话机底座注塑模具设计

第1章绪论11我国模具工业的现状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、65KG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IK模具有限公司制造的多腔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的齿形误差，达到了标准渐开线齿形要求。还能生产厚度仅为008MM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。注塑模型腔制造精度可达002MM005MM表面粗糙度RA02M模具质量、寿命明显提高,非淬火钢模寿命可达10万次30万次,淬火钢模达50万次1000万次,交货期较以前缩短,但与国外相比仍有较大差距2。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29英寸34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CMOLD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。热流道模具开始推广，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，少数单位采用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，国外的5080相比，差距较大。在制造技术方面，CAD/CAM/CAE技术的应用水平上了一个新台阶，国内陆续引进了相当数量的CAD/CAM系统，如美国EDS公司的软件UG、美国SOLIDWORKS公司的SOLID2WORKS软件、美国CV公司的CADDS5软件、美国SDRC公司集成化软件、美国PTC公司的PRO/ENGINEER、日本HZS公司的CRADE、以色列CIMATRON公司的三维软件CIMA2TRON、法国MATRA2DATAVISION公司的集成化软件、英国DELTACAM公司的DOCT5及澳大利亚MOLDFLOW公司分析软件MF。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HSC50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较低等特点，为进一步普及模具CAD/CAM技术创造了良好条件。近年来，国内已较广泛地采用一些新的塑料模具钢，如P20、3CR2MO、PMS、SM、SM等，对模具的质量和使用寿命有着直接的重大的影响，但总体使用量仍较少。塑料模标准模架、标准推杆和弹簧等越来越广泛地得到应用，并且出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。但目前我国模具标准化程度和商品化程度一般在30以下，和国外先进工业国家已达到7080相比，仍有很大差距3。12模具工业的发展趋势据有关方面预测，模具市场的总体趋热是平稳向上的，在未来的模具市场中，塑料模具的发展速度将高于其它模具，在模具行业中的比例将逐步提高。随着塑料工业的不断发展，对塑料模具提出越来越高的要求是正常的，因此，精密、大型、复杂、长寿命塑料模具的发展将高于其他发展速度。同时，由于近年来进口模具中，精密、大型、复杂、长寿命模具占多数，所以，从减少进口、提高国产化率角度出发，这类高档模具在市场上的份额也将逐步增大。建筑业的快速发展，使各种异型材挤出模具、PVC塑料管材管接头模具成为模具市场新的经济增长点，高速公路的迅速发展，对汽车轮胎也提出了更高要求，因此子午线橡胶轮胎模具，特别是活络模的发展速度也将高于总平均水平以塑代木，以塑代金属使塑料模具在汽车、摩托车工业中的需求量巨大家用电器行业的发展，特别是电冰箱、空调器和微波炉等的零配件的塑料模需求很大而电子及通讯产品方面，除了彩电等音像产品外，笔记本电脑和网机顶盒将有较大发展，这些都是塑料模具市场的增长点。我国塑料模具工业和技术今后的主要发展方向将（1）模具产品将向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速方向发展；模具生产将朝着信息化、无图化、精细化、自动化方向发展；模具企业将向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展；（2）模具CAD/CAE/CAM/PDM正向集成化、三维化、智能化、网络化和信息化方向发展。