【ZM045】机壳后盖的注塑模具设计及CAE分析【抽芯】[KT+FY+PROE+PPT][点浇口]
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【ZM045】机壳后盖的注塑模具设计及CAE分析【抽芯】[KT+FY+PROE+PPT][点浇口],zm045,机壳,注塑,模具设计,cae,分析,抽芯,kt,fy,proe,ppt,浇口
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【 缩包内文件清单 1 超临界二氧化碳金属粉末注射成型过程 ee 家研究实验室 ， 为超临界流体， 陶瓷加工中心 ， 韩国科学技术研究院的科学家， 邮局 131信箱 ，清凉，汉城 130 韩国化学部，延世大学，汉城 120 749，韩国。 （ 收到 2002年 3月 4日 ， 接 收 2002年 8月 29日 ） 摘要 环境 的好坏 和消耗 的 时间 ， 在金属粉末注射成型（ 是至关重要的，在另一方面 ， 超 临界脱脂是被认为是一 种 有效的方法适合消除上述不 易 成型方法 。在 论 文中， 对 超临界脱脂 与 传统上吸脱脂过程 进行了 比较。 在超临界二氧化碳中的粘结剂的去除率已被测得在热力学温度为 力范围从 208结后，通过扫描电子显微镜观察到银色部分的表面。 当在热力学温度为 有的石蜡（ 71合剂混合物）被去除在 2 小时压力为 285们还研究 了在超临界二氧化碳脱脂过程中夹带剂对粘结剂脱除率的 影响。试验结果表明对石蜡基粘结剂系统而言，添加非极性共溶剂（正乙烷）可显著改善粘结剂的脱除速率（超过两倍）。 关键词 ：超临界二氧化碳脱脂 ； 金属粉末注射成型（ ； 粘结剂 ； 扩散率 ； 助溶剂 引 言 金属粉末注射成型（ 用来制造金属零件 的 ，那不能 由常规材料 轻易生产的成形过程。它是一个网状的生产过程，并能用于生产具有复杂几何形状的零件。除了考虑到 原始的 铸造或锻造和机械零件成本效益的选择外， 金属粉末注射成型 方法能 生产一批复杂形状的零件，那是十分困难的 ， 如果使用常规机械加工方法 1987年 ; 1990年 形状 复杂 的零件 用 能更 廉价更接近全密度，通过使用一种聚合物粉末组合。因为高密度可以完成 ， 程有能力铸造高性能工程学材料 人， 1997 年 。此外，这些零件是不需 要任何二次加工工艺。尽管诸多优势被提供在 也有一些局限的存在，这也同时增加了这一进程的复杂性。该 件费时并带来了缺陷，影响 烧结零件性能由于分子 力 人， 1995 ，尤其是当粉末的大小 变的相对较小（ 0 溶质 含量 留在坯体经过一些时间 8 l 12s i x 2200 （ 2） 通 常难以确定在不同深度 下的 浓度 ，而且只能确定溶质数量，这些都已被摘录下来或 数量被保证。 为此，平均浓度 c 是必要的 ，通过 2)整理得： 0 222220012e x 2220 22012e x （ 3） 在超脱脂的相当长时间里（ t0） ,在 3)右边的第一项展示了比其他总结项更大，因且分数可以近似为 4) 2220 e （ 4） 在时间为 0ln 过在 4) 插入 以得到 而扩散（ D） 能从坡度斜率中得到。在超临界工作条件下表 2展示了密度和扩散的确定。在给定温度和压力下 密度 用关键方法 计算出 且另一个用芯吸方法计算 它们在真空条件下 1673K 被烧结。银零件的两个表面显微在表 8中得到比较。这些数据可以看出， 芯吸脱脂 样品 有一些孔隙或裂缝 但是从超临界脱脂 考虑 没有缺陷。 6、 烧结零件表面 的 分析 在真空状态下的条件 下 经过脱脂 后 的两个样品 一个是 超临界脱脂 方法与另一种是由吸 脱脂 方法 在温度为 1673 态下烧结 2小时 。 两个表面的银色部分显微镜照片 被比较在图 8中 显示 。 在这些 图表中 可以看出，该样本来自吸脱脂有几个孔洞或裂缝，但由超临界脱脂没有任何缺陷 。 结论 在本文中， 对 超临界脱脂 与 传统芯吸脱脂过程 进行了比较 。蜡基粘结剂系统 被运用在这个实验中。在超临界二氧化碳 中 粘结剂脱除率 分别被 测量 在温度为 力 由 20 28条件下 。烧结后，表面上的银 色结 构 被 观察用扫描电子显微镜。当进行超二氧化碳脱脂在 温度达到 ，几乎所有的蜡（约71 的粘结剂）被 去 除，在 2个小时 压力为 28 时 压力为 25 。我们还研究了助溶剂（甲醇， 正己烷）对粘结剂脱除率在超临界二氧化碳脱脂中 的影响。结果发现，添加非极性 助溶 剂（ 可显着改善粘结剂脱除率（超过2 倍） 对于整个 石蜡基粘结剂体系 来讲 。在超临界二氧化碳 中 石蜡 的 扩散 能力被给出通过 散模型。 9 总之，超临界二氧化碳脱脂可能 提供了 一种短的脱脂时间和安全的工作环境，作为一种 替代目前常规的脱脂方法 ，如溶剂萃取或热脱 脂。 图 8 温度为 1673 结 2个小时 的 银色部分表面 。银色的部分 脱脂通过 （ a） 吸 脱脂 法 （ b）超临界法 10 参考文献 1S., A. “of 1976) 2T., E., P., P. R., “ 38, 1904 (1999). 3T., M. “ J. 78, 1787 (1995). 4T., M. “of on J. 15, 899 (1995). 5J., “ 2nd 1975). 6 “ 26, 56 (1987). 7 H., “on 32, 2849 (1993). 8 “ J. 23, 237 (1987). 9 “ 1990). 10 “ 2nd 15 (1994). 11 L. “ I, 636 (2001). 