高职塑料模具设计毕业论文---零件043357塑料模设计设计—CAD.doc

上海工程技术大学毕业设计（论文） 零件043.357塑料模设计设计CAD零件043.357塑料模设计设计CAD目 录摘 要10 引言21 塑件工艺分析和材料的选择32 注塑机的确定43型芯CAD设计53.1MOLDWIZARD53.2分型面选择53.3 型腔的设计63.4型芯的CAD制作73.4.1进入MOLDWIZARD73.4.2加载产品73.4.3定义模具坐标系83.4.4定义成型镶件83.4.5多型腔模布局93.4.6定义分型线创建型芯型腔104模架的CAD设计145开腔166浇注系统CAD设计166.1 定位环CAD设计176.2主流道CAD设计186.2.1主流道的工艺分析a186.2.2主流道相关的计算：196.2.3主流道CAD制作206.3分流道CAD设计206.3.1分流道的设置206.3.2拉料杆的设置216.3.3浇口的设置216.3.4分流道相关尺寸的计算226.3.5分流道的CAD制作227脱模机构CAD设计288 冷却装置的CAD设计329 排气系统的设置33结束语34参考文献3530摘 要塑料模的结构组成为：成型部分，浇注系统，导向机构，侧向抽芯机构，顶出机构，冷却和加热系统。本文主要通过对此塑件端盖的形状，材料的计算分析和成型过程，通过UG软件设计出整套模具的各个组成机构，以及对模具相关尺寸的计算。包括对浇注系统的计算，主流道的计算，分流道的计算，凹模的尺寸计算，凹模的尺寸计算，型腔的侧壁计算，型腔压力计算，型腔侧壁的厚度计算。通过计算结果，分析其设计工艺，以及注塑机的选择。从成型的塑件产品质量与生产效率出发，设计出整套合格的模具，完成模具的三维造型。CAD/CAM技术在模具生产中迅速得到普遍应用，深刻地改变了模具生产的面貌，将模具生产引入现代生产模式。当今的模具设计与制造已离不开CAD/CAM。关键词：塑料模，UG，CAD零件043.357塑料模设计 CAD0 引言模具就是一个模型,按照这个模型做出产品来。模具已经在我们生活当中起了不可替代的作用,我们的生活用品大部分离不开模具,如,电脑,电话机,传真机,键盘,杯子等等这些塑胶制品就都是由塑料模做出来的。所以说现代生活模具的作用不可替代.只要批量生产就离不开模具，至少在最近50年内离不开。塑料是由从石油生产出来合成树脂加入增塑剂，稳定剂，填料等物质而组成的，原料为小颗粒状或粉末。如果将这些小颗粒塑料夹热熔化成液体，注入到一个具有所需产品形状的型腔中，待塑料冷却后去除，就得到了预型腔形状一样的塑件，这个局又行腔的部件称为模具，因为它专门用于制造塑件，所以称为塑料模具。模具就是一个模型,按照这个模型做出产品来。模具已经在我们生活当中起了不可替代的作用,我们的生活用品大部分离不开模具,如,电脑,电话机,传真机,键盘,杯子等等这些塑胶制品就都是由塑料模做出来的。所以说现代生活模具的作用不可替代.只要批量生产就离不开模具，至少在最近50年内离不开。1 塑件分析如图1.1、和1.2 分别为塑件三维图和二维工程图。图1.1 塑件的三维图 图1.2塑件的二维图此塑鉴内壁有凸台，采用带有内镶件型芯设计，观察此塑件尺寸不大，所以才用一模两腔的设计。此塑件材料为聚碳酸酯PC。查资料得该材料的密度为1.19gcm，收缩率为0.4%0.7%，取平均收缩率为0.5%。使用UG自动算出图形体积为V=1.13 cm，根据公式（1.1）可得塑件的质量M塑件。由浇注系统体积V浇=4.52 cm，根据公式（1.2）（1.3）和（1.4）可得浇注系统的质量。 （1.1） 塑料密度， g/ cm；M塑件=1.19*1.13=1.34g （1.2） M浇=1.19*4.52=5.37g （1.3） V总=2*1.13+4.52=6.51 （1.4）M总=1.19*6.51=7.682 注塑机的确定根据塑料制品的体积和质量从相关资料选定注塑机型号为：HTF60W-2A。注塑机的参数如下：注塑机最大注塑量：60g；锁模力：600kN；注塑压力：236MPA；最小模厚：120mm；开模行程：270mm；最大开距：530mm；顶出行程：70mm；注塑机定位孔直径：100mm；喷嘴前端孔径：2mm；喷嘴球面半径：SR10mm；注塑机拉杆的间距：310*310（mm*mm）。