快捷高速的信息化时代将带领模具行业进入新时代；（3）模具的质量、周期、价格、服务四要素中，已有越来越多的用户将周期放在首位，要求模具尽快交货，因此模具生产周期将继续不断缩短；（4）大力提高开发能力，将开发工作尽力往前推，直至介入到模具用户的产品开发中去，甚至在尚无明确的用户对象之前进行开发，变被动为主动。以及“你给我一个概念，我还你一个产品”的一站式服务模式都已成为发展趋势；（5）随着模具企业设计和加工水平的提高，过去以钳工为核心，大量依靠技艺的现象已有了很大变化。在某种意义上说“模具是一种工艺品”的概念正在被“模具是一种高新技术工业产品”所替代，模具“上下模单配成套”的概念正在被“只装不配”的概念所替代。模具正从长期以来主要依靠技艺而变为今后主要依靠技术。这不但是一种生产手段的改变，也是一种生产方式的改变，更是一种观念的改变。这一趋向使得模具标准化程度不断提高，模具精度越来越高，生产周期越来越短，钳工比例越来越低，最终促使整个模具工业水平不断提高；（6）高速加工、复合加工、精益生产、敏捷制造及新材料、新工艺、新技术将不断得到发展4。13课题任务要求本课题是话机底座注射模的设计。要求对话机底座实物进行测绘，并完成其CAD三维造型设计。话机底座注射模要求一模一腔，并能自动脱模，实现自动化。完成话机底座注射模具方案设计和相关设计计算，注射模具装配设计，模具成型零件CAD三维造型设计，以及完成全部零件及装配图纸设计。第2章塑件的工艺分析21分析材料性能塑料是一种高分子材料，在珠江三角洲地区一般又称为塑胶。由于塑料具有质量轻、绝缘性好、抗腐蚀性好、减摩性好、吸震性好、无噪声、易成型等诸多优点，顾在工业生产中已被广泛用来代替金属材料制造机械零件或日常生活用品，而用做工业制品的塑料，特称为工程塑料。话机底座选用ABS塑料成型，ABS树脂是丙烯腈（A）、丁二烯（B）和苯乙烯（S）三种单体的共聚物，ABS树脂保持了苯乙烯的优良电性能和易加工成型性，又增加了弹性、强度（丁二烯的特性）、耐热和耐腐蚀性（丙烯腈的优良性能），且表面硬度高、耐化学性好。ABS无毒、无味，原料易得，价格便宜，使之成为话机底座的首选材料5。22分析零件用途及设计要求本课题是对实体话机底座注射模设计。首先对话机底座进行测绘，并对塑件的使用性能和结构要求有一个基本的了解。看塑件的结构是否满足塑件结构的工艺性能。话机底座是对电话按钮的作用。在使用过程中受到一定的力。经分析其工艺性，其厚度足以满足其机械强度，并在适当位置设有加强筋，增加了注射模的刚度和强度，且节省了材料。塑件上的各种形状的孔，开设在不减弱话机底座机械强度的位置，节省了材料。总言之，该话机底座具有良好的结构工艺性。23综合分析塑件结构图21话机底座3D模型话机底座本身要求不高,对实体测绘发现材料壁厚均匀,有利于注塑成型。第3章模具总体结构设计31确定型腔数目注塑模的型腔数目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔数目的确定时主要考虑以下几个有关因素（1）塑件的尺寸精度；（2）模具制造成本；（3）注塑成型的生产效益；该塑件属于批量生产，精度要求一般，塑件尺寸适中，故有以下两种方案（1）一模一腔模具尺寸小，生产效率较低。（2）一模两腔模具尺寸小，生产效率较低。（3）一模四腔模具尺寸适中，生产效率较高。根据塑件的生产批量假设是小批量及尺寸要求采用一模一腔。故选用方案（1）。按照塑件所示尺寸，近似计算查表61塑料ABS的密度为102105G/CM3注塑级密度为105G/CM3根据3D软件测量得M0025KG32注射模具分型面的选择为了塑件及浇注系统凝料的脱模和安放嵌件的需要，将模具型腔适当地分成两个或更多部分，这些可以分离部分的接触表面，通称为分型面。分型面是决定模具结构的重要因素。321分型面的基本形式（1）制件全部在上模（或定模）内成型。（2）制件全部在下模（或动模）内成型。（3）制件同时在上模、下模内成型。一副模具根据需要可能有一个或两个以上分型面。分型面可能是垂直于合模方向或倾斜于合模方向，也可能是平行于合模方向。分型面有四种形状即平面、斜面、阶梯面、曲面，在选择分型面时应尽量采用平面形状，但为了适应塑件成型的需要和便于塑件脱模，也可以采用后三者1,12。