12P., “ . 16, 111 (1999). 13E., N. N., “in J. 4, 265 (1991). 11 14 “on . 12, 48 (1995). 15M., L., “of a 316 I, 616 (2001). 16 “ (1963). 17 “ J. 82, 1146 (1999). 18T., S., T. S., “ P. P. ( 43， 1188 (1996). 19S., H., H., H., Y. Y., ( “ 32, 2849 (1993)243 (1991). 20 “ (1996). 21 “of J. 67, 120 (1997). . 19(6), 9862002)To be *31, 30 134 20 002 9 002)he in is On is to be an in In is in , , in 0 8 of by , 71 of 8 .5 5 on in O2 It of is to be by It is a be to In to a or to 1987; 1990. IM be to of a be to et 1997. by IM of IM is of of 1995, of 0In of a of in t of be )It is to at is is of or in is is q. (2):(3)a of t0), in q. (3) of q. (4).(4) by q. (4) by of ) at t )D) be of in at a D2C) = 4 1 1()2 1()0 = 1)0l8 1()22n +1()2n= 0=81()2 1()2n= 0c 7. of on in , 25 . 19, 6)990 et of et 1976. an in at 5 6 (3) by D) in In is by of of of on of 1994of of is by is by ,673 K of of be in a or no is is in , in 0 8 of by , of 8 5 We on in O2 It of in s . K)g/m2/s)8 05 00 05 05 0118. of ,673 K a) b) 200291a as an to as or is S., A. K. M., “of 1976)T., E., J. F., P., P. R., “ 38, 1904 (1999)T., M. J. F., “ J. 78, 1787 (1995)T., M. J. F., “of on J. 15, 899 (1995)J., “ 2nd 1975)J. M., J. M., R. J. K. P., “ 26, 56 (1987)N. R., H., S. L., D. L. S. J., “on 32, 2849 (1993)R. M., “ J. 23, 237 (1987)K. F., “ 990)M. A. V. J., “ 2nd 5 (1994)E. C., L. J. P., “ I,636 (2001)P., R. B., H. D., J. J. H. K.,“ . 16, 111(1999)E., N. N., “in J. 4, 265(1991)M. J., T. G., I. K. K. P., “on . 12, 48 (1995)M., J. P. L., “16 616 (2001)P. G., “ (1963)T. S. R. M., “ J. 82, 1146 (1999)T., S., T. S., “ P. P. M et a l l . ( 43,1188 (1996)S., H., H., H., Y., ( “ 7, 243 (1991). L. T., “ 1996)K. C.,S. P., M. L. N. H., “of J. 67, 120 (1997). 19, 6) 毕业设计（论文）译文 英文题目 ： 汉语题目 ： 超临界二氧化碳金属粉末注射成型 过程 学 院： 专业年级： 姓 名： 班级学号 ： 指导教师： 年 月 日 件模流分析 在 件模具模块中进行分模及浇注系统创建后，即可自动产生铸模件，也就是注射成型时包括浇注系统在内 的 注射件，为了能够更好的分析塑件的注射成型性能，我们还是使用 析软件对其进行模流分析。 本设计使用的是 块，即 用 括最佳浇口位置选择（前面已经使用）、流动分析，填充性能分析、成型质量预测、气泡与熔接痕分析，收缩痕分析等，如果要对塑件进 行精确分析，还必须使用 计软件的 块，这里只进行简单分析，故只需使用 可，使用 析前需设定成型条件，由前面的设计选择成型条件为： 预热温度： 115；料桶温度： 275，注射最大压力 130压时间： 冲模时间分析 【图 5 8】冲模时间 充 体积 温度 分析 【图 5 9】填充质量 型压力分析 【图 5 10】成型压力 佳浇口位置 【图 5 11】压力降 充速度 分析 【图 5 12】流动前沿温 度 度 /压力切换 分析 【图 5 13】成型质量 泡分析 【图 5 14】气泡 析报告 表 5流分析报告表 be be 20%: ( 80%: ( 120%: ( 0 结论 由以上分析可知，塑件较容易 充 模，但塑件质量可能存在问题，塑件可能产生熔接痕及气泡等缺陷，但成型条件如压力，温度等均符合要求，而浇口位置已靠近最佳浇口，故缺陷产生条件应为塑件本身结构所致。 解决办法：如结构允许，可考虑更改塑件结构，如使塑件壁厚趋向均匀等。 