3型芯CAD设计3.1MOLDWIZARDMOLDWIZARD是UG软件中设计注塑模具的专业模块。MOLDWIZARD为设计模具的型芯、型腔、滑块、推杆和建模提供了更进一步的建模工具，使模具设计变得更快捷、容易，它的最终结果是创建出与产品参数相关的三维模具，其生成的零件能用于自动数控编程加工。MOLDWIZARD用全参数的方法自动处理那些在模具设计中耗时而且难做的部分，而产品参数的改变将反馈到模具设计，MOLDWIZARD会自动更新所有相关的模具部件。MOLDWIZARD的模架库及其标准件库包含有参数化的模架装配结构和模具标准件，模具标准件中还包括滑块、内抽芯、并可通过Standard Parts功能用参数控制所选用的标准件在模具中的位置。用户还可根据自己记的需要定义和扩展MOLDWIZARD的库。此模具的CAD制作出图主要依靠UG软件来完成。3.2分型面选择分型面的选择好坏对塑件质量、操作难易、模具结构及制造都有很大的影响。通常遵循以下原则：1）分型面的选择应有利于脱模；2）分型面的选择应有利于保证塑件的外观质量和精度要求；3）分型面的选择应有利于成型零件的加工制造；4）分型面应有利于侧向抽芯。分析此塑件决定把分型面放在底面投影面积最大处，把注塑成型后塑件留在动模部分，这样有利于脱模。如图3.1所示。 图3.1 分型面的确定3.3 型腔的设计此塑件最大尺寸为：长38mm，宽18.7mm，高7mm。塑件内壁有土台需要内镶块结构才可以是塑件顺利脱模，所以选用一模两腔的设计，有效地提高了注塑效率。凹模采用整体嵌入式，这样结越了材料又保证了凹模的使用寿命。型腔对称平衡分布，使塑料可以顺利地同时流入两个型腔，且两个型腔受到的塑料的冲击力平衡，可以使塑料充满型腔，同时也不易损坏型腔。具体结构如图3.2。图3.2 型芯结构3.4型芯的CAD制作3.4.1进入MOLDWIZARD单击起启里的注塑模向导命令，出现如图3.3所示的工具条。图3.3注塑模向导工具条3.4.2加载产品单击工具条中的加载产品图标，选择要加载的产品，出现如图3.4所示的项目初始化对话框，输入文件存放的路径及文件名称。查资料材料聚碳酸酯收缩率为1.0050。完成各项设定后单击确定按钮。在模具设计过程中，需要随时进行存盘，以免数据丢失。每次打开文件时，需打开文件夹中的12_top_013.prt文件。 图3.4 项目初始化对话框3.4.3定义模具坐标系单击MoldWizard工具条中的模具坐标系图标，出现模具坐标对话框。图中设定当前工作坐标为模具坐标并且锁定了Z轴坐标值，然后单击OK按钮，完成模具坐标的设定。 3.4.4定义成型镶件成型镶件就是模具中的型芯和型腔部分。MOLDWIZARD中用一个比产品体积略大的材料块将产品包容其中。单击MoldWizard工具条中的成型镶件图标，出现如图3.5所示的工作尺寸对话框。按需要的尺寸输入对话框中，完成单型腔镶件的制作。 图3.5 工作尺寸对话框3.4.5多型腔模布局单击MoldWizard工具条中的多腔模布局图标，出现如图3.6所示的型腔布局对话框，将布局栏中的矩形和平衡复选框选中，型腔数设定为2，1ST Dist 设定为0.单击开始布局按钮，出现如图3.7所示的图形单击图3.7所示对话框中的插入腔体按钮，出现插入腔体对话框如图3.9所示，设定对话框中的R设为5，类型选项值设为0.单机对话框中的OK按钮，回到图3.6所示的对话框，再单击自动对准中心按钮，模具坐标自动移到了两块镶件的中心位置，然后单击取消按钮。 图3.6 型腔布局对话框 图3.7 插入腔体 图3.8 型腔布局 图3.9插入腔体对话框3.4.6定义分型线单击MoldWizard工具条中的工具图标，出现如图3.10所示的工具条。图3.10 模具工具条分型面，型芯型腔的设定我都是运用MoldWizard中的模具工具来进行手都分型并创建型芯型腔。 图3.11 通过草图实体拉伸，创建出箱体分别作为型芯与型腔。当中两箱体的接触面即为分型面。图3.12接着用实体求差，将上下两矩形块分割的方法分别割出内部型芯与外部型腔。再用模具工具中的分割与实体拆分，将与内部凸台处的镶块一分为二，上部与型腔体相连，下部定在型芯处。并在外开口处设置一支架尺寸与流道交口尺寸相当。