322分型面选择的一般原则（1）分型面应便于脱模为了便于塑件脱模，当已初步确定塑件脱模方向后，分型面应选在塑件外形最大轮廓处，即通过该方向上塑件的截面积最大，否则塑件无法从型腔脱出。（2）分型面的选择应有利于侧向分型与抽芯塑件有侧孔或侧凹时，应尽可能地将侧型芯设在动模部分，以便于抽芯。一般的侧向分型抽芯机构的抽拔距较小，所以在选择分型面时，应将抽芯或分型距离较大的放在开模的方向上，而将抽芯距离较小的放在侧向。（3）分型面的选择应保证塑件的质量为了保证塑件的质量，对有同轴度要求的塑件，应将有同轴度要求的部分设在同一模内。分型面的选择应尽可能选在不影响塑件外观和不易产生飞边，且容易修整的部分。（4）分型面的选择应有利于防止溢料（5）分型面的选择应有利于排气（6）分型面的选择应尽量使成型零件便于加工（7）选择分型面时，应尽量减小由于脱模斜度造成塑件的大小端尺寸差异13323分型面的选择由于话机底座有侧孔，采用具有侧抽芯的二板注射模。根据对话机底座模型的观察和分型面选择的基本原则。现选择AA平面作为分型面（32）图32话机底座分型面33浇注系统的设计浇注系统是指塑料熔体从注塑机喷嘴射出后到达行腔之前在模具内流经的通道，分为普通浇注系统和无流道浇注两大类。无流道浇注系统又称热流道浇注系统，是指在注塑成型时不产生流道凝料的浇注系统，其原理是采用加热或绝热的方法，使整个生产周期从主流道入口到型腔浇口为止的流道中塑料一直保持熔融的状态，因而在开模时只需取出产品而不必取浇注系统凝料。浇注系统的设计合理与否直接关系到塑件的成型质量和生产效率。无论用于何种类型注塑机的模具，其浇注系统一般均由主流道、分流道、浇口、冷料穴四部分组成。331主流道设计（1）主流道尺寸在卧式或立式注塑机上使用的注射模，主流道垂直于模具分型面。为了使塑料凝料能从主流道中顺利拔出，需将主流道设计成具有26锥角的圆锥形，内壁表面的粗糙度为80ARM；主流道球面半径比喷嘴球面半径大1MM2MM；球面配合高度3MM5MM；主流道小端直径比喷嘴直径大1MM2MM；流道长度由定模板厚度确定，一般不超过60MM。（2）主流道衬套主流道部分的零件在工作过程中，与注塑机喷嘴及一定温度、压力的塑料熔体冷热交替地反复接触，属于易损件，对材料的要求较高，因而模具的主流道部分常单独设计成可拆卸更换的主流道衬套，选用优质钢材如碳素钢T8A、T10A等单独进行加工，要求淬火热处理，硬度为HRC53HRC57。主流道衬套又叫浇口套，一般都采用标准件，其常用结构形式如图所示中的件2，为了保证模具安装在注塑机上后，主流道与注塑机喷嘴对中，必须凭借定位零件来实现，通常采用定位环（圈）定位。对于小型注射模具，直接利用浇口套的台肩作为模具的定位环，对于大中型模具，将模具的定位环和浇口套分开设计，然后配合固定在定模板上。主流道衬套的固定形式如图33所示。定位圈外径按注塑机的定位孔确定，由M6M8的螺钉固定在定模座板上。1定模板座；2主流道衬套；3定位圈；4定模板图33主流道衬套的固定形式（3）主流道选择注射机的喷嘴球半径为18MM,喷嘴孔径为4MM。所以要使浇口套端面的凹球面与注塑机喷嘴的端凸球面接触良好，凹球面半径取20MM，圆锥孔的小端直径则应大于喷嘴口内径，取5MM，如图34。图34主流道衬套332分流道设计分流道是指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体流动的通道。用于一模多腔或单型腔多浇口的场合。在分流道的设计时，应考虑尽量减少在流道内的压力损失和尽可能避免熔体温度的降低，同时还要考虑减小流道的容积。（1）分流道的横截面形状及尺寸常用的分流道横截面形状有圆形、梯形、U形、半圆形、矩形等。分流道横截面形状和尺寸应根据塑件的结构和分流道的长度等因素来决定。由分流道的效率（流道的横截面积与周长的比值）分析可知，圆形和正方形流道的效率最高，既具有压力损失减少的最大截面积和热流量损失减少的流道最小面积，因此从压力损失和热量损失方面考虑，圆形和正方形是分流道比较理想的截面形状，但由于圆形截面分流道是以分型面为界分成两部分进行加工，加工困难，且模具闭合后难以精确保证两半圆对准，故生产实际中不常使用；正方形截面的分流道不易与凝料的推出，生产中也比较少用。综合考虑，由于梯形和U形截面分流道在分型面一侧加工，加工容易，且塑料熔体的热量散失及流动阻力均不大，所以实际生产中常采用梯形和U形截面的分流道。