华南理工大学广州学院 本科生毕业设计（论文）开题报告 论文题目 机壳后盖的注射模具设计 专业班级 机械工程及自动化 2008 级（ *）班 姓 名 学 号 * 指导教师 填表日期 2012 年 3 月 9 日 二一二 年 三 月 姓 名 开题时间 2012/3/9 学 制 4 年 专业班级 机械工程及自动化 2008 级（ 4）班 指导教 师 (导师组长 ) 论文题目： 机壳后盖注射模具设计 开题报告内容： 一 、课题的作用和意义 自高分子材料问世以来， 塑料模具，是塑料加工工业中和塑料成型机配套，赋予塑料制品以完整构型和精确尺寸的工具。由于塑料品种和加工方法繁多，塑料成型机和塑料制品的结构又繁简不一，所以，塑料模具的种类和结构也是多种多样的。 1 随着塑料工业的飞速发展和通用与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高 ,塑料制品的应用范围也在不断扩大 ,塑料制品所占的比 例正迅猛增加 塑料产品的用量也正在上升 。本课题提出了机壳后盖塑料模的设计，具体通过对机壳后盖零件结构、模具结构、浇注系统、抽芯机构、冷却系统、抽芯系统工作原理的分析，来完成整个注塑模具的设计。对改善和提高机壳性能具有重要意义。 1 二、本课题的国内外研究状况 现阶塑料机壳产品有很多优点，比如体积小、环保、重量小，效率高等。由于重金属有一定物理问题，塑料制品越来越备受青睐。与此同时，塑 料机壳设备在国内外都有了较快的发展，并具有较广阔的前景。与其配套的塑料模具行业发展也具有较好前景。 1 近年来，以安徽、河北为代表的黄三角地区塑料模具发展速度相当快。据国际模具及五金塑胶产业供应商协会负责任罗百辉介绍，塑料模具在整个模具行业中所占的比重约为 30%，随着汽车、家电、电子通讯、各种建材的迅速发展，预计未来的模具市场中，塑料模具总量的比例仍将逐步提高，且发展大于其他模具。 1 全球主要模具生产国包括亚洲地区的日本、韩国与大陆，以及美洲地区的美国、欧洲地区的德国。技术先进国家如日本、美国、德国等，对于高精度与复合性模具开发，不论在设计能力或制造技术上，均有领先的地位，同时也拥有训练精良的技术研发人才。 尽管中国模具工业发展迅速，但在模具制造周期、模具精度、寿命和生产能力等方面，与国际平均水平和发达国家仍有差距，这些差距都是我国急需解决的问题。国内模具材料的热处理技术、材质的微量元素的控制技术及冶炼技术均有待提高，国内的模具零件标准化率约为 20%，这些技术都存在或大或小的不足。在加工设备、模具制造工艺和测量技术上，我国和德国，日本相比都存在较大差距。工业发达国家模具加工在线检测已普遍应用，这方面我们的差距也很大。 1 三、设计方案与计划 计方案 1）塑料分析：根据机壳后盖所需要的力学性能以及工艺性能，综合价格等因素来确定熟料材料。 2）模架的选择：通过 零件的综合分析后确定相应的标准模架。 3）注塑机的选择：通过分析确定最大注塑量、最大注塑压力、最大锁模力、 最大成型面积、安装尺寸等来确定注塑机。 4）分型面的确定：分型面的选择关系着整个设计的成败，通过对制件的机构分析选择一个正确的分型面，以及排布好型腔位置。 5）浇注系统的设置：根据制件的形状结构等特点，在经济的情况下还得确保产品的质量，这部分主要设计主流道、分流道、浇口和冷却系统。 6）脱模机构的设计，包括行位抽芯系统，斜顶抽芯系统。 7）模具型腔设计计算。 8）排气系统的设计：为了保证产品质量必须设置需要的排气系统，避免产生气泡，熔接痕等。 9）温度调节系统：根据冷却时间，冷却面积以及冷却水体积等因素设计温度调节系 统。 10）模具与注射机有关参数的校核。 本文所研究的塑件图如下列图所示： 图 1 零件前图 图 2 零件后图 图 3 零件 2D 图 塑件斜顶机构与行位机构的设计 3D 图 说明：该塑件中，倒扣较多，需要 10 个斜顶内抽芯，一个行位外抽芯， 由于是精密机壳模具，不允许有顶针痕迹，所以还采用了两个直顶顶出产品 。 设计重点 2D 软件的使用， 3D 软件的使用，分别使用 产品属于机壳类产品，类似手机后盖，斜顶抽芯较多，外观要求严格，采用点浇口进浇，并且进行模流分析，斜顶抽芯和行位抽芯计算相关的抽芯距离和角度。 论文撰写提纲 第 1 章 引 言 料模具的发展及地位 择台历架制件的背景及意义 计内容 第 2 章 塑件成型工艺分析 件材料分析 质分析 型工艺性能分析 件的结构分析 件二维图绘制 件三维造型 构特点 面质量 寸和精度 射成型工艺条件分析 第 3 章 塑件成型方案的确定 件体积和质量的分析 腔数的确定 射机的初选 型面的选择 注系统设计 佳浇口位置的分析 口设计 流道衬套的选用 型零件的结构设计 模的结构设计 芯的结构设计 抽芯机构的设计 出机构的设计 却系统的设计 第 4 章 模具结构尺寸计算 腔壁厚和底板厚度计算 腔的强度和刚度 腔侧壁壁厚和底板厚度计算 型零件工作尺寸计算 架选择 第 5 章 注射机参数校核 大注射量校核 模力校核 嘴尺寸校核 位圈尺寸校核 具外形尺寸校核 具闭合高度校核 第 6 章 模具装配图 第 7 章 成型零件加工工艺卡编制 腔零件加工工艺卡编制 抽芯零件加工工艺卡编制 芯零件加工工艺卡编制 紧块零件加工工艺卡编制 型芯加工工艺卡编制 致 谢 语 参考文献 划进度 第一周 查找资料，外文资料翻译，拟开题报告 第二周 第五周 确定设计方案、开题分析三维模型，初选注塑机，材料等 第六周 第八周 确定模具结构，完成设计，完成开模 3D 图，绘制 2D 总装配图以及若干 2D 零件图 第九周 第十周 完成注塑模流分析；模拟仿真 第十一周 第 十二周 撰写设计说明书，准备答辩 通过 本次塑料模具设计，全面考虑了塑料成型性能，模具结构特点，注射工艺参数，塑件表面粗糙度以及制造精度等，在理论分析和数据计算生产操作上论证该设计是合理可行的。