目的在于避免塑件成型后顶出是应为向内收缩而破坏了塑件形状。最后将其余各镶件分别安置在型芯型腔处，求和完成。型腔部分型芯部分整体的设计思路是将分型面定在塑件的地面，并且也是塑件最大表面处。为避免塑件的外观受到影响，顶出后不使塑件表面留下接痕，所以不把分型面定在中间平面。但是塑件内部有横向凸台，与开模方向不一致，所以采用设置内部镶块的方法，将与凸台相接的地方分为上下两部分。开模时上部分留在型腔，下部分留在型芯。如此就不影响开模。外开口多增加一个小支架是应为塑件内部有多出开口，顶出时由于应力以及热胀冷缩必然使塑件向内收缩，因此用以支架来抵消应力与收缩防止塑件形变。 4模架的CAD设计此套模具是一模两腔的结构，采用标准两半式模具。由于塑件尺寸较小，所以A板B板厚度确定在20。模架的代号为FUTABA-S-SA。此模具可以采用MOLDWIZARD插入标准模架，点击模架按钮，出现如图4.1窗口，对其进行必要的尺寸编辑，点击确定按钮，完成模架的插入，效果如图4.2。图4.1 模架管理图4.2 插入模架5开腔单击MoldWizard工具条中的开腔图标，出现如图5.1所示的腔体管理对话框。图5.1 型腔管理窗口根据提示，在视图中选择型腔、型芯的固定板为目标体，单击确定按钮后，再选型腔固定板中的方块（当鼠标靠近时，会自动显现虚线框）为刀具体，然后单击确定按钮，即完成了在模架动模、定模型腔固定板上的开腔操作。6浇注系统CAD设计注塑机将熔融塑料注入模具性腔形成塑料产品，通常把模具浴注塑机喷嘴连接处到性强之间的塑料熔体的流动通道或在此通道内凝结的固体塑料称为注塑系统。普通浇注系统由主流道、分流道、冷料井和浇口组成。浇注系统的设计是模具设计的一格重要环节，设计时必须遵循以下原则：1）型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象。型腔和浇口的排列要尽可能地减少模具外形尺寸。2）系统流道应尽可能短，断面尺寸适当（太小则压力和热量损失大，太大则塑料耗费大）；尽量减小弯折，标面粗糙度要低，以使热量及压力损失尽可能小。3）对多型腔因尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及角落，即分流道尽可能采用平衡式布置。4）满足型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少塑料的耗量。5）浇口位置要适当，尽量避免冲击嵌件和细小的型芯，防止型芯变形，浇口的残痕不应影响塑件的外观。6.1 定位环CAD设计如图6.1和6.2为定位环的尺寸。图6.1 定位环前视图图6.2 定位环俯视图点击工具栏上的插入标准件按钮，出现标准件管理器窗口，选择locationring按尺寸对其进行编辑，点击确定完成定位环的插入，如图6.3所示。图6.3 定位环 6.2主流道CAD设计6.2.1主流道的工艺分析主流道是塑料熔体进入模具型腔时最先经过的部位，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分类流到或型腔。其形状为圆锥形，便于熔体顺利地向前流动，开模时主流道凝料能顺利地拉出来。主流道的尺寸直接影响到塑料熔体的流动速度和充模时间。由于主流道要与高温塑料和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，通常不直接开在定模板上，而是将它单独设计称主流道衬套镶入定模板内。主流道衬套通常由高碳钢制造并热处理淬硬。主流道衬套又称浇口套，因此该模具的浇口套设计如图6.4所示。图6.4 浇口套6.2.2主流道相关的计算：浇口套进料口直径按公式（6.1）计算。 （6.1）d 注塑机喷嘴口直径，取d=2.5mm 2.5.5=3mm球面凹坑半径R按公式（6.2）计算 （6.2）r 注塑机喷嘴球头半径，取r=20mm。 R=20+0.5=20.5mm浇口套与定模板的配合。两者的配合可采用H7/m6,浇口套与定位圈的配合可采用H9/f8。6.2.3主流道CAD制作在UG中，浇口套制作可以只接插入标准件，也可以按照图6.5所示尺寸画出草图，然后用回转命令制作出外形，再作出中空部分与外部求差即可。