（2）分流道的长度为了便于机械加工及凝料脱模，分流道一般设置在分型面上，长度尽可能短，且少弯折，以利于最经济地使用原料和减少注塑机的能耗，减少压力损失和热量损失。若分流道设计得比较长时，其末端应设计有冷料穴，以防止分流道前锋冷料堵塞浇口或进入型腔而影响塑件质量。（3）分流道的表面粗糙度分流道的表面粗糙度一般取16M左右，不需要很低，这样可增加对外层塑料熔体的流动阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层，有利于中心塑料熔体的流动充模。（4）分流道的选择话机底座注射模要求一模两腔，在布局上选择平衡式分流道。平衡式分流道的特点是从主流道到各个型腔的分流道，其长度、断面尺寸及其形状都完全相同，以保证各个型腔同时均匀进料，同时注射完毕。分流道的截面形状选择圆形截面。333浇口设计（1）浇口的概念浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道，它是浇注系统的关键部分。浇口的形状、尺寸和位置对塑件的质量影响很大。（2）浇口的作用（A）熔体充模后，首先在浇口处凝固，当注塑机螺杆抽回时可防止熔体向流道回流。（B）熔体在流经狭窄的浇口时产生摩擦热，使熔体升温，有助于充模。（C）易于切除浇口尾料，二次加工方便。（D）对于多型腔模具，浇口能用来平衡进料，对于多浇口单型腔模具，浇口既能用来平衡进料，又能用以控制熔合纹在制品中的位置。浇口的理想尺寸很难用手工的方法计算出来，一般根据经验，浇口断面积约为分流道断面积的39，断面形状常为矩形或圆形，浇口长度为1MM15MM。在设计浇口时往往先取较小的尺寸值，以便在试模时逐步加以修正。小浇口最适合于填充薄壁和壁厚均匀的型腔，能有效地防止制品发生变形、翘曲和裂纹等弊端，而大浇口对补缩有利，能提高制品的尺寸精度，因此当制品壁厚不均匀时，应适当增大浇口的尺寸。（3）浇口的类型单分型面注射模的浇口可以采用直接浇口、中心浇口、侧浇口、环形浇口、轮辐式浇口和爪形浇口。（A）直接浇口直接浇口叉称为主流道型浇口，它属于非限制性浇口。这种形式的浇口只适于单型腔模具，直接浇口的形式如图35所示。特点是流动阻力小，流动路程短及补缩时间长等；有利于消除深型腔处气体不易排出的缺点；塑件和浇注系统在分型面上的投影面积最小，模具结构紧凑，注塑机受XXXXXXXXXX此处删除无数N个字，完整设计请加扣扣二二壹五八玖一壹五一取16根据EMX中滑动装置的设计，以及考虑模板的厚度等因素，取斜导柱的长度为69M第7章塑料注射模具的温度调节系统设计71塑料注射模具温度对塑件成型的影响注射模具的温度对塑料熔体的充模流动、固化定型、生产效率及塑件的质量（尺寸精度、力学性能和表面质量等）都有重要的影响。注射模中设置温度调节系统的目的，就是要通过控制模具温度，使注射成型具有良好的产品质量和较高的生产效率。一般塑料都需要在200左右的温度由注塑机喷嘴注射到模具内，熔体在60左右的模具内固化、脱模，其热量除少数以辐射、对流的形式散发到大气中，大部分是由冷却介质（一般是水）带走；而有些塑料的成型工艺要求模具的温度较高，在80120时，模具不能仅靠塑料熔体加热，需对模具设计加热系统。由此可见，对成型黏度低、流动性好的塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS等，通常要求模具温度较低（一般小于80）。而对高黏度、流动性差的塑料，如聚碳酸酯、聚苯醚等，为了提高充型性能，或模具较大，散热面积广等情况，其模具不仅需要设置冷却系统，还需要设置加热系统，以便在注射之前对模具进行加热。对小型薄壁塑件，且成型工艺要求模温度不太高时，模具可不设置冷却系统而靠自然冷却。72话机底座注射模具的冷却系统的设计由于话机底座为薄壁零件，且零件体积较小，所以热传递的热量也不是很大。所以冷却水道设置在塑件两边，一边一个冷却水道，便可以满足冷却要求。第8章模架及选用81模具的标准化介绍模具的标准化是指在模具设计与制造中必须或应该遵循的技术规范、基准和准则。目前标准模架已被模具行业普遍采用，不仅如此，而且在标准模具的基础上还要实现模具制图的标准化、模具结构的标准化以及工艺规程的标准化。注射模具在结构上存在着相似性，不管是简单的二板式注射模还是较复杂的三板式注射模，除了凹模和型芯取决于塑件以外，其余的模具零件极其相似，连各个模具零件的装配关系都有着一致性。正是由于注射模具结构上的相似性，才使模具零件和模架的标准化成为可能。目前，国内外已有许多标准化的模架形式供选择。