并且，通过这次设计，我了解了注射模设计概况，熟悉了注射设备，基本掌握了注射成型的一般原理。 完成斜顶机构，行位机构的设计重点。 参考文献 1模具编委会 .机械工业出版社 2郭朝勇 械绘图基础 2006 3杨善义，张勇军 工艺学 2004 4彭文生 2 版） M华中理工大学出版社 ,2000. 5吕仲文 第 1 版 )M机械工业出版社 ,2004. 6唐志玉 M化学工业出版社 ,7李海梅 M化学工业出版社 ,2002. 8叶彦邦，陈统坚主编 第 2 版 )M机械工业出版社 ,2005,10. 9著 注射模具 制造工程 M机械工业出版社 ,2002,12. 10塑料模具设计手册编写组 M机械工业出版社 ,1994. 11叶久新 ,王群主编 . 塑料制品成型及模具设计 M 12潘风章 1 版 ） M机械工业出版社， 2004. 13邹继强主编 . 塑料模具设计参考资料汇编 M清华大学出版社 ,指导教师（导师组）意见： 签 名： 年 月 日 审查小组意见： 审查小组负责人（签 名）： 年 月 日 备注： 1、 要有 5 篇以上相关文章的阅读量。 2、 理、工科开题报告撰写要求在 1500 字左右，人文社科开题报告在 2500 字左右，包括论文选题的背景和意义、工作任务分析、调研报告、方案拟定与分析、毕业论文撰写提纲及实施计划、文献综述（理、工科可不提交文献综述）等。 3、 电脑打印， 用 ，页边距左边 边 下边距 左边装订；内容为小四号宋体，行距为固定值 20 磅。 4、 文 献综述（按文献综述格式打印）附在开题报告后面一起装订。 手机后盖塑料模具设计 学生姓名 : 000 班级学号 : 000 指导教师 : 000 塑 件 图 塑件材料 :件分析以及材料的选择 该产品形状为薄壁型零件，不允许有明显的熔接痕、飞边等工艺痕迹，需要一定的配合精度要求，制品整体有充分的脱模斜度。 本设计采用 于材料的吸湿性强，含水量应小于 ，所以原料应充分干燥。 注射机的选择 注射机的选择： 本次设计 总质量为 据塑料制品 体积或质量查有关手册选定海天 80 塑件设计方案 手机后盖的外形较复杂，型芯和型腔的加工较困难，该产品为小批量生产，由于塑件斜顶较多，从经济方面考虑，采用一模一腔结构；采用点浇口，以利于熔料能均匀充满型腔。 分型面的选择 分型面的选择原则主要是选在塑件的外形最大轮廓处，并且使塑件开模时留在动模一侧，根据此原则选择的分型面如下图所示 : 浇注系统 冷却系统 斜顶顶出机构 导向机构 成型零件图 成型零件的结构 整体式的模板在加工和热处理上都比较复杂，而且型芯和型腔的曲面较多，因此采用整体嵌入式的结构 成型零件的数控加工 本次设计通过 拟型芯、型腔的加工过程，加工完成的型芯和型腔如下图所示： 型芯 型腔 模具动作过程流程图 完全开模 锁模 射料 充填 保压 冷却 开模 推出 模具动作过程描述 本套模具采用多次分模机构，模架为三板模形式，其分型面有 三个分型面。在模具注射过程中，熔融物料从注射机喷嘴喷出经由浇口 衬套而后流经主流道，在主流道末端，熔融物料进入分流道，再分流道 末端熔融物料经由点浇口进入型腔。待熔融物料充满型腔后，注射 机停止高压注射，进入保压、冷却阶段。经过保压、冷却阶段后，型腔 中的物料冷凝，制品成型。 准备开模时，先从模具的脱料板与定模板处开始开模，拉料杆 拉住主流道凝料的末端，脱料板与定模固定板之间弹 10主流道凝料从模具的浇口衬套中脱出，制件随动模板运动。动模板在注射机的牵引力作用下，一直向后运动，直到完成开模距离。所有开模动作结束之后，塑件会留在动模型芯上，注射机上的斜滑顶杆顶住模具上的顶板进行推出。顶出的同时由进行了侧抽，推板上的斜滑顶杆则将塑件顶出， 完成脱模。 合模前，定模板和动模板的连接是借助在四根 导柱来完成的。合模时，注射机上的斜顶退回， 推板在复位杆上的作用下复位。动模板向定模 板靠近，使其在合模力的作用下复位，逐步合上整 个模具，准备进行下一次的注塑过程，至此整个模 具的一次开合模动作过程结束。 结束 感谢各位老师多年幸亏栽培。 课题： 机壳后盖 注塑模具设计 产品： 机壳 材料： 收缩率： 模斜度： 1 产品外形尺寸： 量：一出 一 模架： 细 水口模架，工字板， 三 板模 模架型号： 标准 腔 35芯 35架尺寸： 300模间隙： 口料高度： 103品顶出距离： 15打螺丝开距： 10杆开距： 130钉导柱长度： 260 以下为计算数据， 3做为计算参考数据 产品重量： 产品重量： 注系统重量： 10g 注塑总质量为： 22g 模型的投影面积 = 224 流道投影面积： 0 锁模力： 40注系统： 点 浇口进浇 成型系统：前后模 板 成型 ，行位抽芯成型， 斜顶抽芯成型，直顶镶件顶出成型， 排气系统：分型面自然排气 ,抽芯系统排气 ，斜顶系统排气，直顶系统排气，司筒针排气 冷却系统： 前后模 仁环绕式冷却水路 顶出系统：顶针顶出 ，斜顶顶出，直顶顶出 抽芯系统：行位外抽芯，抽芯距离： 位滑行距离： 7行位角度： 20 斜顶系统：数量： 10，抽芯距离： 顶水平抽芯距离： 3顶角度： 5 直顶系统：数量： 2 注塑机：海天 80号 参数 单位 80B 螺杆直径 6 理论注射容量 24 注射重量 PS g 113 注射压力 83 注射行程 22 螺杆转速 r/220 料 筒加热功率 模力 00 拉杆内间距 (水平 垂直 ) 65365 允许最大模具厚度 60 允许最小模具厚度 50 移模行程 10 移模开距 (最大 ) 70 液压顶出行程 00 液压顶出力 3 液压顶出杆数量 油泵电动机功率 1 油箱容积 l 200 机器尺寸 (长 宽 高 ) m 器重量 t 小模具尺寸 (长 宽 ) 40240 模型的投 影面积 = 224 体积 = 4 公厘 3 曲面面积 = 4 公厘 2 密度 = 吨 / 公厘 3 质量 = 1 公吨 =据 _标边框确定重心 : X Y Z 0 0 0 公厘 相对于 _标系统边框之惯性。 (公吨 * 公厘 2) 惯性张量 : 3 2 2 2 4 1 2 1 4 重心的惯性 (相对 _标系统边框 ) (公吨 * 公厘 2) 惯性张量 : 3 2 2 2 4 1 2 1 4 主惯性力矩 (公吨 * 公厘 2) 3 4 4 从 _向至主轴的旋转矩阵 : _向至主轴的 ): 相对 x y z 的夹角 相对主轴的回旋半径： 1 1 1 公厘 校 校 毕业 设计说明书 课题名称 ： 学生姓名 学 号 所在学院 专 业 班 级 指导教师 起讫时间： 年 月 日 年 月 日 院毕业设计说明书 摘 要 根据塑料制品的要求，了解塑件的用途，分析塑件的工艺性、尺寸精度等技术要求，选择塑件制件尺寸。本模具采用 一模一 件 ， 点浇口 进料，注射机采用 海天 80号，设置冷却系统， 制二维总装图和零件图，选择模具合理的加工方法。附上说明书，系统地运用简要的文字，简明的示意图和和计算等分析塑件，从而作出合理的模具设计。 按国家职业定义，模具设计是：从事企业模具的数字化设计，包括型腔模与冷冲模，在传统模具设计的基础上，充分应用数字化设计工具，提高模具设计质量，缩短模具设计周期的人员。 模具，是以特定的结构形式通过 一定方式使材料成型的一种工业产品，同时也是能成批生产出具有一定形状和尺寸要求的工业产品零部件的一种生产工具。大到飞机、汽车，小到茶杯、钉子，几乎所有的工业产品都必须依靠模具成型。用模具生产制件所具备的高精度、高一致性、高生产率是任何其它加工方法所不能比拟的。模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品开发能力。所以模具又有“工业之母”的荣誉称号。 模具设计与制造专业的培养目标是：培养德、智、体、美等方面全面发展，具有良好的职业素质，面向制造行业，从事模具设计、模具加工工艺编制、冲压和塑料成型加工、数控机 床的操作以及生产管理等工作的高等技术应用性专门人才。体现为制造方面达到模具制造的补师水平，设计方面达到助理设计师的水平 关键词： 机械设计； 模具设计 ； 模流分析， 注射机 的选 院毕业设计说明书 to of of of as a, 0 XB G d to of of to in in on of of of a of of a of of of of a to to of on is to a of of So of of to a in X 学院毕业设计说明书 nc of in to d UG D of 院毕业设计说明书 目 录 摘 要 . 2 第 1 章 绪论 . 1 料简介 . 1 塑成型及注塑模 . 1 第 2 章 塑料材料分析 . 3 2 1 塑 料材料的基本特性 . 3 2 2 塑件材料成型性能 . 3 2 3 塑件材料主要用途 . 3 第 3 章 塑件的工艺分析 . 5 3 1 塑件的结构设计 . 5 3 2 塑件尺寸及精度 . 6 3 3 塑件表面粗糙度 . 6 3 4 塑件的体积和质量 . 7 第 4 章 注射成型工艺方案及模具结构的分析和确定 . 8 4 1、注射成型工艺过程分析 5 . 8 4 2 浇口种类的确定 . 8 4 3 型腔数目的确定 . 9 4 4 注射机的选择和校核 . 9 注射量的校核 . 9 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核 . 10 4 4 3、模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核 . 10 第 5 章 注射模具结构设计 . 12 5 1 分型面的设计 . 12 5 2 型腔的布局 . 12 5 3 浇注系统的设计 . 13 5 3 1 浇注系统组成 . 13 5 3 2 确定浇注系统的原则 . 13 5 3 3 主流道的设计 . 13 5 3 4 分流道的设计 . 15 5 3 5 浇口的设计 . 16 5 3 6 冷料穴的设计 . 16 5 4 注射模成型零部件的设计 7 . 17 5 4 1 成型零部件结构设计 . 17 5 4 2 成型零部 件工作尺寸的计算 . 19 5 5 排气结构设计 . 19 5 6 脱模机构的设计 . 21 院毕业设计说明书 5 6 1 脱模机构的选用原则 . 21 5 6 2 脱模机构类型的选择 . 21 5 6 3 推杆机构具体设计 . 22 5 7 注射模温度调节系统 . 22 5 7 1 温度调节对塑件质量的影响 . 23 5 8 2 冷却系统之设计规则 . 23 5 9 模架及标准件的选用 . 23 5 9 1 模架的选用 . 23 5 10 侧向抽芯机构类型选择 与斜顶机构的设计 23 第 6 章 模具材料的选用 . 25 6 1 成型零件材料选用 . 30 6 2 注射模用钢种 . 30 总结 . 31 致谢 . 32 参考文献 . 33 院毕业设计说明书 1 第 1 章 绪论 模具制造是国家经济建设中的一项重要产业，振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。