图6.5 浇口套尺寸6.3分流道CAD设计6.3.1分流道的设置分流道截面形状采用最普遍的半圆形设计，开在动模一侧，如图6.6，此设计较容易脱模且加工较方便。图6.6 分流道6.3.2拉料干的设置拉料干顶部为倒追形，作用在于开模后拉住流道中的料，保证塑件留在动模一侧。图6.7 拉料杆6.3.3浇口的设置 浇口又称进料口，是连接分流道与型腔之间的一短细短流道（除直接浇口外），它是浇注系统的关键部分。由于此次采用一模多腔的型芯，所以这里采用侧浇口的浇口形式，浇口开在分型面上。此处浇口的型状和位置如图6.8。图6.8 浇口的位置6.3.4分流道相关尺寸的计算分流道尺寸有塑料品种、塑件的大小及流道长度确定。对于重量在200g以下，壁厚在3mm以上的塑件可用公式（6.3）计算。 （6.3）式中：D 分流道的直径，mm；W 塑件的质量，g；L 分流道的长度，mm。由计算得到分流道直径为4mm。6.3.5分流道的CAD制作分流道的CAD制作，可以直接用草图来完成，现在yz平面内画出草图，按回转按钮，用制作出来的实体与动模一侧型芯求差万成了分流到的出图。相同制作方法作组草图，与型芯求差可以做出冷料井与浇口，他们的具体尺寸如图所示 8脱模机构CAD设计注塑成型每一循环中，塑件必须从模具中凹、凸模上脱出，完成脱出塑件的装置称为脱模机构，也成顶出机构。 脱模机构设计时须遵守原则有：1）因为塑件收缩时抱紧凸模，所以顶出力的作用点应尽量靠近凸模；2）顶出力应作用在塑件刚性和强度最大的部位，图加强筋、凸缘、厚壁等出，作用面积也尽可能大一些，以防止塑件变形和损坏； 3）为保证良好的塑件外观，顶出位置应静力设在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位；4）若顶出部位需要设在塑件使用或装配的基面上时，为不影响塑件尺寸和使用，一般顶出杆与塑件接触处凹进塑件0.1mm；否则塑件会出现凸起，影响基面的平整。此模具采用简单的脱模机构，由顶杆、回程杆组成。顶杆多用T8A或T10A材料，头部淬火硬度达50HRC以上，表面粗糙度取Ra值小于0.8m，和顶杆孔呈H8/f8配合。顶杆可直接由MoldWizard工具条中插入标准件，出现如图8.1对话框，在类别中选择ejector pinstraight。图8.1 标准件管理器在尺寸列表中改写相关尺寸，单击确定按钮，出现如图8.2点构造器对话框。选择顶杆与塑件接触位置，点击确定，视图中的型芯镜面部分出现对称的顶杆，然后单击取消按钮。图8.2 点构造器对话框扁顶杆的插入和顶杆插入方法相似，在标准件管理器的类别一栏，选择ejector pinstraight。修改的尺寸如图8.3。图8.3扁顶杆尺寸完成顶杆的插入后续对其进行修剪，点击注塑模向导中的的修剪推杆图标，对顶杆进行修剪，最后的顶出系统效果图如图8.4。图8.4顶出机构10 冷却装置的CAD设计 对于大多数热塑性塑料，模具上不需要设置加热装置。为了所短成性周期，提高效率，要对模具进行冷却，常用水对模具进行冷却。在注塑完成后，通循环的冷却水到靠近型腔的零件上或型腔零件上的孔内，以便迅速使模具冷却。冷却水孔的设计原则：1）冷却水孔数量应尽可能的多，孔径尽可能大。冷却水孔中心线与型腔壁的距离应为冷却水道直径的12倍（通常12mm15mm），冷却水道之间的中心距约为水孔直径的35倍。水道直径一般在8mm以上。2）冷却水孔至想抢表面的距离应尽可能相等。当塑件壁厚均匀时，冷却水孔与型腔表面的距离应尽可能处处相等，当塑件壁厚不均匀时，应在厚壁处强化冷却。3）浇口处要加强冷却。4）冷却水孔道不应穿过镶块或其接缝部位，以防漏水。5）冷却水孔应避免设在塑件的熔接痕处。进出口水管接头的位置应尽可能设在模具的同一侧，通常应设在注塑机的背面。因此综上，此模具的冷却系统设计用简单冷却水管来完成如图5.5所示为冷却水管的管道。此模具直接在型芯上开设冷却水道，因为塑件尺寸相对较小，所以设计的水道形状也相对简单，设计水道笔直同坐模具，其外观如图10.1所示。图10.1冷却水道11 排气系统的设置 为了使塑料完全充满型腔，且保证塑件的质量，必须设置排气系统，因为型腔，浇注系统中本来就有气体存在如果没有排气系统，气体会被挤压，使塑件产生气泡或不能完全充满型腔。此塑件由于尺寸较小