时也能让浇口套与喷嘴对中定位。主流道设计成锥形，ABS 流动性好，可取较小的锥角，本设计中取 =2。15内壁表面粗糙度 Ra=0.63 。m主流道半球形 = +（ 12）mm，本设计 =18mm， =18+1=19mm。2R1 1R2小端直径 = +(0.51)mm， =7.5mm, =7.5+0.5=8mm,取 0.5 是为了获得更d1d2小的截面积，从而有更大的充型速度，并且减小温降和压力降。凹坑深度取 h=4mm.大端过渡圆角半径取 r=2mm主流道长度根据模板厚度确定，暂取 L=55mm衬套和定模采用配合 H7/m6,热处理后硬度为 5560HRC。定位环与注射机定位孔采用 H11/h11 配合。图 4.3.1 浇口套结构示意图16图 4.3.2 浇口套安装形式示意图4.3.2 浇口的设计本模具为单腔深腔模具，可以采用直接浇口。该浇口流通途径短，压力、能量损失小，易于加工，补缩作用强，有利于充型。为防止冷料进入型腔，在浇口内侧开 0.5倍壁厚的不明显的冷料穴，主流道长度就尽量短，浇口直径应尽量小，一般 D2t。4.4 成型零部件的设计4.4.1 成型零部件工作尺寸的计算（1）主型芯参数的确定主型芯径向尺寸主型芯径向尺寸按以下公式计算：(4.2) 0zxSllcpsm式中 型芯基本尺寸；ml塑件内形基本尺寸；s17塑料平均收缩率，0.5%；cpS修正系数，取 ；x43塑件尺寸公差；型芯制造公差，取 。z3/ 主型芯的轴向尺寸主型芯轴各尺寸按以下公式计算：(4.3)0ZxShcpsm式中 型芯基本尺寸；塑件内形基本尺寸；s塑料平均收缩率，1.8%；cpS修正系数, ；x32塑件尺寸公差；型芯制造公差，取 。z/图 4.4.1 型芯示意图（1）型腔参数的确定计算尺寸示意如图 4.4.2 所示：18图 4.4.2 型腔示意图4.5 脱模机构脱模机构设计原则：保证塑件不因顶出而变形损坏及影响外观；尽量将塑件留在动模；推出机构运动要准确、灵活、可靠，无卡死现象，机构本身应有足够的刚度、强度和耐磨性。因试管架型较浅，ABS 质硬，且一模一腔，为不使塑件变形，可利用成型零件推出。4.5.1 脱模力的计算本试管架为薄壁制件（t/d=2/116=0.0170.05）,所需脱模力按以下公式计算：（4.8）AKfESLF1.01tancos22式中 圆环形制品的壁厚，2mm；1塑料的弹性模量，3000 ；EMpa塑料平均成型收缩率,1.8%；S制件对型芯的包容长度，21 ；Lm19模具型芯的脱模斜度，1；塑料的泊松比，0.32；无量纲系数，随 和 而异，取 1.0084；2Kf制件与型芯间的磨擦系数，0.12；f盲孔制品型芯在垂直于脱模方向上的投影面积，7076.63 。A 2m 63.701.084.132. 5tan12.5cos60214.3 F=2074.48N4.5.2 推出零件尺寸的确定本设计使用成型零部件脱模，只需计算推杆即连接杆的尺寸。根据压杆稳定公式，可得推杆直径（ ）的公式m（4.9）4/12nEFLKd式中 推杆的最小直径， ；dm安全系数，可取 ；K5.1推杆的长度，244 ，L脱模力，456312.32 ；FN推杆数目，1；n钢材的弹性模量，3000 ；EMpa=21.37 ,取 25 ；4/12308.745.1dm推杆直径确定后，按以下公式进行强度校核20(4.10) 42dnF式中 推杆材料的许用应力，200 ；Mpa推杆所受的应力， ；pa其它符号同前。=4.23 200 ，符合受力要求。2514.3807推出机构形式如图 4.5.1 所示：图 4.5.1 推出机构示意图4.7 调温系统4.7.1 调温系统的重要性模具温度对塑料制件的质量及生产效率有极大的影响：（1） 改善成形性21（2） 成型收缩率（3） 塑件变形（4） 尺寸稳定性（5） 力学性能（6） 外观质量4.7.2 调温系统设计4.7.2.1 单位时间型腔内的总热量 Q（kJ/h）（4.12）1NGQ式中 每小时注射次数；每次塑料的注射量，kg；单位热流量， 。1 kgJ/本设计中成型周期为 20s， =3600/20=180 次；N每次塑料的注射量包括塑件的质量和浇注系统的质量，本设计中塑件的质量为113.3g，设浇注系统质量为 10g，则 =123.3g=0.1233kg。G查文献1第 222 页图 10-2，取 =160.81QkgJ/= =3568.7952Q8.16023.180hk/4.7.2.2 通过自然冷却所散发的热量 、 、dft 由对流所散发的热量 Qd（kJ/h）(4.13) 3422)3065.0(1874eMMd A式中 模具平均温度，本设计中为 30 ；MQ2 C室温，一般取 20 ；e 模具表面积， ；MA2m(4.14) 21M式中 模具的四个侧表面积，即1A22=526820 =0.52682 ；1032514352m2模具的两个分型面表面积，为模板面积与塑件侧面积之和的两倍，2MA即 =332050 =0.33205 ；022开模率；(4.15) t21式中 注射成型周期，20s；注射时间，2s；1t制品冷却时间，9.3s 。2故 =0.435， =0.671 ,03.9 3205.4.5268.0MA2m=81.16371)625.(187.4dQ hkJ/ 由幅射所散发的热量 （ ）fQhkJ/(4.16) 442110730738.20eMMfA式中 模具的四个侧表面积，0.52682 ；1 2m辐射率，本设计取 0.80；（资料 1P223）模具平均温度，本设计中为 30 ；M2 C室温，一般取 20 ；e =92.824410273102738.526.08fQ hkJ/ 向注射机工作台所传递的热量 （ ）tQ
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