“模具是工业生产的基础工艺装备”也已经成为广大业内人士的共识。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，是其它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。模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域。 塑料简介 塑料是以树脂为主要成分的高分子材料，它在一定的温度和压力下具有流动性。可以被模塑成型为一定的几何形状和尺寸，并在成型固化后保持其既得形状而不发生变化。塑料有很多优异性能，广泛应用于现代工业和日常生活，它具有密度小，质量轻，比强度高，绝缘性能好，介电损耗低，化学稳定性高，减摩耐磨性能好，减振隔音性能好等诸多优点。另外，许多塑料还具有防水、防潮、防透气、防辐射及耐瞬时烧蚀等特殊性能 1。塑料 以从代替部分金属、木材、皮革及无机材料发展成为各个部门不可缺少的一种化学材料，在国民经济中，塑料制作已成为各行各业不可缺少的重要材料之一。 注塑成型及注塑模 将塑料成型为制品的生产方法很多，最常用的有注射，挤出，压缩，压注，压延和吹塑等。其中，注射成型是塑料成型加工中最普遍采用的方法。除氟塑料外，几乎的有的热塑性塑料都可以采用此方法成型。它具有成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸精度较高、易于实现全自动化生产等一系列优点。因此广泛用于塑料制件的生产中，其产口占目前塑料制件生产的 30%左右。但注射成型的设 备价格及模具制造费用较高，不适合单件及批量较小的塑料件的生产。 要了解注射成型和注射模，首先得了解注射机的一些基本知识，注射机是注射成型的主要设备，依靠该设备将粒状塑料通过高压加热等工序进行注射。 注射机为热塑性或热固性塑料注射成型所用的主要设备，按其外形可分为立式、卧式、直角式三种，由注射装置、锁模装置、脱模装置，模板机架系统等组成。 院毕业设计说明书 2 注射成型是根据金属压铸成型原理发展而来的，其基本原理是利用塑料的可挤压性和可模塑性。首先将松散的粒状或粉状成型物料从注射机的料斗送入高温的机筒内加热熔融塑化，使之成为粘流态 熔体，然后在柱塞或螺杆的高压推动下，以很大的流速通过料筒前端的喷嘴注射进入温度较低的闭合模具中，经过一段保压冷却定型时间后，开启模具便可以从模腔中脱出具有一定形状和尺寸的塑料制品。 注射成型生产中使用的模具叫注射模，它是实现注射成型生产的工艺装备。 注射模的种类很多，其结构与塑料品种、塑件的复杂程度和注射机的种类等很多因素有关，其基本结构都是由动模和定模两大部分组成的。定模部分安装在注射机的固定板上，动模部分安装在注射机的移动模板上，在注射成型过程中它随注射机上的合模系统运动。注射成型时动模部分与定模部分由 导柱导向而闭合。一般注射模由成型零部件、合模导向机构、浇注系统、侧向分型与抽芯机构、推出机构、加热和冷却系统、排气系统及支承零部件组成 2 。 注射模、塑料原材料和注射机通过注射成型工艺联系在一起。注射成型工艺的核心问题就是采用一切措施以得到塑化良好的塑料熔体，并把它注射到型腔中去，在控制条件下冷却定型，使塑件达到所要求的质量。注射机和模具结构确定以后，注射成型工艺条件的选择与控制便是决定成型质量的主要因素。 注射成型有三大工艺条件，即：温度、压力、时间。在成型过程中，尤其是精密制品的成型，要确立一组最佳 的成型条件决非易事，因为影响成型条件的因素太多，有制品形状、模具结构、注射装备、原材料、电压波动及环境温度等。 塑料模具的设计不但要采用 术，而且还要采用计算机辅助工程（ 术。这是发展的必然趋势。注塑成型分两个阶段，即开发 /设计阶段（包括产品设计、模具设计和模具制造）和生产阶段（包括购买材料、试模和成型）。 传统的注塑方法是在正式生产前，由于设计人员凭经验与直觉设计模具，模具装配完毕后，通常需要几次试模，发现问题后，不仅需要重新设置工艺参数，甚至还需要修改塑料制品和模具设计，这势必增加生产成本 ，延长产品开发周期。 目前国际市场上主要流行的，运用范围最广的注射模流动模拟分析软件有澳大利亚的 国的 中科技大学的 中 产品优化顾问，简称 注射成型模拟分析，简称 注射成型过程控制专家，简称 采用 术，可以完全代替试模， 术提供了从 制品设计到生产的完整解决方案，在模具制造加工之前，在计算机上对整个注射成型过程进行模拟分析，准确预测熔体的填充、保压、冷却情况，以及制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况，以便设计者能尽早发现问题，及时修改制件和模具设计，而不是等到试模以后再返修模具。这不仅是对传统模具设计方法的一次突破，而且对减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量和降低成本等，都有着重大的技术经济意义 3。 院毕业设计说明书 3 第 2 章 塑料材料分析 2 1 塑料材料的基本特性 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 烯腈使 热性及表面硬度，丁二烯使 乙烯使 良好的加工性和染色性能。 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。 气味，呈微黄色，成型的塑料有较好的光泽，、不透明，密度为 既有较好的抗冲击强度和一定的耐磨性，耐寒性，耐油性，耐水性，化学稳定 性和电气性能。水、无机盐、碱、酸类对 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。 