选用标准模具有很多的优点简单方便、买来即用、不必库存；简化了模具的设计与制造；降低了模具成本，缩短了模具生产周期，加快了塑件的更新换代；模具的精度和可靠性得到保证；提高了模具中易损零件的互换性，便于模具的维修等17。82标准模架的选用选择标准模架主要考虑模架的组合形式、模板的周界尺寸和厚度。可根据塑件成型所需要的结构来确定模架的结构组合形式。在确定型腔到模板边缘之间的壁厚后就可以确定模板周界尺寸；确定型腔深度后，在充分考虑副模架的闭合高度、开模空间等与注塑机有关的参数后就可以确定模板厚度。本毕业设计中涉及到的模架标准按GB/T125561990执行。第9章注射模具材料选用塑料注塑模具结构复杂，其组成零件多种多样，各个零件在模具中所处的位置、作用不同，对材料的性能要求就有所不同。选择优质、合理的材料，是生产高质量模具的保证。91成型零件材料选用成型零件材料选用的要求如下。（1）机械加工性能良好要选用易于切削，且在加工后能得到高精度零件的钢种。为此，以中碳钢和中碳合金钢最常用，这对大型模具尤其重要。对采用电火花加工的零件，还要求该钢种的烧伤硬化层较薄。（2）抛光性能优良注射模成型零件工作表面，多需要抛光达到镜面，表面粗糙度MRAM050，要求钢材硬度HRC35HRC40为宜，过硬表面会使抛光困难。钢材的显微组织应均匀致密，不应有气孔、粗糙杂质等缺陷。（3）耐磨性和抗疲劳性能好注射模型腔不仅受高压塑料熔体冲刷，而且还受冷热交变温度应力作用。一般高碳合金钢，可经热处理获得高硬度，但韧性差易形成表面裂纹，不宜采用。所选钢种应使注射模能减少抛光修模的次数，能长期保持型腔的尺寸精度，达到批量生产的使用寿命期限。（4）具有耐腐蚀性对有些塑料品种，如聚氯乙烯和阻燃性塑料，必须考虑选用有耐腐蚀性能的钢种。另外还可以采用镀镍、鉻等方法提高模具型腔表面的抗腐蚀能力。92话机底座零件材料选用本设计中，模架模板材料均为45钢，各种镶块及型芯的材料为T8A第10章注射机参数的校核初选注塑机型号为HTF200J/TJ型热塑性塑料注射机。HTF200J/TJ注射装置INJECTIONUNITABC螺杆直径SCREWDIAMETERMM455055螺杆长径比SCREWL/DRATIOL/D22220182理论容量SHOTSIZETHEORETICALCM3334412499注射重量INJECTIONWEIGHTPSG304375454注射压力INJECTIONPRESSUREMPA210170141螺杆转速SCREWSPEEDRPM0165合模装置CLAMPINGUNIT合模力CLAMPTONNAGEKN2000移模行程TOGGLESTROKEMM470参照手册选择标准模架，根据模具各个部分的设计最终得出整幅模具的尺寸为（单位M）拉杆内距SPACEBETWEENTIEBARSMM510X510最大模厚MAXMOLDHEIGHTMM510最小模厚MINMOLDHEIGHTMM200顶出行程EJECTORSTROKEMM130顶出力EJECTORTONNAGEKN62顶出杆根数EJECTORNUMBERPIECE9其它OTHERS最大油泵压力MAXPUMPPRESSUREMPA175油泵马达PUMPMOTORPOWERKW185电热功率HEATERPOWERKW1425外形尺寸MACHINEDIMENSIONLXWXHM53X16X21重量MACHINEWEIGHTT68料斗容积HOPPERCAPACITYKG50油箱容积OILTANKCAPACITYL390模具的闭合厚度应在注射机动、定模板的最大闭合高度和最小闭合高度之间，其关系按下式校核H最小H模具H最大式中H最小注射机所允许的最小模具厚度（M），见注塑机技术规格（表21）；H模具模具闭合高度（M）；H最大注射机所允许的最大模具厚度（M），见注射机技术规格。结论模具的闭合厚度符合注射机的要求。塑件所需要的开模具距离应小于注塑机的最大开模行程，其关系按下式校核H1H25S式中H1脱模距离（顶出距离）（M）；H2塑件高度（包括浇注系统）（M）；S注射机模板行程（M），见注射机技术规格。结论模具符合注射机最大开模行程要求。综上所述初选HTF200J/TJ型注射机符合模具设计的各项要求，最终确定选用该型号注射机。总结通过此毕业设计，掌握了模具设计的方法和步骤，并结合具体的零件进行了具体的设计工作，包括确定型腔的数目、选择分型面、确定浇注系统、脱模方式、注射模成型零件尺寸的计算等。在设计的过程中，遇到了很多的问题，尤其是在抽芯机