物油等化学药品的侵蚀时会引起应力开裂， 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 70C 左右，热变形温度约为 93C 耐气候性差，在紫外线作用下 变硬发脆。 密度 3，收缩率 %熔点 C160130 ，弯曲强度 80伸强度 35 49伸弹性模量 缩强度 18 39口冲击强度 11 20 2硬度 62 86积 电阻系数 310 ，收缩率 0000 范围内。 热变形温度为93 118，制品经退火处理后还可提高 10左右。 仍能表现出一定的韧性，可在 100的温度范围内使用。 2 2 塑件材料成型性能 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； 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点浇口形式，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 50 60要求塑件光泽和耐热时，模具温度应控制在 60 80 热容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短。 2 3 塑件材料主要用途 机械工业上用来制造 机壳后盖 、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 造汽车挡泥院毕业设计说明书 4 板、扶手、热空气调节导管等，还可用 层板制小轿车车身。 可用来制造水表壳，纺织器材，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。 院毕业设计说明书 5 第 3 章 塑件的工艺分析 在模具设计之前需要对塑 件 的工艺性如形状结构、尺寸大小、精度等级和表面质量要进行仔细研究和分析，只有这样才能恰当确定塑件制品所需的模具结构和模具精度。 机壳后盖 如图所示，具体结构和尺寸详见图纸，该塑件结构 中等复杂程度 ，生产量大，要求较低的模具成本，成型容易，精度要高 。 图（ 1） 3D 视图 3 1 塑件的结构设计 （ 1）、脱模斜度 由于注射制品在冷却过程中产生收缩，因此它在脱模前会紧紧的包住模具型芯或型腔中突出的部分。为了便于脱模，防止因脱模力过大拉伤制品表面，与脱模方向平行的制品内外表面应具有一定的脱模斜度。脱模斜度的大小与制品形状、壁厚及收缩率有关。斜度过小，不仅会使制品尺寸困难，而且易使制品表面损伤或破裂，斜度过大时，虽然脱模方便，但会影响制品尺寸精度，并浪费原材料。通常塑件的脱模斜度约取 ，根据文献 1，塑件材 料 1 30/ ，型芯脱模斜度为 30/ 1 （ 2）、塑件的壁厚 塑件的壁厚是最重要的结构要素，是设计塑件时必须考虑的问题之一。塑件的壁厚对于注射成型生产具有极为重要的影响，它与注射充模时的熔体流动、院毕业设计说明书 6 固化定型时的冷却速度和时间、塑件的成型质量、塑件的原材料以及生产效率和生产成本密切相关。一般 在满足使用要求的前提下，塑件的壁厚应尽量小。因为壁厚太大不仅会使原材料消耗增大，生产成本提高，更重要的是会延缓塑件在模内的冷却速度，使成型周期延长，另外还容易产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷。但如果壁厚太小则刚度差，在脱模、装配、使用中会发生变形，影响到塑件的使用和装配的准确性。选择壁厚时应力求塑件各处壁厚尽量均匀，以避免塑件出现不均匀收缩等成型缺陷。塑件壁厚一般在 1 4最常用的数值为 2 3该管连接件壁厚均匀，周边和底 部壁厚均为 3右。（ 3）、塑件的圆角 为防止塑件转角处的应力集中，改善其成型加工过程中的充模特性，增加相应位置模具和塑件的力学角度，需要在塑件的转角处和内部联接处采用圆角过度。在无特殊要求时，塑件的各连接角处均有半径不小于 1圆角。一般外圆弧半径大于壁厚的 圆角半径应是壁厚的 该 塑料 件表面圆角半径和内部转弯处圆角为 1 （ 4）、孔 塑料制品上通 常带有各种通孔和盲孔，原则上讲，这些孔均能用一定的型芯成型。但当孔太复杂时，会使熔体流动困难，模具加工难度增大，生产成本提高，困此在塑件上设计孔时，应尽量采用简单孔型。由于型芯对熔体有分流作用，所以在孔成型时周围易产生熔接痕，导致孔的强度降低，故设计孔时孔时孔间距和孔到塑件边缘的距离一般都尖大于孔径，孔的周边应增加壁厚，以保证塑件的强度和刚度。 3 2 塑件尺寸及精度 塑料制品外形尺寸的大小主要取决于塑料品种的流动性和注射机规格，在一定的设备和工艺条件下流动性好的塑料可以成型较大尺寸的制品，反正成型出的制 品尺寸就比较小。从节约材料和能源的角度出发，只要能满足制品的使用要求，一般都应将制品的结构设计的尽量紧凑，以便使制品的外形尺寸玲珑小巧些。该塑件的材料为 动性较好，适用于不同尺寸的制品。 塑件的尺寸精度直接影响模具结构的设计和模具的制造精度。为降低模具的加工难度和模具的制造成本，在满足塑件要求的前提下尽量把塑件的尺寸精度设计得低一些。由于塑料与金属的差异很大，所以不能按照金属零件的公关等级确定精度等级。根据我国目前的成型水平，塑件尺寸公差可以参照文献 2表 3塑料制件公差数值标准来确定。根据任务书和图纸要求，本次产品尺寸均采用 未注采用 精度 。 3 3 塑件表面粗糙度 院毕业设计说明书 7 塑件的表面要求越高，表面粗糙度越低。这除了在成型时从工艺上尽可能避免冷疤、云纹等疵点来保证外，主要是取决于模具型腔表面粗糙度。塑料制品的表面粗糙度一般为 m 之间，模腔表壁的表面粗糙度应为塑件的 1/2，即 m 。模具在使用过程中由于型腔磨损而使表面粗糙度不断增加，所以应随时给以抛光复原。 该塑件外部需要的表面粗糙度比内部要高许多，为 m ，内部为0.4 m 。 3 4 塑件的体积和质量 本次设计中，塑件的质量和体积采用 3D 测量 ， 在 用 塑模部件验证功能，可以测得塑件的质量 （ ），即可以得出该塑件制品的体积为质量为 院毕业设计说明书 8 第 4 章 注射成型工艺方案及模具结构的分析和确定 4 1、注射成型工艺过程分析 5 根据塑件的结构、材料及质量，确定其成型工艺过程为： 第一步：为使注射过程顺利和保证产品质量，应对所用的设备和塑料作好以下准备工作。 （ 1）、成型前对原材料的预处理 根据注射成型对物料的要求，检验物料的含水量，外观色泽，颗粒情况并测试其热稳定性，流动性和收缩率等指标，对原材料进行适当的预热干燥， 型 前一般不必进行干燥处理。如有需要，可在 70 80 下干燥 2 4 h。 （ 2）、料筒的清洗 在初用某种塑料或某一注射机之前，或者在生产中需要改变产品、更换原料、调换颜色或发现塑料中有分解现象时，都需要对注射机（主要是料筒）进行清洗或拆换。 柱塞式注射机料筒的清洗常比螺杆式注射机困难，因为柱塞式料筒内的存料量较大而不易对其转动，清洗时必须拆卸清洗或者采用专用料筒。对螺杆式通常是直接换料清洗，也可采用对空注射法清洗。 （ 3）、脱模剂的选用 脱模剂是使塑料制件容易从模具中脱出而敷在模具表面上的一种 助剂。一般注射制件的脱模，主要依赖于合理的工艺条件与正确的模具设计。在和产上为了顺利脱模，常用的脱模剂有：硬脂酸锌，液体石蜡（白油），硅油，对 选用硬脂酸锌，因为此脱模剂除聚酰胺塑料外，一般塑料都可使用。 第二步 : 注射成型过程 完整的注射过程表面上共包括加料、塑化、注射入模、稳压冷却和脱模几个步骤，但实际上是塑化成型与冷却两个过程。 第三步：制件的后处理 注射制件经脱模或机械加工后，常需要进行适当的后处理，目的是为了消除存在的内应力，以改善和提高制件的性能及尺寸稳定性。制件的后处理主 要有退火和调湿处理。该塑料制件材料为 采用退火处理 1 3 小时。 4 2 浇口种类的确定 注射模的浇注系统是指模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道。其作用是将塑料熔体充满型腔并使注射压力传递到各个部分。浇注系统设计的好坏对塑件性能、外观及成型难易程度影响很大。它由主流道、分流道、浇口及冷料穴组成。其中浇口的选择与设计恰当与否直接关系到制品能否完好的成型。 由于本设计中 机壳后盖 塑件 外表面质量要求较高，所以选用 点浇口 。 点浇口 直接在 中间 的 圆 端面处进， 机壳后盖 组装后，浇口被遮挡起来。 院毕业设计说明书 9 点浇口 主流 道需要设置钩针，分流道与产品相连，顶出产品包含流道连接在一起 。 4 3 型腔数目的确定 因为本设计中采用 点浇口 ，且塑件的尺寸 不 大 ， 为 提高塑件成功概率，并从经济型的角度出发，节省生产成本和提高生产效率，采用 一模一 腔，进行加工生产。 4 4 注射机的选择和校核 由于采用 一模一 腔 ，需要至少注射量为 流道水口废料 10g，总注塑量达到 22g， 再根据工艺参数（主要是注射压力），综合考虑各种因素，选定注射机为 海天 80射方式为螺杆式，其有关性能参数为： 海天 号 参数 单位 80B 螺杆直径 6 理论注射容量 24 注射重量 PS g 113 注射压力 83 注射行程 22 螺杆转速 r/220 料筒加热功率 模力 00 拉杆内间距 (水平 垂直 ) 65365 允许最大模具厚度 60 允许最小模具厚度 50 移模行程 10 移模开距 (最大 ) 70 液压顶出行程 00 液压顶出力 3 液压顶出杆数量 油泵电动机功率 1 油箱容积 l 200 机器尺寸 (长 宽 高 ) m 器重量 t 小模具尺寸 (长 宽 ) 40240 院毕业设计说明书 10 注射量的校核 模具设计时，必须使得在一个注射成型的塑料熔体的容量或质量在注射机额定注射量的 80%以内。校核公式为： 8021 式中 n 1m 3 2m 3 本设计中： n=1 1m 2m =10 3 M=0=22g 注塑机额定注塑量为 124g 注射量符合要求 塑件在分型面上的投影面积与锁模力的校核 注射成型时塑件的模具分型面上的投影面积是影响锁模力的主要因素。如果这一数值超过了注射机所允许的最大成型面积，则成型过程中会出现涨模溢料现象，必须满足以下关系。 21 式中 n 1A 2A n=1 1A =7224 2 2A =0 2 21 =1=7224 2注射成型时为了可靠的锁模，应使塑料熔体对型腔的成型压力与塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和的乘积小于注射机额定锁模力。即： （ 21 ） P F 式中： P 塑料熔体对型腔的成型压力（ F 注射机额定锁模力（ N） 其它意义同上 根据教科书表 5型腔内通常为 20般制品为 24密制品为 39 21 ） P=4000塑机额定锁模力为 800模力符合要求 4 4 3、模具与注射机安装模具部分相关尺寸校核 （ 1）、模具厚度（闭合高度） 模具闭合高度必须满足以下公式 m a xm 式中 本设 计中 模具厚度为 330 150H360， 符合要求 院毕业设计说明书 11 （ 2）、开模行程（ S）的校核 模具开模后为了便于取出
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